DE69120928T2

DE69120928T2 - Vorformling für ein Gefäss aus Kunststoff und Formwerkzeug für einen Vorformling.

Info

Publication number: DE69120928T2
Application number: DE69120928T
Authority: DE
Inventors: Fumiya Amari; Hiroyuki Orimoto
Original assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Current assignee: Nissei ASB Machine Co Ltd
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2011-09-28
Also published as: WO1992005933A1; EP0503086A4; EP0503086B1; EP0503086A1; DE69120928D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffbehälter-Vorformling gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Form zur Formgebung eines Kunststoff-Vorformlings gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Aus Kunststoffmaterialien, beispielsweise Polyethylenterephtalat (PET) und dergleichen, geformte Behälter, die jeweils einen Hals besitzen, auf welchen ein Schraubdeckel aufgebracht werden kann, werden allgemein für alkoholfreie Getränke oder andere Getränke verwendet.
Die alkoholfreien Getränke und insbesondere alkoholfreie Getränke mit darin enthaltenem Fruchtsaft werden im allgemeinen bei hoher Temperatur sterilisiert, bevor sie in Kunststoffbehälter gefüllt werden. Daher ist es erforderlich, daß die Kunststoffbehälter eine ausreichende Wärmebeständigkeit haben. Insbesondere müssen die nicht gestreckten Öffnungen der Kunststoffbehälter eine höhere Wärmebeständigkeit haben, so daß jegliche Verformung durch Wärme verhindert wird, da die Schraubdeckel darüber passen müssen.
Einer von den Kunststoffbehältern, deren Öffnungen die oben genannte Anforderung erfüllen, wird beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho 61-35056 vorgeschlagen. Wie in Fig. 11 gezeigt, wird mit dieser Technik ein Kunststoffbehälter 1 geschafft, welcher einen biaxial gestreckten Behälterrumpf 2 und einen Halsabschnitt 5 aufweist. Der Halsabschnitt 5 weist ein an der Außenfläche davon geformtes Gewinde 3 und einen Tragring 4 auf. Die Wärmebeständigkeit des Halses 5 wird erhöht, indem dieser zuerst auf eine vorgewählte Temperatur aufgeheizt und anschließend graduell abgekühlt wird, um diesen einzutrüben und zu kristallisieren. Der Vorteil des Kunststoffbehälters 1 ist, daß der Halsabschnitt 5 davon bei hohen Temperaturen schwer zu deformieren ist und eine höhere Maßhaltigkeit gewährleistet.
Ein Nachteil eines derartigen bekannten Verfahrens besteht darin, daß dann, wenn der Kristallisationsgrad an dem Halsabschnitt 5 ausreichend erhöht wird, ein an den Halsabschnitt 5 angrenzender Abschnitt des Behälterrumpfs 2 unerwünschterweise kristallisiert werden kann, da der Halsabschnitt 5 kontinuierlich mit dem Behälterrumpf 2 verbunden ist. Mit anderen Worten, es wird ein an den Halsabschnitt 5 angrenzender Abschnitt des Behälterrumpfs 2 unerwünschterweise kristallisieren, wenn der Halsabschnitt 5 in dem Vorformling-Formgebungsschritt kristallisiert wird. Es wird schwierig den kristallisierten Abschnitt des Behälterrumpfes 2 in dem nachfolgenden Schritt biaxial zu strecken. Wenn der Halsabschnitt 5 in einem solchen Schritt, in welchem der Kunststoffbehälter biaxial gestreckt und blasgeformt wurde, kristallisiert wird, kann sogar ein Abschnitt der Schulter oder des Zylinders des Behälterrumpfes 2 zusätzlich zu dem Halsabschnitt 5 kristallisiert und eingetrübt werden.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 2-5564 oder die US 4,715,504 offenbart einen Vorformling, welcher ein außen mit Gewinde versehenes Einsatzteil aus einem Kunststoffmaterial mit einer erhöhten Wärmebeständigkeit aufweist, und der Hals und die Rumpfabschnitte des Vorformlings sind, anders als das Einsatzteil, aus einem anderen Kunststoffmaterial, beispielsweise PET oder dergleichen, geformt. Ein solcher Vorformling wird geformt, indem zuerst das Einsatzteil aus dem Kunststoffmaterial mit erhöhter Wärmebeständigkeit spritzgegossen wird, und dann das PET- Material spritzgegossen wird, so daß das Einsatzteil in der Außenfläche des Halsabschnitts eingebettet wird.
Der durch die Verwendung eines solchen Einsatzteils geformte Vorformling kann den vorangehend genannten Nachteil zusammen mit der unerwünschten Kristallisation eines Abschnitts des Behälterrumpfs, wenn der gesamte Halsabschnitt kristallisiert wird, überwinden und kann die Hitzebeständigkeit des Halsabschnitts auf ein praktisch zufriedenstellendes Niveau erhöhen.
Die Verwendung des Einsatzteils verleiht jedoch nicht notwendigerweise eine ausreichende Verbundfestigkeit zwischen dem Einsatzteil und dem Vorformlingrumpf. Im schlechtesten Fall kann, infolge der Belastung beim Aufsetzen des Schraubdeckels, das Einsatzteil vom Behälterrumpf teilweise getrennt werden.
Ein Vorformling mit den Merkmalen des Oberbegriffs ist aus der EP-A-0 302 117 bekannt. Dieser bekannte Vorformling weist einen Verstärkungsabschnitt des Vorformlingrumpfes an der Unterseite eines Tragrings des Einsatzteils auf. Eine solche Anordnung schafft eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Einsatzteil und dem Vorformlingrumpf. Infolge des Spritzgießverfahrens dieses Vorformlings können jedoch an dem Umfangsberührungsbereich zwischen dem Einsatzteil und dem Vorformlingrumpf unerwünschte scharfe Kanten entstehen.
Ein ähnliches Problem tritt bei der zweilagigen Halskonstruktion der in der EP-A-0 144 450 offenbarten PET-Flasche auf.
Eine Form gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10 ist aus der US 4,715,504 bekannt. In dieser bekannten Form wird ein Einsatzteil durch Aufbringen einer Druckkraft auf die Gewinderinge des Einsatzteils gehalten. Diese Art der Befestigung kann jedoch zu einer Verformung der Gewindegänge führen.
Es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, einen Vorformling guter Qualität zu schaffen, welcher mit einem Einsatzteil fest verbunden ist.
Es ist eine zweite Aufgabe der Erfindung, eine Form zu schaffen, mit welcher ein Vorformling guter Qualität, insbesondere mit einem zuverlässigen Gewindeabschnitt, hergestellt werden kann.
Die erste Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während die zweite Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 10 gelöst wird.
Erfindungsgemäß weist ein Kunststoffbehälter-Vorformling auf: einen rohrähnlichen Vorformlingrumpf, ein Einsatzteil, dessen Eigenschaften unterschiedlich von jenen des Vorformlingrumpfes sind und einen Halsabschnitt, der eine mit dem Einsatzteil geformte äußere Schicht und eine innere Schicht aufweist, die zumindest teilweise aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie jenes des Vorformlingrumpfes geformt ist, wobei das Einsatzteil einen äußeren und oberen Schichtabschnitt mit einem Gewindeabschnitt an der Außenfläche davon und einen äußeren und unteren Schichtabschnitt hat, welcher unterhalb des äußeren und oberen Schichtabschnitts angeordnet ist, und welcher zumindest einen Tragring besitzt, wobei das Einsatzteil aus einem kristallisierten Kunststoff geformt ist.
Da in einer derartigen Anordnung das Einsatzteil, welches eine Maßbeständigkeit bei Erwärmung haben muß, aus dem kristallisierten Kunststoff geformt ist, kann der viel wärmebeständigere Halsabschnitt des Behälters durch die vorliegende Erfindung geschaffen werden. Selbst wenn eine Flüssigkeit bei einer erhöhten Temperatur in den Kunststoffbehälter durch den Halsabschnitt davon gefüllt wird, oder selbst wenn der Behälter selbst und seine Inhalte zur Sterilisierung erhitzt werden, kann verhindert werden, daß der Hals des Kunststoffbehälters durch Wärme schrumpfend verformt wird. Es kann eine perfekte Abdichtung zwischen dem Hals des Kunststoffbehälters und dem Deckel geschaffen werden.
Die Erfindung schafft ferner einen Kunststoffbehälter-Vorformling mit einem rohrähnlichen Vorformlingrumpf, einem Einsatzteil, dessen Eigenschaften unterschiedlich von denen des Vorformlingrumpfes sind, und einem Halsbereich, welcher eine mit dem Einsatzteil geformte Außenschicht und ein Innenschicht aufweist, die zumindest teilweise aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie jenes des Vorformlingrumpfes geformt ist, wobei das Einsatzteil einen äußeren und oberen Schichtabschnitt mit einem Gewindebereich an seiner Außenfläche und einen äußeren und unteren Schichtabschnitt aufweist, welcher unterhalb des äußeren und oberen Schichtabschnitts angeordnet ist, und welcher einen Tragring besitzt, wobei der Tragring des Einsatzteils ferner einen Verbund-Verstärkungsbereich aufweist, welcher zusammen mit dem Vorformlingrumpf spritzgegossen ist und sich in eine Richtung senkrecht zu der Achse des Vorformlingrumpfes erstreckt.
Da in einer derartigen Anordnung der Verbund-Verstärkungsbereich zur gleichen Zeit in den Tragring geformt wird, wie der Vorformlingrumpf und die innere Hals-Schicht spritzgegossen werden, kann ein Berührungsbereich zwischen dem Einsatzteil und übrigen Kunststoffschichten vergrößert werden, um die Bindung dazwischen zu verbessern.
Da der Verbund-Verstärkungsbereich sich in eine Richtung senkrecht zu der Achse des Vorformlingrumpfes erstreckt, kann der Verbund mit dem Einsatzteil nicht nur in der axialen Richtung sondern auch in der radialen Richtung des Vorformlingrumpfes verbessert werden. Insbesondere kann das Einsatzteil noch fester mit dem Halsbereich des Vorformlings durch Verbund der Innenwand des Einsatzteils mit der inneren Kunststoff-Halsschicht in der axialen Richtung und auch durch Verbund des Tragrings mit dem Verbund- Verstärkungsabschnitt in der radialen Richtung verbunden werden. Dies führt zu einer außergewöhnlichen Verbesserung in bezug auf Knickfestigkeit am Halsabschnitt und auch auf Ablösfestigkeit am Einsatzteil.
Die Erfindung schafft ferner eine zur Formgebung eines Kunststoff-Vorformlings verwendbare Form, wobei die Form einen Halsformgebungs-Formabschnitt, einen Hohlraum-Formabschnitt und einen Kern-Formabschnitt aufweist, wobei die Halsformgebungs-Form desweiteren ein Einsatzteil aufweist, welches eine äußere und obere Schicht mit einem Außengewinde an der Außenfläche davon und eine äußere und untere Schicht mit zumindest einem Tragring und einer Fassungsausnehmung aufweist, wobei das Einsatzteil in dem Halsformgebungs-Formbereich gehalten wird, wenn ein Vorformling spritzgegossen wird, wobei die Innenwand der Halsformgebungs-Form einen Gewinde-Freistich mit einer Tiefe, die gleich oder größer als die Höhe des Außengewindes in dem Einsatzteil ist und einen Erfassungsabschnitt aufweist, der in die Fassungsausnehmung in der äußeren und unteren Schicht des Einsatzteils einsetzbar ist, wodurch das Einsatzteil in den Halsformgebungs-Formabschnitt in jeder Umfangsrichtung eingesetzt und darin gehalten werden kann.
Der Gewinde-Freistich in dem Halsformgebungs-Formabschnitt dient als Mittel zur Vermeidung jeglicher Beeinträchtigung zwischen dem Halsformgebungs-Formabschnitt und dem Außengewinde. Beim Einsetzen des Einsatzteiles, kann es innerhalb des Halsformgebungs-Formabschnitts in der Umfangsrichtung des Einsatzteils genau positioniert werden, ohne daß eine Positioniereinrichtung und/ oder ein Positioniervorgang notwendig ist.
Außerdem kann der Halsformgebungs-Formabschnitt das Einsatzteil an seiner äußeren und unteren Schicht zuverlässig halten, indem bewirkt wird, daß der Erfassungsbereich in die Fassungsausnehmung des Einsatzteils eingreift.
Die Erfindung wird anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, weiter beschrieben.
Fig. 1 ist ein Teil-Querschnitt des Hauptteils eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Form;
Fig. 2 ist ein Schema, welches einen Herstellungsvorgang eines Kunststoffbehälters zeigt;
Fig. 3A, 3B und 3C zeigen den Auswurf- und Einsatz-Schritt in dem Verfahren aus Fig. 2;
Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Verfahrensschritt des Spritzgießens des Vorformlings darstellt;
Fig. 5 ist ein Teil-Querschnitt des Hauptteils eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 6 ist ein Teil-Querschnitt des Hauptteils eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 7 ist eine Ansicht von unten des in Fig. 6 gezeigten Einsatzteils;
Fig. 8 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Prüfen der Festigkeit eines Halsabschnitts in einem Vorformling, welcher ein Einsatzteil mit einem Trangring ohne einen Verbund-Verstärkungsbereich verwendet;
Fig. 9 ist eine schematische Ansicht ähnlich Fig. 8, wobei die Vorrichtung zum Prüfen der Festigkeit eines Halsabschnitt an einem Vorformling verwendet wird, welcher einen mit einem Verbund-Verstärkungsabschnitt versehenen Tragring besitzt;
Fig. 10 ist ein Teil-Querschnitt des Hauptteils eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Vorformlings;
Fig. 11 ist eine Seitenansicht des Umrißes eines Kunststoffbehälters, der gemß dem Stand der Technik gestaltet ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1, wird darin eine Halsformgebungs-Form 10, welche einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorformling-Formgebungsform bildet, und ein in der Halsformgebungs-Form 10 gehaltenes Einsatzteil 20 gezeigt.
Das Einsatzteil 20 hat die Form eines Hohlrohrs, welches eine obere Hälfte aufweist, die einen äußeren und oberen Schichtabschnitt 22 mit einem darin und an der Außenfläche davon geformten Außengewindeabschnitt 22a bildet, und eine untere Hälfte aufweist, die einen äußeren und unteren Schichtabschnitt 24 mit darin geformten Verschluß- und Tragringen 26, 28 bildet.
Die Wandstärke des äußeren und unteren Schichtabschnitts 22 ist gleich jener des Halsabschnitts eines Vorformlings 30, der zu formen ist. An dieser Stelle hat der Vorformling 30 eine einschichtige Struktur. Andererseits weist der äußere und untere Schichtabschnitt 24 eine verringerte Wandstärke auf, um einen Innendurchmesser zu haben, der größer als jener des äußeren und oberen Schichtabschnitts 22 ist.
Das Einsatzteil 20 muß aus einem Kunststoffmaterial mit verschiedenen Eigenschaften, beispielsweise Wärmebeständigkeit und andere, die für den Halsabschnitt eines Kunststoffbehälters erforderlich sind, geformt sein. Die hierzu benötigte Wärmebeständigkeit ist eine Eigenschaft eines Kunststoffmaterials, das unter der Temperatur der Inhalte in einem zu formenden Kunststoffbehälter, d.h. der Sterilisierungstemperatur, die zwischen 70ºC und 95ºC liegt, nicht verformt wird. Ein derartiges Kunststoffmaterial mit sehr hoher Wärmefestigkeit kann aus einer Gruppe bestehend aus Polyethylenterephtalat, Polybutylenterephtalat, Polyethylennaphtalat, Polypropylen, Polyamid, Polyacrylonitril, Polyvinylidenchlorid, Nylon, Polyethylen, Polycarbonat und dergleichen gewählt werden. Davon kann jedes kristalline Kunststoffmaterial kristallisiert werden, um seine Wärmebeständigkeit zu verbessern.
Wenn das Einsatzteil 20 aus einem von dem Vorformlingrumpf 34 unterschiedlichen Kunststoffmaterial geformt wird, kann das Einsatzteil 20 aus einer Mischung dieses unterschiedlichen Kunststoffmaterials mit jenem des Vorformlingrumpfes geformt werden. Das Einsatzteil kann aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie der Vorformlingrumpf geformt werden und danach kristallisiert werden. Wird das Einsatzteil und der Vorformlingrumpf aus dem gleichen Kunststoffmaterial geformt, schafft dies Vorteile dadurch, daß der Verbund zwischen dem Einsatzteil 20 und dem Vorformlingrumpf 34 eine erhöhte Festigkeit hat, und daß der erzeugte Behälter viel leichter wiederverwendet werden kann.
Die Halsformgebungs-Form 10 hat die Funktion, das Einsatzteil 20 zu halten und wird verwendet, um den Halsabschnitt 32 des Vorformlings 30 zu formen. Die Halsformgebungs-Form 10 ist ein durchtrenntes rohrähnliches Element, welches aus zwei oder mehr Abschnitten besteht, die durch eine Antriebseinrichtung bewegbar in radialer Richtung sind.
Die Halsformgebungs-Form 10 weist einen darin geformten ringähnlichen Gewinde-Freistich 12 auf, um eine Beeinträchtigung zwischen dem Gewindeabschnitt 22a und der Außenfläche des äußeren und oberen Schichtabschnitts 22 und der Innenwand der Halsformgebungs-Form 10, wenn das Einsatzteil 20 in der Halsformgebungs-Form 10 eingebaut wird, zu vermeiden. Die Nut 12 erstreckt sich entlang des Innenumfangs der Halsformgebungs-Form 10 gegenüberliegend zu dem Gewindeabschnitt 22a des äußeren und oberen Schichtabschnitts 22 und hat eine größere Tiefe als die Höhe des Gewindeabschnitts 22a. Wenn die Halsformgebungs-Form 10 geschlossen wird, um darin das Einsatzteil 20 zu halten, ist es nicht erforderlich, einen Schritt zur Positionierung in Umfangsrichtung für das Einsatzteil 20 vorzunehmen. Wenn das Einsatzteil 20 in die Formgebungs-Form 10 eingesetzt wird, ist nur eine Einrichtung zum Halten und Verfahren des Einsatzteils 20 erforderlich, was zu einer Vereinfachung der Halsformgebungs-Form und des Verfahrens führt.
Das Verfahren des Einsatzteils 20 nach oben in bezug auf die Halsformgebungs-Form 10 wird durch die obere Fläche 22b des Einsatzteils 20 eingeschränkt, welches mit dem unteren Ende eines ersten Erfassungsabschnitts 14 in der Halsformgebungs-Form 10 in Eingriff ist. Die Funktionen der Höhen- und Querpositionierung des Einsatzteils 20 werden durch die Beziehung des Zusammenwirkens zwischen den Verschluß- und Tragringen 26, 28 des Einsatzteils 20, einem zweiten Erfassungsabschnitt 16 der Halsformgebungs-Form 10, der zwischen den Ringen 26, 28 eingesetzt ist, und einem dritten unterhalb des Tragrings 28 eingesetzten Erfassungsbereichs 18, ausgeführt. Dadurch kann das Einsatzteil 20 innerhalb der Halsformgebungs-Form 10 in stabiler und genauer Weise eingesetzt werden.
Ein Verfahren zur Formung eines Kunststoffbehälter-Vorformlings, welcher das Einsatzteil 20 und die Halsformgebungs- Form 10 verwendet, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 beschrieben.
Bezugnehmend auf Fig. 2, so ist darin ein Arbeitsablauf dargestellt, der alle die Schritte des Spritzgießens, Streck- und Blasformens eines Kunststoffbehälters in einer Stufe umfaßt. Der Arbeitsablauf umfaßt einen Auswurf- und Einsatz-Schritt 140, einen Vorformling-Spritzgießschritt 142, einen Temperatureinstellschritt 144 und einen Streck- und Blasformschritt 146.
Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen den Auswurf- und Einsatz- Schritt 140. In Fig. 3A wird ein fertiger Kunststoffbehälter 100 aus der Halsformgebungs-Form 10 ausgeworfen, wenn diese geöffnet wird, wobei die Halsformgebungs-Form 10 auch als Einrichtung zum Tragen und Halten des Fertigprodukts dient.
In Fig. 3B wird das nächste Einsatzteil 20 in die Halsformgebungs-Form 10 eingebaut. Wie oben beschrieben, wird das Einsatzteil 20 vorher aus dem vorgenannten thermoplastischen und wärmebeständigen Kunststoffmaterial spritzgegossen. Das Einsatzteil 20 wird in eine Position gebracht, in welcher es in der Halsformgebungs-Form 10 durch Verwendung einer Teilebeförderungseinrichtung 52 gehalten wird. Wie in Fig. 3C gezeigt, wird die Halsformgebungs-Form 10 dann geschlossen, so daß das Einsatzteil 20 durch die vorgenannte Beziehung des Zusammenwirkens zuverlässig gehalten wird.
Fig. 4 zeigt den Vorformling-Spritzgießschritt 142, in welchem das Einsatzteil 20 in eine Hohlform 60 eingesetzt wird, während es in der Halsformgebungs-Form 10 gehalten wird. Eine Kern-Form 62 wird ebenfalls in die Hohlform 60 eingesetzt. In einer derartigen Lage wird ein geeignetes Kunststoffmaterial, beispielsweise PET, in die Hohlform 60 durch einen Einguß 60a eingespritzt, um einen Vorformling 30 zu formen, welcher dauernd mit dem Einsatzteil 20 verbunden ist.
Somit wird der Vorformling 30 aus dem rohrähnlichen PET-Vorformlingrumpf 34 mit geschlossenem Ende und dem Halsabschnitt 32 gebildet sein, in welchem das Einsatzteil 20 eingebettet ist. Wie am besten aus Fig. 1 zu sehen ist, ist die obere Hälfte des Halsabschnitts 32 durch den äußeren und oberen Schichtabschnitt 22 des Einsatzteils 20, welches eine einschichtige Struktur hat, definiert. Die untere Hälfte des Halsabschnitts 32 weist eine doppelschichtige Struktur auf, welche eine äußere Schicht besitzt, die durch den äußeren und unteren Schichtabschnitt 24 des Einsatzteils 20 und einer Innenschicht 32a definiert wird, die aus dem gleichen Kunststoffmaterial PET geformt ist, wie das zum Formen des Vorfomlingrumpfs 34 des Vorformlings 30 verwendete.
In dieser Ausführungsform ist die Wandstärke des äußeren und oberen Schichtabschnitts 22 des Einsatzteils 20 gleich jener des Halsabschnitts 32 des Vorformlings 30. Die obere Hälfte des Halsabschnitts 32 ist nur durch diesen äußeren und oberen Schichtabschnitt 22 gebildet. Daher wird beim Spritzgießen des Vorformlings der Fluß des geschmolzenen Kunststoffmaterials unter dem äußeren und oberen Schichtabschnitt 22, d.h. innerhalb des äußeren und unteren Schichtabschnitts 24 gestoppt. Somit wird das geschmolzene Kunststoffmaterial während des Spritzgieß-Verfahrens nicht in den äußeren und oberen Schichtabschnitt 22 fliessen. Folglich wird der äußere und obere Schichtabschnitt 22 nicht in den Gewinde-Freistich 12 unter dem Druck des geschmolzenen Kunststoffs deformiert, wobei die Maßhaltigkeit des äußeren und oberen Schichtabschnitts 22 nicht beeinträchtigt wird.
Nachdem der Vorformling 30 spritzgegossen wurde, wird er in die Temperatureinstellstufe 144 verfahren, während er von der Halsformgebungs-Form 10 gehalten wird, wie in Fig. 2 gezeigt. In der Temperatureinstellstufe 144 wird der Vorformling 30 auf eine zum Strecken geeignete Temperatur eingestellt. Danach wird der Vorformling 30 in ein Endprodukt in der letzten Stufe, welche die Streck-Blas-Stufe 146 ist, durch die Verwendung der gut bekannten Technik streck-blasgeformt. Genauer, der Vorformling wird biaxial gestreckt und zu einem Behälter 100 in einer Blashohlform blasgeformt, indem ein Streckdorn axial bewegt und Druckluft in die Form geblasen wird.
Fig. 5 ist ein Teil-Querschnitt eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, in welchem im wesentlichen gleiche Teile wie jene des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht weiter beschrieben werden.
Das Ausführungsbeispiel in Fig. 5 ist ähnlich dem zuerst gezeigten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Haltestruktur des Einsatzteils 20 in bezug auf die Halsformgebungs-Form 10, aber verschieden von dem zuerst gezeigten Ausführungsbeispiel, dadurch daß der äußere und obere Schichtabschnitt 22 des Einsatzteils 20 außer dem oberen Ende davon eine verringerte Wandstärke besitzt, um eine verringerte Wandstärke gleich der Wandstärke des äußeren und unteren Schichtabschnitts 24 vorzusehen. Beim Spritzgießen eines Vorformlings wird das geschmolzene Kunststoffmaterial nicht nur an der Innenseite des äußeren und unteren Schichtabschnitts 24 sondern auch an der Innenseite des äußeren und oberen Schichtabschnitts 22, mit Ausnahme des oberen Endes davon, fließen. Auf diese Weise wird der Halsabschnitt 32 des Vorformlings 30 eine doppelschichtige Struktur besitzen, die das Einsatzteil 20 und eine zusätzliche Kunststoffschicht 32a aufweist, die den Vorformlingrumpf 34 innerhalb des Einsatzteils 20 definiert.
In diesem Ausführungsbeispiel hat der Gewinde-Freistich 12 in der Halsformgebungs-Form 10 eine Tiefe L gleich der Höhe des Gewindeabschnitts 22a des äußeren und oberen Schichtabschnitts 22, um eine Verformung in dem äußeren und oberen Schichtabschnitt 22 zu verhindern, der eine höhere Maßhaltigkeit infolge des Drucks des eingespritzten geschmolzenen Kunststoffmaterials haben muß, zusammen mit der Tatsache, daß das geschmolzene Kunststoffmaterial in das Innere des Einsatzteils 20, mit Ausnahme des oberen Endes davon, fließt. Auf diese Weise wird der äußere und obere Schichtabschnitt 22 nicht unerwünscht verformt, selbst wenn eine infolge des geschmolzenen Kunststoffmaterials nach außen drückende Kraft auf den äußeren und oberen Schichtabschnitt 22 wirkt, da die äußerste Seite des Gewindeabschnitts 22a an dem Grund des Gewinde-Freistichs 12 anliegt.
Fig. 6 ist ein Teil-Querschnitt eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, während Fig. 7 eine Ansicht von unten eines in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Einsatzteils ist.
In diesem Ausführungsbeispiel hat das Einsatzteil 20 eine solche nichtgestufte Innenwand, daß die Wandstärke des äußeren und oberen Schichtabschnitts 22 gleich jener des äußeren und unteren Schichtabschnitts 24 ist. Somit wird beim Spritzgießen eines Vorformlings das geschmolzene Kunststoffmaterial an der Innenseite der Innenwand des Einsatzteils 20 von dem oberen Ende zu dem unteren Ende davon eintreten, um einen Halsabschnitt 32 zu schaffen, welcher eine doppelschichtige Struktur hat, die aus dem Einsatzteil 20 und der Innenschicht 32a besteht.
Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Tragrings 28 eine darin ausgebildete Vertiefung 40 aufweist, die mit dem Inneren des Einsatzteils 20 kommuniziert. Die Vertiefung 40 hat eine ringähnliche Konfiguration, welche durch den erhöhten Rand 28a des Tragrings 28 gebildet wird. Die Vertiefung 40 umfaßt eine Vielzahl von vertieften Eingriffsabschnitten 42 (vier in diesem Ausführungsbeispiel), welche um 90º versetzt angeordnet sind, wie in Fig. 7 gezeigt. Wenn ein Vorformling geformt wird, fließt des geschmolzene Kunststoffmaterial sowohl in die Vertiefung 40 als auch in die vertieften Eingriffsabschnitte 42. Nach Verfestigung bildet das Kunststoffmaterial einen Verbund-Verstärkungsabschnitt 36, der mit dem Vorformlingrumpf 34 und dem Tragring 28 integrierend verbunden ist.
Dieser Verbund-Verstärkungsabschnitt 36 vergrößert den Berührungsbereich zwischen dem Einsatzteil 20 und dem Vorformlingrumpf 34, so daß diese miteinander fester verbunden werden. Da die Vertiefung 40 sich in eine Richtung senkrecht zu der Achse des Vorformlingrumpfs 34 erstreckt, wird der Verbund-Verstärkungsabschnitt 36 geformt, um sich in die radiale Richtung in bezug auf den Vorformlingrumpf 34 zu erstrecken. Der Verbund zwischen dem Einsatzteil 20, dem Vorformlingrumpf 34 und der Innenschicht 32a wird in Axial- und Radialrichtung weiter erhöht.
Vom Standpunkt der Ästhetik wird bevorzugt, daß der Randbereich 28a des Tragrings 28 dann geformt wird, wenn das Einsatzteil 20 eine vom Vorfomlingrumpf 34 unterschiedliche Farbe aufweist. Der Randbereich 28a dient zur farblichen Vereinheitlichung des Halsabschnitts 32.
In diesem Ausführungsbeispiel hat das Einsatzteil 20 insgesamt eine verringerte Wandstärke im Vergleich zu jener der vorhergehenden Ausführungsbeispiele. Wenn die Wandstärke des Einsatzteils 20 zu gering ist, kann das Einsatzteil 20 selbst während des Spritzgießvorgangs durch das unter Druck stehende Kunststoffmaterial verformt werden. Die kleinste Wandstärke des Einsatzteils 20 sollte gleich 1,2 mm sein und sollte vorzugsweise zwischen 1,3 mm und 1,5 mm liegen.
Vorformlinge, die Einsatzteile gemäß dem in Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel verwenden, wurden in bezug auf ihre Knickbelastung und ihre Ablösfestigkeit gemessen.
Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung zum Prüfen von Vorformlingen ohne Verbund-Verstärkungsbereich in dem Tragring 28, während Fig. 9 einen Vorformling zeigt, welcher einen Verbund-Verstärkungsabschnitt 36 in dem Tragring 28 hat, und welcher in der Prüfeinrichtung eingesetzt ist.

(1) Aufgabe

Es ist zu prüfen, inwieweit der Vorformling mit dem Verbund-Verstärkungsbereich 36 an dem Tragring 28 unterschiedlich zu dem Vorformling ohne Verbund-Verstärkungsbereich in bezug auf die Ablösfestigkeit des Einsatzteils 20 und der Knickbelastung des Halsabschnitts 32 ist.
Die Ablösfestigkeit des hierin verwendeten Einsatzteils 20 bedeutet die Größenordnung einer Belastung, wenn das Einsatzteil 20 beginnt, sich von der Innenschicht 32 abzulösen.

(2) Verfahren

Das verwendete Meßsystem war eine von SHINKO TSUSHIN KOGYO Company hergestellte Druckprüfmaschine "TCM 500". Diese Druckprüfmaschine umfaßt eine Auflage 60 mit einem mittleren hohlen Bereich, in welchen der Vorformlingrumpf 34 einzusetzen ist, und ein Druckteil 70. Ein zu messender Vorformling wird in den mittleren hohlen Bereich der Auflage 60 mit dem Tragring 28 auf die Endfläche der Auflage 60 aufgesetzt. Das Druckteil 70 wird auf die obere Fläche des Halsabschnitts 32 aufgesetzt.
Die Messungen wurden bei Raumtemperatur oder 90º C mit der Kompressionsgeschwindigkeit gleich 10 mm/min ausgeführt.
Die Halsabschnitte 32 der gemessenen Vorformlinge hatten Größen a bis f wie folgt:
a : 24,94 mm
b : 22,36 mm
c : 22,52 mm
d : 33,00 mm
e : 5,03 mm
f : 0,50 mm
Die Vorformlingrümpfe 34 der Vorformlinge waren aus PET geformt, wobei die Einsatzteile 20 aus Polycarbonat hergestellt waren.

(3) Ergebnisse

a) Der in Fig. 8 gezeigte Vorformling zeigte folgende Ergebnisse, die bei Raumtemperatur gemessen wurden.
Ablösfestigkeit : 263 kg/cm²; und
Knickbelastung : 468 kg/cm².
b) Ergebnisse des in Fig. 9 gezeigten Vorformlings, gemessen bei Raumtemperatur:
Selbst wenn der Vorformling einer Belastung gleich 500 kg/cm² ausgesetzt wurde, welche die größte Druckkraft in der Druckprüfmaschine war, wurde an dem Einsatzteil kein Ablösen und Knicken festgestellt. Obwohl keine genaue Messung gefunden wurde, ist es sicher, daß die Ablösfestigkeit und Knickbelastung 500 kg/cm² überschreiten.
c) Ergebnisse des in Fig. 9 gezeigten Vorformlings, gemessen bei 90º C:
Die gemessene Knickbelastung war gleich 280 kg/cm² und während der hervorgerufenen Knickung, wurde kein Ablösen festgestellt.
Aus den obigen Ergebnisse, wird es deutlich, daß die Knickfestigkeit in dem Halsabschnitt mit der Ablösfestigkeit des Einsatzteils bei Raumtemperaturen durch Vorsehen des Verbund-Verstärkungsbereichs 36 in dem Tragring 28 bedeutend verbessert werden kann. Ferner wird ausreichend hohe Knickfestigkeit selbst bei erhöhten Temperaturen geschaffen, während gleichzeitig die Verbundfestigkeit des Einsatzteils sehr hoch ist.
Fig. 10 ist ein Teil-Querschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Dieses Ausführungsbeispiel ist grundsätzlich gleich dem in Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel, außer daß das Einsatzteil 20 dieses Ausführungsbeispiels ein darin geformtes oberes kegelförmiges Ende 50 aufweist. Das obere kegelförmige Ende 50 wird von einer ringähnlichen Schrägfläche gebildet, deren Durchmesser sich allmählich in Richtung des oberen Endes linear vergrößert. Um die mechanische Festigkeit des Gewindeabschnitts, welcher einer Belastung ausgesetzt ist, wenn ein Deckel auf den Halsabschnitt angebracht wird, nicht zu verringern, wird das obere kegelige Ende 50 über dem oberen Ende des Gewindeabschnitts 22a angeordnet.
Das obere kegelige Ende 50 des Einsatzteils hat die Funktion, das genaue Eindringen des geschmolzenen Kunststoffmaterials in das obere Ende des Halsabschnitts 32 zu erleichtern, wenn der Vorformlingrumpf 34 spritzgegossen wird. Dies verhindert jegliche Beeinträchtigung beim Gießen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel, welches grundsätzlich gleich dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ist, wird das obere kegelige Ende 50 des Einsatzteils 20 durch eine nach innen konkave Krümmung gebildet.
Das obere kegelige Ende, welches eine nach innen konkave Krümmung hat, schafft eine weitere verbesserte Eigenschaft gegen Ablösen im Vergleich zu dem oberen linear kegeligen Ende 50 des in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiels, da das Einsatzteil 20 Kräfte effektiver verteilen kann, wenn es der von oben wirkenden Druckkraft beim Aufsetzen der Deckel ausgesetzt ist.
In dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Bereich des erhöhten Randes 28a des Tragrings 28 entlang dessen Umfang, um eine an dessen Kante angrenzende Umschalung zu bilden.
Im allgemeinen kann das Einsatzteil 20 verschiedene Konstruktionen und Formen haben, wobei es zumindest den äußeren und oberen Schichtabschnitt 22 mit dem Gewindeabschnitt 22a und den in die Halsformgebungs-Form 10 montierbaren äußeren und unteren Schichtabschnitt 24 aufweist. Der Gewinde-Freistich 12 in der Halsformgebungs-Form 10 ist nicht auf eine besondere Konfiguration begrenzt, außer wenn er den Gewindeabschnitt 22a aufnehmen muß. Die erforderlichen Eigenschaften des Halsabschnitts in dem Vorformling umfassen nicht nur die Wärmebeständigkeit sondern auch die Sicherheit, mechanische Festigkeit und so weiter. Das Einsatzteil kann aus jedem geeigneten Kunststoffmaterial geformt werden, das abhängig von diesen notwendigen Eigenschaften ausgewählt wird.
Wie aus dem Vorangehenden deutlich wird, kann durch die Erfindung ein Kunststoffbehälter-Vorformling geschaffen werden, welcher ein Einsatzteil aufweist, das aus einem Kunststoffmaterial mit einer erhöhten Wärmebeständigkeit geformt ist und welches infolge einer verbesserten Verbundfestigkeit fester mit dem Halsabschnitt verbunden ist, und es kann eine Form geschaffen werden, die zum Formen eines solchen Vorformlings verwendet wird.

Claims

1. Kunststoffbehälter-Vorformling mit:

- einem rohrähnlichen Vorformlingrumpf (34),

- einem Einsatzteil (20), dessen Eigenschaften unterschiedlich von jenen des Vorformlingrumpfes (34) sind, und

- einem Halsbereich (32), welcher eine von dem Einsatzteil (20) geformte äußere Schicht und eine innere Schicht (32a) aufweist, die zumindest teilweise aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie jenes des Vorformlingrumpfes (34) geformt ist, wobei

- das Einsatzteil (20)

- einen äußeren und oberen Schichtabschnitt (22), welcher einen Gewindebereich (22a) an seiner Außenfläche hat, und

- einen äußeren und unteren Schichtabschnitt (24) aufweist, welcher unterhalb des äußeren und oberen Schichtabschnitts (22) angeordnet ist, wobei

- der äußere und untere Schichtabschnitt (24) an seinem unteren Teil einen Tragring (28) aufweist, welcher sich in eine Richtung senkrecht zu der Achse des Vorformlingrumpfes (34) erstreckt, und

- der Tragring (28) an der Unterseite einen Verstärkungsbereich (36) aufweist, welcher zusammen mit dem Vorformlingrumpf (34) spritzgegossen ist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der Tragring (28) an seiner Unterseite eine Vertiefung (40) aufweist,

- daß die Vertiefung (40) von einem erhöhten Rand (28a) gebildet wird, welcher sich entlang des Umfangs des Tragrings (28) erstreckt, und

- daß der Verstärkungsbereich (36) eine Kunststoffschicht ist, welche durch Füllen von Kunststoffmaterial in die Vertiefung gebildet wird, wodurch der Rand (28a) eine Umschalung angrenzend an die Kante des Tragrings (28) bildet.

2. Kunststoffbehälter-Vorformling gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Vertiefung (40) des Tragrings (28) konkave und/oder konvexe Bereiche (42) zur Verstärkung der Verbindung zwischen dem Einsatzteil (20) und dem Halsbereich (32) aufweist.

3. Kunststoffbehälter-Vorformling gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halsbereich (32) eine doppelschichtige Struktur hat, welche eine Innenschicht aufweist, die aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie jenes des Vorformlingrumpfes (34) und des Einsatzteils (20) geformt ist, wobei sich die Struktur entlang der Achse des Halsbereichs (32) erstreckt, und daß das obere Ende des Einsatzteils (20) einen in der Aufwärtsrichtung sich allmählich vergrößernden Innendurchmesser besitzt.

4. Kunststoffbehälter-Vorformling gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Einsatzteils (20) eine sich verjüngende Innenwand hat, die einen linear variablen Durchmesser besitzt.

5. Kunststoffbehälter-Vorformling gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Einsatzteils (20) mit einer gewölbten Fläche ausgebildet ist, die einen bogenförmigen Querschnitt besitzt.

6. Kunststoffbehälter-Vorformling nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial, aus welchem das Teil geformt ist, aus einer Gruppe ausgewählt werden kann, welche aus Polyethylenterephtalat, Polybutylenterephtalat, Polyethylennaphtalat, Polypropylen, Polyamid, Polyacrylnitril, Polyvinylidenchlorid, Nylon, Polyethylen, Polycarbonat besteht.

7. Kunststoffbehälter-Vorformling gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (20) kristallisiert ist.

8. Kunststoffbehälter-Vorformling gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (20) aus einem Kunststoffmaterial geformt ist, welches durch Kristallisierung des gleichen Kunststoffmaterials wie jenes des Vorformlingrumpfes (34) erhalten wurde.

9. Kunststoffbehälter-Vorformling gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Einsatzteils (20) mindestens 1,2 mm beträgt.

10. Form zur Formgebung eines Kunststoff-Vorformlings (30), welcher mit einem Einsatzteil (20) integrierend verbunden ist, welches mindestens einen Gewindebereich (22a) an seiner Außenfläche aufweist, wobei

- die Form eine Halsformgebungs-Form (10), einen Hohlraum-Formabschnitt (60) und einen Kern-Formabschnitt (62) aufweist,

- die Halsformgebungs-Form (10) eine Innenwand zum Halten des Einsatzteils (20) an seiner Außenfläche aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Halsformgebungs-Form (10) eine ringähnliche Nut (12) aufweist, welche sich entlang des Innenumfangs der Halsformgebungs-Form (10) gegenüberliegend zu dem Gewindeabschnitt (22a) erstreckt,

- daß die Nut (12) eine Tiefe hat, die gleich oder größer als die Höhe des äußeren Gewindeabschnitts (22a) ist, um eine Beeinträchtigung des Gewindebereiches (22a) zu verhindern, und

- daß die Halsformgebungs-Form (10) einen Erfassungsbereich (16) aufweist, welcher in eine Fassungsausnehmung des Einsatzteils (20) einsetzbar ist, wodurch das Einsatzteil (20) in beliebiger Umfangsrichtung in die Halsformgebungs-Form (10) eingesetzt und darin gehalten werden kann.