DE3347681A1

DE3347681A1 - Verfahren zur herstellung eines behaelters

Info

Publication number: DE3347681A1
Application number: DE19833347681
Authority: DE
Inventors: Vincent E. Huntington Beach Calif. Fortuna; Granville J. Big Spring Tex. Hahn; Donald N. Midland Mich. MacLaughlin
Original assignee: Cosden Technology Inc
Current assignee: Cosden Technology Inc
Priority date: 1983-01-06
Filing date: 1983-12-31
Publication date: 1984-07-12
Also published as: IT8419027A0; IT1172964B; FR2539074A1; GB2132935B; JPS59182721A; NL8400040A; BE898602A; GB2132935A; GB8400104D0

Description

PATENTANWÄLTE

dr. V. SCHMIED-KOWARZIK. ■ dr. P. WEINHOLD · dr. P. BARZ · mOnchen DIPL.-ING. G. DANNENBERC · dr. D. GUDEL- dipl-inc. S. SCHUBERT · Frankfurt

ZUCELASSENEVERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT

GROSSE ESCHENHEIMER STR. 6OOO FRANKFURTAM MAIN

TELEFON! (061!) 281134 + 2Θ7ΟΙ4 TELEGRAMME: WIRPATENTE TELEX: 4I31IO

29. Dezember 1983 SS/hs

COSDEN TECHNOLOGY INC.
West, 10th Street
Wilmington, Delaware / USA

Verfahren zur Herstellung eines Behälters

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere sind derartige Kunststoffbehälter aus mehreren Bestandteilen herzustellen.

Bekannte Verfahren zur Herstellung von Behältern sehen im allgemeinen das Ausformen von Metallen, Glas oder kombinierten Papiermaterialien in Behälterformen vor. Andere übliche Techniken bestehen darin, daß Kunststoffe in Behälterformen ausgeformt werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Technologie von Kunststoffen und insbesondere Polymeren, wie Polyester und Polyolefine. Die hiernach (erfindungsgemäß) gefertigten Behälter ersetzen sowohl solche/ die durch übliche Kunststoff-Formverfahren hergestellt sind, als auch solche, die aus Glas, Metall oder Papie gefertigt sind.

Generell kann bei der Flaschenfertigung eine Flasche durch eines von mehreren Verfahren geformt werden. Ein solches Verfahren besteht darin, eine Vorform oder ein Külbchen durch Spritzformen geschmolzenen Kunststoffes in einer Külbchenform zu formen und diese festwerden zu lassen. Das Külbchen wird dann in einen Blasformapparat eingesetzt, der eine Kombination von Wärme, Preßluft und mechanischen Streckeinrichtungen vorsieht, um das Külbchen in eine fertige Flasche zu strecken. Gewöhnlich ist dieses aus zwei oder drei Schritten bestehende Verfahren sehr langwierig und teuer wegen der zur Fertigung benötigten Zeit und Ausrüstung, sowie wegen der großen Energieaufnahme des Polymers. Das Schmelzen des Polymers zum Spritzformen des Külbchens mit der darauf-

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folgenden Abkühlung und der dann erforderlichen Wiedererwärmung zum Blasformen bedingt einen großen Wärmebedarf.

Ein anderes bekanntes Verfahren, Kunststoffbehälter zu formen, besteht in einem direkten Spritzformen, bei dem die endgültige Flaschenausbildung in einer einzigen Form ausgeformt wird und flüssiges geschmolzenes Polymer unmittelbar in die Form gespritzt wird, um eine fertige Flasche auszuformen. Diese Verfahrensvorschrift, die zwar die zweimalige Wärmezufuhr des Külbchenverfahrens vermeidet, hat den Nach-

is teil, daß keine Orientierung des Polymers erreicht wird und daß die daher^rührende Flasche strukturell sehr schwach ist. Außerdem ist auf die mangelnde Orientierung des Polymers eine sehr geringe Sperrwirkung gegen den Zutritt von Sauerstoff und den Austritt von CO₂ zurückzuführen.

Ein drittes,anderes Verfahren zum Ausformen thermoplastischer Behälter besteht darin, ein rohrförmiges Külbchen zu extrudieren und das Külbchen in eine Form einzuschließen und in die endgültige Flasche durch Blasformen zu formen, während das Külbchen sich noch im geschmolzenen Zustand befindet.

Dies hat aber die Nachteile, daß nur eine sehr geringe Orientierung in der Flasche erreicht wird, und daß diese außerdem schwache Stellen im Bodenbereich aufweist, wo die Sieke während des Blasformvorgangs gebildet wird.

Zu der vorliegenden Erfindung gehört die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Verfahren zum thermoplastischen Formen von Flaschen und anderen Behältern vermeidet und bei dem die Vorteile des Thermoformverfahrens in wirtschaftlicher Weise ausgenutzt werden. Es sollen damit mechanisch widerstandsfähige, ästhetisch ansprechende Behälter mit guten Sperreigenschaften gegen Gasübertritt geschaffen werden.

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Diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Zu dem erfindungsgemaßen Prinzip gehört es, daß einzelne Teile des herzustellenden Behälters getrennt,*durch Thermoformverfahren hergestellt werden, und daß diese Teile anschließend durch Reibschweißen zu einem einstückigen, festen Behälter verschweißt werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Behälter durch Thermoformen eines Oberteils mit einem mit Gewinde · versehenen Halsteil und zylindrischem unteren Rand, Thermoformen eines stapelbaren Bodenteils und Extrudieren eines zylindrischen Mittelteils gebildet, an das das Oberteil und das Bodenteil angeschweißt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs- ■ beispiels eines nach ihr hergestellten Behälters näher erläutert, woraus sich weitere Merkmale und Vorteile ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 einen nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Behälter in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht auf den Oberteil des Behälters nach Fig. 1, ebenfalls teilweise geschnitten,

so Fig. 3 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Seitenansicht auf ein Bodenteil des Behälters,

Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf den Greif-Ansatzring, an dem im Querschnitt dargestellten Oberteil nach Fig. 2.

Fig. 5 eine Seitenansicht im Längsschnitt auf ein variiertes Bodenteil eines Behälters, der auf ein Oberteil eines anderen Behälters gestapelt ist, und

Fig. 6 einen Ausschnitt aus einer Mehrschicht-Wand des Mittelteils.
*) insbesondere

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In Fig. 1 ist ein Behälter in der Form einer Flasche 101 in einer Seitenansicht, teilweise längsgeschnitten, dargestellt. Die Flasche 101 umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches· Mittelteil 102, das in der Form einer zylindrischen Röhre ausgebildet ist und an dem ein oberer Flaschen- oder Oberteil 103 sowie ein unterer Verschluß- oder Bodenteil 104 angebracht ist.

Der Oberteil 1.03 besteht im wesentlichen aus einem geringfügig konisch verlaufenden, im wesentlichen zylindrischen Randabschnitt (oder Wandabschnitt) 105, einem nach innen verlaufenden (abgestuften) Halsabschnitt 106 und einem oberen mit Gewinde versehenem zylindrischen Halsteil 107,aus dem schraubenlinienförmige Kappen-Gewindegänge 108 ausgeformt sind. Ein Ring 109, der zwei Aufgaben hat, ist um den HaIsteil 107 ausgeformt und erstreckt sich von diesem radial nach außen. Die Aufgabe des Rings 109 besteht einmal darin, einen Einfüllring zu bilden, an dem die Flasche von der Füllmaschine aufgehängt werden kann, während der Inhalt in die Flasche eingebracht wird. Der Ring 109 umfaßt ferner eine Reihe an dem Umfang angeordneter Griff-Nasen, die an ihm ausgeformt sind, um einen Formschluß des Oberteils in einer Reibschweißspindel zu ermöglichen.

Der Mittelteil 102 ist ein im wesentlichen zylindrischer Rohrabschnitt, der vorzugsweise durch Extrusion oder kombiniertes Extrudieren (Koextrusion) in die endgültige Form gebildet ist. Der Zylinder wird beispielsweise durch ein heißes Messer oder einen Laserstrahl auf Länge geschnitten, um die Flasche mit der gewünschten Aufnahmefähigkeit zu bilden. Obwohl die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform den Wandabschnitt des Mittelteils 102 als aus einer einzigen KunststoffPolymerschicht bestehend darstellt, war in einer

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(anderen) Ausführungsform der Erfindung der Mittelteil 102 durch kombiniertes Extrudieren durch eine zylindrische Koextrusionsform als aus mehreren Schichten bestehender zylindrischer Mittelteil ausgebildet. Vorzugsweise beträgt die Anzahl der benutzten Polymerschichten entweder drei oder vier und umfaßt (in USA: FDA*) genehmigte Polymer-Innen- und -Außenschichten und eine mittlere Sperrschicht, die aus einem bekannten Sperreigenschaften aufweisenden Polymer, wie Ethyl-Vinyl-Alcohol (EVAL), um das Einwandern von Sauerstoff und die Abgabe von Kohlendioxyd aus dem Behälter durch dessen Wandung zu verhindern. Weiter können zusätzliche Schichten zwischen der Sperrschicht und den Innen- und Außenschichten aus einem Material wie CXA bestehen, das ein Klebstoff zum Verbinden des Polymers mit der Sperrschicht darstellt. CXA ist ein von der Firma duPont Chemical Company hergestellter Klebstoff.

Der Bodenteil 104 umfaßt ein im wesentlichen kreisförmig membranartig ausgebildetes Verschlußteil mit einem verhältnismäßig flexiblen Zentralteil 110, einer Membranfläche 111 und einem nach oben geöffneten ü-förmigen Reibschweiß-Flansch 112 um dessen Umfang. Es wird bemerkt* daß der Oberteil ebenso einen nach unten geöffneten U-förmigen Reibschweiß-Flansch 113 aufweist, der dem nach oben geöffneten Flansch 112 des Bodenteils 104 gleicht. Die U-förmigen Flansche 112 und 113 sind so bemessen, daß sie den zylindrischen Mittelteil 102 des Behälters eng passend aufnehmen. Es kann bevorzugt sein, daß ein Festsitz zwischen den Flanschen 112 und 113 einerseits und dem zylindrischen Mittelteil 102 andererseits vorliegt. Dies wird dem Bilden von Hitze zum Verschweißen förderlich sein, wenn die drei Behälterteile durch Reibschweißen zusammengefügt werden. Wie zuvor "erwähnt, wird der Behälter 101 aus einem Polymer gefertigt

* Lebensmittelbehörden (Food and Dry Administration)

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das aus einem der Polyester oder Polyolefine ausgewählt ist. Im einzelnen war eine Ausführungsform des Behälters 101 aus dem Polymer-Polyäthylen-Terephtalat (PET) gefertigt. Dieses Polymer ist von der Behörde (in USA: FDA) für Nahrungsmittel gebilligt worden und dank seiner Klarheit, Festigkeit und Sperreigenschaften für Behälter besonders vorteilhaft. Auch kann PET besonders gut dadurch gefestigt werden, daß die Struktur bei ihrer Orientierungstemperatur durch Strecken des Polymers orientiert wird. Der Mittelteil 101 wird vorzugsweise entweder aus festem PET Material geformt, oder kann aus einer k.oextrudierten Mehrschicht-Röhre geformt sein, die ihrerseits durch ringförmige Koextrusionsformen gebildet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform können fünf Polymerschichten in einer zylindrischen Röhre zusammenextrudaert sein. Die äußere Schicht besteht dann aus PET, darauf folgt eine Klebstoffschicht, dann eine Schicht einejs Sperrschichtmaterials, wie Saran*"-/ Barex ^ / oder EVAL. Dann folgt eine Klebstoffschicht und eine innere abschließende Schicht aus PET. Diese Materialien können gleichzeitig zusammen in eine einzige Mehrschicht-Zylinderröhre durch die Benutzung besonderer Formen extrudiert werden, wie sie in der US-PS 4,249,875 (erteilt am 10.2.81 für Hart und Rutledge unter der Bezeichnung "Koextrusions-Apparat und Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen thermoplastischen Röhren") offenbart sind.

In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch den Oberteil der Flasche 101 entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 dargestellt, der genauer den Aufbau des welligen Füllrings 109 zeigt. In Fig. 4 ist der Halsabschnitt 107 im Querschnitt dargestellt, mit dem der um den Umfang verlaufende Füllring 109 eine Einheit bildet. Der Füllring 109 erstreckt sich von der Oberfläche des zylindrischen Halsteils 107 relativ weit nach außen.

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Eine Reihe symmetrischer Ansätze 114 sind aus dem äußeren Umfang des Rings 109 ausgeformt und erstrecken sich vcn diesem radial nach außen!/ Die Ansätze 114 sind besonders dazu angepaßt, mit einer Reibschweißspindel in Eingriff gebracht zu werden, um eine Drehbewegung auf den zylindrischen Randabschnitt 105 des Oberteils zu übertragen.

Ein Schlitz 116 ist durch die Wand des Flansches 112 und die untere Erstreckung der Wand 102 geschnitten. Diese Nase ist in den Bodenrand des Behälters als Positionierschlitz zum Aufdrucken eines Etiketts auf dem Behälter geschnitten und dazu,daß beim Einsetzen des Behälters in eine zweite Verpakkung, beispielsweise eine 6-er-Packung, die bevorzugte Fläche des Etiketts nach außen gerichtet wird. Dies ist für die Marketing-Fachleute ein sehr wichtiger Vertriebsgesichtspunkt, die die Verpackungen abfüllen lassen und unter ihrem Warenzeichen in Verkehr bringen. Beispielsweise sind Getränkehersteller sehr daran interessiert, daß jeder Behälter in der Packung so eingesetzt ist, daß der größere Teil des Warenzeichens oder Signets nach außen gerichtet ist, so daß bei der Aufstellung der Verpackung in einem Supermarkt die Blickfangmittel des Etiketts für den Verbraucher sichtbar sind. So erlaubt es der Einschnitt eines Schlitzes 116 an dem unteren Rand des Behälters, daß der Einfüller das Etikett so plaziert, daß nach dem Einbringen der Flasche in die übliche 6-er-Packung, bei dem der Schlitz den Behälter während des Abpackens ausrichten kann, der den Blick fangende Teil des Signets in der Verpackung nach außen gerichtet ist.

Alternativ dazu kann ein Positioniermittel wie ein Ansatz oder ein herausragender Knopf aus dem Oberteil 103 statt des Schlitzes 116 an dem unteren Rand 112 ausgeformt sein. Ein Vorsprung oder Ansatz könnte auch innerhalb der Membranfläche 111 des Bodens 104 ausgeformt sein, der dann von der Seite oder von oben auf dem Behälter 101 nicht sichtbar wäre. Die-

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se bestimmte Verwirklichung des Positioniermittels 116 ist aus weiteren Verpackungsgesichtspunkten bevorzugt. Der Schlitz 116 erlaubt eine einfache Ausrichtung der Flasche in einem vorspringenden Ansatz an der weiteren Verpackung (Zweitverpackung), der in den Schlitz eingreifen kann und eine Ausrichtung der Flasche in der Verkaufseinrichtung (Display) bietet. Außerdem kann die Verbindung eines Positionierarms in dem Schlitz 116 eine zusätzliche Unterstützung des Behälters in der Verpackung bilden.

Figur 2 stellt eine Ansicht auf den oberen Teil 105 des drei teiligen Behälters dar, bevor dieser Oberteil mit dem Mittelteil 102 verbunden ist. Diese Ansicht veranschaulicht die Stapelbarkeit der Oberteile 105. In Figur 2 ist ein zweites Oberteil 105 in dünnen Linien gezeichnet, um die Stapelbarkeit der Oberteile übereinander darzustellen. Diese •ist besonders bei der Massenherstellung von Behältern wichtig. Viele Behälter müssen an einem Ort hergestellt werden und zu einem anderen Ort zu ihrer Füllung transportiert werden. Normalerweise werden übliche PET-Flaschen in ein- oder zwei-Liter-Größen als ein Stück ausgeformt und leer zu ihrer späteren Füllstation transportiert. Normalerweise wird ein Lastwagen oder Eisenbahnwaggon, wenn er mit solchen Flaschen voll beladen ist, nur bis etwa zu 1/20 seiner normalen Nutzlast ausgelastet sein, obwohl der gesamte Transportraum mit leeren Behältern gefüllt ist. So bezahlen die Versender hauptsächlich den Transport von Leerraum (in den Flaschen). Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung kann der Versender die Bestandteile der Flaschen, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, ineinander verschachtelt versenden und so den Nutzeffekt des Transportmittels erheblich vergrößern. Fig. stellt die Stapelbarkeit der Bodenteile 104 dar, indem ein Bodenteil 104 in teilweise geschnittener Ansicht sowie ein zusätzlicher Bodenteil 104 in dünnen Linien und ineinander verschachtelter Lage dargestellt sind.

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Aus Figur 2 sind die Ersparnisse an Transportraum ersichtlich, die durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung erzielt werden. Aus Betrachtung des Abstands, um den die Phantomdarstellung 105 in dünnen Linien nach außen aus der Darstellung 105 mit dicken Linien herausragt, ist ersichtlich, daß der Oberteil nur einen zusätzlichen Raum in Anspruch nimmt, der etwa einem Drittel des ursprünglich durch den Oberteil beanspruchten Raumes entspricht. So kann der Flaschenhersteller eine große Anzahl Oberteile 105 in ineinander geschachtelter Form versenden und ungefähr 2/3 des normalen Transportraumes einsparen. Ähnlich können die Bodentei Ie 104 ineinander geschachtelt werden, um eine zusätzliche Raumersparnis zu bewirken.

Zusätzlich zu der Stapelbarkeit der Oberteile und Unterteile erlaubt es die Verwendung eines kombiniert extrudierten Zylinders für den Mittelteil des Behälters, daß der Flaschenhersteller und Abfüller den Mittelteil 102 am Abfüllort herstellt und dadurch die Transportkosten für die zylindrischen Röhren einspart. So braucht der Versender für die Mittelteile nur die losen Polymerkügelchen versenden, was hinsichtlich der Raumausnutzung sehr rationell erfolgen kann. Die Polymerkügelchen lassen sich dann an dem Füllort leicht in zylindrische Röhren durch zylindrische Extrusion umwandeln.

So werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erheblich verminderte Transportkosten für das Leergut erreicht und darüber hinaus bessere Festigkeitseigenschaften und weitere Charakteristiken des fertigen Behälters, den die reibgeschweißte Bauweise ergibt.

Figur 5 stellt eine andere Ausführungsform des Bodenteils des dreiteiligen Behälters dar. In Figur 5 ist ein Bodenteil 204 mit einem entlang seinem Umfang verlaufenden U-förmigen Reibschweißflansch 212 sowie mit einem flexiblen Abschnitt

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211 ausgeformt/ der innerhalb des Flansches 212 angeordnet ist. Der Zentralteil 210 umfaßt einen sich nach oben erstrek kenden Abschnitt zur Aufnahme einer Kappe, in dem der obere Halsabschnitt 107 des sich darunter befindlichen Behälterobe teils einsteckbar ist. Dabei ist auf den Halsteil 107 eine Kappe 115 aufgeschraubt. Ein unterer Schulterabschnitt 213 des Zentralteils 210 ist so bemessen, daß er an den Füllring 109 der unter ihm befindlichen Flasche,an die der Bodenteil 204 angebracht wird, anstößt. So erlaubt es die in dem Boden teil 204 ausgeformte Aufnahme des Zentralteils 210, daß abgefüllte Behälter auf einem Vorratsregal so orientiert gesta pelt werden können, daß die Behälteranordnung stabil ist und die Erzeugnisse ansprechend darstellt. Ein Nachteil vorbekannter Behälter, wie Glasflaschen und vergleichbare Kunststoff flaschen, war dagegen, daß sie sehr instabil sind und nicht gestapelt werden können, ohne daß zwischen jeder Behälterlage ein Stapelblatt angeordnet wird. So muß je ein Stapelblatt zwischen je zwei Schichten von Behältern in aufwendiger und zeitraubender Weise eingebracht werden, wenn ein Wiederverkaufer, wie ein Supermarkt-Besitzer, den Wunsch hat, mehrere Lagen der Produkte auszustellen. Nach der vorliegenden Erfindung, die eine zylindrische Flaschenaufnahme in dem Zentralteil 210 vorsieht, kann der zylindrische Halsteil 107 mit der Kappe 115 sich nach oben in den Boden des gefüllten Behälters erstrecken, und das Gewicht des gefüllten Behälters kann durch den festen Füllring 109 des unmittelbar unter dem Zentralteil befindlichen Behälters getragen werden. Die voranstehend zu Figur 5 beschriebenen Merkmale können auch bei der Ausbildung anderer Behälter als Flaschen vorgesehen werden.

Obwohl die Oberteile 103 und die Bodenteile 104 und 204 in üblicher Weise,wie durch Spritzguß, hergestellt werden können, lassen sich auch neuere Formverfahren für diese Teile anwenden. Beispielsweise können die Oberteile und Bodenteile

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ι auch mit dem Gerät nach der US-Patentanmeldung 394 382 vorn 1.7. 1982 ("Gerät zum Ausformen biaxial orientierter thermo plastischer Erzeugnisse") hergestellt werden. Dieses Gerät wird besonders vorteilhaft in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung wegen der durch das Thermo-Formverfahren und das Gerät erzielten Vorteile eingesetzt. In der genannten US-Patentanmeldung wird entweder ein Einzelblatt oder ein Mehrschicht-Polymerblatt auf eine Temperatur über der Orientierungstemperatur erhitzt, und es wird eine Druckluftquelle an das blattförmige Material angeschlossen, wodurch dieses in eine Vorform gedrückt wird und dadurch ein Külbchen bildet. In der Vorform tritt eine gewisse Abkühlung ein, und das abkühlende Polymer gelangt in seinen Orientierungs-(Temperatur-)Bereich. Zu dieser Zeit wird die Vorform mit einem starken Druckluftstoß beaufschlagt, der die Schicht in ihre endgültige Ausgestaltung in der Endform bringt, wobei zugleich das endgültige Erzeugnis ausgeformt wird und das Erzeugnis um einen optimierten Betrag gestreckt wird, um eine biaxiale Orientierung zu erreichen. Die Verwendung des Geräts nach der vorstehenden US-Patentanmeldung ergibt Oberteile und Bodenteile des vorliegenden Behälters, die genügend orientiert sind, um bestmögliche Festigkeits- und Sperreigenschaften zu erreichen. Durch Verwendung des Geräts nach der vorstehenden US-Patentanmeldung kann unterschiedlich zu der üblichen Spritzgußtechnik zusätzliche Festigkeit durch Orientierung erzielt werden, die durch das Spritzgußverfahren nicht erreichbar ist. Weiterhin kann kombiniert extrudiertes Blattmaterial verwendet werden, um Mehrschicht-Oberteile oder Bodenteile zu formen, die'eine zwischen zwei Lagen des üblichen Behälterpolymers , wie PET, eingeschlossene Sperrschicht-Polymerlage umfassen.

In einem typischen Herstellverfahren wird ein Getränkebehälter oder ein Behälter für einen anderen Zweck durch Verwendung von drei Teilen, die in den Figuren 2, 3 bzw. 5 und 4 dargestellt sind, gebildet. Im einzelnen wird ein Ober-

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s teil 103 bzw. 105, der durch Spritzgießen oder durch Druckformen im festen Zustand (Thermoformen) hergestellt wurde und der einen nach unten geöffneten Reibschweißflansch 113 aufweist, an einer Reibschweißspindel angebracht. Ein zylindrischer Wandteil - Mittelteil 102 - der beispielsweise iü durch Extrusion oder Blasformen gebildet worden ist, wird in die mittlere Spindel des Drehschweißgeräts eingesetzt. Ein Bodenteil 104 oder 204 mit einem nach oben gerichteten Drehschweißflansch 112 wird an der unteren Drehschweißspindel angeordnet. Vorzugsweise ist die mittlere Drehschweißspindel, die den Mittelteil 102 aufnimmt, eine feststehende Spindel, und die untere Spindel und die obere Spindel sind zum Rotieren ausgebildet. Nachdem die drei Behälterteile an ihren entsprechenden Spindeln angebracht sind, werden die obere Spindel und die untere Spindel mit Rotationsenergie beaufschlagt, welche die Spindeln schnell relativ zu der mittleren Spindel drehefi lassen. Während die obere und die untere Spindel in der gleichen Richtung gedreht werden können, werden sie jedoch vorzugsweise in einander entgegengesetzte Richtungen gedreht, um ihre jeweiligen Drehmomente zu kompensieren. Nach Erreichen einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit, die je nach dem vorliegenden Polymer und dem Betrag des Übermaßes des Festsitzes in den Reibschweißflanschen 113 und 112 bemessen ist, werden der Oberteil und der Bodenteil schnell mit dem Mittelteil in Eingriff gebracht, wobei die Wände des Mittelteils in die U-förmigen Flansche eingetrieben werden und den darin befindlichen Kunststoff zeitweilig schmelzen und eine Verbindung eingehen lassen. Dies bildet eine feste,, saubere und hermetisch abschließende Verbindung in den Flanschen 112 und 113 und einen festen Zusammenhalt darin.

Zusätzlich zu der ringförmigen Versteifung, die durch die reibungsgeschweißten Verbindungen bei 112 und 133 erzielt wird und die wesentlich zu der Gesamtfestigkeit des Behäl-

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ters beiträgt, bilden die sich radial nacn außen von den Flanschen 112 und 113 erstreckenden Schultern eine Etikettfläche des fertigen Behälters. Allgemein können diese vorstehenden Schultern bei 112 und 113 als "Rollringe" bezeichnet werden. Wenn ein Etikett an dem Mittelteil 102 angebracht wird, wie beispielsweise ein aufgeklebtes Etikett oder ein direkt auf den Mittelteil gedrucktes Etikett, stehen die Ringe 112 und 113 mit entsprechenden Ringen an benachbarten Flaschen in Berührung und verhindern so, daß das auf das Mittelteil 102* aufgebrachte Etikett abgestoßen oder abgerieben wird. Dadurch wird eine beträchtliche Schutzwirkung für das Etikett erreicht, welches für den Wiederverkäufer von großer Wichtigkeit ist. So schließen die Vorteile, die mit der vorliegenden Erfindung erreicht werden, insgesamt eine gute Stapelbarkeit beim Versenden der Behälterbestandteile vor der Endfertigung der Behälter ein. Ein weiterer Vorteil ist die Stapelbarkeit der gefüllten Behälter ( an dem Ort des Wiederverkaufs. Ein dritter Vorteil ist die ' ringförmige Verstärkung, die durch die reibgeschweißten Verbindungen iin der Behälterwand erreicht wird, und ein zusätzlicher Vorteil besteht in den Erhebungen der Rollringe, die einen Schutz der dekorativen Etiketten auf dem Behälter bewirken.

Ein anderer wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie die Herstellung der verschiedenen Bestandteile durch unterschiedliche Verfahren ermöglicht, um die bestmöglichen Eigenschaften jedes einzelnen Bestandteils zu erzielen. Beispielsweise werden zusätzliche Vorzüge des fertigen Behälters erreicht, wenn die Oberteile und Bodenteile, wie beschrieben, durch verschiedene Techniken hergestellt werden, die bestmögliche Festigkeit und Sperrschichteigenschaften ergeben, während der Mittelteil, wie beschrieben, durch verschiedene Techniken herstellbar ist, die eine verbesserte Orientierung und Sperrschichtei-

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genschaften hervorrufen. Beispielsweise bewirkt das Reibschweißen an dem Oberteil und dem Bodenteil des röhrenförmigen Mittelteils eine ringförmige Verstärkung des gesamten Behälters dadurch, daß zwei parallel zueinander verlaufende Rollränder gebildet werden, die jedes an dem Mittelteil angebrachte Etikett schützen. Weiterhin wird durch die Ausbildung eines langen Mittelteils eine größtmögliche Oberfläche zur Aufnahme eines Werbeetiketts für Nahrungsmittel- oder Getränkehersteller erzeugt, die den Behälter füllen lassen. Nach der Vorliegenden Erfindung wird mehr Reklamefläche auf dem Behälter für das Etikett gebildet als nach anderen üb- · liehen Verfahren zur Herstellung flaschenähnlicher Behälter zum Abfüllen von Getränken.

Zusätzlich zu der optimierten Reklamefläche schafft die vorliegende Erfindung auch Möglichkeiten zur Verbesserung der Außenoberfläche des Behälters, damit diese zur Aufnahme eine gedruckten und/oder aufgemalten Etiketts besonders geeignet wird. Beispielsweise kann - wenn der röhrenförmige Mittelteil 102 durch Koextrusion ausgeformt ist - eine der Lagen des koextrudierten Zylinders, beispielsweise die äußer ste Lage aus weißem durchscheinenden halbporösem Material, wie Polystyrol, hochfestem Polystyrol, Polyvinylchlorid oder Polyäthylen, ausgebildet werden, welches eine sehr wünschenswerte Oberfläche zum Aufdrucken brillanter, lebhafter Etikettfarben durch übliche Etikettdruckverfahren bildet. .

Der Oberteil 103 der Flasche kann aus klarem, zähem Material wie PET, ausgeformt werden, welches den Verbraucher anspricht und den Inhalt der Flasche klar darbietet. Ähnlich kann der Bodenteil 104 von bestmöglichem Material ausgewählt werden, um die von dem Behälterabfüller verlangten Eigenschaften zu erfüllen. Ein verhältnismäßig preiswertes Material, wie Polystyrol oder hochfestes Polystyrol, könnte für den Bodenteil 104 zur Kostenersparnis für den Gesamt-

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behälter verwendet werden. Alle diese Material-Ersatzlösungen hängen in erster Linie von der Reibschweiß-Verträglichkeit der verschiedenen Bestandteile ab. Beispielsweise müssen die miteinander in Berührung gelangenden Oberflächen in den äußeren Flanschen des Oberteils 1G3 und des Bodenteils 104 zum Reibungsschweißen mit den äußeren und inneren Oberflächen des zylindrischen Wandabschnitts 101 verträglich sein. Diejenigen Materialien, die zur Auswahl der reibungsschweiß-verträglichen Materialien in Betracht kommen, sind Fachleuten bekannt, und ein Ersatz dieser Materialien kann entsprechend vorgenommen werden.

Während die vorangehende Beschreibung vor allem auf die Ausbildung von Flaschen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gerichtet ist, kann diese auch zum Ausformen von Einwegbehältern in der Getränke- und Lebensmittelindustrie angewandt werden. In diesel Fall hat der Behälter ein kreisförmiges Oberteil anstelle des Oberteils 103. Das für den Einwegbehälter verwendete kreisförmige Oberteil hat eine im wesentliche flache obere Oberfläche als Behälterverschluß.

Dieses Oberteil weist einen Aufreißverschluß auf, der leicht nach oben gebogen und zum Öffnen des Behälters abgezogen werden kann. Dieser flache Oberteil kann an den zylindrischen Mittelteil 102 anstelle des Oberteils 103. der vorangehenden Beschreibung durch Reibungsschweißen angebracht werden.

Letztgenannte Verschlüsse sind besonders als Verschlüsse für Getränkedosen vorteilhaft. Sie können zweckmäßig bei den aus drei Bestandteilen bestehenden Behältern eingesetzt werden, um gemäß der vorangehenden Offenbarung eine einstückige Dose zu bilden. Eines der voranstehend erwähnten Oberteile kann mit der zylindrischen Röhre nach der vorliegenden Offenbarung anstelle des offenbarten Oberteils 103 reibungsverschweißt werden. Das Verfahren zum

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Anbringen der Oberteile mit Aufreißverschlüssen ist im wesentlichen das gleiche wie zur Anbringung der Flaschen-Oberteile 103, d.h. Reibungsschweißen des Dosenverschlusses an dem zylindrischen Mittelteil 102. Die voranstehend erwähnten Oberteile mit Aufreißverschlüssen können vorteilhaft mit einem U-förmigen Reibungsschweiß-Flansch an dem äußeren Umfang ausgebildet und für die Reibungsschweißtechnik im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sein. Es können aber auch andere Oberteile im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Behälters zur Aufnahme flüssiger Erzeugnisse mit einer Sperrschicht gegen Gasdurchlaß,

gekennzeichnet durch:

'Ausformen eines Oberteils (103) aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial mit einer Verschlußeinrichtung (mit Gewinde versehenes zylindrisches Halsteil 107);

Ausformen eines Zylinderkörperteils (Mittelteil 102) aus einem geschichteten thermoplastischen Material mit wenigstens einer Lage widerstandsfähigen Kunststoffs, an der wenigstens eine Lage Gas-sperrenden Kunststoffs angebracht ist;

Ausformen eines kreisförmigen Behälterbodens (Bodenteil 4) aus einem thermoplastischen Kunststoff;

(vorangehende) Auswahl von miteinander reibschweißbaren Materialien des Oberteils (103) des Körperteils (Mittelteil 102) und des Bodens (Bodenteil 104) und Reibschweißen des Oberteils (103) und des Bodens (Bodenteil 104) an dem Körperteil (Mittelteil 102).

2. Verfahren nach Anspruch 1,

da_s durch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder der Oberteil (103) oder der Bodenteil (104) durch Pressen im festen Zustand warmeverformt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder der Oberteil (103) oder der Bodenteil (104) durch Spritzgießen ausgeformt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Körperteil (Mittelteil 102) zu einem Mehrschicht-Röhren-Strangpreßprofil mit wenigstens zwei miteinander verbundenen Schichten zusammen extrudiert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Körperteil (Mittelteil 102) von einer zylindrischen Koextrudier-Strangpresse mit wenigstens drei Schichten zusammen extrudiert ist, die eine Innenschicht und eine Außenschicht aus widerstandsfähigem thermoplastischen Material und eine Mittelschicht aufweist, die zwischen der Innen- und der Außenschicht eingeschlossen mit diesen Schichten verbunden ist und aus einem thermoplastischen Material mit niedriger Gasdurchlässigkeit besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Oberteil (103) und der Bodenteil (104) aus thermoplastischem Material bestehen, das aus der PET, PETG, Polypropylen, Polyäthylen, PVC und Polystyrol einschließenden Gruppe ausgewählt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht aus'der EVAL, PVDC, Saran® (Vinyliden-Vinylchlorid-Copolymer) und Barex*^ (Acrylnitril -Polystyrol-Polymetacrylester-Copolymer) umfassenden Gruppe ausgewählt ist.

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8. Verfahren nach Anspruch 1,

g e k e η η zeichnet durch den Schritt des Orientierens des Mittelteils (102) vor dem Reibschweißschritt, durch Strecken des Mittelteils während dieser auf eine Orientierungstemperatur des Kunststoffmaterials, aus dem der Mittelteil besteht, erwärmt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter als Flasche ausgeformt ist und daß der Oberteil (103) einen nach innen verlaufenden Halsabschnitt (106) und einen größeren zylindrischen Wandabschnitt (105) aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter als Büchse mit einem verhältnismäßig flachem kreisförmigen Oberteil mit einem Aufreiß-Verschluß

11. Verfahren zur Herstellung einer Getränke-Flasche aus Kunststoff,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Spritzgießen eines Oberteils aus thermoplastischem Polymer, wobei der Oberteil (103) einen mit Gewinde versehenen zylindrischen Halsteil (107) und einen zylindrischen Randabschnitt (105) aufweist; Extrudieren eines zylindirschen Röhrenteils aus thermoplastischem Kunststoff;

Schneiden des Röhrenabschnitts (Mittelteil 102) auf eine vorbestimmte Länge;

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Ausformen eines kreisförmigen Bodenteils (104) mit einem Flansch (112), der zum Reibschweißen mit dem Mittelteil (102) ausgebildet ist; und

Reibschweißen des Oberteils (103) und des Bodenteils (104) an den röhrenförmigen Mittelteil (102) zur Bildung to einer Getränkeflasche.

12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Oberteil (103) mit einem nach unten geöffneten ü-förmigen Reibschweiß-Flansch (113) ausgebildet ist und daß der Reibschweiß-Flansch (112) des Bodenteils U-fÖrmig nach oben gerichtet ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß der Extrudierschrittj das Züsammenextrudieren des zylindrischen Röhrenabschnitts mit wenigstens drei Schichten, einschließlich einer Innenschicht, einer Außenschicht aus einem ersten thermoplastischen Material und einer Mittelschicht aus einem zweiten thermoplastischen Material zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 12,

3ö dadurch gekennzeichnet, daß dar Extrudierschritt weiterhin das Zusammenextrudieren des zylindrischen Röhrenabschnitts mit fünf Lagen umfaßt, die Innen- und Außenschichten eines ersten thermoplstischen Materials, eine Mittelschicht eines zweiten thermoplastischen Materials und je eine Klebstoffschicht zwischen der Mittelschicht und der Innenschicht, bzw. der Außenschicht darstellen.

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15. Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Behälters mit Sperrschichteigenschaften, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Anbringen eines Blattes geschichteten thermoplastischen Polymers mit strukturell widerstandsfähigen Außenschichten und einer Innenschicht aus Polymer von niedriger Gasdurchlässigkeit;

Ausformen einer Behälteroberseite (103) und eines Behälterbodens (Bodenteil 104) aus dem Blatt; Zusammenextrudieren einer zylindrischen Röhre mit Innen- und Außenschichten aus Polymer, welches mit dem strukturell widerstandsfähigen Polymer des Oberteils und des Bodens verträglich ist, sowie mit einer Mittelschicht zwischen den Innen- und Außenschichten, welche aus PoIymer niedriger Gasdurchlässigkeit besteht;

Ablängen der zusammenextrudierten Röhre auf eine be- \ stimmte Länge;

Reibschweißen des Oberteils und des Bodens an die Röhre zum Bilden eines vollständigen Behälters.

16. Verfahren nach Anspruch 15,
gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt, daß das geschichtete Blatt durch kombinierte Mehrfachschicht-Extrusion hergestellt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens entweder der Oberteil (103) oder der Bodenteil (104) in fester Phase bei seiner Orientierungstemperatur druckgeformt ist, um die Festigkeit und die Sperrschichteigenschaften zu erhöhen.

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18. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Streckens der zylindrischen Röhre bei der Orientierungstemperatur des Polymers, aus dem die Röhre besteht, um deren Festigkeit und Barriereeigenschaften zu verbessern.

19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Röhrenschicht aus einem kostengünstigen Polymer hoher Lichtdurchlässigkeit und guter Bedruckbarkeit besteht.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer aus der Polystyrol, hochfestes Polystyrol, Polypropylen und Polyvinylchlorid umfassenden Gruppe ausgewählt ist.

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