Die Erfindung betrifft ein Blasformwerkzeug für eine Blasformmaschine zur Herstellung von Kunststoffbehältem in einem Extrusions- oder Streckblasprozess gemäss dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Die in der Vergangenheit üblichen Behältnisse aus Weiss- oder Buntblech, aus Glas oder auch aus Keramik werden in zunehmendem Masse von Behältnissen aus Kunststoff abge löst. Insbesondere für die Verpackung fluider Substanzen, beispielsweise von Getränken, Haushaltsprodukten, Pflegeprodukten, Kosmetika usw., kommen mittlerweile hauptsäch lich Kunststoffbehältnisse zum Einsatz. Das geringe Gewicht und die geringeren Kosten spielen sicher eine nicht unerhebliche Rolle bei dieser Substitution. Die Verwendung rezyklierbarer Kunststoffmaterialien und die insgesamt günstigere Gesamtenergiebilanz bei ihrer Herstellung tragen auch dazu bei, die Akzeptanz von Kunststoffbehältnissen, ins besondere von Kunststoffflaschen, beim Konsumenten zu fördern.

Ein- oder mehrschichtige Kunststoffbehälter beispielsweise aus Polyolefinen werden oft in einem Extrusionsblasverfahren, insbesondere in einem Schlauchblasverfahren hergestellt. Dabei wird mit einem Extrusionskopf üblicherweise kontinuierlich ein Kunststoffschlauch extrudiert, der ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein kann. Der Kunststoffschlauch wird abschnittsweise in eine Formkavität eines Blasformwerkzeugs eingebracht, durch ein mit Überdruck eingebrachtes Blasmedium in die gewünschte Form gebracht, abgekühlt und entformt. Das Blasformwerkzeug besteht üblicherweise aus zwei Blasformhälften, in de nen jeweils eine Hälfte der Formkavität ausgebildet ist. Die Blasformhälften werden perio disch geöffnet, geschlossen und wieder geöffnet, um einen Schlauchabschnitt in die Form kavität einzubringen und nach dem Aufblasen den fertigen Behälter wieder zu entformen.

Ein weiteres, sehr häufig eingesetztes Herstellverfahren für Kunststoffbehälter stellt das Streckblasen dar. Bei diesem Verfahren wird ein sogenannter Preform, der meist eine läng liche, röhrchenartige Gestalt besitzt, an seinem einen Längsende einen Boden und am an deren Längsende einen Halsbereich mit ausgeformten Gewindeabschnitten oder derglei- chen aufweist, in eine Formkavität eines Blasformwerkzeugs eingesetzt und durch ein mit Überdruck eingebrachtes Blasmedium in die gewünschte Form gebracht. Dabei wird der Preform zusätzlich mit einem durch die Halsöffnung eingefahrenen Reckdom in axiale Richtung gereckt. Nach dem Streck-/Blasvorgang wird der fertige Kunststoffbehälter ab gekühlt und aus der Blasform entformt.

Der ein oder mehrschichtige Preform wird vor dem Streckblasprozess üblicherweise in einem separaten Spritzgiessverfahren hergestellt. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Preforms in einem Kunststoffpressformverfahren oder durch einen Extrusionsblasprozess herzustellen. Als Rohstoff für die Herstellung von Kunststoffbehältern im Streckblaspro zess kommen vor allem Polyethylenterephthalat (PET) und ähnliche Materialien, wie z.B. Polyethylenfuranoat (PEF) oder Polyolefine, wie z.B. Polypropylen (PP), High Density Polyethylen (HDPE) oder Low Density Polyethylen (LDPE) zum Einsatz. PET ist vielfach erprobt und seine Eigenschaften sind hinlänglich bekannt. Im sogenannten Einstufen- Streckblasprozess wird der Preform unmittelbar nach seiner Herstellung in die Formkavität des Blasformwerkzeugs eingesetzt und zu einem Kunststoffbehälter aufgeblasen und ge reckt. Vielfach werden die Kunststoffbehälter jedoch in einem zweistufigen Verfahren räumlich und zeitlich getrennt vom Streckblasprozess hergestellt und für die spätere Ver wendung zwischengelagert. Beim späteren Streckblasprozess werden die Preforms zu nächst wieder erwärmt, in die Formkavität eines Blasformwerkzeugs eingebracht, mit ei nem Reckdorn in Längsrichtung gestreckt und üblicherweise durch Überdruck zu einem Kunststoffbehälter gemäss der Formkavität aufgeblasen. Auf diese Weise können beide Prozesse, das Spritzgiessen und das Streckblasen, separat und optimal betrieben werden.

Auch beim Streckblasprozess wird üblicherweise ein Blasformwerkzeug eingesetzt, das aus zwei Blasformhälften besteht, in denen jeweils ein Teil der Formkavität ausgebildet ist. Die Blasformhälften werden periodisch geöffnet, geschlossen und wieder geöffnet, um den Preform einzusetzen, aufzublasen und zu recken und den fertigen Kunststoffbehälter zu entformen.

Damit der extrudierte Schlauch bzw. der erwärmte Preform beim Einsetzen in die Form kavität des Blasformwerkzeugs keinen Temperaturschock erleidet, der zu einem bereichs weisen Ausfrieren des Kunststoffmaterials führen und eine weitere optimale Verformung im Blasprozess behindern könnte, sollten die formgebenden Innenflächen des Blasform werkzeugs beim Einsetzen des extrudierten Schlauchs bzw. des Preforms eine Temperatur aufweisen, die sich nicht wesentlich von der Temperatur des Schlauchs bzw. des Preforms unterscheidet. Das heisst, die Temperatur der Innenflächen des Blasformwerkzeuges wei chen im Zeitpunkt des Einsetzens des extrudierten Schlauchs, bzw. des Preforms vorzugs weise nicht mehr als 10% von der Temperatur des extrudierten Schlauchs, bzw. des Pre forms ab. Polyolefine werden typischerweise bei einer Temperatur von 180° Celsius mit einer Abweichung von bis zu 20° K eingesetzt, Polyethylenterephthalat wird typischer weise bei Temperaturen von 240° Celsius bis 280° Celsius mit einer Abweichung von bis zu 20° K eingesetzt. Andererseits muss das Blasformwerkzeug am Ende des Blasprozesses, vor dem Entformen des hergestellten Kunststoffbehälters soweit herunter gekühlt sein, dass der Polymerisierungsvorgang des Kunststoffmaterials weitgehend abgeschlossen ist und es beim weiteren Behandeln des Kunststoffbehälters zu keinen unterwünschten Ver formungen mehr kommen kann.

Polyolefine werden typischerweise bei ca. 60° Celsius entformt wobei die Temperatur am Hals noch bei ca. 80° Celsius liegt und Polyethylenterephtalat bei ca. 30° Celsius, wobei der Hals- und Bodenbereich eine höhere Temperatur von rund 60° Celsius aufweisen kann.. Damit entsteht eine entsprechend hohe Temperaturdifferenz während des Blasform vorgangs.

Blasformwerkzeuge sind üblicherweise mehrteilig aufgebaut und bestehen meist aus Alu minium oder Stahl oder auch aus Buntmetallen. Die beiden Blasformhälften eines Blas formwerkzeugs weisen jeweils einen Formkörper auf, in dem wenigstens ein Formnest ausgebildet ist. Der Formkörper ist auf einer Grundplatte aus Stahl montiert, die Bestand teil der Schliesseinheit der Blasformmaschine ist. Wegen der beim Blasformprozess auftre tenden Drücke müssen die Grundplatten und die Formkörper relativ massiv ausgebildet sein. Aus dem Spritzgiessverfahren sind Formwerkzeuge bekannt, die sehr ähnlich aufge baut sind, jedoch eine deutlich massivere Ausgestaltung aufweisen, um den beim Spritz giessen auftretenden Drücken, die um ein Vielfaches höher sind als bei Blasformverfahren, standzuhalten. Berücksichtigt man die relativ guten Wärmeleiteigenschaften der einzelnen Komponenten bei Blasformwerkzeugen, ist unmittelbar einsichtig, dass ein sehr grosser Aufwand für das periodische Aufheizen und Abkühlen der Blasformwerkzeuge getrieben werden muss, um einigermassen akzeptable Zykluszeiten zu erreichen und gleichzeitig qualitativ hochwerti ge Produkte hersteilen zu können. Es ist bekannt, dass das Erwärmen bzw. Abkühlen des Blasformwerkzeugs mittels eines geeigneten Fluids, beispielsweise Wassers, das in Kanä len, Fräsungen und Bohrungen des Blasformwerkzeugs unter Druck zirkuliert wird, erfol gen kann. Zur Erzielung möglichst kurzer Zykluszeiten wird das Heiz-/Kühlfluid mit rela tiv hohem Druck durch die Kanäle, Fräsungen und Bohrungen geleitet. Damit das Blas formwerkzeug diesen hohen Drücken standhält, muss es umso massiver ausgebildet wer den. In Verbindung mit den guten Wärmeleiteigenschaften der für das Blasformwerkzeug verwendeten Materialien ergibt sich daraus jedoch ein noch höherer Aufwand für das peri odische Aufheizen und Abkühlen des Blasformwerkzeugs. Ausserdem erhöht sich durch die massivere Ausbildung des Blasformwerkzeugs auch der für das periodische Öffnen und Schliessen der Blasformhälften erforderliche Aufwand.

Grundsätzlich ist beim Erwärmen und Abkühlen von Formwerkzeugen, insbesondere von Blasformwerkzeugen, zwischen kontinuierlicher Kühlung und Intervall-Kühlung zu unter scheiden. Hierbei wird bei kontinuierlicher Kühlung ein Kühlmedium kontinuierlich durch das Formwerkzeug geführt. Bei der Intervall-Kühlung wird abwechselnd ein erhitztes oder ein gekühltes Fluid in das Formwerkzeug geleitet. Im Spritzgiessverfahren werden sowohl die kontinuierliche Kühlung als auch die Intervall-Kühlung eingesetzt. Bei Blasformver fahren kommt hingegen die kontinuierliche Kühlung zur Anwendung.

Aufgrund der mangelnden Wirtschaftlichkeit wurde bis anhin darauf verzichtet, die For men auf die vorliegend beschriebenen bevorzugten Temperaturen aufzuheizen. Der Auf wand, um die eingetragene Wärme wieder auszubringen ist enorm und bedingt eine sehr hohe Kühlleistung. Zudem verlängert dies die Zykluszeit, da bis zum Entformen gewartet werden muss, bis die gesamte Temperaturdifferenz abgebaut ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Blasformwerkzeug derart auszugestalten, dass auch bei Blasformverfahren die Intervall-Kühlung einsetzbar ist. Ein Blasformwerk zeug für eine Blasformmaschine soll daher dahingehend modifiziert werden, dass ein schnelles periodisches Aufheizen und Abkühlen des Blasformwerkzeugs ermöglicht ist. Dabei soll der Aufwand für das periodische Aufheizen und Abkühlen des Blasformwerk zeugs verringert werden können.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch ein Blasformwerkzeug für eine Blasformma schine zur Herstellung von Kunststoffbehältern in einem Extrusions- oder Streckblaspro zess, welches die im Patentanspruch 1 aufgelisteten Merkmale aufweist. Weiterbildungen sowie vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Die Erfindung schlägt ein Blasformwerkzeug für eine Blasformmaschine vor, welches zwei Blasformhälften umfasst, die jeweils wenigstens einen Formkörper, in dem wenigs tens ein Formnest angeordnet ist, und eine den Formkörper aufnehmende Grundplatte auf weisen. Zwischen dem Formkörper und der Grundplatte und gegebenenfalls weiteren Be standteilen der Blasformhälfte ist ein Isolationsblock aus einem thermisch isolierenden Material angeordnet.

Indem der mit wenigstens einem Formnest ausgestattete Formkörper gegenüber der Grundplatte und gegebenenfalls weiteren Bestandteilen der Blasformhälfte thermisch iso liert ist, ist die aufzuheizende bzw. wieder abzukühlende Masse deutlich reduziert und ist das Aufheizen bzw. Abkühlen im wesentlichen nur noch auf den Formkörper selbst redu ziert. Dadurch ist ein sehr viel geringerer Energieaufwand für das Aufheizen bzw. das Ab kühlen des Formkörpers nötig. Wegen der geringeren Masse können das Aufheizen und das Abkühlen des Formkörpers in einer relativ kurzen Zeit bewerkstelligt werden. Die be heizten und in unmittelbarer Folge wieder gekühlten Wandungsflächen der Formnester erlauben in Verbindung mit polierten formgebenden Wandungsflächen und den kurzen Abkühlungszeiten auch die Herstellung von Kunststoffbehältern mit glänzenden Oberflä chen.

Polierte Oberflächen sind Oberflächen, die beispielsweise mittels Polituren bearbeitet wur den und eine geringe Menge von Material abgetragen wurde, um eine entsprechende Ober fläche durch Abtragen von Rauheits spitzen zu glätten und an dieser Oberfläche gegebenen- falls Glanz zu erzeugen. Von polierten Oberflächen wird typischerweise ab Mittenrauwer ten von 0.8 pm gesprochen.

Der Glanz von Oberflächen wird mittels Reflektometern in sogenannten„gloss units“

(GU) ausgedrückt. Vorliegend wird von Glanz gesprochen, wenn der Glanz 10 GU’s über schreitet. Die Messung wird nach ISO 2813 durchgeführt. Für ganz oder teilweise transpa rente Objekte wird kein Reflektometer verwendet, sondern der Reflexionsgrad also der Quotient aus reflektiertem zu eingestrahltem Licht, für einen bestimmten Winkel angege ben. Bei ganz oder teilweise transparenten Kunststoffen wird von Glanz gesprochen, wenn der Reflexionsgrad 20% übersteigt.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Blasformwerkzeugs können sogar mit Kunststoffen, wie z.B. Polyolefinen, bei denen es bekanntermassen sonst ohne zusätzliche Arbeitsschritte, wie beispielsweise einem mehrschichtigen Aufbau des Behälters, bei dem die äusserste Schicht, die einen Glanz hervorrufen soll, niedrigviskos ist und zum Errei chen der geringen Viskosität unterschiedliche Zuschlagstoffe enthält, nicht möglich ist, solche glänzenden Oberflächen erzielt werden. Bei entsprechender Ausgestaltung der Wandungsflächen der Formnester können auch Kunststoffbehälter mit zumindest in Teil bereichen strukturierten Oberflächen hergestellt werden. Somit sind bei entsprechender Gestaltung der Wandungsflächen sogar Behälter herstellbar, die Oberflächen aufweisen, welche in Teilbereichen glänzend und in anderen Teilbereichen strukturiert ausgebildet sind.

Strukturiert heisst vorliegend, dass die Oberfläche des Behälters im Wesentlichen dem Negativ des Formkörpers entspricht, wobei die Abweichung zwischen dem Negativ und der späteren Oberfläche 15%, vorzugsweise 10%, besonders bevorzugt 5% nicht über schreitet.

Die Gesamtmasse des aus zwei Blasformhälften aufgebauten Blasformwerkzeugs ist auf das für die Aufnahme der beim Herstellprozess des Kunststoffbehälters auftretenden Kräfte unbedingt Nötige beschränkt und setzt sich für jede Blasformhälfte im Wesentlichen aus der Grundplatte, dem Isolationsblock und dem Formkörper zusammen. Gegebenenfalls kommen noch ein Kopfteil und ein Fussteil dazu. Die Verringerung der Gesamtmasse des Blasformwerkzeugs wirkt sich auch vorteilhaft auf die Energiekosten für die Bewegung der Blasformhälften zum Öffnen und Schliessen derselben aus. Eine erfindungsgemäss ausgebildete Blasform ermöglicht folglich die formgenaue Abbildung des Formnestes.

Eine Ausführungsvariante des Blasformwerkzeugs kann vorsehen, dass der Formkörper in den Isolationsblock eingebettet ist. Dadurch ist der Formkörper über einen wesentlichen Abschnitt der Erstreckung des wenigstens einen Formnests thermisch gut isoliert. Durch das Einbetten des Formkörpers ist die Bildung von Wärmebrücken verhindert. Die Abmes sungen des Formkörpers und des Isolationsblocks können dabei derart gewählt sein, dass beim Einsatz einer Kopfplatte bzw. eines Fussteils für die Erstellung des Behälterhalses bzw. des Behälterbodens, auch diese gegenüber den Grundplatten der Blasformhälften thermisch isoliert sind und allfällige Wärmebrücken verhindert werden.

Es kann vorgesehen sein, dass der Isolationsblock in einen Formblock eingebettet ist. Der Formblock besteht aus der Grundplatte, einem Boden, zwei seitlich angeordneten Rahmen teilen und einem Halseinsatz. Die Rahmenteile sind mit Führungen ausgestattet sind.

Eine derartige Ausbildung führt zur Reduktion von Einzelteilen. Die Herstellung des Blas formwerkzeuges wird vereinfacht.

Es kann zudem vorgesehen sein, dass der Formblock und der Isolationsblock einteilig aus gebildet sind

Mit anderen Worten, jede Formwerkzeughälfte ist lediglich zweiteilig ausgebildet und be steht aus einem Isolationsblock, der sämtliche Funktionen der Grundplatte und des Rah mens wie Halten und Führen übernimmt. Die Fertigung des Blasformwerkzeugs ist damit vereinfacht.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante des Blasformwerkzeugs ist bei jeder Blasformhälf- te der Formkörper derart in den Isolationsblock eingebettet, dass eine eine Formtrennebene definierende Stirnfläche des Formkörpers, von welcher aus sich eine das Formnest begren zende formgebende Wandungsfläche in Richtung einer Rückseite des Formkörpers er streckt, in einem kalten Zustand des Formkörpers gegenüber einer Oberseite des Isolati onsblocks zurückspringt. Wird der Formkörper auf eine Betriebstemperatur von grösser als 100°C aufgeheizt, schliesst die Stirnfläche des Formkörpers bündig mit der Oberseite des Isolationsblocks ab bzw. überragt sie diesen sogar geringfügig. Durch diese Ausführungs variante wird den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Materialien Rechnung getragen und ist sichergestellt, dass die Formtrennebene ausschliess lich durch die Stirnflächen der Formkörper der Blasformhälften festgelegt ist. Bei einer Variante der Erfindung springt die Stirnfläche des Formkörpers im kalten Zustand des Formkörpers gegenüber der Oberseite des Isolationsblocks um 0,05 mm bis 0,5 mm zu rück.

Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Isolationsblock aus einem duroplastischen, hochtemperaturbeständigen Kunststoff mit geringer Wärmeleitfä higkeit besteht.

Dies ermöglicht eine hohe Standdauer und verhindert ungewollte Wärmeströme.

Diese Kunststoffe zeichnen sich durch ihre sehr geringe Wärmeleitfähigkeit aus, die je nach Art des Kunststoffs nur 0,1 - 0,8 W/mK beträgt. Für den Einsatz in Verbindung mit Blasformwerkzeugen gemäss der Erfindung kommen insbesondere Kunststoffe aus der Gruppe bestehend aus Polyaryletherketonen, wie z.B. Polyetheretherketon (PEEK), Poly amiden, glasfaserverstärkten Kunststoffen und verstärkten Duroplasten mit einer Tempera turbeständigkeit bis mindestens 200°C in Frage. Es kann sich dabei insbesondere um einen harten Kunststoff oder ein hartes Kunststoffverbundmaterial handeln. Als harte Kunststof fe werden vorliegend Kunststoffe berücksichtigt, die eine Härte von mindestens 75 Shore aufweisen.

Dies ermöglicht das passgenaue Fertigen und verhindert zudem, dass während des Betrie bes durch hohe Drücke hervorgerufene Deformationen entstehen.

Die Grundplatte jeder Blasformhälfte des Blasformwerkzeugs ist den grössten Beanspru chungen ausgesetzt, dient zur Befestigung der weiteren Komponenten der Blasformhälfte und muss die Schliesskräfte und die bei der Herstellung der Kunststoffbehälter auftreten den Druckkräfte aufnehmen. Mit Vorteil besteht die Grundplatte daher aus rostfreiem Stahl. Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Formkörper aus Aluminium besteht. Aluminium hat einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl und besitzt eine höhere Wärmeleitfähigkeit. Daher stellt Aluminium für den Formkörper ein bevorzugtes Material dar.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante des Blasformwerkzeugs weist der Formkörper einer jeden Blasformhälfte eine, insbesondere in den Isolationsblock eingebettete, Rücksei te auf, die mit, insbesondere einseitig offenen, Kanälen für den Durchfluss eines Heiz- /Kühlmediums versehen ist. Das Heiz-/Kühlmedium strömt dabei in möglichst grosser Nähe zur das Formnest begrenzenden formgebenden Wandungsfläche. Dadurch kann ins besondere beim Abkühlen des Formkörpers die Wärme der an die formgebende Wan dungsfläche anliegenden Behälterwandung sehr gut abgeführt werden. Anders als bei spielsweise beim Spritzgiessen kann beim Blasformen die Wärme nur einseitig über die gekühlte formgebende Wandungsfläche des Formkörpers abgeführt werden. Es empfiehlt sich daher, den Abstand des Heiz -/Kühlmediums von der formgebenden Wandungsfläche möglichst gering zu halten.

Die Kanäle werden in dieser Ausführungsvariante durch das Einbetten im Isolationsblock geschlossen, sodass ein Kühlkreislauf entsteht. Vor dem Einbetten sind diese Kanäle also einseitig offen und zugänglich.

Die Ausbildung von derartigen Kanälen am Formkörper ermöglicht es, die Kanäle bei spielsweise in der Form frei auszubilden, wobei insbesondere geschwungene Formen er möglicht sind oder Strömungsquerschnitte, die von einer runden Form abweichen. Derarti ge Ausbildungen sind beispielsweise in konventionellen Formkörpem nicht möglich, da in Kühlbohrungen keine Richtungswechsel möglich sind.

Vorzugsweise weist die Rückseite des Formkörpers Rippen auf, zwischen denen, insbe sondere durch die, die Kanäle gebildet sind. Die Rippen sind vorzugsweise abwechselnd angeordnet und erstrecken sich von einer ersten Fängsseite der Form, an welcher die Trennebene gebildet ist, in Richtung einer zweiten Fängsseite der Form, jedoch nur soweit, dass zwischen der Rippe und der jeweiligen zweiten Fängsseite eine Öffnung gebildet wird, die einen, dem Querschnitt der Kanäle entsprechenden, Querschnitt aufweist. Es bil det sich so ein zusammenhängender mäanderförmiger Kanal der sich über die Rückwand des Formkörpers erstreckt.

Die Rippen weisen eine Mindestwandstärke von 3 mm auf und überschreiten eine Wand stärke von vorzugsweise 8 mm nicht.

Beim Einbringen des Heiz -/Kühlmediums kann durch diese Rippen die Wärme sehr schnell der Formhälfte zugeführt oder aus dieser abgeführt werden.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht daher vor, dass der Formkörper im Bereich des Formnestes eine Mindestwandstärke von 1,5 mm bis 12 mm aufweist. Die Mindest wandstärke betrifft den Bereich in den Kühlkanälen, bzw. im Kanalgrund vom Kanalgrund zur Oberfläche des Formnestes hin. Diese Wandstärke überschreitet vorzugsweise eine Stärke von 6 mm nicht und ist bevorzugt kleiner als 4 mm.

Dies ermöglicht das schnelle Aufheizen oder Abkühlen des Formkörpers.

Bei einer Ausführungsvariante der Erfindung sind die Kanäle an der Rückseite des Form körpers durch Giessen oder durch materialabtragende Bearbeitung erstellt. Giessen hat dabei den Vorteil, dass ein weiterer Bearbeitungsschritt für den Formkörper entfällt. Die Kanäle können aber auch durch alternative Fertigungsverfahren, beispielsweise generative Fertigungsverfahren wie z.B. Faserschmelzen oder Metalldruck hergestellt werden. Bei derartigen Verfahren können beispielsweise Details noch besser ausgearbeitet werden.

Vorzugsweise ist durch die Anordnung des Formkörpers an oder auf dem Isolationsblock ein geschlossener Kühl- oder Heizkreislauf gebildet, der gegenüber seiner Umgebung ab gedichtet ist und lediglich Vorrichtungen zur Zufuhr und zur Abfuhr des Heiz- /Kühlmediums aufweist.

Die Heiz-/Kühlkanäle, insbesondere der Heiz -/Kühlkreislauf, sind vorzugsweise also ei nerseits durch den Isolationsblock begrenzt und andererseits durch den Formkörper. Dabei kann zudem vorgesehen sein, dass im Isolationsblock entsprechend korrespondie rende Rippen und/oder Kanäle angeordnet sind, sodas s die Rippen und Kanäle des Form körpers jeweils auf den Rippen und Kanälen des Isolationsblocks angeordnet sind und ge meinsam eine Heiz-/Kühlquerschnitt bilden.

Die Heiz-/Kühlquerschnitte können in ihrem Querschnitt einfach angepasst werden. Bei gegebenem Querschnitt ist es zudem ermöglicht, die jeweiligen Rippen auf dem Formkör per und auf dem Isolationsblock jeweils mit der halben Höhe zu fertigen. Dies erleichtert die Fertigung.

Zweckmässigerweise dient der Isolationsblock nicht nur zur thermischen Isolation des Formkörpers gegenüber der Grundplatte. Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist der Isolationsblock daher mit Kanälen und/oder Bohrungen für die Zu- und Abfuhr eines Heiz- /Kühlmediums zu den an der Rückseite des Formkörpers ausgebildeten Kanälen ausgestat tet. Eine Ausführungsvariante der Erfindung kann dabei vorsehen, dass alle Anschlüsse für die Zu- und Abfuhr von heissen und kalten Medien am Isolationsblock vorgesehen sind. Die Anschlüsse haben dann keinen thermischen Kontakt beispielsweise mit der Grundplat te oder anderen Bestandteilen des Werkzeugs.

Je nach Grösse des wenigstens einen Formnests im Formkörper können im Isolationsblock und an der Rückseite des Formkörpers zwei oder mehrere voneinander getrennte Heiz- /Kühlkreise vorgesehen sein. Das Vorsehen mehrerer Heiz -/Kühlkreise erlaubt ein schnel leres Einbringen bzw. Verdrängen des Heiz -/Kühlmediums, um das Formteil aufzuheizen bzw. wieder abzukühlen. Mit Vorteil beträgt dabei der Druck des Heiz-/Kühlmediums bis zu 15 bar, der Druck kann jedoch auch über 20 bar sein und bis zu 25 bar betragen. In Ver bindung mit mehreren Heiz -/Kühlkreisen ist dadurch eine sehr schnelles Aufheizen bzw. Abkühlen ermöglicht, was sich vorteilhaft auf die Zykluszeiten auswirkt. Als Heiz- /Kühlmedium für den Formkörper wird üblicherweise Wasser eingesetzt.

Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Blasformwerkzeugs kann vor sehen, dass auf der Grundplatte jeder Blasformhälfte zwei oder mehrere Formkörper mon tiert sind. Dabei kann jeder Formkörper durch einen separaten Isolationsblock gegenüber der Grundplatte und den übrigen Bestandteilen der Blasformhälfte thermisch isoliert sein, oder die Formkörper können durch einen gemeinsamen Isolationsblock gegenüber der Grundplatte und den übrigen Bestandteilen der Blasformhälfte thermisch isoliert sein.

Das erfindungsgemässe Blasformwerkzeug kann für den Einsatz in einer Extrusionsblas- formmaschine oder in einer Streckblasformmaschine ausgebildet sein. Extrusionsblas formmaschinen oder Streckblasformmaschinen mit einem erfindungsgemäss ausgebildeten Blasformwerkzeug zeichnen sich durch einen verringerten Energieaufwand für das Auf heizen bzw. das Abkühlen der Formkörper aus. Die Zykluszeiten können dadurch verrin gert werden. Wegen der üblicherweise auch verringerten Gesamtmasse ist auch der Ener gieaufwand für die Bewegung der Blasformhälften zum periodischen Öffnen und Schlies- sen des Blasformwerkzeugs reduziert.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters mit einem Blasformwerkzeug wie vorliegend beschrieben gemäss einer der Ausführungsformen der Erfindung weist die fol genden Verfahrens schritte auf:

a) Aufheizen eines Formkörpers durch Zuführung eines Heizmediums,

b) Einbringen eines Preforms oder eines extrudierten Schlauchs in den Formkörper, c) Schließen des Blasformwerkzeugs,

d) Formen des Kunststoffbehälters durch Aufblasen des Preforms oder des extrudierten Schlauchs und durch Anlegen des Preforms oder des extrudierten Schlauchs an die Wan dungsflächen des Formkörpers,

e) Abkühlen des Formkörpers durch Zuführung eines Kühlmediums,

f) Öffnen des Blasformwerkzeugs,

g) Auswerfen des Kunststoffbehälters.

Die Verfahrens schritte entsprechen im Wesentlichen denjenigen der Blasformverfahren mit aus dem Stand der Technik bekannten, konventionell ausgebildeten Blasformwerkzeu gen. Zum Unterschied von den bekannten Blasformverfahren erfolgt die Kühlung des Formkörpers mittels einer Intervall-Kühlung. Dabei werden die formgebenden Wandungs flächen des Formkörpers in sehr kurzer Zeit abwechselnd mit einem entsprechend tempe rierten Heiz- bzw. Kühlmedium beaufschlagt. Vorzugsweise wird der Formkörper derart gekühlt, dass dieser eine mittlere Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 5 Kelvin pro Sekunde, vorzugsweise 15 Kelvin pro Sekunde und besonders bevorzugt 30 Kelvin pro Sekunde aufweist.

Eine spezielle Verfahrensführung zur Herstellung eines Kunststoffbehälters zeichnet sich dadurch aus, dass während der vorstehend angeführten Verfahrensschritte d) und e) jene Oberflächenbereiche, welche in Kontakt mit polierten Wandungsflächen des Formkörpers sind, eine glänzende Oberfläche am Kunststoffbehälter ausbilden.

Eine weitere Verfahrens Variante zeichnet sich dadurch aus, dass während der Schritte d) und e) jene Oberflächenbereiche, welche in Kontakt mit strukturierten Wandungsflächen des Formkörpers sind, eine strukturierte Oberfläche am Kunststoffbehälter ausbilden.

Besonders einfach und kostengünstig ist das erfindungsgemässe Verfahren durchführbar, wenn als Heizmedium und als Kühlmedium entsprechend temperiertes Wasser eingesetzt wird, welches unter entsprechend hohen Drücken in Heiz- bzw. Kühlkanäle an einer Rück seite des Formkörpers zugeführt wird.

Bei einer weiteren Verfahrensvariante wird ein Preform bzw. ein extrudierter Schlauch im Wesentlichen umfassend ein Polyolefin in das Blasformwerkzeug eingesetzt. Der extru dierte Schlauch bzw. der Preform besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus einem Po lyolefin. Mit anderen Worten, der Preform bzw. der extrudierte Schlauch weist weniger als 2% Fremdstoffe auf und ist insbesondere homogen ausgebildet. Während der Herstellung des Kunststoffbehälters werden das Heizmedium mit einer Temperatur von 120° C bis 200 ⁰ C, vorzugsweise 160° C, und das Kühlmedium mit einer Temperatur von 5 bis 40 ⁰ C, vorzugsweise 15° C, zugeführt. In Verbindung mit polierten formgebenden Wandungsflä chen und/oder mit Strukturen versehenen Wandungsflächen des Formkörpers sind auf die se Weise auch bei derartigen Kunststoffen sehr einfach und reproduzierbar Behälter mit glänzenden und/oder strukturierten Oberflächen herstellbar.

Eine weitere Verfahrens Variante zur Herstellung eines Kunststoffbehälters zeichnet sich dadurch aus, dass beispielsweise die Zykluszeit mit einer vollflächig gekühlten Blasform für die Herstellung eines Kunststoffbehälters mit 200ml Füllvolumen bloss 10 bis 15 Se- künden, bevorzugt 12 Sekunden beträgt. Diese Zykluszeiten erlauben eine kostengünstige massentechnische Herstellung von Kunststoffbehältem des vorgegebenen Füllvolumens.

Weitere Vorteile und Au sführungs Varianten der Erfindung ergeben sich aus der nachste henden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schemati schen Zeichnungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:

Fig. 1 ein Blasformwerkzeug des Stands der Technik mit zwei Blasformhälften;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Blasformhälfte eines erfindungsgemässen

Blasformwerkzeugs ;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines in einen Isolationsblock eingebetteten

Formkörpers; und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Rückseite des Formkörpers aus Fig. 3.

Aus Gründen des besseren Verständnisses tragen in den einzelnen Figuren gleiche Be standteile und Komponenten des Blasformwerkzeuges die gleichen Bezugszeichen.

Fig. 1 zeigt anhand eines Blasformwerkzeugs des Stands der Technik den prinzipiellen Aufbau eines derartigen Werkzeugs. Das gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehene Blasformwerkzeug besteht aus zwei Blasformhälften 2, 3, die relativ zueinander lateral verschiebbar sind, um das Blasformwerkzeug 1 periodisch zu öffnen und wieder zu schliessen. Jede Blasformhälfte umfasst eine Grundplatte 4, die einen Teil einer Schliess- einheit einer Blasformmaschine bildet. Auf der Grundplatte 4 ist ein Formkörper 5 mon tiert, in dem ein oder mehrere Formnester 6 ausgebildet sind. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Formkörper 5 zwei Formnester auf, die eine Hälfte der Form eines Körpers eines Kunststoffbehälters festlegen. Eine Kopfplatte 7 ist mit einer Kavität 8 zur Festlegung eines Halsabschnitts des Kunststoffbehälters ausgestattet. Im Fall eines Blasformwerkzeugs für eine Extrusionsblasformmaschine kann an der Kopfplatte 7 auch noch ein Halsmesser 9 für das Abtrennen eines in das Blasformwerkzeug 1 eingesetz ten extrudierten Kunststoffschlauchs vorgesehen sein. Ein Bodenteil 10 schliesst die Formnester 6 am anderen Ende des Blasformwerkzeugs 1 ab. An den einander zugewand ten Oberflächen 11, 12 der Blasformhälften 2, 3, welche eine Trennebene des Blasform werkzeugs 1 festlegen, können Entlüftungsschlitze 13 ausgebildet sein. An einer der Blas- formhälften 3 sind Führungsbolzen 14 ausgebildet, die beim Schliessen der Blasformhälf ten 2, 3 in Führungsbuchsen 15 der anderen Blasformhälfte 2 gleiten.

Eine Blasformhälfte eines erfindungsgemäss ausgebildeten Blasformwerkzeugs ist in Fig. 2 gesamthaft mit dem Bezugszeichen 2 versehen. Es versteht sich, dass die in Fig. 2 nicht dargestellte zweite Blasformhälfte korrespondierend zu der ersten Blasformhälfte 2 ausgebildet ist. Die Blasformhälfte 2 umfasst wiederum eine Grundplatte 4 und einen Formkörper 5, in dem ein Formnest 6 ausgebildet ist. Das eine Hälfte der Form eines Be hälterkörpers festlegende Formnest 6 ist von einer formgebenden Wandungsfläche 51 be grenzt. Zum Unterschied von der in Fig. 1 dargestellten Blasformhälfte ist der Formkörper 5 in einen Isolationsblock 16 eingebettet. Der Isolationsblock 16 besteht aus einem ther misch isolierenden Kunststoff oder Kunststoffverbundmaterial und isoliert den Formkörper 5 thermisch gegenüber der Grundplatte 4, einem daran befestigten Rahmen 17, einem Halseinsatz 18, welcher der Kopfplatte 7 in Fig. 1 entspricht, sowie dem Bodenteil 10. Der Isolationsblock 16 verhindert Wärmebrücken zwischen dem Formkörper 5 und den diesen umgebenden Bestandteilen des Blasformwerkzeugs. Der Halseinsatz 18 ist gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein separates Teil ausgebildet, das beim Schliessen der Blasformhälften zugestellt und beim Öffnen derselben wieder abgehoben wird. Der Halseinsatz 18 kann jedoch auch fest mit dem Rahmen 17 verbunden sein. Es sei noch er wähnt, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 2 auf die Darstellung von Ver schraubungen, Führungsbolzen bzw. Führungsbuchsen und dergleichen verzichtet wurde.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines in einen Isolationsblock 16 eingebetteten Form körpers 5. Das Formnest trägt wiederum das Bezugszeichen 6. Die das Formnest 6 begren zende Wandungsfläche ist mit dem Bezugszeichen 51 versehen. Das Formnest 6 definiert beispielsweise die Hälfte der Form eines Behälterkörpers. Die Wandungsfläche 51 kann beispielsweise poliert ausgebildet sein. Der Formkörper 5 ist vollständig in den Isolations block 16 eingebettet, um sicherzustellen, dass keine unerwünschten Wärmebrücken zur Grundplatte 4 auftreten können. Der Formkörper 5 ist beispielsweise derart bemessen, dass im Isolationsblock 16 Platz für eine Kopfplatte bzw. für ein Fussteil für die Erstellung des Behälterhalses bzw. des Behälterbodens verbleibt. Auf diese Weise sind auch die Kopf platte bzw. das Fussteil (jeweils nicht dargestellt) gegenüber der Grundplatte und dem Rahmen der Blasformhälfte thermisch isoliert und können allfällige Wärmebrücken ver hindert werden.

Eine eine Formtrennebene definierende Stirnfläche 52 des Formkörpers 5, von welcher aus sich die das Formnest 6 begrenzende formgebende Wandungsfläche 51 in Richtung der Grundplatte erstreckt, springt in einem kalten Zustand des Formkörpers 5 gegenüber einer Oberseite 161 des Isolationsblocks 16 zurück. Wird der Formkörper 5 auf eine Betriebs temperatur von grösser als 100°C aufgeheizt, schliesst die Stirnfläche 52 des Formkörpers 5 bündig mit der Oberseite 161 des Isolationsblocks 16 ab bzw. kann sie diesen sogar ge ringfügig überragen. Im kalten Zustand springt die Stirnfläche 52 des Formkörpers 5 ge genüber der Oberseite 161 des Isolationsblocks 16 um einen Abstand zurück, der ca. 0,05 mm bis 0,5 mm beträgt. Wegen des sehr kleinen Abstands ist diese Rücksprung in der Dar stellung in Fig. 3 nicht ersichtlich. Die formgebende Wandungsfläche 51 weist zu einer Rückseite 53 des Formkörpers 5 einen möglichst kleinen Abstand auf. Mit anderen Worten weist der Formkörper 5 im Bereich des Formnests 6 eine Mindestwandstärke auf, die etwa 1,5 mm bis 12 mm beträgt.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Rückseite 53 des Formkörpers 5 aus Fig. 3.

In der vom Betrachter abgewandten Seite des Formkörpers 5 ist das Formnest 6 ausgebil det. Die Rückseite 53 des Formkörpers 5 ist mit Kanälen 54 für den Durchfluss eines Heiz- /Kühlmediums, beispielsweise Wasser, versehen. Die Kanäle 54 können durch materialab tragende Bearbeitung, beispielsweise Fräsen und Bohren, des Formkörpers 5 erstellt sein. Sie sind voneinander durch Rippen abgegrenzt. In einer alternativen Ausführungsvariante können die Kanäle beim Giessen des Formkörpers oder durch alternative Fertigungs verfah ren, beispielsweise Laserschmelzen oder Metalldruck, hergestellt sein. Die Rückseite 53 des Formkörpers 5 mit den Kanälen 54 ist im zusammengebauten Zustand des Blasform werkzeugs in den Isolationsblock eingebettet (Fig. 3). Der Isolationsblock dient nicht nur zur thermischen Isolation des Formkörpers 5 gegenüber den übrigen Bestandteilen der Blasformhälfte. Vielmehr ist der Isolationsblock ebenfalls mit Kanälen und/oder Bohrun gen für die Zu- und Abfuhr des Heiz -/Kühlmediums zu den an der Rückseite des Formkör- pers ausgebildeten Kanälen ausgestattet. Es kann vorgesehen sein, dass alle Anschlüsse für die Zu- und Abfuhr von heissen und kalten Medien am Isolationsblock vorgesehen sind. Die Anschlüsse haben dann keinen thermischen Kontakt beispielsweise mit der Grundplat te oder anderen Bestandteilen des Blasformwerkzeugs.

Je nach Grösse des Formnests 6 im Formkörper 5 können an der Rückseite 52 des Form körpers 5 auch zwei oder mehrere voneinander getrennte Heiz -/Kühlkreise vorgesehen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel trennt eine Trennwand 55 die Kanäle 54 in zwei Heiz-/Kühlkreise 56, 57. Die einzelnen Heiz-/Kühlkreise sind als eine mäanderförmi ge Anordnung aus Kanälen gebildet. Das Vorsehen mehrerer Heiz -/Kühlkreise 56, 57 er laubt ein schnelleres Einbringen bzw. Verdrängen des Heiz -/Kühlmediums, um den Form körper aufzuheizen bzw. wieder abzukühlen. Mit Vorteil beträgt dabei der Druck des Heiz- /Kühlmediums bis zu 15 bar. In Verbindung mit mehreren Heiz-/Kühlkreisen 56, 57 ist dadurch eine sehr schnelles Aufheizen bzw. Abkühlen des Formkörpers 5 ermöglicht, was sich vorteilhaft auf die Zykluszeiten auswirkt. Als Heiz -/Kühlmedium für den Formkörper 5 wird üblicherweise Wasser eingesetzt. Das Heiz-/Kühlmedium strömt dabei in möglichst grosser Nähe zur das Formnest 6 begrenzenden formgebenden Wandungsfläche 51.

Dadurch kann insbesondere beim Abkühlen des Formkörpers 5 die Wärme der an die formgebende Wandungsfläche 51 anliegenden Behälterwandung sehr gut abgeführt wer den. Das Abführen der Wärme wird durch die die Kanäle bildenden Rippen zusätzlich ver bessert. Anders als beispielsweise beim Spritzgiessen kann beim Blasformen die Wärme nur einseitig über die gekühlte formgebende Wandungsfläche des Formkörpers abgeführt werden.

Die vorangehende Figurenbeschreibung beschränkt sich auf die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Details. Es versteht sich jedoch, dass das Blasformwerkzeug sämtliche für seine Funktion erforderlichen Bauelemente aufweist. Beispielsweise sind Verriegelungselemente für die Blasformhälften und für die gegebenenfalls vorhandenen Kopf- und Fussteile vorgesehen, damit das Blasformwerkzeug bei den beim Blasvorgang auftretenden Innendrücken geschlossen bleibt. Auch ist das Blasformwerkzeug noch mit verschiedensten Anschlüssen versehen, beispielsweise um dieses an eine Versorgung mit einem Kühl-/Heizmedium anzuschliessen. Die Erfindung ist am Beispiel von konkreten Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Die vorstehende Beschreibung dient jedoch nur zur Erläuterung der Erfindung und ist nicht als einschränkend zu betrachten. Vielmehr wird die Erfindung durch die Patentansprüche und die sich dem Fachmann erschliessenden und vom allgemeinen Erfindungsgedanken umfassten Äquivalente definiert.