DE2926044C2

DE2926044C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Behälters aus Polyethylenterephthalat

Info

Publication number: DE2926044C2
Application number: DE2926044A
Authority: DE
Inventors: Thomas Edwin Sylvania Ohio Brady; Santos Wong Toledo Ohio Go
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1979-06-28
Filing date: 1979-06-28
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE2926044A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines einen rohrförmigen Körper, einen Boden, einen zwischen dem Körper und dem Boden angeordneten Standring und einen Halsabschnitt aufweisenden Behälters aus Polyethylenterephthalat, bei dem ein Vorformling aus amorphem Polyethylenterephthalat in einer Blasform bei Orientierungstemperatur axial gereck· sowie mittels Druckluft unter biaxialer Orientierung des Polyethylenterephthalats zu dem Behälter blasgeformt wird und bei dem anschließend der unter Innendruck stehende Behälter zur Verstärkung der dehnungsbedingten Kristallisation auf eine höher als die Orientierungstemperatur liegende Temperatur erwärmt wird.

Bei einem derartigen bekannten Verfahren (US-PS 39 641) wird nach dem Blasformen der Fertigformling durch Austausch der Blasluft gegen Flüssigkeit, mit welcher der fertige Behälter gefüllt werden soll, gekühlt. Dies hat den Vorteil, daß der Behälter verhältnismäßig rasch herabgekühlt und aus der Form entfernt werden kann und der Füllvorgang bereits stattgefunden hat. Es besteht jedoch die Gefahr, daß insbesondere der Mündungs- und der Standbereich des Behälters während der Wärmebehandlung spröde und milchig werden, so daß dadurch die Qualität des Behälters beeinträchtigt ist Bekanntlich führt die Sprödigkeit rar erhöhten Gasdurchlässigkeit was insbesondere bei kohlensäurehaltigen Getränken unerwünscht ist
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters aus Polyethylenterephthalat anzugeben, bei dem das Auftreten von spröden und/oder opaken Materialbereichen im Mündungs- und Standbereich vermieden wird.

ίο Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch-gelöst daß während des Erwärmens die beim Recken und Blasformen unwesentlich orientierten Abschnitte des Behälters, einschließlich des Halsabschnittes, gekühlt werden.

Bei der Erfindung wurde erkannt daß die Wärmebehandlung der nicht biaxial orientierten Abschnitte zur Bildung sogenannter sphärolitischer Kristalle führt, welche das Material der Flasche spröde und milchig machen. Durch Kühlen dieser Bereiche während der Wärmebehandlung wird die Bildung sphärolitischer Kristalle völlig unterdrückt unter Beibehaltung eines amorphen Aufbaus der gekühlten Bereiche. Lediglich im Standbereich findet eine gewisse dehnungsbedingte Kristallisation statt da auch im Bodenbereich eine gewisse Reckung beim Blasformen stattfindet Die Induzierung dehnungsbedingter Kristalle führt jedoch nicht zu weiterer Kristallisation wie im übrigen gereckten Bereich du Behälers, da bei der Wärmebehandlung auch der Bodenbereich einer Kühlung

jo unterworfen ist

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht von einer geteilten Blasform aus, deren Hohlraum den Abmessungen des Behälters entspricht und deren Formhälften Strömungsmittelka-

J5 näle aufweisen. Für eine derartige Vorrichtung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jede der Formhälften entsprechend den Behälterabschnitten in Achsrichtung gesehen in vier mittels je einer Isolierschicht thermisch voneinander isolierte Abschnitte unterteilt ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht jede der Isolierschichten aus Glaskeramik. Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung läßt sich auf einfache Weise das erfindungsgemäße Verfahren durchführen, d. h. die Kühlung von Stand- und Mündungsbereich.

«5 Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung von zwei Ausführungsformen erläutert. Es zeigen

F i g. 1 bis 3 einen Längsschnitt einer Blasform beim Recken und Aufblasen eines Vorformlings zu einem

3n Behälter,

F i g. 4 einen Längsschnitt der Blasform nach F i g. 3 in größerer Darstellung beim Entnehmen des Behälters,

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Anlage zum Herstellen eines Behälters gemäß der zweiten Ausführungsform und

Fig.6 eine Seitenansicht eines Formhälftenpaares der Anlage nach F i g. 5 von der Linie Vl-Vl in größerer Darstellung.
Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4:

bo Bei dieser Ausführungsform wird ein aufgeweiteter Behälter 25 in der in Fig.4 gezeigten Blasform wärmebehandeit. Deren beide Formhälfien 16 weisen vier thermisch voneinander isolierte Abschnitte 16/4 bis 16O auf, die durch je eine Isolierschicht 13/4. 13S bzw.

ö5 13C aus Glaskeramik voneinander getrennt sind. Zum thermischen Konditionieren sind Strömungsmittelkanä-Ie 14/4 —14Din den Formhälften 16 angeordnet.
Die Abschnitte 16/4 dienen zur Formung eines

Halsabschnitts, der den offenen Teil eines Vorformlings 10 ergreift

Die Abschnitte t6B begrenzen gemeinsam den Formhohlraumabschnitt der den rohrförmigen Körper des herzustellenden Behälters 25 formt Die Abschnitte 16Cdienen zur Formung des Bodens zusammen mit den Abschnitten 16D. Den Stfömungsmittelkanälen 14Λ wird Kühlmittel zugeführt, um die Temperatur am Halsabschnitt herabzusetzen. Den Strömungsmittelkanälen 14/? und 14C wird erwärmtes Strömungsmittel m zugeführt, z. B. ein Hochtemperatur-Silikonöl, um die korrespondierenden Flaschenteile wärmezubehandeln. Den Strömungsmittelkanälen HD wird gekühltes Strömungsmittel zugeführt, wobei die Temperatur abhängig ist von der -morphologischen Struktur des Kunststoffs in diesem Bereich nach dem Aufweiten.

In Fig. 1 ist der Vorformling 10 auf einem Dorn 21 einer Blasvorrichtung 20 innerhalb des von den Formhälften 16 begrenzten Formhohlraums gezeigt Vor Einbringen in die Blasform wird der Vorformling 10 thermisch konditioniert auf eine Temperatur bei der eine Malekularorientierang stattfindet. Es wird vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von itwa 75 bis 110⁰C erwärmt; die genaue Temperatur hängt von der inherenten Viskosität des Polyethylenterephthalat ab. 2i Vor der Wärmebehandlung ist das Polyethylenterephthalat im wesentlichen amorph, d.h. es hat eine Kristallinität unter etwa 5%.

Der Vorformling 10 wird zunächst mittels eines axial bewegbaren Blasdorns 22 gereckt (Fig.2). Der Reckgrad bzw. die Reckgeschwindigkeit kann nach Wunsch ausgewählt werden, um eine Molekularorientierung zu erhalten und um vorzugsweise die durch Dehnung bewirkte Kristallisation zu initiieren. Der Reckgrad hängt von dem besonderen thermoplasti- J5 sehen Material, der Temperatur des Materials, der gewünschten Kristallisation und dem Ausmaß der Molekularorientierung ab. Zum Beispiel kann das Polyethylenterephthalat im Bereich von etwa 10 bis etwa 500% pro Sekunde, vorzugsweise etwa 100% pro Sekunde ge.eckt werden. Das heißt, ein Vorformling einer Länge von 5,08 cm hat nach einer Sekunde eine Länge von 10,16 cm, wenn er mit einem Rpckgrad von 100% pro Sekunde gereckt wird.

Durch das anfängliche axiale Recken des polyethylenterephthalats wird die axiale Molekülausrichuing festgelegt und die ci'urch Dehnung bewirkte Kristallisation initiiert. Die axiale Reckung kann entweder vor oder gleichzeitig mit der Einführung des Blasm^diums vorgenommen werden. Um den Blasvorgang zu vervollständigen, wird das Blasmedium unter Druck in das Innere des Vorformlings IC über radiale Durchlässe 23 im Blasdorn 22 eingeführt. Für das Polyethylenterephthalat hat das Blasmedium vorzugsweise einen Druck zwischen etwa 2067 · 10³ bis etwa 4134 · 10³ Pa, vorzugsweise von etwa 2067 ■ 10³ bis 3445 · 10³Pa, wenn es vor einer adiabatischen Aufweitung eingeführt wird. Alternativ kann das Blasmedium auch bei einem Druck von etwa 689 · 10³ bis 1378 · ΙΟ³ Pa während der beginnenden Aufweitung eingeführt werden; dann kann der Druck auf etwa 2067 · 10³ bis 3445 · 10³ Pa gerade bevor das Material die Formwandoberflächen berührt, erhöht werden. Durch das Aufweiten wird Molekularorientierung erreicht und ferner eine durch Dehnung ausgelöste Kristallisation entwickelt.

Während der anschließenden Wärmebehandlung des Behälters 25 wird der Halsabschnitt durch in den Strömungsmittelkanäler. 14Λ umlaufendes Kühlmittel gekühlt, um den im wesentlichen amorphen Zustand des Materials in diesem Bereich aufrechtzuerhalten. Für die. Wärmebehandlung wird der Körper auf eine Temperatur im Bereich von etwa 150 bis 220°C gebracht Besonders bevorzugt ist eine Temperatur von 180° C, bei der die Kristallisationsgeschwindigkeit maximal ist. Der Standring kann auf eine Temperatur im Bereich von etwa 100 bis 200⁰C erwärmt werden, abhängig von der während des Reckens und Aufweitens in der bewirkten molekularen Orientierung. Der Boden des Behälters 25 wird gekühlt

Die Dauer der Wärmebehandlung kann entsprechend bestimmter variabler Parameter, einschließlich der inherenten Viskosität des Materials, der Materialdicke und des gewünschten Ausmaßes an Kristallinität gewählt werden. Sie kann so gewählt werden, daß er in den Bereich von etwa 10 Sekunden bis 10 Minuten fällt abhängig vornehmlich im Ausmaß dar Kristallinität und dem Hindurchgehen der Kristallisation durch die Wanddicke. _xSo könnte z. B. die Oberfläche des Behälters 25 rasch erwärmt werdec um Kristallisation nur in der Nähe der Oberfläche zu bewirken. Vorzugsweise wird der Körper des Behälters 25 nach der Wärmebehandlung eine Kristallinität zwischen etwa 10 und 50% haben. Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Ausführungsform ist vorzugsweise für relativ kurze Behandfungszeiten vorgesehen. Für längere Behandlungszeiten ist es zweckmäßig, den geblasenen Behälter in der Blasform zu kühlen und dann für die Wärmebehandlung in einen separaten Formhohlraum zu überführen (Ausführungsform gemäß F i g. 5 und 6).

Bei der in den F i g. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform bleibt der Blasdruck im Inneren des geblasenen Behälters aufrechterhalten, um ein Schrumpfen des Materials zu vermeiden und das Material gegen die Hohlraumwand zu halten. Wenn das Material geeignet wärmegehärtet ist, werden die Formhälften 16 geöffnet und der Behälter 25 ausgeworfen. Das Material sollte dabei weitgehend selbsttragend sein. Nach dem Wärmebehandlungsvorgang kann auch in den Kanälen 14ßund 14CKühlmittel umlaufen.

Ausführungsform nach den F i g. 5 und 6:

Bei dieser Ausführungsform wird ein nicht dargestellter Vorformling zunächst in einer Blasform, die von einem Paar Blasformhälften 110 gebildet wird, aufgeweitet. Diese sind im wesentlichen gleicn den in F i g. 4 gezeigten, ohne die thermisch isolierten Bereiche; sie schließen auch nicht dargestellte Kühlmittelkanäle ein. Bei dieser Ausführungsform wird ein im wesentlichen amorpher Vorformling zuerst bei einer Temperatur im Bereich, in dem molekulare Orientierung begünstigt wird, thermisch konditioniert. Dann wird er in den von den Blasformhälften 110 gebildeten, nicht dargestellten Foriuhohlraum gebracht, wonach Blasmedium unter Druck in sein Inneres eingeführt wird. Danach wird der Formling in den P.lasformhälften 110 gekühlt bis er selbsttragend ist.

Wenn der Formling ausreichend gekühlt ist, wird er auf einem Blasdorn 130 von den Blasformhälften 110 in eine Position zwischen zwei der Formhälften 141 transportiert, die um den Umfang eines drehbaren Tisches 140 angebracht sind. Mittels einer nicht dargestellten Einrichtung wird eine Vielzahl von Blasdornen 130 nacheinander zwischen der Blasstation und dem Tisch 140 befördert.

Nachdem der Behälter 25 und der Blasdorn 130 in die in Fig.6 gezeigte Position gebracht worden sind, werden die Formhäiften 141 um den Behälter 25

geschlossen, um den Wärmebehandlungsvorgang einzuleiten. Im wesentlichen gleichzeitig werden die Formhälften 141 der vorhergehenden Form geöffnet, um das Ausstoßen eines Behälters 25, der schon hitzebehandelt worden ist, zu ermöglichen. Dann kann der mit diesen Formhälften 141 verbundene Blasdorn 130 zur Blasform zurückgezogen werden, um einen nächsten Vorformling aufzunehmen. Dann wird der Drehtisch 140 im Uhrzeigersinn verstellt, so daß das Formhälftenpaar 141 die Stellung, die vorher das nächstfolgende Paar 142 eingenommen hat, einnimmt. Der Behälter 25 im

Formhälftenpaar 141 wird dann wärmebehandelt, wenn der Tisch 140 weitergeschaltet wird. Blasmedium unter Druck wird in das Innere des Behälters 25 über den Blasdorn 130 während der Wärmebehandlung zugeführt, um Materialschrumpfungen entgegenzuwirken. Wie zu ersehen, läßt sich bei der in den F i g. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform eine größere Kristallinität dadurch erzielen, daß die Wärmebehandlung verlängert wird. Die gesamte Blasformzeit wird bei dieser Ausführungsform nicht verlängert, da der Blasformvorgang von der Wärmebehandlung unabhängig ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines einen rohrförmigen Körper, einen Boden, einen zwischen dem Körper und dem Boden angeordneten Standring und einen Halsabschnitt aufweisenden Behälters aus Polyethylenterephthalat, bei dem ein Vorformling aus amorphem Polyethylenterephthalat in einer Blasform bei Orieiitierungstemperatur axial gereckt sowie mittels Druckluft unter biaxialer Orientierung des Polyethylenterephthalats zu dem Behälter blasgeformt wird und bei dem anschließend der unter Innendruck stehende Behälter zur Verstärkung der dehnungsbedingten Kristallisation auf eine höher als die Orientierungstemperatur liegende Temperatur erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erwärmens die beim Recken und Blasformen unwesentlich orientierten Abschnitte des Behälters, einschließlich des Haisabschnittes, gekühlt werden.

2. VerfaJsr9i nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen während des Erwärmens nach dem Entnehmen des bis zum Selbsttragen abgekühlten Behälters aus der Blasform und dem Einschließen in einem den äußeren Abmessungen des Behälters entsprechenden Formhohlraum erfolgt

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, mit einer geteilten Blasform, deren Hohlraum den Abmessungen des Behälters entspricht und deren Formhälften Strömungsmittelkanäle aufweise... dadurch gekennzeichnet, daß jede der Formhälften (16; 141? entsprechend den Behälterabschnitten in Achsrichtung gesehen in vier mittels je einer Isolierschicht (1.1 Λ— 13Q thermisch voneinander isolierte Abschnitte (16/4 —16D^ unterteilt ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Isolierschichten (13/1 — 13C) aus Glaskeramik besteht.