DE2911149C2 - Verfahren zum Herstellen eines flaschenförmigen Behälters - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines flaschenförmigen Behälters

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DE2911149C2 DE2911149A DE2911149A DE2911149C2 DE 2911149 C2 DE2911149 C2 DE 2911149C2 DE 2911149 A DE2911149 A DE 2911149A DE 2911149 A DE2911149 A DE 2911149A DE 2911149 C2 DE2911149 C2 DE 2911149C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich au. ein Verfahren zum Herstellen eines flaschenförmigen Behälters gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus de,- US-PS 41 44 298 ist ein Verfahren zum Blasformen von reckgefestigten Gegenständen aus kristallisiertem thermoplastischem Kunststoff, wie PoIyäthylenterephthalat, bekannt Anstatt einer Wärmebehandlung mit angehobener Temperatur wird eine Wärmebehandlung mit reduzierter Temperatur durch- ■ geführt damit in einem größeren Umfang eine Kristäinsierung während des Siasforrnens erzeugt wird. Durch Wärmehärten bei niedriger Temperatur wird die Dimensionsstabilität des Kunststoffes verstärkt Dabei erfolgt die Wärmebehandlung für eine relativ kurze Zeitperiode bei einer Temperatur zwischen ungefähr 12O0C und ungefähr 200°C. Jedoch wird in jedem Fa'le der gesamte Vorformling bzw. der gesamte Behälter wärmebehandelt so daß nach wie vor in denjenigen Bereichen des Behälters, in dem beim Blasformen eine nur sehr geringe biaxiale Orientierung erfolgt, eine unzureichende Festigkeit insbesondere dann vorliegt, wenn ucr Senäiici cmc iciaiiv uuiiuc ττ aiiuuu-nc aufweist.
Die US-PS 37 33 309 sieht eine Nachbehandlung blasgeformter Behälter aus Polyethylenterephthalat bei einer Temperatur von 140 bis 2200C vor. Mit dieser Erwärmung soll der Kristallisationsgrad des Kunststoffes erhöht werden. Auch hier ist ausschließlich daran gedacht, den gesamten Behälter einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Dasselbe gilt für die Lehre der US-PS 40 39 641.
Im Bereich des Halsabschnittes, des freien Endes des
"0 Hamabschnittes und des Bodenabschnities erfolgt beim Blasformen eine nur geringe biaxiale Orientierung, so daß diese Abschnitte am fertigen Behälter nach wie vor in einem gewissen Umfang verformbar sind. Dies liegt daran, daß diese Abschnitte keiner oder nur einer geringen molekularen Orientierung ausgesetzt werden und so die Verbindung zwischen den molekularen Ketten unter Bildung von Polymerkristallen in diesen Bereichen nicht sehr stark ist.
Behälter, die für die Aufnahme flüchtiger Flüssigkeiten bestimmt sind, erfordern eine sehr exakte Abdichtung. Daher werden die äußeren Endbareiche des Halsabschnittes derartiger Behälter üblicherweise mit einem eingestemmten hohen Verschluß oder einer aufgesetzten Kappe versehen, wobei zwischen dem äußeren Ende des Halsabschnittes und den Verschluß eine Dichtpackung angeordnet wird. Wenn jedoch der Halsabschnitt durch äußere Einwirkungen, wie Wärme, deformiert wird, geht die Dichtwirkung weitgehend verloren. Wenn die Polyesterbehälter für die Aufnahme von hochkonzentriertem Alkohol, Ester oder Kosmetika oder der Aufnahme von Lösungen dient die diese Stoffe enthalten, können diese Stoffe die vorgenannten Bereiche durchdringen und insofern zerstören. Möglicherweise kann der flüssige Inhalt auch aus dem äußeren Endbereich des Halsabschnittes lecken. Auch wenn derartige Behälter mit mit Kohlenstoff versetzten Getränken gefüllt werden, können ihre Bodenbereiche infolge eines erhöhten inneren Drucke* ausbeulen, so daß die Behälter vveitgehend ihre Standfestigkeit verlieren. Schließlich können derartige Behälter aufgrund des bei freiwerdender Kohlensäure ansteigenden Druckes platzen.
Darüber hinaus werden derartige Behälter zur Aufnahme von Flüssigkeiten, wie Säften oder Soßen, verwendet welche wärmesterilisiert eingefüllt werden. Durch die Sterilisationswärme kann sich der äußere Endbereich des Halsabschnittes in einem solchen Ausmaß verformen, daß die Behälter nich» mehr vollständig abgedichtet werden können, und zwar sogar nicht mehr mit einem einen inneren Dichtungssitz aufweisenden Verschlußteil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen flaschenförmigen Behälter durch biaxiales Orientieren eines Vorformlings aus einem Polyester zu schaffen, welcher unabhängig vom Inhalt bruch- und rißsicher ist und bei dem insbesondere dori eine erhöhte Festigkeit vorhanden ist. wo der Kunststoff des Behälters nicht oder fast nicht einem biaxialen Orientieren unterworfen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ergebenden Maßnahmen gelöst.
Durch die besondere Wärmebehandlung der nur wenig biaxial orientierten Bereiche wird deren thermische Widerstandsfähigkeit, Steifigkeit und Resistenz gegenüber dem Inhalt auf den Wert gebracht der den
«u _: η :_i J n-L.t. λ i_ j:_ u:n„;nin
UUl lgt.ll Ln.ivn.nvii UI.3 Ln.iicziit.1 3 uutwi vst\. isinywut«.
Orientierung des Polyester zukommt. Im zylindrischen Abschnitt des Behälters sind die Moleküle biaxial ausgerichtet, so daß hierdurch die physikalischen Eigenschaften und insbesondere die Transparenz und die mechanische Festigkeit verbessert sind. Als Resultat der erfindungsgemäß beanspruchten Wärmebehandlung ist der Widerstand bzw. die Unempfindlichkeit gegenüber dem Inhalt weiterhin verbessert da der Haisund der Bodenabschnitt durch das Wachstum eines aus kristallinen Kugelkörperchen bestehendes Gefüge be-
stimmt sind und daher dieses Material an diesen Stellen eine milchig trübe Farbe annimmt Diese Bereiche werden nicht dadurch zerstört, daß der inhalt des Behälters, wie beispielsweise Alkohol oder Ester, die Wandung durchdringt. Da der Halsabschnitt widerstandsfähiger wird, kann eine Verschlußkappe sicherer und fester aufgebracht werden. Die thermische Widerstandsfähigkeit wird durch die zuvor genannte Wärmebehandlung verbessert so daß ein heißer Inhalt in den Behälter eingefüllt werden kann, dadurch, daß die Dichte des kristalline Kugelkörperchen enthaltenden Gefüges der erfindungsgemäß behandelten Abschnitte erhöht wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den ijnteransprüchen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben t... .«us der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeiennungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt
Fig. 1 eine Teüschnittansich; ei~Ts Behälters mit einem wärmebehandelten HaIsL - eich,
F i g. 2 eine Teilschnittansicht ei..cr Einrichtung zum Wärmebehandeln des Halsbereiches des Behälters nach Fig. 1.
Fig. 3 eine Teilschnittansicht einer Einrichtung zum Wärmebehandeln des Halsbereiches des Behälters nach F i g. 1 gemäß einer anderen Ausführungsform,
Fig.4 eine Teilschnittansicht eines Behälters mit einem wäiTnebehandelten freien Endabschnitts des Halsabschnittes.
F i g. 5 eine Vorderansicht einer Einrichtung zum Wärmebehandeln des freien Endabschnittes des Halsabschnittes des Behälters nach F i g. 4,
F i g. 6A einen Teilschnitt eines Vorformlings mit wärrnebehändekem Bodenabschnätt,
Fig.6B einen Teilschnitt eines Behälters, welcher durch Blasformen des Vorformlings gemäß Fig.6A erhalten wurde.
Fig. 7A eine Schnittansicht eines Abschnittes eines Vorformlings, mit wärmebehandeltem Peripheriebereich des Bodens,
Fig. 7B eine Schnittansicht eines Abschnittes eines Behälters, welcher durch Blasformen des Vorformlings gemäß F i g. 7A erzielt wurde,
F i g. 8A eine Schnittansicht eines Abschnittes eines Vorformlings mit wärmebehandeltem Bodenbereich und
Fig.8B eine Schnittansicht eines Abschnittes eines Behälters, welcher durch Blasformen des in Fig.8A dargestellten Vorformlings erzielt wurde.
Ein flaschenförmiger Behälter 10 weist einen mii einem Gewinde versehenen Halsabschnitt 11, e'nen Zylinderabschnitt 12 und einen Bodenabschnitt 53 aut Fig. !
Der Behälter 10 wird durch Erwärmen eines nicht dargestellten Vorformlings aus Polyethylenterephthalat in einer Form erzielt i;i der der Vorformling in Längsrichtung ausgerichtet ist. Nach dem Ausrichten d;·· Vorformlings in der Form wird π die gleiche Richtung Blasluft in den Vorformling eingebracht.
Die Schulter 9. der Zyliiiderabschniu 12 und der Bodenabschniti 13 des Behälters JO sind transparent und biaxial ausgerichtet. Der Halsabschnitt 11 hat jedoch eine größere Dichte des aus Kugelkörperchen bestehenden Gefüges und ist daher milchig.
Für das Anlassen und die Kristallisierung des Halsabschnittes 11 des Behälters 10 dient eine
Einrichtung gemäß F i g. ζ Bei dieser Einrichtung ruht der Behälter 10 in einer Ablage 21. In den Haisabschnitt 11 ist zur Verhinderung einer inwendigen Verformung des Halsabschnittes 11 ein Haltestab 22 eingesetzt Um den Halsabsrhnitt 11 ist ein Erhitzer 23 angeordnet welcher aus einem elektromagnetischen Induktor besteht welcher durch Wärmestrahlung den Halsabschnitt 11 erwärmt um den Halsabschnitt 11 anzulassen und zu kristallisieren.
Eine Abschirmplatte 24 ist unmittelbar unter dem Erhitzer 23 angeordnet und bewirkt daß die Wärmestrahlung nicht die Bereiche des Behälters 10 erreicht die unter dem Halsabsch.ntt 11 liegen. Die Ablage 21 oder der Haltestab 22 können gedreht werden, um den Behälter 10 relativ zum Erhitzer 23 so zu drehen, daß die Wärmestrahlen gleichmäßig über den Halsabschnitt 11 verteilt werden.
In Abänderung der Einrichtung gemäß der Ausführungsform nach F i g. 2 kann anstelle des Haltestabes 22 eine Metallkappe 25 auf dem Halsabschnitt 11 angeordnet werden, indem dieser durch Aufbringung der Strahlungswärme auf die Metallkappe 25 erwärmt wird (F i g. 3). D;e Induktionsheizung kann dabei durch Elektroden 26 erfolgen, die außerhalb de- :Metallkappe 25 angeordnet sind. Danach wird der Halsab'-chnitt 11 erwärmt, um so ein Anlassen und eine Kristallisierung zu bewirken. Nach diesem Vorgang wird die Metallkappe 25 entfernt.
Im letzten η Fall ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Ablage 21 und somit der Behälter 10 relativ zum Erwärmer gedreht werden.
Theoretisch ist die Mindesttemperatur, bei der das Polyethylenterephthalat des Halsabschnitte· 11 kristallisiert, der Glasumwandlungspunkt 700C. Die kürzeste Erwärmungszeit, die für die Kristallisierung erforderlich ist, ist dieselbe Zeit, welche abläuft, bevor sich Kristallkerne ausbilden. Diese Zeit betragt zumindest ungefähr 2 Minuten und 30 Sekunden. Daher ist eine Wärmebehandlung für eine Zeit von ungefähr 2 Minuten und 30 Sekunden bei ungefähr 70cC ausreichend, urn das Polyäthylenterephthalat im Haliabschnitt 11 zu kristallisieren.
Eine Reihe von Versuchen hat ergeben, daß die Temperatur, bei der der Halsabschnitt II entsprechend F i g. 1 kristallisiert, ohne daß eine Wärmeverformung erfolgt, innerhalb des Bereiches von 120 bis 180 C und vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von !40 bs 170cC liegt. Es wird bevorzugt, daß bei dem ν rgenannten Temperaturbereich der Halsab'chnitt 11 fiir eine Zeit erwärmt wird, die erforderlich ist. das gesamte Polyethylenterephthalat des Halsabschnittes 11 zu kristallisieren. Diese Zeit betragt vorzugsweise 3 bis 8 Minuten und eher roch i bis 5 Minuten,obwohl die Erwärmungszeit im wesentlichen in Abhängigkeit von der Dicke des H?!sabschnittcs 11 und der Umgebungs tempere.ur unterschiedlich ist
Nd..h der vorgenannten Erwärmung des Halsab schmus 11 wird die^r bei Zimmertemperatur für 30 Sekunden getempert so daß die Dichte de1 aus Kugeikörp' · .her he->;ehend».n Gefüges insgesamt er- höu· wirj so eiaß der Halsab^chrmt Il unter Annahme einer miichigweifii-p f;irbe kri"j!!'SiiT· und jrigelassen
Unter »Anlassen« von Kunststoffen soll verstanden "' werden, daß der Kunststoff milchigweiß getrübt wird.
Fig.4 zeigt einen Behälter 10, bei dem lediglich der freie Endabschnitt 11a des Halsabschnittes II angelassen und kristallisiert ist. Da im allgemeinen dieser
Endabschnitt Ha beim Aufsetzen eines inneren Dichtungssitzes 14 deformiert oder beschädigt wird, oder da es oft durch den Inhalt selbst bricht, kann der Inhalt selbst aus diesem Bereich des Halsabschnittes 11 ausfließen. Wenn dagegen dieses äußere Ende Ua des · Halsabschnittes eine erhöhte Dichtigkeit des aus Kugelkorperchen bestehenden Gefüges erhält, inaern dieses äußere Ende angelassen und kristallisiert wird, bleibt der innere Dichtungssitz 14 am Ort und verhindert somit sicher ein Auslecken des Behälterin- "> haltes.
Wenn direkt oberhalb des Behälters 10 ein Weit-IR-Stangenstrahler als Heizelement 27 angeordnet ist. wird die obere Endfläche am stärksten erwärmt Allerdings muß die Erwärmung über den Umfang gleichmäßig ι. erfolgen. Für ' «.»en Zweck ruht der Behälter 10 auf einer drehbaren Einspannvorrichtung 28 gemäß F i g. 5.
Das Heizelement 27 befindet sich in eine;.ι geringen Abstand oberhalb der Oberseite des Behälters 10. Der Behälter 10 ist auf der Basis der Einspannvorrichtung 28 2» angeordnet die auf dem oberen Ende einer Welle 29 angeordnet ist. die mit konstanter Drehzahl dreht.
Da der Behälter 10 mit einer konstanten Drehzahl relativ zum Heizelement 27 gedreht wird, wird der Endabschnitt 11a über den Umfang des Halsabschnittes i'> 11 gleichmäßig und gleichförmig erwärmt Dadurch wird die Wärmeverteilung um den Endabschnitt Ha wesentlich verbessert.
Die folgende Tabelle vergleicht die Dichten der Abschnitte der Polyäthylenterephthalat-Behälter, wel- « ehe gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellten wurdsn.
Tabelle
Behälter Nt 1 Dichte g/cm3
Behälter Nc 2 Dichte g/cm3
Endabschnitt des Hals- U640 1,3582
abschnitt es (angelassen)
Halsabschnitt U436 U44I
ZyJinderabschnitt U556 1,3555
Infolge der erhöhten Dichte des aus Kugelkorperchen bestehenden Gefüges hat der Endabschnitt 11a eine größere Dichte als der Halsabschnitt 11 und der Zylinderabschnitt 12 des Behälters 10. Die Dichte des Endabschnittes 1 la konnte adf 1,37 erhöht werden.
Obwohl entsprechend dem vorgenannten Verfahren der Endabschnitt 11.7 des Halsabschnittes 11 nach dem Blasformen des Behälters 10 einer Wärmebehandlung unterzogen wird, kann jedoch der Endabschnitt 11a eines Vorformlings 15 zunächst einer Wärmebehandlung unterworfen werden, um die entsprechenden Teile des Vorformlings 15 anzulassen und zu kristallisieren, bevor das Blasformen durchgeführt wird.
Fig.6B,7B und 8Bzeigen abgeänderte Ausführungsformeri von Behältern 10 bei denen der Bodenabschnitt 13 eines Vorformlings 15 hinsichtlich des Anlassens und der Kristallisierung im voraus einer Wärmebehandlung unterworfen wurden. Die Bodenabschnittc 13 wurden beim nachfolgenden Blasformen nicht biaxial orientiert.
Der Vorformling 15 hat eine dickwandige, mit einem Boden versehene Hohlform mit einem vorgefertigten, mit einem Gewinde versehenen Halsabschnitt 11 (Fig. 6A). Der Vorformling 15 wurde im zentralen Bodenbereich erwärmt und in der zu"or erwähnten Art vergütet. Der zentrale Bodenben tch wird mit teilweise erhöhter Dichte des aus Kugelkorperchen bestehenden Gefüges angelassen. Der so behandelte Vorformling 15 wird dann h 140 bis 22O°C gleichmäßig erwärmt, bevor dann das blasformen erfolgt.
Das Gefüge des zentralen Bodenbereiches 13a bleibt beim Blasformen unverändert.
Bei der Ausführungsform gemäß F ι g. 7A wird der in der Nähe des Bodens liegende Umfangswandbereich 17 des Zy'inderabschnittes 12 erwärmt und vergütet. Dieser Umfangswandbereich 17 wird angelassen und kristallisiert und erhan so eine erhöhte Dichte des aus Kugelkorperchen bestehenden Gefüges. Danach wird der so behandelte Vorformling 15 in einen Behälter 10 gemäß Fig. 7B blasgeformt. Als Ergebnis dieser Behandlung ist das aus Kugelkorperchen bestehende Gefüge in und entlang dem Bodenumfangsbereich 136 des Behälters 10 entwickelt, um so den thermischen Widerstand zu erhöhen und eine Deformierung zu vermeiden. In F i g. 8A ist der gesamte Bodenbereich 18 von der Mitte bis zu den Rändern erwärmt und vergütet, so daß dieser angelassen, d. h. milchig ist Sodann wird der so behandelte Vorformling 15 in einen Behälter 10 blasgeformt F i g. 8B. Dabei nimmt das aus Kugelkorperchen bestehende besondere Gefüge den gesamten fertigen Bodenbereich 19 ein, welcher vom Bodenmiitelbereich zum benachbarten Umfang verläuft, also bis dahin, wo der Zylinderabschnitt 12 in den Bodenabschnitt 13 übergeht
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines flaschenförmigen Behälters aus einem thermoplastischen Poly- ϊ ester, bei dem ein spritzgegossener Vorformling im thermoelastischen Zustand zu dem biaxial orientierten Behälter blasgeformt wird, bei dem zum Verbessern der physikalischen Eigenschaften bei einer Temperatur von 120° bis 180° wärmebehan- m delt wird und bei dem danach auf Raumtemperatur abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmebehandeln an solchen Abschnitten des Vorformlings oder des Behälters erfolgt die bei dem Blasformen im wesentlichen nicht orientiert ι j werden, d.h. beispielsweise am Halsabschnitt am freien Endabschnitt des Halsabschnitts und am Bodenabschnitt wobei das Wärmebehandeln während mehr als 2£ Minuten, insbesondere während 3 bis 8 Minuten erfolgt -'"
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß nach dem Wärmebehandeln und vor dem biaxiaie.i Orientieren der gesamte Vorformling auf 140 bis 220°C vorgewärmt wird
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- »5 zeichnet daß vor dem Wärmebehandeln der gesamte Vorformling auf 140 bis 2200C vorgewärmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß beim Wärmebehandeln des Halsab- »> Schnittes der Schulterabsclinitt des Behälters abgeschirmt wird.
DE2911149A 1978-06-29 1979-03-21 Verfahren zum Herstellen eines flaschenförmigen Behälters Expired DE2911149C2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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