DK155578B - Beholder af orienterbar plast samt fremgangsmaade og apparat til formning af den - Google Patents

Description

DK 155578 B

i

Opfindelses angår en flaske- eller krukkelignende beholder af orienterbart termoplastmateriale, hvilken beholder har dels et mundings- eller halsparti og dels en beholderkrop, idet der i mundings- og halspartiet og i be-5 holderkroppen indgår orienteret materiale. Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til ved ekspansion af et emne at forme en beholder, hvorved emnet for ekspansionen i omkredsretningen strækkes i emnets akseretning. Endelig angår opfindelsen et apparat til fremstilling af 10 beholderen, i hvilket apparat der indgår mindst to fomdele, der er bevægelige til og fra en stilling, hvor formdelene tilsammen danner en indre formningsflade i en blæseform.

Ved fremstilling af beholdere af termoplastmateriale, 15 hvor materialet har den egenskab, at dets styrke og stabilitet øges ved orientering af materialet, er det ønskeligt, at så stor en del som muligt af beholderkroppen består af et orienteret materiale. Materialet orienteres ved en strækningsproces, hvor biaksialt strakt materiale 20 giver den bedste udnyttelse af den tilgængelige materialemængde. Specielt ved beholdere af flasketypen er det imidlertid vanskeligt at opnå en strækning og dermed orientering af f.eks. hals- og mundingspartierne og i visse tilfælde endog af de centralt beliggende bundpartier. 1 2 3 4 5 6 I den svenske patentansøgning SE 8004003-3 (fremlæggelses 2 skrift nr. 429317jer det beskrevet, hvordan man ved en 3 mekanisk proces, hvor en forform passerer gennem en 4 eller flere trækringe, som reducerer forformens veegtykkelse 5 og dermed også forformens ydre diameter, kan frembringe 6 en aksial orientering af materialet i forformen. Det har vist sig, at den bedste virkning opnås, når materialet i forformen umiddelbart før strækningen har en temperatur i eller under området for materialets glasovergangstemperatur (TG). Den aksialt orienterede forform, som opnås 2

DK 155578B

med den beskrevne proces, er mekanisk stabil, og den efterfølgende behandling til omformning af den strakte forform til beholderen skal derfor tilpasses dette.

Specielt gode mekaniske egenskaber opnås med polyethylen- 5 terephthalat, hvis materialet ved forformens strækning strækkes mindst ca. tre gange. I denne forbindelse kan materialet let strækkes for meget, hvilket medfører, at materialet i forformen ved dennes opvarmning til formningstemperatur krymper, så at forformen får en længde 10 svarende til den, som skulle opnås ved ca. tre ganges strækning.

Ved omformning af den ifølge det ovenfor beskrevne ak-sialt strakte forform til en beholder opstår der problemer i form af revner i materialet, hvis mail forsøger at 15 strække forformen yderligere udover den strækning, som materialet gives ved den ovenfor beskrevne aksiale orientering af forformen. Ved omformningen af forformen til beholderen tilstræber man derfor at begrænse den aksiale strækning af forformen,,og at omformningen i det væsent-20 lige kun medfører en strækning af materialet i forformens omkredsretning.

Ved visse anvendelser ønskes en sådan kombination af beholderlængde og behoIderdiameter, at det med den kendte teknik ikke er muligt at fremstille en sådan beholder, fordi forformens materiale ved omformningen til beholder-25 en strækkes alt for meget i. forformens aksiale retning.

Problemet opstår for en beholder med relativ stor diameter i forhold til beholderens længde. Beholdere med sådanne dimensionsforhold forekommer ofte ved flasker med et volumen under 0,5 liter. 1

Den foreliggende opfindelse angår en beholder, en fremgangsmåde og et apparat til formning af beholderen, hvor 3

DK 155578B

nævnte problemer undgås. Opfindelsen er specielt beskrevet i forbindelse med polyethylenterephthalat, i det efterfølgende kaldet PET, men kan i og for sig også anvendes med andre termoplastmaterialer af typen polyester el-5 ler polyamid. Blandt eksempler på sådanne andre materialer kan nævnes polyhexamethylenadipamid, polycaprolactam, polyhexamethylensebacamid, polyethylen-2,6- og 1,5-naph-thalat, polytetramethylen-1,2-dioxobenzoat og copolymere af ethylenterephthalat, ethylenisophthalat og andre lig-10 nende polymerplastmaterialer.

Beholderen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at det orienterede materiale i mundings- eller halspartiet og det orienterede materiale i beholderkroppen har en i hovedsagen overensstemmende aksial orientering, og at det 15 aksialt orienterede materiale i beholderkroppen har en mod den aksielle orientering transversalt rettet orientering, som er overlejret den aksielle orientering.

Ved fremstilling af en beholder ifølge opfindelsen dannes ved emnets strækning i akseretningen en forform, hvis 20 længde er tilpasset den færdige beholders dimensioner på en sådan måde, at konturlængden af det strakte materiale i akseretningen gennem den ved emnets strækning dannede forform svarer til ellér er længere end konturlængden, som det strakte materiale har i et aksialt snit i den 25 færdige beholder. Forformen opvarmes til en formningstemperatur over glasovergangstemperaturen (TG) og omformes til en beholder i det væsentlige under bevarelse af materialets konturlængde i et aksialt snit gennem den krop, som opstår under forformens successive omformning til be-30 holderen , hvilket tilvejebringes ved successiv formindskelse af kroppens aksiale længde.

4

DK 155578B

Ifølge en foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden i-følge opfindelsen har materialet umiddelbart før strækningen i emnets aksiale retning en temperatur i eller fortrinsvis under området for materialets glasovergangstemperatur (TG).

5 Det rørformede emne strækkes fortrinsvis ved, at det passerer gennem en eller flere trækringe, som reducerer emnets vægtykkélse under samtidig formindskelse af emnets ydre omkreds.

I en udførelsesform hvor beholderen har en særlig stor 10 formstabilitet ved høje temperaturer, er emnet valgt således, at forformen ved opvarmning til omformningstemperatur får sin konturlængde i et snit i forformens akseretning reduceret til en værdi, der ikke ligger under konturlængden i et aksialt snit af den færdige behol-15 der.

I en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen forskydes under forformens omformning til beholderen blæseformens bund i forformens aksiale retning og mod forformens åbning og indtager en stilling, i hvilken 20 blæseformens endelige indre form er fastlagt.

I yderligere en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen undergår et centralt materialeparti i forformens bund en omformning og/eller bibringes en reduceret godstykkelse ved, at materialepartiet klemmes 25 mellem blæseformens bund og en i forformen anbragt dorn.

I apparatet ifølge opfindelsen er mindst to formdele, fortrinsvis tre, bevægelige til og fra en stilling, hvor formdelene til sammen danner en indre formningsflade i blæseformen. To af formdelene danner formhalv-30 dele, som på sædvanlig måde åbnes og lukkes til dannelse af blæseformen. Den tredje formdel danner blæseformens bunddel og er forskydelig i blæseformens aksiale retning, så at blæseformens indre højde varierer.

5

DK 155578B

Endvidere er en dorn monteret til fiksering af forformen i dens udmundingsdel mod to griberinghalvdele og til indføring af overtryk i forformens indre.

I en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen 5 er den indre dorn afsluttet med en formningsflade, der er tilpasset formen af blæseformens bunddel. Når bunddelen er i sin øvre stilling, samvirker dornen med bunddelen til omformning af et centralt bundparti i forformen og/eller reducering af bundpartiets tykkelse.

10 I endnu en udførelseform for apparatet ifølge opfindelsen er blæseformens bunddel udformet med en central formdel, der er termisk isoleret fra bunddelen i øvrigt.

I den centrale bunddel findes kanaler til transport af væske til justering af temperaturen og den centrale 15 formdels formningsflader. Også bunddelen i øvrigt er udformet med kanaler til væsketransport og justering af temperaturen af bunddelens øvrige formningsflader.

Ligeledes er der i de øvrige formdele, i dornen og gribe-ringhalvdelene udformet kanaler med tilsvarende funktion.

20 En beholder ifølge opfindelsen har et halsparti med ak-sialt orienteret materiale og en beholderkrop, der er biaksialt orienteret fortrinsvis med undtagelse af et centralt bundparti i beholderkroppen. Forholdet mellem materialetykkelsen i beholderkroppen og materialetykkel-25 sen i halspartiet er omtrent det samme som forholdet mellem halspartiets radius og beholderkroppens radius i hvert plan vinkelret på beholderens akse.

I en foretrukken udførelsesform for beholderen ifølge opfindelsen består det centrale materialeparti i behol-30 derens bunddel og/eller beholderens mundingskant af termokrystalliseret, opakt, formstabilt materiale.

Opfindelsen vil blive nærmere forklaret i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 6

DK 155578B

fig. 1 er et længdesnit gennem en blæseform med en i blæseformen anbragt, aksialt strakt forform og med blæ-seformens bunddel i en nedre stilling, fig. 2 viser et tilsvarende længdesnit under omformning 5 af forformen og med bunddelene på vej mod forformens mundingsdel, fig. 3 viser et tilsvarende længdesnit med bunddelen i sin øvre stilling og med forformen omformet til en beholder, og 10 fig. 4 viser en beholder fremstillet ifølge opfindelsen.

I fig. 1-3 vises to formhalvdele 10a, b, der er bevægelige i pilenes A, B retning til og fra en stilling, som er vist på figurerne. Formhalvdelene samvirker med en tredje formdel for til sammen at danne en blæseform 12, 15 hvor den tredje formdel danner blæseformens bunddel 11.

Ved hjælp af drivorganer (ikke vist) er bunddelen forskydelig mellem en nedre stilling (fig. l) og en øvre stilling (fig. 3)· I den øvre stilling danner bunddelen sammen med formhalvdelen den samlede blæseform.

20 Bunddelen er udformet med en central formdel 17 termisk isoleret fra bunddelen i øvrigt. Et antal kanaler 18 til transport af væske til temperaturregulering er udformet i den centrale bunddel. Kanaler 19 med tilsvarende opgave er udformet i resten af bunddelen, ligesom kanaler 25 30 i formhalvdelene. Endvidere er der i tilslutning til formhalvdelenes øvre parti tilvejebragt gribeorganer 13a, b, som samvirker med en dorn 15 til fastholdelse af en forform 20 i dennes munding 22. Også i gribeorga-nerne findes kanaler 31 til transport af væske til tem-30 peraturregulering.

Dornen 15 har en længde tilpasset bunddelens 11 øvre 7

DK 155578 B

stilling, så at der med bunddelen i dens øvre stilling dannes et mellemrum mellem en nedre formningsflade 16 på dornen og bunddelens centrale formdel 17, og dette mellemrum har en form og en tykkelse bestemt af den 5 ønskede form og tykkelse af.. den dannede beholder.

Endvidere er dornen forsynet med en hovedkanal 14 for trykmedium, som via sidekanaler 33 ledes til dornens flade og dermed til forformens 20 indre volumen.

I fig. 1 er forformen anbragt i blæseformen og forformens 10 centrale materialeparti 24 i dens bund slutter til blæsef ormens bunddel 11. Endvidere betegner s^ i fig. 1 en indre aksial længde for blæseformen i overensstemmelse med forformens aksiale længde.

I fig. 3 er vist en formet beholder 21, og i fig. 2 er 15 vist en krop 23, der illustrerer forformen under omformning til beholderen 21. I fig. 3 er blæseformens indre længde langs med blæseformens midterakse betegnet med s^.

I fig. 4 vises i detaljer en beholder ifølge opfindelsen. Beholderen har et halsparti 25 med en øvre del, 20 der danner en mundingskant 22’. Selve beholderkroppen 26 har i sin bunddel et centralt materialeparti 24. I figuren betegner og d^ henholdsvis halspartiets radius og materialetykkelse og r og d betegner henholdsvis beholderkroppens radius og materialetykkelse i et vil-25 kårligt plan vinkelret på beholderens akse.

Materialetykkelsen d varierer i beholderkroppen med beholderkroppens radius r, således at forholdet mellem materialetykkelsen d i beholderkroppen og materialetykkelsen d-^ i halspartiet er omtrent det samme som 30 forholdet mellem halspartiets radius r^ og beholderkroppens radius r. Halspartiet består af aksialt orienteret materiale og beholderkroppen af biaksialt orienteret ma- al p.

8

DK 155578B

I en foretrukken udførelsesform består det centrale material eparti 24 og/eller mundingskanten 22’ af termokry-stalliseret, opakt, formstabilt materiale.

Ved udøvelse af opfindelsen strækkes et rørformet emne 5 i sin akseretning ved, at emnet passerer gennem en eller flere trækringe, som reducerer emnets vægtykkelse under samtidig formindskelse af emnets ydre omkreds. Umiddelbart før strækningen har emnets materiale en temperatur i eller fortrinsvis under området for materialets glas-10 overgangstemperatur (TG).

Den ved emnets strækning dannede forform 20 indføres efter opvarmning til formningstemperatur i blæseformen 12. Dornen 15 anbringes på plads i forformen og fikserer derved forformens munding 22 mod gribeorganet 13. Blæ-15 seformens bunddel 11 befinder sig i sin nedre stilling.

Varmemedium passerer gennem kanalerne 18, 19, 30, 31 til justering af temperaturen af de tilstødende formningsflader på blæseformen og fortrinsvis til opvarmning af anlægsflader på gribeorganet 13a omkring forformens 20 munding 22.

Derefter sættes forformens indre under tryk ved hjælp af trykmedium, samtidig med at blæseformens bunddel 11 forskydes mod forformens mundingsdel, dvs. opad i figurerne. Herved ekspanderer forformen under samtidig for-25 mindskelse af dens aksiale længde (jvf. fig. 2), hvorved materialet i forformen strækkes i det væsentlige kun i forformens omkredsretning. Når blæseformens bunddel når sin øvre stilling (fig. 3), er også forformens samtlige materialepartier af trykmediet ført til anlæg 30 mod blæseformens indre formningsflader, og forformen er omformet til beholderen 21.

I visse udførelseseksempler bibeholdes i en vis tid et indre tryk i den dannede beholder, således at der opnås 9

DK 155578B

sikkert anlæg mod blæseformen. Blæseformens formningsflader har i den forbindelse en temperatur på mellem 110 og 180°C, fortrinsvis mellem 130 og 150°C, således at eventuelle indre spændinger i materialet udløses ved 5 anlægget, og der samtidig finder en vis termisk krystallisation sted i materialet. Herved stabiliseres beholderen mekanisk til sin form og kan uden større formændring på ny opvarmes til den temperatur, ved hvilken termosta-biliseringen fandt sted.

10 Når termostabiliseringen af beholderen er afsluttet, åbnes formhalvdelene, blæseformens bunddel forskydes til sin nedre stilling og den formede beholder tages ud af blæseformen.

I visse udførelsesformer afkøles materialet i det cen-15 trale materialeparti 24 i forformens bund, der efter omformningen danner beholderens centrale bunddel, dvs. det materiale som i påkommende tilfælde omformes og/el-ler dets tykkelse reduceres mellem dornens 15 formningsflade 16 og den centrale formdel 17 på blæseformens bund-20 del 11. Herved opnås en beholder, hvis centrale bundparti består af amorft materiale. I andre udførelsesformer opvarmes materialet på tilsvarende måde som beskrevet i tilslutning til termostabi li seringen af beholderen, ved at dornens 15 formningsflade 16 har en temperatur i det 25 område, hvor det amorfe materiale krystalliseres, fortrinsvis en temperatur på mellem 130 og 160°C. Derved omdannes beholderens centrale bundparti 11 til et termokrystal-liseret, opakt, formstabilt materialeområde.

Til visse anvendelser, hvor kravene til den dannede be-30 holders formstabilitet ved højere temperature ikke er helt så store, strækkes materialet i forformen under omformningen også i forformens aksiale retning. Strækningen er dog relativt lille og tilades ved PET maximalt at svare til en ca. 30% forlængelse af materialet. Det

DK 155578B

ίο aksiale strækningsforhold reguleres af længden af den aksiale bevægelse af blæseformens bunddel 11.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er i det foregående beskrevet i tilslutning til en blæseform, hvis bunddel 5 under forformens omformning til en beholder forskydes i blæseformens aksiale retning. Den kan imidlertid gennemføres på andre måder, f.eks. ved hjælp af en blæseform med fikseret bunddel, og hvor griberinghalvdelene sammen med dornen forskydes i blæseformens akseretning 10 under forformens omformning.

En beholder ifølge opfindelsen har i halspartiet 25 en krystallisation på ca. 5-15% og i beholderkroppen 26 en krystallisation på ca. 5-50%, I den udførelsesform hvor den centrale formdel 17 holder det centrale bundparti 15 24 ved en temperatur, som ikke medfører termisk betinget krystallisation eller blot en ringe krystallisation (for PET under ca. 100°C) opnås et amorft centralt bundparti 24 med en krystallisation på under 5%, I det tilfælde, at den centrale formdel 17 holder materialet ved krystal-20 lisationstemperatur (for PET omtrent 140°C) opnås et krystalliseret, opakt, særlig formstabilt centralt materialeområde med en krystallisation på over ca. 10%. Tilsvarende forhold med hensyn til krystallinitet gælder for mundingens 22 kant i afhængighed af, om den af 25 domen 15 og/eller gribeorganerne 13a, b, opvarmes til det netop beskrevne temperaturområde, eller om den afkøles til en lavere temperatur.

De krystallisationsværdier, som er angivet i nærværende beskrivelse, referer til den teori, der er beskrevet i 30 publikationen "Die Makromolekulare Chemie" 176, 2459-2465 (1975).

Claims (12)

11 DK 155578B

1. Flaske- eller krukkelignende beholder (21) af orien-terbart termoplastmateriale, hvilken beholder har dels et mundings- eller halsparti (25) og dels en beholderkrop (26), idet der i mundings- eller halspartiet (25) og i 5 beholderkroppen (26) indgår orienteret materiale, kendetegnet ved, at det orienterede materiale i mundings- eller halspartiet og det orienterede materiale i beholderkroppen har en i hovedsagen overensstemmende aksiel orientering, og at det aksielt orienterede mate-10 riale i beholderkroppen har en mod den aksielle oriente ring transversalt rettet orientering, som er overlejret den aksielle orientering.

2. Beholder ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forholdet mellem materialetykkelsen (d) i beholder- 15 kroppen og materialetykkelsen (d^) i halspartiets smalleste del er omtrent det samme som forholdet mellem halspartiets radius (r^) og beholderkroppens radius (r) i hvert plan vinkelret på beholderens akse.

3. Beholder ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet 20 ved, at et centralt bundparti (24) og/eller beholderens munding (22) består af termokrystalliseret, opakt, formstabilt materiale eller af amorft materiale.

4. Beholder ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at materialet i mundings- eller halspartiet 25 (25) har en krystallisation på ca. 10-35%, og at maksi malt 13% af krystallisationen er opnået ved termisk krystallisation, samt at materialet i det centrale bundparti (24) har en krystallisation på over ca. 10%, alternativt at det centrale bundparti består af i det væsentlige 30 amorft materiale med en krystallisation på under 5%. DK 155578 B 12

5. Fremgangsmåde til ved ekspansion af et emne at forme en beholder (21) ifølge ethvert af kravene 1-4, hvorved emnet før ekspansionen i omkredsretningen strækkes i emnets akseretning, kendetegnet ved, at der ved 5 strækningen i emnets akseretning dannes en forform (20), hvis længde er tilpasset den færdige beholders dimensioner på en sådan måde, at konturlængden af det strakte materiale i et snit i akseretningen gennem den ved emnets strækning dannede forform svarer til eller er længere end 10 konturlængden, som det strakte materiale har i et aksialt snit i den færdige beholder, at forformen (20) opvarmes til en formningstemperatur over glasovergangstemperaturen og omformes til en beholder i det væsentlige under bevarelse af materialets konturlængde i et aksialt 15 snit gennem den krop (23), som opstår under forformens successive omformning til beholderen, hvilket tilvejebringes ved successiv formindskelse af kroppens aksiale længde.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet 20 ved, at emnets materiale umiddelbart før strækningen i emnets akseretning har en temperatur i eller fortrinsvis under området for materialets glasovergangstemperatur, og at det rørformede emne fortrinsvis strækkes i sin akseretning ved, at emnet passerer gennem en eller 25 flere trækringe, som reducerer emnets vægtykkelse under samtidig formindskelse af emnets ydre omkreds. 1 Fremgangsmåde ifølge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at forformen (20) omformes til beholderen (21) i en blæseform, og at forformen før placeringen i 30 blæseformen (12) opvarmes til en temperatur over området for glasovergangstemperaturen, hvorved forformens konturlængde i et snit i forformens akseretning reduceres til en værdi, som ikke ligger under konturlængden i et aksialt snit i den færdige beholder.

13 DK 155578B

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at blæseformens bund (11) ved omformningen af forformen (20) til beholderen (21) forskydes i forformens aksiale retning og mod forformens munding og indtager en 5 øvre stilling svarende til blæseformens (12) endelige form og dermed også den endelige form for den i blæse-formen dannede beholder.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 7 eller 8, kendetegnet ved, at et centralt materialeparti (24) i forfor- 10 mens bund omformes og/eller gives en reduceret godstykkelse ved klemning, mellem blæseformens bund (11) og en i forformen anbragt dorn (15), og at den formede beholder under bevarelse af et indre tryk fortrinsvis ligger an mod blæseformens formningsvægge, hvorved materialet 15 i beholderen ved varmetilførsel fra blæseformen bibringes en krystallisation udover den, som forekommer ved materialets orientering, samt at varmetilførslen udløser indre spændinger hidrørende fra orienteringen. 1 Apparat til omformning ifølge fremgangsmåden angivet 20 i krav 5, 8 eller 9 af en aksialt strakt forform til en beholder (21), hvor mindst to formdele (10a,b; 11) er bevægelige til og fra en stilling, hvor formdelene til sammen danner en indre formningsflade i en blæseform (12), kendetegnet ved, at en af formdelene (11) dan-25 ner blæseformens bunddel og dermed formningsfladens bund og fra den nedre stilling (fig. 1) er bevægelig til og fra den øvre stilling (fig. 3), og at .blæseformens indre højde langs blæseformens midterakse i den nedre stilling svarer til forformens aksiale længde (s^) og derved til-30 lader indføring af forformen i blæseformen, medens blæse formens indre højde (S2) i den øvre stilling er mindre end forformens aksiale længde, samt at bunddelen (11) i den øvre stilling sammen med de øvrige formdele (10a,b) danner den formningsflade, mod hvilken forformen omfor-35 mes til beholderen. 14 DK 15557 8 B

11. Apparat ifølge krav 10, kendetegnet ved, at blæseformen (12) er udformet med en indre dorn (15), som er afsluttet med en formningsflade (16) tilpasset formen af blæseformens bunddel (11) for med bundde- 5 len i dens øvre stilling ved samvirke med formningsfla den (16) at omforme et centralt bundparti i forformen og/eller at reducere bundpartiets tykkelse, at blæse-formens bunddel (li) fortrinsvis er udformet med en central formdel (17) termisk isoleret fra bunddelen (il) i 10 øvrigt, at den centrale formdel er udformet med kanaler (18) til transport af væske til justering af temperaturen af den centrale formdels (17) formningsflader, samt at bunddelen (11) i øvrigt er udformet med kanaler (19) til transport af væske til justering af temperaturen af bund-15 delens øvrige formningsflader.

12. Apparat ifølge krav 10 eller 11, kendetegnet ved, at formdelene (lOa,b), der danner blæsefor-mens side- og mundingspartier, er udformet med kanaler (30) til transport af væske til justering af temperatu- 20 ren af formdelenes (I0a,b) formningsflader.