DE2253448A1

DE2253448A1 - Flasche aus thermoplastischem kunststoff mit einem sich nicht nach aussen vorwoelbenden boden

Info

Publication number: DE2253448A1
Application number: DE2253448A
Authority: DE
Inventors: Keith Stewart Carmichael; Jun Joseph Thomas Lester
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1971-11-01
Filing date: 1972-10-31
Publication date: 1973-05-03
Also published as: JPS4853880A; CA969492A; FR2158353B1; BE790814A; IT956481B; US3722726A; FR2158353A1; GB1395370A; LU66400A1

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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• : - -"--"■"" "^ ■ . ■ r ■ . V , . 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

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(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«

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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

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(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 = 30,23^Q A₂ = 127*3° A4 =70° A₅ = 9O^d a_t' = 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

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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

(;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

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W dias KriejCfeeüi^

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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.

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. .

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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

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P atentansprüche

Allgemein 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

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verläuft und eine kegelstumpfförmige Vertiefung im Flaschenboden mit einem
und übergeht in

boden 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, und

der 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 wenigstens

ρ ρ

12 620 kß/crn"; eine Zugfestigkeit von wenigstens 351 kg/cm ;

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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

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309618/0328

F-23P5 ' . ■

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(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. . ; .-.'■'■· :

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3090.18/03^8