DE102010009926A1

DE102010009926A1 - Verfahren zur Herstellung von blasgeformten Behältern sowie blasgeformter Behälter

Info

Publication number: DE102010009926A1
Application number: DE102010009926A
Authority: DE
Inventors: Jens-Uwe 22397 Haubenschild; Pisarn 22145 Pasutanon
Original assignee: KHS Corpoplast GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-08-25
Also published as: US20120325829A1; CN102869491B; CN102869491A; EP2539131A1; WO2011103848A1

Abstract

Der blasgeformte Behälter weist einen verschließbaren Mündungsabschnitt, eine Seitenwandung sowie einen verschlossenen Boden mit Standfüßen auf. Das Material im Bereich des Bodens wird durch Blasverformung eines spritzgegossenen Vorformlings derart geformt, dass sich in mindestens einer vertikalen Schnittebene ein Abstand zwischen zwei Standfüßen in einer vertikalen Richtung des Behälters mindestens abschnittsweise von oben nach unten vermindert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines blasgeformten Behälters, der einen verschließbaren Mündungsabschnitt, eine Seitenwandung sowie einen verschlossenen Boden mit Standfüßen besitzt.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen blasgeformten Behälter, der einen verschließbaren Mündungsabschnitt, eine Seitenwandung sowie einen verschlossenen Boden mit Standfüßen besitzt.
Bei einer Behälterformung durch Blasdruckeinwirkung werden Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vorformlinge aus PET (Polyethylenterephthalat), innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt. Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine eine Heizeinrichtung sowie eine Blaseinrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe von Druckluft, die in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE-OS 43 40 291 erläutert. Die einleitend erwähnte Einleitung des unter Druck stehenden Gases umfaßt auch die Druckgaseinleitung in die sich entwickelnde Behälterblase sowie die Druckgaseinleitung in den Vorformling zu Beginn des Blasvorganges.
Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung wird in der DE-OS 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten zur Temperierung der Vorformlinge werden in der DE-OS 23 52 926 erläutert.
Innerhalb der Vorrichtung zur Blasformung können die Vorformlinge sowie die geblasenen Behälter mit Hilfe unterschiedlicher Handhabungseinrichtungen transportiert werden. Bewährt hat sich insbesondere die Verwendung von Transportdornen, auf die die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber auch mit anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung von Greifzangen zur Handhabung von Vorformlingen und die Verwendung von Spreizdornen, die zur Halterung in einen Mündungsbereich des Vorformlings einführbar sind, gehören ebenfalls zu den verfügbaren Konstruktionen.
Eine Handhabung von Behältern unter Verwendung von Übergaberädern wird beispielsweise in der DE-OS 199 06 438 bei einer Anordnung des Übergaberades zwischen einem Blasrad und einer Ausgabestrecke beschrieben.
Die bereits erläuterte Handhabung der Vorformlinge erfolgt zum einen bei den sogenannten Zweistufenverfahren, bei denen die Vorformlinge zunächst in einem Spritzgußverfahren hergestellt, anschließend zwischengelagert und erst später hinsichtlich ihrer Temperatur konditioniert und zu einem Behälter aufgeblasen werden. Zum anderen erfolgt eine Anwendung bei den sogenannten Einstufenverfahren, bei denen die Vorformlinge unmittelbar nach ihrer spritzgußtechnischen Herstellung und einer ausreichenden Verfestigung geeignet temperiert und anschließend aufgeblasen werden.
Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzutreffen. Es ist aber auch möglich, relativ zueinander verschiebliche oder andersartig geführte Formträger einzusetzen. Bei ortsfesten Blasstationen, die insbesondere dafür geeignet sind, mehrere Kavitäten zur Behälterformung aufzunehmen, werden typischerweise parallel zueinander angeordnete Platten als Formträger verwendet.
Vor einer Durchführung der Beheizung werden die Vorformlinge typischerweise auf Transportdorne aufgesteckt, die den Vorformling entweder durch die gesamte Blasmaschine transportieren oder die lediglich im Bereich der Heizeinrichtung umlaufen. Bei einer stehenden Beheizung der Vorformlinge derart, daß die Mündungen der Vorformlinge in lotrechter Richtung nach unten orientiert sind, werden die Vorformlinge üblicherweise auf ein hülsenförmiges Halterungselement des Transportdornes aufgesteckt. Bei einer hängenden Beheizung der Vorformlinge, bei der diese mit ihren Mündungen in lotrechter Richtung nach oben orientiert sind, werden in der Regel Spreizdorne in die Mündungen der Vorformlinge eingeführt, die die Vorformlinge festklemmen.
Derartige blasgeformte Behälter finden in vielfältigen Gestaltungen ihre Verwendung zur Verpackung von Produkten.
Insbesondere werden stille oder karbonisierte Getränke in derartige Behälter abgefüllt.
Ein wesentlicher Kostenfaktor bei der Herstellung der betreffenden Behälter ist das Gewicht des verwendeten Materials. Zum einen ist das Material relativ teuer, darüber hinaus ist eine Erwärmung des Materials vor der Blasverformung erforderlich, die einen entsprechenden Energieeinsatz zur Folge hat. Es wird deshalb fortlaufend versucht, den Materialeinsatz zu vermindern und die blasgeformten Behälter mit möglichst dünnen Wandungen auszubilden.
Die Verminderung der Wandstärke führt allerdings auch zu einer verminderten Stabilität der Behälter. Im Bereich der Seitenwandungen des Behälters werden deshalb spezielle Verrippungen eingesetzt. Auch im Bereich des Bodens des Behälters wird versucht, die Wandstärke zu vermindern. Bei Behältern, die im Bodenbereich mit Standfüßen versehen sind, stießen die Bemühungen zur fortlaufenden Verminderung des Materialeinsatzes allerdings an Grenzen, da sich unterhalb einer Mindestwandstärke im Bereich der Füße kerbenartige Einfallstellen ausbildeten. Diese Einfallstellen beeinträchtigen zum einen das Erscheinungsbild der Flaschen, darüber hinaus wird aber auch die Standfestigkeit beeinträchtigt und bei einer Bildung der Einfallstellen vor der Befüllung der Behälter können ungenaue Abfüllmengen nicht immer vermieden werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß die Stabilität des Bodenbereiches der Behälter verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein spritzgegossener Vorformling temperiert und durch einen Blasvorgang derart zu einem Behälter umgeformt wird, daß das Material im Bereich des Bodens derart durch den Blasformungsvorgang geformt wird, dass sich in mindestens einer vertikalen Schnittebene ein Abstand zwischen zwei Standfüßen in einer vertikalen Richtung des Behälters mindestens abschnittsweise von oben nach unten vermindert.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Behälter der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß verbesserte Stabilitätseigenschaften bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Material im Bereich des Bodens durch Blasverformung eines spritzgegossenen Vorformlings derart geformt ist, dass sich in mindestens einer vertikalen Schnittebene ein Abstand zwischen zwei Standfüßen in einer vertikalen Richtung des Behälters mindestens abschnittsweise von oben nach unten vermindert.
Gemäß dem Stand der Technik verjüngen sich Außenflächen der Standfüße in einer vertikalen Richtung von oben nach unten dreiecksähnlich. Hieraus ergibt sich ebenfalls eine dreiecksartige Erweiterung des Abstandes zwischen den Standfüßen in einer vertikalen Richtung von oben nach unten.
Diese dreieckartige Verjüngung der Standfüße und die korrespondierende dreieckartige Erweiterung des Abstandes führt zu Seitenflächen der Standfüße, die nahezu im gesamten Bereich ihrer Ausdehnung schräg zu einer vertikalen Richtung angeordnet sind. Von gefüllten Behältern in die Standfüße eingeleitete Gewichtskräfte und vom Füllgut erzeugte Druckkräfte weisen jedoch im Wesentlichen eine vertikale Richtung auf, so dass die betreffenden Krafteinleitungen zu Verformungen der Standfüße führen.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Standfüße ergibt sich eine wesentlich bessere Kraftübertragung durch die Standfüße und Verformungen können deutlich vermindert werden. Insbesondere entstehen nicht mehr die einleitend beschriebenen kerbenartigen Einfallstellen im Bereich der Unterseite der Standfüße.
Eine besonders hohe Formstabilität kann dadurch erreicht werden, dass sich der Abstand in der vertikalen Richtung von oben nach unten zunächst vermindert und dann erweitert.
Ein guter Kompromiß zwischen einer hohen Standfestigkeit und einer guten Formbarkeit wird dadurch erreicht, dass der Boden mit fünf Standfüßen versehen wird.
Eine weitere Steigerung der mechanischen Stabilität im Bodenbereich läßt sich dadurch erreichen, dass eine Außenkontur des Standfußes in einer vertikalen Richtung mit einer Taillierung versehen wird.
Eine günstige Übertragung von Gewichtskräften wird dadurch unterstützt, dass die Standfüße mindestens abschnittsweise mit einer im Wesentlichen vertikal verlaufenden Seitenwand versehen werden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines blasgeformten Behälters mit Standfüßen,
2 eine vergrößerte Seitenansicht des Bodenbereiches des Behälters,
3 eine Draufsicht gemäß Blickrichtung III in 2,
4 einen Vertikalschnitt gemäß Schnittlinie IV-IV in 2,
5 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie V-V in 4,
6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Abstandsverlaufes zwischen zwei benachbarten Standfüßen und
7 eine vergrößerte Seitenansicht des Bodens gemäß 2 mit zusätzlichen Hilfslinien.
1 zeigt einen blasgeformten Behälter (1), der einen Mündungsabschnitt (2), Seitenwandungen (3) und einen Boden (4) aufweist. Der Mündungsabschnitt (2) ist mit einem Außengewinde (5) versehen und durch einen Stützring (6) von den Seitenwandungen (3) getrennt.
Im Bereich des Bodens (4) sind eine Mehrzahl von Standfüßen (7) angeordnet, zwischen denen sich jeweils Abstände (8) erstrecken. Der Behälter (1) erstreckt sich entlang einer Längsachse (9).
Aus 2 ist zu erkennen, dass sich Außenflächen (10) der Standfüße (7) nicht wie beim Stand der Technik mehr oder weniger kontinuierlich in Richtung der Längsachse (9) von oben nach unten verjüngen, sondern in einem unteren Bereich näherungsweise mit einer konstanten Breite verlaufen. Dies wird dadurch erreicht, dass sich auch der Abstand (8) nicht in Richtung der Längsachse (9) von oben nach unten stetig erweitert, sondern, dass in dieser Richtung zumindest abschnittsweise eine Verringerung des Abstandes (8) vorgesehen ist.
3 veranschaulicht eine Draufsicht auf den Boden (4) gemäß Blickrichtung III in 2. Es ist zu erkennen, dass beim dargestellten Ausführungsbeispiel fünf Standfüße (7) vorgesehen sind. Die Standfüße (7) sind in einer Umfangsrichtung des Behälters (1) relativ zueinander im Wesentlichen äquidistant angeordnet.
Aus dem Längsschnitt in 4 ist nochmals die Anordnung der Standfüße (7) zu erkennen. Eingezeichnet ist zusätzlich ein Winkel (11), der sich zwischen der Längsachse (9) des Behälters (1) und einer Schnittlinie (12) des Standfußes (7) erstreckt.
5 zeigt in einer Schnittebene V-V, innerhalb derer auch die Schnittlinie (12) verläuft, eine Breite (13) zwischen zwei benachbarten Standfüßen (7) und einen Winkel (14) zwischen benachbarten Seitenflächen der Standfüße (7). Für einen Behälter (1) mit einem Innenvolumen von etwa 0,5 l beträgt eine typische Breite (13) 14 mm und der Winkel (14) weist einen Wert von etwa 60° auf.
6 veranschaulicht den Abstandsverlauf zwischen zwei benachbarten Standfüßen (7) in einer vertikalen Richtung. Es ist zu erkennen, dass sich der Abstand zwischen den Standfüßen (7) zunächst vermindert und dann im Wesentlichen gleich bleibt oder sich wieder erweitert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Abstandsverminderung entsprechend einem Winkel (15) zwischen benachbarten Seitenflächen (16) der Standfüße (7). Die Abstandsverminderung erstreckt sich hierbei von oben nach unten nach etwa über die halbe Höhe der Standfüße (7) und in der oberen Hälfte der Standfüße (7).
Für das bereits erwähnte Füllvolumen von etwa 0,5 l ergibt sich zurückkommend auf 2 eine Breite (17) von etwa 20 mm bis 25 mm und ein Winkel (18) von etwa 50° bis 65°. Bei einer Kombination der Darstellungen von 2 und 5 liegt ein typischer Quotient aus der Breite (17) und der Breite (13) oberhalb von 1,0. Ein typisches Intervall wird durch einen Wertebereich von 1,4 bis 1,9 definiert. Als Optimum wird ein Wert von etwa 1,8 angesehen.
Ein Quotient aus dem Winkel (18) und dem Winkel (14) besitzt typischerweise einen Wert im Intervall von 0,8 bis 1,1. Als Optimum wird ein Wert von etwa 0,95 angesehen. Eine typische Höhe der Standfüße (7) in Richtung der Längsachse (9) beträgt etwa 2,5 bis 3 cm. Typisch ist ein Wert von etwa 2,8 cm.
Der Winkel (18) in 2 entspricht im Wesentlichen dem Winkel (15) in der schematischen Darstellung gemäß 6.
Die oben angegebenen typischen Werte für die Dimensionierungen ändern sich bei unterschiedlichen Volumina der Behälter (1). Typischerweise erfolgt hierbei eine Skalierung im Wesentlichen proportional zu einer Änderung des Durchmessers der Behälter (1).
Für den bereits erwähnten Behälter (1) mit einem Füllvolumen von 0,5 l beträgt ein typisches Gewicht für den Behälter (1) etwa 13,3 g, wovon etwa 2,9 g auf das Gewicht des Bodens (4) entfallen.
7 zeigt in einer stark vergrößerten Darstellung den Boden (4) gemäß 2 mit zusätzlichen Hilfslinien zur weiteren Veranschaulichung der geometrischen Verhältnisse. Die Standfüße (7) weisen in Richtung der Längsachse (9) eine Höhe (19) auf. Diese Höhe (19) entspricht somit ebenfalls der Höhe des Abstandes (8) in Richtung der Längsachse (9). Bei einer Berücksichtigung der Schnittdarstellung insbesondere in 4 ist zu erkennen, dass der Abstandsbereich (8) von einer dreidimensional gewölbten Kontur begrenzt ist. Die schematische Darstellung in 6 beschreibt eine Projektion dieses Abstandsbereiches zum einen gemäß 3 in eine horizontale Ebene quer zur Längsachse (9) und gemäß 7 die Projektion dieses Abstandsbereiches in die Mantelfläche des Behälters (1). Nachfolgend wird unter Bezug auf 7 vereinfacht diese Projektion auf die Mantelfläche des Behälters (1) beschrieben, wobei gemäß einer exakten Betrachtung diese Mantelfläche in eine Ebene abgewickelt wurde.
Bei einer gemeinsamen Betrachtung von 6 und 7 ist zu erkennen, dass sich die Höhe (19) unterteilt in einen oberen Bereich (20), in dem sich der Abstand (8) zwischen den Standfüßen (7) verringert, und in einen unteren Bereich (21), in dem der Abstand (8) im Wesentlichen gleich bleibt oder sich wieder aufweitet. Typischerweise ist der obere Bereich (20) etwa doppelt so lang wie der untere Bereich (21). Ein Quotient aus dem oberen Bereich (20) und dem unteren Bereich (21) weist typischerweise einen Wert im Bereich von 2,0 bis 2,5 auf.
Der obere Bereich (20) unterteilt sich wiederum in einen Basisbereich (22) und einen Kuppelbereich (23). Innerhalb des Basisbereiches (22) verlaufen die in 7 zu erkennenden Projektionen der Seitenflächen (16) in der Mantelfläche des Behälters (1) näherungsweise gradlinig. Eine Verbindung dieser Seitenflächen (16) erfolgt dann im Kuppelbereich (23) mit einer Kontur, deren Projektion etwa einer halben Ellipse entspricht. Es liegt somit ein Verlauf der Projektionslinie ähnlich zu einer halben ellipsoiden Kontur vor.
Der in 7 eingezeichnete Winkel (25) zwischen den Seitenflächen (16) und einer horizontalen Fläche entspricht dem halben Winkel (18), der in 2 eingezeichnet ist. Somit weist der Winkel (25) einen Wert von etwa 60° bis 75° auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4340291 A [0003]
DE 4212583 A [0004]
DE 2352926 A [0004]
DE 19906438 A [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines blasgeformten Behälters, der einen verschließbaren Mündungsabschnitt, eine Seitenwandung sowie einen verschlossenen Boden mit Standfüßen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß ein spritzgegossener Vorformling (1) temperiert und durch einen Blasvorgang derart zu einem Behälter (2) umgeformt wird, daß das Material im Bereich des Bodens (4) derart durch den Blasformungsvorgang geformt wird, dass sich in mindestens einer vertikalen Schnittebene ein Abstand (8) zwischen zwei Standfüßen (7) in einer vertikalen Richtung des Behälters (1) mindestens abschnittsweise von oben nach unten vermindert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand (8) in der vertikalen Richtung von oben nach unten zunächst vermindert und dann erweitert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) mit fünf Standfüßen (7) versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenkontur des Standfußes (7) in einer vertikalen Richtung mit einer Taillierung versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Standfüße (7) mindestens abschnittsweise mit einer im Wesentlichen vertikal verlaufenden Seitenwand versehen werden.
Blasgeformter Behälter, der einen verschließbaren Mündungsabschnitt, eine Seitenwandung sowie einen verschlossenen Boden mit Standfüßen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Material im Bereich des Bodens (7) durch Blasverformung eines spritzgegossenen Vorformlings derart geformt ist, dass sich in mindestens einer vertikalen Schnittebene ein Abstand (8) zwischen zwei Standfüßen (7) in einer vertikalen Richtung des Behälters (1) mindestens abschnittsweise von oben nach unten vermindert.
Blasgeformter Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand (8) in der vertikalen Richtung zunächst vermindert und dann erweitert.
Blasgeformter Behälter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) fünf Standfüße (7) aufweist.
Blasgeformter Behälter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Standfüße (7) in einer vertikalen Richtung eine Taillierung aufweisen.
Blasgeformter Behälter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Seitenwand des Standfußes (7) mindestens abschnittsweise im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung erstreckt.