DE3020967A1

DE3020967A1 - Element

Info

Publication number: DE3020967A1
Application number: DE19803020967
Authority: DE
Inventors: Kjell Mosvoll Jakobsen; Claes Torsten Nilsson
Original assignee: PLM AB
Current assignee: Rexam AB
Priority date: 1979-06-11
Filing date: 1980-06-03
Publication date: 1980-12-18
Also published as: JPH0422689B2; HK45388A; SG15584G; GB2052365B; FR2458373B1; GB2052365A; JPH0237291B2; DE3020967C2; US4374166A; JPH02238924A; JPS562144A; NL8003110A; SE7905042L; CH649249A5; CA1240115A; SE424285B; FR2458373A1; BE883731A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Element aus thermoplastischem Kunststoff, vom Typ Polyester oder Polyamid, vorzugsweise aus Polyethylenterephthalat, wobei das Element aus einem Randteil besteht, der einen im Verhältnis zum Randteil versenkt angeordneten Körper umgibt. Das Element wurde aus einem Rohling aus hauptsächlich amorphem Stoff oder aus einem Stoff mit einer Kristallinität von weniger als 10% geformt. Der Rohling besteht z.B. aus einer ebenen Platte, einer Rohlingschale usw. Der Körper oder Teile dessen werden durch Strecken bis zum Fließen des Werkstoffs beim Rohling, der sich innerhalb der Werkstoffabschnitte des Rohlings befindet, die beim Element den Randteil bilden, geformt, wobei der bis zum Fließen gestreckte Werkstoff im Körper eine Kristallinität von zwischen 10 und 25% annimmt, während die Kristallinität im Werkstoff im Randteil und in den ungestreckten Teilen seine frühere Kristallinität von weniger als 10% beibehält. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung des Elements.

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ORIGINAL INSPECTED

Bei der Herstellung von Produkten aus thermoplastischen Kunststoffen geht man meistens von einem in der Hauptsache ebenen Rohling aus. Hierbei wird entweder ein Endprodukt im großen ganzen in einem Verformungsschritt geformt, oder es wird ein Vorformling für späteres Umformen zum Endprodukt gebildet. Die Verformung des Rohlings erfolgt gemäß gegenwärtig bekannten Methoden entweder nach dem Blasformverfahren oder nach dem Thermoformverfahren. Beim Blasformverfahren erhält man in der Regel dicke Abschnitte im Boden. Beim Thermoformverfahren arbeitet man entweder mit sog. negativem oder sog. positivem Thermoformen. Beim negativen Formverfahren erhält man einen dünnen Boden, während man beim positiven Thermoverfahren einen dicken Boden erhält.

Beim negativen Thermoformen wird eine warme Folie oder ein warmer Film über Hohlräume gelegt, wonach der Werkstoff des Films bzw. der Folie durch äußeren Druck und inneren Unterdruck in die Hohlräume gedrückt und gesaugt wird. Dies führt mit sich, daß der Werkstoff gestreckt und dünn wird, wenn er in die jeweiligen Hohlräume eingesaugt wird. Wenn es sich bei dem Hohlraum um einen Becher handelt, erhält man einen dünngestreckten Boden und eine zunehmende Wanddicke in Richtung zur Becherkante.

Beim positiven Thermoformen bildet die Becherform einen vorstehenden Körper, und der Werkstoff des Films oder der Folie wird über diesen vorstehenden Körper gedrückt und gesaugt. Dies führt mit sich, daß der Werkstoff am Oberteil des vorstehenden Körpers, d.h. Boden des Bechers, dick und im großen ganzen ungestreckt verbleibt, während der Werkstoff zum Rand des Bechers hin an Dikke abnimmt.

Um beim negativen Thermoformen eine ausreichende Werkstoffdicke im Bodenteil des Bechers zu erzielen, muß beim Ausgangswerkstoff eine ausreichende Dicke gewählt werden. Um beim positiven Thermoformen eine ausreichende Dicke im Randbereich des Bechers zu erzielen, was für die Stabilität des Bechers erforderlich ist, muß ebenfalls ein Ausgangswerkstoff in ausreichender Dicke gewählt werden. Beim negativen Thermoformen verbleiben die Werkstoffbereiche zwischen den geformten Bechern unbeeinflußt und werden anschließend, nach Herstellung der eigentlichen Becher, abgetrennt. Beim positiven Thermoformen wird der Werkstoff zwischen den Bechern in Vertiefungen eingezogen und von den geformten Bechern abgetrennt. Beim positiven Thermoformen erhält man somit Becherböden von im großen ganzen gleicher Dicke wie beim Ausgangswerkstoff· Beide Formverfahren bedingen unnötig hohen Werkstoffverbrauch, was bei der Massenherstellung von Artikeln von wirtschaftlicher Bedeutung ist.

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Vorliegende Erfindung schaltet bestimmte mit der bisherigen bekannten Technik verbundene Nachteile aus.

Die Erfindung eignet sich vorzugsweise für die Herstellung von Elementen aus thermoplastischen Kunststoffen, vom Typ Polyester oder Polyamid. Beispiele solcher Werkstoffe sind Polyäthylenterephthalat, Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam, Polyhexamethylen-Sebacamid, Polyäthylen-2,6-Naphthalat und Polyäthylen-1,5-Naphthalat, Polytetramethylen-1,2-Dioxybensoat und Copolymere von Äthylenterephthalat, Kthylenisophthalat und anderen ähnlichen Polymeren. Die Beschreibung der nachstehenden Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf Polyäthylenterephthalat, im weiteren mit PET bezeichnet, aber die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht ausschließlich auf die Anwendung weder dieses Werkstoffes noch anderer, bereits genannter Werkstoffe, sondern sie eignet sich auch für viele andere thermoplastische Kunststoffe.

Zum besseren Verständnis der Problemstellung und der Erfindung werden nachstehend einige charakteristische Eigenschaften des Polyesters Polyäthylenterephthalat beschrieben. Aus dem Schrifttum, z.B. Properties of Polymers, von D W van Krevelen, Elsevier Scientific Publishing Company, 1976, ist bekannt, daß sich die Eigenschaften des Werkstoffes bei einer Orientierung amorphen Polyäthylenterephthaläts.verändern. Einige dieser Veränderungen sind in den Diagrammen, Abb.14.3 und 14.4 auf den Seiten 317 und 319 im Buch „Properties of Polymers" dargetellt. Die in nachstehender Diskussion verwendeten Bezeichnungen entsprechen den Bezeichnungen im genannten Buch.

PET, ebenso wie viele andere thermoplastische Kunststoffe, lassen sich durch Recken des Werkstoffes orientieren. Normalerweise erfolgt dieses Recken bei einer Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur Tg des Werkstoffes. Durch die Orientierung verbessern sich die Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes. Aus dem Schrifttum geht hervor, daß beim Thermoplast PET eine Erhöhung des Reckverhältnisses«Λ. , d.h. Quotient zwischen Länge des gereckten Werkstoffes und Länge des ungereckten Werkstoffes, auch eine Erhöhung der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften mit sich führt. Bei einer Erhöhung des Reckverhältnisses-Λ- von ca.2- bis etwas über 3mal liegen besonders große Veränderungen der Werkstoffeigenschaften vor. Hierbei verbessert sich die Festigkeit in Orientierungsrichtung markant, während gleichzeitig die Dichte > ebenso wie die Kristallinität Xc ansteigt und die Glasumwandlungstemperatür Tg erhöht wird. Aus dem Diagramm auf S. 317 geht hervor, daß der Werkstoff nach dem

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Recken, wobei -Λ_ den Wert 3.1 annimmt, einer Kraft pro Flächeneinheit widersteht, die % = 10 entspricht, und dies bei sehr geringer Dehnung, während die Dehnung bei ^A- = 2,8 wesentlich größer ist. Im weiteren wird manchmal der Begriff „Schritt" verwendet, um einen Orientierungsverlauf zu bezeichnen, der durch ein Recken bzw. eine Dickenverminderung von mindestens ca. 3mal erzielt wird, und bei dem oben angegebene, markante Verbesserungen der Werkstoffeigenschaften eintreten.

Die oben angegebenen Diagramme zeigen Veränderungen, die man bei monoaxialer Orientierung des Werkstoffes erhält. Bei biaxialer Orientierung erhält man ähnliche Effekte in beiden Orientierungsrichtungen. Die Orientierung erfolgt in der Regel durch aufeinanderfolgende Reckungen.

Verbesserte Werkstoffeigenschaften, entsprechend denen, die man bei dem oben definierten „Schritt" erhält, erhält man auch dann, wenn ein amorpher Werkstoff bis zum Fließen gereckt wird und der Werkstoff vor dem Fließen eine Temperatur hat, die unter der Glasumwandlungstemperatur Tg liegt. Bei einem Zugstab ergibt sich in der Fließzone eine Durchmesserverminderung um das ca. dreifache. Beim Ziehen wird die Fließzone kontinuierlich in den amorphen Werkstoff hineinversetzt, während gleichzeitig der Werkstoff, der bereits den Fließzustand durchgemacht hat, die Zugkräfte des Prüfstabs ohne hinzukommende, verbleibende Reckung aufnimmt.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Element sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung der Elemente, die sich für viele Anwendungsfälle eignen, z.B. Becher ähnlich den bisher beschriebenen. Ein weiterer Anwendungsfall ist das Umformen der Elemente, wobei diese Vorformlinge darstellen, zu Behältern oder anderen Teilen. Hierfür bedient man sich z.B. eines Blasverfahrens oder einer mechanischen Bearbeitung, z.B. Pressen, Expandieren.

Gemäß der Erfindung erhält man ein Element, das aus einem Randteil und einem Becherteil besteht, wobei der Werkstoff vorzugsweise im gesamten Boden des Becherteils (Bechers) im großen ganzen gleichmäßig dick und orientiert ist. In einer bestimmten Ausführungs.form der Erfindung besteht außerdem der Werkstoff im Bodenteil des Bechers völlig oder teilweise aus Werkstoff von gleicher Dicke wie der Werkstoff der Wand, übrige Werkstoffabschnitte besitzen Dicke und Werkstoffeigenschaften des Werkstoffes. Bei bestimmten Anwendungsfall en ist der Boden im großen ganzen völlig eben, während bei anderen Anwendungsfällen der Boden aus Teilen besteht, die im Verhältnis zur Becherachse axial versetzt sind. Hierbei werden bei bestimmten AusfUhrungsformen ringför-

mige Randabschnitte im Anschluß an den unteren Rand der Wand gebildet, während bei anderen Ausführungsformen zentrale Bodenabschnitte weiter vom oberen üffnungsrand des Elements versetzt sind.

Das Element besteht aus einem Randteil, der einen im Verhältnis zum Randteil versenkten Körper umgibt. Der Werkstoff im Randteil ist hauptsächlich amorph oder hat eine Kristallinität von weniger als 10%. Der Körper hat einen Wandteil und einen Bodenteil. Der Wandteil besteht aus Werkstoff,der bei einer Temperatur unterhalb der Glasumwandlungstemperatur Tg bis zum Fließen gezogen worden ist, und bei dem die Kristallinität zwischen 10 und 25% beträgt. In der Grundausführung des Elements besteht der Boden aus hauptsächlich amorphem Werkstoff oder aus Werkstoff mit einer Kristallinität unter 10%. In Ausführungsformen der Erfindung besteht der Boden wahlweise aus Werkstoff, der bei einer Temperatur unter der Glasumwandlungstemperatur Tg und bei einer Kristallinität zwischen 10-25% bis zum Fließen gezogen worden ist,d.h. aus Werkstoff mit Eigenschaften, die in der Hauptsache mit den Werkstoffeigenschaften des Wandteils des Elements übereinstimmen, oder aus Werkstoffabschnitten, die bis zum Fließen gezogen worden sind, abwechselnd mit Werkstoffabschnitten mit in der Hauptsache amorphem Werkstoff oder Werkstoff mit einer Kristallinität von weniger als 10%. In bestimmten Ausführungsformen sind die bereits genannten Werkstoffgebiete im Boden in axialer Richtung im Verhältnis zum unteren Rand des Wandteils verschoben.

Bei der Herstellung eines Elements wird ein in der Hauptsache flacher Rohling aus thermoplastischem Kunststoff und mit einer Kristallinität von weniger als 10% und mit einer Temperatur unterhalb der Glasumwandlungstemperatur Tg zwischen Gegenhaltern eingespannt, so daß sich ein Gebiet bildet, das völlig von den eingespannten Werkstoffabschnitten umschlossen wird. Gegen dieses Gebiet wird ein Preßwerkzeug angesetzt, dessen Anliegefläche kleiner ist als die Fläche des Gebietes. Hierbei entsteht zwischen den eingespannten Werkstoffabschnitten des Rohlings und dem Teil des Gebietes, der gegen das Preßwerkzeug anliegt, ein geschlossenes, streifenähnliches Werkstoffgebiet. Eine Antriebsvorrichtung verschiebt danach das Preßwerkzeug im Verhältnis zum Gegenhalter beim weiteren Anliegen des Preßwerkzeugs gegen das Gebiet. Hierbei wird der Werkstoff in dem streifenähnlichen Gebiet so gestreckt, daß ein Werkstoffließen auftritt, wobei der Werkstoff orientiert wird, während gleichzeitig die Dicke des Werkstoffes bei PET um das ca. 3fache vermindert wird. Beim Streckvorgang wird das Wandteil des Elements geformt.

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Bedingt dadurch, daß der Umkreis der Anliegefläche des Preßwerkzeugs kleiner ist als der innere Umkreis der Einspannvorrichtungen, wird der Werkstoff im Anschluß an den Rand des Preßwerkzeugs der größten Beanspruchung ausgesetzt, weshalb das Fließen des Werkstoffes normalerweise hier beginnt. Die sich hieraus ergebende Wirkung wird dadurch noch verstärkt, daß der übergang zwischen Anliegefläche des Preßwerkzeugs und Seitenwänden des Preßwerkzeugs verhältnismäßig scharfkantig ausgeführt wird. Wenn das Fließen eingetreten ist, wird das Gebiet für das Fließen des Werkstoffes nach und nach in Richtung zu den Einspannvorrichtungen verschoben. Bei bestimmten Anwendungsbeispielen wird der Preßvorgang unterbrochen, wenn die Fließzone bei den Preßwerkzeugen angelangt ist. Bei anderen Anwendungsbeispielen setzt der Preßvorgang fort, wobei ein erneutes Fließen des Werkstoffes im Anschluß an die Kanten des Preßwerkzeugs stattfindet und von diesen Gebieten zur Mitte des Werkstoffs hin versetzt wird. Wenn der. gesamte Werkstoff, der gegen die Anliegefläche des Preßwerkzeugs anliegt, ein Fließen durchgemacht hat, wird bei bestimmten Anwendungsbeispielen der Werkstoff zwischen den Einspannvorrichtungen, der sich am nächsten am inneren Umkreis der Einspannvorrichtungen befindet, für einen weiteren Ziehvorgang ausgenutzt. Um dies zu ermöglichen, ist normalerweise eine etwas erhöhte Temperatur bei diesem Werkstoff erforderlich. Die Ausgangstemperatur liegt jedoch noch immer unter der Glasumwandlungstemperatur Tg.

Bei einigen Anwendungsbeispielen ist eine beschleunigte Abkühlung des gezogenen Werkstoffes erforderlich. Hierbei ist das Preßwerkzeug vorzugsweise mit einer Kühlvorrichtung versehen, die so angeordnet ist, daß die Gebiete des Werkstoffes, die während des Ziehens des Werkstoffes fließen, gegen die Kühlvorrichtung anliegen.

Bei bestimmten Anwendungen läßt man das Fließen des Werkstoffes im Anschluß an die Einspannvorrichtungen beginnen. Dies wird dadurch erzielt, daß die Einspannvorrichtungen mit Erwärmungsvorrichtungen versehen werden, die die Temperatur der Werkstoffabschnitte erhöhen, wo das Fließen beginnen soll. Die Temperatur beim Werkstoff liegt jedoch noch immer unterhalb der Glasumwandlungstemperatur Tg des Werkstoffes. Wenn der Fließzustand eingetreten ist, verläuft dieser weiter in Richtung zur Anliegefläche des Preßwerkzeugs und in vorkommenden Fällen am übergang zwischen den Seitenwänden und der Anliegefläche des Preßwerkzeuqs vorbei.

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Zur Sicherstellung der Festhaltung der Einspannvorrichtung des Rohlings in den zukünftigen Randabschnitten des Elements werden die Einspannvorrichtungen in der Regel mit Kühl Organen versehen.

Der Gedanke der Erfindung umfaßt auch die Möglichkeit, durch eine Reihe von hintereinander angeordneten Zugvorgängen Werkstoffabschnitte sowohl im Wandteil als auch im Bodenteil des Körpers zu erzielen, die abwechselnd aus Werkstoff abschnitten bestehen, die bis zum Fließen gezogen sind und auf diese Weise eine verminderte Wanddicke erhalten haben, und ungezogenen Werkstoffabschnitten, -die ihre Wanddicke beibehalten haben. Bei im Bodenteil des Körpers gelegenen Werkstoffabschnitten erfolgt bei"bestimmten Anwendungsbeispielen im Zusammenhang mit dem Ziehvorgang eine Verschiebung des Werkstoffes auch in der Axial richtung des Körpers.

Eine nähere Beschreibung der Erfindung erfolgt im Anschluß an eine Anzahl von Abbildungen, wobei ■ '

Abb. 1-2 wahlweise Ausführungsformen von für Umformen geeigneten Bändern darstellt,

Abb. 3 ein Element mit einem aus in der Hauptsache amorphem Werkstoff bestehenden Bodenteil des Körpers darstellt,

Abb. 4-10 im Prinzip Vorrichtungen zum Ziehen des Elements zeigen.

In Abb. 1-2 erkennt man ein Band oder einen Rohling 14', 14" aus thermoplastischem Kunststoff, wobei man Bänder oder Rohlinge von oben sieht. In den Abbildungen sind ringförmige Werkstoffgebiete 16", 16" bzw. 17', 17" dargestellt. Weiterhin ist ein Werkstoffgebiet 15', 15" angegeben, der von dem früheren ringförmigen Werkstoffgebiet 17', 17" umgeben ist. Das Werkstoffgebiet 16 bezeichnet das Gebiet, das beim Ziehen des Rohlings zwischen den Einspannvorrichtungen 30a-b (siehe Abb.4) eingespannt wird. Das Werkstoffgebiet 15 bezeichnet das Gebiet, das beim Ziehen des Rohlings gegen die Anliegefläche 21 des Preßwerkzeugs 20 (siehe Abb.4) anliegt. Das Werkstoffgebiet 17 bezeichnet das Gebiet, das beim Ziehen des Rohlings in den Fließzustand gebracht wird.

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In Abb.3 erkennt man ein Element 10, bestehend aus einem Randteil und einem Körper 13. Der Körper wiederum besteht aus einem Wandteil 18 und einem Bodenteil 11. In der Abb. besteht der Wandteil aus gezogenem Werkstoff von verminderter Dicke im Verhältnis zur Dicke des Ausgangswerkstoffes. Der Bodenteil 11 besteht aus Werkstoff, der bei Beibehaltung seiner Werkstoffeigenschaften in Axialrichtung des Körpers verschoben ist. Weiterhin ist ein Gebiet 19 angegeben, in dem zum Randteil 12 gehörender VJerkstoff in den Fließzustand versetzt worden war.

In Abb. 4-8 erkennt man eine Reihe von Einspannvorrichtungen 30, die am Rohling 14 befestigt sind. Zwischen den Einspannvorrichtungen 30 befindet sich ein Preßwerkzeug 20 mit der Preßwerkzeug-Anliegefläche 21. In Abb.4 befindet sich das Preßwerkzeug 20 in einer Stellung, wo sich die Preßwerkzeug-Anliegefläche 21 unmittelbar an der oberen Oberfläche des Rohlings 14 befindet. In Abb. 5 wurde das Preßwerkzeug nach unten verschoben, wobei das Fließen des Werkstoffs begonnen hat. In Abb.6 erfolgte das Verschieben des Preßwerkzeugs so weit, daß sich ein Element gem. Abb.3 gebildet hat. In Abb.7 wurde das Preßwerkzeug noch weiter verschoben, wobei ein weiteres Fließen des Werkstoffes stattgefunden hat. Hierbei ist ein Element 10' entstanden, dessen Körper 13' den Bodenteil 11 aufweist, der in seinen mittigen Abschnitten aus amorphem, ungezogenem Werkstoff besteht, der von gezogenem, orientiertem Werkstoff umgeben ist, bei dem ein Fließen stattgefunden hat. In Abb.8 schließlich wurde das Preßwerkzeug 20 so weit verschoben, daß praktisch der gesamte Werkstoff im Bodenteil 11" des Körpers 13" ein Fließen durchgemacht hat. Hierbei hat sich ein Element 10" gebildet, bei dem sowohl der Wandteil als auch der Bodenteil des Körpers dadurch eine verminderte Wanddicke aufweist, daß der Werkstoff im Fließzustand gewesen ist und gleichzeitig eine Orientierung erhalten hat.

In Abb.9-10 ist eine wahlweise Ausführungsform der Einspannvorrichtungen 33 a-b dargestellt, die mit Kühlkanälen 31 und Erwärniungs kanal en 34 versehen sind. In den Abbildungen ist nur die ZuIaufleitung für die Erwärmungskanale dargestellt, während die AbIaufleitung für die Erwärmungskanäle in den Abbildungen hinter der Zulaufleitung liegt und durch den nach oben gerichteten Pfeil angedeutet ist. Sowohl die Kühl kanale als auch die Erwärmungskanäle sind durch plattenähnliche Abdeckungen 35 abgedeckt, deren andere Oberfläche gleichzeitig die Anliegefläche der Einspannvorrichtungen für das Einspannen des Rohlings darstellt.

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Eine Isolierung 32 trennt den gekühlten Bereich der Einspannvorrichtungen vom erwärmten Bereich, Bei bestimmten Anwendungen dienen auch die Erwärmungskanäle als Kühl kanale.

Die Abbildungen zeigen weiterhin eine wahlweise Ausführungsform eines Preßwerkzeugs 20 a, auch dies mit Kühlkanälen 22 versehen. Die Kühlkanäle sind durch einen Kühlmantel 23 abgedeckt, der gleichzeitig die äußere Anliegefläche des Preßwerkzeugs zum Werkstoff während dessen Ziehvorgang darstellen. Abb.9 zeigt eine Stellung des Preßwerkzeugs, die der Stellung in Abb.5 entspricht, und Abb.10 zeigt eine Stellung beim Preßwerkzeug, die der Stellung in Abb.8 entspricht. Das Preßwerkzeug hat eine rotationssymmetrisch gewölbte Fläche, die so geformt ist, daß der Werkstoff beim Ziehen im Fließbereich immer gegen den Kühlmantel anliegt, während der Werkstoff, der noch nicht im Fließzustand war, völlig ohne Anliegen gegen irgendeine Vorrichtung im Bereich zwischen Preßvorrichtung und Einspannvorrichtung ist.

Die Erwärmung des Werkstoffes mit Hilfe der Erwärmungskanale 34 dient dem Zweck, die FTießwilligkeit des Werkstoffes zu erhöhen. Die Erwärmung wird jedoch insofern begrenzt, daß die Temperatur des Werkstoffes immer die Glasumwandlungstemperatur Tg unterschreitet. Durch die Erwärmung ist es möglich, den Ziehvorgang des Werkstoffes ein Stück in das Gebiet zwischen den Backen der Einspannvorrichtungen fortsetzen zu lassen, die in Abb.10 dargestellt sind. Eine andere, v/ahlweise Anwendung, wobei die erhöhte Fließwilligkeit des Werkstoffes ausgenutzt wird, ist, beim Ziehvorgang den Anfangsbereich für das Fließen des Werkstoffes zum Gebiet neben den inneren Kanten der Einspannvorrichtung zu lenken. Wenn das Fließen stattgefunden hat, verschiebt sich die Fließzone nach und nach in Richtung von den Einspannvorrichtungen weg zum Boden des Preßwerkzeugs, nach und nach wie das Preßwerkzeug in den Abbildungen nach unten verschoben wird. Hierdurch wird erzielt, daß sich das Fließen immer in der gleichen Richtung fortpflanzt, wobei der Neubeginn des Fließens vermieden wird, der bei Anwendung der Ausführungsform der Erfindung stattfindet, die in den Abbildungen 4-8 dargestellt ist.

Obige Beschreibung des Elements und eines Verfahrens ebenso wie einer Vorrichtung zur Erzielung des Elements stellen lediglich Beispiele für Anwendungen der Erfindung dar. Die Erfindung erlaubt natürlich, daß eine Reihe aufeinanderfolgender Ziehvorgänge stattfindet, wobei sich abwechselnd Gebiete

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mit gezogenem und ungezogenem Werkstoff bilden. Der Körper besteht beispielsweise aus Bandteilen mit Absätzen, die ungezogenen Werkstoff enthalten, während der Bodenteil aus Abschnitten besteht, z.B. ringförmigen, die ungezogenen Werkstoff enthalten, und die im Verhältnis zur unteren Kante des Wandteils in Axial richtung des Körpers versetzt sind.

Der durch das Fließen orientierte Werkstoff besitzt verbesserte Festigkeitseigenschaften in der Orientierungsrichtung, die in der Hauptsache mit der Ziehrichtung des Werkstoffes übereinstimmt. Durch Erwärmen des Werkstoffes auf eine Temperatur, die unter der Glasumwandlungstemperatur Tg liegt, ist es einfach, beim einem Blasverfahren das Element durch Strecken des Werkstoffes in einer Richtung in der Hauptsache rechtwinklig zur genannten Orientierungsrichtung umzuformen. Ein auf diese Weise umgeformtes Element bildet z. B. einen Behälter mit einer mittigen Mantelfläche mit einem Durchmesser, der den Durchmesser der öffnung übersteigt, und mit einem Boden, der aus einer Standfläche besteht, die den Übergang zwischen unterer Kante der Mantelfläche und Bodenfläche darstellt, wobei die Bodenfläche wahlweise etwas konkav ist und wahlweise aus ringförmigen Werkstoffgebieten besteht, die in Axialrichtung des Behälters im Verhältnis zueinander verschoben sind. Das Element eignet sich weiter zum Umformen gem. einem Verfahren ähnlich dem Tiefziehverfahren-, das bei der Herstellung von Erzeugnissen aus Metall Anwendung findet.

Der Gedanke der Erfindung umspannt viele wahlweise Ausführungsformen. Gemäß einer solcher erfolgt das Ziehen des Körpers des Elements durch eine Anzahl aufeinanderfolgende Ziehvorgänge, wobei für jeden Ziehvorgang die Anliegefläche des Preßwerkzeugs abnimmt. Hierdurch wird erreicht, daß, insbesondere wenn sich das Preßwerkzeug in Richtung zur Anliegefläche hin verjüngert, die Breite des Werkstoffgebietes 15 darauf abgestimmt wird, wie weit der Ziehvorgang fortgeschritten ist.

über obenstehende Beschreibung hinaus geht die Erfindung auch aus beiliegenden Patentansprüchen hervor.

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ZUSAMMENFASSUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Element aus thermoplastischem Kunststoff, vom Typ Polyester oder Polyamid, vorzugsweise aus Polyäthylenterephthalat, wobei das Element aus einem Randteil besteht, der einen im Verhältnis zum Randteil versenkt angeordneten Körper umgibt. Das Element wurde aus einem Rohling aus hauptsächlich amorphem Stoff oder aus einem Stoff mit einer Kristallinität von weniger als 10% geformt. Der Rohling besteht z.B. aus einer ebenen Platte, einer Rohlingschale usw. Der Körper oder Teile dessen werden durch Strekken bis zum Fließen des Werkstoffs beim Rohling, der sich innerhalb der Werkstoffabschnitte des Rohlings befindet, die beim Element den Randteil bilden, geformt, wobei der bis zum Fließen gestreckte Werkstoff im Körper eine Kristallinität von zwischen 10 und 25% annimmt, während die Kristallinität im Werkstoff im Randteil und in den ungestreckten Teilen seine frühere Kristallinität von weniger als 10% beibehält. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung des Elements.

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Claims

Patentansprüche

/1. Element aus thermoplastischem Kunststoff, vom Typ Polyester oder Polyamid, vorzugsweise aus Polyäthylenterephthalat, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (10) aus einem Randteil (12) besteht, der einen im Verhältnis zum Randteil versenkt angeordneten Körper (13) umgibt, wobei das Element a'us einem Rohling (14) aus amorphem Werkstoff oder aus einem Werkstoff mit einer Kristallinität von weniger als 10%,vorzugsweise weniger als 5%, beispielsweise einer ebenen Platte, einer Rohlingschale usw. geformt worden ist, und wobei der Körper oder Teile dessen durch Ziehen von Werkstoff des Rohlings, der sich innerhalb der Werkstoffgebiete beim Rohling befindet, die beim Element den Randteil (12) darstellen, bis zum Fließen gezogen wird, wobei der bis zum Fließen gezogene Werkstoff im Körper (13) eine Kristallinitat zwischen 10% und 25%, vorzugsweise zwischen 12 und 20%, annimmt, während die Kristallinität im Werkstoff im Randteil und in den ungezogenen Teilen des Körpers seine ursprüngliche Kristallinität von weniger als 10% beibehält.
2. Element gem. Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (13) einen mittigen Bodenteil (11) umfaßt, wobei der Bodenteil auf die Weise gebildet wurde, daß mittige Gebiete des Rohlings beim Ziehen des Elements im Verhältnis zu den eingespannten Randabschnitten des Rohlings bei Beibehaltung der Werkstoffeigenschaften der mittigen Abschnitte und der eingespannten Randabschnitte des Rohlings verschoben worden sind.
3. Element gem. einem der Patentansprüche 1-2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Element aus Polyester oder Polyamid, beispielsweise Polyäthylenterephthalat, Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam, Polyheamethylen-Sebacamid, Polyäthylen-2,6-Naphtalat und Polyäthylen-l,5-Naphtalat, Polytetramethylen-1,2-Dioxybensoat und Copolymeren aus Äthylen-Terephthalat, Äthyl en-Isophthalat oder anderen ähnlichen Polymeren besteht.

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4. Verfahren zur Herstellung eines Elements gem. einem oder einigen der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Hauptsache flacher Rohling (14) aus thermoplastischem Kunststoff, mit einer Kristallinität von weniger als 10%, vorzugsweise von weniger als 5%, zwischen Gegenhaltern (30) eingespannt wird_t so daß sich ein oder mehrere Gebiete (15) bilden, die völlig von geschlossenen, bandförmigen, eingespannten Werkstoffgebieten (16) umgeben sind, so daß gegen jedes Gebiet (15) ein Preßwerkzeug (20) angesetzt wird, dessen Anliegefläche (21) gegen das Gebiet (15) kleiner ist, als das Gesamtgebiet (15) wodurch sich ein geschlossenes, streifenähnliches Werkstoffgebiet (17) zwischen den eingespannten Werkstoffgebieten (16) und dem Teil des Gebietes (15), der gegen das Preßwerkzeug (20) anliegt, bildet, daß das Preßwerkzeug (20) von einem Antriebsorgan im Verhältnis zu den Einspannvorrichtungen (30) bei weiterem Anliegen gegen das Gebiet (15) verschoben wird, was mit sich führt, daß Werkstoff im streifenähnlichen Werkstoffgebiet (17) durch den Ziehvorgang so gestreckt wird, daß ein Werkstoffließen auftritt und der Werkstoff hierbei orientiert wird, wobei Abschnitte des Körpers (13) gebildet werden.
5. Verfahren gem. Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehvorgang so weit fortsetzt, bis praktisch der gesamte Werkstoff im Werkstoffgebiet (15) ein Fließen durchgemacht hat, wodurch praktisch der gesamte Werkstoff im Körper (13) aus Werkstoff besteht, der den Fließvorgang durchgemacht hat.
6. Verfahren gem. Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anliegefläche des Preßwerkzeugs (20) kleiner ist als die Oberfläche beim Gebiet (15), das völlig von den geschlossenen, bandförmigen, eingespannten Werkstoffpartien (16) umgeben ist, um ein Beginnen des Fließens des Werkstoffes bei der Preßvorrichtung zu bewirken.
7. Verfahren gem. einem der Patentansprüche 4-6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Breite der eingespannten Werkstoffabschnitte (16) so gewählt wird, daß das Fließen des Werkstoffes beim Ziehen bis in die genannten Abschnitte hineinreicht.

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8. Verfahren gem. einem der Patentansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff unmittelbar vor dem Ziehvorgang eine Temperatur hat, die die Glasumwandlungstemperatur (Tg) unterschreitet, und dabei vorzugsweise der Raumtemperatur entspricht.
9. Verfahren gem. einem der Patentansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet ,daß der Werkstoff im Gebiet des Fließens zumindest während des Ziehvorganges einer beschleunigten Kühlung ausgesetzt wird.
10. Verfahren gem. Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßwerkzeug mit Kühlvorrichtungen versehen ist, die so angeordnet sind, daß beim Ziehen des Werkstoffes die Gebiete, wo das Material fließt, gegen die Kühlvorrichtungen anliegt.

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