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Die
Erfindung betrifft eine Chemikalienflasche für druckaufbauende Füllgüter.
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Zur
Lagerung und Handhabung von flüssigen
oder rieselfähigen
Chemikalien werden je nach Anforderung an die chemische Beständigkeit üblicherweise
Chemikalienflaschen aus Glas oder aus Kunststoff verwendet.
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Bei
der Lagerung und Handhabung von Chemikalien sind eine Anzahl weiterer
Eigenschaften und Anforderungen neben der Wahl des geeigneten Flaschenmaterials
bei der Herstellung und Formgebung einer Chemikalienflasche zu berücksichtigen.
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Die
wesentlichen Anforderungen an eine sichere Chemikalienflasche sind
eine hohe Standfestigkeit während
des Füllvorgangs
sowie während
der Lagerung, eine hohe Druckfestigkeit, um auch druckaufbauende
Chemikalien wie beispielsweise Ammoniak, niedrig siedende Lösungsmittel
oder Säuren
zuverlässig
und sicher über
einen längeren
Zeitraum lagern zu können
sowie eine einfache und sichere Handhabung insbesondere während der
Entnahme von Chemikalien aus der Chemikalienflasche. Zusätzlich soll
für die
Herstellung der Chemikalienflasche ein Herstellungsverfahren zur
Anwendung kommen können,
welches die Verwendung der für
eine Chemikalienflasche geeigneten Materialien wie beispielsweise
Polyolefine zulässt
und gleichzeitig kostengünstig
und zuverlässig
durchgeführt
werden kann.
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Es
hat sich gezeigt, dass ein integral an der Flasche ausgeformter,
großer
Griffbereich mit einem hohlen, beidseitig mit dem Innenraum des
Chemikalienflaschenkörpers
in Verbindung stehenden Griffstücks
besonders günstig
ist. Die Chemikalienflasche kann bei einer ausreichend langen Ausgestaltung des
beispielsweise als Henkel ausgestalteten Griffstücks mit der ganzen Hand eines
Benutzers ergriffen und zuverlässig
gehandhabt werden.
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Beim
Ausschütten
einer flüssigen
Chemikalie aus der Chemikalienflasche kann kontinuierlich Luft durch
das hohle Griffstück
in das Innere der Chemikalienflasche einströmen. Auf diese Weise kann zuverlässig ein
schwallfreies Ausschütten
von insbesondere flüssigen
Chemikalien gewährleistet
werden.
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Im
Zusammenhang mit der ebenfalls erforderlichen Druckfestigkeit der
Chemikalienflasche hat sich gezeigt, dass ein im Wesentlichen flacher
Boden der Chemikalienflasche nicht zweckmäßig ist. Bereits bei einem
geringen Druckanstieg im Inneren der Chemikalienflasche beult sich
der ursprünglich
flache Boden aus und bewirkt einen unsicheren Stand bzw. ein Umkippen
der Chemikalienflasche.
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Auch
ein geringfügig
bzw. deutlich nach innen vorspringender, gewölbter Flaschenboden kann oftmals
nicht die vorgegebenen Anforderungen hinsichtlich der gewünschten
Druckfestigkeit und Standfestigkeit der Chemikalienflasche erfüllen. Je
nach Ausformung und Wölbung
des beispielsweise sektflaschenartig gestalteten Flaschenbodens
kann eine etwas höhere
Druckfestigkeit der Chemikalienflasche verglichen mit einem flachen
Boden erreicht werden. Allerdings kann eine ungewünschte Verformung
des Flaschenbodens auch bei einer solchen Formgebung nicht ausgeschlossen
werden, wobei die Standfestigkeit solcher Chemikalienflaschen oftmals
bereits bei einem geringen Druckanstieg nachteilig beeinträchtigt wird.
Zudem wird durch einen merklich nach innen vorspringenden, gewölbten Flaschenboden
das Nutzvolumen der Chemikalienflasche erheblich vermindert, bzw.
ein unverhältnismäßig stark
erhöhtes Bruttovolumen
der Chemikalienflasche erforderlich.
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Freitragende
Behältnisse
aus unvernetzten polymeren Werkstoffen können auf Grund der rheologischen
Werkstoffeigenschaften nicht dauerhaft druckstabil sein. Erst durch
eine geeignete Formgebung der Chemikalienflasche, die zu einer vorgebbaren
Volumenausdehnung und dadurch bedingten Verformung führt, kann
eine hohe Druckstabilität
der Chemikalienflasche über
einen langen Zeitraum erreicht werden. Es ist bekannt, dass ein
im Wesentlichen halbkugelförmig
gestalteter, nach außen
gewölbter
Flaschenboden eine vorteilhafte, für viele Anwendungen ausreichende
Druckfestigkeit aufweist.
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Um
einen sicheren Stand einer Chemikalienflasche mit einem halbkugelförmig nach
außen
gewölbten
Flaschenboden zu ermöglichen,
müssen
zusätzliche
Standfüße oder
Stand-, beziehungsweise Stützelemente
vorgesehen sein. Es ist aus der Praxis im Zusammenhang mit Getränkeflaschen
aus Polyethylenterephthalat (PET) bekannt, mehrere Standfüße einteilig
im Bereich des Flaschenbodens auszuformen. Es ist ebenfalls bekannt,
ein zusätzliches
Bodenteil mit einer gegebenenfalls mehrfach unterteilten Standfläche herzustellen
und mit der Chemikalienflasche dauerhaft zu verbinden. Ein derartiges
zusätzliches
Bodenteil ist jedoch aufwendig sowohl in der Herstellung als auch
bei einer ausreichend zuverlässigen
Verbindung mit der Chemikalienflasche. Auch ein einteiliges Ausformen
von mehreren Standfüßen im Bodenbereich
der Chemikalienflasche ist mit Problemen behaftet, die beispielsweise
herstellungsverfahrensbedingt sind.
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Bei
einem für
die Herstellung der Chemikalienflasche gegebenenfalls verwendeten
konventionellen Blasverfahren kann die Formgebung und Abmessung
der einzelnen Standfüße nicht
beliebig vorgegeben werden. Regelmäßig führen zu große bzw. zu komplex geformte
Standfüße zu einer
merklich verringerten Wandstärke
im Bereich der Standfüße, so dass
die ebenfalls geforderte Druckfestigkeit sowie die Fall- und die
Kältefall-Bruchfestigkeit ganz
erheblich vermindert werden. Eine ausschließlich im Hinblick auf die gewünschte Standfestigkeit
optimierte Formgebung der Standfüße wirkt
sich oftmals in einer nicht hinnehmbaren Weise auf die Druckfestigkeit sowie
die Fall- und die Kältefall-Bruchfestigkeit
der Chemikalienflasche aus.
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Eine
ausschließlich
auf die Druckfestigkeit der Chemikalienflasche ausgelegte und zu
diesem Zweck angepasste Formgebung führt unvermeidlich zu einer
Beeinträchtigung
der Standfestigkeit der Chemikalienflasche. Die Druckfestigkeit
und die Standsicherheit der Chemikalienflasche können nicht beliebig unabhängig voneinander
vorgegeben werden. Sowohl die gewünschte Druckfestigkeit als
auch die Standsicherheit der Chemikalienflasche wirken sich auf
deren Handhabung aus.
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Ebenfalls
anwendbare Herstellverfahren, wie z.B. die in der Praxis aufwendigeren
Spritz-Blas-, bzw. Spritz-Reck-Blasverfahren haben neben den kommerziellen
Nachteilen auch im Hinblick auf die bei diesen Verfahren zur Verfügung stehenden
und verarbeitbaren Materialien Nachteile. So z.B. das hier weit
verbreitete Polyethylenterephtalat (PET) welches aufgrund unzureichender
chemischer Eigenschaften häufig
nicht verwendet werden kann. Auch sind hierbei die verfahrensbedingt
unvermeidbaren Materialspannungen mit den Praxisanforderungen nicht
vereinbar.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, eine Chemikalienflasche
für druckaufbauende
Füllgüter so auszugestalten,
dass die Chemikalienflasche eine hohe Druckfestigkeit und eine hohe
Standfestigkeit aufweist, eine sichere Lagerung und Handhabung ermöglicht und
kostengünstig
herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Chemikalienflasche mit einem im Wesentlichen zylindrischen
Falschenkörper,
mit einem Haltegriff mit einem hohlen, beidseitig mit dem Flaschenkörper in
Verbindung stehenden Griffstück,
mit einem im Wesentlichen halbkugelförmigen, nach außen gewölbten Flaschenboden
und mit mehreren im Bereich des Flaschenbodens ausgeformten vorspringenden
Standfüßen, wobei
die Standfüße jeweils
eine abgeflachte Standfläche
aufweisen.
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Untersuchungen
haben ergeben, dass die Ausgestaltung der Standfüße mit jeweils einer abgeflachten
Standfläche
zum einen die Standsicherheit deutlich erhöht und zum anderen herstellungsbedingt zu
einer wesentlich geringeren Verminderung der Wanddicke im Bereich
der Standfüße führt. Die
durch Verwendung des im Wesentlichen halbkugelförmigen, nach außen gewölbten Flaschenbodens
erreichte hohe Druckfestigkeit wird deshalb durch die Ausformung
der abgeflachten Standfüße nicht
bzw. nur unwesentlich vermindert. Durch das hohle Griffstück, welches
zweckmäßigerweise
unmittelbar im Bereich einer Entnahmeöffnung der Chemikalienflasche
angeordnet ist, kann eine einfache und sichere Handhabung und schwallfreie
Entnahme von flüssigen
Chemikalien gewährleistet
werden.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die abgeflachte Standfläche eines jeden Standfußes eine ebene
Fläche
von mehr als 1,0 cm2, vorzugsweise von mehr
als 1,5 cm2 aufweist. Eine Chemikalienflasche
mit einem Nutzvolumen von etwa 2,5 l weist beispielsweise einen
zylindrischen Flaschenkörper
mit einem Außendurchmesser
von 12,5 cm auf. Der flächenmäßige Anteil
der ebenen Flächen
der Standfüße ist im
Verhältnis
zur gesamten Bodenfläche
einer derartigen Chemikalienflasche gering, so dass eine ungewünschte Verformung
im Bereich der ebenen Flächen
der Standfüße nicht
befürchtet
werden muss. Gleichzeitig sind die ebenen Flächen der Standfüße jeweils
bzw. insgesamt ausreichend groß, um
eine hohe Standfestigkeit sowohl während eines Befüllvorgangs
als auch während
der Lagerung der Chemikalienflasche gewährleisten zu können.
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Selbst
wenn sich der halbkugelförmige,
nach außen
gewölbte
Flaschenboden bei einem hohen Innendruck geringfügig verformen sollte, wird
die durch die abgeflachten Standfüße bewirkte Standfestigkeit der
Chemikalienflasche nicht merklich beeinträchtigt.
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Einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist
vorgesehen, dass die Chemikalienflasche vier regelmäßig beabstandete Standfüße aufweist.
Es hat sich gezeigt, dass vier Standfüße mit jeweils einer abgeflachten
Standfläche günstig im
Hinblick auf die Standfestigkeit und Druckfestigkeit der Chemikalienflasche
sind. Eine gerade Anzahl von Standfüßen lässt sich auch bei Verwendung
konventioneller Blasverfahren in einfacher Weise dadurch herstellen,
dass eine mindestens dreiteilige Werkzeugform mit zwei Formhälften und
einem axial verschiebbaren Werkzeug-Bodenteil verwendet wird.
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Es
hat sich gezeigt, dass die abgeflachten Standfüße eine sehr hohe Standfestigkeit
bewirken, so dass nicht notwendiger Weise eine ungerade Anzahl von
Standfüßen ausgebildet
werden muss, um wie bei bekannten Flaschenformen eine Kippsicherheit
zu erzielen.
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Vorteilhafterweise
ist vorgesehen, dass die abgeflachten Standflächen der Standfüße jeweils mehr
als 3 mm, vorzugsweise mehr als 5 mm unterhalb des tiefsten Punkts
des im Wesentlichen halbkugelförmigen,
nach außen
gewölbten
Flaschenbodens angeordnet sind. Selbst bei einem außergewöhnlich starken
Druckaufbau im Inneren der Chemikalienflasche, der eine Verformung
und zusätzliche
Auswölbung
des Flaschenbodens um einige zusätzliche
Millimeter bewirken würde,
bleibt die Standfestigkeit der Chemikalienflasche gewährleistet.
Trotz der zusätzlichen
Auswölbung
des halbkugelförmigen
Flaschenbodens würde
der tiefste Punkt des Flaschenbodens nicht weiter vorspringen als
die abgeflachten Standflächen
der Standfüße. Derart
weit vorspringende Standfüße können bei
einer Verwendung eines verschiebbaren Bodenteils in einfacher Weise
hergestellt werden, da die Entformung der ausreichend ausgehärteten Chemikalienflasche
aus dem Werkzeug durch die vorspringenden Standfüße nicht behindert wird.
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Eine
besonders hohe Druckfestigkeit der Chemikalienflasche wird vorteilhafterweise
dadurch erreicht, dass das Verhältnis
des Radius des Flaschenbodens zum Durchmesser des Flaschenkörpers zwischen
0,6 und 1, vorzugsweise zwischen 0,7 und 0,8 und besonders vorzugsweise
etwa 0,72 beträgt.
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Einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist
vorgesehen, dass die Chemikalienflasche aus einem Polyolefin, vorzugsweise
aus Polyethylen (PE) hergestellt ist. Diese Kunststoffmaterialien
weisen vorteilhafte Eigenschaften und insbesondere eine gegenüber den
meisten Chemikalien hohe Beständigkeit
auf, die eine sichere Aufbewahrung der Chemikalien auch über einen
langen Zeitraum erlauben. Auch lassen sich derartige Kunststoffmaterialien
mit den bekannten konventionellen Blasverfahren verarbeiten und
ermöglichen eine
kostengünstige
Herstellung hochfester Chemikalienflaschen.
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Um
die Druckfestigkeit der Chemikalienflasche zusätzlich zu erhöhen, ist
vorgesehen, dass eine Quetschnaht der Chemikalienflasche längs des halbkugelförmigen Flaschenbodens
im Abstand zu den ausgeformten Standfüßen und längs dem hohlen, mit dem Flaschenkörper in
Verbindung stehenden Griffstück
verläuft.
Eine Quetschnaht ist bei Verwendung der üblichen Blasverfahren unvermeidlich. Ein
extrudierter, im Wesentlichen schlauchförmiger Vorformling wird in
den Innenraum der Werkzeugform eingebracht. Beim Verschließen der
Werkzeugform wird der Vorformling im Bereich des Flaschenkopf und
des Flaschenbodens sowie im Bereich des Flaschengriffs zusammen
gequetscht und abgeschnitten. Anschließend wird ein Blasdorn eingeführt und
bei geschlossener Werkzeugform der Vorformling in die durch die
Werkzeugform vorgegebene Formgebung der Chemikalienflasche ausgeblasen. Nachdem
das fertig ausgeblasene Kunststoffmaterial ausreichend abgekühlt ist,
wird zuerst das verschiebbare Bodenteil der Werkzeugform ausgezogen
und anschließend
die beiden Werkzeughälften
geöffnet, um
die Chemikalienflasche zu entformen. Das überstehende, abgequetschte
Kunststoffmaterial, insbesondere der Kopfbutzen und der Bodenbutzen
sowie überflüssiges Material
im Griffbereich werden abgetrennt. Bei einem Verlauf der Quetschnähte im Abstand
zu den ausgeformten Standfüßen sowie
längs dem hohlen
Griffstück
tritt keine wesentliche Schwächung
der Chemikalienflasche durch die Quetschnähte und eine damit einhergehende
Verminderung der Druckfestigkeit auf.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel des
Erfindungsgedankens näher
erläutert,
welches in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:
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1 eine
Seitenansicht einer Chemikalienflasche,
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2 eine
weitere Seitenansicht der in 1 dargestellten
Chemikalienflasche,
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3 eine
Schnittansicht durch ein hohles Griffstück der in den 1 und 2 dargestellten Chemikalienflasche
längs der
Linie III-III in 1,
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4 eine
Draufsicht auf ein Kopfende der Chemikalienflasche,
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5 eine
Draufsicht auf ein Fußende
der Chemikalienflasche und
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6 eine
Schrägansicht
auf die in den 1-5 dargestellte
Chemikalienflasche.
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Die
in den Figuren dargestellte Chemikalienflasche für druckaufbauende Füllgüter weist
einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Flaschenkörper 1 auf.
An einem Kopfende 2 der Chemikalienflasche ist ein Öffnungsstutzen 3 zum
Befüllen
und Entleeren der Chemikalienflasche ausgeformt. Der Öffnungsstutzen 3 weist
ein Schraubgewinde 4 für
eine nicht dargestellte Verschlusskappe auf.
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Etwas
unterhalb des Öffnungsstutzens 3 und im
oberen Bereich des zylindrischen Flaschenkörpers 1 ist eine durchgehende
Ausnehmung 5 ausgeformt, die eine Griffmulde bildet. Die
Abmessungen der Ausnehmung 5 bzw. der dadurch gebildeten
Griffmulde sind ausreichend groß vorgegeben,
um allen Fingern einer Hand eines Benutzers einen Eingriff zu ermöglichen
und dadurch ein sicheres Ergreifen und Handhaben der Chemikalienflasche
zu begünstigen.
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Ein
Griffstück 6 wird
durch einen hohlen Henkelabschnitt gebildet, der an seinen beiden
Enden jeweils mit dem Flaschenkörper 1 in
Verbindung steht. Aus der Schnittansicht in 3 ist ersichtlich,
dass das Griffstück 6 einen
ausreichend großen
Durchmesser sowie abgerundete Kanten aufweist, so dass auch größere volle
und damit schwere Chemikalienflaschen bequem angehoben, transportiert
und gehandhabt werden können.
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Aus
der Draufsicht auf die Chemikalienflasche, die in 4 gezeigt
ist, wird deutlich, dass für die
Ausformung des Griffstücks
nur geringfügig
mehr Kunststoffmaterial verglichen mit dem unteren, hohlzylindrischen
Abschnitt des Flaschenkörpers 1 erforderlich
ist. Die Ausnehmung 5 und das Griffstück 6 lassen sich demzufolge
in einfacher Weise mit einem üblichen
Blasverfahren herstellen, ohne dass es notwendigerweise zu einer übermäßigen Verringerung der
Wandstärke
in diesem Bereich und einer damit einhergehenden Beeinträchtigung
der Druckfestigkeit kommen muss.
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Die
Chemikalienflasche weist an einem Bodenende 7 einen im
Wesentlichen halbkreisförmig ausgestalteten,
nach außen
gewölbten
Flaschenboden 8 auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
einer Chemikalienflasche mit einem Nutzvolumen von etwa 2,5 l entspricht
der Radius des halbkugelförmigen
Flaschenbodens 8 etwa 90 mm und der Durchmesser des hohlzylindrischen
Flaschenkörpers 1 beträgt etwa
126 mm. Dieses Verhältnis
der verschiedenen Krümmungsradien
hat sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich der sich ergebenden Druckstabilität bzw. der
sich bei übermäßiger Druckbeaufschlagung
einstellenden Verformung der Chemikalienflasche herausgestellt.
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An
dem halbkugelförmigen
Flaschenboden 8 sind vier regelmäßig zueinander beabstandete Standfüße 9 ausgeformt.
Die Standfüße 9 weisen
jeweils eine abgeflachte Standfläche 10 auf.
Die abgeflachte Standfläche 10 ist
als ebene Fläche
von etwa 1,5 cm2 ausgestaltet. Die Standfüße 9 sind
jeweils abgerundet mit kontinuierlichen Übergängen relativ zu dem zylindrischen
Flaschenkörper 1 sowie
dem halbkugelförmigen
Flaschenboden 8 ausgeformt. Auf Grund der nur leicht gekrümmten, kontinuierlichen Übergänge der
Standfüße 9 von
dem halbkugelförmigen
Flaschenboden 8 bis hin zu den abgeflachten Standflächen 10 werden
eine hohe Druckstabilität der
einzelnen Standfüße 9 sowie
nur unwesentlich verringerte Wandstärken im Bereich der Standfüße 9 ermöglicht.
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Die
abgeflachten Standflächen 10 sind
relativ zu dem Umfang des Flaschenkörpers 1 leicht nach innen
versetzt. Die abgeflachten Standflächen 10 ragen etwa
5 mm über
den tiefsten Punkt des halbkugelförmig ausgestalteten, nach außen bzw.
unten vorgewölbten
Flaschenboden 8 hinaus. Die Anzahl und die Abmessungen
der einzelnen Standfüße 9 sind
so vorgegeben, dass die auf Grund der im Wesentlichen halbkugelförmigen Ausgestaltung
des nach außen
gewölbten
Flaschenbodens 8 erreichbare Druckstabilität der Chemikalienflasche
nicht erheblich eingeschränkt
wird.
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Die
Chemikalienflasche kann mittels eines konventionellen Blasverfahrens
in einem Blaswerkzeug hergestellt werden, dessen Bodenbereich von der
ausgeblasenen Chemikalienflasche abgezogen werden kann, bevor die
Chemikalienflasche vollständig
entformt wird. Auf diese Weise lässt
sich eine Chemikalienflasche auch aus einem Polyolefin bzw. aus
Polyethylen herstellen und gleichzeitig deutlich am Bodenende 7 vorspringende
Standfüße 9 ausformen,
die ohne einen ausziehbaren Bodenbereich nicht unbeschädigt aus
einem ansonsten zweiteiligen Blaswerkzeug entformt werden könnten.
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Die
für die
Herstellung mittels eines konventionellen Blasverfahrens charakteristischen
Quetschnähte 11 sind
längs der
Innenfläche
der Ausnehmung 5 der Griffmulde sowie am Bodenende 7 quer über den Flaschenboden 8 angeordnet,
wobei die über den
Flaschenboden 8 verlaufende Quetschnaht 11 im
Abstand zu den ausgeformten Standfüßen 9 angeordnet ist.
Auf diese Weise führen
die Quetschnähte 11 nicht
zu einer nachteiligen Beeinträchtigung
der Druckfestigkeit der fertig hergestellten Chemikalienflasche.
Eine Entformung der ausreichend abgekühlten Chemikalienflasche aus
dem Blaswerkzeug ist mit einem axial verschiebbaren Bodenbereich
auch bei weit herausragenden Standfüßen 9 in einfacher Weise
möglich.
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Die
bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels
gemäß den 1 bis 6 angegebenen Bemaßungen beziehen
sich auf eine Chemikalienflasche mit einem Nutzvolumen von etwa
2,5 Litern. Bei kleineren oder größeren Chemikalienflaschen können die
einzelnen Abmessungen in geeigneter Weise geändert und angepasst werden.
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Auch
ohne weitere Ausführungen
wird davon ausgegangen, dass ein Fachmann die obige Beschreibung
im weitesten Umfang nutzen kann. Die bevorzugten Ausführungsformen
und Beispiele sind deswegen lediglich als beschreibende, keineswegs als
in irgendeiner Weise limitierende Offenbarung aufzufassen.
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Die
vollständige
Offenbarung aller vor- und nachstehend aufgeführten Anmeldungen, Patente und
Veröffentlichungen,
insbesondere der korrespondierenden Anmeldung
DE 10 2006 027 241.2 , eingereicht
am 09.06.2006, ist durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeführt.