DE69322859T2

DE69322859T2 - Warmformen und wärmeschrumpfen zum herstellen von behältern

Info

Publication number: DE69322859T2
Application number: DE69322859T
Authority: DE
Inventors: John K. Boulder Co 80301 Fortin
Original assignee: Fortex Inc
Current assignee: Fortex Inc
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: AU3934293A; EP0633833B1; DE69322859D1; CA2132866A1; ATE175147T1; US5683648A; CA2132866C; US5328655A; EP0633833A1; EP0633833A4; WO1993018907A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines kurzgezogenen, thermoplastischen behälterförmigen Zwischenstücks und auf ein Verfahren zum Herstellen eines kurzgezogenen Behälters aus dem Zwischenstück.
Der Stand der Technik, der sich auf die molekulare Orientierung und die Wärmeschrumpfprozesse thermoplastischer linearer Polymere und auf die Verwendung dieser Polymere für die Herstellung eines Behälters mit offenen Enden bezieht, ist beschrieben in der Einleitung zur WO 90/10410 und in der Einleitung zur WO 92/16354.
Die WO 90/10410 offenbart unter anderem einen Prozeß für die Herstellung eines zweiachsig ausgerichteten (orientierten) thermoplastischen Gegenstands, das das Ausbilden eines zweiachsig ausgerichteten Zwischenstücks durch Blasgießen eines Abschnitts eines thermoplastischen Materials bei seiner Ausrichtungstemperatur, das Plazieren des Zwischenstücks auf einer konvexen Form einer gegebenen Größe und Textur, das Erwärmen des Zwischenstücks und der Form über die Ausrichtungstemperatur des Materials, um das Zwischenstück auf die Oberfläche der Form schrumpfen zu lassen, das Abkühlen des wärmegeschrumpften Zwischenstücks und das Abnehmen des wärmegeschrumpften Zwischenstücks von der Form umfaßt.
Die WO 92/16354 offenbart eine Anzahl zusätzlicher Varianten des Verfahrens der WO 90/10410. Insbesondere offenbart sie:
(i) Ein Verfahren für die Herstellung eines Behälters mit transparenten Seitenwänden und einem durchscheinenden Rand. Es verwendet das Ausbilden eines zweiachsig ausgerichteten Zwischenstücks mit einem kristallisierbaren Randabschnitt und gleichzeitig das Wärmeaushärten des Randabschnitts und das Wärmeschrumpfen des Zwischenstücks.
(ii) Ein Gegenstand mit einer Ziehtiefe von weniger als 1,0 umfaßt einen transparenten zweiachsig ausgerichteten Boden, Seitenwände, die einen transparenten zweiachsig ausgerichteten Abschnitt neben dem Boden und einen nicht ausgerichteten kristallisierten Abschnitt neben der Mündung des Artikels umfassen, sowie einen nicht ausgerichteten kristallisierten Rand.
(iii) Verarbeiten eines Zwischenstücks zu einem Endprodukt durch Plazieren des Zwischenstücks auf einer konvexen Form und Erwärmen des Zwischenstücks über seine Ausrichtungstemperatur mittels Luft, die aus der konvexen Form austritt.
Das steckformunterstützte Blasgießen, bei dem das Steckformgießen und das Blasgießen kombiniert sind, ist beschrieben in der USA-3849028 (Van der Greg u. a.) und in der JP-A-56-864817.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Problem der Herstellung eines kurzgezogenen Behälters (Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser kleiner als 1,0) mit vollständig zweiachsig gezogener Seitenwand. Solche kurzgezogenen Behälter sind insbesondere zur Verwendung in der Lebensmittelbehälterindustrie erwünscht.
Das Problem wird gemäß der Erfindung mittels dem in Anspruch 1 definierten Verfahren der beigefügten Ansprüche gelöst.
Das Zwischenstück kann anschließend zu einem zweiachsig ausgerichteten thermoplastischen Gegenstand verarbeitet werden, mit den weiteren Schritten:
Plazieren des Zwischenstücks auf einer konvexen Form mit vorgegebener Größe und Textur;
Erwärmen des Zwischenstücks und der konvexen Form über die Orientierungstemperatur des Materials, um das Zwischenstück auf die Oberfläche der Form zu wärmeschrumpfen;
Abkühlen des wärmegeschrumpften Zwischenstücks; und
Abnehmen des wärmegeschrumpften Zwischenstücks von der Form.
Einzelheiten der Verarbeitung des Zwischenstücks zu dem Gegenstand sind beschrieben in der WO 90/10410 und in der WO 92/16354.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft genauer beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Zwischenstückbehälter-Ausbildungsvorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung kurzgezogener zweiachsig ausgerichteter Produkte vor dem steckformunterstützten Blasformungsprozeß ist;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung der Fig. 1 bei der Fertigstellung der steckformunterstützten Stufe und vor der Blasformungsstufe ist;
Fig. 3 eine Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung bei der Fertigstellung der Blasformungsstufe ist;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines kurzgezogenen, zweiachsig ausgerichteten Zwischenstücks ist, das in der in Fig. 1 gezeigten steckformunterstützten Blasformungsvorrichtung hergestellt worden ist;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist, die verwendet werden kann, um ein Zwischenstück mit einem ausgerichteten Randbereich auszubilden;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Wärmeschrumpfvorrichtung ist, in der die Randwärmeaushärtung und die Wärmeschrumpfprozesse kombiniert werden, um sie für Zwischenstücke mit nicht ausgerichteten Rändern zu verwenden;
Fig. 7 eine Ansicht der Vorrichtung der Fig. 6 ist, wenn das thermoplastische Zwischenstück vollständig in seiner Stellung festgeklemmt ist;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines kurzgezogenen fertiggestellten Behälters mit einem nicht ausgerichteten Rand ist, nach einem gleichzeitigen Randaus härten und einer Wärmeschrumpfung unter Verwendung der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Wärmeschrumpfvorrichtung ist, bei der die Randwärmeaushärtung und die Wärmeschrumpfprozesse kombiniert sind, um sie für Zwischenstücke mit ausgerichteten Rändern zu verwenden;
Fig. 10 eine Ansicht der Vorrichtung der Fig. 9 ist, bei der das thermoplastische Zwischenstück vollständig in Stellung festgeklemmt ist; und
Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines kurzgezogenen Behälters mit einem ausgerichteten Rand ist, nach der gleichzeitigen Randaushärtung und Wärmeschrumpfung unter Verwendung der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung.
Die Materialien, die für die Verwendung mit dieser Erfindung vorgesehen sind, fallen im allgemeinen in die Kategorie der linearen thermoplastischen Polymerverbindungen. In dieser Kategorie gibt es zwei oder mehr spezielle Kategorien von thermoplastischen Kunststoffen: kristalline Polymere und kristallisierbare Polymere.
Kristalline Polymere sind diejenigen gesättigten linearen Polymere, die typischerweise nur in einem kristallinen Feststoffzustand existieren. Kristalline Polymere können ausgerichtet sein und werden nach der Ausrichtung wärmegeschrumpft, können jedoch nicht durch Wärme aushärten, um ihre ausgerichtete Form "einzufrieren". Beispiele kristalliner Polymere sind Mono-1-Olefine wie z. B. Polyethylen oder Polypropylen, Vinyliden-Fluorid-Homopolymere, Fluorpolymere wie z. B. Polytetrafluorethylen (Teflon, das ein Handelsname von E. I. Du Pont de Nemours Inc. ist) und andere ähnliche Kunststoffe.
Kristallisierbare Polymere sind diejenigen gesättigten linearen Polymere, die durch Standardverarbeitungstechniken in sowohl amorphen als auch kristallinen Formen im Feststoffzustand hergestellt werden können. Amorphe kristallisierbare Polymere werden im allgemeinen durch schnelles Abkühlen des geschmolzenen Polymers hergestellt. Kristallisierbare Polymere können kristallisiert oder "wärmegehärtet" werden, indem die Temperatur des amor phen Materials über die Einfriertemperatur des Materials angehoben wird. Die zum Wärmeaushärten des Materials erforderliche Zeitspanne ist abhängig von der Temperatur und dem Ausmaß der gewünschten Kristallinität. Durch Wärmeaushärten behält das Material seine Form, bis es ungefähr die höchste Temperatur erreicht, bei der es wärmeausgehärtet wurde. Beispiele kristallisierbarer Polymere sind Polyester, Polyhexamethylen-Adipamid, Polycarpolactam, Polyhexamethylen-Sebacamid und andere kristallisierbare Polyester und andere ähnliche Polymerkunststoffe.
Polyester sind Harze, die im wesentlichen aus einem linearen gesättigten Kondensationsprodukt oder wenigstens einem Glykol bestehen, das aus der Gruppe stammt, die Neopenthylglykol, Cyclohexandimethanol und aliphatische Glykole der Formel HO(CH&sub2;)nOH, wobei n eine ganze Zahl von wenigstens 2 ist, und wenigstens eine Dicarboxylsäure mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen oder reaktive Derivate hiervon umfaßt. Beispiele von Polyestern umfassen Homo- und Copolymere von Polyethylen-Terephthalat ("PET"); Poly-1,4-Cyclohexan-Dimethanol-Terephthalat; Polyethylen-2,6- Naphthalendicarboxylsäure; Polyethylen-Isophthalat; und Polypropylen- Terephthalat. Repräsentative Comonomere, die bis zu insgesamt ungefähr 16 Mol-% verwendet werden können, um die Kristallinität und den Schmelzpunkt zu reduzieren, sind: Diethylenglykol, aliphatische Dicarboxylsäuren (einschließlich Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure). Ferner können die folgenden Comonomere verwendet werden, wenn sie nicht im Basispolyester vorhanden sind: 1,4- Cyclohexandicarboxylsäure; 1,3-Trimethylenglycol; 1-4-Tetramethylenglycol; 1,6-Hexanmethylenglycol; 1-8-Octamethylenglycol; 1-10-Decamethylenglycol; Ethylenglycol; Isophthalsäure; Terephthalsäure; 2,6-Naphthalendicarboxylsäure; Butylenglycol; Cyclohexandimethanole und Propylenglycol. Die Polyester besitzen im allgemeinen eine inhärente Viskosität von wenigstens 0,3, vorzugsweise wenigstens 0,5 und noch besser wenigstens 0,65.
Außerdem können Monomere verwendet werden, die zu Verzweigungspunkten führen, um die Schmelzfestigkeit und die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Diese umfassen Trimethylpropan, Pentaerythritol, Trimellithsäure und Trimesinsäure. Diese Monomere, falls verwendet, sollten mit weniger als 1 Mol-% zugesetzt werden.
Im Polyester können Kristallisationsfördermittel vorhanden sein, um die Zeitspanne zum Kristallisieren des Polyesters zu reduzieren und somit den im folgenden beschriebenen Randaushärtungsschritt zu beschleunigen. Beispiele von Kristallisationsfördermitteln umfassen solche, die abgeleitet sind von: (1) Kohlenwasserstoffsäuren, die zwischen 7 und 54 Kohlenstoffatome enthalten, oder organischen Polymeren mit wenigstens einer angesetzten Carboxylgruppe, oder (2) Natrium- oder Kalium-Ionenquellen, die mit Carboxylgruppen der Säuren oder Polymere von (1) reagieren können. Das Kristallisationsfördermittel enthält vorzugsweise die Natrium- und/oder Kalium-Ionenquelle in ausreichender Menge, so daß die Natrium- und/oder Kaliumkonzentration im Polyester größer ist als 0,01 Gew.-%. Das Kristallisationsfördermittel wird vorzugsweise abgeleitet von (1) Polyalkalen-Terephthalat-Copolymeren oder Polycycloalkylen-Copolymeren und (1) Natrium- und/oder Kalium-Ionenquellen, die mit der Carboxylgruppe (1) reagieren können. Das Kristallisationsfördermittel wird vorzugsweise so gewählt, daß es keine ungünstige Wirkung auf die Klarheit des Behälters hat, der aus dem Polyesterharz hergestellt wird. PET mit ungefähr 50 bis 250 ppm Natrium- oder Kalium-Endgruppen wird bevorzugt. Größere Mengen können verwendet werden, wenn die Dicke der PET- Folie und die Wärmeübertragungsbedingungen beim Erwärmen der PET-Folie so beschaffen sind, daß vor der Blasformung keine Kristallisation stattfindet. Geringere Mengen können ebenfalls verwendet werden, z. B. nur 20 ppm, wenn eine geringere Rate der Kristallisationsförderung erwünscht ist.
Langkettige lineare Polymere werden über die Polymerisation von Monomereinheiten erzeugt. Der Polymerisationsprozeß führt zu einer relativ zufällig ausgerichteten Masse von verflochtenen Ketten der Moleküle. Auf einer molekularen Ebene kann angenommen werden, daß es oberhalb einer bestimmten Temperatur, die gewöhnlich Einfriertemperatur genannt wird, möglich ist, an zwei Enden der zufälligen Masse der verflochtenen Ketten zu ziehen, um viele der Ketten parallel zur Richtung der auf die Masse ausgeübten Kräfte auszustrecken oder "auszurichten". Wenn ein solches Ziehen zweimal in zueinander senkrechten Richtungen durchgeführt wird, wird die nicht ausgerichtete Verflechtung der Ketten zu einer sehr viel geordneteren Struktur mit senkrecht ausgerichteten Ketten. Diese systematische Ausrichtung der Ketten im Material führt zu Materialien mit erhöhter Zugfestigkeit und erhöhtem Elastizitätsmodul.
Nach der Ausrichtung der kristallisierbaren Polymerketten bewirkt eine weitere Erwärmung die Wärmestabilisierung der physikalischen Form des Endprodukts. Wenn eine Folie aus PET z. B. bei ihrer Ausrichtungstemperatur - 85-95ºC - blasgegossen wird und anschließend gekühlt wird, behält das resultierende Produkt seine Form bis zur Einfriertemperatur. Wenn jedoch die Temperatur des Materials über die Einfrier- oder Blasgießtemperatur auf z. B. 200ºC angehoben wird, und wenn die Form des Materials beibehalten wird, um ein Wärmeschrumpfen während der Erwärmung zu verhindern, wird die Form, die das Produkt bei 200ºC besaß, beibehalten, bis es später erneut auf einen Bereich innerhalb weniger Grad um diese Temperatur erwärmt wird.
Die Tendenz der molekularen Ketten in ausgerichteten Materialien, ihre nicht ausgerichteten Positionen einzunehmen und zu entspannen, wenn sie erwärmt werden, neigt zur "Schrumpfung" ausgerichteter thermoplastischer Materialien. Diese allgemeine Eigenschaft wird häufig vorteilhaft genutzt, um wärmegeschrumpfte Beschichtungen oder Ummantelungen auf Gegenständen zu plazieren. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Wärmeschrumpfprozeß verwendet, um Gegenstände aus zweiachsig ausgerichteten thermoplastischen Materialien zu formen, wenn sie beabstandet von der konvexen Form vorliegen, auf der sie geformt werden.
Die vorliegende Erfindung nutzt die Tendenz des ausgerichteten thermoplastischen Materials, zu schrumpfen und seine geometrischen Abmessungen nach dem Abkühlen beizubehalten, um einen Gegenstand mit genauen Abmessungen herzustellen, der flache Oberflächen, scharfe Konturen oder eine Textur auf seiner Innenfläche besitzen kann. Dies wird bewerkstelligt durch Formen eines zweiachsig ausgerichteten Zwischenstücks mittels neuartigen Blasgießprozessen. Dieses Zwischenstück wird anschließend auf einer konvexen Form plaziert; wobei beide gemeinsam erwärmt werden, um die Formung der flachen Oberflächen, der scharfen Konturen und der Innentextur auf dem Endprodukt mittels Schrumpfen des Zwischenstücks auf die konvexe Form auszubilden. Für kristallisierbare Polymere kann eine Temperatur verwendet werden, die höher ist als die zum einfachen Wärmeschrumpfen des Artikels erforderliche Temperatur, um die Form für eine erhöhte Wärmestabilität mittels Wärme auszuhärten.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird reines Polyethylen-Terephthalat ("PET") verwendet. In anderen bevorzugten Ausführungsformen wird ein PET verwendet, das ein Keimbildner (Kristallisations-Fördermittel) enthält. Nicht ausgerichtetes PET, das Keimbildner enthält, kristallisiert sehr viel schneller als reines PET, wobei solche Materialien bevorzugt werden können, wenn die Kristallisation des nicht ausgerichteten Materials eine Stufe ist, die die Prozeßgeschwindigkeit begrenzt. Das bevorzugte, mit Keimbildner versehene PET für die Verwendung bei der Herstellung von Behältern mit nicht ausgerichteten kristallisierten Rändern gemäß dieser Erfindung ist PET mit ungefähr 110 ppm Natrium- Endgruppen und einer inhärenten Viskosität von ungefähr 0,85, gemessen wie beschrieben im US-Patent Nr. 4.753.980 von Deyrup (Spalte 3, Zeilen 4-13), das hiermit speziell durch Literaturhinweis eingefügt ist.
Eine Eigenschaft von blasgeformten Thermokunststoffen bei ihrer Ausrichtungstemperatur ist, daß die Ausbildung des Zwischenstücks nicht gleichmäßig durch den gesamten Abschnitt des letztlich zu formenden Materials stattfindet. Anstatt alle Bereiche des Thermokunststoffs gleichmäßig zu strecken oder zu ziehen beginnt die Ausrichtung unveränderlich in der Mitte der Folie und schreitet nach außen fort mit einer deutlichen und definierbaren Übergangslinie zwischen ausgerichteten und nichtausgerichteten Bereichen. Wenn ein Zwischenstück mit vollständig ausgerichteten Seitenwänden gewünscht wird, muß das Ziehen bis zu einer Tiefe fortgesetzt werden, die ausreicht, um die Übergangslinie den gesamten Weg bis zur Mündung des Formungsrohres voranzubringen. Das minimale Zugverhältnis (Tiefe zu Durchmesser), um diesen Zustand zu erreichen, ist eine Funktion des verwendeten Materialtyps und ist im wesentlichen unabhängig vom Formungsprozeß (Blasformung oder Steckformformung). Für PET beträgt das minimale Zugverhältnis, das vollständig ausgerichtete Seitenwände ergibt, ungefähr 1,3.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, kurzgezogene (Tiefe zu Durchmesser < 1,0), zweiachsig ausgerichtete Behälter herzustellen. Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen einen steckformunterstützten Blasformungsprozeß zum Herstellen kurzgezogener zweiachsig ausgerichteter Zwischenstücke mit einem definierten Bereich von nicht ausgerichtetem Thermokunststoff im Bodenabschnitt des Zwischenstücks. Ein "Doppelkolben"-Mechanismus wurde der Vorrichtung hinzugefügt, um die Steckformunterstützungsstufe auszubilden. Die Fig. 1 zeigt die Vorrichtung vor dem Beginn des Prozesses. Diese Anpassung der Vorrichtung umfaßt einen oberen Klemmabschnitt 14 und einen Gaseinlaßanschluß 22, wobei jedoch der obere Klemmabschnitt modifiziert worden ist, so daß der obere Abschnitt des Doppelkolbens, als "Steckform" 403 bezeichnet, und die zugehörigen Antriebselemente ebenfalls enthalten sind. Außerdem wurden ein Steckformfolger 404 und zugehörige Antriebselemente zum unteren Abschnitt der Zwischenstückformungsvorrichtung hinzugefügt. In dieser Ausführungsform ist das Einleiten von Luft in die Formungsröhre 12 während der Blasformung nicht unbedingt erforderlich, jedoch wünschenswert, wenn das Verkratzen des Zwischenstücks eine Rolle spielt. Wenn die Lufteinleitung nicht verwendet wird, sollten die Seitenwände der Formungsröhre 16 aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten gefertigt sein, wie z. B. Teflon®. Der Anschluß 142 ist der Einlaß für die blasformende "Luftlager"-Luft.
Die Steckform 403 ist typischerweise scheibenförmig und besitzt einen speziellen Durchmesser, der vom Zugverhältnis - oder der Tiefe - des gewünschten Zwischenstücks abhängt. Am Umfang der Bodenfläche der steckform befindet sich eine relativ scharfkantige Lippe 401, die dazu dient, den Thermokunststoff zu greifen und den von der Lippe umschlossenen Thermokunststoff daran zu hindern, während der Steckformunterstützungsstufe gestreckt zu werden. Es ist zu beachten; daß andere Formen als ein Kreis für den Bodenabschnitt der Steckform 403 verwendet werden können. Das untere Element des Doppelkolbens, der "Folger" 404, besitzt ebenfalls eine flache Oberfläche mit einem etwas größeren Durchmesser als der Bodenabschnitt der Steckform 403. Eine Anschlaghülse 406 ist am Boden des Formungsrohrs angeordnet und umschließt den Folgerantriebsschaft 410. Die Höhe der Anschlaghülse 406 bestimmt die Tiefe des ausgebildeten Zwischenstückbehälters.
Wenn in einem Beispiel das gewünschte Produkt ein Zwischenstück mit offenem Ende und einem gewünschten Außendurchmesser von 7 cm (2,75 Zoll) an der Mündung und einer Höhe von 5,4 cm (2,12 Zoll) ist, wären der Innendurchmesser der Seitenwände des Formungsrohres 16 gleich 7,1 cm (2,8 Zoll), der Außendurchmesser der Steckform 403 gleich 3,8 cm (1,5 Zoll), der Durchmesser des Folgers 4,45 cm (1,75 Zoll) und der Hub der Steckform 403 und des Folgers 404 ungefähr 5,7 cm (2,25 Zoll).
In einem separaten Schritt, der in Verbindung mit dieser Ausführungsform nicht gezeigt ist, wird eine Folie eines nicht ausgerichteten thermoplastischen Materials auf die Ausrichtungstemperatur des Thermokunststoffs erwärmt. Die erwärmte Folie wird anschließend auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung übertragen. Die Folie des nicht ausgerichteten thermoplastischen Materials 40, wiederum vorzugsweise mit einer Dicke zwischen 0,0127 cm bis 0,254 cm (0,005 bis 0,10 Zoll), wird zwischen dem oberen Einklemmabschnitt 14 und dem unteren Formungshohlraum 12 gehalten. Außerdem ist der Mittelabschnitt der Folie zwischen der Steckform 403 und dem Folger 404 eingeklemmt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine hervorstehende Rippe 409 vorhanden, die die Oberseite des Formungsrohres umgibt. Die thermoplastische Folie 40 ist an der Oberseite dieser Stufe angehoben, wobei das Strecken des Thermokunststoffes während des Blasformungsschrittes jenseits dieses Punktes nicht stattfindet.
Wenn die Steckform 403 durch den Luftdruck, der über den Lufteinlaß 23 angelegt wird und auf den Kolben 411 und den Schaft 402 wirkt, nach unten gedrückt wird, wird der Luftdruck über den Lufteinlaß 400 eingeleitet und wirkt auf den Kolben 412, den Schaft 410 und den Folger 404. Der auf den Kolben 402 wirkende Luftdruck ist so berechnet, daß er den Folger 404 ausreichend gegen den Thermokunststoff und die Steckform 403 zieht, um ein Strecken oder Ziehen des thermoplastischen Materials im Innenbereich, der von der Lippe 401 der Steckform 403 umschlossen wird, zu verhindern. Die Steckformformung wird fortgesetzt, bis der Folger die Anschlaghülse 406 berührt, wodurch sowohl die Steckform als auch der Folger gestoppt werden.
Fig. 2 zeigt die Wirkung der Steckformformungsstufe auf das nicht ausgerichtete thermoplastische Material. Der Thermokunststoff wird in die Formröhre 12 gedrückt, wobei er im Verlauf den Ausrichtungskräften im Bereich des Thermokunststoffs zwischen der hervorstehenden Rippe 409 und der Lippe 401 des Bodens der Steckform 403 ausgesetzt ist. Der Innenbereich des Thermokunststoffes, der von der Lippe 401 umschlossen wird, wird nicht ausgerichtet.
Unter Verwendung dieses Prozesses hängt das minimale Zugverhältnis, das vollständig ausgerichtete Seitenwände ergibt, für PET zu einem Großteil von der Größe des nicht ausgerichteten Abschnitts am Boden des Zwischenstücks ab. Es können Behälter mit einem Verhältnis von Tiefe zu Zug von 0,1 : 1 bis 1 : 1 hergestellt werden. Das thermoplastische Material, das zwischen der Steckform 403 und dem Folger 404 gehalten wird, unterliegt im wesentlichen keiner Ausrichtung.
Bei Halten der Temperatur bei der Ausrichtungstemperatur des thermoplastischen Materials wird anschließend Luft durch den Gaseinlaßanschluß 22 gedrückt. Dies veranlaßt den Thermokunststoff, sich in die restlichen Bereiche des Formungsrohres bis zu einer Tiefe etwas unterhalb der oberen Oberfläche des Folgers 404 "auszudehnen", wodurch das thermoplastische Material hauptsächlich in Tangentialrichtung Ausrichtungskräften unterworfen wird. Dieser Prozeß ist in Fig. 3 gezeigt. Wenn zu diesem Zeitpunkt Luft in das Formungsrohr eingeleitet wird, um ein "Luftlager" zu erzeugen, wird Luft in den Lufteinlaß 142 gedrückt, wenn der Behälter während des Blasformungsschriffs des Prozesses geformt wird.
Unter Verwendung dieser Ausführungsform der Erfindung kann ein mit Steckformunterstützung blasgeformter, kurzgezogener, zweiachsig ausgerichteter Zwischenstückbehälter 53 in einem Zeitbereich von 0,1-99 s hergestellt werden, vorzugsweise zwischen 1-3 s, wobei der Steckformformungsschritt in 0,5-1,5 s erreicht wird. Das Zwischenstück 53 besitzt eine Form, die im allgemeinen den Innenabmessungen des Formungsrohres 12 entspricht - von der Mündung des Formungsrohres bis zur oberen Oberfläche des Folgers 404, wobei die Außenkante des Bodens des Behälters etwas unter die Kante des Folgers abtaucht. Dies ergibt ein Endprodukt, das einen leicht strukturierten Boden besitzt, wobei aufgrund des Streckens des thermoplastischen Materials während der Blasformungsstufe über die Kante des Folgers hinaus die Außenseite etwas niedriger ist als die Innenseite.
Anders als das in Fig. 14 der WO 92/16354 offenbarte kurzgezogene Zwischenstück besitzt das Zwischenstück 53 vollständig zweiachsig ausgerichtete Seitenwände. Das Ausmaß der Ausrichtung ist jedoch nicht in allen Bereichen des Behälters vollständig konsistent. Außerdem besitzt das unter Verwendung dieser Prozedur hergestellte Zwischenstück 53 einen Bereich, der im Boden des behälterförmigen Zwischenstücks zentriert ist und gleich dem Durchmesser des Bodens der Steckform 403 ist, der im wesentlichen nicht ausgerichtet bleibt.
Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die sich auf das Herstellen eines kurzgezogenen zweiachsig ausgerichteten Zwischenstücks bezieht, besitzt das in Fig. 4 gezeigte Endprodukt einen flachen nicht ausgerichteten Randabschnitt 500 und einen leicht nach außen erweiterten Bereich 501 nahe der Mündung des Behälters. Dieser nach außen erweiterte Bereich ist typischerweise ein natürliches Ergebnis der Schrumpfung oder des Zurückspringens des Hauptkörpers 502 des Zwischenstücks nach der Formung.
Dieser erweiterte Abschnitt des Zwischenstücks kann ferner verbessert werden durch Erweitern der Mündung des Formungsrohres 16, falls gewünscht. Das Zwischenstück besitzt ferner dünne, transparente, zweiachsig ausgerichtete Seitenwände und einen leicht strukturierten Boden. Der Boden besteht aus einem dicken nichtausgerichteten Mittelabschnitt mit einem Durchmesser, der demjenigen der Steckform 403 entspricht, und einem dünnen, transparenten, ausgerichteten Ring, der sich vom nichtausgerichteten Zentrum zu den Seitenwänden nach außen erstreckt. Die Dicke des Randes und der nichtausgerichteten Mitte wird bestimmt durch die Dicke der Folie des anfänglich verwendeten Thermokunststoffes.
In einer Variation der Erfindung kann der Behälter 59 mit einem vollständig ausgerichteten Rand hergestellt werden. Dies wird bewerkstelligt durch Verwendung einer modifizierten Version der in den Fig. 1-3 gezeigten Vorrichtung, die in Fig. 5 gezeigt ist. Bei der modifizierten Vorrichtung besitzt die hervorstehende Rippe 409 einen vergrößerten Durchmesser bezüglich der Mündung der Formröhre. Außerdem muß die abgerundete Ecke 413 an der Ecke der Mündung der Formröhre 16 aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten wie z. B. Teflon® hergestellt sein, selbst wenn ein Luftlager verwendet wird. Auf diese Weise wird dann, wenn die thermoplasti sche Folie zwischen dem oberen Klemmabschnitt 14 und der Formungsröhre eingeklemmt wird, der Thermokunststoff praktisch in einem Abstand von der Mündung der Formungsröhre an der hervorstehenden Rippe 409 eingeklemmt. Dies schafft ein Zwischenstückprodukt mit einem "ausgerichteten" Randabschnitt.
Ein kurzgezogener, zweiachsig ausgerichteter Behälter, der unter Verwendung dieser Abwandlung der Vorrichtung hergestellt worden ist, ist in Fig. 11 gezeigt. Es ergibt sich ein dickerer, durchscheinender, nicht ausgerichteter Bereich an der Außenseite des Randes 500 und ein dünnerer transparenter vollständig ausgerichteter Bereich 502 an der Innenseite. Typischerweise wird der dicke, nicht ausgerichtete Randabschnitt 500 abgeschnitten, um einen fertigen Behälter zu erzeugen.
Die unter Verwendung dieser Version der Erfindung hergestellten Zwischenstücke können gleichzeitig randausgehärtet und wärmegeschrumpft werden, unter Verwendung der in den Fig. 6 und 9 gezeigten Vorrichtung für Zwischenstücke mit nichtausgerichteten bzw. ausgerichteten Rändern. In dieser Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 6 oder 9 wird das Problem, das der Randbereich in die Seitenwände des fertigen Behälters während des gleichzeitigen Randaushärtens und des Wärmeschrumpfens gezogen wird, beseitigt mit einem kleinen Zahn 602 bzw. 604. Im Fall des Zwischenstücks mit einem nichtausgerichteten Rand wird der ausgezogene Abschnitt 501 der ausgerichteten Seitenwand des Zwischenstücks über dem Zahn 602 geformt und anschließend zwischen dem Zahn 602 und der Randklemmfläche der Dornhälfte 603 durch die Wirkung der schließenden Gießform eingeklemmt, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Im Fall des Zwischenstücks mit ausgerichtetem Rand wird der Rand einfach zwischen dem Zahn 604 und der Randklemmfläche der Dornhälfte 611 eingeklemmt, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Die Fig. 8 und 11 zeigen das Endprodukt nach der Entnahme aus der Vorrichtung.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines kurzgezogenen, thermoplastischen, behälterförmigen Zwischenstücks mit Seitenwänden und einem Boden, wobei die Seitenwände (502) zweiachsig orientiert sind und der Boden einen unorientierten Mittelabschnitt besitzt, der von einem zweiachsig orientierten Abschnitt umgeben ist, wobei das Verfahren enthält: Befestigen einer Folie aus thermoplastischem Material ungefähr bei dessen Orientierungstemperatur über der Mündung eines Formungsrohrs, Formen eines behälterförmigen Zwischenstücks durch Verformen eines Abschnitts der Folie in das Formungsrohr unter Verwendung eines Stopfens und dann Blasformen des mit dem Stopfen geformten thermoplastischen Materials, um dadurch das Zwischenstück zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß während der Stopfenformung verhindert wird, daß der Mittelabschnitt des thermoplastischen Materials, der den Boden des Zwischenstücks bildet, orientiert wird, in dem der Mittelabschnitt des thermoplastischen Materials zwischen einem im voraus definierten Abschnitt einer vorderen Fläche des Kolbens (402) und einem Kolbenfolger (404), der dem Kolben funktional zugeordnet ist, ergriffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vordere Fläche (403) des Kolbens (402) eine umschreibende, scharfkantige Lippe (401) um den im voraus definierten Abschnitt der vorderen Fläche aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ziehtiefe des behälterförmigen Zwischengegenstandes für eine vollständige Orientierung der Seitenwände und des den Mittelabschnitt umgebenden Bodens ausreicht.

4. Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, wobei das Tiefen/Durchmesser-Verhältnis des Zwischenstücks zwischen 0,1 : 1 und 1 : 1 liegt.

5. Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, wobei das thermoplastische Material ein kristallisierbares Polymer ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das kristallisierbare Polymer ein Polyester, Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam oder Polyhexamethylen-Sebacamid ist.

7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das thermoplastische Material ein Polyethylen-Terephthalat ist.

8. Verfahren zum Herstellen eines kurzgezogenen Behälters, das enthält: Bilden eines Zwischenstücks durch das Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch und Anordnen des Zwischenstücks auf einer Vollform mit einer vorgegebenen Größe, Form und Struktur, Erwärmen des Zwischenstücks über die Orientierungstemperatur des thermoplastischen Materials, um das Zwischenstück auf der Vollform einer Wärmeschrumpfung zu unterwerfen, um dadurch den Behälter zu erzeugen, und Abnehmen des Behälters von der Form.

9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß während des Befestigens der Folie über dem Formungsrohr die Folie in einem bestimmten Abstand von der Mündung des Formungsrohrs festgeklemmt wird, so daß während der Stopfenformung des Zwischenstücks zwischen dem Bereich, in dem die Folie festgeklemmt ist, und der Mündung des Zwischenstücks ein orientierter Kranz gebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei um die Mündung des Formungsrohrs Einrichtungen, die ein Anhaften verhindern, vorgesehen sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei nach der Bildung des Zwischenstücks das Zwischenstück über einer Vollform mit einer vorgegebenen Größe, Form und Struktur angebracht wird und das Zwischenstück gleichzeitig einer Kranzbildung und einer Wärmeschrumpfung unterworfen wird.