DE2750180A1

DE2750180A1 - Verfahren zum blasformen von hohlen plastikbehaeltern

Info

Publication number: DE2750180A1
Application number: DE19772750180
Authority: DE
Inventors: Richard Webster Legrand
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1977-11-09
Publication date: 1978-07-06
Also published as: MX4734E; SE424972B; US4065535A; AU511083B2; AT374134B; DK499777A; NZ185272A; BR7707560A; JPS6243850B2; NO157609C; BE860728A; DK152568B; DE2750180C2; FI65395B; NO157609B; IT1087284B; FR2375025A1; GB1589080A; FI772971A; US4116607A

Description

Verfahren zum Blasformen von hohlen Plastik-

behältern

Das Blasformen von Kunstharzen zum Herstellen von Behältern wurde bisher nach zwei verschiedenen Methoden vollzogen. Bei der einen Methode wird ein von einem Extruder oder einer Spritzgußmaschine geliefertes Kunstharz in eine Tubusform gebracht und durch Blasen ausgeformt, während es sich in noch geschmolzenem Zustand befindet. Bei der anderen Methode wird das Kunstharz in eine tubusartige Form gebracht, der ausgeformte Gegenstand gekühlt, wieder bis auf die Schmelztemperatur aufgeheizt und durch Blasen ausgeformt, während er sich in geschmolzenem Zustand befindet.

In den letzten Jahren hat sich eine Blasmethode durchgesetzt, bei der das Material biaxial gedehnt wird. Hierbei wird ein schon einmal abgekühltes Külbel auf eine zum Dehnen ausreichende Temperatur aufgewärmt, sodann in Längsrichtung, d.h. Achsrichtung gestreckt und dann durch Blasen ausgeformt. Diese Verfahrensweise wurde für die Ausformung von Behältern aus Vinylidenchlorid oder Polypropylen verwendet, um durch Orientierung des Materials die physikalischen Eigenschaften des Produkts zu verbessern, wie beispielsweise die Bruchfestigkeit

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oder die Transparenz, Biaxial orientierte Behälter wurden dadurch hergestellt, daß das Vorformkülbel vor dem axialen Orientieren im Halsbereich mit Werkzeugen eingespannt wurde, die die notwendigen Hohlräume, beispielsweise für Verschlußgewinde, bereits enthielten· Man erhält so einen orientierten Behälter, bei dem das Material im Halsbereich jedoch unorientiert ist. Im Halsbereich weist dieser Behälter daher nicht die Transparenz und Festigkeit auf, die mit einem Material wenigstens teilweise erzielt werden könnten, das in wenigstens einer Richtung orientiert ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind Verfahren entwickelt worden, mit denen man eine gewisse Orientierung im Halsbereich der Behälter erreichen kann. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der US-PS 36 51 186 beschrieben, die sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung bezieht, mit welchen ein Külbel axial orientiert und dann das Material im Halsbereich teilweise unorientiert wird, um unter der Wirkung eines Blasdrucks einen Teil des Külbelmaterials in die die Gewindegänge ausbildenden Hohlräume im Halsbereich der Blasform zu drücken₀ Es ist auch bereits ein Verfahren zum Ausformen von Gewindegängen an einem axial orientierten Külbel vorgeschlagen worden, bei welchem ein ausdehnbarer Dorn im Haiebereich des Külbels das Külbelmaterial in die die Gewindegänge ausformenden Hohlräume der Blasform drückt.

Die vorliegende Erfindung schlägt weitere Möglichkeiten zum Ausformen des Halsbereiches an einem axial bereits orientierten Külbel vor. Der Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit, einen Behälter zu erzeugen, der bessere Festigkeit, Transparenz und andere mechanische Eigenschaften aufweist, die orientierten Polymeren, wie Polypropylen, eigen sind.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe die Herstellung eines biaxial orientierten Behälters möglich ist, der auch im besonders gestalteten, insbesondere mit Gewindegängen versehenen Halsbereich ebenfalls eine axiale Orientierung aufweist ο Das Verfahren sollte nach Möglichkeit schnell ablaufen und die Verwendung nur einer einzigen Blasform erforderlich machen, ohne daß eine zusätzliche Vor- oder Nachbehandlung nötig wird« Insbesondere soll es ermöglicht werden, Flaschen zu erzeugen, deren Wandstärke im Halsbereich größer als an den übrigen Stellen der Flasche ist.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verwenden in Kombination einen Blasdorn und eine Stopfbuchse, wobei durch den Blasdorn Gas in das Külbel eingeleitet wird, um dieses in die Blasform auszudehnen. Der Außendurchmesser des Blasdorns entspricht dem Innendurchmesser des Behälterhalses ο Die Stopfbuchse befindet sich anfänglich oberhalb derjenigen Stelle, an welcher beim axialen Orientieren des Külbels das Külbelmaterial mit dem Blasdorn durch Einschnürung in Berührung tritt. Später wird die Stopfbuchse dazu verwendet, das sich unterhalb dieser befindliche, durch Einschnürung dorthin gewanderte Material in die die Gewindegänge ausbildenden Hohlräume am Halsbereich der Blasform zu drücken. Näheres wird hierzu nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Anfangszustand;

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 nach axialer Orientierung des Külbels mit geöffneter Blasform;

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 mit geschlossener Blasform;

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FIg₀ k die Anordnung nach Figo 3 nach einer gewiesen Bewegung der Stopfbuchse;

Fig„ 5 die Anordnung nach Fig_e k nach Anwendung von Blasdruck und Ausformung der Gewindegänge;

Fig. 6 die Anordnung nach Figo 5 nach dem Öffnen der Form und dem Zurückziehen der Stopfbuchse;

Fig. 7 das Abziehen des fertigen Behälters vom Blasdorn, und

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine alternative Ausführungsform der Erfindung«

Die Erfindung ist bei der Suche nach einem Verfahren entstanden, mit dessen Hilfe es möglich ist, eine Kunststoffflasche zu erzeugen, die im Halsbereich eine größere Wandstärke aufweist als im Gefäßbereich. Ein spezielles schwieriges Problem besteht dabei in der Herstellung großer Behälter mit Hälsen von Standardabmessungen. Wenn man nämlich ein kleines Külbel verwendet, um einen kleinen Hals- und Gewindebereich zu erzeugen, dann wird die Wandstärke des Külbels beim Blasformen unzulässig dünn« Verwendet man jedoch andererseits einen Külbel ausreichender Menge, um relativ dicke Wandungen zu erzeugen, dann wird der Durchmesser des Gewinde- und Halsbereiches zu groß. Die vorliegende Erfindung erlaubt die Verwendung gleichmäßig dicker Külbel 17» die bis zu einem gegebenen Ausmaß gestreckt werden können, bis das Material im Halsbereich ausreichend ünn gezogen ist, um dort orientiert zu sein. Andererseits steht noch immer genügend Material dort zur Verfügung, um die Formhohlräume des Halsbereiches auszufüllen, weil der Blasdorn 11 eine weitere Schwächung des Materials im Haiebereich verhindert. Der übrige Teil des Külbels 17 kann dann durch Strecken ohne Beeinflussung

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des Halsbereiches weiter in der Wandstärke verringert werden, um die gewünschte Wandstärke im Behälterbereich der zu formenden Flasche zu erzeugen. Dies alles wird durch die Tatsache ermöglicht, daß das Material seinen Außendurchmesser, d«h_e die Wandstärke im Bereich des Blasdorns 11 nicht verringert. Der Blasdorn 11 wirkt als Kalibrierdorn.

Fig. 1 zeigt ein Külbel 17» das um das Ende einer Stopfbuchse 13 herum von Klemmbacken 19 festgeklemmt ist. Das Külbel 17 besteht aus teilweise kristallinem, orientierbarem Material und ist bis dicht unter die Kristallschmelztemperatur aufgeheizt. Die Stopfbuchse 13 sitzt auf einem Blasdorn 11 (Kalibrierdorn) und ist mit einem hier nicht dargestellten Betätigungsmechanismus verbunden, mit dessen Hilfe sie längs des Blasdorns 11 auf- und abbewegt werden kann. Der Außendurchmesser des Blasdorns 11 und der Innendurchmesser der Stopfbuchse 13 stimmen i:a wesentlichen mit dem Innendurchmesser des Halses des zu formenden Behälters überein. Der Außendurchmesser der Stopfbuchse 13 ist genauso groß wie der Außendurchmesser des fertigen Behälterhalses am Fuß der Gewindegänge oder entsprechenden Nasen. Die Stopfbuchse 13 wird später dazu verwendet, das axial orientierte Material in die die Gewindegänge ausbildenden Hohlräume 25 im Halsbereich der Blasform zu drücken,, Obgleich hier Hohlräume für Gewindegänge dargestellt sind, sei es doch betont, daß auch ähnlich wirkende Vorsprünge, wie Nasen od.dgl., in dieser Weise ausgeformt werden können. Der Blasdorn 11 dient zum Zuführen von unter hohem Druck stehender Gase in das Külbel 17t ^aus welchem der Behälter geformt werden soll. Diese Gase blasen das Külbel in die Form und bilden so den fertigen Behälter aus.

Über der Stopfbuchse 13 ist eine Auswerferhülse 15 angeordnet, die die Lage des oberen Külbelendes festlegt, wenn das Külbel 17 auf die Stopfbuchse 13 geschoben wird. Die Auswerferhülse

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ist mit einer hier nicht dargestellten Betätigungsvorrichtung verbunden, mit deren Hilfe sie über der Stopfbuchse 13 längs des Blasdoras 11 vorgeschoben werden kann, um den fertigen Behälter am Ende des Herstellungsvorganges vom Blasdorn 11 abzuschieben (Fig· 7)· Der Innendurchmesser der Auswerferhülse 15 kann etwas größer als der Außendurchmesser der Stopfbuchse 13 sein. Die Klemmbacken 19 öffnen und schließen sich am Külbel 17 und klemmen diesen an der Stopfbuchse 13 fest« Die Formteile 21 schließen sich um das Külbel 17 und bilden den Formhohlraum aus« Sie können zur Entnahme des fertigen Behälters geöffnet werden,

Fig. 2 zeigt, wie sich der Halsabschnitt des Külbels 17 beim Strecken oder axialen Orientieren des Külbels durch eine konventionelle Klemm- und Streckvorrichtung, die hier nicht dargestellt ist, einschnürt. Das Külbel 17 zieht sich im Halsbereich unterhalb der Stopfbuchse 13 ein, bis sich sein Innendurchmesser auf den Außendurchmesser des Blasdorns 11 eingeschnürt hat. In diesem Moment ist eine erste Wandstärke erreicht. Der Einschnürungsvorgang setzt sich unterhalb des Blasdorns 11 bis zu einer zweiten, geringeren Wandstärke fort, bis die gewünschte axiale Orientierung für den Gefäßteil der Flasche erreicht ist.

In den Figuren 2 und 3 sind Formteile 21 mit Gewindegänge ausbildenden Hohlräumen 25 im Halsbereich dargestellt, die gemäß Fig. 3 um das orientierte Külbel geschlossen werden« Der Verschluß der Formteile oberhalb des Halsbereichs ist so gestaltet, daß er mit der konisch zulaufenden Gestalt des Külbels unterhalb der Klemmbacken 19 etwa übereinstimmt·

Fig_e k zeigt einen Zustand, wie er sich ergibt, wenn Blasluft durch den Blasdorn 11 in die Form eingeleitet wird, um das axial orientierte Külbel 17 radial auszudehnen und auf diese Weise einen biaxial orientierten Behälter zu bilden. Gleich-

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zeitig ist in Fig. k ein Zwischenzustand bei der Abwärtsbewegung der Stopfbuchse 13 dargestellt₀ Dies zeigt sich auch daran, daß das Külbelmaterial schon teilweise in die Gewindeganghohlräume 25 der Blasform eingedrungen ist.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Zustand ist die Stopfbuchse bis in ihre untere Endstellung bewegt, in welcher sie eine vollständige Füllung der Gewindeganghohlräurae 25 mit Külbelmaterial bewirkt hat_o

Es ist wichtig zu beachten, daß die zeitliche Abstimmung zwischen den in den Figuren k und 5 dargestellten Bearbeitungsstufen wegen der Kühlung des Külbels kritisch ist. Es liegt innerhalb des Erfindungsgedankens, die Stopfbuchse vor, während oder nach dem Blasen des Flaschenkörpers ihre Tätigkeit verrichten zu lassen, je nach der für das spezielle Material benötigten Abkühlzeit_β Es liegt auch innerhalb der Erfindung, die Temperatur des Blasdorns entweder durch direkte Wärmezufuhr oder durch Verwendung eines isolierenden Materials für diesen zu steuern, um zu verhindern, daß sich das Material im Halsbereich während des Dehnens des Külbels und des Schließens der Form abkühlt, damit das Material zum Einpressen in die Gewindeganghohlräume 25 genügend fließfähig bleibt.

Beim Zustand nach Fig. 6 ist die Stopfbuchse 13 vom Flaschenhals zurückgezogen, die Klemmbacken 19 und die Formteile 21 sind geöffnet. Die Auswerferhülse 15 befindet sich noch in ihrem Anfangszustand. Sie wirkt hier als Niederhalter beim Emporziehen der Stopfbuchse 13·

Gemäß Fig. 7 hat die Auswerferhülse 15 die fertige Flasche nach unten von der Stopfbuchse 13 und dem Blasdorn 11 abgeschoben.

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8 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei welcher die Stopfbuchse 13 in den Halsbereich der Blasform hinein verlängert ist, so daß sie eine Dichtung»fläche der Flasche an der Trennstelle 27 bildet. Es bleibt in einem abschließenden Bearbeitungsvorgang nur ein schmaler Materialsteg wegzuschneiden.

Die Erfindung ist bei der Ausbildung Jedes Artikels anwendbar, der eine biaxiale molekulare Orientierung und einen relativ kleinen Hals und/oder einen kleinen Gewindebereich in Vergleich zum Rest des betreffenden Artikels aufweist. Die Erfindung ist bei jeder Art orientierbarem thermoplastischen Harz einsetzbar· Als Beispielse seien Polyolefine, Polyvinylchloride, Acrylnitril-Butadien-Styrenpolymere, Styren-Butadienkopolymere, verschiedene Styrenpolymere und Kopolymere, Polyamide, Polyvinylidenchloridpolymere und Kopolymere u.dgl. genannt. Besondere geeignet sind kristalline Polymere, wie solche aus wenigstens einem Mono-1-Olefin mit 2-8 Kohlenstoffatome pro Molekül, besser noch Polymere und Kopolymere von Äthylen, Propylen und 1-Buten, unter denen sich Polypropylen besonders auszeichnet.

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Claims

Ansprüche

»\ Verfahren zum Blasformen von flaschenförmigen Plastikbehältern, bei welchen im Halsteil die Materialstruktur axial orientiert ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte*

a) ein Külbel aus teilweise kristallinem, orientierbarem Material wird bis dicht unter den Kristallschmelzpunkt erwärmt,

b) in das eine Ende des Külbels wird ein Blasdorn getaucht, dessen Außendurchmesser geringer als der Innendurchmesser des Külbels ist,

c) das genannte Ende des Külbels wird unter Aufrechterhaltung des Ringspaltes zwischen Külbel und Blasdorn im Randbereich eingespannt,

d) das Külbel wird axial so weit gestreckt und orientiert, bis durch die dadurch erzeugte Einschnürung das KUlbelmaterial am Blasdorn anliegt, wodurch hier eine erste Wandstärke des Külbels erzeugt ist,

e) der freie Abschnitt des Külbels wird weiter gestreckt, bis seine Wandstärke auf ein zweites, gegenüber der ersten verringertes Maß abgenommen hat,

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MÜNCHEN: TELEFON (O89) 225580 KABEL: PROPINDUS ■ TELEX O5 94 944

BERLIN: TELEFON (030) 831 9O88
KABEL: PROPINDUS -TELEX O1 84 OS7

ORIGINAL INSPECTED

f) um das Külbel wird eine Blasform geschlossen, welche in dem den Blasdorn umschließenden Halsbereich eine spezielle Halskontur, insbesondere Gewindegänge ausbildende Hohlräume aufweist,

g) im Bereich des eingespannten Abschnitts des Külbels wird Külbelmaterial axial in Richtung auf die Blasform bewegt, um die die Halskontur ausbildenden Hohlräume der Blasform mit Material des orientierten Külbels zu füllen, und

h) durch den Blasdorn wird Blasluft zugeführt, um den Külbelabschnitt geringerer Wandstärke gegen die Formwand zu blasen und biaxial zu orientieren«,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bewegung des erwärmten Külbels und das Einführen der Blasluft gleichzeitig erfolgen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ablauffolge der Schritt h) vor dem Schritt g) durchgeführt wird,

k„ Vorrichtung zum Blasformen von flaschenförmigen Plastikbehältern, bei welchen im Halsteil die Materialstruktur axial orientiert ist, gekennzeichnet durch ein Külbel (17) aus teilweise kristallinem Material, einen Blasdorn (ii), eine Stopfbuchse (13) auf dem Blasdorn (11), welche längs des Blasdorns (11) verschiebbar ist und welche zusammen mit dem Blasdorn (11) in das eine Ende des Külbels (17) eingetaucht ist, eine Blasform (21), welche einen um den Blasdorn (11) schließbaren Halsbereich aufweist, in welchem eine spezielle Oberflächenkontur, insbesondere Gewindegänge ausbildende Hohlräume (25) angeordnet sind, Klemmbacken (19) in Nachbarschaft zur Blasform (21), die radial gegen die

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Stopfbuchse (13) beweglich sind und das Külbelende zwischen sich und der Stopfbuchse (13) einspannen, während das Külbel zum Einschnüren über dem Blasdorn axial orientiert wird, wobei die die Halskontur ausbildenden Hohlräume (25) der sich um das Külbel schließenden Blasform (21) in dem den Blasdorn (11) umgebenden Abschnitt liegen und die Stopfbuchse (13) axial beweglich ist, um einen Teil des Külbelmaterials in die Hohlräume (25) zu drücken und der Blasdorn (11) dazu eingerichtet ist, Blasluft in das Külbel (17) einzuführen, um den vom Blasdorn (11) freien Abschnitt in einen fertigen Behälter auszuformen.

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