DE2551244A1

DE2551244A1 - Kombinationsanordnung aus einer thermoplastischen flasche und einem haltenapf

Info

Publication number: DE2551244A1
Application number: DE19752551244
Authority: DE
Inventors: Guy Hathaway Collins; Harlan Stuart Young
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1975-11-14
Publication date: 1976-05-20
Also published as: LU73803A1; US3948404A; GB1517306A; FR2291104A1; IT1048684B; CA1034543A; JPS5170086A; NL7513287A; FR2291104B1; BE835546A

Description

P«*<*ntarrw81t·: 14. November 1975

Dr. !rr. V ?.:.!»-rAb!tt FD-2529

DiT. DiCi^r ,% :.;Orf

Dr. Hans-Λ. Brauns

Ββ, Piuzeaauentr. 21

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY lOth and Market Streets, Wilmington, Del. I9898, V.St.A.

Kombinationsanordnung aus einer thermoplastischen Flasche

und einem Haltenapf

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Verpackung zur Aufbewahrung von unter Druck gesetzten Fluiden und insbesondere eine derartige Packung, welche eine verbesserte Stabilität und eine erhöhte Beständigkeit gegen Abnützung aufweist.

Biaxial orientierte,thermoplastische Flaschen werden auf ihre Eignung untersucht, Glasflaschen, welche gegenwärtig zur Aufbewahrung von kohlensäurehaltigen Limonaden, Bier, Aerosolen und dgl., verwendet werden, zu ersetzen. Die Attraktivität thermoplastischer Flaschen ist durch ihr geringeres Gewicht und ihre grosse Beständigkeit gegen Bruch begründet. Jedoch sind thermoplastische Kunststoffe auf reiner Gewichtsbasis teurer als Glas und es ist daher erforderlich, das Gewicht thermoplastischer Flaschen so gering wie möglich zu halten, um eine

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wirtschaftlichte Konkurrenzfähigkeit mit Glasflaschen zu erzielen. Daher liegt der Schwerpunkt in der Herstellung dünnwandiger thermoplastischer Flaschen.

Freistehende, dünnwandige, thermoplastische Flaschen unterliegen, wenn sie unter Druck gesetzt werden, erheblichen Kräften, welche dazu neigen, den Boden auszuweiten, so dass er eine eher halbkugelförmige Form annimmt, wodurch die Flaschen umfallen, wenn sie auf einer flachen Stützfläche stehen. Es wurde bereits vorgeschlagen, die Stabilität derartiger Flaschen zu verbessern, indem die Stärke des Flaschenbodens verstärkt wird, was gewöhnlich in Verbindung mit der Verwendung einer gegen Ausbauchen widerstandsfähigen Boden anordnung erfolgt oder durch die Anwendung von Kombinationsanordnungen, bei Vielehen ein Haltering oder -becher mit der Flasche verbunden ist. Im allgemeinen wird Jedoch bevorzugt, die Flaschendicke so gering wie möglich zu halten, wobei das aussichtsreichere Verfahren zur Erzielung · >der erforderlichen Stabilität in der Verwendung einer Flasche mit konvexen .Boden liegt, die zusammen mit einem billigen Haltenapf eingesetzt wird.

Unter einer Vielzahl von thermoplastischen Stoffen wird PoIyäthylenterephthalat als besonders günstig angesehen, was auf seiner hohen Festigkeit, seiner Beständigkeit gegenüber Stossbeanspruchungen und seiner Fähigkeit,nach biaxialer Orientierung Flüssigkeiten unter hohem Druck zu halten, beruht. Biaxial orientierte Polyäthylenterephthalat-Flaschen haben jedoch die Neigung,einen Bereich lokalisierter sphärolitischer Kristallinitat an ihrer äussersten Bodenfläche aufzuweisen, wie anschliessend noch erläutert wird. Dieser kristalline Bereich ist gegenüber anderen Flaschenabschnitten zerbrechlich· und kann durch einen Stoss zum Bruch führen. Beispielsweise kann die Flasche, wenn sie zu Boden fällt und auf den kristallinen Bereich auftrifft, zerbrechen.

Polyethylenterephthalat besitzt eine ausgesprochene Neigung zur Kristallisation, wenn es aus dem geschmolzenen Zustand abgekühlt

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wird und es ist in einem industriellen Verfahren äusserst schwierig, alle Spuren einer derartigen Kristallinität auszuschalten. Beim Spritzgiessen zwecks Herstellung eines Flaschenvorformlings besteht die Neigung, dass sich in den Bereichen des Vorformlings, welche neben dem Anguss liegen, ein Abschnitt mit sphärolitischer Kristallinität ausbildet. Wird ein derartiger, ein geschlossenes Ende aufweisender Vorformling zur Herstellung einer Flasche geblasen, so liegt der kristalline Abschnitt am äussersten Bodenbereich des geschlossenen Flaschenendes und ist auf Grund seines milchig weissen Aussehens leicht erkennbar.

Biaxial orientierte Flaschen werden aus diesen Vorformlingen unter Verwendung von wohlbekannten Blasverfahren hergestellt. In den fertigen Flaschen befindet sich der Abschnitt mit sphärolitischer Kristallinität, welcher während der Herstellung des Vorformlings gebildet wurde, am äussersten Bodenende der Flasche. Daher hat der Boden einer Polyäthylenterephthalatflasche nicht nur die Neigung unter Druck auszubauchen, was bei thermoplastischen Flaschen schlechthin ein Problem ist, sondern die Bodenstelle ist auch besonders bruchempfindlich.

Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte zusammengesetzte Flaschenanordnung zur Verfugung, durch welche die Stabilität und die Bruchfestigkeit biaxial orientierter PoIyäthylenterephthalat-Flaschen erhöht wird und welche aus folgenden Teilen besteht:

(1) einer biaxial orientierten Polyäthylenterephthalat-Flasche mit einer im wesentlichen konvexen Unterseite, welche in

. einen konkaven mittigen Bodenabschnitt übergeht, welcher einen in einer Ausnehmung angeordneten Klumpen aufweist und

(2) einem Napf, welcher in Anlage mit der Flasche steht und diese in aufrechter Stellung hält.

Die Flaschenöffnung, die Ausbildung des Flaschenhalses und der Seitenwandabschnitte sind in üblicher Weise gestaltet.

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Zur Verringerung des bei der Herstellung der Flasche benötigten Polymeren ist die Unterseite im wesentlichen konvex ausgebildet · und besitzt dünnere Wände als sie erforderlich wären, wenn die Flasche selbständig, stehen würde, d. h. die Basis besitzt eine Dicke, welche sich der Dicke der Flaschenseitenwände annähert oder dieser entspricht. Unter "im wesentlichen konvex" wird verstanden, dass die Flaschenunterseite in einer Ebene, welche die Längsachse der Flasche enthält, abgerundet ausgebildet ist, wobei die Formgebung zwischen halbkugelförmig und einer flachen Tellerform variieren kann. Eine ringartig-sphärische Formgebung wird bevorzugt, weil eine derartige Form eine konstante Spannung bei konstanter Minimumdicke ermöglicht.

Der mittige Bodenabschnitt der Flasche ist konkav ausgebildet, womit der Klumpen im Bodenabschnitt der Flasche eintaucht, so dass der Klumpen weniger leicht einem Stoss ausgesetzt ist, welcher zu einem Bruch führen könnte. Unter "Klumpen" wird der äusserste Bodenteil der Flasche verstanden, welcher dem Eingiessbereich des Vorformlings entspricht und welcher eine sphä— rolitische Kristallinität aufweist, die während des Spritzgiessens des Vorformlings entstanden ist. Da die Unterseite selbst biaxial orientiert ist, kann die .Flasche einen Stoss absorbieren, welcher zu einem Bruch führen würde, wenn er gegen den Klumpen gerichtet wäre. .

Der Haltenapf ist derart ausgebildet, dass er die Flasche aufnimmt und in aufrechter Stellung hält und besteht aus Kunststoff, Karton oder anderen Werkstoffen, die eine für diesen Zweck ausreichende Festigkeit besitzen. Beispielsweise kann eine Hülse aus Karton oder Kunststoff oder- vorzugsweise ein Becher die Flasche umfassen oder kann mit dieser durch einen. Klebstoff verbunden sein.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine vertikale Ansicht, teilweise im Schnitt, einer bevorzugten Ausführungsform einer Flaschenkombinationsanordnung,

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Pig. 2 einen vergrösserten Querschnitt eines Teils des Flaschenbodens gemäss Fig. 1, und

Fig.3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, aus welcher die Auslenkung des Bodens ersichtlich ist, wenn die Flasche unter Druck abgefüllt ist.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Kombinationsanordnung dargestellt, welche durch eine biaxial orientierte Polyäthylenterephthalat-Flasche 1 und einen flachen Haltenapf 2 gebildet wird. Der obere Teil der Flasche ist in üblicher Weise ausgebildet und weist eine Ausgiessöffnung auf, die zur Aufnahme eines Schraubenverschlusses oder eines Kronenkorkens ausgebildet sein kann, sowie einen oberen Seitenwandabschnitt, welcher nach aussen gerichtet ist und in einen zylindrischen Seitenwandteil übergeht, der den Hauptbereich der Flasche bildet. Weitere Ausbildungen des oberen Flaschenbereichs können nach Wunsch vorgesehen werden.

Am unteren Teil des zylindrischen Abschnitts ist eine Wut vorgesehen, welche durch die gewölbten Wandabschnitte 3, 4- und 5 gebildet wird, wobei sich die Nut um den Flaschenumfang erstreckt, Wie im einzelnen aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist der Wandabschnitt 3 einen Krümmungsradius R^ auf, dessen Mittelpunkt auf einer Normalebene zur Flaschenachse am Boden des zylindrischen Flaschenabschnitts liegt, um einen glatten, tangentialen Übergang vom zylindrischen Abschnitt zur Nut zu gewährleisten. Der Wandabschnitt 4- besitzt einen Krümmungsradius R^,, wobei der Mittelpunkt des zugehörigen Krümmungskreises innerhalb der Flasche liegt, um einen Übergang von der Nut zum Bodenabschnitt der Flasche zu schaffen, wobei der Radius R^ und der Mittelpunkt des zugehörigen Erummungskreises derart gewählt sind, dass der maximale Aussendurchmesser der Flasche längs des Wandabschnitts

4 kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Wandbereichs ist, aber grosser als der Innendurchmesser des Napfs, welcher in Anlage mit dem Wandabschnitt 4- gelangt. Ein konkaver Wandabschnitt

5 bildet den Boden der Nut und gewährleistet einen glatten Übergang zwischen den Wandabschnitten 3 und 4.

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Der Flaschenboden ist im wesentlichen konvex ausgebildet und kann, falls ein verhältnismässig hoher Haltenapf verwendet wird, halbkugelförmig sein oder bei Verwendung eines weniger hohen Haltenapfes parabolisch oder tellerförmig. Die Fig. 1 und 2 zeigen einen ringartig-sphärischen Boden, welcher durch Wandabschnitte 6 und 7 gebildet wird, und welcher druckbeständig ausgeführt ist, um eine Ausbauchung des Bodens unter Druck möglichst gering zu halten, wobei dieser Boden bevorzugt wird, wenn ein kurzer Haltenapf verwendet wird. Der Wandabschnitt 6 besitzt einen Radius Rg, bei welchem der Mittelpunkt des zugehörigen Krümmungskreises innerhalb der Flasche liegt, wodurch ein glatter Übergang vom Wandabschnitt 4 zum Wandabschnitt 7 erhalten wird. Der Wandabschnitt 7 weist einen Radius Rr, auf,wobei der Krümmungskreismittelpunkt auf der Flaschenachse liegt*

Der mittige Bodenabschnitt der Flasche 8 einschliesslich des Klumpens 9 hat das Bestreben, eine sphärolitische Kristallinitat und/oder andere strukturelle Schwächungsstellen aufzuweisen, die im Bereich des Angusses eines spritzgegossenen Polyethylenterephthalat-Vorformlings vorhanden sind und ist konkav ausgebildet, damit die baulich schwachen Bereiche in einer Ausnehmung innerhalb, des Bodens aufgenommen werden, so dass sie weitgehend vor Beanspruchungen, die zum Bruch führen können, geschützt sind. Unter "Ausnehmung" wird dabei verstanden, dass der mittige Bodenabschnitt und der Klumpen nicht an einer Ebene anliegen, die senkrecht zur Flaschenachse am äussersten unteren-Bodenende läuft.

Im allgemeinen ist der Klumpen im Vergleich zur Bodenwand dick ausgebildet und besitzt die in den Zeichnungen dargestellte Form, da der entsprechende Angussbereich des Vorformlings während des Spritzgiessens der Flasche in der Dicke nicht wesentlich verringert wird, d. h. es wird im allgemeinen ein Dorn verwendet, um den Bodenbereich des Vorformlings gegen den Formboden während des Spritzgiessens zu drücken, wodurch der Vorformling zentriert wird, damit während des Blasens eine gleichmässige Wanddicke erhalten wird. Obgleich der Boden das Bestreben hat:_r sich nach

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aussen zu einer Halbkugelf prm zu verformen, wenn die Flasche unter Druck gesetzt wird, erfolgt keine Ausbauchung des verhältnismässig dicken Klumpens." Daher kann eine sehr flache Ausnehmung verwendet werden. Beispielsweise kann ein mittiger mit einer Ausnehmung versehener Bereich mit einem Durchmesser von etwa 19 »2 mm, gemessen senkrecht zur Flaschenachse verwendet werden und der Krümmungsradius Rg kann 50»5 mm betragen.

Bei einer bevorzugten Ausbildung des Haltenapfs ist ein oberer Seitenwandabschnitt 11 mit einem Aussendurchmesser vorgesehen, welcher sich jenem der zylindrischen Seitenwand der flasche" annähert, damit ein glatter dekorativ wirkender Übergang von der Flasche zum Haltenapf erhalten wird. Der obere Rand des Haltenapfs ist mit einem einstückig ausgeführten Plansch 10 versehen, welcher als Schnappring wirkt und in die an der Flasche vorgesehene Hut eingreift, wodurch Flasche und Haltenapf in einer Kombinationsanordnung verbunden werden.

Die Seitenwände des Haltenapfs sind nach einwärts eingebogen und gehen in ein ringförmiges Auflager für die Kombinationsanordnung über. Der Boden 13 des Haltenapfs besteht aus einer mit einer Ausnehmung versehenen Scheibe, durch welche der kristalline mit einer Ausnehmung versehene Flaschenbodenbereich weiter gegenüber äussere Beanspruchungen abgeschirmt wird. Vor dem Einfüllen der Flasche ist ein Spielraum C von beispielsweise 2,5 mm zwischen dem unteren Ende der Flasche und dem versetzten scheibenförmigen Boden des Haltenapfs vorgesehen, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass der Aussendürchmesser des Flaschenwandabschnitts 4 grosser als der Innendurchmesser der Seitenwand 11 des Haltenapfs ist, bevor die Kombinationsano'rdnung zusammengesetzt wird. Zweckmässig besteht der Haltenapf aus kostengünstigem Werkstoff, beispielsweise aus einem Polyäthylen hoher Dichte, welcher sich nach aussen durchbiegt, wenn der Haltenapf über den Bodenwandabschnitt 4 gedruckt wird und welcher ausreichend elastisch ist,seine Anfangsform wieder

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anzunehmen, wenn der Schnappring 10 in die Flaschennut eingreift, wodurch die Flasche mit einem Festsitz erfasst wird. Als alternative Ausführung kann für den Haltenapf ein steiferes Material verwendet werden, wobei, da biaxial orientiertes Polyethylenterephthalat eine gewisse Elastizität besitzt, die Bodenwand 4 während des Zusammenbaus der Kombinationsanordnung nach innen ausgelenkt wird und wiederum mit dem Haltenapf in einem Pressitz verbunden wird.

Ist die Kombinationsanordnung mit einem Fluid unter Druck gemäss Fig. 3 gefüllt, so werden die Flaschenwandabschnitte 4 und 5 nach aussen ausgelenkt, wobei die Hut weniger stark ausgeprägt wird und der Boden eine mehr halbkreisförmige Gestalt annimmt, so dass ein erhöhter Festsitz zwischen dem Haltenapf und dem Wandabschnitt 4 der Flasche erhalten wird.

Bei einem Ausführungsbeispiel einer Kombinationsanordnung für kohlensäurehaltige Limonaden weist eine 0,91 Liter-Flasche einen Aussendurchmesser von 80,0 mm im zylindrischen Wandbereich auf, wobei ^R, 4,58 mm und B^ 5?72 mm betragen, der Boden der Nut einen Krümmungsradius von 0,635 mm besitzt, Rg 12,7 mm beträgt, R.-, 76,2 mm beträgt, Rg 3O>5 mm beträgt und der Abstand C 2,54 mm misst. Der maximale Aussendurchmesser im Wandabschnitt 4 ist 77j8 mm. Die Wandstärke variiert üblicherweise zwischen 0,51 mm im zylindrischen Seitenwandabschnitt und 0,635 bis 0,762 mm im ITutbereich sowie zwischen 2,54 und 3,82 mm im Bodenbereich, wobei der Klumpen eine Dicke von etwa 5,08 mm aufweist. Der Haltenapf besitzt üblicherweise eine Höhe von 28,7 mm und eine Dicke von 0,762 mm.

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Claims

PD-2529 ¹^· November 1975

Patentanspruch

Kombinationsanordnung aus einer thermoplastischen J¹Iasche und einem Haltenapf, dadurch gekennzeichnet, dass die Flasche aus einer biaxial orientierten Polyäthylenterephthalat-Flasche besteht, welche einen im wesentlichen konvexen Boden besitzt, der in einem konkaven mittigen Bodenbereich (8) übergeht, welcher einen in einer Ausnehmung liegenden Klumpen (9) aufweist.

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