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^'Glasartikel, insbesondere Flaschen, mit Oherflachenschut und Verfahren
zu dessen Herstellung" Glas ist dann am widerstandsfähigsten, wenn es eine makellose
Oberfläche aufweist. Jeder Kratzer oder Riss in der Oberfläche verringert seire
Festigkeit. Festigkeitstninderungen auf ein Viertel des urspainglichen Wertes sind
nicht ungewnhnlich. Die maximalste Festigkeit von Glasartikeln ist gewöhnlich kurz
nach der Herstellung erreicht, aber durch Abnutzung und Zerkratzen als Folge dessen,
daß die Artikel mit ihren Oberflächen in Kontakt kommen, wird die Festigkeit schnell
herabgesetzt. Bei der Handhabung, Verpackung und beim Versand werden die Glasartikel
laufend zerkratzt, wobei risse und andere Beschädigungen an der Oberfläche erzeugt
werden. Dieses Problem ist insbesondere auf dem Nahrungsmittel- und Getränkesektor
akut, wo Glasbehälter den verschiedensten Behandlungsfolgen ausgesetzt sind. Flaschen
bewegen sich im Kontakt mit anderen auf Transportbändern, werden nach und nach mit
dem Inhalt gefüllt, geschlossen und für den Versand verpackt.
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Bei diesen Vorgängen kommen die Flaschen Laufend sowohl miteinander,
als auch mit mechanischen Vorrichtungen in Berfihrung. Je nach-dem, womit die Flaschen
gefüllt werden, werden sie einem f?einigung-s-, Sterilisierungs oder einem Vakuumprozes
unterworfen. Während jeder dieser Behandlungen kommen die Flaschen dauernd miteinander
in Kontakt und während sie sich von Station zu Station weiterbewegen, wird die Möglichkeit
größer, daß Abrieb, Oberflächerkretzer, Flecke und Risse auftreten. Die Festigkeitsminderung
der Flaschen ist die Folge dieser Beschädigungen. Der Bruch von Flaschen bei der
Behandlung, insbesondere nach dem Füllen, wirft zusätzliche Probleme auf und schlagt
sich in den Gesamtkosten nieder.
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Um die Beschädigung der Glasoberfläche während der Herstellungs- und
Verarbeitungsvorgänge auf ein Minimum zu bringen, sind verschiedene Anstrengungen
in der Vergangenheit gemacht worden, die Außenoberfläche des Glases zu schützen.
Eine Reihe von Patenten offenbaren verschiedene Arten von Gleitüberzügen und diverse
Verfahren zum Aufbringen derselben. Die US-Patente 2 995 533, 3 362 843 und 3 415
673 sind typisch für solche Patente.
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Die US-PS 2 995 53' offenbart ein Verfahren eum Auf-Bringen einer
Polyathylenemulsion auf Glas. Die Emulsion wird dann gehärtet, indem das überzogene
Glas einer emperatur von etwa 200° C ausgesetzt wird.
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Die US-PS 3 362 843 hat ein Verfahren zum Inhalt, bei dem auf das
Glas vor dem Aufbringen eines organisehen Kunststoffüberzugs ein Laclr bzw. Primer
aui.getragen wird. Der Kunststoffüberzug wird durch Tauchen
oder
Sprühen aufgebracht und anschließend aufgeschmolzen. Während dieses Patent einen
organischen Primer offenbart, gibt es auch anorganische Primer, die häufig verwendet
werden. Titan- 1V-chlorid ist ein Beispiel dafür.
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Die US-PS 3 415 673 offenbart ein anderes Gleitmittel, das auf das
Glas auf verschiedene Weise aufgebracht wird, wie z.B. mittels Pulversprühen, Flammensprühen,
elektrischem Pulversprühen oder Tauchen.
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Die meisten der hier beschriebenen Gleitmittel und die Verfahren zum
Aufbringen derselben sind empfehlenswert, jedoch stellt keines eine voll befriedigende
Lösung aller Probleme dar. Beispielsweise sind bei einer üblichen Flaschenherstellung,
wo Flaschen in einer Zahl von mehreren Hundert/min. erzeugt werden, Einfachheit
und Schnel ligkeit des Aufbringens des ueberzugs zwei wichtige Kriterien. Es ist
ganz offensichtlich, daß die Einsparung von Behandlungsschritten von sehr großer
Bedeutung ist.
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Bei einer Behandlung, bei der der Gleitüberzug anders als durch Tauchen,
z. B. durch Sprühen, gebildet wird, wird ein Gesamtüberzug der Ware selten erreicht.
Stets verbleiben unüberzogene Bereiche. Ein befriedigender Überzug des unteren Seitenwandbereichs,
der leicht verletzbar ist, kann selten durch solche Verfahren erzielt werden. Nicht
nur, daß ein vollständiger Überzug nicht immer zustande gebracht wird, es gibt auch
oft keine befriedigende Lösung, sicherzustellen, daß ein Überzug gleichmäßiger Dicke
auf der gesamten Flaschenoberfläche erreicht wird.
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Bei vielen dieser Techniken bzw. Verfahren ist es schwierig, zu verhindern,
daß Überzugsmaterial in den Glasbehälter eintritt. Obwohl viele der Gleitmittel,
die verwendet.werden, nichttoxische Eigenschaften haben una sicherlich den Geschmack
des Inhalts nicht beeinträchtigen, so wollen doch viele Abnehmer keine Glasflaschen
oder Glasgefäße für die Verpackung von Na'hrungsmitteln oder Getränken annehmen,
die Fremdstoffe enthalten. Auch wenn die Besprühung vom Innerren des Glasartikels
ferngehalten wird, so kommt sie doch in Kontakt mit dem sog. tiFinishtt und behindert
später das Verschließen oder Öffnen des mit Deckel zu versehenden bzw. versehenen
Glasartikels.Es ist ferner auch schwierig, bei Anwendung der bekannten Uberzugsverfahren
das Auftreten unansehnlicher Tropfen und Luftblasen zu verhindern. Schließliéh kann
die Lagerung der für die bekannten Verfahren erforderlichen Chemikalien zum Problem
werden. Der laufende Schwund der Chemikalien während ihrer Verwendung addiert sich
zu den Stücklosten des Endproduktes.
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Bei einigen bekannten Verfahren stellt die Luftverschmutzung ein Problem
dar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Probleme
wenigstens teilweise zu lösen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Teil der Flasche von einem
warmschrumpfbaren Kunststoffschlauch umgeben wird und dieser Schlauch so aufgeschrumpft
wird, daß er die Flasche eng umgibt. Die Länge des Kunststoffschlauchs oder -mantels
ist größer als die Höhe des zylindrischen Mantels der Flasche, sodaß er über einen
Teil des Blaschenbodens schrumpft. Das Schrumpfen kann in eiper Vakuumkammer vorgenommen
werden oder durch Eintauchen in heißes Wasser, sodaß Luftblasen, die sich unter
der
Folie bilden, ausgeschaltet oder weitgehend verhindert werden. Die Uberzugsfolie
kann Farbstoff enthalten, ebenso auch Ultraviolettstrahlen absorbieren, um den Inhalt
gegen Zersetzung durch Sonnenlicht zu schützen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden komplizierte und teure
Verfahrensschritte, die bisher für das Aufbringen und Härten des Uberzugmaterials
nötig waren, nicht mehr erforderlich. Die unsauberen Tauch- und Sprühverfahren werden
ausgeschaltet, ebenso der damit verbundene Materialverlust, ferner die Verunreinigung
des Glasinneren, das Auftreten unregelmäßiger Überzüge und das Erscheinen von Oberflächenfehlern.
Zusätzlich hat sich herausgestellt, daß durch das Aufbringen der Schrumpffolie die
Bruchfestigkeit der Flasche sich erhöht hat. Wenn-die Flasche zu Bruch geht, wird
der Hauptteil der Splitter von dem Überzug zusammengehalten.
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Bei einer Flaschenexplosion kommen infolge des Überzugs die Kräfte
im wesentlichen nach unten zur Wirkung. Mit der Erfindung wird auch die Wärme- bzw.
Kälteschockwiderstandsfähigkeit des Glasbehälters erhöht.
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Die Erfindung ist besonders für Glasartikel wie Eng- und Wei thalallaschelrlnd
.behälter, Wassergläser, Glasglocken usw. anwendbar. Sie ist speziell geeignet für
Enghalsflaschen von der Art, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind. Bei Benutzung
werden diese Flaschen mehr im mittleren und im unteren Bereich als in der Halsregion
beansprucht. Deshalb wird der Überzug so aufgebracht, daß er die beanspruchten Bereiche
umgibt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht einer Flasche und eines darauf uzubringenden
Mantels aus Kunststoffolie, Fig. 2 eine Ansicht der Flasche mit einem sie Lose umgehenden
Mantel aus Kunststoffolie, beiries in einer strichpunktiert angedeuteten Vakuumkammer
angeordnet, Fig. 5 eine Flasche mit aufgeschrumpftem, teilweise geschnitten dargestelltem
Überzug bzw. Mantel, Fig.4u.5 je einen vergrößerten Teilquerschnitt einer Flasche,
die einen Teil des verdickten Bodens und der Wandung einer üblichen Flasche darstellt,
Fig. 6 eine Flasche mit einem bedruckten bzw. etikettierten Schutztüberzug.
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Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit bekannter
Warmschrumpftechnik bieten sich eine Reihe von warmschrumpfbaren Materialien an.
Polyäthylen, Polypropylen, Polyäthylenterephthalat und Polyvinylchlorid sind typische
Wärmschrumpfkunststoffe. Es hat sich gezeigt, daß Polyvinylchlorid mit einer Stärke
von etwa 0,076 mm (mils) ein zufriedenstellendes Material darstellt.
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Für das Verfahren wird der Kunststoff in Form von Hüllen oder Schläuchen
bevorzugt, es kann aber auch Folie in Streifen verwendet werden, wobei im letzteren
Wärmequelle Falle die Folie um die Flasche geschlagen, an der Uberlappungsstelle
verschweißt und dann aufgeschrumpft wird.
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Um die Hülle aufzuschrumpfen, wirtl eine Infrarotlampen, verwendet.
Verwendung aber auch kleine ELelstroöfen können angewendet werden. bei derartiger
Wärmequellen
ist es möglich, die Bildung von Buftblasen durch Erwärmung des Überzuges in einem
Vakuum von etwa 20 mm Hg. auf ein Minimum zu beschranken.
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Es wurde gefunden, daß Polyvinylchloridschläuche durch Tauchen der
Flasche und der Hülle in ein Heißwasserbad aufgeschrumpft werden können. Die Schrumpfung
kann auch mit dampf erreicht werden.
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Fa wird allf die Zeiebrnrng, insbesondere Figur 4-, bezug kommen,
die einen eilnuerschnitt des Wand- und Bodenteils 10 brw. 12 einer üblichen Getränkeflasche
zeigt. Das Glas ist im unteren Wandbereich 1v gewöhnlich dicker gemacht als an den
anderen Teilen, damit die Festigkeit dort höher ist. Bei Rückgabe- oder Pfandflaschen
für bier z. B. ist die Dicke im unteren Wandbereich 15 etwa das B-fache der sonstigen
Wandstärke.
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Dieser Bereich ist am bruchanfälligsten bzw. am ehesten verletzlieh,
insbesondere beim Hinstellen der Flasche. l)ie Verdickung der Flasche erhöht jedoch
die Herstellunskosten und ihr Gewicht. In Figur 5 ist ein der figur 4 entsprechender
Schnitt dargestellt, j jedoch ist die Wandung 10 der Flasche und der Boden 12 mit
einem Schutzüberzug 14 überzogen. Der Überzug 14 bedeckt nicht nur die Wandung 10,
sondern auch einen Teil des Bodens 12, d. h., er bedeckt den Wand- und Bodenbereich
13.
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Die Figuren 4 u. 5 zeigen, wie die Dicke der Flasche in dem kritischen
Bereich 13 vermindert werden kann, wenn der Überzug 14 aufgebracht wird. Dabei ist
es wesentlich, daß die Überzugsfolie etwa 75 j des gekrümmten Überganges von Wand
zu Boden bedeckt.
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Figur 6 zeigt eine Flasche 16 mit Schutzüberzug 14, der eine aufgedruckte
Kennzeichmrng 1 trägt. Der Überzug 14 kann in üblicher Weise innen oder außen, entweder
vor oder nach dem Aufschrumpfen nu Folie Flasche bedruckt
werden.
Gedruckte Wärmschrumpfetiketten für Dosen sind durch die US-PS 3 110 554 bekannt.
Sofern der Schutzüberzug so bedruckt wird, benötigt man die üblichen Papieretiketten
nicht mehr, andererseits wird, wenn normale Etiketten verwendet werden, das auf
der Flasche befindliche Etikett von dem Überzug gegen Beschädigung geschützt.
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Im folgenden werden Beispiele für die Herstellung von Schutzüberzügen
gegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren wird für den Fachmann durch die Würdigung
der verschiedenen Vorrichtungen, die angewendet werden können, verständlich werden.
Es wird auch erkennbar sein, daß das Verfahren auch auf andere Behälterarten anwendbar
ist.
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Beispiel 1: Es wurde eine Schutzhülle oder ein Schlauch 14 aus warmschrumpfbarer
Polyvinylchloridfolie mit einer Dicke von etwa 0,076 mm () mils) verwendet, der
in ühlicher Weise ausgebildet war. Die Flasche hatte Normalform. Die länge der Hülle
war etwas größer als die Entfernung der Punkte 18 und 20 in Figur 1. Der Durch messer
der Hülle war geringfügig größer als der Durchmesser der Flasche, sodaß die Hitlle
leicht über die Flasche geschoben worden konnte, aber nach dem Schrumpfen engganlag.
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Die Hülle 14 wurde exial über die Flache geschroben, wie in den Figuren
1 und 2 dargestellt. Die Temperatur der Flache betrug dabei annäherd 27° C. Das
untere Ende 21 der Hülle 14 erstreckte sich etwas über den Boden 12 der Flasche
hinaus. Hülle irnd Flasche wurden
dann gemeinsan in ein Wasserband
gataucht, das vorher auf 82° C erwärmt worden war. Nach wenigen Minuten wurde die
Flasche herausgenommen. Die Hülle 14 war geschrumpft und fest mit der Flasche verhaftet.
Das untere Ende 21 der Hülle 14 war so geschrumpft, daß es einen Teil des Flaschenbodens
12 bedeckte.
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Um die Wirksamkeit des Verfahrens im Vergleich zu bekannten Verfahren
zu erproben, wurden folgende Versuche angestellt: Eine Anzahl von Flaschen, die
auf verschiedenste Weise mit Schutzüberzügen versehen war und Flaschen mit dem erfindungsgemäßen
Überzug wurden Abriebkräften, wie sie bei der üblichen Behandlung von Flaschen auftreten,
ausgesetzt. Die Flaschen und Scherben wurden dann auf das Auftreten von Wandbrüchen
untersucht. Ferner wurden die Flaschen mit Wasser abgedrückt und der Durchschnittsdruckwert,
der bei Zerstörung auftrat, aufgezeichnet. In der nachstehenden Tabelle sind die
getesteten Flaschen und die Ergebnisse aufgeführt. Es ist leicht erkennbar, daß
die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Flaschen wesentlich widerstandsfähiger
sind als die nach bekannten Verfahren behandelten.
| Art des Schutzüberzuges Auftreten von Prüfdruck (kg./cm² ) |
| Wandbrüchen |
| "Pristine" Glasflaschen 12 11,9 |
| aufgesprühter Polyäthy |
| lenilberzug 9 16,2 |
| aufgesprühter Polyäthy |
| lenüberzug und zuvo- |
| rige Behandlung mit |
| "Titinate" Primer 3 17,2 |
| gemäß der Erfindung , 0 19.5 |
"Pristine" Göasflaschen, die
keiner Abriebbeanspruchung unterworfen worden sind, widerstanden bis zu einem Prüfdruck
von 21,14 kg/ 2 und es traten 4 Wandbrüche auf.
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Beispiel 2: Statt einer Polyvinylchloridfolie kann eine Polyäthylenfolie
verwendet werden. Zum Beispiel kann ein warmschrumpfbarer Polyäthylenschlauch 14
mit einer Stärke von 0,0762 mm in folgender Weise auf die Flasche 16 aufgeschrumpft
werdell: Der Schlauch 74, der x) zuvor
eine Länge hat, die etwas
größer ist als die Entfernung der Punkte 18 und 20 voneinander, wird, wie in Figur
2 gezeigt, um die Flasche angeordnet. Die Warmschrumpfung kann in einer erhitzten
Vakuumkammer durchgeführt werden, die auf 20 mm Hg evakuiert ist.
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Die Bildung von Luftblasen kann so ausgeschaltet werden.
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Nach dem Aufschrumpfen der Schlauchfolie wird die Flasche aus der
Vakuumkammer entfernt. Bei industrieller Fertigung wird die Verwendung einer Vakuumkammer
vermutlich weniger vorteilhaft sein als andere zur Verfügung stehende Verfahen.
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Patentansprüche