CZ336997A3

CZ336997A3 - Geometrie dna PET nádob pro opětovné použití

Info

Publication number: CZ336997A3
Application number: CZ973369A
Authority: CZ
Inventors: Andreas Seul
Original assignee: Continental Pet Deutschland Gmbh
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1998-02-18
Also published as: ES2104443T3; PL322140A1; US6045001A; NO974711D0; EP0739703A1; LV11942B; EA000144B1; LT4271B; EE9700206A; FI973557L; FI973557A0; DE59500208D1; FI973557A7; LT97130A; TR199700964T1; LV11942A; HUP9702451A3; ATE152393T1; DK0739703T3; NO974711L

Description

Oblast techniky

Vynález se zabývá tvarem ploch dna na plastových lahvích, v této technické oblasti nazývaným geometrie dna, které se tvarují z předlisku (z polotovaru vytvarovaného tlakovým litím) ve dvou vyfukovacích procesech (vnášení vysokého tlaku). Tyto plastové láhve lze prát za horka, jejich dosavadní geometrie se tedy nesmí při teplotě nad 60°C nebo 75°C citelně změnit. Uvedená teplota se týká teploty prací kapaliny, při které musí láhve zůstat tepelně stabilní; může se tolerovat nepatrná geometrická deformace, která nenaruší mechanickou stabilitu nebo statickou pevnost.

Dosavadní stav techniky

Většinou se plastové láhve vyrábí z PET, který tvoří stěnu láhve z jedné nebo několika vrstev. V oblasti dna musí láhve spolehlivě stát a být stabilní vůči vnitřnímu tlaku. Tato stabilita se týká užitkové stability. Shora zmíněná stabilita je jiná a týká se teplotní stability lahví při praní za horka, tedy předpokladu opakované použitelnosti. Nyní přísluší oblasti dna dodatečná vlastnost, musí být schopná kontroly, čímž rozumí odborník v této technické i oblasti neomezený optický průhled v ose láhve do oblasti • dna. Tato kontrola dna nesmí být ovlivněna stíny a jinými lomy světla, protože potom není možná vizuální kontrola prázdné láhve prostřednictvím kamery nebo oka.

Úkolem vynálezu je proto dát k dispozici geometrii dna plastových lahví, která bude jak tepelně stabilní, tak i bez stínových efektů, tedy bude schopná kontroly po celém obvodu, aby se mohly jistě a spolehlivě, tedy po celém obvodu, poznat zbytky louhu (od čištěni) nebo cizí těliska v nádobě před tím, něž se láhev naplní. Vynález by přitom neměl počítat s ohledem na kontrovatelnost s žádnými omezeními průměru dna, jak je to ve stavu techniky, například v případě, že láhve získají geometrii dna v podstatě ve tvaru polokoule orientovanou ven a vytvoří se obvodovým vtažením do podpěrného prstence z plastické hmoty, aby měly spolehlivou stavěči plochu.

U tohoto řešení se zmenšuje kontrolovatelnost, protože je stavěči plastová patka, která způsobuje radiální vtažení spodní části láhve, opticky neprostupná. Funkčně vykazuje takovou geometrii, která by dokonce i při opticky průchozím tvaru nedovolovala kontrolu skrze dno v prázdném stavu bez stínů po celém obvodu.

Podstata vynálezu

Vynález řeší shora uvedený úkol třemi tvary, totiž použitím nástavce dna ve tvaru komolého kužele (nárok 1) nebo způsobem výroby, při kterém dostává předlisek v prvním vyfukovacím procesu dna láhve tvar komolého kužele, které vykazuje po vyjmutí vlnovitý průřez (nárok 9) nebo zařízením k provádění zmiňovaného způsobu, ve kterém je opatřené v * první vyfukovací formě dno tvaru komolého kužele a druhá vyfukovací forma vykazuje v podstatě kopulovité dno (nárok 11) .

• · · · · ·

V podstatě kopulovité dno z nároku 11 je z

formy přizpůsobené geometrii dna láhve vyjmuté z prvni vyfukovaci formy (nárok 16), takže v druhém vyfukovacim procesu se geometrie dna mění jen nepodstatně, pouze se zvýrazňuje ve svých tvarech, které už má v podstatě k dispozici. Identita tvaru však neznamená identitu rozměrů (z hlediska měřítek), nýbrž identitu vzhledu (relativní místo dílčích tvarů a dílčí tvary samotné).

Zásadní architekturu dostává dno po sejmutí z nástavce dna tvaru komolého kužele s prakticky rovinnou plochou pláště případně po smrštění, které způsobuje oddělení od tohoto nástavce. Překvapivě se přitom ukázalo, že struktura vln tvořících se po sejmutí nebo smrštění v architektuře dna, je už tvarem dna, který dovoluje úplnou optickou kontrolu bez tvorby stínů při současné tepelné stabilitě. Tato geometrie dna je v průřezu vlnovitá, má tedy první zakřivení r’ směřující dovnitř láhve, které má v podstatě tvar kulové úseče, a druhé zakřivení r’’ směřující ven, které navazuje na první zakřivení r’.

Radiálně vně prvního zakřivení je vytvořený stavěči prstenec dna, na kterém může láhev spolehlivě stát.

Překvapující efekt vynálezu je odůvodněný tím, že se v lineární oblasti dna uplatňuje jakýsi paměťový účinek, který samovolně vytváří dno po oddělení rovinného komolého kužele, který ho podpírá, do vlnovitého tvaru, přičemž dno je v podstatě bez vlastních napětí. Přitom je tvar dna odlišný od tvaru komolého kužele, který ho vytváří. Tvar dna a forma tvořící dno jsou tedy značně rozdílné. První je vlnovitý, druhý má prakticky rovinnou plášťovou plochu. V druhém vyfukovacim procesu se už může toto vlnovite • ♦ · · · · • · 4 4 4 · 44 • 4 · *· · · · · ·· • · · 4 4 4 4· • ••4 44 44« 44 «·· vytvarované dno ještě zvýraznit, když se znovu vyfoukne na druhý nástavec vyfukovaci formy. Tento nástavec vyfukovaci formy má přitom v podstatě samotný tvar jako dno, které se vytváří po prvním vyfukovacím procesu a sejmutí z nástavce ve tvaru komolého kužele, takže nastávají již jen nepatrné deformace (nárok 16). Jednou z nich může být vytvoření vyklenuté kopule, která odpovídá oblasti horní podstavy komolého kužele (nárok 8) zobrazené na dně láhve (nárok 17, 7) .

Mezi oběma zakřiveními dna vzniklého po prvním vyfukovacím procesu se nalézá inflexní bod, který je znatelně posunutý dovnitř, z čehož plyne, že je první (vnější) zakřivení výrazněji vytvořeno než druhé (vnitřní) zakřivení geometrie dna. Příslušně je také vytvořen druhý nástavec dna, oproti němuž je první nástavec dna s plášťovou plochou pro první vyfukovaci proces vytvořen v podstatě lineární (nebo hladký).

Uhel, pod kterým lezi plášťová plocha komolého kužele, může ležet mezi 40° a 70° a s výhodou probíhá pod 60° (nárok 4, 5) .

Dno ve tvaru komolého kužele první vyfukovaci formy může být vytvořené jako nástavec (nárok 1), může být také ale vytvořené v jednom kuse tvoří (nárok 1, nárok 11) .

Dvoustupňový vyfukovaci mluví, se týká předlisku, vyfukovacího procesu tvaruje mezinádobu. Tato mezinádoba vyfukovaci formou, jejíž dno proces, o kterém se patrně který se v prvním kroku pod tlakem v první formě na může být značně větší než konečná nádoba, o kterou se nakonec usiluje. Tato mezinádoba ·· ···· 9 ·· ······ _ C, — ··· *······ · · ·*···· • 9« 9 9 9 · · · · ·

9 9 9 9 99 9

999999 999 9 999 9 dosáhne smrštěním velikosti, která leží pod tou velikosti, která se předpokládá na konec. Ve druhé formě dostane smrštěná mezinádoba svou konečnou podobu. Nicméně dno zůstává ve svém vlnovitém tvaru matematicky podobné, což zahrnuje změnu měřítka způsobenou smrštěním, ale zachovává identitu tvaru.

Oba kroky vyfukovaciho procesu mohou být zařízené tak, že láhve popřípadě mezinádoby jsou pro každý vyfukovací proces uspořádané snimatelně vždy na jednom zásobním kole (nárok 13, 14), takže se mohou jednoduše tvarovat a souvisle chladit.

Jako doplňující ke geometrii dna, které vzniká překvapivě zcela kontrolovatelné s prvním dnem tvaru komolého kužele, se také ukazuje možnost, že se může uspořit plastická hmota. První propočty ukázaly, že se může uspořit až 10% materiálu, když se vytvoří nádoba s přímou částí dna odpovídající komolému kuželi dna vyfukovací formy a po vyjmutí z tohoto dna se samostatně a bez dalších vlivů zdefomuje na takovou architekturu dna, která má už v podstatě ten tvar, který by měla získat později konečná láhev po zdeformováni na druhém nástavci dna.

Nákladné změny tvaru geometrie dna nemusí pro zajištění jak teplotní stabililty, statické pevnosti, tak i plné kontrolovatelnosti bez tvorby stínů nastat, takže se lze vyhnout přídavným zakřivením a zvlněním. Umělé vyrovnáni napětí lze tedy postrádat.

Zvláštní význam přinese úspora materiálu, když se podle vynálezu mohou dosud silnější dna plastových lahví vytvářet tenči a současně se zachová tepelná sabilita v oblasti dna.

za pomoci

Μ φφφφ

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen a doplněn několika příkladů provedení.

Je příklad dna 2 tvaru komolého kužele s přímkovou plášťovou plochou la a s prstencovou zúženou oblastí lb trvale vybíhající na spodním konci a s horní rovinnou podstavou lc.

obr. la Je protikus k obrázku 1. Je to výřez z PET láhve, která se rozprostírá vzhůru podle osy 100, jmenovitě oblasti dna 10 vyklenuté dovnitř, která vykazuje na spodním konci prstencovou stavěči plochu nebo linii lOr ♦ Od této stavěči plochy sahá nahoru vnější stěna láhve, která zde není dále znázorněna.

obr. 2 Je druhý nástavec dna nebo druhá forma 20 dna, která má svojí obrysovou plochu vytvořenou ve tvaru kopule nebo zvonu a je těsně přilícovaná architektuře dna 10 zobrazené na obrázku la.

obr. 2a Je geometrie dna láhve po jeho vyfouknutí do tvarového dna 20 zobrazeného na obrázku 2, přičemž zde vlnovitá geometrie 10', 10' ', lOw, která je známá již z obrázku la, vykazuje při nezměněném inflexním bodě lOw zvýrazněnou vlnovitou geometrii 10’ a 10 ’ ’ .

obr. 3

Reprezentuje stav techniky, kterého je • · • · • · ♦ · · · · · • · · • · · · · · • · ·

nástavec 30 dna formy výrazně vyklenutý ve tvaru dómu, aby se láhvi dal v prvním vyfukovacim procesu již silně zvýrazněný kopulovitý tvar.

obr.

3a

Reprezentuje geometrii dna, která se vytvoří po smrštění nádoby vyjmuté z nástavce dna podle obrázku 3 a obnoveném procesu vyfukováni (druhý vyfukovaci proces), přičemž je zvýrazněná oblast E na obrázcích 3b a 3c.

obr.

3b, obr.

3c

Ukazují axiální pohled L podél osy 100 z obrázku

3a a výřez z příčného řezu z obrázku 3a, který je tam označený E. Zde jsou objasněné tvorby stínů, které vznikají u geometrie dna, jejíž první proces vyfukování se výrazně ovlivňuje nástavcem dna z obrázku 3.

Příklady provedeni vynálezu

Na obrázku 1 je pod úhlem a vzhledem ke svislici nakreslena (osa láhve 100) plášťová plocha la, která je v podstatě přímková. Nástavec dna 1 formy obsahuje na vnitřním konci přímé linie pláště rovinnou podstavu lc, která probíhá v horizontále. Na spodním vnějším konci přímé plášťové plochy la je naznačený úsek prstencového zúžení lb, které slouží k provedení prstencové stavěči plochy IQr. První vyfukovaci proces způsobuje přitlačení části dna předlisku na dno 1 ve tvaru komolého kužele podle obrázku 1. Tak vzniká pod úhlem a skloněná, převážně přímo probíhající část dna, která se po smrštění láhve nebo odtažení láhve ode dna podle obrázku 1 samostatně a bez vnějších vlivů změní na geometrii dna, jak je znázorněná na obrázku la. Tato geometrie dna vzniká překvapivě na základě uvolněni vnitřních napětí po prvním vyfukovacím procesu díky takzvanému paměťovému účinku předlisku po vyrovnávacím vyfukování, kteréžto vnitřní pnutí se lineárním, šikmo postaveném plášti vyvolá přesně tak, že se vytvoří vlnovitý tvar.

Na geometrii průřezu je patrná vlnovitě tvarovaná architektura, u které je první vnější zakřivení 10^rvytvořené poloměrem r', které se vytváří od stavěcího vrubu lOr případně stavěči prstencové plochy lOr orientované dovnitř.

Ústí v inflexním bodě lOw, z něhož na opačnou stranu vychází obráceně orientované zakřivení 10' ¹ o menším poloměru r' ', který přechází do kotoučové podstavy lOk. Tato podstava může být plochá nebo lehce vyklenutá. Pozvolný přechod z horního zakřivení r2 do podstavy se dosahuje třetím zakřivením r3.

S touto geometrií se už dosahuje v podstatě dna vyklenutého dovnitř, ačkoliv by se u nástavce dna 1 dala očekávat zcela jiná geometrie dna, než skutečně vzniká po podstatném vyrovnání vnitřních napětí.

Obrázek 2 ukazuje druhý nástavec dna 20, který je svojí úzkou architekturou těsně přizpůsobený vznikajícímu tvaru dna láhve, která je znázorněná na obrázku la. Právě tak, jako na obrázku la, jsou také zde přítomné dva opačně orientované poloměry rl a r2, které definují první zakřivenou oblast 20b a druhou opačně zakřivenou oblast 20a, která leží v radiálním směru více uvnitř, než prvně

- 9 ♦ · ·· · · 9 · φ φ φ φ φ φ · φφφ · ······

Φ · · ·· · · · 9 9·

Φ · · 9 Φ » ··

99·· ·· ··· ···· Φ jmenovaná. Vnitřní zakřivená oblast 20a přechází do slabě vyklenuté osazené kopule 20c, která je svým radiálním rozsahem přizpůsobená podstavě lOk z obrázku la. Vnější zakřivená oblast 20b, která vykazuje tvar kulové vrstvy, přechází do úseku části formy, který definuje vnitřní oblast stavěcího vrubu lOr.

Výsledek druhého procesu vyrovnávacího vyfukování (vyfukovacího procesu) je znázorněný na obrázku 2a, kde se výrazněji vytlačí geometrie dna založená svojí podstatou již na obrázku la, ale podstatně se nemění.

Geometrie z obrázků la, 2a jsou si v podstatě podobné (v matemetickém smyslu).

dna má j ednu neomezenou schopnost kontroly, která je naznačená vertikálně zakreslenými šipkami L rovnoběžně s centrální osou 100.

Žádná oblast vtaženého dna, které netvoří stín

S, se nerozprostírá v radiálním směru vlnovitě (v příčném řezu).

Beze stínu lze zajistit, že se bezpečně rozeznají zbytky louhu nebo zbývající nečistoty uvnitř láhve po praní za horka.

Tvorba stínu S podle stavu techniky je zvýrazněná na obrázcích 3b, 3c, a na obrázku 3a je také udaná ta oblast, která způsobuje tuto oblast stínu S, reprezentovanou jako prstencovitou zónu ztmavnutí na obrázku 3b. Kamera 40, která vykazuje čočku, která je vytvořená tak, že se zobrazuje celá oblast dna uvnitř stavěcího prstence lOr, by ukazovala prstenec podle obrázku 3b jako odraz. V této oblasti je odůvodněná jen omezená optická kontrola, omezená možnost dozoru, takže tato oblast dna nedělá to, co se dosahuje s

- 10 oblasti dna podle obrázku 2b pouze za pomoci dna 1 ve tvaru komolého kužele podle obrázku 1.

Jen za účelem názorného vysvětleni je na obrázku 3 zobrazen protikus k obrázku 1, jimž se podle stavu techniky vytváří oblast dna v prvním kroku vyfukovacího procesu, a který vede ve druhém kroku vyfukovacího procesu ke geometrii dna podle obrázku 3a. Tam lze seznat převládající kulovou úseč

30a, která zaujímá téměř celou oblast dna a propůjčuje dnu j en jednostranně zakřivenou architekturu uvnitř stavěcího kopule se vrubu 30c případně lOr.

teprve zde neznázorněným

Tato struktura tvaru druhým nástavcem dna převádí na geometrii, která nabízí tepelnou stabilitu, mechanickou pevnost, avšak jen omezenou, nikoli optimální schopnost kontroly.

Uhel a znázorněný na obrázku 1, který odpovídá sklonu plášťové plochy la komolého kužele od svislice, je zhruba

60°. Může se lehce změnit nahoru nebo dolů, přičemž se objeví tak jako tak překvapující a samovolné vlnovité přetvoření dna odděleného od komolého kužele. Vně zmiňovaných oblastí nenastává samovolné přetvoření dosahované paměťovým účinkem.

Technická oblast vynálezu jsou geometrie dna PET lahví, které mají vyklenutí vytvarované dovnitř, aby byly současně tepelně stabilní při praní za horka a schopné kontroly po celém obvodu. Vynález navrhuje k dosažení těchto cílů použít nástavce dna (1; la, lb, lc) tvaru komolého kužele, na kterém se v prvním kroku vyfukovacího procesu předlisku vytvoří geometrie dna nádoby vznikající jako meziprodukt, která má v příčném řezu vlnovitý (10 ’, 10 ’ ’, lOw) ráz. Vedle toho vzniká další překvapující výhoda, že se může s touto

- 11 geometrii dna dosáhnout úspory materiálu až okolo

oproti silnějším tvarům dna, které se mohou prát za horka.

Tato samostatně se tvořící vlnovitá geometrie dna se může zvýraznit druhým dnem 20 formy ve svém tvaru, který má už v podstatě k dispozici, a může se vytvarovat nepatrně nízké vyklenutí podstavy lOk.

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

JUDr. Miloš Všetečka advokát 120 00 Praha 2, Hálkova 2 • ·· ·· ···· • · · · · · · í iUdraVerfá strana • · · · · ··· ·· ·· ·

1.

Použiti komolého kužele (1; le,.....lb) s prakticky rovinnou plášťovou plochou (la) pro první vyfukovací proces nádoby nádoby z plastické hmoty, zejména (10; 10’, 10”, lOk, lOw, plastové lOr) ve láhve, tvaru s ď^nem ómu nebo kopule orientovaným dovnitř, přičemž dno (10) nádoby zaujímá po sejmutí z komolého kužele (1) tvar značně odlišný od komolého kužele.
2. Použití podle nároku 1, při kterém se druhým dnem formy (20) v druhém vyfukovacím procesu výrazněji vytlačuje nebo dotváří dno (10) ve tvaru kopule nebo dómu kulovou úsečí (10’) s prvním poloměrem (rl) a s horním zakřivením (10”) s druhým poloměrem (r2), přičemž zakřivení (rl, r2) jsou orientována proti sobě.
3. Použití podle některého z předchozích nároků, u kterého je první poloměr (rl) značně větší než druhý poloměr (r2) .
4. Použití podle některého z předchozích nároků, u kterého má plášťová plocha (la) komolého kužele (1) oproti ose láhve (100) úhel (a) od 40° do 70° a je rovinná.
5. Použití podle nároku 4, u kterého probíhá plášťová plocha (lb) pod 60°.
6. Použití podle některého ze zmíňených nároků, u kterého je dno formy (20) nebo komolý kužel (1) kovový.
7. Použití podle některého z nároků 2 až 6, u kterého se centrální oblast (lOk) dna dna láhve (10) odpovídající ·· ····

- 13 oblasti podstavy (lc) komolého kužele lehce vyklenuje dnem ; JUpjravenp ?trana ··· ·· ·· · formy (20).
8. Použití podle některého z předchozích nároků, u kterého (a) (b) komolý kužel (1) vykazuje v podstatě rovinnou nebo lehce vyklenutou oblast podstavy (lc); a/nebo je na spodním konci plášťové plochy (la) navržené obvodové vytvarování (lb) směřující dovnitř.
9.

Způsob -výroby plastových lahví ze strany dna a pratelných za stavěcím prstencem dna (lOr), při (a) se v prvním vyfukovacím horka, kterém procesu schopných kontroly zejména z PET, se tvaruje oblast dna ./'i K V “ · t (10) láhve na komolý kuželů (1) orientovaný' láhve;

dovnitř dno láhve vytvarované ve tvaru komolého získá po vyjmutí z formy nebo smrštění v kužele příčném řezu (lOw) leží osově výše než stavěči prstenec dna láhve (10).
10. Způsob výroby podle nároku 9, u kterého se zvlnění (10’, 10’’, lOw) vytváří automaticky, pouze sejmutím z komolého kužele (1), čímž se v podstatě uvolní napětí dna (10) .
11. Zařízení k provádění způsobu podle některého z nároků 9 nebo 10, (a) u kterého se plastový předlisek tvaruje za zvýšené teploty v prvním vyfukovacím procesu s dnem ve tvaru komolého kužele (1; lc, la, lb) za zvýšeného tlaku;

- 14 ······ · : Upřavhnž strana • · · · · ··· ·· ·· · (b) je navržené stavěči zařízeni, které otvírá první vyfukovaci formu, aby se umožnilo smrštění mezinádoby vytvarované v první vyfukovaci formě;

(c) je navržená druhá vyfukovaci forma s dnem (20;

20a, 20b, 20c, 20d) v podstatě ve tvaru dómu nebo kopule.
12. Zařízení podle nároku 11, u kterého jsou dna nebo dno (20; 1) vyfukovaci formy nebo forem vytvořená kovová.
13. Zařízeni podle nároku 11 nebo 12, u kterého je navržené vždy jedno zásobní zařízeni, na kterém jsou mezinádoby a nádoby vytvarované nahotovo uložené rozdělené na několik skupin.
14. Zařízení podle nároku 13, u kterého jsou nádoby uspořádané na každém zásobním zařízeni snímatelně.
15. Zařízení podle nároku 11 až 14, u kterého jsou nádoby láhve.
16. Zařízeni podle některého z nároků 11 až 15, u kterého je dno (20) ve tvaru kopule nebo dómu druhé vyfukovaci formy přizpůsobené geometrii dna nádoby vyjmuté z první vyfukovaci formy nebo vzniklé po smrštěni.
17. Zařízeni podle nároku 16, u kterého je kopule (20c) druhého dna (20) lehce vyklenutá a/nebo vykazuje ve spodní oblasti první zakřivení (rl) orientované ven a v malém odstupu od středu kopule (20c) druhé zakřiveni (r2) orientované dovnitř.