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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Behälters
mit weiter Öffnung
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und eines Behälters
mit weiter Öffnung,
der aus Kunstharz hergestellt ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Behälter, der
verwendet wird, um Tennisbälle
unter Druck aufzunehmen. Um den Behälter abzudichten, steht ein
Flanschabschnitt von einem Umfang einer weiten Öffnung des Behälters vor,
die einen Durchmesser aufweist, der nahezu gleich dem Durchmesser
seines zylindrischen Körperabschnitts ist.
Ein Deckel, der aus Metall hergestellt ist, wird dichtet gegen einen
Flanschabschnitt ab, wobei der Deckel der Flanschabschnitt überdeckt.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Als
ein Behälter,
der einen Gegenstand enthält,
wie etwa Tennisbälle,
die unter Druck aufbewahrt werden sollen, ist eine Metallbüchse, die
aus einem Metallmaterial hergestellt ist, verwendet worden. In den
letzten Jahren wird anstelle der Metallbüchse weit verbreitet ein Behälter verwendet,
der durch Blasformen eines Kunstharzes, wie etwa Polyethylen-Terephthalat
oder dergleichen, hergestellt wird.
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Bei
der Verwendung eines aus Kunstharz hergestellten Druckbehälters zum
Aufbewahren von Tennisbällen
oder dergleichen unter Druck, ist es ähnlich wie bei der Metallbüchse erforderlich,
einen Gegenstand in den Behälter
unter Druck zu legen, den Behälter
durch Abdichten des Metalldeckels gegen den Flanschabschnitt, der
von dem Rand der Öffnung
des Behälters
vorsteht, zu verschließen,
wobei der Flanschabschnitt mit dem Deckel doppelt abgedeckt und
das Innere des Behälters
unter Druck dicht verschlossen ist.
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Der
aus Kunstharz hergestellte Behälter
ist in Bezug auf Materialkosten viel günstiger als die Metallbüchse. Der
aus Kunstharz hergestellte Behälter wird
jedoch durch biaxiale Ziehblasformung gefertigt. Deswegen ist es
schwierig, den Behälter
mit dem Flanschabschnitt zu versehen, der die sehr strengen Anforde rungen
der Festigkeit gegen einen Druck erfüllt, der von dem Deckel, der
gegen den Flanschabschnitt doppelt abgedichtet ist, darauf ausgeübt wird.
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Um
die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird in der geprüften japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 6-22859 ein Behälter
vorgeschlagen, der durch den in den 8A bis 8D gezeigten Prozess hergestellt wird.
Wie in 8A gezeigt ist, wird gemäß dem Behälter ein
Vorformling 1 durch Spritzguss gebildet, der eine geschlossene
Bodenfläche 1a,
eine Öffnung 1b an
seiner Oberseite und einen zylindrischen Körperabschnitt 1c,
der lang und im Durchmesser klein ist, aufweist. Wie in 8B gezeigt ist, wird anschließend der
Vorformling 1, der ein geformtes Produkt eines Primärprozesses
ist, an eine Blasformgebungsform 2 übergeben, um ihn in biaxialer
Richtung (in X- und Y-Richtung)
zu ziehen, um ein geformtes Produkt 3 eine sekundären Prozesses
zu erhalten, wie in 8C gezeigt ist.
Das Zwischenprodukt 3 wird längs einer Linie L geschnitten, um
einen schirmförmigen
Teil 1d zu entfernen, der an seinem oberen Ende ausgebildet
ist. Ein Behälter 4, der
in 8D gezeigt ist, ist das Endprodukt.
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Der
durch Blasformen gebildete Behälter 4 besitzt
einen zylindrischen Körperabschnitt 4a;
eine weite Öffnung 4b,
die sich an einem Ende des zylindrischen Körperabschnitts 4a öffnet und
einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser
des Körperabschnitts 4a ist;
einen Flanschabschnitt 4c, der von dem Umfang der weiten Öffnung 4b radial
vorsteht; und einen Bodenabschnitt 4d, der an dem anderen
Ende des Körperabschnitts 4a ausgebildet
ist. Nachdem Tennisbälle
von dem Flanschabschnitt 4c in den Behälter 4 gelegt wurden, wird
ein Deckel 5 dichtend gegen den Flanschabschnitt 4c angeordnet,
wobei der Deckel 5 den Flanschabschnitt 4c doppelt
abdeckt, wie in 9 gezeigt ist, um den Innenraum
des Behälters 4 dicht
zu verschließen.
Auf diese Weise werden Tennisbälle
in dem Behälter 4 unter
Druck aufbewahrt.
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Bei
dem in 8 gezeigten Verfahren zur Herstellung des Flanschabschnitts 4c in
der Weise, dass der Deckel 5 gegen den Flanschabschnitt 4c doppelt
abdichtet, wird das in 8C gezeigte
(sekundäre
Produkt) Zwischenprodukt durch Formpressen gebildet. Es ist anschließend erforderlich,
den Prozess des Abschneidens des nicht benötigten schirmförmigen Teils 1d,
der am oberen Ende des Körperabschnitts 4a ausgebildet
ist, auszuführen. Dadurch
weist das in 8 gezeigte Verfahren verhältnismäßig viele
Prozesse auf.
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Außer dem
oben beschriebenen Problem wird dann, wenn der Grad der Maßhaltigkeit
des Flanschabschnitts 4c gering ist, ein Spalt zwischen dem
Flanschabschnitt 4c und dem Deckel 5, der gegen
den Flanschabschnitt 4c doppelt abgedichtet ist, erzeugt.
Der Behälter 4 besitzt
deshalb einen geringen Grad der Dichtheit. Um dies zu verhindern,
muss zugelassen werden, dass der Flanschabschnitt 4c bei
der Schneidoperation einen hohen Grad der Maßhaltigkeit besitzt. Zu diesem
Zweck ist es erforderlich, ein besonderes Schneidwerkzeug zu verwenden, das
einen hohen Grad der Schneidgenauigkeit besitzt, wie etwa ein Ringschneider,
und eine Schneidtätigkeit
mit hoher Genauigkeit auszuführen.
Demzufolge bewirkt das in 8 gezeigte
Verfahren, dass die Fertigungskosten hoch sind und eine lange Fertigungsdauer
erforderlich ist.
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Darüber hinaus
ist es zum Bilden des Flanschabschnitts 4c mit hoher Maßhaltigkeit
erforderlich, dass seine Dickenänderung
minimal gemacht wird. Um jedoch zu ermöglichen, dass seine Dicke bei
dem biaxialen Ziehblasformen gleichförmig ist, sind eine Stabilität bei der
Formpresstechnik und den Formpressbedingungen sowie eine Betriebsstabilität einer
Formpressmaschine erforderlich. Es ist jedoch nicht einfach, diese
Faktoren stets stabil zu halten. Der Flanschabschnitt 4c erfordert
im Einzelnen eine Dicke von weniger als 1 mm. Dadurch ist es wahrscheinlich,
dass in dem Blasformprozess fehlerhafte Produkte hergestellt werden.
Tatsächlich
werden viele fehlerhafte Gegenstände
gefertigt.
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In
dem Prozess der Bildung des Flanschabschnitts 4c wird des
Weiteren der schirmförmige
Abschnitt 1d, der am oberen Ende des Körperabschnitts 4a gebildet
wird, abgeschnitten und entsorgt. Das heißt, ein Teil des Materials
wird vergeudet. Es ist vorstellbar, dass der schirmförmige Abschnitt 1d,
der weggeworfen werden soll, wiederaufbereitet werden kann, indem
er mit einem Harzmaterial gemischt wird. In diesem Fall ist es jedoch
erforderlich, den schirmförmigen
Abschnitt 1d, bevor er mit dem Harzmaterial gemischt wird,
durch eine Zerkleinerungsmaschine zu zerkleinern. Es besteht ferner
eine Begrenzung bei einem Mischungsanteil unter Berücksichtigung
der Stabilität
beim Formpressen von gemischten Materialien. Es ist deswegen schwierig, den
schirmförmigen
Abschnitt 1d wiederaufzubereiten.
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Wenn
der Behälter
verwendet wird, um Tennisbälle
aufzunehmen, wird der Behälter
ferner der Umgebung mit hoher Temperatur des Kofferraums eines Fahrzeuges
oder dergleichen für
eine lange Zeit ausgesetzt. Da der Flanschabschnitt 4c durch
Blasformen dünn
ausgebildet ist, wird er durch Wärme verformt.
Folglich wird ein Spalt zwischen dem Flanschabschnitt 4c und
dem Deckel 5 gebildet und dadurch strömt Luft aus dem Innenraum des
Behälters 4.
Es ist dadurch unmöglich,
der Innenraum des Behälters
unter Druck zu halten und somit die darin befindlichen Tennisbälle bei
einem vorgegebenen Innendruck aufzubewahren.
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Das
Patent
EP 0 482 652
A2 offenbart einen Vorformling zum Herstellen eines Kunststoffbüchsenkörpers und
ein Herstellungsverfahren dafür.
Die Dicke des Flanschabschnitts dieses bekannten Kunststoffbüchsenkörpers ist
geringer als die der Seitenwand.
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Das
Patent US-A-5.507.998 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines
Kunststoffbüchsenkörpers durch
Spitzguss und eine Vorform, gefolgt von einem Blasformprozess, wobei
der Flanschabschnitt und der Körperabschnitt
nahe am Flansch keinem Blasformprozess unterzogen werden.
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Das
Patent US-A-4.732.557 offenbart eine Ziehblasformvorrichtung für becherartige
Behälter. Es
gibt in diesem Dokument keine Erkenntnisse über die Dicke des Randabschnitts
des Behälters,
der nicht als Flanschabschnitt verwendet wird.
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Das
Patent US-A-4.883.630 offenbart ein Verfahren zum Herstellen hohler
Gegenstände
aus thermoplastischen Werkstoffen, bei dem eine Vorform durch Blasformen
gebildet ist. Der Rand und der Körperabschnitt
nahe am Rand werden durch die Blasform festgeklemmt und werden nicht
durch Blasformen bearbeitet.
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Das
Patent US-A-4.641.758 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines
flaschenförmigen Behälters, der
eine Kappe enthält.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme
gemacht. Es ist deswegen eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters mit weiter Öffnung zum
Aufnehmen von Tennisbällen und
eines Druckbehälters
mit weiter Öffnung
zum Aufnehmen von Tennisbällen
zu schaffen, der aus Kunstharz hergestellt ist und einen Flanschabschnitt aufweist,
gegen den ein Deckel abdichtet, wobei der Deckel den Flanschabschnitt
abdeckt, und der eine hohe Maßhaltigkeit
und einen hohen Grad der Festigkeit aufweist, um den Innenraum des
Behälters
unter Druck abzudichten. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, den Behälter
ohne die Erzeugung von Abfall und mit einer kleinen Anzahl von Prozessen
zu fertigen.
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Die
Aufgabe in Bezug auf das Verfahren wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen von
Anspruch 1. Die Aufgabe in Bezug auf den Behälter wird gelöst durch
den Behälter
nach Anspruch 5.
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Der
Druckbehälter
mit weiter Öffnung
wird aus einem Kunstharz hergestellt und besitzt einen zylindrischen
Körperabschnitt,
einen Flanschabschnitt, der von einem Umfang der weiten Öffnung,
die an einem Ende des Körperabschnitts
ausgebildet ist, vorsteht; und einen Bodenabschnitt, der das andere Ende
des Körperabschnitts
verschließt,
wobei der Flanschabschnitt und ein Umfangsabschnitt der weiten Öffnung durch
Spritzguss gebildet sind und nicht gezogen werden, nachdem der Spritzguss
ausgeführt
wurde; der Körperabschnitt
mit Ausnahme des Umfangsabschnitts der weiten Öffnung und des Bodenabschnitts
durch Spitzguss gebildet sind und durch ein Blasformen gezogen wird,
das ausgeführt wird,
nachdem der Spitzguss ausgeführt
wurde; und der Bodenabschnitt bei einem niedrigeren Ziehverhältnis als
der Körperabschnitt
gezogen wird.
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Wie
oben beschrieben wurde, werden der Flanschabschnitt und der Umfangsabschnitt
der weiten Öffnung
durchgehend mit dem Flanschabschnitt durch Spritzguss gebildet.
Bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren
ist es erforderlich, das obere Ende eines Zwischenprodukts abzuschneiden,
nachdem das Blasformen ausgeführt
wurde, wie in 8 gezeigt ist, wohingegen das
Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht,
den Schneidprozess und die Entsorgungstätigkeit zu eliminieren. Es
gibt bei dem Blasformen keine Schwankungen der Dicke des Druckbehälters mit
weiter Öffnung
und keine Schwankungen seiner Größe, da keine
Schneidoperation ausgeführt
wird. Da der Druckbehälter
mit weiter Öffnung
unter Verwendung einer Gießform
gebildet wird, kann die Dicke des Flanschabschnitts oder dergleichen
mit einer vorgegebenen präzisen Maßhaltigkeit
eingehalten werden. Demzufolge wird kein Spalt zwischen dem Flanschabschnitt
und dem Deckel erzeugt, der gegen den Flanschabschnitt doppelt abdichtet.
Das heißt,
es ist möglich,
den Innenraum des Behälters
unter Druck sicher dicht zu verschließen.
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Der
Bodenabschnitt wird ferner bei einem niedrigeren Zeihverhältnis als
der Körperabschnitt gezogen,
um die Dicke des Bodenabschnitts größer als die des Körperabschnitts
zu machen. Wenn der Innendruck des Behälters auf den Bodenabschnitt ausgeübt wird,
wird daher der Bodenabschnitt nicht leicht verformt.
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Der
Durchmesser der weiten Öffnung
ist im Wesentlichen gleich dem des Körperabschnitts. Die Dicke des
Flanschabschnitts und die des Umfangsabschnitts der weiten Öffnung sind
größer eingestellt als
die Dicke des Körperabschnitts,
um zu ermöglichen,
dass die Festigkeit des Flanschabschnitts und die Festigkeit des
Umfangsabschnitts der weiten Öffnung
größer sind
als die Festigkeit des Körperabschnitts,
so dass ein Umfang eines Deckels, der aus Metall hergestellt ist,
gegen den Flanschabschnitt doppelt abdichten kann.
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Das
heißt,
bei dem herkömmlichen
Behälter, der
durch Blasformen gebildet und in 8 gezeigt ist,
wird der Flanschabschnitt so gezogen, dass er eine vergleichsweise
hohe Starrheit besitzt, so dass der Flanschabschnitt einem darauf
ausgeübten Druck,
der von dem Deckel ausgeübt
wird, der doppelt gegen den Flanschabschnitt abdichtet, widerstehen
kann. In der vorliegenden Erfindung ist der Flanschabschnitt nur
durch Spritzguss gebildet und nicht gezogen. Deswegen wird die Starrheit
des Flanschabschnitts durch das Blasformen (Ziehen) nicht größer. Unter
der Voraussetzung, dass die Dicke des nicht gezogenen Flanschabschnitts
gleich der Dicke des gezogenen Flanschabschnitts ist, ist die Festigkeit
des nicht gezogenen Flanschabschnitts geringer als die des gezogenen
Flanschabschnitts in Bezug auf den Druck, der von dem Deckel, der
gegen den Flanschabschnitt doppelt abdichtet, ausgeübt wird. Deswegen
ist die Dicke des Flanschabschnitts der vorliegenden Erfindung,
der durch Spritzguss gebildet und nicht gezogen wird, auf einen
Wert eingestellt, der um 30 bis 50 % größer ist als der Wert des durch
Blasformen gebildeten Flanschabschnitts.
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In
der vorliegenden Erfindung ist die Dicke des Flanschabschnitts,
der durch Spritzguss gebildet und nicht gezogen ist, vorzugsweise
das 1- bis 5-fache der Dicke des Körperabschnitts, der durch Spitzguss
und Blasformen (biaxiales Ziehen) gebildet ist, wobei ein Wert stärker bevorzugt
ist, der das 1,5- bis 3-fache
darstellt. Die Dicke des Umfangsabschnitts der weiten Öffnung,
die mit dem Flanschabschnitt durchgehend ist, ist größer als
die Dicke des Flanschabschnitts und beträgt das 5- bis 8-fache der Dicke
des Körperabschnitts,
der durch Spritzguss und Ziehen gebildet ist. Wenn der Behälter im
Einzelnen verwendet wird, um Tennisbälle aufzunehmen, ist die Dicke
des Flanschabschnitts auf einen Wert im Bereich von 0,4 bis 0,8
mm eingestellt, wobei ein Wert im Bereich von 0,4 bis 0,6 mm stärker bevorzugt
ist und ein Wert von 0,55 mm am stärksten bevorzugt ist. Die Dicke
des Umfangsabschnitts der weiten Öffnung ist auf einen Wert im
Bereich von 1,0 bis 1,5 mm eingestellt. Die Dicke des Körperabschnitts,
der durch Spritzguss und Ziehen gebildet ist, ist auf einen Wert
im Bereich von 0,2 bis 0,4 mm eingestellt, wobei ein Wert im Bereich
von 0,2 bis 0,35 mm bevorzugt ist. Die Breite (Projektionsbetrag
des Umfangsabschnitts der weiten Öffnung) des Flanschabschnitts liegt
im Bereich von 2 bis 5 mm, wobei ein Wert zwischen 2 und 4 mm stärker bevorzugt
ist und ein Wert von 3 mm am stärksten
bevorzugt ist. Die Länge
des Körperabschnitts
in seiner axialen Richtung hängt von
dem Objekt ab, das in dem Behälter
aufgenommen werden soll: Wenn der Behälter verwendet wird, um Tennisbälle aufzubewahren,
ist die Länge
des Körperabschnitts
so eingestellt, dass 2 bis 4 Tennisbälle enthalten sein können. Wenn
der Behälter
vier Tennisbälle
enthält,
ist seine Länge
auf 265 mm eingestellt.
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Der
Bodenabschnitt besitzt einen flachen plattenförmigen hohlen Abschnitt oder
einen kuppelförmigen
hohlen Abschnitt, der in der Mitte des Bodenabschnitts ausgebildet
ist, und einen nach oben stehenden Ringabschnitt, der am Umfang
des hohlen Abschnitts ausgebildet ist. Ansonsten besitzt der Bodenabschnitt
mehrere hohle Abschnitte, die in Umfangrichtung in bestimmten Intervallen
ausgebildet sind, und mehrere nach oben stehende Abschnitte, die
von den Intervallen vorstehen, so dass die Form des Bodens blütenblattförmig ist.
Der Bodenabschnitt ist so geformt, dass dann, wenn ein Innendruck
auf den Behälter
ausgeübt
wird, der hohle Abschnitt nicht über
den nach oben stehenden Ringabschnitt hinaus vorsteht, damit der
Behälter
eine selbstständig
stehende Konfiguration beibehalten kann.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird der Bodenabschnitt bei einem niedrigeren
Ziehverhältnis als
der Körperabschnitt
gezogen. Deswegen ist die Dicke des Bodenabschnitts größer als
die Dicke des Körperabschnitts
und daher besitzt der Bodenabschnitt eine höhere Festigkeit als der Körperabschnitt.
Demzufolge wird dann, wenn der Innendruck auf den Bodenabschnitt
ausgeübt
wird, der Bodenabschnitt nicht leicht verformt. Der Bodenabschnitt weist
ferner den nach oben stehenden Ringabschnitt oder den blütenblattförmigen Abschnitt
auf, damit der Behälter
eine druckresistente Konstruktion besitzt, wobei die Form des Bodenabschnitts
verhindert, dass der hohle Abschnitt nach außen vorsteht. Die Form ermöglicht,
dass der Behälter
selbstständig steht.
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Der
Behälter
ist vorzugsweise aus pressgeformtem Polyethylen-Terephthalat gebildet.
Der Behälter
kann aus Kunstharz, wie etwa Polyvinyl-Chlorid, gebildet sein.
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Der
Behälter
wird vorzugsweise verwendet, um einen Tennisball mit einem vorgegebenen
Innendruck aufzunehmen; wobei ein aus Metall hergestellter Deckel
einen Flanschabschnitt doppelt abdeckt, ein Umfang eines Metalldeckels
gegen einen Flanschabschnitt des Behälters unter Druck doppelt abdichtet,
um den Behälter
dicht zu verschließen
und den Tennisball in dem Behälter
unter Druck aufzubewahren.
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In
der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Herstellen
eines Druckbehälters
mit weiter Öffnung,
der aus Kunstharz hergestellt ist, geschaffen, wobei das Verfahren
die folgenden Schritte umfasst: Bilden eines zylindrischen Vorformlings durch
Spritzguss, wovon eine Bodenfläche
geschlossen ist, eine Oberseite mit einer weiten Öffnung ausgebildet
ist und ein Flanschabschnitt vom Umfang der weiten Öffnung nach
außen
vorsteht; und Ziehen von Abschnitten des Vorformlings mit Ausnahme
des Flanschabschnitts und eines Umfangsabschnitts der weiten Öffnung durch
biaxiale Blasformung, um einen Körperabschnitt
und einen Bodenabschnitt zu bilden, derart, dass der Bodenabschnitt
bei einem niedrigeren Ziehverhältnis
als der Körperabschnitt gezogen
wird.
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Der
Vorformling wird im Einzelnen durch Spritzguss als ein konisch zylindrisches
Zwischenprodukt mit geschlossener Bodenfläche mit einer weiten Öffnung und
einem Flanschabschnitt, der von dem Umfangsabschnitt der weiten Öffnung nach
außen
vorsteht, gebildet. Der Vorformling wird in seinem Durchmesser von
dem Umfangsabschnitt der weiten Öffnung
zu dem Bodenabschnitt allmählich kleiner.
Der Vorformling wird an eine biaxiale Blasform übergeben, in der der Flanschabschnitt
und der Umfangsabschnitt der weiten Öffnung mit der Oberfläche eines
Hohlraums in einen engen Kontakt gebracht werden, um zu verhindern,
dass sie gezogen werden. Mit Druck beaufschlagte Luft wird von der weiten Öffnung in
den Vorformling geblasen, um den konisch zylindrischen Vorformling
in einer biaxialen Richtung (die X- und die Y-Richtung) zu ziehen.
Demzufolge wird der Vorformling ausgedehnt, so dass der Durchmesser
des Körperabschnitts
in der X-Richtung auf einen Durchmesser erweitert wird, der etwa gleich
dem Durchmesser der weiten Öffnung
ist, und die Höhe
des Vorformlings in der Y-Richtung eine vorgegebene Höhe wird.
Bei dem Blasformen ist die Form des Bodenabschnitts gleich der Form
einer Oberfläche
des Hohlraums oder der Oberfläche
eines Elements, das in den Hohlraum eingesetzt ist.
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Bei
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden der Flanschabschnitt
und der Umfangsabschnitt der weiten Öffnung, der mit dem Flanschabschnitt
durchgehend ist, lediglich durch Spritzguss gebildet; und der Körperabschnitt
und der Bodenabschnitt werden durch Spritzguss und Blasformen (Ziehen
in biaxialen Richtungen) gebildet. Das Verfahren der vorliegenden
Erfindung eliminiert die Notwendigkeit eines Schneidprozesses, der
zum Bilden des Flanschabschnitts erforderlich ist, wodurch der Behälter mit
einer geringeren Anzahl von Prozessen gefertigt wird. Das heißt, das
Verfahren ermöglicht,
dass der Behälter
mit einer höheren
Produktivität
und bei geringeren Kosten gefertigt wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1A ist eine Vorderansicht, die einen Behälter mit
weiter Öffnung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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1B ist eine Schnittansicht, die den Druckbehälter mit
weiter Öffnung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Unteransicht, die den Druckbehälter mit weiter Öffnung von 1 zeigt;
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3 ist
eine wesentliche geschnittene Teilansicht, die den Druckbehälter mit
weiter Öffnung zeigt;
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4 ist
eine Schnittansicht, die einen Vorformling zeigt, der durch Formpressen
gebildet ist, das in einem Herstellungsprozess des Druckbehälters mit
weiter Öffnung
ausgeführt
wird;
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5 ist
eine Schnittansicht, die den Zustand zeigt, bei dem der Vorformling
in einer Blasform aufgenommen ist;
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6 ist
eine schematische Schnittansicht, die einen Prozess zum Installieren
eines Deckels an dem Behälter
zeigt; die 7A und 7B zeigen
jeweils eine Modifikation eines Bodenabschnitts des Behälters; die 8A bis 8D zeigen
ein herkömmliches Verfahren
zum Herstellen eines Behälters;
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9 ist
eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem der Deckel
gegen einen Flanschabschnitt doppelt abdichtet; und
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen herkömmlichen Tennisball-Behälter zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnung beschrieben.
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Die 1A und 1B zeigen
einen Druckbehälter 10 mit
weiter Öffnung
(der im Folgenden einfach als Behälter bezeichnet wird) gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Behälter 10 ist aus Polyethylen-Terephthalat durch
Formpressen gebildet und nimmt Tennisbälle auf.
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Der
Behälter 10 besitzt
einen zylindrischen Körperabschnitt 11;
einen Flansch abschnitt 13, der vom Umfang einer weiten Öffnung 12,
die an einem Ende des Körperabschnitts 11 ausgebildet
ist, radial vorsteht; und einen Bodenabschnitt 14, der
das andere Ende des Körperabschnitts 11 verschließt. Der Durchmesser
des Körperabschnitts 11 ist
im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der weiten Öffnung 12.
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Der
Flanschabschnitt 13 und der Umfangsabschnitt 15 der
weiten Öffnung 12,
die am oberen Ende des Körperabschnitts 11 positioniert
sind, sind in einem Spritzgussprozess gebildet und nicht gezogen.
Der Körperabschnitt 11,
der unter dem Umfangsabschnitt 15 positioniert ist, und
der Bodenabschnitt 14 sind durch Blasformen mit biaxialem
Ziehen gebildet.
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Der
Bodenabschnitt 14 wird bei einem niedrigeren Ziehverhältnis als
der Körperabschnitt 11 gezogen.
Der Bodenabschnitt 14 weist einen nach oben stehenden Ringabschnitt 14a,
der an seinem Umfang ausgebildet ist, und einen kuppelförmigen hohlen
Abschnitt 14b, der in dem nach oben stehenden Ringabschnitt 14a ausgebildet
ist, auf. Wie in 2 gezeigt ist, sind Rippen 14b in
regelmäßigen Intervallen in
dem kuppelförmigen
hohlen Abschnitt 14b zwischen der Umfangsseite des hohlen
Abschnitts 14b und einem Mittelabschnitt 14c des
hohlen Abschnitts 14b radial ausgebildet. Der Bodenabschnitt 14 ist
so geformt, dass der hohle Abschnitt 14b nicht verformt wird,
wenn ein Innendruck auf den Behälter 10 ausgeübt wird,
und der hohle Abschnitt 14b nicht von dem nach oben stehenden
Ringabschnitt 14a nach unten vorsteht, selbst wenn der
hohle Abschnitt 14b verformt wird. Dadurch hält der nach
oben stehende Ringabschnitt 14a den Behälter 10 in der Weise, dass
der Behälter 10 selbstständig aufrecht
steht.
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Bei
dem Verfahren zum Herstellen des Behälters 10 wird anfänglich ein
primäres
Formprodukt 20, das als Vorformling bezeichnet wird und
in 4 gezeigt ist, durch Spritzguss gebildet. Der
Vorformling wird als Zylinder 16 gebildet, der einen konischen Boden
mit geschlossener Oberfläche,
eine weite Öffnung 12 und
einen Flanschabschnitt 13, der von einem Umfangsabschnitt 15 der
weiten Öffnung 12 auswärts vorsteht,
aufweist.
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Das
Formprodukt 20 wird in seinem Durchmesser von dem Umfangsabschnitt 15 zum
Bodenabschnitt 14 allmählich
kleiner. Das Formprodukt 20 wird zu dem Behälter 10 verarbeitet,
d. h. zu einem Endprodukt, das in 1 gezeigt ist,
ohne die Konfiguration des Flanschabschnitts 13 und die
Konfiguration des Umfangsabschnitts 15 der weiten Öffnung zu ändern. Das
heißt,
das Formprodukt 20 wird durch Spritzguss so geformt, dass
der Flanschabschnitt 13 eine Dicke t1 und eine Breite w
aufweist und der Umfangsabschnitt 15 eine Dicke t2 und
eine Länge
L2 aufweist.
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Wie
in 5 gezeigt ist, wird das Formprodukt (der Vorformling) 20 an
eine biaxiale Blasform 21 übergeben. Eine Greifnut 17,
die am Umfangsabschnitt 15 eingelassen ist, wird durch
eine (in 5 nicht gezeigte) Spannvorrichtung
ergriffen, um das Formprodukt 20 an die Form 21 zu übergeben.
In der Form 21 werden der Flanschabschnitt 13 und
der Umfangsabschnitt 15 der weiten Öffnung mit einer Oberfläche 21b eines
Hohlraums 21a der Form 21 in engen Kontakt gebracht,
um zu verhindern, dass sie gezogen werden. Der Abschnitt des zylindrischen halbfertigen
Produkts 16, der unter dem Umfangsabschnitt 15 positioniert
ist, hängt
in den Hohlraum 21a, wobei er von der Oberfläche 21b beabstandet
ist.
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Dann
wird eine Blasformung in Kombination mit einer Operation des axialen
Ziehens des Mittelabschnitts des konischen Zylinders 16 mit
einer Hubstange, die als Ziehstange bezeichnet wird, einer Operation
des Pressens des Bodenabschnitts nach oben durch einen Sektflaschen-Abschnitt
eines Elements 22, das in den Hohlraum eingesetzt wird,
und einer Operation des Blasen von mit Druck beaufschlagter Luft
in den Zylinder 16 von der weiten Öffnung 12 in der Weise,
dass das Endprodukt eine optimale Eigenschaft besitzt, ausgeführt. Demzufolge wird
der konische Zylinder 16 in einer biaxialen Richtung (in
X- und Y-Richtung)
gezogen. Der konische Zylinder 16 wird im Einzelnen in
der X-Richtung ausgedehnt,
derart, dass der Durchmesser des Körperabschnitts 11 auf
einen Durchmesser ausgedehnt wird, der etwa gleich dem Durchmesser
der weiten Öffnung 12 ist,
und in der Y-Richtung ausgedehnt, derart, dass die Höhe des konischen
Zylinders 16 eine vorgegebene Höhe wird. Das heißt, der
Körperabschnitt 11 mit
dem vorgegebenen Durchmesser und der vorgegebenen Höhe wird
längs der
Oberfläche 21b der
Form gebildet. Bei diesem Prozess wird der Bodenabschnitt, der an
der Spitze des konischen Zylinders 16 positioniert ist,
durch den Sektflaschen-Abschnitt des Elements 22 nach oben
gepresst, um den sektflaschenförmigen
Bodenabschnitt 14 zu bilden. Wie oben beschrieben wurde,
weist der Bodenabschnitt 14 den nach oben stehenden Ringabschnitt 14a und
den kuppelförmigen
hohlen Abschnitt 14b, der einwärts von dem nach oben stehenden
Ringabschnitt 14a positioniert ist, auf. Nachdem das Blasformen
auf diese Weise ausgeführt
wurde, wird das Produkt aus der Form 21 entnommen, um den
in 1 gezeigten Behälter zu erhalten.
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Bei
dem Behälter 10,
der in dem primären Prozess,
d. h. in dem Spritzgussprozess, und in dem sekundären Prozess,
d. h. in dem Blasformprozess, hergestellt wird, wird die folgende
Beziehung zwischen der Dicke t1 des Flanschabschnitts 13,
der Dicke t2 des Umfangsabschnitts 15 der weiten Öffnung, der
Dicke t3 des Körperabschnitts 11 und
der Dicke t4 des Bodenabschnitts 14 hergestellt:
t4 > t2 > t1 > t3
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In
der obigen Gleichung ist t1 1- bis 5-mal so groß wie t3 und t2 ist 5- bis
8-mal so groß wie t3.
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Die
Dicke t1 des Flanschabschnitts 13, der in dem Spritzgussprozess
gebildet wird, ist auf einen Wert im Bereich von 0,4 bis 0,6 mm
(in der Ausführungsform
auf 0,55 mm) eingestellt. Die Dicke t2 des Umfangsabschnitts 15 der
weiten Öffnung
ist auf einen Wert im Bereich von 1,0 bis 1,4 mm eingestellt. Der
Umfangsabschnitt 15 besitzt eine maximale Dicke und zwar
von 1,4 mm an dem Abschnitt, an dem die Greifnut 17 ausgebildet
ist. Die Dicke t4 des gezogenen Bodenabschnitts 14 ist
auf einen Wert im Bereich von 0,6 bis 2 mm eingestellt. Die Dicke
t3 des gezogenen Körperabschnitts 11 ist
auf einen Wert im Bereich von 0,2 bis 0,4 mm eingestellt.
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Die
Breite w des Flanschabschnitts 13 ist auf 4,0 mm eingestellt.
Die Länge
L2 des dicken Umfangsabschnitts 15 der weiten Öffnung und
zwar vom oberen Ende der weiten Öffnung 12 zu
ihrem unteren Ende ist auf 17 mm eingestellt. Die Gesamtlänge L1 des
Körperabschnitts 11 einschließlich der
Länge des
Umfangsabschnitts 15 ist auf 265 mm eingestellt, um vier
Tennisbälle
aufzunehmen.
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Der
Flanschabschnitt 13, der lediglich durch Spritzguss gebildet
ist, ist in seiner Dicke t1 auf einen Wert im Bereich von 0,4 bis
0,6 mm und in seiner Breite w auf 3 mm eingestellt, damit der Flanschabschnitt 13 die
hohen Festigkeitsanorderungen erfüllen kann, um einem Druck zu
widerstehen, der darauf von einem Deckel 25 ausgeübt wird,
der gegen den Flanschabschnitt 13 abdichtet, wobei der
Deckel 25 den Flanschabschnitt 13 doppelt abdeckt.
Um zu ermöglichen,
dass der Umfangsabschnitt 15 der weiten Öffnung aus
dem gleichen Grund einen hohen Festigkeitsgrad besitzt, ist die
Dicke t2 des Umfangsabschnitts 15 auf einen größeren Wert
als die Dicke t3 des gezogenen Körperabschnitts 11 eingestellt.
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Nachdem
Tennisbälle
in den Behälter 10 gelegt
wurden, wird sein Innenraum mit Druck beaufschlagt, die weite Öffnung 12 wird
mit dem aus Aluminium hergestellten Deckel 25 verschlossen
und der Deckel 25 wird gegen den Flanschabschnitt 13 doppelt
angeordnet, um den Innenraum des Behälters 10 dicht zu
verschließen.
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Unter
Verwendung einer Abdichtungsvorrichtung, die als Verschlusseinrichtung
bezeichnet wird, wird der Deckel 25 gegen den Flanschabschnitt 13 dichtend
angeordnet, wobei der Deckel 25 den Flanschabschnitt 13 doppelt
abdeckt, während
der Innenraum einer Kammer der Verschlusseinrichtung mit Druck beaufschlagt
wird, wie in 6 gezeigt ist. Bei der Dichtungsoperation
wird ein Abdichtmittel 26 auf die hintere Oberfläche des
Umfangs des Deckels 25 aufgebracht, um die Dichtheit zwischen
dem Deckel 25 und dem Flanschabschnitt 13, die
aneinander dichtend angebracht werden, zu verbessern.
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Der
Innendruck eines Tennisballs, der in den Behälter gelegt wird, beträgt etwa
0,8 kgf/cm2, wohingegen der Innendruck des
Behälters 10 im
Bereich zwischen 0,5 und 1,5 kgf/cm2 liegt,
um den Innendruck des in den Behälter 10 gelegten
Tennisballs zu halten.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Der
Bodenabschnitt 14 kann z. B. so geformt sein, wie in den 7A und 7B gezeigt
ist. Wenn ein Innendruck auf den Behälter 10 ausgeübt wird,
kann der Behälter 10 mit
den in den 7A und 7B gezeigten
Formen selbstständig
stehen. Das heißt,
in 7A ist ein hohler Abschnitt 14b', der mit einem
nach oben stehenden Ringabschnitt 14a umgeben ist, flach.
Der Bodenabschnitt 14, der in 7B gezeigt
ist, ist blütenblattförmig. Der
Bodenabschnitt 14 weist im Einzelnen einen hohlen Abschnitt 14b''-1, der in seiner Mitte ausgebildet ist,
mehrere hohle Abschnitte 14b''-2, die sich
vom Umfang des Bodenabschnitts 14 radial erstrecken, und
mehrere nach oben stehende Abschnitte 14a'', die
sich mit den hohlen Abschnitten 14b''-2 abwechseln,
auf.
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Der
erfindungsgemäße Behälter ist
zum Aufnehmen von Tennisbällen
geeignet.
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Wie
oben beschrieben wurde, ist gemäß der vorliegenden
Erfindung der Flanschabschnitt des Behälters, gegen den der Deckel
doppelt dichtend angeordnet ist, durch Spritzguss gebildet. Deswegen kann
der Flanschabschnitt mit einer präzisen Maßhaltigkeit gefertigt werden.
Dadurch kann der Innenraum des Behälters unter Druck gehalten
werden, wobei zwischen dem Flanschabschnitt und dem Deckel kein
Schlitz erzeugt wird. Bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren
ist das gesamte Zwischenprodukt blasgeformt und anschließend wird sein
oberes Ende abgeschnitten, um den Flanschabschnitt zu bilden, wohingegen
das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Eliminierung eines
Schneidprozesses und der Abfallentsorgungstätigkeit ermöglicht. Dadurch ermöglicht das
Verfahren der vorliegenden Erfindung, dass der Behälter mit einer
hohen Produktivität
und bei geringen Kosten gefertigt wird.
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Da
ferner der Flanschabschnitt, gegen den der Deckel doppelt angeordnet
wird, und der Umfangsabschnitt der weiten Öffnung, der mit dem Flanschabschnitt
durchgehend ist, dicker ausgebildet ist als der Bodenabschnitt,
der durch Spritzguss und Blasformen gebildet ist, kann eine Verformung
des Flanschabschnitts und des Umfangsabschnitts der weiten Öffnung in
einer Umgebung mit hohen Temperaturen verhindert werden. Es ist
somit möglich,
eine Verformung des Flanschabschnitts selbst dann zu verhindern,
wenn der Behälter,
der Tennisbälle
enthält,
in dem Kofferraum eines Fahrzeuges oder dergleichen aufbewahrt wird.
Das heißt,
es wird kein Spalt zwischen dem Flanschabschnitt und dem Deckel
erzeugt und es kann dadurch verhindert werden, dass Luft aus dem
Innenraum des Behälters
entweicht.