DE2400951A1

DE2400951A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von kunststoffflaschen

Info

Publication number: DE2400951A1
Application number: DE2400951A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Beyerlein; Otto Dipl Ing Lachner; Manfred Langer
Original assignee: 4 P VERPACKUNGEN GmbH
Current assignee: 4 P VERPACKUNGEN GmbH
Priority date: 1974-01-09
Filing date: 1974-01-09
Publication date: 1975-07-17
Also published as: CH580489A5; BE824127A; FR2256819B1; IT1027256B; JPS50100166A; BR7500099A; DD119545A5; SE7500176L; NL7500245A; FR2256819A1; GB1487002A

Description

PA Γ E N' ΓΑ N WA LT E

DR. ING. A. VAN DERWERTH - DR. FRAN Z LE DE RE R

21 HAMBURG 90 β MÖNCHEN 80

WItSTORFERSTR 32 TEL. (O40J 770861 LUCILE-CRAHN-STR. 22 · TEL. (08 111 *7 29 -»7

München, 9. Januar 19.74

M/ta

IBS X

Anmelder: 4 P Verpackungen GmbH,

896o Kempten,Allgäu, Ulmer Str. 18

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffflaschen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffflaschen, bei dem zunächst ein Kunststoffkörper (Vorformling), insbesondere im Wege des Spritzgießens, aus Kunststoff hergestellt wird, der Kunststoffkörper auf eine Temperatur des thermoelastischen Bereichs des Kunststoffs temperiert wird, eine Aufblasung des gesamten, derart temperierten Kunststoffkörpers mit Ausnahme seines den Flaschenöffnungsrand bildenden Teils unter damit einhergehender Molekularorientierung des Kunststoffs zur fertigen Flaschengestalt und hieran anschließend eine Abkühlung der Flasche unter Aufrechterhaltung der Molekularorientierung des Kunst- ' Stoffs durchgeführt wird.

Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, nämlich eine Vorrichtung mit einer ersten Arbeitsstation zur Herstellung eines Kunststoff-

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DEUTSCHE BANK AO.. HARBURC 93/208IS POSTSCHECK! HAMBURG 1173 20-206 TELEGRAMME! LEDERERPATENT MÖNCHEN

körpers (Vorformlings), insbesondere im Wege des Spritzgießens des Kunststoffs, um einen innerhalb einer ent-« sprechend gestalteten Form befindlichen Dorn herum, mit einer weiteren Arbeitsstation zur Temperierung des Kunststoffkörpers auf eine Temperatur des thermoelasfeischen Bereichs des Kunststoffs und mit einer letzten Arbeitsstation zur Aufblasung des gesamten, derart temperierten und noch auf dem Dorn befindlichen Kunststoffkörpers mit Ausnahme seines den Flaschenöffnungsrand bildenden Teils innerhalb einer Blasform unter damit einhergehender Molekularorientierung des Kunststoffs zur fertigen Flaschengestalt und zur Abkühlung der Flasche unter Aufrechterhaltung der Molekularorientierung des Kunststoffs und zur Auswerfung der Flasche aus der Vorrichtung.

Das Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung ist allgemein unter der. auch im folgenden verwendeten Kurzbezeichnung IBS-Verfahren (injecting-blowing-stretching) .Verfahren bekannt. Bei diesem Verfahren werden in nochmaliger Beschreibung mit anderen Worten zunächst Vorformlinge aus amorphen Kunststoffen wie beispielsweise PVC, beispielsweise gespritzt, diese Vorformlinge auf Temperaturen des thermoelastischen Zustands des Kunststoffs heruntergekühlt und hieran anschließend unter gleichzeitig erfolgender Verstreckung, d.h. Molekularorientierung des Kunststoffs, zu Flaschen aufgeblasen. Dieses Verfahren ist insbesondere in Hinblick auf die dadurch erreichbaren Eigenschaftsverbesserungen der fertigen Flasche hinsichtlich Festigkeit und Gasdichtigkeit besonders vorteilhaft. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß ausgehend von einer bestimmten Größe des beispielsweise gespritzten Vorformlings ausschließlich Flaschen bestimmter Maximalgrößen herstellbar sind, da bei der Aufblasung darauf geachtet werden muß, daß eine bestimmte Streckgrenze des Kunststoffs

+) im thermoplastischen Bereich

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nicht überschritten wird, da es oberhalb dieser Grenze zu Reißerscheinungen im Kunststoff kommt. Unter diesem und auch weiteren Aspekten sind für eine sachgemäße Herstellung von Kunststoffflaschen nach dem IBS-Verfahren die nachfolgenden Ausführungen von besonderer Bedeutung.

Die Reißdehnung amorpher Kunststoffe ist im Bereich der Temperaturen des thermoelastischen Zustands dieser Kunststoffe stark temperaturabhängig und erreicht beispielsweise, für PVC, K-Wert 57, einen Maximalwert von ca. 500 % bzw. einen Reckgrad von ca. 6:1 bei einer Temperatur von etwa. 92° bis 94^Oi C. Da einerseits zur Erzielung einer optimalen Flaschenwandstärke und einer optimalen Re.ckgradverteilung Vorformlinge mit zum Boden hin zunehmender Wandstärke verwendet werden müssen und da demzufolge andererseits zur Erzielung eines optimalen Blasverhaltens den Vorformlingen in Abhängigkeit von ihrem Wandstärkenprofil ein jeweils optimales und in Richtung zum Boden hin durch zunehmende Temperaturen gekennzeichnetes Temperaturprofil zugeordnet werden muß, ergibt sich hieraus, daß nicht alle Teile des Vorformlings bezüglich ihrer Temperatur im Bereich des Reißdehnungsmaximums liegen können; dies betrifft insbesondere die unteren Bereiche des Vorformlings, aus denen durch die genannte Aufblasung der untere Bereich des Flaschenkörpers und der Flaschenboden zu bilden sind. Bei den genannten Bereichen des Vorformlings wird in Folge der höheren Temperaturen dieser· Bereiche die Reißdehnungsgrenze bereits bei niedrigeren als den oben angegebenen Werten der Dehnung bzw. des Reckgrades erreicht, so daß in der Praxis mit einem Maximalwert für die Dehnung von nur etwa 350% bzw. den Reckgrad von nur 4,5:1 gerechnet werden muß. Dies hat nun seinerseits zur Folge, daß bei einer Aufteilung der Gesamtreckung, für die der genannte Maximalwert des Reckgrades von 4,5:1 anzusetzen ist, einerseits in eine Reckung in Umfangsrichtung und andererseits in eine Reckung in Längsrichtung unter Berücksichtigung eines für die Erzeugung druckfester Flaschen günstigen Aufteilungsverhältnisses von 2 : 1

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sich für den Reckgrad in Längsrichtung ein Wert von 1,5: 1 und in Urofangsrichtung ein Wert von 3: 1 ergibt. Dieser Wert von 3: 1 für den maximal möglichen Umfangsreckgrad stellt dabei zugleich das Verhältnis von Flaschendurchmesser zu vorgegebenem Mündungsdurchmesser dar. Dies wiederum besagt, daß in Abhängigkeit vom auszuführenden Flaschendurchmesser die Mündungs-bzw.Verschlußdurchmesser bestimmte Mindestwerte aufweisen müssen.

Sollen nun Flaschen mit einem Fassungsvermögen von 0,5 Litern oder mehr hergestellt werden, so ergeben sich aufgrund des genannten Verhältnisses zwischen einerseits Flaschendurchmesser und andererseits Mündungs-bzw. Verschlußdurchmesser verschiedene_f sehr schwerwiegende Nachteile. Ein erster Nachteil besteht darin, daß entsprechend große Verschlüsse weder auf dem Markt erhältlich sind noch überhaupt als Normverschlüsse existieren und somit zum einen neu zu entwickeln und zum anderen in Folge des erhöhten Materialauf v/ands und/oder der geringen Stückzahlen teuer sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zur Erzielung einer guten Verschlußdichtigkeit unter der Forderung der Bewirkung bestimmter Flächenpressungen in den Dichtungen mit zunehmendem Verschlußdurchmesser und dem Vergleich zu der hierbei in Folge der stärkeren Aufblasung geringer werdenden Mündungswandstärke zunehmende Schließkräfte auf die Flaschenmündung aufzubringen sind, woraus sich die Gefahr von Stauchungen ergibt bzw. sich diese Gefahr erhöht. Des weiteren vergrößert sich bei der Verwendung von Kunststoff-Verschlüssen die Gaspermeation mit zunehmendem Verschlußdurchmesser. Des weiteren sind zur Gewährleistung der notwendigen Verschlußdichtigkeit insbesondere bei Beanspruchung auf Innendruck und insbesondere bei Metallverschlüssen höhere Material_stärken erforderlich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich unter Zugrundelegung eines konstanten Flaschengewichtes der Fließ-

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widerstand im Spritzgießwerkzeug mit zunehmendem Mündungsdurchmesser und dabei abnehmender Wandstärke des Vorformlings exponentiell erhöht, so daß erhöhte Forderungen an die Werkzeugkonstruktion und - Präzision zu stellen sind, um Wandstärkenfehler und eine hieraus resultierende schlechtere Beherrschbarkeit des Herstellungsprozesses zu vermeiden. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß bei der Verwendung von Verschlüssen jeweils eines anderen Durchmessers entsprechend veränderte bzw. angepaßte Abfüll-und Verschließmaschienen eingesetzt werden müssen.

Ein weiterer sehr wesentlicher Nachteil des IBS-Verfahrens besteht darin, daß mittels dieses Verfahrens kristalline oder teilkristalline Kunststoffe nicht zu Flaschen mit optimalen Wandstärken- und Reckgradverteilungen verarbeitbar sind; und zwar liegt dies daran, daß wegen des bei Recktemperatur im Kristallitschmelzpunkt sehr steilen Verlaufs des Elastizitätsmoduls über der Temperatur mit einer konstanten Temperaturverteilung im Vorformling gearbeitet werden müßte. Eine derartige Temperaturverteilung läßt sich jedoch bei konischen Vorformlingen mit in Richtung auf den Boden zunehmender Wandstärke in der Praxis kaum realisieren und führt darüber hinaus zu einem nicht beherrschbaren Deformationsverhalten während des Reckens bzw. Aufblasens. Dagegen würde die Verwendung von Vorformlingen mit konstanter Wandstärke entweder zu Flaschen mit ungleichmäßiger Wandstärkenverteilung mit Schwachstellenbildungen im Bodenbereich oder mit zu geringen Reckgraden in diesem Bereich führen. Ersteres ist bei im Vergleich zur Flaschenlänge kurzen und letzteres bei gleichlangen Vorformlingen der Fall,

Aus der US-PS 2 715 751 ist ein Verfahren zur Herstellung von Flaschen bekannt, bei dem im Anschluß an die Spritzgießherstellung des Vorformlings dieser noch weiterhin auf dem

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Dorn befindliche Vorformling aus der Spritzgießform entfernt und in eine Zwischenform eingebracht wird. In dieser Zwischenform wird .über im Dorn befindliche Leitungen beispielsweise Druckluft in das Innere des Vörformlings zu seiner mindestens teilweisen.Ablösung vom Dorn eingebracht, wonach der immer noch auf dem Dorn befindliche und entsprechend geringfügig und mindestens teilweise aufgeweitete Vorformling aus der Zwischenform .entnommen und in eine Blasform eingebracht wird, in welcher die Aufblasung des Vörformlings zur Gestalt der fertigen Flasche durchgeführt wird. Die genannte geringfügige und mindestens teilweise Zwischenaufblasung des Vörformlings dient dem Zweck einer Verhinderung des Aufreißens des Vörformlings während der endgültigen Aufblasung in Folge der Tendenz des heißen Kunststoffmaterials zum Ankleben an den metallenen Flächen der Form. Aus diesem Grunde darf die bekannte Zwischenaufblasung nur eine geringfügige Aufweitung des Vörformlings zur Folge haben, damit nicht die zu verhindernde Zerstörung des Vörformlings während der Zwischenaufblasung eintreten kann.

Unter Zugrundelegung des bekannten IBS-Verfahrens und der eingangs gattungsmäßig beschriebenen Vorrichtung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das angegebene Verfahren und die zugehörige Vorrichtung derart weiter zu bilden und zu verbessern, daß die oben im einzelnen und ausführlich angegebenen Nachteile vermieden werden können. Das bedeutet, es sollen Kunststoffflaschen herstellbar sein, die einerseits ein großes Verhältnis zv/ischen dem Flaschencorpusdurchmesser und dem Flaschenmündungsdurchmesser aufweisen und/oder die aus teilkristallinen bzw. kristallinen Kunststoffen bestehen.

Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Kunststoffkörper (Vorformling) im Anschluß an seine Herstellung im Spritzgußverfahren eine gewünschte Temperaturverteilung innerhalb

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des thermoplastischen Bereichs des Kunststoffs erzeugt wird, daß der derart temperierte Vorformling zu einem mindestens in Teilbereichen wesentlich größeren Blasling aus nicht orientiertem Kunststoff aufgeblasen wird (Zwischenaufblasung) , daß in diesem Blasling unter im wesentlichen vollständiger Aufrechterhaltung seiner Gestalt und Größe . eine gewünschte Temperaturverteilung innerhalb des thermoelastischen Bereichs des Kunststoffs erzeugt wird und daß hieran anschließend die molekularorientierende Aufblasung zur fertigen Flaschengestalt durchgeführt wird.

Gemäß der eben angegebenen Lösung der gestellten Aufgabe ist es ein absolut notwendiges und keinesfalls zu übersehendes Kennzeichen des erfindungsgemäßen Verfahrens,daß bei der Aufblasung zur endgültigen Flaschengestalt keinesfalls, wie dies beim IBS-Verfahren der Fall ist,von einem Kunststoffkörper in der Größe und der Gestalt des Vorformlings ausgegangen wird, sondern vielmehr von dem bereits durch Zwischenaufblasung des Vorformlings gebildeten Blasling,der eine mindestens in Teilbereichen desselben wesentlich größere Gestalt als der Vorformling besitzt. Dabei ist des weiteren in keinesfalls zu vernachlässigender Weise zu beachten, daß die Zwischenaufblasung des Vorformlings zur Bildung des Blaslings bei einer Temperaturverteilung innerhalb des thermoplastischen Temperaturbereichs des Kunststoffs durchzuführen ist, damit während dieser Zwischenaufblasung keine Molekularorientierung des Kunststoffs stattfindet. Anderenfalls v/äre die während der Zwischenaufblasung auftretende Dehnung des Kunststoffs der Dehnung während der endgültigen Aufblasung zur Flasche hinzuzurechnen, so daß der zulässige Maximalwert der Dehnung überschritten wurde. Durch die erfindungsgemäße Temperierung des Vorformlings auf eine Temperaturverteilung innerhalb des thermoplastischen Bereichs und die hierdurch molekularorientierungsfreie Zwischenaufblasung ist es möglich, den zulässigen Maximalwert der Gesamtdehnung bzw. des Gesamtreckgrads voll in der endgültigen Aufblasung zur fertigen Flaschengestalt auszunutzen. Auf diese Weise ist es möglich, ausgehend von einem Vorformling verhältnißmäßig geringen Durchmessers, nämlich eines Durchmessers,der

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für den Mündungsdurchmesser der fertigen Flasche kennzeichnend ist, eine fertige Flasche erheblich größeren FIaschenkörperdurchmessers herzustellen, wobei zwischen dem genannten Flaschendurchmesser und dem Mündungsdurchmesser ein Verhältnis besteht, das wesentlich größer als der zulässige Maximalwert des Reckgrades ist; das genannte Verhältnis kann beispielsweise das zweifache oder ein größeres Mehrfaches des Maximalwerts des Reckgrades betragen.

Des weiteren ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung bzw. Weiterbildung des bekannten IBS-Verfahrens zugleich erstmals die Möglichkeit geschaffen worden,' als Ausgangsprodukte für die Herstellung von Kunststoffflaschen teilkristalline oder kristalline Kunststoffe verwenden und zu den Kunststoffflaschen verarbeiten zu können. Diese v/eitere neue und vorteilhafte Möglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens findet ihre Ursache darin, daß durch die erfindungsgemäß vorgesehene Zwischenaufblasung des Vorformlings ein Blasling gebildet wird, dessen gegenüber dem Vorformling .durch die Zwischenaufblasung reduzierte Wandstärke bzw. Wandstärkenverteilung die Erzeugung der für die endgültige Aufblasung zur fertigen Flasche notwendige Temperaturverteilung zuläßt. Während die endgültige Aufblasung bisher be,im Vorformling, also bei einem Kunststoffkörper mit verhältnismäßig dicker Wandstärke, durchgeführt wurde, in deren Folge die notwendige Temperaturverteilung bei Vorformlingen aus teilkristallinen bzw. kristallinen Kunststoffen nicht in der brauchbaren Weise und Korrektheit erzeugbar war, wird nunmehr von dem in seiner Wandstärke dünneren Blasling ausgegangen, was die genannte Erzeugung der Temperaturverteilung gestattet. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren also in seiner Anwendbarkeit dem bekannten IBS-Verfahren weit tiberlegen.

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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen werden, daß die thermoplastische Zwischenaufblasung des Vorformlings am gesamten Vorformling mit Ausnahme seines den Flaschenöffungsrand bildenden Rands durchgeführt wird. Eine andere Weiterbildungsmaßnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, daß die thermoplastische Zwischenaufblasung an unterschiedlichen Umfangs-und/oder Höhenbereichen des Vorformlings durchgeführt wird. Im Falle der ersten Weiterbildungsmaßnahme ist es möglich, beispielsweise Flaschen oder gleichwertige Hohlkörper herzustellen, deren beispielsweise im Bodenbereich vorgesehener Querschnitt sich über die ganze Flaschenhöhe erstreckt. Dagegen ist es unter Zugrundelegung der zweiten Weiterbildungsmaßnahme möglich, Flaschen sowie andere Hohlkörper mit mehr oder weniger gleichmäßig verteilten lokalisierten Aufweitungen herzustellen, wobei insbesondere beispielsweise elliptische Querschnitte unterschiedlicher Gestalt in unterschiedlichen Höhenbereichen der Flaschen in Frage kommen. Derartige Flaschen werden beispielsweise aufgrund ihrer besonderen Display-Wirkung in gewissen Marktbereichen bevorzugt.

In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die angegebene Aufgabe dadurch gelöst, daß der ersten Arbeitsstation eine weitere Arbeitsstation zur Temperierung des Vorformlings auf eine Temperatur des thermoplastischen Bereichs des Kunststoffs nachgeschaltet ist, daß dieser nachgeschalteten

+) unterschiedlich stark

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Arbeitsstation eine weitere Arbeitsstation zur Zwischenaufblasung des derart temperierten Vorformlings zu einem mindestens teilweise wesentlich vergrößerten Kunststoffkörper (Blasling) innerhalb einer entsprechend gestalteten Zwischenblasform nachgeschaltet ist und daß diese Zwischenblasstation zugleich diejenige Station für die Temperierung des Kunststoffkörpers auf eine Temperatur des thermoelastischen Bereichs des Kunststoffs ist.

Vorteilhafte Weiterbildungsmaßnahmen für die erfindungsgemäße Vorrichtung können darin bestehen, daß die gesamte Zwischenblasform mit Ausnahme des dem den Flaschenöffnungsrand bildenden Rand zuzuordnenden Bereichs gegenüber der Spritzgießform vergrößert ausgebildet ist bzw. daß die Zwischenblasform an unterschiedlichen ümfangs- und/oder Höhenbereichen gegenüber der Spritzgießform unterschiedlich stark vergrößert ausgebildet ist.

In Hinblick auf die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erreichten Vorteile wird auf die diesbezüglichen Aufführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren und darüber hinaus auf die weiter ins Detail gehende Beschreibung des Inhaltes der Zeichnungen verwiesen.

Im folgenden wird die gesamte Erfindung, d.h. das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung, weiter ins einzelne gehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung des für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlichen Teils der zugehörigen Vorrichtung, der zugleich in vorrichtungstechnischer Hinsicht durch die Erfindung betroffen ist,

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.1 -

Figur 2a Längsschnitt«/durch einen Vorformling, 2b einen aus diesem durch Zwischenaufbla-2c sung hergestellten Blasling und eine aus letzterem durch abschließende Aufblasung hergestellte Flasche,

Figur 3a wiederum Längsschnitte durch einen Vor-3b formling, einen Blasling und eine fertige 3c Flasche, wobei Blasling und Flasche je

zwei in unterschiedlichen Höhen vorgesehene und sich über den gesamten Umfang erstreckende Ausbauchungen aufweisen, und

Figur 4a eine Draufsicht auf eine weitere Flasche 4b und zwei Längsschnitte durch dieselbe ge-4c maß Linie IVb-IVb bzw. IVc-IVc der Figur 4a.

In Figur 1 ist ein drehbeweglich an einem nicht dargestellten Ausleger einer Maschine angeordneter Dornträger 1 mit vier Dornen 2 dargestellt. Dieser Dornträger 1 ist schrittweise in Richtung des Pfeils A jeweils derart weiterstellbar, daß alle jeweils in einer bestimmten Arbeitsstation befindlichen Dorne jeweils um eine Arbeitsstation weitergerückt werden. Insgesamt sind bei dem in Figur 1 dargestellten Dornträger 1 vier Arbeitsstationen I, II, III und IV vorgesehen.

Gemäß Darstellung in Figur 1 ist der in der Arbeitsstation I befindliche Dorn 2 von einer Spritzgießform 3 umgeben, die einteilig ausgeführt ist und zwischen deren innerer Wandung und der äußeren Oberfläche des Dorns 2 ein ringförmiger Hohlraum besteht, in dem der Kunststoff, aus dem die Flaschen herzustellen sind, beispielsweise im Wege des Spritzgießens einzubringen ist. Außer der ringförmigen Gestalt des Hohlraums verfügt dieser im Bereich des freien Endes des Dorns noch über einen Anschlußhohlraum, der zur Herstellung eines Bodenteils des Vorformlings dient. Zur Entfernung des bei-

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spielsweise im Wege des Spritzgießens auf dem Dorn 2 in der Arbeitsstation I hergestellten Vorformlings aus der Spritzgießform 3 wird diese in hinlänglich bekannter Weise in Richtung des Pfeils B mittels mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Schiebeein— richtungen vom Dornträger 1 wegbewegt. Im Regelfall erfolgt diese Wegbewegung der Spritzgießform 3 zugleich mit der der Spritzgießform 3 nachgeschalteten Spritzeinheit, von der in Figur 1 lediglich zu ihrer Andeutung noch die Plastifizierschnecke 5 teilweise dargestellt ist.

Der jeweils in der Arbeitsstation II befindliche Dorn 2 ist von einer zweiteiligen Temperierform 6 umgeben, mittels der der auf dem Dorn 2 befindliche Vorformling auf eine Temperatur des thermoplastischen Bereichs des jeweils verwendeten Kunststoffs bringbar ist. Zu diesem Zweck sind an der Temperierform 6 nur schematisch dargestellte Heizmittel 7 vorgesehen. Diese Heizmittel 7 können in jeder beliebigen Weise ausgeführt sein, beispielsweise als·Induktionsheizmittel, als Durchlaufheizmittel für Heißwasser, Dampf, Luft oder dergleichen. Des weiteren sind an der Temperierform 6 wiederum nur schematisch angedeutet Kühlmittel 8 vorgesehen, die prinzipiell in ihrem Aufbau in gleicher Weise gestaltet sein können wie die Heizmittel 7 gemäß deren eben gegebener Beschreibung. Prinzipiell ist zu beachten, daß die in der Arbeitsstation II angedeutete Anordnung sowohl der Heizmittel 7 als auch der Kühlmittel 8 in keiner Weise für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig ist. In der Praxis hat sich die Anordnung der Heizmittel 7 und der Kühlmittel 8 danach zu richten, mit welchen Temperaturen und insbesondere mit welchem Temperaturprofil der Vorformling aus der Arbeitsstation I kommend der Arbeitsstation II zugeführt wird und mit welchem Temperaturprofil er von der letztgenannten Station der Zwischenaufblasung in der Arbeits-

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station III zuzuführen ist. Die Kühlmittel 8 dienen insbesondere in kombinativer Zusaminenwirkung mit den * Heizmitteln 7 zur Ausbildung eines für die Zwischenauf blasung optimalen Temperaturprofils am Vorformling, wobei dieses Temperaturprofil im thermoplastischen Bereich des Kunststoffs zu liegen hat.

Im Bereich der Arbeitsstation III ist der immer noch auf dem Dorn: 2 befindliche Vorformling und somit auch der Dorn 2 von einer wiederum zweiteiligen Zwischenblasform 9 umgeben, so daß bei einer Aufblasung des Vorformlings mittels in bekannter Weise durch das Innere des Doms 2 zugeführter Luft der Vorformling zu einem Blasling aufblasbar ist, dessen Gestalt der von der inneren Begrenzungsfläche der Zwischenblasform 9 gebildeten Gestalt entspricht. Der so gebildete Blasling ist also insgesamt gesehen, und zwar in Längenrichtung und/oder Umfangsrichtung gesehen, größer als der Vorformling. Diese Vergrößerung des Vorformlings zum Blasling im Wege der Zwischenaufblasung betrifft den Vorformling im dargestellten Fall der Figur 1 in seiner Gesamtheit mit Ausnahme desjenigen Teils des Vorformlings, der später den Öffnungsrand der fertigen Flasche bildet. Dieser von der Zwischenaufblasung nicht betroffene Teil des Vorformlings bleibt hinsichtlich seiner Gestalt unverändert. Da der Vorformling vor seiner Zwischenaufblasung zum Blasling auf eine Temperatur des thermoplastischen Bereichs des Kunststoffs temperiert worden ist, bleibt der Kunststoff während der Zwischenaufblasung zum Blasling molekularungerichtet, d.h. es findet keine die Eigenschaften des Kunststoffs verbessernde Reckung desselben statt.

Außer der beschriebenen Zwischenaufblasung erfolgt in der Arbeitsstation III eine Temperierung des Blaslings auf eine

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Temperatur des thermoelastischen Bereichs des Kunststoffs. Hierzu sind an der Zwischenblasform 9 Heiz-•mittel Io und Kühlmittel 11 vorgesehen für deren Ausbildung und Anordnung die obigen Ausführungen zu den Heizmitteln 7 und den Kühlmitteln 8 der Temperierform 6 in unveränderter Weise gelten.

In der nächsten Arbeitsstation, der Arbeitsstation IV, ist der immer noch auf einem Dorn 2 befindliche Blasling von einer wiederum zweiteilig gestalteten Blasforml2 umgeben. Das Innere dieser Blasform 12 entspricht der Gestalt der herzustellenden Flasche, auf die der Blasling wiederum durch die durch das Innere des Doms 2 hindurchzuführende Blasluft aufblasbar ist. Bei dieser Aufblasung des Blaslings zur fertigen Flasche erfolgt in Folge der in der Arbeitsstation III vorgesehenen Temperierung des Blaslings auf eine Temperatur des thermoelastischen Bereichs des Kunststoffs eine molekularorientierende Reckung des Kunststoffs, so daß die fertige Flasche nach ihrer Abkühlung besondere und gezielt erreichte Festigkeitseigenschaften und andere Eigenschaften aufweist. Zur Durchführung der genannten Abkühlung sind an der Blasform 12 Kühlmittel vorgesehen. Während dieser Abkühlung mittels der Kühlmittel 13 steht der zur fertigen Flasche aufgeblasene Blasling unter einem Innendruck, so daß die Verfestigung des Kunststoffs durch die Abkühlung unter Aufrechterhaltung der Molekularorientierung durchgeführt wird.

Die Formhälften der Temperierform 6 bzw. der Zwischenblasform 9 undder Blasform 12 v/erden senkrecht zur Papierebene der Fig. 1 im Anschluß an die in der jeweiligen Arbeitsstation II bzw. III und IV durchzuführenden Verfahrensschritte auseinanderbewegt, um zum Zwecke der

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Weiterschaltung des Dornträgers 1 die Dorne 2 samt den auf ihnen befindlichen Kunststoffkörpern mit den Formen 6,9 und 12 außer Eingriff zu bringen. Das Ab- streifen der fertig geblasenen Flasche erfolgt in Station IV unter Betätigung des auf dem Dorn axial verschiebliehen Abstreifers 19, wobei diese Axialverschiebung mit Hilfe geeigneter und im Dornträger 1 enthaltener, jedoch in Fig.l nicht dargestellter Mittel in bekannter Weise vorgenommen wird.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel ist gemäß bereits gegebener Beschreibung die Temperierform 6 zweiteilig ausgeführt und ihre Hälften sind senkrecht zur Papierebene der Fig. 1 zur Freigabe des Doms 2 auseinanderbewegbar; eine derartige Ausbildung der Temperierform 6 ist jedoch keinesfalls zwingend notwendig, vielmehr kann die Temperierform 6 auch einstückig ausgeführt sein und durch eine radiale Wegbewegung vom Dornträger 1 aus dem Bereich des Dorns 2 wegbewegbar sein. Ebenso kann das Wegbewegen der Blasform 12 vom Dornträger 1 in radialer Richtung erfolgen, wobei gleichzeitig das Abstreifen der Flasche nicht wie oben beschrieben mit Hilfe des Abstreifers 19,sondern mit Hilfe der in diesem Fall als Abstreifer v/irkenden und im geschlossenen Zustand abgezogenen Blasform 12 stattfindet. Das Entfernen der Flasche aus der Blasform 12 durch öffnen ihrer beiden

Hälften findet nach teilweisemoder vollständigem.radialen Wegbewegen der Blasform aus dem Bereich der Dorne 2 statt.

Die durch die Erfindung nicht berührten Teile der Vorrichtung, beispielsweise die gesamte Spritzeinheit, das Vorrichtungsgestell, die Antriebsmittel für den Dornträger1, elektrische, mechanische, hydraulische oder pneumatische Versorgungseinheiten und-einrichtungen, sind in den Zeichnungen nicht dargestellt, um auf diese Weise das Wesen der Erfindung besser zum Ausdruck bringen zu können.

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Die Figuren 2a, 2b und 2c veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Gegenüberstellung eines Vorformlings 14, eines aus dem Vorformling 14 durch Zwischenauf blasung hergestellten Blaslings 15 und einer aus dem Blasling 15 durch endgültige Aufblasung hergestellten Flasche Sov7ohl beim Blasling 15 als auch bei der fertigen Flasche handelt es sich um Hohlkörper im wesentlichen zylindrischer Gestalt. Die Figuren 2a, 2b und 2c sind zwar nicht unbedingt maßstäblich zu verstehen, können jedoch durchaus maßstäblich verstanden werden, so daß aus einer derartigen Betrachtung der Darstellungen dieser genannten Figuren erkennbar ist, daß aus dem Vorformling 14 eine Flasche 16 herstellbar ist, die erheblich größer ist als der Vorformling und zwar sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung, wobei der Öffnungsrand 17 der Flasche 16 derselben Durchmesser aufweist wie der entsprechende Bereich des Vorformlings 14; dies gilt übrigens auch für den Öffnungsrad des Blaslings 15.

In den Figuren 3a, 3b und 3c ist wiederum ein Vorformling 14, ein Blasling 15a und eine fertige Flasche 16a dargestellt. Blasling 15a und fertige Flasche 16a unterscheiden sich in diesem Falle allerdings vom Blasling 15 bzw. der Flasche dadurch,daß zwei in unterschiedlichen Höhen angeordnete und dort umlaufende Ausbauchungen 18 vorgesehen sind, wobei der Vorformling in seiner Längsrichtung ein Wandstärkenprofil besitzen kann, aufgrund dessen in der Flasche eine gleichmäßige Wandstärkenverteilung zu erzielen ist.

In den Figuren 4a, 4b und 4c ist eine v/eitere im Wege des erfindungsgemäßen Verfahrens und mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbare Flasche 16b dargestellt. Bei dieser Flasche sind in zwei unterschiedlichen Höhenbereichen ellipsenförmige Ausbauchungen 18a und 18b vorgesehen, die um 90° gegeneinander versetzt sind.

Abschließend ist noch der Vollständigkeit halber anzugeben, daß die bezüalich des erfindunasgemäßen Verfahrens vorgesehenen Temperierungen des Vorformlings bzw. des Blaslings auf Temperaturverteilungen innerhalb des thermoplastischen bzw.

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thermbelastischen Bereichs des Kunststoffs nicht unbedingt in einer einzigen Arbeitsstation der zugehörigen Vorrichtung auszuführen sind, sondern durchaus in mehreren hintereinanderliegenden Arbeitsstationen bewirkbar ist. Wesentlich ist für die genannte Temperierung lediglich, daß die genannte Temperierung des Vorformlings vor Beginn der Zwischenaufblasung des Vorformlings zum Blasling beendet sein muß.

Schließlich wird abschließend noch angegeben, daß es sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keinesfalls um eine Vorrichtung mit einem Dornträger gemäß Figur 1 handeln muß, sondern daß der Dornträger durchaus auch anders gestaltet sein kann; wesentlich ist hierbei nur, daß die Dorne des auch anderweitig aestalteten Dornträgers nacheinander verschiedenen Arbeitsstationen im Sinne der erfindungsgemäßen Beschreibung der Vorrichtung zuführbar sind.

Bezüglich der vorstehend mehrfach verwendeten Bezeichnungen "kristalline bzw. teilkristalline Kunststoffe" wird zur Erläuterung auf "VDI-Richtlinien 2008" Blatt 1 (Ausg. Mai 1967) und Blatt 2 (Ausg. Juli 1967) und auf "Kunststofftaschenbuch" 1971, Seite 10 - 13 und 155 - 157 verwiesen. Dort ist teilweise' sogar zeichnerisch die bei derartigen Kunststoffen sehr geringe Breite des Temperaturbereichs angegeben, in dem eine thermoelastische Verarbeitung möglich ist, woraus sich u. a. viele Schwierigkeiten erkennen lassen, die mittels der vorliegenden Erfindung überwunden sind.

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Claims

Patentansprüche:

1.] Verfahren zur Herstellung von Kunststoffflaschen, bei dem zunächst ein Kunststoffkörper (Vorformling), insbesondere im Wege des Spritzgießens , aus Kunststoff hergestellt wird, der Kunststoffkörper auf eine Temperatur des thermoelastischen Bereichs des Kunststoffs temperiert wird, eine Aufblasung des gesamten, derart temperierten Kunststoffkörpers mit Ausnahme seines den Flaschenöffnungsrand bildenden Teils unter damit einhergehender Molekularorientierung des Kunststoffs zur fertigen Flaschengestalt und hieran anschließend eine Abkühlung der Flasche unter Aufrechterhaltung der- Molekularorientierung des Kunststoffs durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Kunststoffkörper (Vorformling) im Anschluß an seine Herstellung eine gewünschte Temperaturverteilung innerhalb des thermoplastischen Bereichs des Kunststoffs erzeugt wird, daß der derart temperierte Vorformling zu einem mindestens in Teilbereichen im wesentlichen größeren Blasling aus nicht orientiertem Kunststoff aufgeblasen wird (Zwischenaufblasung), daß in diesem Blasling unter im wesentlichen vollständiger Aufrechterhaltung seiner Gestalt und Größe eine gewünschte Temperaturverteilung innerhalb des thermoelastischen Bereichs des Kunststoffs erzeugt wird und daß hieran anschließend die molekularorientierende Aufblasung zur fertigen Flaschengestalt durchgeführt wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Zwischenaufblasung des Vorformlings am gesamten Vorformling mit Ausnahme seines den Flaschenöffnungsrand bildenden Teils durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Zwischenaufblasung des Vorformlings an unterschiedlichen Umfangs-

und/oder Höhenbereichen des Vorformlings unterschiedlich stark durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein teil-bzw. kristalliner Kunststoff Verwendung findet.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer ersten Arbeitsstation zur Herstellung eines Kunststoffkörpers (Vorformlings), insbesondere im Wege des Spritzgießens des Kunststoffs, um einen innerhalb einer entsprechend gestalteten Form befindlichen Dorn herum, mit einer weiteren Arbeitsstation zur Temperierung des Kunststoffkörpers auf eine Temperatur des thermoelastischen Bereichs des Kunststoffs und mit einer.letzten Arbeitsstation zur Aufblasung des gesamten derart temperierten und noch auf dem Dorn befindlichen Kunststoffkörpers mit Ausnahme seines den Flaschenöffnungsrand bildenden Teils innerhalb einer Blasform unter damit einhergehender Molekularorientierung des Kunststoffs zur fertigen Flaschengestalt und zur Abkühlung der Flasche unter Aufrechterhaltung der Molekularorientierung des Kunststoffs und zur Auswerfung der Flasche aus der Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Arbeitsstation (I) eine weitere Arbeitsstation (II) zur Temperierung des Vorformlings (14) auf eine .Temperatur des thermoplastischen Bereichs des Kunststoffs nachgeschaltet ist, daß dieser nachgeschalteten.Arbeits-

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station(II) eine weitere Arbeitsstation (III) zur Zwischenaufblasung derart temperierten Vorformlings (14) zu einem mindestens teilweise vergrößerten Kunststoffkörper (Blasling) (15) innerhalb einer entsprechend gestalteten Zwischenblasform (9) nachgeschaltet ist und daß diese Zwischenblasstation (III) zugleich die Arbeitsstation für die Temperierung des Kunststoffkörpers auf eine Temperatur des thermoelastischen Bereichs des Kunststoffs ist.

6· Vorrichtung nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet,daß die gesamte Zwischenblasform (9) mit Ausnahme des den Flaschenöffnungsrand zuzuordnenden Teils gegenüber der Herstellungsform (3) für den Vorformling(14) vergrößert ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5^, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenblasform (9) an unterschiedlichen Umfangs- und/oder Höhenbereichen gegenüber der Herstellungs· form (3) für den Vorformling (14) unterschiedlich stark vergrößert ausgebildet ist.

+) des

5O9829/CU2Ö

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