SE428774B - Sett att astadkomma en behallare - Google Patents

Description

8107045-0 sträckning genom en mekanisk anordning i form av en dorn som förlänger ämnet i dess axelriktning i begynnelseskedet av ämnets utblâsning till behållaren. Exempel på denna teknik återfinns i GB l 536 194 och i GB 2 052 367.

Det är känt att polyetylentereftalat, i fortsättningen förkortat till PET, som sträcks monoaxiellt och speciellt biaxiellt ca 3 ggr i vardera axelriktningen erhåller mycket goda materialegenskaper, se t ex US 4,l53,667. Ett mycket säkert och effektivt tekniskt sätt att åstadkomma en sådan sträckning är att sträcka materialet intill dess flytning in- träffar. I GB 2 052 365 och GB 2 052 367 ges exempel på teknik där sådan sträckning förekommer.

PET som sträckts så att flytning inträffat har som ovan angivits mycket hög sträckhållfasthet kombinerat med liten töjning. Vid omformning av ämnen innehållande sådant material är det därför icke möjligt att ytter- ligare sträcka materialet i den tidigare sträckningsriktningen för att erhålla den eftersträvade formen för behållaren.

Vidare gäller att vid uppvärmning av PET som sträckts och därigenom ori- enterats, materialet krymper i sträckningsriktningen. Krympningen upp- träder såväl när sträckningen drivits så långt att flytning inträffat i materialet som vid mindre sträckförhållanden och oavsett om sträckningen är monoaxiell eller fleraxiell, t ex biaxiell. Dessa egenskaper accentue- rar problemen vid omformning av ett ämne till en behållare.

Ovan angivna fysiska egenskaper gäller icke enbart PET utan i mer eller mindre hög grad även för många andra termoplastmaterial. Exempel på så- dana material är polyhexametylen-adipamid, polycaprolactam, polyhexametylen- sebacamid, polyetylen-2.6- och l.5-naftalat, polytetrametylen-l.2-dioxyben- soat och copolymerer av etylentereftalat, etylenisoftalat och andra lik- nande polymerplaster.

Enligt föreliggande uppfinning utgår man från ett i sin ena ände tillslutet rörformat ämne av i huvudsak amorft material vilket i sin cylindriska del helt eller delvid sträcks så att materialflytning inträffar. Sträckningen 8107045-0 sker i en föredragen utföringsform medelst ett mekaniskt formningsorgan som förflyttar en övergångszon mellan till flytning sträckt material och amorft material (ännu ej sträckt material) under samtidig förlängning av ämnet i övergângszonens förflyttningsriktning. Företrädesvis sträcks där- vid allt material i ämnets cylindriska del. Genom sträckningen till flyt- ning erhåller materialet en orientering huvudsakligen i ämnets axelrikt- ning medan ämnets bottenförslutning består av i huvudsak amorft material.

Den nu bildade förformen består av material som ej är lämpat för ytter- ligare sträckning i förformens axelriktning. Däremot tillåter materialet sträckning i förformens omkretsriktning.

Nästa moment i formningen av behållaren består i att forma den blivande behâllarens mynningsdel och i vissa tillämpningar även dess bottendel.

Speciellt vid framställning av en flaska, utformas mynningsdelen med gängor,'bilfer-proof-ring'och i förekommande fall greppring. Vid fram- ställningen av en burkliknande behållare utformas som regel även behålla- rens bottendel.

I ett efterföljande framställningssteg formas därefter själva behållar- kroppen genom ett blåsningsförfarande.

Formningen av mynningsdelen, bottendelen och behållarkroppen sker med materialet vid en temperatur belägen inom det termoelastiska temperatur- området, dvs vid en temperatur överstigande området för materialets glas- omvandlingstemperatur (TG).

Vid materialets uppvärmning till formningstemperatur krymper dock mate- rialet i sträckningsriktningen vilket innebär att förformens axiella längd minskar. Det har därvid överraskande visat sig att material som uppvärmts till en viss temperatur och som därefter avkyls och på nytt uppvärms till samma temperatur icke undergår någon ytterligare krympning.

Sker uppvärmningen däremot till en högre temperatur än tidigare, krymper materialet ytterligare.

Som nämnts ovan, tillämpas uppfinningen inom den kända formnings- tekniken, enligt vilken en behållare framställs i ett antal efter varandra följande formningsoperationer med 81U7Û45-0 l0 2s- materialet i varje operation uppvärmt till formningstemperatur. Varje operation sker som regel i en separat utrustning. Vid framställningen av behållaren utgår man från ett sprutformat eller ett extruderat ämne vilket i en första formningsoperation omformas för att bilda behållarens mynningsdel. I vissa tillämpningar av uppfinningen, speciellt vid fram- ställning av burkliknande behållare, förformas ev slutformas den blivan- de behållarens bottendel i en separat formningsoperation.

I den formningsoperation vid vilken behållaren slutformas utgör enligt den kända tekniken den slutformade mynningsdelen en rigid del av ämnet medelst vilken ämnet fixeras i blâsformen. Genom trycksättning av ämH@ïS och med ämnets material vid blåsningstemperatur, omformas ämnet till behållaren. inre Såsom angivits ovan avser uppfinningen ett sätt att framställa en be- hållare vars mynningsdel, behållarkropp och/eller i förekommande fall halspartier består av material med en orientering i behållarens axelrikt- ning motsvarande den som uppkommer i ett material som sträckts så att flytning inträffar. _I vissa tillämpningar består endast vissa delar av t ex behållarkroppen av sådant material. För att kontrollera materia- lets sträckning till flytning sker sträckningen som redan angivits me- delst ett mekaniskt formningsorgan vilket redan hos ämnet sträcker mate- rialpartierna till flytning. Såsom även nämnts har sådana materialparti- er vissa fysikaliska egenskaper vilka enligt känd teknik vållar problem vid de fortsatta formningsoperationerna. En sådan egenskap är materialets krymp- ningsbenägenhet och en annan sådan egenskap är svårigheten att ytterligare sträcka materialet.

Problemen på grund av krympningsbenägenheten undanröjs enligt uppfinningen där- igenom att det till flytning sträckta materialet efter sträckningen uppvärms till en temperatur överstigande varde temperatur till vilken materialet uppvärms under de efterföljande formningsoperationerna. Härigenom sker under dessa ingen ytterligare krympning av materialet.

Problemen på grund av svårigheten att ytterligare sträcka materialet undanröjs enligt uppfinningen därigenom att vid formningsoperationerna de till flytning sträckta och därefter krympta materialpartierna i varje formningsoperation bi- behåller den längd materialpartiet erhöll sedan krympningsförloppet enligt före- gående stycke avslutats. l5 8107045-0 Enligt uppfinningen används materialets egenskap, att det icke mer krymper om det på nytt uppvärms till en temperatur understigande den temperatur vid vilken krympningen utfördes, för att säkerställa att redan formade partier av den blivande behållaren bibehåller sina former under de formningsoperationer som leder fram till behållaren. Genom tillämpningen av en maximal temperatur för den första formningsoperationen undviks ytterligare krympning av materialet och genom användning av en lägre temperatur vid varje efterföljande formningsoperation säkerställs att redan formade materialpartier icke tappar sin form vid en efterföl- jande formningsoperation.

Enligt uppfinningen anpassas den axiella längden hos det sträckta och krympta materialet hos ämnet till motsvarande materialpartiers axiella längd hos den blivande behållaren. Detta sker genom en kombination av axiell materiallängd hos det amorfa ämnet och val av temperatur vid vil- ken krympningen av den axiella längden hos det sträckta materialet åstad- koms. För en viss axiell längd hos det sträckta men ännu ej krympta materialet erhålls en i förväg bestämd axiell längd hos det krympta mate- rialet genom val av den krympningstemperatur som ger den önskade axiella längden hos det krympta materialet. Vid slutformningen av behållaren bi- behålls således materialets krympta axiella längd medan däremot en ändring av materialpartiets utsträckning i en riktning vinkelrätt häremot upp- står vid utblåsningen eller slutformningen av behållaren.

I anslutning till att materialet passerar det mekaniska organet för att undergå flytning har materialet en temperatur i området för eller något överstigande materialets glasomvandlingstemperatur (TG).

Vid PET har materialet i anslutning till att det passerar det mekaniska organet för att undergå flytning en temperatur av minst 70° C och före- trädesvis en temperatur inom intervallet 70-l05° C.

Den högsta temperatur till vilken PET uppvärms under ämnets omvandling till behållaren, dvs krympningstemperaturen, uppgår maximalt till ca l60° C varjämte materialet i varje efterföljande formningsoperation har en temperatur understigande temperaturen vid närmast föregående form- ningsoperation med ca 50 C. 8107045-0 Uppfinningen beskrivs närmare i ansïutning tili ett antaï figurer, där fig 1 fig 2 och 2a fig 3 rig 4 och 4ai fig 5 fig 6 fig 7 fig 8 a-c fig 9 visar ett rörformat ämneav i huvudsak amorft materiaï, visar ett rörformat ämne och en dragring för sträckning av ämnets materia1, visar ett exempeï på ett ämne vars rörformade de1 består av materiai som undergått flytning, visar ett ämne en1igt fig 3 vars bottende1 omformats, visar ett ämne en1igt fig 3 i en anordning för omform- ning av bottendeïen, visar ett ämne i en bïåsform, visar en burkïiknande behåiïare formad i bïâsformen enïigt fig 6, visar de1 av en anordning för formning av gängor, piïfer- proofßeïier greppring, visar en fïaska med en mynningsdeï formad i en anordning enïigt fig 8 a-c.

I fig 1 återfinns ett rörformat ämne 10 av i huvudsak amorft materiaï med en cyïindrisk dei 12 och en tiïïsiutning 14 i sin ena ände.

Fig 2 och 2a visar en dragring 3 med tre dragringssegment 4,5,6 i viïka är anordnat vätskekanaïer 124,125,126. Dragringssegmenten är beïägna inti11 varandra och håïïs samman med en förbindningsring 7. Figurerna visar vidare en inre dorn 8. Ti11 fiytning sträckt materiai hos ämnet 10' betecknas med hänvisningssiffran 2 och materiaï som ännu ej sträckts tili flytning med hänvisningssiffran 1. 8107045-0 Fig 3 visar en förform 20 bildad från ämnet l0 därigenom att ämnets 10 cylindriska del l2 sträckts till flytning. Den så bildade förformen har en cylindrisk del 22 och en bottendel 24. övergången mellan till flytning sträckt material och ämnets tillslutning l4 har hänvisnings- siffran 25.

Fig 4 och 4a visar förformen enligt fig 3 med omformad bottendel 24a.

Motsvarigheten till tidigare omnämnd övergång 25 mellan ämnets cylind- riska del 22 och tillslutning 24 betecknas här med hänvisningssiffran 25a.

I visat tillämpningsexempel omformas bottendelen 24 med materialet vid en temperatur i ett omrâde understigande materialets termoelastiska tempera- turområde (understigande omrâdet för TG). Den ökning av bottendelens 24 profillängd omformningen medför, innebär att det ringformade materialom- rådet 25a av till flytning sträckt material består av material som i för- formen 20 utgörs av material som undergått viss sträckning vid dragring- ens passage, men icke sträckning till flytning. Materialet hos den ring- formade övergången 25a har mindre utgångsradie än materialet i den cylind- riska delen. Figurerna visar vidare en ståyta 26a och en mynningsdel 27a.

Fig 5 visar principen för en anordning för omformning av en förform 20 ernigt fig 3 :in en farform zoa enligt fig 4. I figuren återfinns en styrkropp 40 med en cylindrisk hålighet 41 vars diameter svarar mot den yttre diametern hos förformen 20. En dorn med en diameter anpassad mot förformens 20 inre diameter utgör ett första formningsorgan 42 rörligt i hålighetens axelriktning och relativt ett andra formningsorgan 43. Det första formningsorganet befinner sig inuti förformen 20 och det andra form- ningsorganet på motsatt sida om förformens bottendel 24. Det första form- ningsorganet 42 vänder en konkav formningsyta 44 mot bottendelen 24 och det andra formningsorganet 43 en konvex formningsyta 45 mot bottendelen.

För enkelhetens skull är drivorganet för formningsorganets rörelser ute- lämnat i figuren men drivorgan kan anordnas enligt någon känd teknik.

Vidare är formningsorganens rörelse mot varandra så styrd att i det slut- giltiga formningsläget avståndet mellan formningsorganens formningsytor motsvarar tjockleken hos bottendelen 24a. I figuren återfinns anslag 46 vilka reglerar det första formningsorganets 42 maximala förflyttning i riktning mot styrkroppen 40. Med dubbelpilarna A och B markeras rörelse- riktningarna för det första resp det andra formningsorganet. 8107045-0 Fig 6 visar ett utföringsexempel av en anordning för slutformning av en förform enligt fig 3 eller 4. Även om figuren visar en förform 30b som genomgått krympning genom uppvärmning, är anorüfllßgen $0m Sådan äVefi lämpad för omformning av en ännu ej krympt förform 20 resp 20a.

Figuren visar en blåsform 50 med två formhalvor 51 a,b och med en botten- del 53 rörlig upp och ned i den hålighet som återfinns i formhalvornas nedre del. Bottendelen 53 motsvarar det tidigare i anslutning till fig 5 omnämnda andra formningsorganet 43 och är liksom detta anordnat med en konvex formningsyta 55. En i huvudsak cylindrisk dorn 56 med en diameter i huvudsak överensstämmande med förformens 30b inre diameter och anpassad för att tillåta dornen passera in i förformen, motsvarar det tidigare om- nämnda första formningsorganet 42 och är liksom detta anordnat med en konkav formningsyta 54. I sin övre del är dornen anordnad med ett parti 57 med större diameter. Dornen 56 är även den rörlig upp och ned bl a för samverkan med den rörliga bottendelen 53. Blâsformhalvorna 5l a,b har i sina övre delar 61 a,b en form anpassad mot dornens form i partiet 57 med större diameter varigenom mellan dornen och blåsformshalvornas övre delar bildas ett formningsutryme anpassat mot formen hos den blivande behålla- rens mynningsparti. För att förenkla figurerna är utelämnat kanalerna för tryckmedium jämte samtliga drivorgan för formhalvornas 51, bottende- lens 53 och dornens 56 rörelser.

Fig 7 visar en burkliknande behållare 30 formad i en blåsform enligt fig 6.

Konturlängden hos det till flytning sträckta materialet i behållarens myn- ningsdel 37, behållarens cylindriska del 32 och i det ringformade över- gångsområdet 35 överensstämmer med motsvarande konturlängd hos mynnings- delen 27a, den cylindriska delen 22a och det ringformade övergångsområ- det 25a sedan förformen 20a uppvärmts och genomgått krympning. Med hän- visningssiffrorna 34 och 36 anges behållarens centrala bottendel resp stå- yta.

Figurerna 8 a-c visar en del av ett formningsorgan för utbildandet av _ t ex gängor, en pilfer-proof ring eller en greppring. Ett materialområde av till flytning sträckt material har hänvisningssiffran 22. I figurerna återfinns vidare en första rörlig formväggsdel 7l och en andra rörlig formväggsdel 73. Formväggsdelarna âtskiljs av fjädrar 74,75. Mellan form- 8107045-0 väggsdelarna bildas formningsspär 76,77 vilkas bredder minskar när form- väggsdelarna förflyttas mot varandra.

Fig 9 visar en flaskliknande behållare 90 med en mynningsdel 92, ett halsparti 95, gängor 96, en pilfer-proof-ring 97, en behâllarkropp 94 och en central bottendel 93.

Omformningen av ämnet 10 till en behållare 30 resp 90 påbörjas därigenom att dragringen 3 förflyttas från det läge som visas i fig 2 i ämnets axel- riktning varvid utbildas en övergângszon 113 mellan till flytning sträckt material 2 och amorft material 1. Vätska passerar igenom kanalerna 124-126 för värmeinställning av materialet genom uppvärmning alternativt kylning i anslutning till materialets flytning. Materialet inställs till en tem- peratur i området för eller något överstigande området för materialets glasomvandlingstemperatur (TG). Vid t ex PET har materialet en temperatur av minst 7D° C och företrädesvis en temperatur inom intervallet 70-105° C. Även om i figurerna icke åskådliggjorts några vätskekanaler inom dornen 8 är det givet att det inom uppfinningens ram är möjligt att anordna sådana kanaler för att därigenom i ännu högre grad få möjlighet att inställa ma- terialtemperaturen i anslutning till sträckningsförloppet.

Vid ett tillämpningsexempel då allt material i ämnets rörformiga del sträcks till flytning, erhålls en förform i huvudsak överensstämmande med den som visas i fig 3.

Vid en tillämpning av uppfinningen där bottendelens 34,93 formning sker i en separat formningsoperation, placeras förformen 3 i styrkroppens 40 hålighet 41 varefter det första formningsorganet 42 och det andra form- ningsorganet 43 förflyttas mot varandra för omformning av bottendelen 24.

Om de tidigare angivna temperaturbetingelserna är uppfyllda, dvs om mate- rialet befinner sig vid en temperatur understigande materialets TG, sker en kompletterande sträckning av materialet i övergången mellan till flyt- ning sträckt material och bottendelen 24. Härigenom åstadkoms det ring- formade materialområdet 25a. 8107045-0 Förformen 20a uppvärms därefter till en temperatur överstigande TG varvid i materialet utbildade inre spänningar utlöses under samtidig materialkrympning. Efter avslutad värmebehandling erhålls förformen 30b vilken placeras i blåsformen 50. Som regel sker värmebehandlingen som en separat behandlingsoperation vilket innebär att förformen 30b måste uppvärmas på nytt före själva blåsningsoperationen. Återuppvärm- ningen sker alltid till en lägre temperatur än den temperatur vid vil- ken materialkrympningen genomfördes.

I fig 6 antyds vidare en omformning av ämnets mynningsdel med hjälp av formhalvornas övre delar 5l a,b och den i huvudsak cylindriska dornens 56 parti 57 med större diameter. I vissa tillämpningsexempel sker denna om- formning av mynningspartiet i en separat formningsoperation med materia- let vid en lägre temperatur än vid materialkrympningen.

Därefter sker utblåsningen av förformen 30 b till behål- laren vid en lägre temperatur än den temperatur vid vilken mynningsde- len formades.

Under förformens 30b utblåsning till behållaren 30 förflyttas blåsfor- mens rörliga bottendel 53 mot behållarens mynning varigenom utblåsning sker under bibehållande av det till flytning sträckta materialets profil- längd. ' Figurerna 8 a-c visar hur mynningsdelen omformas för bildandet av t ex gängorna 96 och pilfel proof-ring 97 av material som hos förformen består av till flytning sträckt material. Även här sker omformningen med bibe- hållande av materialets profillängd. Fig 8b visar hur förformens inre trycksatts varvid en viss sträckning av materialet uppstår. Härigenom tillförsäkras materialet en fast anliggning mot delar av formväggsdelar- na 7l,72,73. Formväggsdelen 72 förskjuts därefter mot formväggsdelen 71 varigenom gängan 96 utbildas genom ett veckningsliknande förlopp, varef- ter formväggsdelarna 72,71, anliggande mot varandra, förskjuts mot den fasta formväggsdelen 73 varvid utbildas pilfer proof-ringen 97. Även denna formning sker vid en förhöjd temperatur men vid en temperatur under- stigande den temperatur vid vilken materialets krympning ägde rum. Vid den efterföljande utblåsningen av ämnet till den flaskliknande behålla- 1G 8107045-0 ll ren 90uppvärms materialet till en temperatur understigande den temperatur vid vilken gängorna resp pilfer proof-ringen formades varigenom mynningsdelen bibehåller denna sin givna form och utgör en rigid del av ämnet för dess in- fästning i blåsformen. Utblâsningen av förformen till den flaskliknande be- hållaren sker därefter med bibehâllandet av ämnets axiella profillängd dvs med en teknik motsvarande den som ovan beskrivits i anslutning till fig 6.

Ovan beskrivna figurer och förfarande skall ses som ett exempel på en tillämpning av uppfinningen. Härigenom åskådliggörs hur det ursprung- ligen amorfa materialets axiella längd efter materialets sträckning till flytning och uppvärmning för krympning har ett värde svarande mot mot- svarande materialpartiers längder (profillängder) hos den formade behål- laren.

Av beskrivningen förstås lätt möjligheterna till längdanpassning genom val av ursprungslängd hos det rörformade ämnet l0 eller val av tempera- tur vid vilken de vid sträckningen inbyggda spänningarna utlöses. Lika- så klargör beskrivningen möjligheterna till att forma behållaren med materialet i varje formningsoperation vid en lägre temperatur än vid den närmast föregående, vilket säkerställer att i varje formningsopera- tion erhâllen form förblir intakt vid den efterföljande formningsopera- tionen.

Uppfinningen anvisar ett sätt att forma en behållare där det är möjligt att steg för steg framställa densamma och i vissa steg bilda en mellan- produkt innehållande materialpartier med en form överensstämmande med motsvarande materialpartiers form hos den färdiga behållaren.

Utöver av ovanstående beskrivning framgår uppfinningen även av efter- följande patentkrav.

Claims (1)

0 15 20 25 30 35 8107045-0 l2 PATENTKRAV

1. h) Sätt att åstadkomma en behållare (30,90) av termoplastmaterial, företrädesvis av polyetylentereftalat (PET) utgående från ett rörformat ämne (10) av i huvudsak amorft material där behållaren har en behâllarkropp (32,94), en mynningsdel (37,92) och i före- kommande fall ett halsparti (95) av orienterat material med en orientering åtminstone i behållarens axelriktning motsvarande 'den ett ark av materialet erhåller vid monoaxiell sträckning till flytning, k ä n n e t e c k n a t därav, att hos ett rör- format ämne (10) av i huvudsak amorft material ett nekaniskt formningsorgan (3) förflyttar en övergångszon (113) mellan amorft (1) (tjockare) och till flytning sträckt (2) (tunnare) material under samtidig förlängning av ämnet i övergångszonens förflyttningsriktning, att det sträckta och därmed orienterade materialet uppvärms till en temperatur överstigande den tempera- tur materialet har i samband med nyss nämnd sträckning, varvid i materialet vid sträckningen uppkomna inre spänningar utlöses under samtidig reduktion av materiallängden i sträckningsrikt- ningen och att varje därefter förekommande omformning för bil- dandet av behållaren sker med materialet vid en temperatur un- derstigande temperaturen vid utlösningen av materialets inre spänningar och vid mer än en efterföljande omformning vid en temperatur understigande materialets temperatur vid närmast fö- regående formning. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid det sista formningssteget materialet till den blivande be- hållaren (30,90) har en temperatur överstigande den högsta tem- peratur den formade behållaren är avsedd att användas vid. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att längden av det amorfa ämnet (10) och därmed längden av det till flytning sträckta materialet hos ämnet (20) är anpassad nnt den högsta temperatur materialet har under ämnets omformning till behållaren så att längden av det sträckta materialet efter upp- värmning till den högsta temperaturen i huvudsak överensstämmer med profillängden hos nntsvarande materialpartier hos den forma- de behållaren (30,90). 10 15 GI 8107045-0 13 Sätt enligt patentkrav 1; k ä n n e t e c k n a t därav, att vid po1yety1enterefta1at (PET) den högsta temperatur materialet har un- der ämnets omformning tiïï behà11aren (30,90) uppgår maximaït ti11 ca 160° C och att materiaiet i varje efterföïjande fonnningssteg har en temperatur understigande närmast föregående fonmningstempe- ratur med ca 50 C. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att materiaiet i anslutning tili att det passerar det mekaniska or- ganet (3) för att undergå fiytning har en temperatur i omrâdet för e11er något överstigande materiaïets glasomvandiingstemperatur (TG). Sätt enïigt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid poiyetyïentereftalat (PET) materiaïet i ansïutning ti11 att det passerar det mekaniska organet (3) för att undergå flytning har en temperatur av minst 700 C och företrädesvis en temperatur inom intervaiie: 7o-ios° c.