DE69729707T2

DE69729707T2 - Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung von tubenbehältern

Info

Publication number: DE69729707T2
Application number: DE69729707T
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Imaizumi
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: KR100446922B1; WO1997039877A1; CN1078525C; CA2225417C; CN1189796A; KR19990028363A; US5968438A; EP0842755B1; TW409093B; JP3936743B2; AU733478B2; EP0842755A4; DE69729707D1; EP0842755A1; CA2225417A1; AU2406397A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus einem thermoplastischen Harz, um einen röhrenförmigen Behälter mit einem einwärts gerichteten Flanschabschnitt an einem Ende des dünnwandigen Rohrs herzustellen.
Es gibt Behälter, die gefertigt werden, indem bei jedem Behälter an einem Ende eines Rohrs ein Deckel, der typischerweise aus einem filmartigen Material hergestellt ist, angebracht wird. Ein derartiger Behälter wird normalerweise verwendet, indem der Deckel von dem Rohr abgezogen wird, so dass der Inhalt herausgedrückt werden kann. Von den Behältern des oben beschriebenen Typs sind einige mit einem Flanschabschnitt versehen, der an einem Ende des Rohrs angeordnet ist und sich nach außen erstreckt und auf dem ein Deckel angebracht wird.
EP-A-0 475 126 beschreibt ein Verfahren zum Bearbeiten eines extrudierten Zylinders aus thermoplastischem Material, um ein mit einem Kopf versehenes thermoplastisches Rohr herzustellen, wobei das Verfahren umfasst: Erhitzen der inneren Wandoberfläche eines freiliegenden Abschnitts eines thermoplastischen extrudierten gedehnten Zylinders über die Glasübergangstemperatur, Halten der äußeren Oberfläche davon unter dieser Temperatur, um eine Unterstützung für den freiliegenden Abschnitt zu schaffen, so dass der freiliegende Abschnitt seine zylindrische Form beibehält, Formen des erhitzten freiliegenden Abschnitts des thermoplastischen extrudierten gedehnten Zylinders in eine konische Form und Ausüben von Druck auf den konisch geformten freiliegenden Abschnitt des thermoplastischen Zylinders, um ein mit einem Kopf versehenes thermoplastisches Rohr zu bilden.
Der Prozess der Herstellung eines röhrenförmigen Behälters, der aus einem Harzmaterial hergestellt ist und eine vorgegebene Menge des Produkts enthält, umfasst im Allgemeinen die folgenden Schritte: Herstellen eines Rohrhauptkörpers aus einem dünnwandigen Rohr, Füllen des Rohrhauptkörpers mit dem Inhalt und Abdichten des Lochs des röhrenförmigen Behälters, der den Inhalt enthält, typischerweise durch Verschmelzen/Verkleben des offenen Endes des Behälters durch Wärme oder mittels Ultraschallwellen. In dem obigen Prozess kommt es vor, dass Rohre flach gelagert werden, um den röhrenförmigen Behälter von einem Bearbeitungsschritt zum nächsten zu transportieren.
Wenn Rohre, die mit dem sich auswärts erstreckenden Flanschabschnitt versehen sind, flach gelagert werden, um die röhrenförmigen Behälter an die nächste Bearbeitungsstation zu übergeben, entsteht jedoch ein Problem dahingehend, dass sie sich um das Ende drehen, das dem Ende gegenüberliegt, an dem der Flanschabschnitt angeordnet ist, so dass die Rohre dem nächsten Bearbeitungsschritt nicht richtig zugeführt werden.
Im Hinblick auf das oben identifizierte Problem ist es deswegen die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um ein dünnwandiges Rohr effektiv zu bearbeiten, das für eine Übergabe von einem Bearbeitungsschritt zum nächsten geeignet ist, wenn es in einem flach gelagerten Zustand gehalten wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus einem thermoplastischen Harz, um einen röhrenförmigen Behälter mit einem Flanschabschnitt in einem Loch an einem Ende des dünnwandigen Rohrs herzustellen, umfassend:

(A) einen ersten Schritt des Befestigens des dünnwandigen Rohrs an einem Rohrhalter, der mit einem Stempel versehen ist, der den Flanschabschnitt in dem Loch und eine in dem Flanschabschnitt befindliche Öffnung in eine vorgegebene Form formt, wobei das dünnwandige Rohr in der Weise befestigt wird, dass das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs um eine vorgegebene Strecke von einem vorderen Ende des Rohrhalters vorsteht;
(B) einen zweiten Schritt des Blasens von heißer Luft gegen eine innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem vorderen Ende und in dessen Nähe; und
(C) einen dritten Schritt des Formens des nach innen verformten vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs zu einem Flanschabschnitt, der eine vorgegebene Form zeigt, und des Formens einer in dem Flanschabschnitt befindlichen Öffnung mittels einer mit dem Stempel zusammenwirkenden Matrize, wobei das Verfahren ferner das Kühlen einer äußeren Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs auch an dessen vorderem Ende umfasst, um eine Temperaturdifferenz zwischen einer Innenseite und einer Außenseite des dünnwandigen Rohrs hervorzurufen, um so das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs in einen radial einwärts vorstehenden Flansch zu verformen.

Vorzugsweise wird die innere Wandoberfläche auf eine Temperatur erhitzt, die niedriger als der Schmelzpunkt der inneren Lage ist. Wenn die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an dem Ende und in dessen Nähe gekühlt wird, wird die Temperaturdifferenz erzeugt.
Da heiße Luft von innen gegen die innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs geblasen wird, um die innere Wandoberfläche auf eine Temperatur zu erhitzen, die niedriger als der Schmelzpunkt der inneren Lage des Rohrs ist, ist es dabei klar, dass die innere Wandoberfläche über ihren Glaspunkt erhitzt wird, so dass sie sich sofort zusammenzieht, um die ursprüngliche Form gemäß ihres Gedächtnisses wiederherzustellen, wohingegen die äußere Wandoberfläche sich in Folge ihres Gedächtnisses nicht zusammenzieht, da sie gekühlt wird, so dass das Ende des dünnwandigen Rohrs folglich einwärts verformt werden kann. Anschließend wird an dem Ende des dünnwandigen Rohrs ein einwärts vorstehender Flanschabschnitt gebildet und die Öffnung wird hergestellt, wobei als gemeinsamer Effekt des Stempels und der Matrize eine vorgegebene Form eingehalten wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die vorherige Aufgabe erreicht durch ein Verfahren zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz, um einen röhrenförmigen Behälter herzustellen, der einen Flanschabschnitt in einem Loch an einem Ende des dünnwandigen Rohrs besitzt, umfassend:

(A) einen ersten Schritt des Befestigens des dünnwandigen Rohrs an einem Rohrhalter, der mit einem Stempel versehen ist, der den Flanschabschnitt in dem Loch und eine innerhalb des Flanschabschnitts befindliche Öffnung in eine vorgegebene Form formt, wobei das dünnwandige Rohr in der Weise befestigt wird, dass das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs um eine vorgegebene Strecke von einem vorderen Ende des Rohrhalters vorsteht;
(B) einen zweiten Schritt des Blasens von heißer Luft gegen eine innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an dessen vorderem Ende und in dessen Nähe; und
(C) einen dritten Schritt des Formens des nach außen verformten vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs in einen Flanschabschnitt, der eine vorgegebene Form zeigt, und des Formens einer innerhalb des Flanschabschnitts befindlichen Öffnung mittels einer mit dem Stempel zusammenwirkenden Matrize, wobei der Schritt des Blasens von heißer Luft gegen die innere Wandoberfläche an dem vorderen Ende des dünnwandigen Rohrs und in dessen Nähe die innere Wandoberfläche auf eine Temperatur erhitzt, die höher als ein Schmelzpunkt der inneren Lage des Rohrs ist, während die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs auch an seinem vorderen Ende gekühlt wird, um zwischen einer Innenseite und einer Außenseite des dünnwandigen Rohrs eine Temperaturdifferenz zu erzeugen, um so das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs in einen radial auswärts vorstehenden Flansch zu verformen.

Da die innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs auf die Temperatur erhitzt wird, die höher als der Schmelzpunkt der inneren Lage des Rohrs ist, wird eingeschätzt, dass lediglich die innere Lage geschmolzen wird und nach unten fließt und herabhängt, wohingegen die gekühlte äußere Lage nicht schmilzt, so dass die innere Lage durch die Kontraktionskraft der Substanz mit dem niedrigen Schmelzpunkt zur Außenseite gezogen wird und sich ausdehnt.
Anschließend wird das Ende des dünnwandigen Rohrs, das so verformt wurde, dass es radial auswärts vorsteht, in den Flanschabschnitt geformt, der eine vorgegebene Form zeigt und es wird eine innerhalb des Flanschabschnitts befindliche Öffnung mittels des Stempels und der Matrize, die zusammenwirken, geformt.
Zuerst wird weiter heiße Luft gegen die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem auswärts verformten Ende geblasen, um die äußere Wandoberfläche an dem Ende zu erweichen. Dann wird das Ende des dünnwandigen Rohrs zur Innenseite des Rohrs gebogen und auf den benachbarten Abschnitt des Rohrs gefalzt. Daraufhin werden der Flanschabschnitt mit einer vorgegebenen Form und die innerhalb des Flanschabschnitts befindliche Öffnung an dem gefalzten Ende des dünnwandigen Rohrs mittels des Stempels und der Matrize geformt. Somit wird der einwärts vorstehende Flanschabschnitt als gemeinsame Wirkung des Stempels und der Matrize mit einer Öffnung geformt, die so hergestellt ist, dass eine vorgegebene Form eingehalten ist.
Vorzugsweise wird die heiße Luft, die zum Erhitzen der inneren Wandoberfläche des Rohrs in dem zweiten Schritt verwendet wird, zwangsläufig von dem Rohrhalter abgesaugt.
Durch Begrenzen des erhitzten Bereichs am Ende des dünnwandigen Rohrs und in dessen Nähe, wird der benachbarte Bereich, der mit dem Flanschabschnitt direkt verbunden ist, vor einer unerwünschten Verformung geschützt.
Das dünnwandige Rohr besitzt vorzugsweise eine dreilagige Struktur einschließlich einer äußeren Lage, einer inneren Lage und einer Zwischenlage, die zwischen der inneren Lage und der äußeren Lage sandwichartig angeordnet ist, und das thermoplastische Harz der inneren Lage hat einen Schmelzpunkt, der niedriger als jener des thermoplastischen Harzes der Zwischenlage ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird außerdem eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz geschaffen, um einen röhrenförmigen Behälter mit einem nach innen gerichteten Flanschabschnitt in einem Loch an einem Ende des dünnwandigen Rohrs herzustellen, mit:

(A) einem Rohrhalter, der das dünnwandige Rohr hält und einen Stempel besitzt, der in das von ihm gehaltene dünnwandige Rohr für eine Pressformung einzuschieben ist, wobei der Stempel relativ zu einem Ende des dünnwandigen Rohrs um eine gegebene Strecke axial einwärts angeordnet ist und axial beweglich ist;
(B) einer Heizeinrichtung zum Blasen von heißer Luft gegen eine innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende; und
(C) einer Matrize, die den Flanschabschnitt mit einer vorgegebenen Form in dem Loch des dünnwandigen Rohrs formt und eine Öffnung in dem Flanschabschnitt formt, wobei die Matrize mit dem Stempel des Rohrhalters zusammenwirkt, wobei die Vorrichtung außerdem Mittel zum Kühlen der äußeren Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs, während die Heizeinrichtung heiße Luft gegen die innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende bläst, umfasst.

Der Rohrhalter hält das dünnwandige Rohr und das Ende des dünnwandigen Rohrs wird in die Heizeinrichtung/Kühleinrichtung eingeführt, indem der Rohrhalter, der das dünnwandige Rohr hält, verschoben wird. Die Heizeinrichtung/Kühleinrichtung bläst heiße Luft gegen die innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende, während die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende gekühlt wird. Daraufhin wird das Ende des dünnwandigen Rohrs aus der Heizeinrichtung/Kühleinrichtung gezogen, indem der Rohrhalter verschoben wird. Wenn die innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs auf die Temperatur erhitzt ist, die niedriger als der Schmelzpunkt der inneren Lage ist, wird das Ende des dünnwandigen Rohrs radial einwärts verformt. Anschließend wird bewirkt, dass das Ende des dünnwandigen Rohrs an der Matrize anstößt, indem der Rohrhalter verschoben wird. Dann wirkt die Matrize mit dem Stempel zusammen, um den Flanschabschnitt durch Druckformung zu erzeugen, und sie bewirkt gleichzeitig, dass die Öffnung eine vorgegebene Form beibehält, indem bewirkt wird, dass das Ende des dünnwandigen Rohrs an der Umfangswandoberfläche der Matrize anstößt.
Die Vorrichtung zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz enthält ferner vorteilhaft eine äußere Heizeinrichtung, die heiße Luft gegen die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende bläst.
Da bei einer derartigen Anordnung die innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs auf die Temperatur erhitzt wird, die höher als der Schmelzpunkt der inneren Lage ist, wird das Ende des dünnwandigen Rohrs radial einwärts verformt. Anschließend wird das Ende des dünnwandigen Rohrs in die äußere Heizeinrichtung eingeführt, indem der Rohrhalter verschoben wird, und die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs wird durch die Heizeinrichtung erhitzt und erweicht. Dann wird bewirkt, dass das Ende des dünnwandigen Rohrs an die Matrize anstößt, indem der Rohrhalter verschoben wird. Dann wirkt die Matrize mit dem Stempel zusammen, um das Ende des dünnwandigen Rohrs einwärts zu biegen und zu falzen, um einen Flanschabschnitt mit einer vorgegebenen Form mit einer in dem Flanschabschnitt befindlichen Öffnung zu erzeugen, der hergestellt wird, um eine vorgegebene Form einzuhalten.
Die Vorrichtung zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz gemäß der Erfindung umfasst ferner vorteilhaft Saugmittel, die die heiße Luft, die zum Erhitzen der inneren Wandoberfläche verwendet wird, zwangsläufig von dem Rohrhalter absaugen.
Durch Begrenzen des erhitzten Bereichs an dem Ende des dünnwandigen Rohrs und in dessen Nähe, wird der benachbarte Bereich, der mit dem Flanschabschnitt direkt verbunden ist, vor unerwünschten Verformungen geschützt.
Die Mittel zum Kühlen sind vorzugsweise Teil einer Vorrichtung, die auch die Heizeinrichtung enthält, und die Heizeinrichtung/Kühleinrichtung enthält einen ringförmigen Kühlabschnitt zum Kühlen der äußeren Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende, einen Heizabschnitt, der in dem Kühlabschnitt mit einem dazwischen befindlichen ringförmigen Spalt angeordnet ist, und einen Heißluftansaugweg, der mit dem ringförmigen Spalt in Verbindung steht. Das Ende des dünnwandigen Rohrs, das von dem Rohrhalter gehalten wird, ist in den ringförmigen Spalt eingeschoben. Der Heizabschnitt besitzt einen Heißluftströmungsweg, der in seinem Inneren angeordnet ist, und Heißluftabführungsanschiüsse, die an Positionen gegenüber dem Kühlabschnitt angeordnet sind, wobei dazwischen das dünnwandige Rohr angeordnet ist.
Bei einer derartigen Anordnung strömt heiße Luft durch den Heißluftströmungsweg, der in dem Heizabschnitt angeordnet ist, und wird von den Heißluftabführungsanschlüssen nach außen ausgestoßen, damit sie auf die innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende auftrifft und diese erhitzt. Nach dem Erhitzen der inneren Wandoberfläche wird die heiße Luft durch den Heißluftansaugweg zwangsläufig abgesaugt. Gleichzeitig berührt der Kühlabschnitt die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende, um die äußere Wandoberfläche zu kühlen.
Ein dünnwandiges Rohr, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann eine mehrlagige Struktur aufweisen mit einer Zwischenlage, die aus einem Harz hergestellt ist, das eine Eigenschaft der Gassperre besitzt, wie etwa Ethylenvinylalkohol-Copolymer, und ein Paar anhaftende Lagen aus Polyethylen, die die Zwischenlage sandwichartig einschließen. Es wird angemerkt, dass das Material für das dünnwandige Rohr nicht auf das oben genannte Material beschränkt ist.
Ein röhrenförmiger Behälter, der durch ein Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wird, kann vorteilhaft verwendet werden, um einen dünnflüssigen Inhalt, wie etwa Kaffee, einen Duftstoff usw., aufzubewahren.
Weitere Entwicklungen der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Unteransprüchen dargestellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische Schnittansicht des Rohrhalters zum Halten eines dünnwandigen Rohrs und der Heizeinrichtung/Kühleinrichtung der ersten Ausführungsform der Erfindung und veranschaulicht den ersten Schritt des Verfahrens;
2 ist eine schematische Schnittansicht des Rohrhalters und der Heizeinrichtung/Kühleinrichtung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und veranschaulicht den zweiten Schritt des Verfahrens;
3 ist eine schematische Schnittansicht des Rohrhalters und der Matrize der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zeigt den dritten Schritt des Verfahrens;
4 ist eine schematische Schnittansicht der ersten Ausführungsform, die den dritten Schritt zeigt;
5 ist eine schematische Schnittansicht des Rohrhalters und der Matrize der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zeigt, dass der dritte Schritt beendet ist;
6 ist eine schematische Vorderansicht eines dünnwandigen Rohrs, das bei der ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
7 ist eine schematische Schnittansicht eines dünnwandigen Rohrs, das bei der ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
8 ist eine schematische Vorderansicht eines röhrenförmigen Behälters, der durch die erste Ausführungsform der Erfindung geformt wird;
9 ist eine schematische Schnittansicht des Rohrhalters, der ein dünnwandiges Rohr einer zweiten Ausführungsform der Erfindung hält, und zeigt, dass der zweite Schritt des Verfahrens beendet ist;
10 ist eine schematische Schnittansicht der äußeren Heizeinrichtung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
11 ist eine schematische Schnittansicht des Rohrhalters und der Matrize der zweiten Ausführungsform der Erfindung und zeigt, dass sie für den Schritt des Verfahrens zum Formen des Flansches bereit sind;
12 ist eine schematische Schnittansicht der zweiten Ausführungsform und zeigt, dass der Schritt zum Formen des Flansches begonnen hat;
13 ist eine vergrößerte Schnittansicht des dünnwandigen Rohrs und der Matrize von 12, wobei lediglich der eingekreiste Bereich A gezeigt ist;
14 ist eine schematische Schnittansicht der zweiten Ausführungsform und zeigt, dass der Schritt zum Formen des Flansches im Gange ist;
15 ist eine vergrößerte Schnittansicht des dünnwandigen Rohrs und der Matrize von 14, wobei lediglich der eingekreiste Bereich B gezeigt ist;
16 ist eine schematische Schnittansicht des Rohrhalters und der Matrize der zweiten Ausführungsform der Erfindung und zeigt, dass der Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Formen des Flansches beendet ist;
17 ist eine schematische Schnittansicht eines röhrenförmigen Behälters, der durch die zweite Ausführungsform der Erfindung geformt wurde;
18 ist eine vergrößerte Schnittansicht des röhrenförmigen Behälters von 17, wobei lediglich der eingekreiste Bereich C gezeigt ist;
19 ist eine Schnittansicht des Rohrhalters zum Halten eines dünnwandigen Rohrs und der Heizeinrichtung/Kühleinrichtung der zweiten Ausführungsform der Erfindung und veranschaulicht den ersten Schritt des Verfahrens; und
20 ist eine Schnittansicht des Rohrhalters zum Halten eines dünnwandigen Rohrs und der Heizeinrichtung/Kühleinrichtung der zweiten Ausführungsform der Erfindung und veranschaulicht den zweiten Schritt des Verfahrens.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun durch Bezugnahme auf die 1 bis 8 beschrieben, die eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs gemäß der Erfindung veranschaulichen.
Zuerst wird ein Rohr, das durch die erste Ausführungsform bearbeitet wird, unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Ein Rohr 1 umfasst einen Zylinderabschnitt 3, der durch thermisches Formen eines hohlen zylindrischen Vorformlings aus weichem Harz hergestellt ist, und einen einwärts gerichteten Flanschabschnitt 5, der aus Harz durch Pressformen gebildet ist. Der Zylinderabschnitt 3 besitzt in seinem Inneren einen Behälterabschnitt 7. Der Zylinderabschnitt 3 besitzt an seinem Boden ein Loch 8, wobei das Loch mit einer Öffnung 9, die eine vorgegebene Form besitzt, ausgebildet ist. Der Zylinderabschnitt 3 ist außerdem an seiner Oberseite offen.
Das Rohr 1 ist aus einem dünnwandigen Rohr 11 einteilig geformt, wie in 6 gezeigt ist. In 7 kann das dünnwandige Rohr 11 eine dreilagige Struktur besitzen, die eine äußere Lage 13, eine innere Lage 15 und eine Zwischenlage 17, die sandwichartig durch die äußere und die innere Schicht eingeschlossen ist, umfasst, obwohl das dünnwandige Rohr 11 nicht auf die dreilagige Struktur beschränkt ist.
Die äußere Lage 13 kann aus einem geeigneten Harzmaterial gebildet sein, das geeignet ist, um röhrenförmige Behälter herzustellen, wie etwa bedruckbares Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diese Materialien beschränkt ist.
Die innere Lage und die Zwischenlage 17 können aus einem bekannten Harzmaterial gebildet sein, das gewünschte physikalische Eigenschaften besitzt. Falls die Eigenschaft der Gassperre erforderlich ist, können die innere Lage 15 und/oder die Zwischenlage 17 aus einem Harzmaterial gebildet sein, das die Eigenschaft der Gassperre besitzt, wie etwa Ethylenvinylalkohol (EVOH), Polyethylen-Terephthalat (PET), PET-G (thermoplastisches Copolyester), das hergestellt wird, indem das Glykol des Polyethylen-Terephthalats durch 1,4-Zyklohexandimethanol ersetzt wird) und Polybutylen-Terephthalat (PBT). Falls ein röhrenförmiger Be hälter, der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird, zum Aufbewahren eines Produkts verwendet wird, das Vitamine oder Färbungsmittel enthält, ist die innere Lage 15 vorzugsweise aus einem nicht adsorbierenden Harz, wie etwa nicht adsorbierendes PET, hergestellt.
Die äußere Lage, die innere Lage 15 und die Zwischenlage 17 können aus einem anhaftenden Harz hergestellt sein. Die Verwendung eines anhaftenden Harzes ist vorteilhaft, da es die Verwendung eines Klebemittels eliminieren kann. Anhaftende Harzmaterialien, die für den Zweck der Erfindung verwendet werden können, enthalten ohne eine Einschränkung darzustellen anhaftendes Polyethylen, wie etwa Admer (Handelsname, verfügbar von Mitsui Petrochemical Industries) und Modic (Handelsname, verfügbar von Mitsubishi Chemical Industries), wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt ist. Falls kein anhaftendes Harz verwendet wird, können für den Zweck der Erfindung bekannte Klebemittel verwendet werden.
Somit enthält die vorliegende Erfindung z. B. eine zweilagige Struktur, die anhaftendes Polyethylen und EVOH umfasst, eine dreilagige Struktur aus Polyethylen, Klebstoff und EVOH und eine fünflagige Struktur aus Polyethylen, Klebstoff, EVOH, Klebstoff und Polyethylen.
Für den Zweck der Erfindung ist die Zwischenlage 17 vorzugsweise aus einem Harzmaterial aus Ethylenvinylalkohol-Copolymer mit der Eigenschaft der Gassperre hergestellt, während die äußere Lage 13 und die innere Lage 15 aus anhaftendem Polyethylen hergestellt sind, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die innere Wandoberfläche eines dünnwandigen Rohrs erhitzt und seine äußere Wandoberfläche wird gekühlt, um das dünnwandige Rohr einwärts zu verformen. Wie oben beschrieben wurde, besteht der Grund dafür darin, dass die innere Wandoberfläche über ihre Glasübergangstemperatur erhitzt wird, so dass sie sich sofort zusammenzieht, um die ursprüngliche Form gemäß ihrem Gedächtnis wiederherzustellen. Daher wird die Zwischenlage vorzugsweise nicht wesentlich erhitzt, wenn die innere Wandoberfläche erhitzt wird, falls das dünnwandige Rohr eine dreilagige Struktur besitzt. Daher besitzt somit das thermoplastische Harz der inneren Lage vorzugsweise einen Schmelzpunkt, der niedriger ist als der des thermoplastischen Harzes der Zwischenlage. Wie oben beschrieben wurde, ist die Zwischenlage 17 vorzugsweise aus Ethylenvinylalkohol-Copolymer hergestellt, das die Eigenschaft der ausgezeichneten Gassperre besitzt, und sowohl die äußere Lage 13 als auch die innere Lage 15 sind aus anhaftendem Polyethylen hergestellt. Es wird angemerkt, dass das Ethylenvinylalkohol-Copolymer der Zwischenlage 17 einen Schmelzpunkt von etwa 180°C und das anhaftende Polymer der inneren Lage 15 einen Schmelzpunkt von etwa 110°C besitzen.
Ein dünnwandiges Rohr 11 kann einen kreisförmigen oder einen elliptischen Querschnitt besitzen.
Ein derartiges dünnwandiges Rohr 11 kann durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt sein. Falls das dünnwandige Rohr 11 z. B. eine äußere Lage 13 aus anhaftendem Polyethylen, eine Zwischenlage 17 aus Ethylenvinylalkohol-Copolymer und eine äußere Lage 15 aus anhaftendem Polyethylen umfasst, kann es in einer Weise hergestellt sein, die im Folgenden beschrieben wird. Zuerst wird anhaftendes Polyethylen erhitzt, ausgedehnt und mittels eines Extruders in eine hohle zylindrische Form geformt. Daraufhin wird Ethylenvinylalkohol-Copolymer ebenfalls erhitzt, ausgedehnt und durch Extrudieren geformt und auf die äußere Oberfläche des durch Extrudieren geformten Produkts aus anhaftendem Polyethylen aufgebracht. Anschließend wird anhaftendes Polyethylen erhitzt, ausgedehnt und auf die äußere Oberfläche der geformten Lage aus Ethylenvinylalkohol-Copolymer aufgebracht, um eine dreilagige Struktur zu erzeugen, die dann in eine vorgegebene Länge geschnitten wird, um das dünnwandige Rohr zu erzeugen.
Nun wird die Vorrichtung zum Bearbeiten des dünnwandigen Rohrs zu einem röhrenförmigen Behälter, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird, unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 beschrieben.
Die allgemeine Konfiguration der Vorrichtung zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs zu einem röhrenförmigen Behälter
Die Vorrichtung zum Bearbeiten des dünnwandigen Rohrs 11 zu einem röhrenförmigen Behälter 1 umfasst einen Rohrhalter 19, eine Heizeinrichtung/Kühleinrichtung 21 und eine Matrize 23.
Genaue Beschreibung der Komponenten
Jede der Komponenten wird nun genau beschrieben.
Der Rohrhalter
Der Rohrhalter 19 hält das dünnwandige Rohr 11 und formt einen Flanschabschnitt 5 durch Pressformen. Er schafft außerdem die Öffnung 9 im Inneren des Lochs 9 und bewirkt, dass es eine vorgegebene Form beibehält. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Rohrhalter 19 einen Rohrhalterhauptkörper 25 und einen Stempel 27. Sowohl der Rohrhalterhauptkörper 25 als auch der Stempel 27 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf, der dem des dünnwandigen Rohrs 11 entspricht. Der Stempel 27 ist an dem vorderen Ende des Rohrhalterhauptkörpers 25 angeordnet und ist relativ zu dem Rohrhalterhauptkörper 25 vertikal bewegbar.
Der Stempel 27 besitzt an seinem vorderen Ende eine ebene Oberfläche und einen äußeren Umfang 27b, der ein Profil besitzt, das dem der Innenseite des Flanschabschnittes 5 des röhrenförmigen Behälters 1 entspricht, wie am besten aus 3 ersichtlich ist.
Wie in 1 gezeigt ist, wird das dünnwandige Rohr 11 durch den Rohrhalterhauptkörper 25 gehalten, wobei sein vorderes Ende von dem des Rohrhalters 19 um eine vorgegebene Strecke vorsteht. Der Stempel 27 ist so angeordnet, dass er sich in dem dünnwandigen Rohr 11 in der axialen Richtung des Rohrhalters 19 bewegen kann, wenn das dünnwandige Rohr 11 an dem Rohrhalter 19 befestigt ist.
Die oben genannte vorgegebene Strecke betrifft eine Strecke, bei der das vordere Ende 11a des Rohrhalters 11 sicher in den ringförmigen Spalt 35 eintritt, wenn der Rohrhalterhauptkörper 25 um einen vorgegebenen Hub nach unten bewegt wird.
Die Heizeinrichtung/Kühleinrichtung
Die Heizeinrichtung/Kühleinrichtung 21 erhitzt die innere Wandoberfläche 29 des dünnwandigen Rohrs und kühlt die äußere Wandoberfläche 31, so dass die innere Wandoberfläche 29 erweicht wird, während das dünnwandige Rohr 11 eine Temperaturdifferenz zwischen seiner Innenseite und seiner Außenseite aufweist. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Heizeinrichtung/Kühleinrichtung 21 einen ringförmigen Kühlabschnitt 33 zum Kühlen der äußeren Wandoberfläche 31 des dünnwandigen Rohrs 11 an seinem vorderen Ende 11a, einen Heizabschnitt 37, der in den Kühlabschnitt 33 mit einem dazwischen befindlichen ringförmigen Spalt 35 angeordnet ist, und einen Heißluftansaugweg 39, der mit dem ringförmigen Spalt 35 in Verbindung steht.
Der Kühlabschnitt 33 ist mit einem Zirkulationsabschnitt 41 zum Zirkulieren eines Kühlmediums, wie etwa Wasser, das im Inneren enthalten ist, und einer Kühloberfläche 43, die an seiner inneren Umfangsoberfläche angeordnet ist, zum Kühlen der äußeren Wandoberfläche 31 des dünnwandigen Rohrs 11 versehen. Da die äußere Wandoberfläche 31 des dünnwandigen Rohrs 11 mit der Kühloberfläche 43 in Kontakt gehalten wird, wird die äußere Wandoberfläche 31 gekühlt.
Der Halsabschnitt 37 hat eine gekappte hohle zylindrische Form und besitzt einen Heißluftströmungsweg 45, der mit einer (nicht gezeigten) Heißluftversorgungsquelle in Verbindung steht. Der Heizabschnitt 37 besitzt einen Abschnitt 37a mit kleinem Durchmesser in seinem oberen Teil und einen Abschnitt 37b mit großem Durchmesser in seinem unteren Teil. Der Abschnitt 37a mit kleinem Durchmesser kann in das Innere des vorderen Endes 11a des dünnwandigen Rohrs 11 eingeführt werden. Der Abschnitt 37b mit großem Durchmesser ist unter dem Abschnitt 37a mit kleinem Durchmesser angeordnet. Der Abschnitt 37a mit kleinem Durchmesser ist an seiner Spitze mit Heißluftabführungsanschlüssen 47 versehen, die sich im Wesentlichen entlang des äußeren Umfangs der Oberseite des Abschnitts 37a mit kleinem Durchmesser erstrecken, damit sie der Kühloberfläche 43 gegenüberliegen. In der dargestellten Ausführungsform sind dünne Verbindungsstäbe 471 in vorgegebenen Intervallen längs des äußeren Umfangs der Oberseite des Abschnitts 37a mit kleinem Durchmesser vertikal angeordnet.
Wie oben beschrieben wurde, steht der Heißluftansaugweg 39 mit dem ringförmigen Spalt 35 und außerdem mit (nicht gezeigten) Heißluftansaugmitteln in Verbindung, um heiße Luft von dem vorderen Ende 11a des dünnwandigen Rohrs 11 abzusaugen.
Die Matrize
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst die Matrize 23 einen Hohlraum 49 mit einer Form, die dem Profil des zu formenden Flanschabschnitts 5 des röhrenförmigen Behälters 1 entspricht, und einen Abschnitt 51 zum Beibehalten der Öffnung, der die Form der Öffnung 9 an dem vorderen Ende 11b des dünnwandigen Rohrs 11 beibehält und als Stoßdämpfer zum Absorbieren der kinetischen Energie des fallenden Stempels 27 wirkt. Ein Eingriffsloch 53 ist am Boden des Hohlraums 49 angeordnet.
Der Abschnitt 51 zum Beibehalten der Öffnung besitzt ein zylindrisches Profil und ist so beschaffen, dass er in das Eingriffsloch 53 eintritt und relativ zu dem Hohlraum 49 vertikal bewegbar ist. Er wird durch Vorbelastungsmittel 55 ständig nach oben gedrückt.
Die Schritte zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs zu einem röhrenförmigen Behälter 1
Die Schritte zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs zu einem röhrenförmigen Behälter 1 werden nun genau beschrieben.
Der erste Schritt
In dem ersten Schritt wird das dünnwandige Rohr 11 in Position gebracht. Das wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Das dünnwandige Rohr 11, das zu einem röhrenförmigen Behälter 1 bearbeitet werden soll, wird an der Außenseite des Rohrhalterhauptkörpers 25 so befestigt, dass das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs 11 um eine vorgegebene Strecke von dem vorderen Ende des Rohrhalters 19 axial und nach außen vorsteht.
Der zweite Schritt
In dem zweiten Schritt wird das vordere Ende 11a des dünnwandigen Rohrs einwärts verformt. Das wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Der Rohrhalter 19, der das dünnwandige Rohr 11 hält, wird verschoben, bis das vordere Ende 11a des dünnwandigen Rohrs 11 in den ringförmigen Spalt 35 zwischen der Kühloberfläche 43 des Kühlabschnitts 33 und dem Abschnitt 37a mit kleinem Durchmesser des Heizabschnitts 37 verbracht ist und den Heißluftabführungsanschlüssen 47 gegenüberliegt. Dann wird die innere Wandoberfläche 29 des dünnwandigen Rohrs an dem vorderen Ende 11a erhitzt, während seine äußere Wandoberfläche 31 an dem vorderen Ende 11a gleichzeitig gekühlt wird. Die Erhitzungsoperation wird ausgeführt, indem bewirkt wird, dass heiße Luft durch den Heißluftströmungsweg 45 in dem Heizabschnitt 37 längs den in 2 gezeigten Pfeifen strömt und durch die Heißfuftabführungsanschfüsse 47 ausgelassen wird. Die innere Wandoberfläche 29 des dünnwandigen Rohrs 11 wird durch die Hitze an dem vorderen Ende 11a erweicht. In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die innere Wandoberfläche 29 auf eine Temperatur erhitzt, die niedriger ist als der Schmelzpunkt der inneren Lage. Die heiße Luft, die auf die innere Wandoberfläche 29 aufgetroffen ist, wird dann durch (nicht gezeigte) Heißluftabsaugmittel über den Heißluftabsaugweg 39 von dem Heizabschnitt 37 zwangsläufig nach unten abgesaugt. Deswegen werden die Abschnitte des dünnwandigen Rohrs 11, die nicht erhitzt werden sollten, durch die Heizoperation minimal beeinflusst.
Die Kühloperation wird ausgeführt, indem Wärme von der äußeren Wandoberfläche 31 des vorderen Endes 11a des dünnwandigen Rohrs 11 (die mit der Kühloberfläche 43 in Kontakt gehalten wird) mittels des Kühlmediums, wie etwa Wasser, das in dem Zirkulationsabschnitt 41 zirkuliert, absorbiert wird. Da die äußere Wandoberfläche 31 des dünnwandigen Rohrs an dem vorderen Ende 11a gekühlt wird, wird eine Temperaturdifferenz zwischen der inneren Wandoberfläche 29 und der äußeren Wandoberfläche 31 des dünnwandigen Rohrs 11 an seinem vorderen Ende 11a erzeugt.
Wenn das erhitzte/gekühlte dünnwandige Rohr 11 aus der Heizeinrichtung/Kühleinrichtung 21 entfernt wird, verformt sich das vordere Ende 11a des dünnwandigen Rohrs 11 einwärts, wie in 3 gezeigt ist. Es wird angenommen, dass diese Verformung bewirkt wird, da sich die innere Lage 15 sofort zusammenzieht, um seine ursprüngliche Form gemäß seinem Gedächtnis wiederherzustellen als ein Ergebnis der Erhitzung der inneren Lage 15 auf eine Temperatur, die niedriger ist als der Schmelzpunkt der inneren Lage, während die äußere Lage 13 gekühlt wird.
Der dritte Schritt
Daraufhin wird in dem dritten Schritt der sich einwärts erstreckende Flanschabschnitt 5 an dem vorderen Ende 11a des dünnwandigen Rohrs 11 geformt und die Öffnung 9 wird innerhalb des Flanschabschnitts 5 mit der vorgegebenen Form geformt und beibehalten. Das wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Der Rohrhalter 19, der das dünnwandige Rohr 11 mit einem verformten vorderen Ende 11a hält, wird dann zu einem Punkt oberhalb des Hohlraums 19 der Matrize 23 verschoben, wie in 3 gezeigt ist, und wird dann nach unten bewegt, bis das vordere Ende 11b des dünnwandigen Rohrs 11 in dem Hohlraum 49 angeordnet ist und der Abschnitt 51 zum Beibehalten der Öffnung in die Öffnung 9 eingesetzt ist. Wie in 4 gezeigt ist, wird der Stempel 27 daraufhin relativ zu dem Rohrhalterhauptkörper 25 nach unten bewegt, bis sein vorderes Ende 27a an dem vorderen Ende 51a des Abschnitts 51 zum Beibehalten der Öffnung anstößt, um den Abschnitt 51 zum Beibehalten der Öffnung unter die Matrize 23 zu schieben. Gleichzeitig wirkt der Stempel 27 mit der Matrize 23 zusammen, um das vordere Ende 11a des dünnwandigen Rohrs 11 in seinem Hohlraum 49 zusammenzudrücken, um den Flanschabschnitt 5 durch Pressformen zu formen, während das vordere Ende 11a des dünnwandigen Rohrs 11 sich nicht verformen kann oder nicht durch eine Umfangswandoberfläche 51b des Abschnitts 51 zum Beibehalten der Öffnung verschoben werden kann, damit die Form der Öffnung 9 beibehalten wird.
Nach dem Pressformen wird der Stempel 27 relativ zu dem Rohrhalterhauptkörper 25 nach oben bewegt und der Rohrhalter 19, der das dünnwandige Rohr 11 hält, wird nach oben gezogen, wie in 5 gezeigt ist. Dann wird das dünnwandige Rohr 19 von dem Rohrhalter 19 entfernt, um die Operation zum Herstellen eines röhrenförmigen Behälters 1 zu beenden.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung
Die zweite Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben.
Die 17 und 18 zeigen einen röhrenförmigen Behälter 1a, der durch die zweite Ausführungsform der Erfindung bearbeitet wurde. Der röhrenförmige Behälter 1a umfasst einen Zylinderabschnitt 3, der durch thermisches Formen eines hohlen zylindrischen Vorformlings aus Harz hergestellt wurde, und einen einwärts gerichteten Flanschabschnitt 5a, der durch Pressformen aus Harz gebildet wurde. Der Zylinderabschnitt 3 besitzt in seinem Inneren einen Behälterabschnitt 7. Eine Öffnung 9 ist an einem Loch 8 an dem Boden des Zylinderabschnitts 3 gebildet und besitzt eine vorgegebene Form. Der Zylinderabschnitt 3 ist außerdem an der Oberseite offen. Der röhrenförmige Behälter 1a, der durch die zweite Ausführungsform der Erfindung bearbeitet wurde, unterscheidet sich von dem röhrenförmigen Behälter 1, der durch die erste Ausführungsform der Erfindung bearbeitet wurde, dahingehend, dass eine obere Oberfläche 5b, eine einwärts gerichtete Stirnoberfläche 5c und eine untere Oberfläche 5d des Flanschabschnitts 5a durch die innere Lage 15 des dünnwandigen Rohrs bedeckt sind. Es wird angemerkt, dass das dargestellte dünnwandige Rohr 11 eine dreilagige Struktur besitzt.
Ansonsten ist das dünnwandige Rohr 11 gleich seinem Gegenstück, das oben bei der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde und wird deswegen nicht weiter beschrieben.
Die Vorrichtung, die bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung zu verwenden ist
Die Vorrichtung, die bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, umfasst einen Rohrhalter 19, eine Heizeinrichtung/Kühleinrichtung 21a, eine äußere Heizeinrichtung 61 und eine Matrize 71. Der Rohrhalter 19 ist gleich seinem Gegenstück, das oben beschrieben wurde, und somit wird seine Beschreibung an dieser Stelle weggelassen.
Die Heizeinrichtung/Kühleinrichtung 21a in der zweiten Ausführungsform ist gleich ihrem Gegenstück, das oben beschrieben wurde, mit der Ausnahme der Heißluftabführungsanschlüsse 47a. Vertikal angeordnete dünne Verbindungsstäbe 471a sind kürzer als die oben beschriebenen Verbindungsstäbe 471 und die Heißluftabführungsanschlüsse 47a besitzen in der zweiten Ausführungsform eine Öffnung, die kleiner ist als die Öffnung der oben beschriebenen Heißluftabführungsanschlüsse 47. Deswegen sind die Temperatur und die Strömungsrate der heißen Luft, die in dem Heißluftströmungsweg 45 strömt, gleich jenen Werten der ersten Ausführungsform, heiße Luft wird von den Heißluftabführungsanschlüssen 47a dieser Ausführungsform stärker ausgestoßen und gezwungen, auf einen klei neren Bereich des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs 11 aufzutreffen, um folglich das vordere Ende 11a auf eine höhere Temperatur zu erhitzen.
Die äußere Heizeinrichtung 41 wird verwendet, um die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an dem vorderen Ende zu erhitzen. Wie in 10 gezeigt ist, umfasst die äußere Heizeinrichtung 61 einen ringförmigen Heizabschnitt 65 und einen Heißluftabsaugweg 67. Der Heizabschnitt 65 enthält einen Heißluftströmungsweg 63. Das vordere Ende 11c des dünnwandigen Rohrs 11, das durch den Rohrhalter 19 gehalten wird; kann in das Innere des Heizabschnitts 65 eingeführt werden. Ein Heißluftabsaugweg 67 ist an der Unterseite des Heizabschnitts 65 angeordnet und steht mit dem Inneren des Heizabschnitts 65 und (nicht gezeigten) Heißluftabsaugmitteln in Verbindung. Der Heizabschnitt 65 ist mit Heißluftabführungsanschlüssen 69 versehen, die an einer Position angeordnet sind, die dem vorderen Ende 11c des dünnwandigen Rohrs, das in den Heizabschnitt 65 eingesetzt ist, gegenüberliegt.
Wie in 11 ersichtlich ist, umfasst die Matrize dieser zweiten Ausführungsform eine Metallform 73 mit einem darin befindlichen Hohlraum 74 und einem Abschnitt 75 zum Beibehalten der Öffnung. Ein Eingriffsloch 77 ist an einem Boden 76 des Hohlraums der Metallform 73 angeordnet. Der Hohlraum 74 besitzt eine Form, die einem Profil des zu formenden Flanschabschnitts 5a des röhrenförmigen Behälters 1a entspricht. Die Metallform 73 besitzt eine Führungswand 79 mit einer sich verjüngenden oberen Hälfte 81, so dass das radial auswärts verformte vordere Ende 11c des dünnwandigen Rohrs 11 ohne Schwierigkeit in den Hohlraum 74 eingeführt werden kann.
Der Abschnitt 75 zum Beibehalten der Öffnung besitzt eine zylindrische Form, ist so beschaffen, dass er in das Eingriffsloch 77 eintreten kann, ist relativ zu dem Hohlraum 74 vertikal bewegbar und wird durch Vorbelastungsmittel 83 ständig nach oben gedrückt. Der Abschnitt 75 zum Beibehalten der Öffnung hält die Form der Öffnung 9 des vorderen Endes 11c des dünnwandigen Rohrs 11 bei und wirkt außerdem als Stoßdämpfer zum Absorbieren der kinetischen Energie des Rohrhalters 19.
Die Schritte zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs zu einem röhrenförmigen Behälter bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung
Die Schritte zum Bearbeiten des dünnwandigen Rohrs zu dem röhrenförmigen Behälter 1 bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die 11 bis 16, 19 und 20 beschrieben.
Der erste Schritt zum Befestigen des dünnwandigen Rohrs 11 in Position ist gleich dem ersten Schritt, der oben für die erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, und wird somit an dieser Stelle nicht weiter beschrieben (19).
In dem zweiten Schritt zum Verformen des vorderen Endes 11a des dünnwandigen Rohrs 11 nach außen wird das vordere Ende 11a des dünnwandigen Rohrs 11 in den Spalt 35 eingeführt und in einer Position angeordnet, bei der das vordere Ende 11a des dünnwandigen Rohrs 11 den Heißluftabführungsanschlüssen 47a gegenüberliegt. Dann wird die innere Wandoberfläche 29 des vorderen Endes 11a des dünnwandigen Rohrs 11 mittels des Heizabschnitts 37 erhitzt, während die äußere Wandoberfläche 31 des vorderen Endes 11a des dünnwandigen Rohrs 11 durch die Kühloberfläche 43 wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gekühlt wird.
In dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die innere Wandoberfläche auf eine Temperatur erhitzt, die höher ist als der Schmelzpunkt der inneren Lage, indem die Temperatur der heißen Luft, die auf sie geblasen wird, die Dauer der Heißluftblasoperation und die Fläche der Heißluftabführungsanschlüsse 47a gesteuert werden. In der Ausführungsform, die in 20 dargestellt ist, haben die Heißluftabführungsanschlüsse 47a eine Fläche, die kleiner ist als die der Heißluftabführungsanschlüsse 47 der Heizeinrichtung/Kühleinrichtung 21 der ersten Ausführungsform, so dass die innere Wandoberfläche 29 bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung auf eine Temperatur erhitzt werden kann, die höher ist als der Schmelzpunkt der inneren Lage.
Wenn die innere Wandoberfläche auf die Temperatur erhitzt wird, die höher ist als der Schmelzpunkt der inneren Lage, wird das vordere Ende 11c des dünnwandigen Rohrs 11 radial auswärts gebogen, um den Flanschabschnitt zu erzeugen, wie in 9 gezeigt ist. Da die innere Wandoberfläche auf die Temperatur erhitzt wird, die höher ist als der Schmelzpunkt der inneren Lage, wird angenommen, dass lediglich die innere Lage geschmolzen wird und nach unten fließt, um zu erstarren, wohingegen die äußere Lage, die gekühlt wird, nicht schmilzt, wobei die innere Lage durch die Kontraktionskraft des Materials mit einem niedrigen Schmelzpunkt gezogen wird, so dass sie auswärts verformt wird. Wenn das dünnwandige Rohr 11 eine dreilagige Struktur mit einer Zwischenlage besitzt, ist es vorzuziehen, dass die Zwischenlage aus einem Material hergestellt ist, das einen Schmelzpunkt besitzt, der höher ist als der der inneren Lage und dass die innere Wandoberfläche auf eine Temperatur erhitzt wird, die höher als der Schmelzpunkt der inneren Lage, jedoch niedriger als der Schmelzpunkt der Zwischenlage ist.
Dann wird die äußere Wandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs mittels der äußeren Heizeinrichtung 61 erhitzt. Wie in 10 dargestellt ist, wird der Rohrhalter 19, der das dünnwandige Rohr mit dem auswärts gebogenen vorderen Ende 11c verschoben, bis das vordere Ende 11c des dünnwandigen Rohrs 11 in dem Heizabschnitt 65 der äußern Heizeinrichtung 61 angeordnet ist. Dann trifft heiße Luft, die durch die Heißluftabführungsanschlüsse 69 ausgestoßen wird, auf die äußere Wandoberfläche 31a des dünnwandigen Rohrs 11, um die äußere Wandoberfläche zu erhitzen. Die heiße Luft, die auf die äußere Wandoberfläche 31a aufgetroffen ist, wird dann durch den Heißluftabsaugweg 67 abgesaugt, wie durch Pfeile in 10 gezeigt ist. Die heiße Luft, die auf die äußere Wandoberfläche 31a aufgetroffen ist, muss zwangsläufig abgesaugt werden, da die Abschnitte des dünnwandigen Rohrs 11, die nicht erhitzt werden sollten, durch die Heizoperation minimal beeinflusst werden sollen.
Die Temperatur der heißen Luft und die Dauer der Heizoperation sind so gewählt, dass das vordere Ende 11c des dünnwandigen Rohrs 11 ausreichend erweicht wird. Obwohl in Beispielen, die später beschrieben werden, spezielle Werte für die Temperatur der heißen Luft und die Dauer der Heizoperation genannt werden, sind die Temperatur und die Dauer nicht auf diese Werte beschränkt. Falls jedoch die Heiztemperatur zu hoch ist, wird das Harz geschmolzen. Es ist somit vorzuziehen, die Dauer und die Heizoperation zu steuern.
Das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs wird in einem Bereich erhitzt, der der Länge des Flanschabschnitts 5a entspricht. Wenn das dünnwandige Rohr 15 z. B. einen Durchmesser von 19 mm besitzt, wird das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs auf einer Länge von 3 mm erhitzt, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt ist.
Als ein Ergebnis der Heizoperation wird das vordere Ende 11d des dünnwandigen Rohrs radial auswärts umgeschlagen oder gebogen, wie in 11 gezeigt ist.
Dann wird der Rohrhalter 19, der das dünnwandige Rohr 11 mit dem erhitzten vorderen Ende 11d hält, über die Matrize 71 verschoben, wie in 11 gezeigt ist. Dann wird der Rohrhalter 19 nach unten bewegt, bis das vordere Ende 11d in dem Hohlraum 74 der Matrize 71 angeordnet ist (12) und dann wird der Rohrhalter 19 weiter abwärts bewegt. In 13 wird das nach außen umgeschlagene vordere Ende 111 abwärts bewegt, während es an der inneren Umfangsoberfläche 79a der Führungswand 79 anstößt. Wenn das nach außen umgeschlagene vordere Ende 111 eine L-förmige Ecke 79b der inneren Umfangsoberfläche 79a und die Bodenoberfläche 76 der Führungswand 79 erreicht, wird eine Wand 113 des vorderen Endes 111 an einem Biegepunkt 115, der etwas oberhalb der vorderen Kante 111 angeordnet ist, einwärts gebogen, so dass das dünnwandige Rohr 11 schließlich an dem vorderen Ende gefalzt ist, wie in 15 durch das Bezugszeichen 117 angegeben ist. Dann wird der Stempel 27 relativ zu dem Rohrhalter 25 abwärts bewegt (16). Das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs wird für seine Konfiguration durch die Umfangswand des Abschnitts 75 zum Beibehalten einer Öffnung gesteuert, so dass die Öffnung 9 ihre Form beibehält.
Dann werden die auf diese Weise erhaltene obere Oberfläche, die einwärts gerichtete Stirnoberfläche und die untere Oberfläche des Flanschabschnitts 5a durch die innere Lage des dünnwandigen Rohrs bedeckt, wie in 18 dargestellt ist.
Nach dem Pressformen wird der Stempel 27 relativ zu dem Rohrhalterhauptkörper 25 nach oben bewegt, und dann wird der Rohrhalter 19, der das dünnwandige Rohr 11 hält, nach oben bewegt, wie in 5 gezeigt ist. Daraufhin wird das dünnwandige Rohr 11 aus dem Rohrhalter 19 entfernt, um einen fertigen röhrenförmigen Behälter 1a herzustellen, wie in 17 gezeigt ist.
Beispiel 1
Das dünnwandige Rohr mit einer mehrlagigen Struktur aus der äußeren Lage aus anhaftendem Polyethylen, der Zwischenlage 17 aus Ethylenvinylalkohol-Copoly mer und der inneren Lage 15 aus anhaftendem Polyethylen wurde verwendet. Das dünnwandige Rohr 11 wies eine Wanddicke von 0,5 mm auf.
Die Heizeinrichtung/Kühleinrichtung 21 wurde unter den folgenden Bedingungen betrieben: Heißlufttemperatur: 370°C, Heißluftdruck: 0,08 MPa, Saugleistung zum Absaugen der heißen Luft: 330 Nl/min, Kühlwasserströmungsrate im Kühlabschnitt 33: 2,2 l/min, Dauer des Erhitzens: 1,0 s, Temperatur des Kühlabschnitts: 18°C. Unter den oben genannten Bedingungen wurde ein ausgezeichneter röhrenförmigen Behälter 1 geformt.
Der röhrenförmige Behälter 1, der in diesem Beispiel hergestellt wurde, eignete sich hervorragend zum Aufbewahren eines dünnflüssigen Produkts (Kaffee, Duftstoff usw.), wenn ein Deckel (Film) angebracht wurde, um die Öffnung 9 des Flanschabschnitts 5 zu verschließen.
Beispiel 2
Das dünnwandige Rohr 11 mit der mehrlagigen Struktur aus der äußeren Lage 13 aus anhaftendem Polyethylen, der Zwischenlage 17 aus Ethylenvinylalkohol-Copolymer und der inneren Lage 15 aus anhaftendem Polyethylen wurde verwendet. Das dünnwandige Rohr wies eine Wanddicke von 0,5 mm auf.
Die innere Heizeinrichtung wurde unter den folgenden Bedingungen betrieben: Heißlufttemperatur: 375°C, Heißluftströmungsrate 400 Nl/min, Saugleistung zum Absaugen der heißen Luft: 300 Nl/min, Kühlwasserströmungsrate in dem Kühlungsabschnitt: 2,2 l/min., Dauer des inneren Erhitzens: 1,0 s.
Unter den oben genannten Bedingungen wurde ein ausgezeichneter röhrenförmiger Behälter erhalten.
Beispiel 3
Das dünnwandige Rohr 11 mit der mehrlagigen Struktur aus der äußeren Lage 13 aus Polyethylen, der Zwischenlage 17 aus anhaftendem Polyethylen und der inneren Lage 15 aus nicht adsorbierendem Polyethylen-Terephthalat wurde verwendet. Das dünnwandige Rohr 11 wies eine Wanddicke von 0,5 mm auf.
Die innere Heizeinrichtung wurde unter den folgenden Bedingungen betrieben: Heißlufttemperatur 375°C, Heißluftströmungsrate: 400 Nl/min, Saugleistung zum Absaugen der heißen Luft: 300 Nl/min, Kühlwasserströmungsrate im Kühlabschnitt: 2,2 l/min, Dauer des inneren Erhitzens: 1,0 s.
Unter den oben genannten Bedingungen wurde ein ausgezeichneter röhrenförmiger Behälter erhalten.
Beispiel 4
Das dünnwandige Rohr 11 mit der mehrlagigen Struktur aus der äußeren Lage 13 aus Polyethylen, der Zwischenlage 17 aus anhaftendem Polyethylen und einer inneren Lage 15 aus nicht adsorbierendem Polyethylen-Terephthalat wurde verwendet. Das dünnwandige Rohr 11 wies eine Wanddicke von 0,5 mm auf.
Die interne Heizeinrichtung wurde unter den folgenden Bedingungen betrieben: Heißlufttemperatur: 374°C, Heißluftströmungsrate: 400 Nl/min, Saugleistung zum Absaugen der heißen Luft: 300 Nl/min, Kühlwasserströmungsrate im Kühlabschnitt: 2,2 l/min, Dauer des inneren Erhitzens: 0,8 s. Unter diesen Bedingungen wurde das vordere Ende des mehrlagigen Rohrs 11 in die Flanschform auswärts gebogen.
Das erhaltene mehrlagige Rohr wurde dann durch die äußere Heizeinrichtung unter den folgenden Bedingungen erhitzt: Heißlufttemperatur: 400°C, Heißluftströmungsrate: 380 Nl/min, Saugleistung zum Absaugen der heißen Luft: 400 Nl/min, Dauer des äußeren Erhitzens: 0,5 s.
Unter den oben genannten Bedingungen wurde ein ausgezeichneter röhrenförmiger Behälter erhalten.
Wie genau beschrieben wurde, wird heiße Luft erfindungsgemäß auf die innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs am vorderen Ende und in dessen Nähe geblasen und die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs wird auch an dem vorderen Ende und in dessen Nähe gekühlt, um eine Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des dünnwandigen Rohrs zu erzeugen, um das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs in den radial vorstehenden Flanschabschnitt zu verformen. Daraufhin wird das radial verformte vordere Ende des dünnwandigen Rohrs in den Flanschabschnitt geformt, der eine vorgegebene Form aufweist, und die Öffnung wird innerhalb des Flanschabschnitts geformt mittels der Matrize, die mit dem Stempel zusammenwirkt, wenn bewirkt wird, dass das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs an der Umfangswandoberfläche der Matrize anstößt. Somit wird bewirkt, dass die Öffnung ihre Form beibehält und der Flanschabschnitt, der ein gewünschtes Profil aufweist, kann schnell geformt werden.
Außerdem wird die heiße Luft, die zum Erhitzen der inneren Wandoberfläche verwendet wird, von dem dünnwandigen Rohr abgesaugt, um zu verhindern, dass der Bereich des dünnwandigen Rohrs, der mit dem Flanschabschnitt direkt verbunden ist, durch Wärme verformt wird.
Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird heiße Luft gegen die innere Wandoberfläche an dem Ende des dünnwandigen Rohrs und in dessen Nähe geblasen, um die innere Wandoberfläche auf eine Temperatur zu erhitzen, die niedriger ist als der Schmelzpunkt der inneren Lage des Rohrs, während die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs am Ende und in dessen Nähe gekühlt wird, um eine Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des dünnwandigen Rohrs in dem oben beschriebenen zweiten Schritt zu erzeugen, um das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs zu einem radial einwärts vorstehenden Flanschabschnitt zu verformen. Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird heiße Luft gegen die innere Wandoberfläche an dem Ende des dünnwandigen Rohrs und in dessen Nähe geblasen, um die innere Wandoberfläche auf eine Temperatur zu erhitzen, die höher ist als der Schmelzpunkt der inneren Lage des Rohrs, während die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs am Ende und in dessen Nähe gekühlt wird, um eine Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des dünnwandigen Rohrs in dem oben beschriebenen zweiten Schritt zu erzeugen, um das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs radial auswärts zu verformen und um schließlich einen einwärts gerichteten Flanschabschnitt zu erzeugen.
Der einwärts gerichtete Flansch eines röhrenförmigen Behälters, der durch die zweite Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird, ist an der oberen Oberfläche der einwärts gerichteten Stirnoberfläche und der unteren Oberfläche von der inneren Lage bedeckt. Dadurch ist die Wirkung der Gassperre des Flanschabschnitts verbessert, wenn die innere Lage aus einem Harz mit der Eigenschaft der Gassperre hergestellt ist. Deswegen ist ein röhrenförmiger Behälter, der durch die zweite Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird, besonders geeignet zum Aufbewahren eines Lebensmittelprodukts, das durch eine Gassperre geschützt werden muss.

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus einem thermoplastischen Harz, um einen röhrenförmigen Behälter mit einem Flanschabschnitt in einem Loch an einem Ende des dünnwandigen Rohrs herzustellen, umfassend: (A) einen ersten Schritt des Befestigens des dünnwandigen Rohrs an einem Rohrhalter, der mit einem Stempel versehen ist, der den Flanschabschnitt in dem Loch und eine in dem Flanschabschnitt befindliche Öffnung in eine vorgegebene Form formt, wobei das dünnwandige Rohr in der Weise befestigt wird, dass das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs um eine vorgegebene Strecke von einem vorderen Ende des Rohrhalters vorsteht; (B) einen zweiten Schritt des Blasens von heißer Luft gegen eine innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem vorderen Ende und in dessen Nähe; und (C) eines dritten Schritt des Formens des nach innen verformten vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs zu einem Flanschabschnitt, der eine vorgegebene Form zeigt, und des Formens einer in dem Flanschabschnitt befindlichen Öffnung mittels einer mit dem Stempel zusammenwirkenden Matrize, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner das Kühlen einer äußeren Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs auch an dessen vorderem Ende umfasst, um eine Temperaturdifferenz zwischen einer Innenseite und einer Außenseite des dünnwandigen Rohrs hervorzurufen, um so das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs in eines radial einwärts vorstehenden Flansch zu verformen.
Verfahren zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz, um einen röhrenförmigen Behälter herzustellen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wandoberfläche auf eine Temperatur erhitzt wird, die niedriger als der Schmelzpunkt der inneren Lage ist.
Verfahren zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz, um einen röhrenförmigen Behälter herzustellen, der einen Flanschabschnitt in einem Loch an einem Ende des dünnwandigen Rohrs besitzt, umfassend: (A) einen ersten Schritt des Befestigens des dünnwandigen Rohrs an einem Rohrhalter, der mit einem Stempel versehen ist, der den Flanschabschnitt in dem Loch und eine innerhalb des Flanschabschnitts befindliche Öffnung in eine vorgegebene Form formt, wobei das dünnwandige Rohr in der Weise befestigt wird, dass das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs um eine vorgegebene Strecke von einem vorderen Ende des Rohrhalters vorsteht; (B) einen zweiten Schritt des Blasens von heißer Luft gegen eine innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an dessen vorderem Ende und in dessen Nähe; und (C) einen dritten Schritt des Formens des nach außen verformten vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs in einen Flanschabschnitt, der eine vorgegebene Form zeigt, und des Formens einer innerhalb des Flanschabschnitts befindlichen Öffnung mittels einer mit dem Stempel zusammenwirkenden Matrize, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Blasens von heißer Luft gegen die innere Wandoberfläche an dem vorderen Ende des dünnwandigen Rohrs und in dessen Nähe die innere Wandoberfläche auf eine Temperatur erhitzt, die höher als ein Schmelzpunkt der inneren Lage ist, und dass eine äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs auch an seinem vorderen Ende gekühlt wird, um zwischen einer Innenseite und einer Außenseite des dünnwandigen Rohrs eine Temperaturdifferenz zu erzeugen, um so das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs in einen radial auswärts vorstehenden Flansch zu verformen.
Verfahren zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz, um einen röhrenförmigen Behälter herzustellen, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Schritt ausgeführt wird durch: Blasen von heißer Luft gegen eine äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an dem im zweiten Schritt nach außen verformten Ende, um so die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an dem Ende zu erweichen; und Biegen und Falzen des Endes des dünnwandigen Rohrs nach innen und Herstellen des Flanschabschnitts nach einer vorgegebenen Form und Formen der in seinem Inneren befindlichen Öffnung mittels der Matrize und des Stempels.
Verfahren zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplasti schem Harz, um einen röhrenförmigen Behälter herzustellen, nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die heiße Luft, die zum Erhitzen der inneren Wandoberfläche des Rohrs im zweiten Schritt verwendet wird, zwangsläufig von dem Rohrhalter abgesaugt wird.
Verfahren zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz, um einen röhrenförmigen Behälter herzustellen, nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das dünnwandige Rohr eine dreilagige Struktur einschließlich einer äußeren Lage, einer inneren Lage und einer Zwischenlage, die zwischen der inneren Lage und der äußeren Lage sandwichartig angeordnet ist, besitzt und das thermoplastische Harz der inneren Lage einen Schmelzpunkt hat, der niedriger als jener des thermoplastischen Harzes der Zwischenlage ist.
Vorrichtung zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz, um einen röhrenförmigen Behälter mit einem nach innen gerichteten Flanschabschnitt in einem Loch an einem Ende des dünnwandigen Rohrs herzustellen, mit: (A) einem Rohrhalter, der das dünnwandige Rohr hält und einen Stempel besitzt, der in das von ihm gehaltene dünnwandige Rohr für eine Pressformung einzuschieben ist, wobei der Stempel relativ zu einem Ende des dünnwandigen Rohrs um eine gegebene Strecke axial einwärts angeordnet ist und axial beweglich ist; (B) einer Matrize, die den Flanschabschnitt mit einer vorgegebenen Form in dem Loch des dünnwandigen Rohr formt und eine Öffnung in dem Flanschabschnitt formt, wobei die Matrize mit dem Stempel des Rohrhalters zusammenwirkt, gekennzeichnet durch Mittel zum Kühlen der äußeren Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs, während die Heizeinrichtung heiße Luft gegen die innere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende bläst.
Vorrichtung zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz, um einen röhrenförmigen Behälter herzustellen, nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine äußere Heizeinrichtung, die heiße Luft gegen die äußere Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende bläst.
Vorrichtung zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs aus thermoplastischem Harz nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner Saugmittel umfasst, die die heiße Luft, die zum Erhitzen der oberen Wandoberfläche verwendet wird, zwangsläufig von dem Rohrhalter absaugen.
Vorrichtung zum Bearbeiten eines dünnwandigen Rohrs nach den Ansprüchen 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Kühlen einen Teil einer Vorrichtung bilden, die auch die Heizeinrichtung enthält, und dass die Heizeinrichtung/Kühleinrichtung einen ringförmigen Kühlabschnitt zum Kühlen der äußeren Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs an seinem Ende, einen Heizabschnitt, der in dem Kühlabschnitt mit einem dazwischen befindlichen ringförmigen Spalt angeordnet ist, und einen Heißluftansaugweg, der mit dem ringförmigen Spalt in Verbindung steht, umfasst; wobei das Ende des dünnwandigen Rohrs, das von dem Rohrhalter gehalten wird, in den ringförmigen Spalt eingeschoben ist; und der Heizabschnitt einen Heißluftströmungsweg, der in seinem Inneren angeordnet ist, und Heißluftabführungsanschlüsse, die an Positionen gegenüber dem Kühlungsabschnitt angeordnet sind, wobei dazwischen das dünnwandige Rohr angeordnet ist, besitzt.