DE1607902A1

DE1607902A1 - Duennwandiger Behaelter und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1607902A1
Application number: DE19671607902
Authority: DE
Inventors: Bolen Kenneth Earl; Larkin Mark Ellis; Wilson Newton Roy
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1966-06-03
Filing date: 1967-06-02
Publication date: 1970-07-09
Also published as: GB1183408A; ES340928A1; US3397724A; LU53799A1; NL6707718A; BE699354A

Description

Dr. F. Zumeteln ββη. - Dr. E. Assmann Dr. R. Κο·ηΙο·*>·ΓθβΓ - Dlpl.-Phye. R. Holzbauer - Dr. F. Zumeteln Jun.

PATENTANWÄLTE

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Hw vollstandip· Anm«Mune9UHt«rlog«n PHILLIPS PETROLEUM COMPANY DUnnwandiger Behälter und Verfahren zu seiner Herstellung· Die Erfindung betrifft einen dünnwandigen Behälter.

Ein Ziel der Erfindung 1st ein dünnwandiger Behälter, z.B. aus XbnststoffBaterlal, dessen Wttnde vorgeformt und auf ein« Fora ausgebaueht sind« dl· praktisch Jen· ist, dt« ein BefcftUter alt satilcreehteA WXadeo In gefülltes Zustand bein . Stellen einnehmen würde. Hn weiteres Ziel der Erfindung int ein rechteckiger Behälter, s.B. aus Kunetstoff, wobei die Wände des Behälter« gefönt oder annihernd bis «u de« Aueaas eusgebauotit geformt sind« wie sieh Wände eines ähnlichen BehKlters mit senkrecht ausgebildeten Wänden, ausbauchen würde»

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wenn er gefüllt und stehen gelassen wird. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen rechteckigen Kunststoffbehälter« z.B. einen Milchbehälter» wie er Jetzt in Molkerelen verwendet wird» dessen Wände annähernd so ausgebaucht sind« wie sich derartige Behälter ausbauchen, wenn sie ursprünglich mit senkrechten Wänden hergestellt sind, z.B. alt Milch gefüllt und stehen gelassen werden· Bin Ziel der Erfindung 1st ein Verfahren zurHeretellung eine* dünnwandigen Behälters, der In voraus ausgebaucht wird, um praktisch ein Ausbauchen dieses Behältern zu vermelden, wenn er gefüllt und stehen gelassen wird, indem das Ausmaß des Ausbauchen eines Üblichen Behälters bestimmt und daraufhin ein Behälter hergestellt wird, dessen Wände im wesentlichen annähernd auf ein Ausmaß im voraus ausgebaucht werden, auf das sich ein derartiger Behälter sonst beim Füllen und beim Stehenlassen Am gefüllten Zustand ausbauchen würde« Ein weiteres Ziel der Erfindung 1st, den Boden eines Behälters im voraus auszubauchen, wie im folgenden beschrieben wird.

Bs befindet sich eine große Ansah! von Behältern au·. Kunststoff oder eine« andetoa Material auf de« Markt, die Jedoch Eigenschaften einer dünnen Wand besitzen. Weiterhin können viel· dieser Behälter, z.B. Milchbehälter oder Flaschen, inabesondere der 2- und 4-Liter Größe, als rechteckige bzw. quadratische Behälter oder Behälter mit einen modifizierten Rechteck be-

zeichnet werden. Die vorhandenen Behandlungs- bzw. Verladeanlacen und Tragkästen waren und sind der Behandlung derartiger Behälter oder Plasohen angepasst. Wenn ein dünnwandiger Behälter

ffplltl/01 1 7 SAD ORiQlNAL

oder eine solche Flasche aus Kunststoff und mit einer rechteckigen Gestalt oder einer Gestalt mit einen modifizierten Beohteck gefüllt und stehengelassen wird« bauchen sich die flachen Selten des Behälters bis zu einem gewissen Ausmaß aus, wobei das Piaschenvolumen vergrößert wird und der Flüssigkeitsspiegel in der Flasche fällt. Das Ausbauchen und der daraus folgende Abfall des FlU3slßkeltssplegpl3 kann in Stufen oder Phasen auftreten. Anfänglich tritt ein Ausbauchen bzw· Auswelten auf« wenn die Flasche gefüllt wird. Daraufhin zeigt «a sich« insbesondere wenn die Flasche aus Kunstpstoff besteht« ein Ausbauchen« das als langfristiges bzw· lang andauerndes Ausbauehen bezeichnet werden kann. Das lang andauernde Ausbauchen tritt langsam auf« während sloh die Seltenwand unter lang andauernder Belastung kontinuierlich durchbiegt· Ea 1st klar« daß der Kunde einen rollen Betrag bzw· «Inen vollen Behälter zu erhalten wünscht und erhalten sollt·· Obgleich der volle Betrag in Behälter enthalten ist, glaubt der Kunde leicht« Indem 4s das abgesenkte Flüssigkeitaniveau sieht« daß die Flasche nicht hinreichend gefüllt worden ist. Die Ausbauchung« die eintritt« reloht nioht aus« dal der Durchsohnlttskunde lediglich duroh Betrachten der genauen Gestalt der Flasche die Absenkung des FlUssigkeltsnlveaus abschätzen b^w. sich erklären könnte.

Ea wurde nun gefunden« daß das Endvolumen einer Flasche« die gefUllt und stehengelassen wurde« praktisch das gleiche ist, wie das Anfangsvolumen der Flasche und sich das Flüssigkeitsniveau nicht wesentlich nach dem Füllen ändert« wenn die

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Flaschen^ausbauchöiw untersucht wird ,und andere Flaschen so gestaltet werden, daß sie die Ausbauchung, die schließlich auftritt, besitzen. So wurde eine rechteckige Flasche mit flachen Seiten aus Kunststoff Geformt, mit Flüssigkeit gefUllt und st di enge las s en, bis eine endgültige durchgebogene Form erhalten wurde. Daraufhin wurde die Durchbiegung der Flaschenwand gemessen. Diese Durchbiegung wurde dann durch einen Seitenwandradias in der Grundrissansicht der Form für eine erflndungsgemäße Flasche beschrieben. ·

OemHfl der vorliegenden Erfindung wird ein Im voraus ausgebauchter BehKlter vorgesehen, dessen Selten In voraus bis zu einen Ausnaß praktisch annähernd der Ausbauchung ausgebauoht werden, die auftreten würde, wenn ein derartiger Behalter, der ohne Ausbauchen seiner Selten In voraus hergestellt ist, gefüllt wird und In gefüllten Zustand stehengelassen wird· -

Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines dünnwandigen Behälters mit im voraus ausgebauchten Selten vorgesehen, welches das Füllen eine3 dünnwandigen Behälter?> dessen Selten dem Ausbauchen unterworfen sind, das Bestimmen des Ausmaßes der Ausbauchung und daraufhin das Herstellen eines zusätzlichen EehUlters dessen Seiten im voraus auf das Ausmaß der bestimmten Aus-ESUchung ausgebaucht v.*erdsn.

?■ - ..-UGhNAL

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Die Erfindung ist insbesondere in der Milchverteilungsindustrie brauchbar. Sie wurde erfolgreich bei 4-Liter-Flaschen von der Form eines modifizierten Rechtecks angewendet. D.h., daß diese aus Kunststoff bestehenden Flaschen« wenn sie in der Grundrissansicht betrachtet werden« eine im allgemeinen rechteckige Gestalt haben« wobei die Ecken des Rechtecks bzw. Quadrates etwas abgerundet sind. Es wurde festgestellt« daß diese Flaschen oder Kunstostoffbehälter einen Grad der Ausbauchung ihrer Selten zeigen« derart« daß das Flüssigkeiten!veau« auf das «die Flaschen ursprünglich gefüllt wurden« absinkt· Obwohl sich das gleiche Milohvolumen in der Flasche befindet« scheint es, daS die Flasche nicht einreichend gefüllt wurde« wenn das Flüseigkeitsnireau abgesunken ist, wie oben ausgeführt wurde·

Im wesentlichen kann der Behälter oder die Fl sehe mm

KunatMstoff oder einem anderen Material geformt werden und« solange er der Ausbauchung unterworfen 1st« wenn er gefüllt 1st« und/dder wenn er im gefüllten Zustand steht« wird er so geformt oder gestaltet« dafl seine Selten ursprünglich ausgebaucht werden« wobei auf diese Weise eine wesentliche oder körperliche Ausbauchung beim FUllen und/oder beim Stehen in gefülltem Zustand vermieden wird.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung 1st in der beigefügten Zeichnung darcssteilt, in der:

bad ORDINAL 009828/0117

Figur 1 eine typische Milchflasche aus Kunststoff zeigt·

Figur 2 stellt diese, gemäß der Erfindung geformte Flasche dar.

Bezüglich der Figur 1 1st zu bemerken, da<3 die Seite der Flasche 1 praktisch senkrecht über die im allgemeinen mit 2 bezeichnete Seitenfläche 1st. Bezüglich der Figur 2 1st zu bemerken, daß die Seite 2¹ der Flasche ausgebaucht wurde und dies« Ausbauchung jener entspricht, die man durch FUllen und Stehenlassen der Flasch· erhält. Der Kunststoff, aus dem dl· Flasche besteht, ist nicht kritisch· Jedoch kann dl« Flasche aus anderen Materialien bestehen, und wenn al· sich ausbauoht, kann die Erfindung zur Herstellung •iner im voraus ausgebauchten Flasch· aus diesem Material verwendet werden· Andere Materialien, die verwendet werden können, sind dünn· Metalle, wie z.B. Aluminium, Stahl usw. Zur geeigneten Formgebung einer Flasche oder eines Behälters können andere Materialien verwendet werden·

Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Betrag der Ausbauchung vorweggenoran und eine derartig· Ausbauchung wird in den Behälter oder die Flasche so vorgeformt, daß eine praktische oder körperliche Ausbauchung beim Füllen und beim Stehen der Flasche in gefülltem Zustand nicht auftritt.

■ BAD CRiQiNAL

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• e β · t #

FUr einen Fachmann ist es selbstverständlich, daß es nicht in allen Fällen notwendig ist» ein Ausbauchen vollkommen auszuschließen. Es liegt innerhalb des Rahmens der Erfindung eine Flasche so zu füllen, die derart hergestellt ist» daß das Flüaslgkeitsniveau normal und annehmbar erscheint» wenn die Flasche gefüllt und stehengelassen wurde. Somit 1st ein gewisses Ausmaß des Ausbauchens nach dem Füllen und Stehenlassen der Flasche in gefülltem Zustand erträglich bzw« zulässig. Auf diese Welse kann das Niveau» auf das die Flasche uraprünclich gefüll.t wiAd» Jenes Niveau sein, das etwas oberhalb dm liegt« auf das da« Niveau abfällt» «rann ein· gewisse Ausbauchung der Flaeohe eingetreten ist·

BEISPIEL

In einen Versuch mit ungeänderten und modifizierten Milchflaschen gleicher Gewichte und aus Kunststoff wurden die folgenden Resultate erhalten.

Jede Flaeohe wurde mit einer Flüssigkeit bis auf etwa 6 mm von der Oberseite gefüllt und der Abfall des Flüssigkeit·- nlveaus in Flaschenhals nach Io Minuten beobachtet. In der ungeänderten Flasche betrug der Abfall bei verschiedenen Versuchen 5,2 cm» während mit einer im voraus ausgebauchten Flasche das Niveau lediglich auf ein Ausmaß im Bereich von I^ bis 19 can absank. Die Flaschen waren ^-Liter-Flaschen mit

OOSm/0117

BAD ORIGINAL

einen Nenngewicht von 90 g. Derartige Flaschen variieren normalerweise bezüglich des Gewichts. Ihr Gewicht liegt gewöhnlich im Bereich von etwa 88 bis ca. 92 g.

Die erfindungsgemUflen Behälter wurden in einer Handelsüblichen Blasformeinheit hergestellt« die aus einer kombinierten Schnecken-Stempelstrangpresse besteht, die mit einer 9 cm Schnecke und einer Verteilersttlckf> und Fresstischanordnung mit 4 Köpfen und entsprechenden Formen ausgerüstet ist.

PIe Kunststoffschmelze wird durch den Stempel in und durch die Formen- gepresst, wodurch vier Külbel gleichzeitig ge· formt werden· Jeder Külbel wiegt ca. 145 g. I>er Nennaus* stoß beträgt 151 kg/Stunde bei Verwendung von Marlex (Warenzeichaa) 6009 NT Harz. Diese· Harz 1st tin geruoh- _r armes linear·« Polyäthylen mit einer Nominaldichte von o»96 g/cor und einen NoalnalsehSMlzindex von 0,9 ASlM D 1238-62T, ,Bedingung E. _y

Typische Strangpresebedingungea sind wie folgt: Temperatur der Zuführungszone Temperatur der übergangszon· Temperatur der Messung 1 Temperatur der Messung 2 Temperatur des VerteilerstUcks Temperatur des Kopfes 1 Temperatur des Kopfes 2 Temperatur des Kopfes 3 Temperatur des Kopfes 4 Schmelztemperatur Schmelzdruck Schnecke Iu³M 75,2

00·§2·/0117 BAD ORIGINAL

155·	C
173*	C
171·	C
171*	C
174·	C
162·	C
163° 161·	C C
164	C
182	- 188? C
310	kg/ccr

Die typischen Formbedlngungen sind wie folgtt Zeitdauer der geschlossenen Form lo,8 3ok. Blasaeit . 9,h 3ek. Absenkzeit des X&ifel« 2,1 Sek. Zeltdauer des gesamten Arbeitstaktes 12,ö Sek.« Blaedruck 5#6 kg/cm Formwassertemperatur o* C.

Das Ausbauchen bei maximalem Durchiue ,ser der Flasohe betrug ca· 4«1 mn für eine Flasche mit einem Gesamtdurchmesser von 15 ä*· Die Flasohe war ca. 22 cm hoch. Der senkrechte Teil der Flasche« der in der Zeichnung Im allgemeinen mit 2 bezeichnet ist« war ca. Io cm hoch.

Das Ausbauchen« das beim Ftillen des konventionellen dünnwandigen Behälters oder der Kunststofflasehe auftritt« zeigt sich trotz der Rippen« die In derartigen Flaschen duroh Formen ausgebildet sind« Obwohl ein gewisses Ausbauchen des Oberteils und des Bodenteils der Flasohe« die die praktisch senkrecht Seitenwand umgeben« auftritt« ist dieses Ausbauchen nicht besonders bedettsam· Nichtsdestoweniger kann bein Bau der Form oder einer anderen Formvorrichtung zur Hera teilung •Ines erfindungngenä Jen Behälter· eine gewisse Ausbauchung an dem Teil vorgesehen werden« der den die Seitenwand umgebenden Ober- und Unterteilen der Flasche entspricht. Das erfindungsgemäße Ausbauchen im voraus kann am Boden oder den Boaenteilen eines sich ausbauchenden Behälters angewendet werden« ebenso wenn der Behälterboden einen erhöhten Teil besitzt.

Oute Ergebnisse erhält man alt einem Polyolefin hoher Dichte«

wie z.B. das oben angegebene Mariex-Harz.

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- Io -

Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit Behältern mit praktisch ebenen Wänden beschrieben wurde, liegt es Innerhalb des Rahmens UAT Erfindung, im voraus ausgebauchte oder verforrate Behälter annähernd bis zur endgültigen verformten Gestalt vorzusehen, die durch gefüllte Behälter mit unterschiedlich gestalteter Wand oder Wänden oder einem unterschiedlich gestalteten Boden eingenommen wird, wenn diese für eine gewisse Zelt stehengelassen wurden.

Weiterhin ist die Erfindung bei Behältern brauchbar, die senkrecht, waagerecht oder In anderer Welse zu Versteifungszwecken Bit Rippen versehen sind, da derartige Behälter, wie auch in der Zeichnung dargestellt, der statischen Druckhöhe der Flüssigkeit nachgeben oder andere Kräfte auf sie einwirken.

Durch geometrische Berechnung kann gezeigt werden, daß das Flüssigkeitsniveau, wenn eine Kunatatofflasche mit einem quadratischen Querschnitt von lh,6 cm und einem Hals von 4,8 cm Durchmesser sich ausbaucht, so daß jede Seit· nach auSen 2, 5 mn verfonat wird. In Hals um etwa 1,5 οι abgesenkt wird.

Aus den folgenden Angaben wird dr- Ausmaß oder der Grad einer , Art der Durchbiegung oder Ausbauchung deutlicher, auf die die vorliegende Urfindung anwendbar ist.

ha

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- li -

Küster	1	2 .	ji(bnven	ttio
Flaschenart (4-Liter)	Im voraus ausgebaucht	im voraus ausgebaucht	91,	1
Leergewicht Gramm	8o,2	96,o	14,	345
Weite dor leeren Flasche	cm 14,706	14,766

Wanddicke in der Flaschen-

mitte cm

Weite der gefüllten Flaschen

CB

sofort

nach einer halben Stunde nach einer Stunde naoh sechs Stunden nach 24 Stunden

o,o6l

Oeaaetdurohblegunff obj Durchbiegung

elte

Seitenhöhe(Abmessung 2) ca·

Prozentuale Durchbiegung Durchbiegung pro Seite χ loo Seltenhöhe

2,1

Bin

o,o74

1,8

0,069

14,923	I4,94o	I4,6oo
I4,96o	• 14,9Si	14,716
15,oo4	15,ol4	14,729
15,o8o	15,o75	14,884
15»lo8 *	15,114	14,915
o,4o	o,35	o,57
o,2o	o,l8	o,28
Io	Io	Io

2,8

Zb allgemeinen -nirrt' wird/ia voraus ausgebauchter 4-Liter-Behälter

•In« Seitenwandddrchblegung von nicht mehr als ca. 2,5 % zeigen

e^
und gewöhnlich wiroVeine solche Durchbiegung in der Orößen-

ordnung von weniger als ca. 2,2 % aufweisen.

In einer .bevorzugten Ausftihrungafora der Erfindung werden la
voraus ausgebauchte Flaschen oder Behälter der oben angegebenen allgemeinen Größe hergestellt, die nicht mehr als ca» 2 % Durch· bieguBB am Mittelteil der Seitenwand nach 24 StündSgem Stehen

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BAB ORtGSNAL

- 12 -

in gefülltem Zustand zeigen. Xn den vorausgehenden Angaben weist dio 4-Liter-Flasche des Musters 1 nljc eine durchschnittliche Seitenwanddurohblegung von 2,1$ und die des Musters 2 eine Seitenwanddurchbiegung von 1,8 % auf. Dies 1st eine bemerkenswerte Verbesserung hinsichtlich der Absenkung des FlUsslgkelts- · nlveaus in Hals gegenüber der konventionellen oder nloht la voraus ausgebauchten Flasche de« Musters 3, dl· eine Durchbiegung von 2,8 % zeigt, d.h.» über 3* % mehr als die im voraus ausgebauchte Flasche des Musters 1. Somit beträgt die fest-

gestellte Durchbiegung ca. 25 % weniger als ohne Ausbauchung la voraus.

Di· Durchbiegungen der wände werden an Mittelpunkt zwischen d«a oberen und unteren All der Wand, die den größeren Durchmesser uaglbt, gemessen oder betraohtet, d.h.,des Behülterteils der Flasche ausschließlich des BehSlterhalses.

Bei Flaschen gewisser Abmessungen, Gewichte und Größen kann in Abhängigkeit von der Qualität des verwendeten Kunststoffs in die

Gesamt

endgültigeVauobauchung, die beobachtet wurde, ein Kriechen eingehen. Es soll hler nicht der genaue Mechanismus der Entspannung der Flaschenwand dargelegt werden, jedoch ist bekannt, daß duroh •in Blasverfahren geformte Behälter eingebrachte bzw. Eigenspannungen besitzen. Dementsprechend können die WandstXrk«, Steifheit, Streckgrenze, Betrag der «lngegwuenen Spannung und , die Dichte der in der Flasche enthaltenen Flüssigkeit dl· tnd- ; gültige Durchbiegung beeinflussen. Bis zu dem Ausmaß, in den dies·

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Faktoren und vielleicht auch andere« einschließlich des Kriechens des Materials, in die beobachtete Ausbauchung verringert oder beseitigt die vorliegende Erfindung praktisch die endgültig beobachtete Ausbauchung, wenn der Behälter erfindungsgemäß im voraus ausgebaucht wurde, wie ein Vergleich mit Behältern zeigt, die nicht im vor» s auegebaucht wurden· Natürlich wird sich bei einem ähnlichen oder gleichen Material eine dicke<Vand weniger durchbiegen als eine dünneee wand, wie auch im Zusammenhang mit den Beispielen 1 und 2 gezeigt wurde·

Bin Fachmann, den derartige Kräfte, die in den Wänden eines durch die darin enthalten· Flüssigkeit beanspruchten Behälters wirken, geläufig sind» wird erkennen» daß der erfindungsgemäfie. Im voraus ausgebauchte Behälter aufgrund seiner Gestalt insgesamt die auf ihn einwirkenden Kräfte gleichförmiger innerhalb der Wand verteilt und deshalb über lange Zeiträume weniger ein Kriechen zeigen wird, wenn sonst ein Kriechen ^ leicht auftreten kann·

Der in fig· 2 dargestellte Behälter entspricht einem erfindosga-

gemäßen Behälter la leeren Zustand oder einem "bisher gebrauch-

wio liehen, mit flüssigkeit gefülltem Behälter, er la leeren Zustand in flg. 1 dargestellt 1st.

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Claims

Patentanspruch

Verfahren zum Ausbilden der Form eines Behälters solcher Größe und aus solchem Material, daß der Behälter sich aushaucht, wenn* er aus im wesentlichen ebenen, dünnen Wänden gebildet, mit Flüssigkeit gefüllt und hingestellt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Behälter mit den ursprünglich ebenen Wänden mit Flüssigkeit gefüllt und hingestellt wird, bis er sich ausbaucht, und
daß sodann die ausgebauchte Form des Behälters mit den ursprünglich ebenen Wänden auf den erfindungsgemäß hergestellten Behälter übertragen wird.

Untertan _l-'

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