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Dokumentenidentifikation DE69805347T2 16.01.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0860265
Titel Blasformverfahren zur Herstellung von wärmebeständigen Behältern
Anmelder Nissei ASB Machine Co., Ltd., Komoro, Nagano, JP
Erfinder Tsuchiya, Yoichi, Kitasaku-gun, Nagano-ken, JP
Vertreter Weber & Heim Patentanwälte, 81479 München
DE-Aktenzeichen 69805347
Vertragsstaaten DE, ES, FR, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 13.02.1998
EP-Aktenzeichen 981025455
EP-Offenlegungsdatum 26.08.1998
EP date of grant 15.05.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.01.2003
IPC-Hauptklasse B29C 49/64

Beschreibung[de]
1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Verfahren weist auf: einen ersten Blasformschritt, in welchem ein Vorformling aus einem synthetischen Harz in einer ersten Blasform zu einem ersten blasgeformten Formling blasgeformt wird; einen ersten Wärmebehandlungsschritt, bei dem der erste blasgeformte Formling zum Beseitigen von Spannungen wärmebehandelt wird, wobei der erste Wärmebehandlungsschritt einen Schritt umfasst, bei dem der erste blasgeformte Formling unter Druck gesetzt und einer Wärmebehandlung unterzogen wird; einen zweiten Wärmebehandlungsschritt, bei dem ein Zwischenformling außerhalb der ersten Blasform einer Wärmebehandlung unterzogen wird; einen zweiten Blasformschritt, bei dem der Zwischenformling, welcher dem zweiten Wärmebehandlungsschritt unterzogen wurde, in einer Endblasform in ein geformtes Endprodukt blasgeformt wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters aus einem synthetischen Harz, wie Polyethylen-Terephthalat (PET).

2. Beschreibung des Standes der Technik

US-5,501,590 offenbart ein Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters, bei dem ein Vorformling durch Ausrichtungsblasformen zu einem ersten Formling geformt wird, der größer ist als ein Endbehälter. Nachdem der erste Formling geformt ist, wird er in der ersten Form wärmebehandelt, indem er mit den Wänden der ersten Form für eine bestimmte Zeit in Kontakt gehalten wird. Nachfolgend wird der wärmebehandelte Formling einem zweiten Wärmebehandlungsschritt unterzogen, welcher dazu führt, dass der erste blasgeformte Formling sich bis zu einer Größe zusammenzieht, die kleiner ist als der Endgegenstand. Schließlich wird der zusammengezogene oder geschrumpfte Formling zu dem Endbehälter blasgeformt.

Im Allgemeinen wird ein dünnwandiger Verpackungsbehälter aus synthetischem Harz, welcher als biaxial streckblasgeformter Behälter bekannt ist, erhalten durch Formen eines Vorformlings durch Spritzformen oder Extrusion, durch Anordnen des Vorformlings in einer Blasform und anschließendes Strecken des Vorformlings in Längsrichtung mit einem Streckstab, während der Vorformling in seitlicher Richtung durch den Druck eines Gases gestreckt wird, welches in den Vorformling eingeblasen wird.

Jedoch besteht abhängig von dem zur Bildung des Behälters verwendeten Harzmaterial ein Wärmebeständigkeitsproblem insofern, als der Behälter verformt werden kann, wenn er mit erwärmtem Inhalt, wie wärmesterilisiertem Fruchtsaftgetränk, befüllt wird. Beispielsweise weist ein PET-Behälter, der durch herkömmliches Blasformen, wie oben beschrieben, geformt wurde, keine Wärmebeständigkeit auf.

Verschiedene Verfahren wurden vorgeschlagen, um einem PET-Behälter eine Wärmebeständigkeit zu verleihen.

Beispielsweise wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 8-187768 (entspricht US-Patentanmeldung Nr. 08/544,544) des Anmelders der vorliegenden Anmeldung ein Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters vorgeschlagen.

Dieses Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters weist die folgenden drei Schritte auf.

Zuerst wird der Vorformling einem ersten Blasformen unterzogen, um einen ersten blasgeformten Formling zu bilden, dessen Länge in der Längsachse größer ist als die des fertiggestellten Produkts. Als Nächstes wird in einer Wärmebehandlungsform mit einer Hohlraumoberfläche, welche im Wesentlichen dieselbe Form wie die äußere Oberfläche des ersten blasgeformten Formlings aufweist, der erste blasgeformte Formling einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur (150 bis 220ºC) unterzogen, um eine Kristallisierung des PET-Harzes zu fördern. Schließlich wird der Zwischenformling aus der Wärmebehandlungsform entnommen und im aufgeweichten und geschrumpften Zustand in einer Endblasform mit einer Hohlraumoberfläche, deren Form dieselbe ist, wie die des fertiggestellten Produkts, blasgeformt, wodurch ein wärmebeständiges Endprodukt gebildet wird.

Mit diesem Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters kann ein Behälter mit hervorragender Wärmebeständigkeit gebildet werden und, neben vielen anderen Vorteiten, kann die benötigte Wärmebehandlung in einer kurzen Zeit durchgeführt werden und die Form und die Größe des geschrumpften Zwischenformlings nach der Wärmebehandlung ist stabil.

Das obige Verfahren ergibt durch die Verwendung einer Wärmebehandlungsform eine deutlich verbesserte Effektivität der Herstellung, da die Effektivität der Erwärmung größer ist als bei der herkömmlichen Technik, bei der heiße Luft verwendet wird. Jedoch wird im Vergleich mit dem Herstellungszyklus für Behälter für kohlensäurehaltige Getränke und dergleichen, bei welchen eine Wärmebeständigkeit nicht erforderlich ist, eine lange Zeit für die Wärmebehandlung in der Wärmebehandlungsform des obigen Verfahrens benötigt, und weitere Verbesserungen der Herstellungseffektivität sind gesucht.

Darüber hinaus kann das geformte Endprodukt wegen des Temperaturabfalls des Zwischenformlings in dem Intervall nach dem Wärmebehandlungsschritt und bis zum Endblasformschritt nicht präzise gemäß der Vorgabe beim Endblasformen blasgeformt werden und es besteht das Problem eines Verlusts an Größengenauigkeit. Als Faktoren bezüglich dieses Temperaturabfalls können die Entnahme von Luft aus dem Inneren des ersten blasgeformten Formlings nach Vollendung der Wärmebehandlung und der Transport des Zwischenformlings von dem Wärmebehandlungsschritt zu dem Endblasformschritt angegeben werden.

Die Wärmebehandlungsform, welche in dem zweiten Wärmebehandlungsschritt verwendet wird, weist ein Halsstützglied (beispielsweise ein Halsführungsglied), welches den Halsabschnitt des ersten blasgeformten Formlings stützt, eine Hohlform, welche mit dem Rumpf des ersten blasgeformten Formlings in Berührung kommt, und eine Bodenform, welche mit dem Boden des ersten blasgeformten Formlings in Berührung kommt, auf. Hier werden, während die Hohlform auf zwischen 150 und 220ºC - die Kristallisationstemperatur - erwärmt wird, das Halsstützglied und die Bodenform auf einer niedrigeren Temperatur (30 bis 100ºC) gehalten. Deshalb neigt die Temperatur der Hohlform in den beiden Grenzregionen in Nachbarschaft des Halsstützglieds und der Bodenform wegen der Wärmeleitung in diesen Bereichen dazu, unter die Kristallisationstemperatur abzufallen.

Diese beiden Bereiche entsprechen einem ersten Teil, welcher sich von dem unteren Teil des Halses zu der Schulter des ersten blasgeformten Formlings erstreckt, und einem zweiten Teil, welcher sich von der Basis bis zu der Ferse des ersten blasgeformten Formlings erstreckt, und es besteht eine Gefahr, dass die Kristallisierung in diesen Bereichen nicht ausreichend ist. Deswegen neigt die Wärmebeständigkeit dieser beiden Teile dazu, schlechter zu sein als die Wärmebeständigkeit von anderen Teilen.

Darüber hinaus sind diese ersten und zweiten Teile dicker als andere Teile des Behälters und deswegen schwieriger zu erwärmen und weisen außerdem aus dem ersten Blasformschritt einen geringen Ausrichtungsgrad auf, weswegen die Wärmebeständigkeit tendenziell im Vergleich mit anderen Teilen weiter verschlechtert wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters anzugeben, bei welchem eine weitere Verbesserung der Wärmebeständigkeit, eine Verbesserung der Effektivität der Herstellung und eine Verbesserung der Größengenauigkeit gegeben ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters anzugeben, bei welchem durch Stabilisierung der Form und Größe eines Zwischenformlings eine Verbesserung der Effektivität der Herstellung und eine Verbesserung der Größengenauigkeit gegeben ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters anzugeben, bei welchem eine verbesserte Wärmebeständigkeit in den Schulter- und Fersenabschnitten gegeben ist.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird ein Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters nach Anspruch 1 angegeben. Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Formen eine wärmebeständigen Behälters der oben beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet,

- dass der erste blasgeformte Formling von der ersten Form einer Wärmebehandlungsform zugeführt wird, in der der erste Wärmebehandlungsschritt durchgeführt wird;

- dass der erste blasgeformte Formling nach Beendigung der ersten Wärmebehandlung evakuiert wird, wodurch ein geschrumpfter Zwischenformling erzeugt wird;

- dass der geschrumpfte Zwischenformling aus der Wärmebehandlungsform entfernt und dem zweiten Wärmebehandlungsschritt unterzogen wird und

- dass der zweite Wärmebehandlungsschritt wegen der im ersten Wärmebehandlungsschritt beseitigten Spannungen fast ohne Schrumpfen des geschrumpften Zwischenformlings durchgeführt wird.

Die Kristallisierung des ersten blasgeformten Formlings, welcher innerhalb der Form während des ersten Wärmebehandlungsschritts wärmebehandelt wird, wird gefördert und durch das während der Entnahme aus der Form auftretende Schrumpfen wird ein Zwischenformling gebildet, bei welchem Restspannungen beseitigt sind.

Außerdem wird die Kristallisierung weiter gefördert, indem der Zwischenformling in dem aufgeweichten und geschrumpften Zustand im zweiten Wärmebehandlungsabschnitt einer Wärmebehandlung außerhalb der Form unterworfen wird, und die Wärmebeständigkeit des geformten Endprodukts kann verbessert werden. Darüber hinaus kann sichergestellt werden, dass der Zwischenformling während des zweiten Blasformens eine zum Strecken geeignete Temperatur erreicht. Das bedeutet, dass der Temperaturabfall des Zwischenformlings aufgrund der Evakuierung nach dem ersten Wärmebehandlungsschritt oder aufgrund des Transports des Zwischenformlings nach dessen Evakuierung durch den zweiten Wärmebehandlungsschritt beseitigt werden kann. Folglich kann eine Verschlechterung der Größengenauigkeit des geformten Endprodukts aufgrund eines Temperaturabfalls beim zweiten Blasformschritt verhindert werden.

Selbst wenn die Wärmebehandlungszeit innerhalb der Form beim ersten Wärmebehandlungsschritt reduziert wird, kann die Wärmebehandlung weiter außerhalb der Form im zweiten Wärmebehandlungsschritt durchgeführt werden und der Formzyklus kann deswegen abgekürzt und die Effektivität der Herstellung kann stark verbessert werden. Da für den zweiten Wärmebehandlungsschritt eine Form mit relativ hohen Herstellungskosten nicht benötigt wird, besteht kein starker Anstieg der Kosten der Blasformmaschine.

Gemäß einer ersten bevorzugten Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters angegeben, bei dem beim ersten Blasformschritt der erste blasgeformte Formling mit einer Länge geformt wird, die länger ist als die Länge des Endproduktes; und bei dem die Längs- und Querabmessungen des nach dem ersten Wärmebehandlungsschritt aus der Form entnommenen geschrumpften Zwischenformlings geringfügig kleiner sind als die Längs- und Querabmessungen des Endprodukts.

Dadurch, dass der erste blasgeformte Formling größer als das geformte Endprodukt gemacht wird, sind die Längs- und Querabmessungen des Zwischenformlings durch das Schrumpfen nach dem ersten Wärmebehandlungsschritt geringfügig kleiner als diejenigen des geformten Endproduktes. Weiterhin wird durch das Schrumpfen nach dem ersten Wärmebehandlungsschritt die Restverspannung in dem ersten blasgeformten Formling fast vollständig beseitigt. Daher tritt, selbst wenn der Zwischenformling einer zweiten Wärmebehandlung außerhalb der Form unterworfen wird, fast keine Schrumpfungsverformung des Zwischenformlings auf. Aus diesem Grund kann ein Zwischenformling mit einer konstant stabilen Größe innerhalb der Endblasform angeordnet werden, wodurch ein Einklemmen des Zwischenformlings beim Schließen der Form verhindert werden kann. Wieder kann beim zweiten Blasformschritt das geformte Endprodukt fast ohne Strecken des Zwischenformlings geformt werden. Daher besteht in dem geformten Endprodukt fast keine auf das Strecken in dem zweiten Blasformschritt zurückgehende Verspannung.

Nach einer zweiten bevorzugten Abwandlung der Erfindung wird ein Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters bereitgestellt, bei dem der Zwischenformling einen Halsabschnitt mit einer Öffnung, einen rohrförmigen Rumpfabschnitt, einen das eine Ende des Rumpfabschnitts verschließenden Bodenabschnitt, einen den Halsabschnitt mit dem Rumpfabschnitt verbindenden Schulterabschnitt und einen den Rumpfabschnitt mit dem Bodenabschnitt verbindenden Fersenabschnitt aufweist; und bei dem beim zweiten Wärmebehandlungsschritt die Wärmebehandlung so ausgeführt wird, dass die jeder Schulter- und jedem Fersenabschnitt zugeführte Wärmemenge größer ist als die dem Rumpfabschnitt zugeführte Wärmemenge.

Da diese Abschnitte in der Nähe des Schulterabschnitts und des Fersenabschnitts, welche insbesondere zu einer reduzierten Wärmebeständigkeit neigen, zuverlässig stärker als andere Abschnitte erwärmt werden können, kann die Wärmebeständigkeit verbessert werden.

Der erste Wärmebehandlungsschritt kann einen Schritt aufweisen, bei welchem das Innere des in der Form angeordneten ersten blasgeformten Formlings unter Druck gesetzt und einer Wärmebehandlung unterzogen wird, und einen Schritt, in welchem nach Abschluss der Wärmebehandlung das Innere des ersten blasgeformten Formlings evakuiert wird. Außerdem kann der Zwischenformling im zweiten Wärmebehandlungsschritt einer Wärmebehandlung unterworfen werden, ohne dass komprimiertes Gas in den Zwischenformling eingeführt wird.

Der Grund hierfür ist, dass, sogar wenn die Temperatur des Formlings nach dem ersten Wärmebehandlungsschritt, in welchem das Innere des ersten blasgeformten Formlings evakuiert wird, abfällt, eine Erwärmung auf eine zum Strecken geeignete Temperatur im zweiten Wärmebehandlungsschritt durchgeführt werden kann. Da keine Notwendigkeit besteht, den Zwischenformling nach dem zweiten Wärmebehandlungsschritt zu evakuieren, kann ein großer Abfall der Temperatur des Zwischenformlings vor dem zweiten Blasformschritt verhindert werden. Weiterhin wird, da kein komprimiertes Gas in den Zwischenformling eingeführt wird, keine Form zur Aufrechterhaltung der äußeren Form des Zwischenformlings benötigt.

Die Wärmebehandlungstemperatur des Zwischenformlings beim zweiten Wärmebehandlungsschritt kann mindestens die Temperatur der Form beim ersten Wärmebehandlungsschritt sein. Der Grund hierfür ist, dass, selbst wenn die Wärmebehandlungszeit des ersten Wärmebehandlungsschritts reduziert wird, ein nicht ausreichender Wärmebehandlungseffekt durch den zweiten Wärmebehandlungsschritt kompensiert werden kann. Folglich wird die Effektivität der Herstellung verbessert, während die Wärmebeständigkeit der Behälter gewährleistet wird.

Der zweite Wärmebehandlungsschritt kann mit Hilfe einer Vielzahl von Infrarot-Heizern, welche entlang des Zwischenformlings angeordnet sind, durchgeführt werden. Der Grund hierfür ist, dass das synthetische Harz, aus welchem der Zwischenformling gebildet ist, Infrarotstrahlung leicht absorbiert und in effektiver Weise wärmebehandelt werden kann. Insbesondere können bei dem zweiten Wärmebehandlungsschritt, da fast kein Schrumpfen des Zwischenformlings auftritt, Infrarot-Heizer in festen Positionen benutzt werden, und die Wärmebehandlung kann durchgeführt werden, ohne dass notwendigerweise ein Mittel zur Beschränkung des Schrumpfens des Zwischenformlings benötigt wird. Wenn Infrarot-Heizer bei der Wärmebehandlung des ersten blasgeformten Formlings benutzt würden, würde sich die Größe des ersten blasgeformten Formlings während der Wärmebehandlung stark ändern und die Positionierung der Heizer, die Temperatursteuerung und andere Aspekte wären schwierig. Bei der Verwendung von Infrarot-Heizern bei dem zweiten Wärmebehandlungsschritt wird eine solche Positionierung der Heizer und eine Temperatureinstellung fast nicht benötigt. Es sollte angemerkt werden, dass der zweite Wärmebehandlungsschritt in gleicher Weise ausgeführt werden kann, indem heiße Luft auf die äußere Oberfläche des Zwischenformlings gerichtet wird. Wiederum kann, unabhängig von dem gewählten Erwärmungsverfahren, bei dem zweiten Wärmebehandlungsschritt eine Gleichförmigkeit der Erwärmung in Umfangsrichtung sichergestellt werden, wenn der Zwischenformling gedreht wird.

Von der Vielzahl der Infrarotheizer können die Heizer, welche hauptsächlich den Schulterabschnitt und den Fersenabschnitt des Zwischenformlings erwärmen, näher als die anderen Heizer zur Längsachse des Zwischenformlings angeordnet werden. Da diese Abschnitte in der Nähe des Schulterabschnitts und des Fersenabschnitts, welche insbesondere zu einer reduzierten Wärmbebeständigkeit neigen, zuverlässig stärker als andere Abschnitte erwärmt werden können, kann die Wärmebeständigkeit dieser Abschnitte verbessert werden.

Die Temperatur der bei dem ersten Wärmebehandlungsschritt verwendeten Form kann im Bereich zwischen 150 und 220ºC sein und die Wärmebehandlungszeit kann im Bereich von 2 bis 10 Sekunden sein. Mit der obigen Formtemperatur kann eine Kristallisierung des ersten blasgeformten Formlings in kurzer Zeit effektiv beschleunigt werden und die Effektivität der Herstellung kann verbessert werden.

Wenn separate Formen zum ersten Blasformen und für die erste Wärmebehandlung vorgesehen sind, kann die für die Wärmebehandlung benötigte Zeit von der für den ersten Blasformschritt benötigten Zeit abgezogen werden und der Formzyklus kann abgekürzt werden. Die Form des inneren Hohlraums der im Stadium des ersten Blasformens verwendeten ersten Blasform und die Form des inneren Hohlraums der im Stadium der ersten Wärmebehandlung verwendeten Wärmebehandlungsform können dann im Wesentlichen dieselben sein.

Die Endblasform, welche bei dem zweiten Blasformschritt benutzt wird, kann auf eine Temperatur, welche mindestens der Glasübergangstemperatur des synthetischen Harzes entspricht, und wenigstens auf die Temperatur, welche für die Wärmebeständigkeit des geformten Endprodukts notwendig ist, erwärmt werden. Durch diese Maßnahme können die geringen, beim zweiten Blasformen erzeugten Spannungen beseitigt werden und selbst wenn das geformte Endprodukt später der Wärmebeständigkeitstemperatur ausgesetzt wird, wird kein Schrumpfen erfolgen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Illustrierung der Schritte in einer Ausführungsform des Verfahrens zum Formen eines wärmebeständigen Behälters der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2A bis 2D sind vergrößerte Ansichten, welche den Formling in den verschiedenen Schritten aus Fig. 1 zeigen.

Fig. 3 ist ein Schnittdiagramm, welches einen ersten blasgeformten Formling in einem ersten Blasformschritt zeigt.

Fig. 4 ist ein Schnittdiagramm, welches eine Heizbox in einem zweiten Wärmebehandlungsschritt zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt die Schritte in einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Formen eines wärmebeständigen Behälters der vorliegenden Erfindung.

Dieses Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters beinhaltet im Wesentlichen fünf Schritte. Im ersten Schritt wird ein Vorformling 10, welcher in Fig. 1 gezeigt ist, geformt. Im zweiten Schritt wird der Vorformling 10 innerhalb einer ersten Blasform 100, welche in Fig. 1 gezeigt ist, zu einem ersten blasgeformten Formling 12 blasgeformt. In dem dritten Schritt wird auf den ersten blasgeformten Formling 12 innerhalb einer in Fig. 1 gezeigten Wärmebehandlungsform 102 eine erste Wärmebehandlung angewendet. In dem vierten Schritt wird ein Zwischenformling 14 in geschrumpfter Form nach der ersten Wärmebehandlung einer zweiten Wärmebehandlung außerhalb einer Form unterworfen. In dem fünften Schritt wird der Zwischenformling 14, welcher der zweiten Wärmebehandlung unterworfen wurde, innerhalb einer in Fig. 1 gezeigten Endblasform 104 zu einem geformten Endprodukt 16 blasgeformt.

Die Fig. 2A bis 2D zeigen die Formlinge 10, 12, 14 und 16 in ausgerichteter Form, so dass ihre Größen verglichen werden können. Es sollte angemerkt werden, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Formlinge in umgekehrter Ausrichtung geformt werden und dass deswegen die Formlinge auch in den Fig. 2A bis 2D in umgekehrter Ausrichtung gezeigt sind. Diese Formlinge 10, 12, 14 und 16 werden nun nacheinander beschrieben.

(A) Vorformling 10

Der Vorformling 10 wird aus PET durch ein wohlbekanntes Spritzgussverfahren geformt und weist einen Rumpf 18 in Form einer Röhre mit einem Boden und einem am oberen Ende des Rumpfs 18 geformten Halsabschnitt 20 auf.

Der Halsabschnitt 20 weist einen Gewindeabschnitt 22 auf, an welchem eine in den Zeichnungen nicht gezeigte Kappe befestigt werden kann. Der Halsabschnitt 20 wird in den folgenden Blasformschritten keiner Ausrichtung unterzogen. Um diesem Halsabschnitt 20 eine Wärmbebeständigkeit zu verleihen, kann der Halsabschnitt 20 langsam aufgeheizt und abgekühlt werden, um die Kristallisation zu beschleunigen ("whitening crystallization"), wird ein wärmebeständiges Stück in den Halsabschnitt 20 eingesetzt oder wird der Halsschnitt 20 in einer schichtartigen Weise mit PET-Harz und einem wärmebeständigen Harz geformt.

Es sollte angemerkt werden, dass, wenn der Vorformling 10 aus PEN (Polyethylen-Naphthalat) hergestellt ist, es nicht immer notwendig ist, dem Halsabschnitt 20 eine Wärmebeständigkeit zu verleihen.

(B) Erster blasgeformter Formling 12

Der erste blasgeformte Formling 12 wird innerhalb der in den Fig. 1 und 3 gezeigten ersten Blasform 100 durch biaxiales Streckblasformen des Vorformlings 10 unter Verwendung eines Streckstabes und von komprimiertem Gas erhalten. Die vertikale Länge dieses ersten blasgeformten Formlings 12 ist, wie durch Vergleich der Fig. 2B und 2D gesehen werden kann, länger als diejenige des blasgeformten Endprodukts 16. Es sollte angemerkt werden, dass die Temperatur der ersten Blasform 100 so eingestellt werden kann, dass nach der Abkühlung und der Entnahme es ersten blasgeformten Formlings 12 keine große Schrumpfungsverformung des ersten blasgeformten Formlings 12 auftritt.

Die Größe dieses ersten blasgeformten Formlings 12 wird bestimmt durch Betrachtung der Größe des Zwischenformlings 14, welcher durch nachfolgendes Schrumpfen des ersten blasgeformten Formlings 12 durch Wärmebehandlung erhalten wurde. Der Grad der Schrumpfung von dem ersten blasgeformten Formling 12 zu dem Zwischenformling 14 wird jedoch durch verschiedene Formbedingungen beeinflusst. Daher werden entsprechend den Formbedingungen zum Erhalt des gewünschten blasgeformten Endprodukts 16 verschiedene Einstellungen für die Größe des ersten blasgeformten Formlings 12 benötigt. Der Fachmann kann für jedes gewünschte Endprodukt zahlreiche Tests der Größe des ersten blasgeformten Formlings 12 durchführen, um eine benötigte Einstellung zu erhalten. Insbesondere muss der Durchmesser des Rumpfabschnitts des Zwischenformlings 14 beachtet werden. Wenn dieser Rumpfdurchmesser zu groß ist, wird der Rumpfabschitt des Zwischenformlings 14 durch die Trennflächen der Endblasform 104 eingeklemmt, wenn der Zwischenformling 14 in die Endblasform 104 eingebracht und die Form geschlossen wird. Der Rumpfdurchmesser des ersten blasgeformten Formlings 12, welcher den Rumpfdurchmesser des Zwischenformlings 14 bestimmt, wird vorzugsweise so eingestellt, dass er geringfügig größer ist als der Rumpfdurchmesser des geformten Endprodukts 16, sollte aber, um ein Einklemmen zu vermeiden, nicht zu groß sein, da der Betrag des Schrumpfens in radialer Richtung verglichen mit demjenigen in axialer Richtung klein ist.

Der erste blasgeformte Formling 12 ist nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt, sondern kann in gleicher Weise beispielsweise durch das sogenannte "Freiblas"-Formverfahren ohne Verwendung eines Streckstabes erhalten werden.

Der erste blasgeformte Formling 12 weist, wie in Fig. 2B gezeigt, einen Halsabschnitt 20, einen Schulterabschnitt 24, einen Rumpfabschnitt 26, einen Fersenabschnitt 28 und einen Bodenabschnitt 30 auf. Der Bodenabschnitt 30 weist einen Bodenstützabschnitt 32 und einen erhöhten Boden 34 auf.

Der Halsabschnitt 20 wird nicht gestreckt und der Schulterabschnitt 24, erweitert bis zu dem Rumpfabschnitt 26, bildet einen Bereich niedriger Streckung. Der Rumpfabschnitt 26 ist dünnwandig mit ausreichender Streckorientierung und der Fersenabschnitt 28 und der Bodenstützabschnitt 32 weisen von dem Rumpfabschnitt 26 bis zu dem erhöhten Boden 34 einen abnehmenden Orientierungsgrad auf. Der erhöhte Boden 34 ist in Richtung des Behälterinneren konkav und dickwandig bei einem niedrigen Orientierungsgrad.

Es sollte angemerkt werden, dass Verspannungen, welche während des Streckens entstehen, durch den hohen Streckungsgrad, insbesondere des Rumpfabschnittes 26 dieses ersten blasgeformten Formlings 12 in dem Rumpfabschnitt 26 verbleiben.

(C) Zwischenformling 14

Der Zwischenformling 14 wird erhalten durch Wärmebehandlung des ersten blasgeformten Formlings 12 innerhalb der in Fig. 1 gezeigten Wärmebehandlungsform 102, gefolgt von einem Schrumpfen des ersten blasgeformten Formlings 12. Der Zwischenformling 14 wird weiterhin einer zweiten Wärmebehandlung innerhalb der in Fig. 1 gezeigten Heizbox 106 unterworfen, wobei aber, wie im Folgenden beschrieben, bei diesem zweiten Wärmebehandlungsschritt fast keine Schrumpfung auftritt.

Bei diesem Zwischenformling 14 wird viel von der Verspannung der ersten Wärmebehandlung in der Wärmbehandlungsform 102 beseitigt und er befindet sich in einem Zustand mit verbesserter Kristallisierung.

Nach der Wärmebehandlung in der Wärmebehandlungsform 102 ist der durch die Restverspannungen geschrumpfte Zwischenformling 14 (die Verspannung, die nicht durch die Wärmebehandlung beseitigt wurde) in einem thermisch extrem stabilen Zustand und dieser Zwischenformling 14 erfährt, selbst wenn er danach erwärmt wird, fast keine Verformung.

Dieser Zwischenformling 14 ist, wie aus einem Vergleich der Fig. 2C und 2D gesehen werden kann, sowohl in Längs- als auch in Querrichtung geringfügig kleiner als das blasgeformte Endprodukt 16. Hier ist bevorzugt, wenn die Abmessungen des Zwischenformlings 14 möglichst nahe bei denjenigen des blasgeformten Endprodukts 16 sind. Die Größe des geformten Endprodukts 16 muss jedoch im Hinblick auf die mögliche Gefahr eines Einklemmens des Zwischenformlings 14 beim Schließen der Endblasform 104 (siehe Fig. 1) bestimmt werden.

(D) Geformtes Endprodukt 16

Das blasgeformte Endprodukt 16 weist, wie in Fig. 2D gezeigt, eine ringförmige Vertiefung 38 auf, welche einen Rumpf 36 in einen oberen und einen unteren Teil teilt. Der Rumpf 36 auf der Seite des Halsabschnitts 20 der ringförmigen Vertiefung 38 ist ein Aufkleberabschnitt 40, der durch eine weich gewölbte Oberfläche gebildet wird, und der Rumpf 36 auf der Seite des Bodenabschnitts 30 der ringförmigen Vertiefung 38 weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandet voneinander angeordneten Feldern 42 zum Absorbieren eines reduzierten Drucks auf.

Der erhöhte Boden 34 weist bei dem ersten blasgeformten Formling 12, dem Zwischenformling 14 und dem blasgeformten Endprodukt 16 im Wesentlichen dieselbe Form auf.

Als Nächstes werden die erste Blasform 100 beim ersten Blasformschritt und die Heizbox 106 beim zweiten Wärmebehandlungsschritt beschrieben.

Es sollte angemerkt werden, dass die Wärmebehandlungsform 102 beim ersten Wärmebehandlungsschritt und die Endblasform 104 beim zweiten Blasformschritt funktionell fast identisch mit der ersten Blasform 100 sind und eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird. Hier weisen die erste Blasform 100 und die Wärmebehandlungsform 102 einschließlich der Form des Hohlraums fast denselben Aufbau auf. Die Endblasform 104 weist einen Hohlraum mit einer Form auf, welche mit der Außenform des blasgeformten Endprodukts 16 übereinstimmt, und unterscheidet sich in diesem Punkt von der ersten Blasform 100 und der Wärmebehandlungsform 102.

In Fig. 3 ist eine Schnittansicht der ersten Blasform 100 gezeigt.

Der durch Spritzguss geformte Vorformling 10 wird auf eine zum Strecken geeignete Temperatur (100 bis 120ºC) erwärmt und in die erste Blasform 100 eingebracht, welche ein Paar von Teilformen und eine Bodenform 62 umfasst.

Der Vorformling 10 wird in umgekehrter Ausrichtung auf einem Trageglied 46 zum Tragen desselben befestigt.

Das Trageglied 46 ist an einer Transportkette 48 zum kreisförmigen Transportieren auf einer Formmaschine (in den Figur nicht gezeigt) befestigt und weist zum Bewegen entlang einer Schiene 50 einen Nockenstößel 52 auf.

Darüber hinaus ist zum Drehen der Position, in welcher der Vorformling 10 montiert ist, ein drehendes gezahntes Kettenrad 54 und ein in den Zeichnungen nicht gezeigter Transportstift, welcher in den Halsabschnitt 20 des Vorformlings 10 eingesetzt ist, vorgesehen.

Weiterhin ist unter dem Trageglied 46 ein Dichtungskolben 56 vorgesehen, welcher sich in Richtung des Trageglieds 46 und der Dichtung erhebt, zur Bereitstellung von Blasluft in dem ersten Blasformschritt, dem ersten Wärmebehandlungsschritt und dem zweiten Blasformschritt.

Die erste Blasform 100 weist ein gekühltes Halsführungsglied 58 zum Positionieren des Vorformlings 10 auf und dieses Halsführungsglied 58 ist in einer solchen Position, dass es den Halsabschnitt 20 berührt. Weiterhin umfasst die erste Blasform 100 acht in vertikaler Richtung voneinander beabstandete ringförmige Heizer 60, welche den sich von dem Schulterabschnitt 24 bis zu dem Bodenstützabschnitt 32 des ersten blasgeformten Formlings 12 erstreckenden Bereich umschließen.

Die Temperatur dieser ringförmigen Heizer 60 kann gemäß den Erfordernissen der Wärmebeständigkeit des Schulterabschnitts 24, des Rumpfabschnitts 26, des Fersenabschnitts 28, des Bodenstützabschnitts 32 usw. variiert werden.

Darüber hinaus kann, um den Formaufbau einfacher zu machen, an Stelle der Vielzahl von ringförmigen Heizern 60 eine Vielzahl von Streifenheizern benutzt werden, welche sich in vertikaler Richtung von dem ersten blasgeformten Formling 12 erstrecken, oder eine Flüssigkeitsleitung zur Temperatureinstellung. In diesem Fall wird die Vielzahl von Streifenheizern 60 bevorzugt um die Umgebung des ersten blasgeformten Formlings 12 angeordnet oder die Flüssigkeitsleitung wird in Umfangsrichtung angeordnet. Bevorzugt kann mit diesen Streifenheizern oder der Flüssigkeitsleitung zur Temperatureinstellung eine variable Temperatureinstellung für jede Position in vertikaler Richtung bereitgestellt werden.

Die Bodenform 62, welche einen Teil des Bodenstützabschnitts 32 und des erhöhten Bodens 34 des ersten blasgeformten Formlings 12 berührt, ist mit einem Durchgang 64, durch welchen ein Heizmedium fließt, versehen.

Durch die Zirkulation dieses Heizmediums wird die Bodenform 62 der ersten Blasform 100 bevorzugt auf eine Temperatur von 90 bis 120ºC eingestellt. Der Grund, weshalb die Bodenform 62 der ersten Blasform 100 geheizt wird, ist, dass eine Gefahr besteht, dass es nicht möglich ist, den Bodenstützbereich 32 und den erhöhten Boden 34 des ersten blasgeformte Formlings 12 in der Bodenform 62 der in Fig. 1 gezeigten Wärmebehandlungsform 102 in geeigneter Weise zu erwärmen. Der Grund hierfür ist, dass der Bodenabschnitt 30 von der Bodenform 62 durch den Effekt des thermischen Schrumpfens getrennt wird, während der erste blasgeformte Formling 12 in der Wärmebehandlungsform 102 die Wärmebehandlung durchläuft. Wenn im Hinblick darauf die Bodenform 62 der Wärmebehandlungsform 102 auf einer hohen Temperatur gehalten wird, tritt eine unerwünschte Verformung des Bodenabschnitts 30 des ersten blasgeformten Formlings 12 auf. Daher muss die Bodenform 62 der Wärmebehandlungsform 102 auf einer deutlich niedrigeren Temperatur gehalten werden und folglich ist es nicht möglich, auf den Bodenabschnitt 30 in der Wärmebehandlungsform 102 eine geeignete Wärmebehandlung anzuwenden.

Auf diese Weise wird eine Wärmebehandlung des Bodenabschnitts 30 in der Bodenform 62 der ersten Blasform 100 durchgeführt.

In Fig. 4 ist eine Heizbox 106 gezeigt, welche den aus der Wärmebehandlungsform 102 entnommenen Zwischenformling 14 im geschrumpften Zustand durch Infrarot-Heizer 66a bis 66h erwärmt, welche in Querrichtung darin angeordnet sind.

Acht Infrarot-Heizer 66a bis 66h sind in Intervallen in vertikaler Richtung des Zwischenformlings 14 angeordnet und erstrecken sich entlang der Transportrichtung des Zwischenformlings 14 (in Fig. 3 von hinten nach vorne).

Der Typ der Infrarot-Heizer 66a bis 66h kann je nach Eignung aus dem Langwellen-Infrarot (fernes Infrarot), Mittelwellen-Infrarot oder Kurzwellen-Infrarot (nahes Infrarot) ausgewählt werden. Im Allgemeinen wird Plastik als Medium angesehen, welches insbesondere Infrarot-Strahlung mittlerer Wellenlänge absorbiert, aber hier wurden von Heraeus hergestellte Kurzwellen-Infrarot-Heizer benutzt (nahes Infrarot, Maximalenergie-Wellenlänge 1,0 bis 2,0 um).

Die Temperatur der wärmeemittierenden Elemente der Infrarot-Heizer 66a bis 66h kann in dem Bereich von etwa 300 bis 2000ºC eingestellt werden. Dadurch wird die Temperatur, auf welche der Zwischenformling 14 im zweiten Wärmebebehandlungsschritt erwärmt wird, auf dieselbe oder oberhalb der Temperatur der Wärmebehandlungsform 102 eingestellt. Es sollte angemerkt werden, dass der Zwischenformling 14 bevorzugt auf zwischen 150 und 220ºC erwärmt wird, damit der Zwischenformling 14 im zweiten Wärmebehandlungsschritt fast keine Schrumpfung erfährt.

Als Nächstes wird bevorzugt die Spannungsversorgung von jedem der Infrarot-Heizer 66a bis 66h oder deren Abstand von dem Zwischenformling 14 eingestellt, so dass die Temperatur des Zwischenformlings 14 nicht übermäßig ansteigt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, werden die Infrarot-Heizer 66a und 66h gegenüber dem Schulterabschnitt 24 und dem Fersenabschnitt 28 bevorzugt näher zur vertikalen Achse des Zwischenformlings 14 angeordnet als die Infrarot-Heizer 66b bis 66 g.

Dies liegt zum Teil daran, dass der Schulterabschnitt 24 und der Fersenabschnitt 28 einen kleineren Durchmesser als der Rest des Rumpfabschnitts 26 haben, aber auch daran, dass die im Vergleich mit dem Rest des Rumpfabschnitts 26 größere Wanddicke bedeutet, dass der Schulterabschnitt 24 und der Fersenabschnitt 28 eine geringere Erwärmungseffektivität aufweisen, und dies dient dazu, dass eine geeignete Wärmemenge bereitgestellt wird.

Es ist wirkungsvoll, den Infrarot-Heizern 66a und 66h im Vergleich mit den anderen mehr Leistung zuzuführen.

Da der Zwischenformling 14 in die Heizbox 106 transportiert wird, nachdem das Schrumpfen bereits erfolgt ist, kann genau festgestellt werden, welche Höhenpositionen der Infrarot-Heizer 66a bis 66h welchen Bereichen des Zwischenformlings 14 entsprechen. Jedoch können, sofern für einen bestimmten Zweck benötigt, verschiedene Einstellungen der Infrarot-Heizer 66a bis 66h, beispielsweise Höheneinstellungen, durchgeführt werden.

Auf der den Infrarot-Heizern 66a bis 66h gegenüberliegenden Seite des Transportwegs des Zwischenformlings 14 ist ein Reflektor 68 vorgesehen. Dieser wird zur effektiven Ausnutzung der Infrarot-Strahlen verwendet, welche durch den Zwischenformling 14 hindurchgetreten sind. Es sollte angemerkt werden, dass der Zwischenformling 14 beim Durchtritt durch die Heizbox 106 rotiert wird. Dies stellt sicher, dass der Zwischenformling 14 in Umfangsrichtung gleichmäßig erwärmt wird.

In der Nähe des Halsabschnitts 20 des Zwischenformlings 14 ist auf beiden Seiten des Transportwegs des Zwischenformlings 14 eine Abschirmplatte 70 vorgesehen, um den Halsabschnitt 20 vor Infrarot-Strahlen zu schützen.

Die Abschirmplatte 70 ist fest. Aber wenn die Erwärmung des Zwischenformlings 14 innerhalb der Heizbox 106 im stationären Zustand durchgeführt wird, kann die Abschirmplatte 70 in gleicher Weise in der Halteposition geöffnet und geschlossen werden.

Als Nächstes wird das Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Schritt des Formens eines Vorformlings

Zuerst wird ein ungeformter Vorformling 10 in Form eines Schlauchs mit einem Boden, wie in Fig. 2A gezeigt, durch Spritzguss in einer Spritzgussmaschine geformt. Ein aus wärmebeständigem Harz geformtes Stück wird vorher in die Form eingesetzt. Dieses Stück weist eine wenigstens dem Gewindeabschnitt 22 entsprechende Form auf. Dann wird die auf 10 bis 30ºC abgekühlte Vorformling-Form mit geschmolzenen PET-Harz gefüllt. Dadurch wird durch Spritzguss ein Vorformling 10 geformt, bei welchem wenigstens der Gewindeabschnitt 22 eine Wärmebeständigkeit aufweist.

Als Nächstes wird der auf diese Weise durch Spritzguss geformte Vorformling 10 auf dem Trageglied 46 befestigt und zu dem ersten Blasformschritt transportiert (siehe Fig. 1).

Wenn die Wärme vom Spritzgießen des Vorformlings 10 benutzt wird (Verfahren mit heißem Vorformling), wird der Vorformling 10 in einem frühen Stadium aus der Vorformling-Form entnommen und der Vorformling 10 wird mit dem Trageglied 46 transportiert während er noch heiß ist.

Wenn die Wärme vom Spritzgießen des Vorformlings 10 nicht benutzt wird (Verfahren mit kaltem Vorformling) wird der Vorformling 10 zuerst in geeigneter Weise in der Vorformling-Form gekühlt und dann wird der Vorformling 10 entnommen. Danach wird der Vorformling 10 zu einer in den Zeichnungen nicht gezeigten Wiedererwärmungsstation getragen. Dann, nach Erwärmung auf 100 bis 120ºC durch die Infrarot-Heizer oder dergleichen, wird der Vorformling 10 auf dem Trageglied 46 befestigt und transportiert.

Erster Blasformschritt

Als Nächstes wird der durch das Trageglied 46 transportierte Vorformling 10 innerhalb der ersten Blasform 100 angeordnet, welche geöffnet und auf etwa 30ºC abgekühlt wird. Nach Zusammenklemmen der ersten Blasform 100 wird der Vorformling 10 mit Hilfe eines Streckstabs und komprimiertem Gas einem biaxialen Streckblasformen unterworfen, um einen ersten blasgeformten Formling 12 zu erhalten (siehe Fig. 1).

Dieser erste blasgeformte Formling 12 wird im Hinblick auf das Schrumpfen während des ersten Wärmebehandlungsschritts so geformt, dass er in der vertikalen Richtung länger ist als das blasgeformte Endprodukt 16. Bei dieser Ausführungsform werden der erste und der zweite Wärmebehandlungsschritt innerhalb der ersten Wärmebehandlungsform 102 bzw. der Heizbox 106 außerhalb der Form durchgeführt. Daher ist, verglichen mit dem Fall, in welchem die Wärmebehandlung nur einmal außerhalb der Form durchgeführt wird, das Ausmaß der Schrumpfung des ersten blasgeformten Formlings 12 zu dem Zwischenformling 14 sehr viel geringer und insbesondere besteht ein deutlicher Unterschied im Ausmaß der Schrumpfung in vertikaler Richtung. Der Grund hierfür ist, dass, wenn die Erwärmung nur außerhalb der Form durchgeführt wird, der erste blasgeformte Formling frei aufgrund von Restverspannungen schrumpft und das Ausmaß dieses Schrumpfens relativ groß ist. Auf der anderen Seite werden, wenn die Wärmebehandlung, wie in diesem Ausführungsbeispiel, durch Berührung mit der Wärmebehandlungsform durchgeführt wird, während der blasgeformte erste Formling und die Wärmebehandlungsform einander berühren, die Restverspannungen in dem blasgeformten ersten Formling durch Kristallisierung beseitigt. Wenn der erste blasgeformte Formling aus der Wärmebehandlungsform entnommen wird, bewirkt eine nicht vollständig beseitige Restverspannung, dass der erste blasgeformte Formling schrumpft und den blasgeformten Zwischenformling bildet. Das Ausmaß dieses Schrumpfens ist aber extrem klein.

Daher können die Form und der Formklemmmechanismus für das erste Blasformen im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Wärmebehandlung nur außerhalb der Form durchgeführt wird, kompakter gemacht werden und da die Wärmebehandlung mit hoher Effektivität durch Berührung durchgeführt wird, kann auch der zur Wärmebehandlung benötigte Raum gespart werden. Folglich besteht der Vorteil, dass die erste Blasform 100 und der damit verbundene Mechanismus kompakter gemacht werden können.

Nach Fertigstellung des ersten Blasformschritts wird das Innere des ersten blasgeformten Formlings 12 evakuiert und dann wird die erste Blasform 100 geöffnet. Der erste blasgeformte Formling 12 wird aus der ersten Blasform 100 entnommen und durch das Trageglied 46 zu der Wärmebehandlungsform 102 transportiert.

Erster Wärmebehandlungsschritt

Der durch das Trageglied 46 transportierte erste blasgeformte Formling 12 wird innerhalb der Wärmebehandlungsform 102 angeordnet, welche geöffnet und auf eine Temperatur von 150 bis 200ºC erwärmt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird, nachdem die Wärmebehandlungsform 102 zusammegeklemmt ist, komprimierte Luft mit 5 bis 25 kg/cm² in den ersten blasgeformten Formling 12 eingeführt und die äußere Oberfläche des ersten blasgeformten Formlings 12 wird größenordnungsmäßig 2 bis 10 Sekunden in enge Berührung mit der Hohlraumoberfläche der Wärmebehandlungsform 102 gebracht, um die erste Wärmebehandlung durchzuführen.

Wenn die Zeit der ersten Wärmebehandlung kurz ist, wird die Produktivität verbessert, aber der Grad der Kristallisierung des durch Schrumpfen nach dieser Wärmebehandlung erhaltenen Zwischenformlings 14 ist niedrig und die Verspannung wird nicht vollständig beseitigt. Wenn die Zeit der ersten Wärmebehandlung lang ist, ist der Grad der Kristallisierung hoch, die Verspannung wird vollständig beseitigt und es tritt fast kein Schrumpfen des ersten blasgeformten Formlings 12 auf, wobei die Produktivität aber gering ist.

Die Einstellung dieser Zeit der ersten Wärmebehandlung kann durch eine geeignete Auswahl entsprechend den Herstellungszielsetzungen durchgeführt werden, wobei aber ein Wert im Bereich zwischen 2 bis 10 Sekunden oder dergleichen sowohl unter dem Gesichtspunkt der Produktivität als auch der Gewährleistung der Aufrechterhaltung der Wärmebeständigkeit angemessen ist.

Nach Fertigstellung der ersten Wärmebehandlung durch die erste Wärmebehandlungsform 102 wird das Innere des ersten blasgeformten Formlings 12 evakuiert und dann wird die Wärmebehandlungsform 102 geöffnet. Auf diese Weise schrumpft der erste blasgeformte Formling 12 und die Verspannung wird beseitigt und der Zwischenformling 14, welcher sowohl in Längs- als auch in Querrichtung kleiner ist als das geformte Endprodukt 16, wird erhalten.

Zweiter Wärmebehandlungsschritt

Der Zwischenformling 14 wird durch das Trageglied 46 zu der Heizbox 106 transportiert. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird der innerhalb der Heizbox 106 angeordnete Zwischenformling 14 in geeigneter Weise durch die Infrarot-Heizer 66a bis 66h erwärmt.

Die Wärmebehandlungstemperatur des Zwischenformlings 14 bei diesem zweiten Wärmebehandlungsschritt ist vorzugsweise dieselbe oder höher als die Temperatur der Wärmebehandlungsform 102, wodurch die im ersten Wärmebehandlungsschritt erhaltene Kristallisierung gefördert wird.

Da die Verspannung des Zwischenformlings 14 durch das Schrumpfen bei der ersten Wärmebehandlung beseitigt wurde, ist bei der zweiten Wärmebehandlung eine Erwärmung fast ohne Schrumpfen möglich. Daher wird bei dem zweiten Wärmebehandlungsschritt, dessen Zielsetzung die Förderung der Kristallisierung ist, ein Mittel zur Begrenzung der Schrumpfungsverformung des Zwischenformlings 14 nicht notwendigerweise benötigt. Bei diesem zweiten Wärmebehandlungsschritt muss im Unterschied zu dem ersten Wärmebehandlungsschritt, wo die Wärmebehandlungsform 102 benutzt wurde, kein komprimiertes Gas in den Zwischenformling 14 eingeführt werden und deshalb ist nach der zweiten Wärmebehandlung keine Evakuierung des Zwischenformlings 14 nötig und das Problem eines durch solch eine Evakuierung bewirkten Temperaturabfalls des Zwischenformlings 14 tritt nicht auf.

Jedweder durch Evakuierung bei dem ersten Wärmebehandlungsschritt bewirkte Temperaturabfall des Zwischenformlings wird durch den zweiten Wärmebehandlungsschritt kompensiert, wodurch die Genauigkeit der Abmessungen des blasgeformten Endprodukts erhöht wird.

Es sollte angemerkt werden, dass eine Benutzung der Wärmebehandlungsform 102 auch für den zweiten Wärmebehandlungsschritt in Betracht gezogen werden kann. Zusätzlich zur Erhöhung der Kosten der Form wäre jedoch bei einem zweiten Wärmebehandlungsschritt, bei dem Gas hohen Drucks verwendet wird, nach solch einem zweiten Wärmebehandlungsschritt der Einfluss des Temperaturabfalls des Zwischenformlings 14 aufgrund der Evakuierung groß und das Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist daher überlegen.

In diesem zweiten Wärmebehandlungsschritt wird der Zwischenformling 14 während er rotiert erwärmt und auf diese Weise ist die Erwärmung in Umfangsrichtung gleichmäßig. Darüber hinaus können die Infrarot-Heizer 66a und 66h am oberen und unteren Ende den Schulterabschnitt 24 und den Fersenabschnitt 28 von näheren Positionen als die anderen Infrarot-Heizer bestrahlen. Aus diesem Grund werden Teile des Zwischenformlings 14, für welche die Wärmebehandlung nicht ausreichend war, in geeigneter Weise wärmebehandelt und die Kristallisierung des gesamten Zwischenformlings 14 wird verbessert.

Durch diese erste und zweite Wärmebehandlung kann die Zeit für die erste Wärmebehandlung innerhalb der Wärmebehandlungsform 102 reduziert werden. Folglich kann, während die Wärmebeständigkeit verbessert wird, auch die Produktivität verbessert werden.

Zweiter (End-) Blasformschritt

Der Zwischenformling 14, für welchen die zweite Wärmebehandlung abgeschlossen wurde, wird durch das Trageglied 46 zu der Endblasform 104 transportiert. Nachdem der Zwischenformling 14 in die Endblasform 104 in geöffnetem Zustand der Form eingebracht wurde, wird die Endblasform 104 zugeklemmt. Danach wird, wie in Fig. 1 gezeigt, der Zwischenformling 14 blasgeformt und das geformte Endprodukt 16 wird erhalten. Da die Temperatur des Zwischenformlings beim Endblasformschritt oben gehalten wird, wird angenommen, dass fast keine Verspannung während des Endblasformens auftritt. Jedoch tritt ein bestimmter Grad von neuer Verspannung wegen des Streckens beim Endblasformen auf. Um einen Verlust an Wärmebeständigkeit wegen dieser Verspannung zu vermeiden, wird die Endblasform 104 bevorzugt auf eine Temperatur höher als die für das blasgeformte Endprodukt 16 benötigte Wärmebeständigkeitstemperatur und insbesondere auf eine Temperatur oberhalb des Glasübergangs (etwa 70ºC für PET-Harz) erwärmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Endblasform 104 auf zwischen 80 und 130ºC erwärmt.

Bei diesem Endblasformschritt besteht, wenn die Endblasform 104 geschlossen wird, keine Gefahr eines Einklemmens des Zwischenformlings 14 und ein effektives Formen ist möglich. Der Grund hierfür ist, dass die Form der ersten Blasform 100 und der ersten Wärmebehandlungsform 102 so gestaltet ist, dass der Zwischenformling 14 kleiner ist als das blasgeformte Endprodukt 16. Weiterhin befindet sich der Zwischenformling 14 nach dem ersten Wärmebehandlungsschritt in einem extrem stabilen geschrumpften Zustand mit geringer Exzentrizität oder lokaler Verzerrung und die Form und die Größe des Zwischenformlings 14 sind, da ein weiteres Schrumpfen aufgrund des zweiten Wärmebehandlungsschritts fast nicht auftritt, stabil.

Da der Zwischenformling 14 im zweiten Wärmebehandlungsschritt einer Wärmebehandlung unterworfen wird, besteht weiterhin beim Endblasformschritt kein Temperaturabfall und die geeignete Strecktemperatur wird während des zweiten Blasformschritts aufrechterhalten. Folglich wird im zweiten Blasformschritt das geformte Endprodukt 16 mit einer äußeren Form erhalten, welche der Hohlraumoberfläche der Endblasform 104 entspricht und dessen dimensionsmäßige Genauigkeit wird verbessert. Da auf den Schulterabschnitt 24 und den Fersenabschnitt 28 beim zweiten Wärmebehandlungsschritt eine geeignete Wärmebehandlung angewendet wird, kann außerdem die Wärmebeständigkeit dieser Abschnitte verbessert werden.

Nach dem Endblasformen wird die Endblasform 104 geöffnet und das geformte Endprodukt 16 wird, wie in Fig. 1 gezeigt, entnommen, worauf ein Formzyklus abgeschlossen ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und zahlreiche Modifizierungen können innerhalb des Bereichs der Erfindung getätigt werden.

Beispielsweise ist in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Wärmebehandlungsform 102 zur Ausführung einer Wärmebehandlung vorgesehen, aber dieses Beispiel ist nicht beschränkend und es ist möglich, die erste Blasform 100 doppelt für die erste Wärmebehandlung zu benutzen, obwohl erwartet wird, dass der ungünstige Effekt auf die Dickenverteilung des ersten blasgeformten Formlings nicht klein sein wird. Die Temperatur der ersten Blasform 100 kann dann auf dieselbe Temperatur wie diejenige der ersten Wärmebehandlungsform 102 eingestellt werden.

Im zweiten Wärmebehandlungsschritt werden Infrarot-Heizer für die Wärmebehandlung benutzt, aber andere Verfahren eines nicht berührenden Heizens, wie beispielsweise heiße Luft oder Mikrowellen, sind in gleicher Weise möglich.

Weiterhin können Anzahl und Typ der Infrarot-Heizer, wie für die Form-Bedingungen angemessen, variiert werden.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Behälters (16) mit:

- einem ersten Blas-Form-Schritt, bei dem in einer ersten Blasform (100) ein Vorformling (10) aus einem Kunststoff in einen blasgeformten ersten Formling (12) blasgeformt wird;

- einem ersten Wärmebehandlungsschritt, bei dem der blasgeformte erste Formling (12) zum Beseitigen von Spannungen wärmebehandelt wird, wobei der erste Wärmebehandlungsschritt einen Schritt umfasst, bei dem der blasgeformte erste Formling (12) unter Druck gesetzt und einer Wärmebehandlung unterzogen wird;

- einem zweiten Wärmebehandlungsschritt, bei dem ein Zwischenformling (14) außerhalb der ersten Blasform (100) wärmebehandelt wird;

- einem zweiten Blas-Form-Schritt, bei dem der im zweiten Wärmebehandlungsschritt behandelte Zwischenformling (14) in einer Endblasform in ein ausgeformtes Endprodukt (16) blasgeformt wird,

dadurch gekennzeichnet,

- dass der blasgeformte erste Formling (12) von der ersten Form (100) einer Wärmebehandlungsform (102) zugeführt wird, in der der erste Wärmebehandlungsschritt durchgefürt wird;

- dass der blasgeformte erste Formling (12) nach Beendigung der ersten Wärmebehandlung evakuiert wird, wobei ein geschrumpfter Zwischenformling (14) erzeugt wird;

- dass der geschrumpfte Zwischenformling (14) aus der Wärmebehandlungsform (102) entfernt und dem zweiten Wärmebehandlungsschritt unterzogen wird und

- dass der zweite Wärmebehandlungsschritt aufgrund der durch den ersten Wärmebehandlungsschritt verursachten Beseitigung von Spannungen zumindest annähernd ohne Schrumpfen des geschrumpften Zwischenformlings (14) durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters, bei dem während des zweiten Wärmebehandlungsschrittes der Zwischenformling (14) einer Wärmehandlung unterzogen wird, ohne dass dabei komprimiertes Gas in den geschrumpften Zwischformling eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters, bei dem die Wärmebehandlungstemperatur des Zwischenformlings (14) während des zweiten Wärmebehandlungsschrittes zumindest der Temperatur der Wärmebehandlungsform (102) im ersten Wärmebehandlungsschritt entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters, bei dem der zweite Wärmebehandlungsschritt durch mehrere Infrarot-Heizer (66a, 66h) durchgeführt wird, welche längs des Zwischenformlings (14) angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters, bei dem der zweite Wärmebehandlungsschritt ein Drehen des Zwischenformlings (14) umfasst.

6. Verfahren nach Anspruch 1 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters, bei dem der zweite Wärmebehandlungsschritt durchgeführt wird, indem heiße Luft auf die Außenoberfläche des Zwischenformlings (14) geleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters, bei dem die Temperatur der im ersten Wärmebehandlungsschritt verwendeten Wärmebehandlungsform (102) in einem Bereich von 150 bis 220ºC und die Wärmebehandlungszeit in einem Bereich von 2 bis 10 Sekunden liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters, bei dem die Form des Hohlraums der im ersten Blas- Form-Schritt verwendeten ersten Blasform (100) im Wesentlichen der Form des Hohlraums im ersten Wärmebehandlungsschritt verwendeten Wärmebehandlungsform (102) entspricht.

9. Verfahren nach Anspruch 1 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters, bei dem die beim zweiten Blas-Form-Schritt verwendete Endblasform (104) auf eine Temperatur erwärmt wird, welche zumindest dem Glasübergangspunkt des Kunststoffes, und zumindest der Temperatur entspricht, welche für eine Wärmebeständigkeit des Endproduktes (16) erforderlich ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters,

bei dem während des ersten Blas-Form-Schrittes die Länge des blasgeformten ersten Formlings (12) länger ausgeformt wird als die Länge des Endproduktes (16); und

bei dem die Längs- und Querabmessungen des nach dem ersten Wärmebehandlungsschrittes aus der Form (102) entfernten Zwischenformlings (14) geringfügig kleiner sind als die Längs- und Querabmessungen des Endproduktes (16).

11. Verfahren nach Anspruch 1 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters,

bei dem der Zwischenformling (14) einen mit einer Öffnung versehenen Halsabschnitt (20), einen rohrförmigen Rumpfabschnitt (26), einen das eine Ende des Rumpfabschnittes (26) verschließenden Bodenabschnitt (30), einen den Halsabschnitt (20) mit dem Rumpfabschnitt (26) verbindenden Schulterabschnitt (24) und einen den Rumpfabschnitt (26) und den Bodenabschnitt (30) miteinander verbindenden Fersenabschnitt (28) aufweist; und

bei dem während des zweiten Wärmebehandlungsschrittes die Wärmebehandlung so ausgeführt wird, dass die jede Schulter (24) und jedem Fersenabschnitt (28) zugeführte Wärmemenge größer ist als die dem Rumpfabschnitt (26) zugeführte Wärmemenge.

12. Verfahren nach Anspruch 11 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters,

bei dem der zweite Wärmebehandlungsschritt durch mehrere Infrarot-Heizer (66a bis 66h) durchgeführt wird, welche längs des Zwischenformlings (14) angeordnet sind; und

bei dem die mehreren Infrarot-Heizer (66a-66h) gegenüber dem Schulterabschnitt (24), dem Rumpfabschnitt (26) und dem Fersenabschnitt (28) des Zwischenformlings (14) angeordnet sind, wobei die der Schulter (24) und den Fersenabschnitten (28) des Zwischenformlings (14) gegenüber angeordneten Infrarot-Heizer (66a bis 66h) näher zu der Längsachse des Zwischenformlings (14) angeordnet sind als andere der Infrarot-Heizer (66a bis 66h).

13. Verfahren nach Anspruch 1 zum Formen eines wärmebeständigen Behälters,

bei dem der Vorformling aus Polyethylen-Terephtalat besteht und der blasgeformte erste Formling (12) eine Längsachse aufweist, die länger ist als die Längsachse des Endproduktes (16);

bei dem während des ersten Wärmebehandlungsschrittes der blasgeformte erste Formling (12) in innigem Kontakt mit der Innenoberfläche der Form (102) für eine Dauer von 2 bis 10 Sekunden gehalten und einer Wärmebehandlung in einem Bereich von 150 bis 220ºC unterzogen wird, einer Temperatur, die eine Kristallisation des Polyethylen-Terephtalates fördert, wobei im blasgeformten ersten Formling (12) wirkende Spannungen beseitigt werden;

bei dem während des zweiten Wärmebehandlungsschrittes der aufgrund der Restspannungen im blasgeformten ersten Formling (12) geschrumpfte Zwischenformling, dessen Rumpfdurchmesser kleiner ist als der Rumpfdurchmesser des Endproduktes (16), einer Wärmebehandlung durch Strahlungswärme eines Infrarot-Heizers bei einer Temperatur unterzogen wird, die die Kristallisation des Polyethylen-Terephtalates unterstützt; und

bei dem während des zweiten Blas-Form-Schrittes die Endblasform (104) zumindest auf die Temperatur erwärmt wird, die für eine Wärmebeständigkeit des Endproduktes (16) erforderlich ist.







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