DE2253448A1 - Flasche aus thermoplastischem kunststoff mit einem sich nicht nach aussen vorwoelbenden boden - Google Patents
Flasche aus thermoplastischem kunststoff mit einem sich nicht nach aussen vorwoelbenden bodenInfo
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Description
Flasche aus thermoplastischem Kunststoff mit
einem sich nicht nach außen vorwölben- '
den Boden
Die Erfindung betrifft3eine Flasche aus thermoplastischem
Kunststoff, die sich zum Abfüllen von unter Druck stehenden
Flüssigkeiten, Z.B. Soda, Bier und Aerosolen, eignet, und
insbesondere eine Flasche, deren Boden beim Gebrauch der
Flaschä sich nicht nach außen vorwölbt. Es ist bekannt,
Flaschen aus thermoplastischem Kunststoff zum Abfüllen von Getränken für den Letztverbraucher zu verwenden. Wenn die
Flasche zur Aufnahme von kohlensäurehaltigen Getränken, wie Soda oder Bier, bestimmt ist, muß sie so beschaffen
sein, daß sie bei dem in ihr erzeugten Druck Form und Volumen
beibehält.
Thermoplastische Kunststoffe verformen sich jedoch bereits bei mäßigen Temperaturen unter, verhältnismäßig geringer Beanspruchung,
so daß daraus hergestellte Flaschen, wenn sie
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zum Abfüllen von unter Druck stehenden Flüssigkeiten verwendet werden, sich bei der normalen Verwendung verformen.
Beispielsweise neigen Kunststoffflaschen dazu« bei
einer Temperatur von etwa 400C unter einem Innendruck von
etwa 6,8 at, d.h. etwa dem höchsten Druck, äer in einer Soda-
oder Bierflasche auftritt, die Form einer Kugel anzunehmen. Man kann diese Neigung dadurch erheblich herabsetzen,
daß man die Flaschenwand sehr dick ausbildet. Das ist aber einerseits nicht wirtschaftlich, und außerdem wird die Flasche
dadurch so starr, daß 3ie bei ihrer normalen Verwendung
bricht. Es wurde jedoch gefunden, daß die Fließgrenze des Polymer in der Seitenwand soVieit verbessert werden kann, daß
dieser Neigung zur Deformierung ausreichend entgegengewirkt wird, wenn man die Flasche dünnwandig ausbildet und das Polymer
molekular orientiert. Es ist aber sehr schwierig, das Polymer im Boden der Flasche molekular zu orientieren. Daher
behält der Boden diese Neigung zur Deformation, d.h. zur Auswölbung nach außen.
Im allgemeinen wird der Boden einer Flasche ziemlich eben ausgebildet, so daß die Flasche aufrecht stehen kann. Eine
Flasche mit einem solchen ebenen Boden ist gut verwendbar, wenn sie mit Flüssigkeiten, die keinen Druck entwickeln,
gefüllt wird. Beim Einfüllen von unter Gasdruck stehenden Flüssigkeiten, stellt jedoch ein ebener Boden eine sehr
ungünstige Voraussetzung für die Beibehaltung der Form dar, und der Boden neigt dazu, sich halbkugelig nach außen vorzuwölben,
wobei das Flaschenvolumen zunimmt, die Form des Bodens sich verändert und die Flasche ihr Vermögen, auf einer ebenen
Unterlage zu stehen, verliert. Zufolge der geringen Beanspruchbarkeit des plastischen Kunststoffs kommt es, wenn über
längere Zeiten höhere Temperaturen und ein ausreichender Innendruck herrschen, zum Kriechen oder Deformieren des
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Kunststoffes, so daß Form und Volumen unerwünscht.stark .
verändert werden, auch wenn Gas und Flüssigkeit in der
Flasche gehalten .werden. -
Aufgabe der Erfindung ist daher die Herstellung-einer.'Plastikflasche,-die
zum Abfüllen von unter Druck stehenden Flüssigkeiten;
verwendet werden kann und einen Boden hat, der sich nicht nach außen vorwölbt* und außerdem eine Basis behält,
die ausreicht, daß die Flasche stehen kann, wenn sie zum "
Abfüllen von Flüssigkeiten unter Druck verwendet wird.
Die Erfindung stellt eine Flasche aus thermoplastischem Kunststoff
zur Verfügung, deren Boden, solange er nicht unter.einem
im Inneren der Flasche entwickelten Druck s tent, aus einer .
Wand mit einer Konfiguration, die durch eine Reihe ineinander übergehender und rotationssymmetrisch urn die Mittelachse der
Flasche liegender geometrischer Formen definiert ist, besteht, beginnend am zylindrischen Teil der Flaschemit, einem.
Bogen, der gegen den Boden der Flasche zu einem den Sitz der
Flasche bildenden Toroid verlauft, das abbiegt ins Innere der
Flasche und übergeht in eine Gerade, die gegen die Mitte, der
Flasche geneigt ist und einen ins Innere der Flasche ragenden Konus bildet, der übergeht in ein Toroid, das vom Inneren der
Flasche abbiegt und in" einer senkrecht zur Mittelachse.der
Flasche verlaufenden Geraden endet, die eine in den Boden
der Flasche eingesenkte Scheibe bildet. . .*.. :
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Flasche gemäß der
Erfindung werden die Abmessungen des in einer !Vertiefung ■""...
im Flaschenboden angeordneten Toro'idgeienks durch geradli^
nige Teile in der Kurve selbst oder am Toroidgelenk verlängert und die Stabilität der Flasche erhöht. Am oberen Ende
der Innenseite des in der Vertiefung im Flaschenboden angeordneten Toroidgelenks kann noch ein ins Flaseheninnere
vorspringender Verstoifungsring, durch den der Widerstand
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des Piaschenbodens gegen ein Vorwölben nach außen erhöht
wird, vorgesehen sein.
Figur 1 ist ein Querschnitt durch die bevorzugte Flasche gemäß
der Erfindung.
Figur 2 ist ein vergrößerter Querschnitt durch den Boden der in Figur 1 gezeigten Flasche.
Figur 3 ist ein Querschnitt durch einen modifizierten Flaschenboden
mit gedehntem, eingesenktem Toroidgelenk.
Figur 4 ist ein Querschnitt durch einen modifizierten Flaschenboden, der den Versteifungsring auf dem
Innenteil des eingesenkten Toroidgelenks zeigt.
Figur 1 ist eine Vorderansicht einer Flasche aus einem thermoplastischen
Kunststoff mit der erfindungsgemäßen Ausbildung eines sich nicht vorwölbenden Bodens. Die Flasche 1 ist ein
hohler Behälter mit einer öffnung 2 an einem Ende, die dem Einfüllen von Flüssigkeit oder dem Ausgießen von FIu -β-keit
aus der Flasche dient. Die Flasche weist eine die öffnung 2 umgebende Lippe ;5, einen im wesentlichen zylindrischen
Hals 4, einen kegelstumpfförmigen Teil 5* einen großen,
allgemein zylindrischen Teil 6 und einen sich nicht vorwölbenden Bodenabschnitt 7>
der im folgenden näher beschrieben wird, auf. Die Ausbildung des oberen Teiles der Flasche ist nicht
wesentlich für die Erfindung. Beispielsweise kann der Hals kurz sein und eine ausgeprägte Schulter in der Flasche bilden,
oder er kann langgestreckt sein und allmählich in den allgemein zylindrischen Teil der Flasche übergehen. Der Hauptteil
der Flasche, d.h. der zylindrische Teil kann geriffelt oder
in anderer Weit?» geformt sein, um ihm ein bestimmtes
ästhetisches Aussehen zu verleihen.
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s· ■ ■ ■ ·.-
Unter einer Flasche mit einem sich nicht vorwölbenden Boden ist eine Flasche, deren Boden unter den normalen Verwendungsbedingungen
sich nicht so weit nach außen vorwölbt, daß sie unansehnlich wird oder nicht zu stehen vermag, zu verstehen*
Normale Bedingungen sind im allgemeinen Temperaturen von
etwa 0 bis 4o°C und ein autogener, d.h. Innendruck,' von bis
zu etwa 6,8 at. Unter einem,autogenen Druck der Flüssigkeit
kann natürlich eine gewisse Bewegung, gewöhnlich eine Verlängerung
der Flasche, erfolgen, die aber nicht als Auswo1-bung
zu bezeichnen ist.
Die Auswölbung kann durch eine Anzahl Faktoren verursacht
werden. Die wesentlichsten Faktoren sind vielleicht (a)
eine Überbeanspruchung des für die Herstellung der Flasche verwendeten plastischen Materials, insbesondere wenn der
Innendruck der Flasche zu Beanspruchungen führt, die die
Fließgrenze des Materials übersteigen, so daß es zu beträchtlichen
Deformationen kommt, und (b) eine geometrische Instabilität. Der sich nicht vorwölbende Flaschenboden gemäß
der Erfindung kompensiert Art und Menge des thermoplastischen
Materials, das zu seiner Herstellung in einer bestimmten
geometrischen Konfiguration verwendet wird. '
Die bevorzugte geometrische Ausbildung des Bodens soll im
folgenden anhand dar Figur 2 näher beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung bedeutet D den Außendurchmesser
der Flasche senkrecht zu der Hauptachse der Flasche (einer imaginären Linie, die von der Mitte des oberen.Endes
bis zur Mitte des Bodens der Flasche verläuft), wo. der Bodenteil mit dem zylindrischen Teil der Flasche zusammentrifft.
Alle Abmessungen sind Aui3enabmessungen, d.h. Abmes-/surigen
der Form.
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Die Struktur des Bodens ist definiert durch eine Anzahl
rotationssymmetrisch um die Mittellinie der. Flasche liegender Kurven, beginnend mit
(a) einem etwa 20-bis 50°~Teil A-. eines konkaven Kreises 8
mit einem Radius R. von 0,5D bis etwa 1,5D, dessen
Mittelpunkt auf einer imaginären Linie 9, die senkrecht
auf der Mittelachse 10 der Flasche in der Höhe 11, wo der zylindrische Teil der Flasche in den Bodenteil
7 übergeht, steht, liegt und der eine Art gotischer
Kurve, die an einem Ende 11 in den zylindrischen Teil 6 der Flasche übergeht, bildet und sich nach unten
zum Sitz der Flasche erstreckt und übergeht in
12
(b) ein Ende/eines 100-bis I6o°-Bogens Ao eines konkaven
Kreises 13, dessen Mittelpunkt auf einer imaginären
Linie 14, die senkrecht auf einer Tangente an den Kreis 8 an der Stelle 12 seines Übergangs in den Kreis
13 steht, liegt, und der einen Radius Rp von etwa
0,02 bis 0,05D hat und ein ringförmiges Toroidgelenk für den Sitz der Flasche darstellt und übergeht in
(c) ein Ende/einer Geraden 16 mit einer Länge L.. von etwa
0,1 bis 0,2D, die in einem Winkel zu der Mittelachse der Flasche vorläuft und eine kegelstumpfförmlge
Vertiefung im Flaschenboden mit einem Halbkonusv/inkel
a.. von etwa O bis etwa j50 bildet und übergeht in
(d) ein Ende 17 eines 100- bis I8o°-Bogens Λ, eines Kreises,
dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie 18, die
senkrecht auf der Geraden 16 von (c) an der Stelle des Überganges dieser Goraden in diesen Kreis, dessen
Radius etwa 0,02 bis 0,05D beträgt, vorläuft, so daß
ein in den Flaschenboden eingesenktem Ringgelenk, da«
18/0
sich vom Piaseheninneren wegbiegt, gebildet wird, und
übergeht in ; , . ,
(3) eine praktisch gerade Linie-19 mit einer Länge L2, die
senkrecht zur Mittelachse 10 der Flasche verläuft und
eine in der Mitte des Bodens der Flasche eingesenkte · *
Kreisscheibe bildet, und , . ■-.- .
der Abstand L, zwischen der Mittelachse der Flasche 10 und dem
Mittelpunkt des 100- bis 16Ο -Teiles eines Kreises, der das den Flasehensitz darstellende ringförmige Toroidgelenk 13
bildet, 0,2 bis 0,35D beträgt, wobei D der Außendurehraesser der Flasche ist. -
Typische Flaschen gemäß der Erfindung mit der in den Figuren
1 und 2 gezeigten Form haben beispielsweise ein Flüssigkeitsfassungsvermögen von etwa-.296. ml und können mit. den folgenden
Abmessungen hergestellt werden. Die Wanddicke beträgt
etwa 0,76 mm, abgesehen vom Bodenteil, der eine Dicke von etwa 1,27 mm hat. Die Abmessungen der Form ,sind:
D | = 57,5 | mm | > |
R1 | = 57,5 | mm | mm |
R2 | = 2,28 | mm | mm |
R3 | = 3,05 | mm | mm |
A1 | = 30,23° | ||
A2 | = 127,3° | ||
A3 | = 157,5( | ||
a1 | = 22,5( | ||
L1 | = . 8,13 | ||
L2 | = 8,72 | ||
L3 | = 19,1 | ||
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Figur j zeigt eine alternative Ausführung«farn des Flasetm»-
bodens gemäß der Erfindung* Dieser Flaschenboden, hat etwa
die gleiche geometrische Form wie diejenige von Figur 1+2 nrlfc
e'er Abweichung, daß das eingesenkte Toroidgelenk gekeimt xmä.
die elngesankte Scheibe in der Mitte des Bodens in der Welse
modifiziert ist, daß sie durch Hinzufügen vom weitere» BaIy-1
Bier in ihrer Mitie verdickt ist. Diese modifizierte Scheibe
1st mit der BezugszaM 21 versehen.
Das in Figur > ge zeigte, gedehnte, eingesenkte Toroidgeleink,
das den Übergang zwischen der Geraden 16, die «fen in die
Flasche hineinragenden Konus bildet, und. der ein^eserftfcen·
Mittelscheibe 21 im Boden der Flasche bildet, besteht im
wesentlichen aus
(a) einem 60~ bis 9ö°-Bogen A1. eines Kreises, der an einem
Ende 22 in die Gerade 16, die den in die Flstach« hineinragenden
Konus bildet, übergeht Tand dessen Mittelpönlct
auf einer imaginären Linie, die senkrecht zu der Sera.-1
den 16 van der Stelle des Übergangs dieser Seraden in
diesen Bogen verläuft, liegt und dessen Radius M^
etwa 0,02 bis Q,O5D beträgt und der Übergeht in
(b) ein Ende 2j5 einer Geraden 24, die senkrecht zu der
Mittelachse 10 der Flasche und auf diese zu Verläuft und eine Länge L^ von nicht über 0,150 besitzt u«d
übergeht in
bis
(c) einen 45-/9Q°-Bogen Ap- eines Kreises, der an einem Ende
25 in die Gerade 24 übergeht und sich vom Inneren der
Flasche nach außen erstreckt, wobei dieser Bogen einen Radius Rr von etwa 0,02 bis 0,05D hat und sein.
Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht zu der Linie 24 von der Stelle, wo die Linie 24 in den
Bogen A' übergeht, verläuft, liegt und der überseht in
t- 8 309S18/0328
2.253U8
(d) ein Ende 26 einer Geraden 27 mit einer Länge Lc von nicht
über 0,1D. .
Die geradlinigen Teile des eingesenkten Toroidgelenkes erleichtern
die Formung des Gelenkes und vergrößern den Aufsitzteil des Bodens, d.h. den Abstand zwischen der Mittelachse
der Flasche und dem Aufsitzgelenk.
Gemäß dieser Alternative können Flaschen der in Figur 1 veranschaulichten
Form mit der Abweichung, daß der Boden die durch Figur 3 veranschaulichte Form hat, hergestellt werden.
Die Wanddicke des zylindrischen Teils der Flasche beträgt
etwa 0,76 mm und diejenige des Bodenteils 1,27 mm. Jede
Flasche hat ein Flüssigkeitsfassungsvsrmögen von etwa
296 ml.
R| = 57*5 mm
= 2,2&>jnm
= 2,54 mm R5 = 2,54 mm
A1 = 30,23Q
A2 = 127*3° A4 =70°
A5 = 9Od
at' = 20° L.. = 6,71 mm
L2 =8,72 mm =
L-, = 1-9*1 mm 1*4 = 0*71 mm .
Lj- = 1,27 mm ■ ·
D « 6,86 ran
Figur 4 zeigt eine v/eitere alternative Ausführungsforin eines
:■■ - 9 - -"■■■■■.
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JO
■'■·■';
Piaschenbodens gemäß der Erfindung. Diese Ausführungsform
gleicht der in Figur 3 gezeigten mit der Abweichung, daß das eingesenkte Toroidgelenk einen Versteifungsring aus
Polymer, der vom oberen Teil des Gelenks ins Innere der Flasche vorspringt, aufweist. Dieser Versteifungsring kann
auch auf dem eingesenkten*Toroidgelenk der in den Figuren
1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform gebildet werden.
Der Versteifungsring besteht im wesentlichen aus zwei konzentrischen,
miteinander in Berührung stehenden Wänden 28 und 29 mit einer Länge Lg von etwa 0,05 bis 0,2OD, die
durch ein Toroidgelenk 30 miteinander verbunden sind.
Eine Flasche mit einem solchen Versteifungsring kann mit
den gleichen Abmessungen, wie sie oben für die durch die Figuren t und 2 veranschaulichte Ausführungsform oder für die
Ausführungsform von Figur 3 angegeben sind, hergestellt werden. Der Versteifungsring hat dann eine Länge Lg von
etwa 2,5^ nun und die konzentrischen Seitenwände sind durch
ein I8o°-Toroidgelenk miteinander verbunden. Es wurde gefunden,
daß Flaschen mit einem solchen Versteifungsring eine wenigstens etwa 50^-ige Verbesserung hinsichtlich
des autogenen Druckes, der in der Flasche herrschen kann, verglichen mit einer sonst gleichen Flasche, die! keinen
solchen Versteifungsring besitzt, erbringt.
Gemäß der Erfindung hergestellte Flaschen besitzen eine ausgezeichnete
Festigkeit (column strength), konstantes Volumen auch unter Druck bei ausgezeichneter Stabilität sowohl im
leeren als auch im gefüllten Zustand.
Thermoplastische Kunststoffe, die für die Herstellung von Flaschen
mit einem Boden fiomäß der Erfindung verwendet werden
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können, sind beispielsweise Polyalkylenterephthalat, Acrylnitril/
Styrol/Methyläcrylat-Copoly^er, AGrylnitril/Atnylen/Efetiiyylacrylat-Copolymer,
Methacrylnitrileopalymere,/ Polycarbonate,
Polysulfone, Poly-bis-(p-aminaeyGloiiexyl)--d;odie:eanamid; edler:
Polyförinaldehydharz. Poly^thyienfeeyephfcnalätisfc wegen; sÄiner
ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften; insbesondere seiher1
hohen Zugfestigkeit, 'Stoßfestigkeit und geringem Kriechen*
bevorzugt.
Polyäthylenterephthalate,. die fvir die Herstellung: der thermopl.as.tlseheii
Gegenstahde gemäß der Erfindung; verwenaet- vierden:
können, sind beispielsweise (a)^ Polymere, lit denen wenigstens
etwa 97Jö des Polj^mer die wiederkehrenden Äthylenterephthala-teinhelten
der Formel
-OCH2CH2OC
enthalten und der Rest aus geringert Eengen esterbildender
Komponenten besteht, und (b-).- CbpolymBre von Kth^en^erevpht
lat, in denen etwa TO MoI-^ des Copolymer sieh won anderen
esterfoildenden Komponenten, aie aristelle entsprechetndei'
gört &&S gewöhnlich als Ausgangsmaterial anwesenden Glyköls
\xn<3t/mi&t» der .Carbonsäure anwesend sind'^ ableiten-» Solche
araäerea esterbiJ.denden Komponenten' sind beispielsweise: die
Monomereinheiten von Di Ethyl engly kai £
Butan-t,4-dEiol; Polytetramethyle.ngiykol
1'■, 4-Hydro5tymethylcyclohexan: und
- tf -
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oder Isophthalsäure, Dibenzoesäure, Naphthalin-1,4- oder
-2,6-carbonsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Decan-1,10-dicarbonsäure
und dgl.
Die Beschränkungen hinsichtlich des Comonomeren ergeben sich
aus der Glasübergangstemperatur des Polymer. Es wurde gefunden,
daß, wenn die. Glasübergangs temperatur unter etwa 500C
liegt, das Copolymer zu schlechte mechanische Eigenschaften
hat. Das entspricht dem Zusatz von nicht mehr als etwa 10 Mol-$>
an einem Comonomer. Eine Ausnahme bildet beispielsweise der Zusatz
von Bibenzoesäure, bei dem die Glasübergangstemperatur des Copolymer über 500C bleibt und bei Zugabe von mehr als 10 Mol-#
nicht absinkt. Andere solche Comonomeren sind vom Fachmann
leicht auffindbar.
Das Polyäthylenterephthalat kann noch verschiedene Zusätze, die seine Eigenschaften bei seiner Verwendung nicht beeinträchtigen,
wie Stabilisatoren, beispielsweise Antioxydantien oder UV-Stabilisatoren, Extrudierhilfen, Zusätze, die das Polymer
leichter abbaubar oder brennbar machen, wie Oxydationskatalysatoren, sowie Farbstoffe oder Pigmente, enthalten.
Das Polyäthylenterephthalat soll eine inhärente Viskosität (Polymerkonzentr-ation 1,0$ in einer Lösung von Tetrachloräthan/
Phenol [57,5/62,5 Gew.-^] bei 300C) von wenigstens 0,55 haben,
damit die daraus geformten Gegenstände die gewünschten Eigenschaften haben, und vorzugsweise beträgt die inhärente Viskosität
wenigstens etwa 0,7» damit; ein daraus hergestellter Gegenstand ausgezeichnete Zähigkeit, d.h. Widerstand gegen
Stoßbeanspruchung, hat. Die Viskosität der Polymorloyung wird
gegen die des Lösungsmittels allein gemessen und die
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Viskosität Lösung.
inhärente Viskosität =
wobei C die Konzentration in Gramm Polymer je tOÖ ml Lösung ist..
In der bevorzugten frisfiihrungsform, für die als thermoplastisches Material Polyethylenterephthalat verwendet wird, hat
die Plastikflasche im zylindrischen Teil vorzugsweise, e.i.ne ,
Wanddieke von wenigstens etwa Q.,.5i mm Urid im Bodenteil we·-*·.
nigs tens etwa O3 1Jo mm, und der Bodenteil hat wenigstens
folgenden Eigenschaften; ■--..-
(a) einen Elastizitätsmodul unter Zug von \2 6£Q>
kg/cm
(b) ein© Reißfestigke-it von wenigsteias 35t; kg/em
(;c} eine Behnimgszahl (Poisson^s Batio) von Θ>35 Ms 0:,Μ w.
(di) elae Y/erformungskonstaftite gleich, der Neigung des
rithJTiUiS (dem lezip.r<3keii der Spannungsän:de:riAng;}
Spannung mit einem: ^iert vo® wenigsteniS etwa 0>,
Elastiz;itätsji3;odul unter ZugbeanspruiChung ist das v
V'oa %aniiung zu !Dehnung einer unter· Zug
(lie S-fereckgren.ze. diiej-eciige Spaniiiang ist* bei der· dile;
.^ sieh'oiine Zuinahmiej der Belas-tung zw oiehmM*. Be
®einä:l
e..iii:ie-
W dias KriejCfeeüi^
F-2305 '
Kriechen wird bei Polymeren gewöhnlich gemessen, indem man eine Probe bei konstanter Temperatur einer konstanten Belastung,
d.h. Beanspruchung, aussetzt, und die Dehnungsverformung als Punktion der Zeit bestimmt. Für thermoplastische
Materialien haben die ermittelten Kurven eine charakteristische Form, derart, daß die Dehnungsgeschwindigkeit als Funktion
der Zeit abnimmt. Eine Auftragung des Logarithmus (den Reziproken der Dehnungsgeschwindigkeit) gegen die Dehnung
ergibt über einen beträchtlichen Teil der Kriechkurve eine Gerade. Die Neigung dieses geradlinigen Abschnitts ist
die Dcfonnationskonstante, die sich mathematisch ausdrücken
läßt als:
d log (dt/cL)
DC ,
in der DC = Verformungskonstante,
dt = Zeitdifferential und
dp = Dehriungsdifferential.
dt = Zeitdifferential und
dp = Dehriungsdifferential.
Diese Verforniungskonstante ist aui die in Frage stehenden
thermoplastischen Kunststoffe anwendbar und kann verwendet
werden, um durch einen Vergleich der Neigungsvier te das Kriechverhalten
zu vergleichen. Eine Ve rf orroung.sk ons tan te von O gibt
an, daß die untersuchte Probe sich mit Ihrer natürlichen Dehnungsgeßchvn.ndigkeit
verlängert und daß für die angegebene BeLastung die Üehnungsgeoehwlndigkeit konstant ist. Wenn dagegen die Veri'orniungskonstante unendlich ist, so besagt das,
daß keine meßbare Dehnung erfolgt.
BeL aur. Polyalkylenterephthalat ^cmäß einer bevorzugten
filhrurißsform ck;r Erfindung herge.s bell ten Flaschen beträft d'iie
v/enlßstens et v/a 0*65>
was bedeutot, cteß>
.-...;. 2253U8
p-2305 ..-'■'■'■': ·
in 100 Stunden bei 500C unter einem autogenen. Druck von 5>
1 at eine Verformung von weniger als 5$erfolgt..
Die bevorzugte Kunststoffflasche hat eine Wanddicke, die hauptsächlich
von (a) der Große der hergestellten Flasche unter be-,
sonderer Berücksichtigung der Flüssigkeitskapazität und des Durchmessers der Flasche imd (b) von der beabsichtigten Verwendung
der Flasche unter besonderer'Berücksichtigung des darin während ihrer Verwendung entwickelten autogenen Drucks
abhängig ist.
Flaschen, die für eine Verwendung bestimmt sind, bei der sich
ein Innendruck von bis zu etwa 6/8 at bei einer Temperatur von etwa 400C entwickelt, haben typiseherweise die folgenden
Abmessungen: Flaschen mit einem Fassungsvermögen von-etwa bis 471 ml und einem Durchmesser im Bodenteil von etwa 50,8
bis 63,5 mm haben eine Wandstärke im zylindrischen. Teil von
wenigstens etwa Q,38 mm und im Bodenteil wenigstens etwa 1,14
und vorzugsweise .1,27 mm. Flaschen mit einem Flüssigkeitsausnahmevermögen über 471 ml und bis zu etwa 942 ml und einem
Durchmesser von etwai76,2 bis 101,6 mm haben eine Wandstärke
im zylindrischen Teil von wenigstens etwa 0,76 mm und im
Bodenteil von wenigstens etwa 1,52 mm.
Wenn bei der Verwendung der Flaschen der autogene Druck etwasvon demjenigen von 6,8 atü bei 400C abweicht, kann die Wandstärke
so eingestellt werden, daß den besonderen .Ansprüchen genügt wird. Im allgemeinen erfordern erhöhte Drücke erhöhte Wandstärken
und, wenn niedrigere Drücke auftreten, können die Wandstärken geringer sein. Geeignete Wandstärken können leicht
durch Ver.such oder mathematisch unter Anwendung der Kenntnisse
auf dom Gebiet der Druckgefäße ermittelt werden. .
~ ■ - 15 - ■ ,
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Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von'Flaschen mit der
Bodenform gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der BE-PS 760 398 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein hohler
Gegenstand aus biaxial orientiertem thermoplastischem Kunststoff hergestellt, indem man mitteln eines Stempels durch eine
ringförmige Düse einen hohlen zylindrischen Rohling aus dem thermoplastischen· Material bei einer Temperatur innerhalb des
molekularen Orientierungsbereiches in eine gleitbare Form, deren Abmessungen etv.as größer sind als diejenigen des extrudierten
Rohlings, extrudiert. Die Ringdüse wird
durch den Extruderzylinder, in dem sich der Stempel bewegt, und einer gegen diesen gerichteten Mandrel gebildet.
Die Form weist an ihrem einen Ende eine kreisförmige Vertiefung zur Aufnahme und Halterung eines Endes des Extrudats
auf, und das Extrudat wird, während die Form bei fortgesetztem Extrudieren in der Richtung des Extrudierens über
die Ringdüse hinausgleitet, gleichzeitig in Richtung des Extrudierens gesogen und mittels eines Gases oder einer
Flüssigkeit bis zum Anliegen an die Form aufgeblasen. Der in Figur *l gezeigte Versteifungsring wird zweckmäßig ausgebildet,
indem man weiterhin Polymer extrudiert, nachdem die gleitende Form zum Stillstand gekommen ist, so daß Polymer aufwärts
und um die Mandrel, die einen Teil der Düse des Extruders bildet, gelangt. Das zur Bildung des Versteifungsringes erforderliche zusätzliche Polymer kann geliefert
werden, indem man einen etwas längeren Rohling verwendet.
Es können natürlich auch andere Verfahren zur Herstellung einer Flasche mit einer Bodenausbildung gemäß der Erfindung
angewandt werden.
Die Bodenforin gemäß der Erfindung kann für verschiedene Arten
und Größen von Kunststoffflaschen verwendet werden, und diese Flaschen können mit unter Druck stehenden oder nicht unter
Druck stehendem Flüssigkeiten gefüllt werden. Besonders
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geeignet ist eine solche Flasche zum Abfüllen von Flüssigkeiten, die einen Innendruck ausbilden, wie Soda oder Bier,
und; typische Flaschengrößen sind solche mit einem Fassungsvermögen von 175 ml, 235,5 ml>
296 ml, 350 ml und 471 ml.
Claims (1)
- 2253U8F-2J5O5 31· Oktober l0f2P atentansprücheAllgemein zylindrische Flasche mit wenigstens einem HaIs1 zylindrischem Hauptteil und Boden aus thermoplastischem Material, das wenigstens im Bodenteil biaxial orientiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Bodens durch eine Reihe ineinander übergehender und rotationssymmetrisch um die Mittelachse der Flasche liegender geometrischer Kurven definiert ist, beginnend mit(a) einem etwa 20- bis 50°--Bogen eines konkav nach innen gebogenen Kreises mit einem Radius von 0,5 bis etwa 1,i3D* dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht auf der Mittelachse der Flasche in der Höhe, wo der zylindrische Teil der Flasche in den Bodenteil übergeht, steht, liegt und der eine Art gotischer (ogival) Kurve, die an einem Ende in den zylindrischen Teil der Flasche übergeht, bildet und sich nach unten zum Sitz der Flasche erstreckt und übergeht in(b) ein Ende eines 100- bis I60°-Bogens eines konkav nach innen gebogenen Kreises, dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht auf einer Tangente an den Kreis von (a) an der Stelle seines Übergangs in den Kreis von (b) steht, liegt,und der einen Radium von etwa 0,02 bis 0,05D hat und ein ringförmiges Toroldgelenk für den Sitz der Flasche darstellt und übergeht in(c) ein Ende einer Geraden mit einer Länge von etwa 0,1 bis 0,2D, die in einem Winkel zu der Mittelachse dor Flasche- 18 309818/0328verläuft und eine kegelstumpfförmige Vertiefung im Flaschenboden mit einem
und übergeht inboden mit einem Halbkonuswinkel von etwa O.bis 30° bildet(d) ein Ende eines 100- bis i80°-Bogens eines Kreises, dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht auf der Geraden von (e) an der Stelle des Übergangs dieser Geraden in diesen Kreis, dessen Radius etwa 0,02 bis Q,05D beträgt, verläuft, so daß ein. in den Piaschenboden eingesenktes Ringgelenk, das sich vom Flasöheninneren wegbiegt, gebildet wird, und übergeht in(e) eine Gerade mit einer Länge, die senkrecht zur Mittelachse der Flasche verläuft und eine in der Mitte des Bodens der Flasche eingesenkte Scheibe bildet, undder Abstand zwischen der Mittelachse der Flasche und dem Mittelpunkt des 100- bis i60°-Teiles eines Kreises der das den Flaschensitz darstellende ringförmige Toroidgelenk bildet, 0,2 bis 0,35D beträgt, wobei D der Außendurchmesser der Flasche ist.2. Flasche nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Versteifungsring, der vom oberen Ende der Innenseite des in der Vertiefung im Flaschenboden angeordneten 'foroidgelenks ins Flascheninnere vorspringt und aus zwei konzentrischen, miteinander in Berührung stehenden Wänden mit einer Länge von etwa 0,05 bis 0,2OD, die durch ein Toroidgelenk miteinander verbunden sind, besteht."5. Flasche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Polyalkylenterephthalat, das wenigstens im zylindrischen Te'Jl der Flasche eine inhärente Viskosität von wenigstens 0,^3; einen Elastizitätsmodul unter Zug von wenigstensρ ρ12 620 kß/crn"; eine Zugfestigkeit von wenigstens 351 kg/cm ;- 19 -309 818/0 322253A48p-2505 "to -eine Dehnungszahl (Poisson's ratio) von 0,35 bis 0*4; und eine Verformungskonstante gleich der Neigung des Logarithmus (dem Reziproken der Spannungsänderung) gegen die Spannung mit einem Wert von wenigstens etwa 0,65 hat, besteht.4. Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Passungsvermögen von etwa 175 bis 471 ml, einem Durchmesser im zylindrischen Teil von etwa 50,8 bis 6jJ,5 mm und einer Wanddicke im zylindrischen Teil von wenigstens etwa 0*38 mm, wobei die Dicke im Bodenteil wenigstens etwa 1,14 ram beträgt.5. Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Fassungsvermögen über 471 ml bis*etwa 942 ml, einem Durchmesser im zylindrischen Teil von etwa 76,2 bis 101,6 mm und einer Wanddicke im zylindrischen Teil von wenigstens etwa 0,76 mm, wobei die Dicke des Bodenteils wenigstens etwa 1*52 mm beträgt.6. Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das eingesenkte Toroidgelenk von Anspruch 1 (d) so modifiziert is t, daß es definiert wird im wesentlichen durch(a) einen 60- bis 90°-Bogen eines Kreises, der an einem Ende in die Gerade, die den In die Flasche hineinragenden Konus bildet, übergeht, und dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht zu der Geraden von der Stelle des Übergangs dieser Geraden in diesen Bogen verläuft, liegt und dessen Radius etwa 0,02 bis 0,05D beträgt und der übergeht in(b) ein Ende einer Geraden, die senkrecht zu der Mittelachse der Flasche und auf diese zu verläuft und eine Länge von nicht über 0,15D besitzt und übergeht in- 20309618/0328F-23P5 ' . ■■■ . '' ■..- '■ ..■■.-* -ν" .'. ■■■'· -; ■■■■'-(c) einen 45- bis 90°-Bogen eines Kreises, der an'einem Ende • in die Gerade übergeht und sich vom Inneren·..der Flasche nach Unten erstreckt, wobei dieser Bogen einen Radius von etwa 0,02 bis 0>Oi)D hat und sein Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht su der Geraden von (b) von der Stelle, wo diese Gerade in diesen Bogen übergeht, verläuft, liegt und der übergeht in ·(d) ein Ende einer Geraden mit einer Länge von nicht über 0,1D. . ; .-.'■'■· :- 21 -3090.18/03^8
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