DE2429351A1 - Durch hohlkoerperblasen hergestellter kunststoffbehaelter und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

DR.-tNG. VON KREiSLER DR.-ING. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. GAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DIPL.-ING. SELTING

5 KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln/ den lS.Juni 1974 AvK/Ax

HERCULES INCORPORATED, 910 Market Street, Wilmington, Delaware 19899 (U.S.A.).

Durch Hohlkörperblasen hergestellter Kunststoffbehälter und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung "betrifft die Herstellung von Kunststoffbehältern, in die Bauteile eingearbeitet sind, mit denen eine Verbindung zwischen dem Innenraum durch die Wand des Behälters nach außen hergestellt wird. In einer speziellen Ausführungsform ist.die Erfindung auf ein Verfahren zum Blasformen von Flaschen gerichtet, in die eine Pumpe mit einem Ausflußkanal zur Entnahme einer Flüssigkeit aus dem Innern der Flasche durch die Wand eingearbeitet is to

Es gibt viele G-elegenheiten, bei denen es erwünscht ist, eine Verbindung zwischen dem Innenraum eines Behälters nach außen herzustellen, und zahlreiche Vorschläge sind zur Lösung dieses Problems gemacht worden. Ein wichtiger FaIl₁ bei dem von einer solchen Konstruktion Gebrauch gemacht wird, ist der Einbau einer Pumpe in eine Kunststoffflasche. Die USA-Patentschrift 3 575 949 ist ein Beispiel eines guten Weges zum Erreichen dieses Ziels und auch für die Hachteile des bisher bekannten besten Verfahrens. Diese Patentschrift ist speziell auf den Einbau einer Pumpe in eine Flasche gerichtet. Da dies ein wichtiges Gebiet ist, auf dem die Erfindung in großem

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Umfange zur Anwendung kommt, wird die Erfindung ausführlich im Zusammenhang mit einer speziellen Ausführungsform dieser Anwendung "beschrieben. Wie die folgende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt. '.

Bei dem in der USA-Patentschrift 3 575 949 beschriebenen Verfahren wird ein langgestrecktes Bauteil, das einen Ausflußkanal bildet, in eine Form eingesetzt und ein Vorformling zum Hohlkörper aufgeblasen, wobei er mit dem Bauteil, das den Ausflußkanal· bildet, in Berührung gebracht wird ο Ein Problem, das bei dem in dieser Patentschrift beschriebenen Verfahren auftritt, besteht darin, daß die Behälterwand den Eintritt zu dem den Kanal bildenden Element bedeckt, wodurch keine Verbindung zwischen dem Kanal und dem Innenraum des Behälters zustande kommt. Es ist hierbei notwendig, eine Nadel oder ein anderes Stechwerkzeug durch die Behälterwand in den Kanal zu führen, hierdurch die Verbindung zwischen dem Kanal und dem Innern des Behälters herzustellen und dann das Loch auf der Außenseite des Kanals wieder zu verschließen. Diese Methode ist weniger als befriedigend, da bei ihr ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist und außerdem eine geschwächte Stelle auf der Wand des Behälters hinterlassen wird.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diese Nachteile auszuschalten, indem eine Verbindung zwischeh dem Innenraum des Behälters nach außen während des Blasformungsvorganges hergestellt wird» ;

Weitere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben.

Fig.1 und Pig.2 zeigen perspektivische Explosionsansichten einer Pumpe, die in der Ausübung der Erfindung verwendet wird.

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■ — 3 —

Pig.3 zeigt eine Blasform, in die als Vor "bereitung für die Herstellung einer Flasche die in Figd und Pig_e2 dargestellte Pumpe eingesetzt worden ist, und die einen Vorformling umschließt ο

Pig.4 zeigt eine durch Blasformen hergestellte Flasche mit der in Pig.T und Pig.2 dargestellten eingebauten

Pumpe ο

-Pig ..5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 von Pig.4 =

Pig.6 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6 von Pig,4 und zeigt den in eine Plasche eingesetzten Eintrittskanal»

Pig«7 "bis Pigo9 zeigen andere Konstruktionen, "bei denen die Prinzipien der Erfindung angewandt worden sind.

Pig. 1 und Pig.2 zeigen innere und äußere Bxplosionsansichten einer Pumpe 10 mit einer Unterlage 12, die einen vorgebildeten Ausflußkanal "bildet, einem flexiblen Ventil 14 und einer Abdeckplatte 16» Der den Kanal bildende Teil der Pumpe besteht aus einer langgestreckten V/and 11 und einem flachen Ventilauflagetisch 18. Stege 13 und 13'» die an ihren oberen Enden durch einen gekrümmten Teil 21 verbunden sind, ragen von der Innenseite der langgestreckten Wand 11 einwärts und schließen einen Ausflußkanal 15 ein, der mit der Außenseite eines Ventilauflagetisches 18 durch eine Öffnung 20 in Verbindung steht (Pig,i)o Das untere Ende des Kanals 15 weist einen ausgeweiteten Teil 22 auf, der nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Am oberen Ende des Ventilauflagetisches sind -ein langgestreckter Düsenzapfen 26 und ein innerer Biebtungssteg 17sowie ein äußerer Dichtungssteg 19 angeordnet, die von der Oberfläche des Tisches 18 einwärts ragen.

Das flexible Ventil 14 ist mit einem um den Umfang verlaufenden O-Ring 28 versehen, der einen inneren Ring 30

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umgibt und einschließt,, Die beiden Ringe sind durch eine Ringnut 31 getrennte Der innere Ring 30 hat eine größere Höhe als der um den Umfang verlaufende O-Ring 28 und trägt an seinem Außenende die Yentilsitzplatte 32, die ihrerseits eine Blase 33 trägt„ Quer über den Innenring etwas über seinem inneren Ende sind zwei Rippen 34 und angeordnet« Zusammen bilden die Teile 30, 32, 33, 34 und 35 drei Kammern 36, 37 und 38 auf der Innenseite des Ventils 14. Am oberen Ende der Kammer 38 ist ein Ventilteller 39 mit einer Ausflußöffnung 48 angeordnet. An der Außenseite wird der Ventilteller 39 durch einen Dichtungsring 23 umschlossen.

Die Abdeckplatte 16 weist einen flachen Abschnitt 40 mit einer Öffnung 42 auf, die die Blase 33 aufnimmt. Ein hohler Rohrstutzen 44 ragt von seiner Außenseite nach ; außen und endet in einer Ausflußöffnung 45. Der obere Teil 41 des flachen Abschnitts 40 ist für die Aufnahme des Dichtungsrings 2J> etwas vertieft und enthält eine Öffnung 43, die sich durch den Stutzen 44 bis zu dessen Ende erstreckt, wo sie sich zur Größe der Ausflußöffnung 45 verkleinert. Die Öffnung 43 ist etwas größer als der Düsenzapfen 26o Der flache Abschnitt 40 ist von einem einwärtsragenden geschlossenen Steg 46 und einem um den Umfang verlaufenden ringförmigen Steg 47 umgeben. :

Wenn die Teile 12, 14 und 16 zusammengesetzt werden, wird das Ventil 14 auf dem Ventilauflagetisch 18 so zusammengebaut, daß die Kaamer 36 über die Öffnung 20 mit dem Kanal 15 in Verbindung ist. Der Düsenzapfen 26 wird in die Ausflußöffnung 48 eingesetzt, und der innere Dichtungsring auf dem Tisch 18 legt sich in die Ringnut 31» Die Abdeckplatte 16 wird so über das Ventil 14 gelegt, dass die Öffnung 42 über die Blase 33 geschoben und der Düsenzapfen 26 in die Öffnung 43 im Stutzen 44 eingeführt wird. Auf der Innenseite der Abdeckplatte 16 ruht der flache Teil 32 des Ventils auf dem flachen Teil 40, und der

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Dichtungsring 23 legt sich in den vertieften oberen Abschnitt 41 ο ■

Fig.3 veranschaulicht, wie die zusammengesetzte Pumpe 10 mit einer durch Blasformen hergestellten Flasche während ihrer Herstellung fest vereinigt wird. Die Flasche wird durch Blasformen hergestellt, indem ein Vorformling 50 extrudiert, der Vorformling durch zwei Blaswerkzeughälften 52 und 54 umschlossen und der Vorformling zur Ausfüllung der Form in bekannter Weise zum Hohlkörper aufgeblasen wird. Die zusammengebaute Pumpe 10 wird mit der¹ Flasche "während des Blasformvorganges vereinigt, indem die pumpe 10 in eine entsprechende Vertiefung in der [ ■ Blaswerkzeughälfte 54 eingesetzt wird, bevor die Form ; um den: Vorformling geschlossen wird. ;

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Während" der Vorformling zur Ausfüllung des Blaswerkzeugs aufgeblasen wird, überbrückt der Vorformling die Seitenwände 13 und 13' und legt sich dicht gegen die Innenseite der langgestreckten Wand 11 des Bauteils 12, wobei der Kanal 15 geschlossen wird, wie in Fig.5 und Fig.6 dargestellte Ferner legt er sich mit dichtem Abschluß gegen die Oberfläche des flachen Teils 18 des Bauteils 12„ Das ausgeweitete Ende 22 des Kanals weist eine gewölbte Kantenwand 24 auf, die mit der Innenseite der Wand 11 eine Eintrittsöffnung 25 zum Kanal 15 bildet. Der Umfangswinkel und die Höhe der gewölbten Wand 24 sind so bemessen, daß, wenn der Vorformling sich unter dem Blasdruck dicht gegen sie legt, gespannt und gereckt wird und in die von der gewölbten Wand 24 gebildete Öffnung 25 des Eintrittskanals 15 eintritt und schließlich reißt, wodurch eine Verbindung des Innenraums der Flasche mit dem Kanal 15 hergestellt wird« '

Wenn .sie in eine Flasche eingebaut wird, arbeitet die Pumpe im Prinzip auf die in der USA-Patentschrift > 575 949 beschriebenen Weise. , . ;

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Bei der Durchführung des vorstehend "beschriebenen Verfahrens gemäß der Erfindung "besteht eine wichtige Wechselbeziehung zwischen den Abmessungen der Eintrittsöffnung, ; dem zu formenden Kunststoff und der Temperatur und dem : Druck, bei denen das Blasformen durchgeführt wird. Da es für ein gewähltes Polymerisat eine ziemlich gut definierte Kombination von Temperatur- und Druckbedingungen gibt, _; unter denen das Hohlkörperblasen optimal durchgeführt wird, ist der am leichtesten zu verändernde und damit wichtigste . Parameter di-e Abmessung der Eintritts öffnung« Wenn die ; Umfangsdimension der Eintrittsöffnung zu klein ist, wird ; der die Öffnung überbrückende Teil des Vorformlings nicht ■ gespannt und gereckt. Dies wird bei der hier dargestellten. Ausführungsform der Pumpe veranschaulicht, wo der Vorform- , ling 50 die Wände 13 und 13 ^f des Kanals 15 überbrückt, ohne gereckt und gespannt zu werden. Die Tiefe der Öffnung | relativ zu ihrer Umfangsdimension ist ebenfalls wichtig, ^! da genügend Länge vorgesehen werden muß, um es dem Vor- ; formling zu ermöglichen, sich in den Hohlraum zu recken ! und zu reißen, bevor er sich gegen die Rückseite des Hohlraums legt» Wenn die Umfangsdimension der Öffnung zu groß ist, hängt der Vorformling entweder in dem Hohlraum hinter der Kante der Öffnung und legt sich gegen die dahinter liegende Wand, ohne zu reißen anstatt sich zu recken und zu reißen, oder er spannt sich einfach weiter, ohne seine Elastizitätsgrenze zu erreichen und zu reißen» In dem Ausmaß, in dem die Temperatur innerhalb der beim Blasformen gegebenen Grenzen für das verwendete Polymerisat ■ verändert werden kann, ist es wichtig, daß die Temperatur über dem Wert liegt, bei dem das Maß der stattfindenden Orientierung der Moleküle genügt, um das Reißen des die Öffnung überbrückenden Werkstoffs zu verhindern, jedoch

unter der Höhe liegt, bei der plastisches Fließen so leicht stattfindet, daß das Polymerisat in die Öffnung hängt, ohne sich zu recken und zu spannen, oder bei der es im Falle

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der in den Abbildungen dargestellten Ausfübrungsform in den Kanal zwischen'.den Wänden 13 und 13' hängt und diesen versperrte Dieser Zustand wird für die Zwecke dieser Beschreibung als unfreiwilliges plastisches Flie3en bezeichnet» Der Drück ist, abgesehen von dem zwangsläufigen Erfordernis für den Kunststoff, insofern wichtig, als er genügen muß, um etwaige Luft, die hinter dem sich spannenden und reckenden Teil des Vorformlings eingeschlossen ist, so stark zu komprimieren, dass das notwendige Recken und Brechen stattfinden kann. Es ist offensichtlich, daß optimale Bedingungen sich für jede herzustellende spezielle Konstruktion leicht empirisch bestimmen lassen. _;

Nach den vorstehend im Zusammenhang mit der Flaschenpumpe beschriebenen Prinzipien ist es möglich, andere Konstruktionen mit einer Verbindung zwischen ihrem Innenraum nach außen herzustellen, ohne daß es notwendig ist, Löcher zu bohren und die die Verbindung herstellenden Teile nach der Formung des Behälters einzuschweißen. Pig.7 zeigt teilweise aufgeschnitten einen durch Hohlkörperblasen hergestellten Behälter 60 mit einem Entlüftungsrohr 62, das fest an den Behälter so angeformt worden ist, daß der Inhalt des Behälters leicht ausgegossen werden kann,, Pigc.8 zeigt eine Spritzflasche 65 mit einem in geeigneter Weise gebogenen Austrittsrohr 66, das in einem Stück mit der Flasche geformt worden isto Fig„9 zeigt einen durch Hohlkörperblasen hergestellten Behälter, Z₀B. einen Ballen, in den ein Hahn 72 und ein Ausgußstutzen 74 gleichzeitig mit der Herstellung des Behälters durch Hohlkörperblasen fest angeformt worden sind.

Alle in Fig.7 bis Fig.9 dargestellten Behälter werden nach der gleichen Methode hergestellt, wobei die gleichen verfahrensmäßigen Überlegungen gelten, die bei der Herstellung der oben beschriebenen Flasche angestellt werden müssen. Mit anderen Worten, ein Bauteil, das einen vorgebildeten Kanal darstellt, wird in ein Blaswerkzeug einge-

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setzt, worauf der Behälter durch Auflasen des Vorformlings gegen das Bauteil gebildet wird« In jedem Pail kann und wird vorzugsweise der Einsatz eine äußere flache Oberfläche analog dem den Äusflußkanal tragenden Bauteil 12 haben, die ebenso wie das Bauteil 12 zu einem Teil der Außenwand des Behälters wird. Bei allen diesen Ausführungsformen gelten die gleichen Überlegungen bezüglich der Größe der Öffnung in ihrer Relation zur Temperatur, zum Druck und zur Art des Polymerisats. Für alle gewünschten Konstruktionen lassen sich diese Wechselbeziehungen leicht empirisch ermitteln.

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Claims (1)

1. £=a tentan Sprüche

   1) Ein durch. Hohlkörperblasen in einem Stück aus Bodenwand, oberer Wand und Seitenwänden sowie einem vorge-

   . bildeten Bauteil hergestellter Kunststoffbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgebildete Bauteil ein von einem flachen Teil 11 umgebener Flüssigkeitsüberführungsweg-15 ist,. der flache Teil 11 mit wenigstens einer der Wände an ihrer Aussenseite in Berührung und darin eingebettet ist und der Flüssig-. keitsüberführungsweg 15 eine nach aussen gerichtete Austrittsöffnung (45) und eine einwärts gerichtete Eintrittsöffnung (25) aufweist, in der die Behälterwand : durchbrochen und ei'ne Verbindung vom: Innenraum des Be-, hälters, nach aussen gebildet ist. · i

   2) Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsüberführungsweg ein langgestreckter Kanal (15) ist, der sich im wesentlichen Ms zum' Boden des Behälters erstreckt und die Eintrittsöffnung (25) am unteren Ende aufweist».

   5) Behälter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine von Hand betätigte Pumpvorrichtung (14), mit der Flüssigkeit aus dem Behälter über den Flüssigkeitsüberfübrungsweg (1S) entnommen werden kann. ;

   4-) Verfahren zur !Herstellung eines Behälters mit fest angebauten Bauteilen, die eine Verbindung vom Innern des Behälters nach außen durch eine Wand des Behälters bilden, dadurch gekennzeichnet, daß man ein vorgebildetes, einen Durchgang bildendes Bauteil, das eine in das Innere der Form gerichtete Eintrittsöffnung, eine zur Außenseite der Form gerichtete Austrittsöffnung .'und einen die Eintrittsöffnung und die Austritts öffnung verbindenden Kanal aufweist, in eine zur Aufnahme des !Formteils ausgebildete Form einsetzt, einen durch Hitze erweichten Vorformling aus thermoplastischem Material

   ■ in> die Form einführt und den Vorformling aufbläst, so

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   daß er sich der Form anpasst und gegen das Bauteil, das den Flüssigkeitsweg bildet, legt und damit verklebt und der Teil des Voriormlings, der sich gegen die Eintrittsöffnung legt, die öffnung überbrückt, und den Vorformling bei einer Temperatur, bei der er unfreiwillig plastisch zu fließen vermag, und bei einem Druck hält, bei dem der die Eintrittsöffnung überbrückende Teil des Vorformlings in die Eintrittsöffnung gepreßt wird und reißt, wodurch der Kanal geöffnet und eine Verbindung zwischen der Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung hergestellt wird»

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