DE69025451T2 - Verfahren zum Herstellen von biaxial orientierten Behältern und Vorrichtung zum Herstellen derselben - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von biaxial orientierten Behältern und Vorrichtung zum Herstellen derselben

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DE69025451T2
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Description

    Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen wärmebehandelter, biaxial orientierter, geblasener Behälter und eine Vorrichtung zum Herstellen derselben.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 7 sind in der EP-A 23 74 59 offenbart.
    • Beschreibung des Standes der Technik
  • Im allgemeinen werden dünnwandige Verpackungsbehälter, die aus synthetischen Harz hergestellt sind und biaxial orientierte, geblasene Behälter bezeichnet werden, durch axiales Orientieren eines Vorformlings, der in eine Form eingespritzt oder extrusionsgeformt, und seitwärts unter Blasluftdruck entspannt wird, hergestellt.
  • In solch einem, wie oben beschriebenen Formverfahren ist, weil ein Vorformling gestaltet ist, um an die Größe oder Form eines zu formenden Behälters angepaßt zu sein, der Vorformling unvermeidbar so gestaltet, daß er eine dicke Wand aufweist. Der dickwandige Vorformling weist Probleme derart auf, daß dieser Zeit zum Kühlen während des Einspritzformens und zum Einstellen der Temperatur des Vorformlings vor der Orientierung des Blasens erfordert, und deshalb ist es schwierig die Zeit für den Formzyklus zu kürzen.
  • Im Hinblick auf das Obige ist ein Formverfahren entwickelt worden, in welchem biaxial orientiertes Blasformen nach der Temperatursteuerung eines Vorformlings drei Schritte umfaßt: erstes Formen - Wärmebehandlung (Erhitzen und Schrumpfen) - abschließendes Formen, wobei ein vorgeformter Artikel geformt wird, der größer ist als der fertiggeformte Artikel, und eine Vorform geformt ist, die den vorgeformten Artikel als eine Vorlage verwendet, um dabei es zu ermöglichen, die dicke Wand des Vorformlings in die dünne Wand zu formen.
  • Jedoch werden mit dem zuvor erwähnten Formverfahren keine Einrichtungen zum Steuern der Erwärmung und Schrumpfung des vorgeformten Artikels bereitgestellt, und deshalb tritt eine Ungleichförmigkeit bei der Schrumpfung auf, durch die während dem Nachbiasformen eine einseitige Wand entsteht. Es besteht dort ein weiteres Problem darin, daß eine Ungleichförmigkeit im Wärmewiderstand auftritt. Deshalb sind weitere Verbesserungen notwendig für die praktische Anwendung.
  • Wenn Polyethylenterphthalat (PET) als Rohmaterial für Behälter verwendet wird, tritt Azetaldehyd (A.A) auf, welches ein während des Formens durch Aufspalten entstandenes Material des PET-Harzes ist. Das Azetaldehyd selbst ist ein organischer Stoff mit verschiedenartigem Geruch. Deshalb ist es für Behälter für Cola, Mineralwasser, Speiseöl, usw. notwendig, das Azetaldehyd soviel als möglich zu entfernen, um nicht den Geschmack und Geruch der Inhalte zu verändern.
  • Normalerweise wird die Drehfrequenz einer Schraube des Einspritzgerätes verlangsamt oder die Einspritzgeschwindigkeit abgesenkt, um das PET-Harz nicht aufzuspalten.
  • Jedoch ist dieser Vorschlag weiterhin unzureichend und wie es der Fall sein kann, wird hochveredeltes PET-Harz verwendet, während man sich der hohen Kosten bewußt ist.
  • Diese Erfindung wurde durchgeführt, um die zuvor erwähnte Aufgabe zu lösen, einschließlich der oben erwähnten Probleme. Ein Ziel dieser Erfindung ist es ein neues Verfahren bereitzustellen, welches Behälter frei von Unregelmäßigkeiten des Schrumpfkoeffizienten durch Steuern der Schrumpfung bei der Wärmebehandlung eines vorgeformten Artikels herstellt und welches ebenfalls Behälter herstellen kann, wobei das Auftreten von Azetaldehyd extrem unterdrückt ist.
  • Darüber hinaus wird bei Behältern, die durch orientiertes Blasformen von kristallinen Harzen wie z.B. Polyethylenterphthalat, hergestellt werden, ein Hals oder Körper verformt, wenn die Inhalte bei hohen Temperaturen eingefüllt werden.
  • In Hinblick auf das Obige, wird üblicherweise der Hals kristallisiert oder ein Bereich unterhalb des Halses wird, während oder nach dem Formen, wärmebehandelt, um dessen Wärmewiderstand zu gewähren.
  • Als ein Verfahren wurde ein Verfahren (siehe z.B. EP-A-23 74 59) vorgeschlagen, in welchem das Formen eines Behälters aufgeteilt wird in einen ersten und zweiten Formvorgang und ein vorgeformter Artikel, dessen Abmaße größer sind als die des fertigen Behälters, wärmebehandelt wird, und anschließend in einen Behälter geformt wird.
  • In dem Verfahren, das gleichzeitig mit dem Formen eines Behälters gemäß der zuvor erwähnten konventionellen Verfahren hergestellt wurde, ist der Wärmebehandlungsschritt in den Formschritt integriert, und deshalb wurde die Zykluszeit zum Formen eines Behälters lang. Darüber hinaus besteht, weil eine Form erwärmt wird, eine Grenze in der Temperatur der Wärmebehandlung und es ist extrem schwer eine Behandlung bei Temperaturen über 200º C durchzuführen.
  • Des weiteren ist es in dem Falle, wo ein geformter Behälter zu einer Wärmebehandlungsvorrichtung transportiert wird, die separat gegliedert ist, um eine Wärmestabilsierung durchzuführen, wenn eine einseitige Wanddicke auftritt, es schwierig, einen homogenen Behälter zu erlangen, und die Genauigkeit des Behälter ist in Frage zu stellen.
  • Auf der anderen Seite tritt in dem Falle, wo der vorgeformte Artikel wärmebehandelt und anschließend in einen Behälter blasgeformt wird, das oben erwähnte Problem weniger auf. Jedoch wird die Wärmebehandlung mit abgedichteter Atmosphäre ausgeführt und deshalb erhöht sich der Schrumpfwiderstand aufgrund einer Erhöhung des Innendrucks, der durch das Schrumpfen des vorgeformten Artikels verursacht wird. Zusätzlich tritt Exzentrizität auf, die oftmals den Mittelpunkt des Bodens verschiebt und ein Spurgitter erscheint verschoben zu dem Boden eines Behälters. Deshalb tendiert ein Artikel dazu, nicht als defekter erkannt zu werden.
  • Entsprechend ist diese Erfindung ausgeführt worden, um ebenfalls die oben erwähnte Aufgabe bezüglich des Standes der Technik zu lösen. Es ist ein Ziel dieser Erfindung, einen Bereich, tiefer als einen Halsbereich, unter moderater Spannung thermisch zu schrumpfen, während ein vorqeformter Artikel wärmebehandelt wird, wobei ein gänzlich homogener wärmebehandelter Behälter geformt wird, ohne Verlagerung der Mitte des Bodens, und eine Vorrichtung zur Herstellung desselben bereitzustellen.
    • Übersicht über die Erfindung
  • Gemäß dieser Erfindung wird beim Formen eines Vorformlings in einen vorgeformten Artikel mit der Form eines Behälters, durch orientiertes Blasformen und Schrumpfen des vorgeformten Artikels durch Wärmebehandlung, um diesen in einen Behälter blaszuformen, ein vorbestimmter Innendruck in dem vorgeformten Artikel während der Wärmebehandlung eingehalten und die Schrumpfung durch den Innendruck gesteuert; und ein Erhöhen des Drucks in dem vorgeformten Artikel, das durch Erwärmung und Schrumpfung resultiert, wird durch Abblasen von Luft aus dem vorgeformten Artikel gesteuert.
  • Darüber hinaus ist gemäß dieser Erfindung ein Verfahren bereitgestellt, welches die Schritte des Formens eines vorgeformten Artikels mit einer vorbestimmten Abmessung, die eine Form eines Behälters aufweist, durch eine Maschine zum Einspritz- /orientierten Blasformen zum kontinuierlichen Ausführen von Vorgängen, wie Einspritzformen eines einlagigen oder mehrlagigen Vorformlings, um einen hohlgeformten Artikel durch orientiertes Blasformen herzustellen; Vorformwärmebehandlung, bei der ein Hals des vorgeformten Artikels, der von der Maschine zum Einspritz -/orientierten Blasformen gehalten wird, wobei anschließend ein ausfahrbarer Stützstab in eine Innenbodenfläche eingeführt wird, um den Mundbereich zu schließen, wobei der vorgeformte Artikel in einer Längsrichtung durch den Stützstab, der ein äußerstes Ende aufweist, das in der Mitte des Bodens eingepaßt ist, moderat gespannt wird, wobei alle Bereiche, außer dem Hals, unter dieser Spannung erhitzt werden und der vorgeformte Artikel in einen geformten Artikel geformt wird, welcher homogen ist und dessen Bereiche konzentrisch sind durch das Steuern der Wärmeschrumpfung aufgrund des Innendrucks und die Abstützung des Schrumpfstützstabes; und Aufnehmen des vorgeformten Artikels nach der Wärmebehandlung in einer Form zum Formen eines Behälters direkt anschließend während die Behandlungswärme beibehalten ist, um diesen in einen vorbestimmten Behälter blaszuformen, umfaßt. Wenn notwendig, wird der Hals durch ein Halteelement vor dem Wärmebehandlungsschritt des vorgeformten Artikels erwärmt und der Mundbereich wird einer Kristallisationsbehandlung ausgesetzt, um den Wärmewiderstand des Behälters zu gewähren.
  • Die Herstellungsvorrichtung umfaßt eine Maschine zum Einspritz- /orientierten Blasformen zur kontinuierlichen Ausführung der Vorgänge des Einspritzformens eines einlagigen oder mehrlagigen Vorformlings, um einen vorgeformten Artikel mit vorbestimmten Abmessungen blaszuformen, der eine Ausgestaltung eines Behälters aufweist; eine Umlauftransporteinrichtung zum Transportieren eines vorgeformten Artikels von einem Heizofen und eine Transportvorrichtung in den Heizofen, wobei ein Hals des vorgeformten Artikels durch die Transporteinrichtung gehalten wird; eine Behälterformmulde, die an der Auslaßseite des Umlauftransportweges für den vorgeformten Artikel angeordnet ist; und eine Wärmebehandlungsvorrichtunq, die ein ausfahrbares Blasrohr und einen ausfahrbaren Stützstab umfaßt, der in eine Innenbodenoberfläche des vorgeformten Artikels von oben durch ein Halshalteelement eingeführt wird, wobei das Blasrohr und der Stützstab einen Mundbereich schließen. Im Falle, daß Wärmewiderstand des Mundbereiches erforderlich ist, ist eine Vorrichtung zum Kristallisieren des Halses des vorgeformten Artikels mittels Erwärmung zwischen der Maschine zum Einspritz- /orientierten Blasformen und der Wärmebehandlungsvorrichtung angeordnet, und diese können durch die Transportvorrichtung miteinander verbunden sein.
  • Der Stützstab, der für die zuvor erwähnte Wärmebehandlung und das Blasformen verwendet wird, ist aus einem rohrförmigen Körper zum Verschließen eines Mundstücks des vorgeformten Artikels, einem Hüllrohr, das sich an dem unteren Ende des rohrförmigen Körpers erstreckt, und einem Hohlstab, der ausfahrbar in dem Hüllrohr durch Ausüben einer Federkraft eingepaßt ist, aufgebaut.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die die Schritte des Herstellens eines biaxial orientierten, geblasenen Behälters gemäß dieser Erfindung zeigt;
  • Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Abdeckkappenelementes;
  • Fig. 3 - Fig. 9 zeigen schematische Ausführungsformen der Vorrichtung zum Herstellen eines biaxial orientierten, geblasenen Behälter gemäß dieser Erfindung,
  • Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispieles,
  • Fig. 4 ist eine Draufsicht,
  • Fig. 5 ist eine Draufsicht mit einem oberen Teil der Wärmebehandlungsvorrichtung weggenommen
  • Fig. 6 ist eine Seitenansicht,
  • Fig. 7 ist eine Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispieles,
  • Fig. 8 ist eine Draufsicht,
  • Fig. 9 ist eine Draufsicht eines dritten Ausführungsbeispieles,
  • Fig. 10 - Fig. 12 sind entsprechende Längsschnitte zum Erklären der Reihenfolge der Bearbeitungsschritte in der Wärmebehandlungsvorrichtung.
    • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die Zeichnungen zeigen in Reihenfolge die Formschritte.
  • Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Vorformling mit einem Boden, abhängig von der Einspritzformung, 2 bezeichnet einen vorgeformten Artikel, 3 einen wärmebehandelten Formartikel und 4 einen Behälter als fertig geformten Artikel.
  • Die Länge, Wanddicke und ähnliches des Vorformlings 1 sind in dem vorgeformten Artikel 2 als Ausgangsprodukt vorgeformt. Weil der vorgeformte Artikel 2 auf ca. das eineinhalbfache der Größe des Behälters 4 blasgeformt wird, kann der vorgeformte Artikel 2 länger sein als im Falle von normalen Formen, in Hinblick auf die Blasvergrößerung, und mit dünnerer Wandstärke hergestellt sein.
  • Der spritzgeformte Vorformling 1 wird einer Temperatureinstellung unterzogen, die zum orientierten Blasformen geeignet ist, anschließend wird dieser in einem Hohlraum einer Blasmulde 5 aufgenommen und in einen vorgeformten Artikel 2 in üblicher Weise orientiert blasgeformt.
  • Nach dem Formen wird der vorgeformte Artikel 2 zu einer Wärmebehandlungsvorrichtung 6, wie z.B. einem Ofen, überführt. Zu dieser Zeit wird ein Abdeckkappenelement 7, wie in Figur 2 gezeigt, luftdicht über den Mundbereich des vorgeformten Artikels 2 aufgesetzt.
  • Eine Strömungsleitung 8 für Hochdruckblasluft und ein Sicherheitsventil 9 zum Einstellen des Innendrucks sind mit dem Abdeckkappenelement 7 verbunden, so daß nach der Abdichtung Luft von der Strömungsleitung 8 für Blasluft zugeführt wird, um den vorgeformten Artikel bei konstantem Druck (0.1 - 2-fachen Atmosphärendruck) zu halten. Nach der gerade erwähnten Präparierung wird der vorgeformte Artikel 2 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt. Der vorgeformte Artikel 2, der so erwärmt wird, beginnt zu Schrumpfen und der gesamte geformte Artikel schrumpft bei Beibehaltung des Mundbereichs.
  • Diese Schrumpfung geht weiter, bis der Artikel kleiner wird als ein Hohlraum einer Produktblasform 10 zum Formen des Behälters 4. Weil Wände des geformten Artikels 3 durch den Innendruck gespannt sind, tritt eine partielle Schrumpfung kaum auf, und Wärmeschrumpfung, die in dem vorgeformten Artikel 3 unter dem Ausgleich mit dem Innendruck als eine Konsequenz der Unregelmäßigkeit der Schrumpfung entsteht, wird extrem reduziert.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird der Innendruck aufgrund der Erwärmung und Reduzierung in dem geformten Artikel 3 erhöht, um dann ein höher eingestellten Druck zu werden, möglicherweise macht dieser es schwierig, die Bauform zu verkleinern. Jedoch bereitet dieser erhöhte Druck keine wesentliche Schwierigkeit, weil dieser durch das Sicherheitsventil 9 beseitigt wird. Der so erwärmte und geschrumpfte Formartikel 3 wird direkt zu der Produktblasform 10 transportiert, die im Bereich von normaler Temperatur bei 120º C eingestellt ist, und in einen Behälter 4 geformt.
  • Die Wärmebehandlungsbedingungen des vorgeformten Artikels 2 und das Ergebnis der Wärmeschrumpfung des geformten Behälters 4 sind unten wiedergegeben. Vorformling (PET) 59 g Wärmebehandlungsbedingungen (vorgeformte Artikel: Inhalt: 2.1 l) Beispiel Behandlungstemperatur (ºC) Behandltingszeit (sek) Ergebnisse (Gewicht des Containers: 50 g, Inhalt: 1.5 l) Beispiel durchschnittliche Dichte der Wände Schrumplkoeffizient (%) konventioneller Behälter
  • Der Schrumpfungskoeffizient resultiert von heißem Wasser bei 90º C.
  • Für die Wärmebehandlung eines konventionellen Behälters (PET) wird eine Blasform verwendet und die Behandlungstemperatur beträgt 105º C und die Zeit 25 Sekunden.
  • Der Formzyklus zum Einspritzformen eines Vorformlings zum Formen eines Behälter 4 war wie folgt:
  • Bei der vorliegenden Erfindung: 27 Sekunden
  • konventionelles Verfahren: 34 Sekunden.
  • Wie offensichtlich wird von dem Vorangegangenen, sind in der vorliegenden Erfindung, weil die Wärmebehandlung des vorgeformten Artikels ausgeführt wird, während ein vorbestimmter Innendruck beibehalten ist, die Schrumpfung und Reduktion durch die Erwärmung gleichmäßig ausgeführt. Zusätzlich ist, weil die Verteilung der Wanddicke ebenfalls während der Wärmebehandlung vorgenommen wird, die Wanddicke des Behälters als fertig geformter Artikel frei von Unregelmäßigkeit und der Schrumpfungskoeffizient des Behälters, wenn dieser erwärmt und gefüllt wird, leidet nicht an einer nennenswerten Unregelmäßigkeit, wodurch eine sehr gute Haltbarkeit bereitgestellt ist. Der Formzyklus wird verkürzt und der Formwirkungsgrad verbessert im Vergleich mit dem Falle, bei dem die Wärmebehandlung gleichzeitig mit dem Blasformen eines Behälters ausgeführt wird.
  • Darüber hinaus wird der Vorformling 1, der aus PET-Harz hergestellt ist, mit einem Kapazitätsverhältnis des vorgeformten Artikel 2 bis zum 1.2 bis 3.0 fachen des Behälters 4 als Fertigprodukt orientiert blasgeformt, wobei dieser für 20 Sekunden bis 120 Sekunden bei 280º C oder weniger, bevorzugterweise für 30 Sekunden bei mehr als 130º C oder mehr gehalten und in einen Behälter 4 blasgeformt wird, wodurch ein Behälter erreicht wird, welcher extrem das Auftreten von Azetaldehyd reduziert.
  • Tatsächlich wurde ein vorgeformter Artikel von 2.6 l orientiert blasgeformt, für 60 Sekunden bei einer Temperatur von 180º C erwärmt und geschrumpft, wobei anschließend ein Behälter von 1.5 l blasgeformt wurde. Gemäß dem Wärmeraummeßverfahren wurde die Menge von Azetaldehyd auf 0.7268 µg/l nach der Wärmebehandlung entgegen 2.5612 µg/l vor der Wärmebehandlung reduziert.
  • Mit Hinblick auf das Vorangegangene, ist die Erfindung extrem wirksam zum Formen eines Behälters mit geringem Auftreten von Aldehyd.
  • Figuren 3 bis 12 zeigen eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Behälters zum Spritzformen eines Vorformlings.
  • In Figur 3 und anderen bezeichnet die Bezugsziffer 11 eine Maschine zum Einspritz-/orientierten Blasformen, 12 eine Wärmebehandlungsvorrichtung und 13 eine Halskristallisationsvorrichtung (siehe Figur 7), welche miteinander verbunden sind durch eine Transportvorrichtungen 14.
  • Die Maschine 11 zum Einspritz-/orientierten Blasformen ist eine von konventionellem Aufbau, in welcher eine Einspritzvorrichtung 15 und eine orientierte Blasformvorrichtung 16 auf einem Maschinenbett vorgesehen sind, worin ein Vorformling, der durch einen Einspritzformbereich 17 geformt wird, zu einem Temperatursteuerbereich 18 von einer intermittierend drehbare Transportplatte überführt wird und darüberhinaus zu einem orientierten Blasformbereich 19 überführt wird und in einen vorbestimmten vorgeformten Artikel (nicht gezeigt) geformt wird. Der vorgeformte Artikel kann zu einem Abgabebereich 20 überführt und zu einem Förderer 20a an der Maschinenbettseite geliefert werden.
  • Wie in Figur 5 und 6 gezeigt, umfaßt die Wärmebehandlungsvorrichtung einen Heizofen 21 auf dem Maschinenbett in der Form eines Ringtunnelofens, eine Drehscheibe 22, die umläuft und sich im Heizofen 21 bewegt, wobei ein Hals des vorgeformten Artikels 2 von der Transportvorrichtung 4 gehalten wird, einen Hebebereich 23 für ein Blasrohr und eine Tragstange (siehe Figuren 10 bis 12), die auf der Drehscheibe 22 vorgesehen sind, und eine Blasform 24 zum Formen eines Behälters, die an dem Auslaß eines Umlauftransportdurchgangs des vorgeformten Artikels 2 angeordnet ist.
  • Eine Versorgungsstations 25 in Verbindung mit der Transportvorrichtung 14 und einer Entnahmestation 26 für einen Container 4 sind an dem Einlaß und Auslaß entsprechend an dem Heizofen 21 angeordnet, wobei ein Heißluftgenerator 27 und eine Hydraulikeinheit 28 zum Betätigen in dem Maschinenbett aufgenommen sind.
  • Figuren 10 bis 12 zeigen ein Halteelement 29, das auf der Drehscheibe 22 vorgesehen ist, ein Blasrohr und einen Stützstab 30, einen Heizofen 21, eine Blasform 24 und ähnliches. Obwohl nicht im Detail gezeigt, ist das Halteelement 29 aus einem Paar von seitlich schließbaren Halteteilen aufgebaut, die in einem Kühlströmungsweg vorgesehen sind, wobei Öffnungs- und Schließflächen derselben mit einer Einführöffnung 31 für den Stützstab 30 und einer Halshalteaussparung 32 für den vorgeformten Artikel 2 ausgeformt sind.
  • Der Stützstab 30 umfaßt einen rohrförmigen Körper 33, der in einer Einführöffnung 31 für das Halteelement 29 aufgenommen ist, um den Mundbereich des vorgeformten Artikels 2 zu schließen, und ein Hohlstab 35 ist ausfahrbar durch Wirkung eines Federelementes in ein Hüllrohr 34 eingeführt, das sich an dem unteren Ende des rohrförmigen Körpers 33 erstreckt. Kreisförmig und längs sich erstreckende Luftlöcher 36 sind an beiden Seiten des Hüllrohrs 34 und eine Vielzahl von Luftlöchern 37 in der Seite des Hohlstabes 35 vorgesehen.
  • Das zuvor erwähnte Federelement zum stetigen nach außen Drücken des Hohlstabs 35 ist aus zwei Schraubenfederns 39 und 40 aufgebaut, die nach oben und unten durch einen Halter 38 angeordnet sind. Die obere Schraubenfeder 39 weist eine größere Kraft auf als die der unteren Schraubenfeder 40, die in Kontakt mit dem Hohlstab durch einen Halter 41 steht. Ein Preßelement 42, daß an dem äußersten Ende angebracht ist, ist gegen die innere Bodenfläche des vorgeformten Artikels 2 durch diese Federelemente gedrückt.
  • Der rohrförmige Körper 33 ist an einer oberen Seite mit einem Luftzuführrohr 44 versehen, das mit einem Dreiwegeventil 43 und einem Drucksteuerventil 45 versehen ist, um bei der Zeitdauer von hohem Druck geschlossen zu sein.
  • Als nächstes wird die Herstellung eines flaschenähnlichen, biaxial geblasenen Behälters durch die zuvor beschriebene Herstellungsvorrichtung beschrieben.
  • Der vorgeformte Artikel 2, welcher in der Form einer Flasche ist und an seinem Mittenbereich an dem Boden mit einer Aussparung versehen ist, in welche das äußerste Ende des Stützstabs 30 eingepaßt ist, wird durch die Maschine 11 zum Einspritz-/orientierten Blasformen geformt.
  • Im Falle, wo der vorgeformte Artikel aus kristallisiertem Harz, wie z.B. Polyethylenphthalat, hergestellt wird, wird der Artikel geformt, um größer im Volumen um ungefähr 50% bis 60% und länger in der Höhe um 1.2 bis 1.3 mal als der zuvor erwähnte Behälter als Fertigprodukt zu sein.
  • Der so geformte Vorformartikel 2 wird dann zu der Wärmebehandlungsvorrichtung 12 durch einen Förderer 20a und die Transportvorrichtung 14 geliefert.
  • In der Wärmebehandlungsvorrichtung 12 wird der Hals des vorgeformten Artikels 2 durch das gektihlte Halteelement 29 an der Seite der Drehscheibe 22, wie in Figur 10 gezeigt, erfaßt. Dann wird das Dreiwegeventil 43 geschlossen und der Stützstab 30 in den vorgeformten Artikel 2 von oben durch das Halteelement 29 eingeführt. Durch dieses Einführen wird der rohrförmige Körper 33 in der Einführöf fnung des Halteelementes 29 aufgenommen, um den Mundbereich zu schließen. Der Hohlstab 35 bringt das Preßelement 42 dazu, an seinem äußeren Ende in einer Aussparung im Mittenbereich des Bodens eingepaßt zu sein, und wird in dem vorgeformten Artikel zusammen mit dem Hüllrohr 34 positioniert, wobei die untere Schraubenf eder 39 angespannt ist, und der vorgeformte Artikel 18 vertikal gespannt wird durch den Federdruck.
  • Der vorgeformte Artikel 2 wird dann in den Heizofen 21 eingeführt, der bei ungefähr 190º C bis 230º C durch Zirkulieren heißer Luft durch die Drehschreibe 22 eingestellt ist, von der Versorgungsstation 25 gehalten.
  • Wie in Figur 11 gezeigt, schrumpft der vorgeformte Artikel 2, während ein Bereich tiefer als der Hals, der durch das Halteelement 29 gekühlt wird, erwärmt und erweicht wird durch die heiße Luft während des Durchgangs in dem Heizofen. Jedoch wird solche Schrumpfung durch die Tatsache gleichförmig ausgeführt, daß der Atmosphärendruck in dem geschlossenen Formartikel verbleibt, welcher als Innendruck wirkt, und durch die moderate Spannung, die durch das Abstützen des Hohlstabs 35 bewirkt wird, der durch das Federelement gedrückt ist.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird der Hohlstab 35 in dem Hohlraum 34 nach hinten bewegt&sub1; bis die Halter 38 und 41 in Berührung miteinander kommen, während die untere schwächere Schraubenfeder 39 durch die Schrumpfkraft zusammengepreßt wird. Darüber hinaus wird der Innendruck des vorgeformten Artikels 2 durch die Reduktion des Volumens, die aus der Schrumpfung resultiert, erhöht. Jedoch wird der Innendruck gesteuert, um einen moderaten Schrumpfwiderstand durch Ablasen zu steuern, das durch das Druckregelventil 45 versursacht wird, wobei eine Verlagerung des Hohlstabs 35 von dem Boden während des Schrumpfungsprozesses durch den Sitz zwischen der Aussparung und dem Preßelement 42 verhindert wird.
  • Der vorgeformte Artikel 2 schrumpft bis die Halter 39 und 41 in Berührung miteinander kommen, welches eine Höhe ist, die im wesentlichen dieselbe oder geringfügig größer ist als die des Behälters 4 als Fertigprodukt, wobei der Durchmesser des Körperbereichs schmaler geformt wird als der Durchmesser des Hohlraums der Blasform 24. Bei dem vorgeformten Artikel 2 nimmt nach der Wärmebehandlung der gesamte Aufbau einen homogenen Zustand aufgrund der Erwärmung und Schrumpfung ein, und deshalb sind verbleibende Spannungen oder Beanspruchungen während des Spritzformens und Blasformens nicht vorhanden.
  • Der so wärmebehandelte vorgeformte Artikel 2 wird augenblicklich im weichen Zustand zusammen mit dem Stützstab 30 in die offene Behälterformmulde 24 an dem Auslaß des Heizofens 21 eingeführt.
  • Wenn der vorgeformte Artikel 2 gestoppt wird an einer vorbestimmten Stelle, während er natürlich von dem Stützstab 30 gestützt ist, bewegt sich die Bodenform 24A noch oben. Die Bodenform 24A drückt den Boden nach oben, der durch den Hohlstab 35 abgestützt wird, jedoch drückt der Hohlstab 35 die obere Schraubenfeder 39 zusammen und zieht sich nach oben zurück. Deshalb wird das Schließen der Bodenform 24A nicht be einträchtigt und der Boden wird durch die Bodenform 24A in einem Zustand gehalten, um Exzentrizität des Bodens zu verhindem.
  • Die Behälterformmulde 24 wird geschlossen und anschließend Luft von 25 bis 30 kg/cm² in den vorgeformten Artikel 2 durch den Stützstab 30 eingeblasen. Dieses Luftblasen wird augenblicklich durch Bedienen des Dreiwegeventils 43 ausgeführt, um den Stützstab mit einer Luftquelle zu verbinden, wobei der vorgeformte Artikel 2 vollständig expandiert in dem Hohlraum und in einen Behälter 19 geformt wird. Das Öffnen nach dem Blasformen wird ausgeführt, nachdem Hochdruckluft aus dem Behälter herausgelassen worden ist. Das Abblasen der Luft wird in einem Augenblick beendet, bei dem das Dreiwegeventil 43 geschaltet wird, um die Öffnungsseite mit der Stützstabseite zu verbinden.
  • Der Behälter 4, der durch die zuvor erwähnten Schritte geformt wurde, befindet sich schon im erwärmten Zustand vor dem Blasformen und ist deshalb ausgezeichnet im Wärmewiderstand gegenüber Behältern, die durch normales orientiertes Blasformen erlangt werden, wodurch der Behälter als ein Behälter für Inhaltsstoffe verwendet werden kann, die ein Einfüllen bei hohen Temperaturen erfordern.
  • Während in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel die Passung zwischen dem Preßelement 42 an dem äußersten Ende des 2, Hohlstabs und der Mitte des Bodens des vorgeformten Artikels 2 durch eine Aussparung ausgeführt ist, die in der Bodenseite geformt ist, soll es erkannt sein, daß die Preßelementenseite und Bodenseite in einer konkaven oder einer konvexen Form ausgebildet sein können, entsprechend wie es der Fall sein kann.
  • Während in den Zeichnungen das Zuführen des vorgeformten Artikels 2 zum Heizofen 2 paarweise erfolgt, soll es verstanden sein, daß die Anzahl des Zuführens verändert werden kann, um die Prozeßleistung zu erhöhen oder zu erniedrigen.
  • In dem Fall, wo die Notwendigkeit des Gewährens des Wärmewiderstands ebenso für den Hals existiert, wird die Halskristallisationsvorrichtung 13 zwischen der Maschine zum Einspritzlorientierten Blasformen und der Wärmebehandlungsvorrichtung 12 angeordnet, um erst die Kristallisation des Hals des vorgeformten Artikels 2 auszuführen.
  • Die Kristallisation durch diese Vorrichtung wird durch Erwärmen des Halses des vorgeformten Artikels 2, der in dem ringförmigen Hals-Heizofen 46 eingeführt ist, mittels Heißluft ausgeführt, wobei der Hals, während des Umlaufantriebs des vorgeformten Artikels 2 mittels einer Kette oder ähnliches bei einer konstanten Geschwindigkeit kristallisiert wird, um den Wärmewiderstand zu erlangen. Der so durch Kristallisation behandelte vorgeformte Artikel 2 wird dann zur nächsten Wärmebehandlungsvorrichtung 12 transportiert.
  • Darüber hinaus sind in dem Falle, wo der Behälter 4 mehrschichtig ist, die Einspritzvorrichtung 15 zum Formen eines Körpers und eine Einspritzvorrichtung 15a für eine Klebeschicht auf der Maschine 1 zum Einspritz-/orientierten Blasformen angeordnet, wie in Figur 7 gezeigt, wobei ein Hals oder Bereich niedriger als der Hals oder der gesamte Körper in einen mehrlagigen Körper geformt werden könnte, wenn der vorgeformte Artikel durch Einspritzen geformt wird.
  • In dieser Erfindung, wie oben erwähnt, wird der vorgeformte Artikel, der der Einspritz-/orientierten Blasformung ausgesetzt wurde, direkt anschließend der Wärmebehandlung blasgeformt und in einen Behälter als Endprodukt gefertigt. Deshalb kann dieser Artikel eine Wärmebehandlung bei höheren Geschwindigkeiten ausgesetzt sein, als dies der Fall war, wo Behälter, die einem orientierten Blasformen ausgesetzt waren, später wärmebehandelt wurden, um den entsprechenden Wärmewiderstand aufzuweisen, wobei diese in einen Vorformling von einer Größe geformt wurden, die nahe dem Endprodukt in dem Zustand ist, wo verbleibende Spannungen durch Wärmebehandlung beseitigt werden, weil bei diesen die verbleibenden Spannungen zu diesem Zeitpunkt geringer sind als im Stand der Technik, und eine Veränderung in der Zeitspanne nach dem Formen weniger auftritt.
  • Darüber hinaus wird, weil der vorgeformte Artikel, der größer geformt wird als ein Behälter als Endprodukt, dieser erhitzt und geschrumpft, während er durch einen ausfahrbaren Stützstab und Innendruck gespannt wird, wobei eine Schrumpfung, die im gesamten stabilisiert ist, selbst bei höheren Wärmebehandlungstemerpaturen über 200º C, erreicht wird, und wobei homogene Behälter, welche eine hohe Dichte aufweisen und bei denen keine Verlagerung des Mittelpunkts entstehen kann, in großen Mengen herstellbar sind. Wenn PET verwendet wird als Harz-Rohmaterial für den Behälter, wird das Auftreten von Azetaldehyd durch ausreichende Wärmebehandlung extrem unterdrückt. Somit sind bevorzugte Behälter zum Trinken erreichbar.
  • Darüber hinaus kann die Kristallisation des Halses, wenn notwendig, ausgeführt werden, und als das Herstellungsgerät kann die Maschine zum Einspritz-/orientierten Blasformen üblicherweise verwendet werden, mit Ausnahme, daß eine Blasformvorrichtung in die Wärmebehandlungsvorrichtung eingearbeitet ist, weil durch diese die Vorrichtung nicht wesentlich kompliziert wird und hochwertige Technik für den Betrieb nicht erforderlich ist. Zusätzlich ist der vorgeformte Artikel im Zustand hoher Orientierung, und deshalb ist ein hoher Grad von Kristallisation (Dichte) bereits zu diesem Zeitpunkt erreicht. Entsprechend ist die Prozeßzeit für hhere Kristallisation durch Wärmebehandlung ausreichend kurz, wobei ein Behälter, wie z.B. eine Flasche, bessere Eigenschaften (Schlagwiderstand, Schrumpffestigkeit, etc.) aufweist, als im Stand der Technik erreicht werden kann.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen eines biaxial orientierten, geblasenen Behälters, das die folgenden Schritte umfaßt:
Formen eines Vorformlings in einen vorgeformten Artikel, der die Form eines Behälters aufweist, durch orientiertes Blasformen, Schrumpfen des vorgeformten Artikels durch Wärmebehandlung, und
Aufnehmen des vqrgeformten Artikels nach der Wärmebehandlung in einer Form zum Blasformen in einen fertigen Behälter,
dadurch gekennzeichnet, daß während der Wärmebehandlung ein vorbestimmter Innendruck in dem vorgeformten Artikel gehalten wird, und
die Schrumpfung durch den Innendruck gesteuert wird.
2. Verfahren zum Herstellen eines biaxial orientierten, geblasenen Behälters gemäß Anspruch 1, worin ein Erhöhen des Drucks in dem vorgeformten Artikel, der von der Erwärmung und Schrumpfung resultiert, durch Abblasen von Gas aus dem vorgeformten Artikel gesteuert wird.
3. Verfahren zum Herstellen eines biaxial orientierten, geblasenen Behälters gemäß Anspruch 1, worin das orientierte Blasen eines Vorformlings, der aus Polyethylenterphthalat hergestellt ist, bis 1.2 bis 3.0 mal dem Volumenverhältnis zu dem Behälter beträgt, der in das fertige Produkt geformt ist, und die Schrumpfung, die durch Wärmebehandlung des vorgeformten Artikels verursacht wird, für 20 bis 120 Sekunden bei einer Temperatur unterhalb 280º C gehalten ist, um das Auftreten von Azetaldehyd aus dem Polyethylenterphthalat zu reduzieren.
4. Verfahren zum Herstellen eines biaxial orientierten, geblasenen Behälters gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, worin während der Wärmebehandlung der vorgeformte Artikel in Längsrichtung durch einen Stützstab mit einem äußersten Ende, das in der Mitte des Artikels des Bodens eingepaßt ist, moderat gespannt wird, wobei alle Bereiche, außer dem Hals des Artikels, erwärmt werden unter dieser Spannung, und wobei die Schrumpfung durch den Innendruck und die Abstützung des Stützstabes gesteuert ist.
5. Verfahren zum Herstellen eines biaxial orientierten, geblasenen Behälters gemäß Anspruch 4, worin moderates Spannen der Mitte des Bodens in eine Längsrichtung durch Einpassen des äußersten Ende des Stützstabes in die Mitte des Bodens ausgeführt wird.
6. Verfahren zum Herstellen eines biaxial orientierten, geblasenen Behälters gemäß Anspruch 4, worin der Hals vor dem Schritt des Wärmebehandelns des vorgeformten Artikels erwärmt wird, um den Kristallisationsvorgang des Mundbereiches zu bewirken.
7. Vorrichtung zum Herstellen eines biaxial orientierten, geblasenen Behälters, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Maschine (11) zum orientierten Blasformen, die das orientierte Blasformen eines vorgeformten Artikels mit einer Form eines Behälters ausführt,
eine Transportvorrichtung (14) für vorgeformte Artikel, die von der Maschine (11) zum orientierten Blasformen geliefert werden,
eine Wärmebehandlungsvorrichtung (12), die einen Wärmeofen (21), eine Umlauftransporteinrichtung (22, 29) zum Transportieren des vorgeformten Artikels (2) von der Transportvorrichtung (14) in den Wärmeofen (21), während ein Hals des vorgeformten Artikels gehalten wird, umfaßt,
eine Behälterformmulde (24), die an einem Austrag der Umlauftransporteinrichtung des vorgeformten Artikels (2) angeordnet ist,
gekennzeichnet durch ein expandierbares Blasrohr und expandierbaren Stützstab (30), die in eine innere Bodenfläche des vorgeformten Artikels von oberhalb eines Halteelementes (29) eingeführt werden, das an der Umlauftransporteinrichtung (22, 29) vorgesehen ist, um einen Mundbereich des Artikels zu schließen.
8. Vorrichtung zum Herstellen eines biaxial orientierten, geblasenen Behälters, gemäß Anspruch 7, worin eine Vorrichtung (13) zum Kristallisieren eines Halses des vorgeformten Artikels durch Wärme zwischen der Maschine (11) zum Einspritzlorientierten Blasformen und der Wärmebehandlungsvorrichtung (12) vorgesehen ist, wobei die Formmaschine und die Vorrichtung durch eine Transportvorrichtung (14) verbunden sind.
9. Vorrichtung zum Herstellen eines biaxial orientierten, geblasenen Behlters gemäß Anspruch 7, worin der Stützstab (30) einen Rohrkörper (33) zum Schließen des Mundstücks des vorgeformten Artikels (2), ein Hüllrohr (34), das sich an dem unteren Ende des Rohrkörpers erstreckt, und einen Hohlstab (35) umfaßt, der ausfahrbar in dem Hüllrohr durch Wirkung einer Feder (39, 40) eingeführt ist, wobei das Hüllrohr und der Hohlstab Luftlöcher (36) in der Seite aufweisen.
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