DE1704226A1

DE1704226A1 - Verfahren zum Stabilisieren des Rauminhalts von Kunststoffbehaeltern

Info

Publication number: DE1704226A1
Application number: DE19671704226
Authority: DE
Inventors: Bailey Robert Leonard
Original assignee: National Destillers and Chemical Corp
Current assignee: Millennium Petrochemicals Inc
Priority date: 1966-06-06
Filing date: 1967-06-06
Publication date: 1971-05-06
Also published as: US3317642A; FR1525634A; GB1134160A

Description

Verfahren zum Stabilisieren des Rauminhalts von Kunststoffbehältern Die Erfindung betrifft ein verfahren zum Stabilisieren des Rauminhalts oder Fassungsvermögens von gepresaten oder geformten Kunststoff-Behältern, beßonders Flaschen und Kannen, die später zwi sohenzeitlich der Einwirkung hoher Temperaturen unterworfen werden, bei der die Behälter einem Volumenschwund unterliegen, wenn aie in dem Zustand eingesetzt erden, in dem sie bei einer herkömmlichen Formung anfallen Das vorliegende Verfahren ist darauf abgestellt, jeden Behälter auf seinen gewünschten Einsatzrauminhalt vorzuschrumpfen und in den Behälterwänden die Spannungen zu entlasten, die sich bei den üblichen Formtechniken ergeben Das vorliegende Verfahren wurde, obwohl es breiter anwendbar ist, besonders entwickelt, um Plastkannen bzw. -flaschen für den Einsatz aln wiederholt verwendbare Milchbehälter geeignet zu machen.
Milchflaschen oder -kannen werden vor dem Füllen Waschbehandlungen unterworfen, bei denen bis zu ungefähr 66 °C (150 °F) reichende Wassertemperaturen auftreten. In frilheren Versuchen hat sich gezeigt, dass Flaschen, die in der herkömmlichen Weise nach Blastechniken hergestellt und in der Form abgekühlt werden, später während der Waschbehandlungen schrumpfen, wodurch das Raummass des Nilchbehälters verändert wird. Des bedeutete eine unerwartets, den Kunststoff-Flaschen eigentümliche Schwierigkeit, aber trotzdem müssen diese Flaschen den Rauminhaltstoleranz-Anforderungen genügen, die für die keinem Schwund unterliegenden Flaschen aus starrem Glas aufgestellt worden sind. Zur Lösung dieses Problems wurde das vorliegende Verwahren entwickelt, bei welchem jede Plasehe in einer leichten Übergrösse geformt und auf einen stabilen Einsatzrauminhalt vorgeschrimpft wird, indem man die Flasche auf erhöhte Temperatur erhitzt und auf dieser hält, bis die Innenspannungen in dem Harzmaterial entlastet sind und der rauminhalt dea Behälters auf den Punkt vercingert ist, an welchem er während folgender Waschbehandlungen st@bil bleibt.
Nachfolgend ist eine bevorz@gte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrie@en, in wekcher Pige 1 schematisch im Seitenriss ein Förderband und einen Ofen für die kontinuierliche Stabilisierung von Kunststoff-Kannen teige, Fig, 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 ie Seitenriss schematisch den vollständigen Ofenaufbau in gegenaber Fig. 1 aferkleinerter Darstellung.
Grundlegend wird nach dem Verfahren gemäss der Krfindung zur Stabilisierung des Hauminhalts eines Kunststoff-Behälters der Behälter nach seiner nach herkömnlichen Blastechniken erfolgendes Herstellung erneut erhitzt. Man muss den Behälter auf eine Temperatur erhitgen, die über den Temperaturen der Waschlösungen liegt, denen er später ausgesetzt wird1 nd so lange auf einer solchen, erhöhten Temperatur halten, dass der Rauminhalt des Behälterinneren bis auf ein Miniumu stabilisiert wird. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Behamdlung nicht nur der Behälter unter Annahme einer stabilen, volumetrischen Gestalt vorschrumpft, sondern auch Innenspannungen in dem Plastmaterial, die sich während der Dehnung des materials durch die Blasforzung und die Einwirkung der Formbegrenzungsflächen auf das material aufbauen, entlastet werden. Die Stabilisiarung der Kunststoff-Flasschen und -Kannen kann durch Molkereien und andere Verwenier verwertet werden, ohne dass Grdsse oder Form des Behalters nachteilig verändert werden.
Die Stabilisierung eines Plastbehälters ist notwendig, um Flaschen oder Kannen aus Polyäthylen und ähnlichen kunstharzen für den Einsatz durch Molkereien als wiederverwendbare @ilchbehälter geeignet zu machen. Für den Vertrieb von Milch und ähnlichen Produkten zuatändige Aufsichtsbehörden verschiedener Länder haben bezüglich des Behälterrauminhalts Bestimmungen erlassen, denen zu genügen ist, um einen Ubergang su Plastbehältern zu ermöglichen. Hieraus ergeben @ich Schwierigkeiten, da es durch die halbsteife und etwas variable Natur eines Kunststoffs nicht ohne weiteres möglich iet, mit solchen Behältern den Bestimmungen zu genägen, die fUr Behältor aus dem starren Glas oder Behälter rue anderen Stoffen srlaesen worden sind. Durch Stabilisierung des Rauminhaltes der Behälter in der hier beschriebenen Weise jedoch kann solchen Bestimmungen wirkungsvoll genügt werden.
Die Polyäthylen-Kanne oder -Flasche wird vorzugsweisc durch Blasen hergestellt. Die Temperaturen der Form, unter deren Einwirkung der Kunststoff verformt wird, reichen während des Formvorgangs in typischer Weise von 182 °C (360 °F) bis Raumtemperatur. Der Rauminhalt des Fertigkörpers lässt sich beträchtlich variieren, indem man die Temperaturen der' Form verändert und die Zeif, welche das Harz in der Form gehalten wird, verlängert oder verkürzt. Durch sorgfältige Einstellung der Harzrezepturen und der Zeit- und Temperaturbeziehungen beim Formen Jedoch lagen sich Kunnen oder Plaschen angemessen reprodusierbar formen, um Behälter im wesentlichen konstanten Rauminhalts zu erhalten.
Die folgende, detaillierte und experimentell zur Erfüllung der praktischen Erfordernisse der Erzeugung und Technik entwickelte Arbeitsweise ist auf die Stabilisierung von 3,8-1-Milchkannen (Fassungsvermögen 1 Gallon) zurechtgeschnitten, die aus einem 100 % Polyäthylenharz durch Blasformung hergestellt werden. Die Kannen haben ein Fertiggewicht von 163 g und eine Wanddicke von 1,3 mm (0,050 Zoll). Eine Anpassung an andere Flaschengewichte und -dicken kann durch Veränderung der Temperatur- und Zeitbedingungen erfolgen, Im Falle der obengenannten Polyäthylen-Kannen hat es sich als a@ zweckmässigsten erwiesen, die. Kannen so ZU formen, das's sie beim Austreten aus der Formvorrichtung einen Innenraumüberschuse von ungeführ 100 cm3 aufweisen. Diese herauskommenden Kannen werden in den Formen im wesentlichen auf Raumtemperatur abgekühlt und dann stabilisiert, inden mari sie in der in der Zeichnung gezeigten Art durch einen beheizten Ofen führt. Der Stabilisierungsprozess kann Je nach den Produktionsbedürfnissen sofort nach der Bildung der Flaschen oder später erfolgen.
Der Ofen wird einfach von einem langgezogenen, isolierten Mantel 10 gebildet, den die Flaschen oder Kannen 11 auf einem ondlosen Förderband 12 durchlaufen0 Ler Mantel 10 ist mit zwei gas- oder ölgespeisten Brennern 13 ausgestattet, welche die Luft in einem Längsschacht 14 erhitzen, der von aufrechtstehenden Ansaug-Schächten 15 an den Enden des Mantels 10 gespeist wird. In den Ansaug-Schächten 15 befindliche Gebläse wälzen die Luft in der von den Pfeilen 17 in Fig. 3 gezeigten Weise um. In Abständen längs des Matels 10 sind zu seiner Mitte führende Austritts-Schächte 16 vorgesehen, so dass man durch die ständige Luftzirkulation in dem Mantel 10 eine im wesentlichen konstante Innentemperatur erhält.
Es hat sich gezeigt, dass die Flaschen 11 aus Polyäthylenhars sicher einer Temperatur von 93 bis 96 °C (200 bis 205 Qp) ausgesetzt werden können, was ungefähr der Maximaltemperatur entspricht, auf die man die Flaschen ohne Deformation erhitzen kann0 Die Flaschen 11 werden während des Durchlaufs durch den Mantel 10 ungefähr 30 Min. aus dieser erhöhten Teaperatur'gehalten. Jede Flasche 11 unterliegt während dieser Zeit einer rotuxensebrumptung. und tritt aus. dem Mantel 10 mit einem Inhalt ihres Innenraums von 3,8 1 aus0 Die Flaschen oder Kannen 11 kühlen sich rasch wieder auf Raumtemperatur ab und stehen dann für den Einsatz durch Molkereien oder andere Verwender bereit.
Wiederverwendbare Milchflaschen worden in einer Molkerei vor dem Füllen in typischer Weise Waschbehandlungen unterworfen. Die Waschbehandlungen erfolgen normalerweise mit auf Temperaturen im Bereich von 63 bis 66 °C (145 bis 150 °F) erhitzten Lösungen. Ohne vorherige Stabilisierung der Kannenvolumina verändert der Rauminhalt jeder Kanne während der folgenden Waschbehandlungen wesentlich.
In der oben beschriebenen Weise behandelte Kannen Jedoch treten aus einem solchen Waschvorgang mit einer nur geringen oder ohne Rauminhaltsveränderung aus und vermögen den volumetrischen Anforderungen der Milchindust@ie in Bezug auf Mengenkontrolle und Fullvorgänge in wirkungsvoller Weise zu genägen. Die halbsteifen Behälter können auf den Fül@maschinen eingesetzt werden, die auf starre Behälter aus Glas aungelegt sind, und vermögen den behördhohen Bestimmungen zu genügen.
Diese arbeitaweise ist auch bei Flaschen anwendbar, die aus anderen Stoffen als Polyäthylen geformt erden, In Jeden Falle soll die erhöhte Temperatur, auf welche die Behälter erhitzt werden, der Maximaltemperatur entsprechen, die sie ohne Deformation vertragen. Im Falle eines Poly@ ropylen-Behälters soll-die erhöhte Temperatur im Bereich von 104 bis 110 °C (220 bis 230 °F) liegen, wobei der Schrumpf den tei @olyäthylen-Behältern bewirkten unterschreitet.
Durch sorgfältige Lenkung des Formungsverfahrens, mit welchem die Plaschen ursprdnglich gebilcet werden, und anschlieasende Stabilisierung durch Wiedererhitzer der Flaschen lassen sich, wie die Praxis gezeigt hat, die Anforderungen der Meiyerei oder Molkerei wie auch von Behörden bezüglich des Milchbehälter-Rauminhalts wirkungsvoll erfüllen.
Behördlicherseits wird (in den V.St.A.) gefordert, dass jede Milchkanne eine volle Gallone (3,8 1) aufweisen muss. Die Forderungen der Molkerei geht darauf hinaus, in dem Behälter keinen Milchüberachuss zu haben, In der oben beschriebenen Weise behandelte Kannen bzw. Flaschen vermögen auch den Bestimmungen bezüglich der Tiefe des Luftraums über der Milch in dem Behälter zu genügen.
Die oben zur Erläuterung der Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung beschriebene Vorrichtung stellt ein Beispiel dar.
Die Behalter können naturgemase auch postenweise anstatt auf einem laufenden Endlosband behandelt werden. Auch andere Arten von Heizvorrichtungen, wie Ultrarot-Heizelemente, können Verwendung finden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zum Stabilisieren geformter Kunststoff-Behälter, die der späteren, zwischenzeitlichen Einwirkung erhöhter, über den Normaltemperaturen der Umgebung, in welcher der Behälter verwendet wird, liegenden remperaturen ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mar den Behälter ursprünglich mit einem Rauminhalt formt, der über seinem gewünschten Speichervolumen liegt, den Behälter auf Raumtemperatur abkUhlt, den Behälter auf eine Temperatur über der späteren, erhöhten Einwirktemperatur und unter dem S@hmelzpunkt des. Harzes, aus dem der Behälter geformt wird, er@itzt, den Behälter auf dieser Temperatur hält, bis sein Rauminhalt auf das gewünschte Speichervolumen stabilisiert und de@ maximale Volumenschrumpf bei dieser Temperatur geaichert is, und den stabilisierten Behälter auf Raumtemperatur abkühlt,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Behälter beim Stabilisle ren auf die Maximalte'mperatur erhitzt, welcher das Behalterhart ohne Verlust seiner allgemeinen Form unterworfen erden kann
3. Verfahren nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daes man die Behälter aus lolyäthyle@ mit einem Schmelspunkt von ungefähr 127 °C (260 °F) formt, in der Erhitzungsstufe mit einer Temperatur von 93 bis 96 °C (200 bis 205 °F) arbeitet und die Behälter dieser Temperatur ungefähr 30 Min. aussetzt.

44 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Behälter geschlossene, später Waschtemperaturen von ungefähr 63 °C (145 °F) auszusetzende 3,8-1-Kannen mit einem Trokkengewicht von etwa 163 g und einer durchschnittlichen Wanddicke von etwa 1,3 mm (etwa 0,050 Zoll) aus Polyäthylenharz mit einem Schmelzpunkt von ungefähr 127 °C (260 °F) formt und Jede Yanne ungefähr 30 Min. einer erhöhten Temperatur von 93 bis 96 °C (200 bis 205 °@) aussetzt, wobei Jede Kanne mit einem ungefähr 100 cm3 über dem gewünschten Einsatzvolumen liegenden Anfangsrauminhalt hergestellt wird.