DE602004010814T2

DE602004010814T2 - Behälter aus thermoplastischem Material

Info

Publication number: DE602004010814T2
Application number: DE602004010814T
Authority: DE
Inventors: Mikael Derrien
Original assignee: Sidel Participations SAS
Current assignee: Sidel Participations SAS
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2024-10-06
Also published as: US20080035601A1; MX2007004132A; EP1645515A1; EP1645515B1; DE602004010814D1; CN101056798A; WO2006037872A1; ES2298697T3; PT1645515E; US7703618B2; ATE381490T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen von Behältern, insbesondere von Flaschen, aus thermoplastischem Material, die durch Blasformen oder Streckblasformen eines erwärmten Vorformlings hergestellt sind, und insbesondere auf die Verbesserungen von Behältern, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert sind.
Die Hersteller äußern den bestehenden Wunsch, solche Behälter unter möglichst ökonomischen Bedingungen herzustellen, das heißt bei minimalem Verbrauch von Energie (im Wesentlichen elektrischer Energie), sowie Druckluft, und bei einem schnelleren Produktionsarbeitstakt, sowie unter Verwendung einer minimalen Menge an Rohstoffen.
Die Verwendung einer geringeren Rohstoffmenge führt zu Behältern mit sehr geringer Wandstärke, bei denen es erforderlich ist, mechanische Verstärkungen mittels Auskehlungen vorzusehen. Auch der Boden, der nicht nur gewölbt mit einer nach außen weisenden Hohlseite ausgebildet ist, muss des Weiteren mittels Auskehlungen oder anderen reliefartigen Formen verstärkt werden, die sich allgemein strahlenförmig erstrecken, insbesondere in radialer Richtung bei Behältern mit einer allgemein runden Form. Zusätzlich ist bekannt, dass zum Erzielen einer mechanischen Verstärkung der Stellfläche des Bodens und zum Sicherstellen, dass diese sich nicht verformt, damit sie im Wesentlichen plan bleibt, zumindest einige strahlenförmig verlaufende Auskehlungen am Boden über den Absatz des Bodens hinausragen (das heißt über den am Außenrand umlaufenden Bereich des Bodens, der sich anhebt, um die Verbindung mit dem Körper des Behälters sicherzustellen), wobei diese Auskehlungen in die Stellfläche einschneiden.
Ein wichtiger Anteil des Energieverbrauchs, der für den Betrieb einer Fabrikationsanlage für Behälter des vorgesehenen Typs verwendet wird, wird bei der Erzeugung der Druckluft (Hochdruck im Bereich von 40 × 10⁵ Pa für das Blasformen, und mittlerer Druck für das Vorblasen) eingesetzt, und die Forschung ist gegenwärtig auf Maschinen gestützt, die zum Blasformen von Behältern unter einem beträchtlich geringerem Druck geeignet sind, zum Beispiel im Bereich von 20 bis 25 × 10⁵ Pa, und dies in Verbindung mit einem möglichst erhöhten Arbeitstakt beim Blasformen.
Nun ermöglicht aber ein niedriger Druck beim Blasformen wie der oben erwähnte gewiss eine richtige Anpassung des thermoplastischen Materials in den einfach geformten Abschnitten des endgültigen Behälters, zeigt sich jedoch als unzureichend für die systematisch richtige Anpassung der komplex geformten Abschnitte. Insbesondere auch an der Stellfläche des Bodens weisen die Auskehlungen einen doppelten Bogen (einen quer verlaufenden Bogen der Auskehlung, einen Bogen der Auskehlung in ihrer strahlenförmigen Erstreckung zur Schnittstelle mit der Stellfläche) auf, der sich mit der im Allgemeinen gekrümmten Form der Stellfläche (die bei einem im Allgemeinen drehzylindrischen Behälter rund ist) verbindet. Daher kann eine minderwertige Ausbildung der Auskehlung an der Schnittstelle mit der Stellfläche auftreten (zum Beispiel neigen die Ränder der Auskehlung dazu, sich voneinander zu entfernen, möglicherweise in Verbindung mit einer unregelmäßigen Form eines Randes oder der beiden Ränder).
Manche Hersteller akzeptieren diese minderwertigen Ausbildungen nicht, auch wenn diese die Stabilität der Behälter nicht beeinträchtigen, und sie, da sie sich am Boden der Behälter befinden, für den Benutzer der Behälter praktisch unsichtbar bleiben.
In dem Dokument WO 98/28193 ist eine Flasche aus thermoplastischem Material offenbart, die durch Blasformen oder Streckblasformen eines erwärmten Vorformlings hergestellt werden kann, und die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht.
Die Erfindung hat nun im Wesentlichen die Aufgabe, Behälter mit verbesserter Gestaltung vorzuschlagen, die durch Blasformen bei hohem Arbeitstakt bei relativ niedrigem Druck, wie zum Beispiel 20 bis 25 × 10⁵ Pa, hergestellt werden können, und dennoch in korrekter Form ausgebildet werden, einschließlich der Bereiche mit komplexer Form, wie etwa die Abschnitte der Auskehlungen am Boden, die sich mit der Stellfläche am Boden vereinigen.
Zu diesem Zweck ist ein wie im Oberbegriff erwähnter und gemäß der Erfindung aufgebauter Behälter durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dargelegten Ausbildungen gekennzeichnet.
Dank dieser Ausbildung stellt der Abschnitt mit merklich größerer Breite den erforderlichen Raum zur Verfügung, damit das weiche thermoplastische Material sich beim Prozess des Blasformens ausbreiten kann. Das Fließen des thermoplastischen Materials kann so gemäß seinem natürlichen Laufen kontrolliert erfolgen, so dass die früheren minderwertigen Ausbildungen verhindert werden können, die aus den Schwierigkeiten beim Fließen des Materials bei seiner Ausbreitung resultieren. Es wird somit möglich, mit einem geringeren Blasdruck, der während eines kurzen Zeitintervalls ausgeübt wird, Behälter zu erhalten, deren Boden eine korrekte Form aufweist, selbst an seinen Bereichen mit komplexen Formen. Somit ist es auch erlaubt, Stärken des Blasdrucks in Erwägung zu ziehen, die um 30 bis 40% geringer sind (zum Beispiel typischerweise im Bereich von 20 bis 25 × 10⁵ Pa) im Vergleich zu den herkömmlich verwendeten Stärken des Blasdrucks (die zum Beispiel typischerweise im Bereich von 40 × 10⁵ Pa liegen), und dies bei einem erhöhten Arbeitstakt beim Blasformen.
Zusätzlich wird es dadurch, dass sich das Material beim Blasformen viel leichter ausbreiten kann, auch möglich, ein weniger weiches Material als herkömmlich zu bearbeiten, mit anderen Worten ein Material, das auf eine geringere Temperatur gebracht wird, die zum Beispiel um 5 bis 20% geringer ist als die gewöhnlich verwendete Temperatur.
Unter diesen Umständen kann durch die Umsetzung der Ausbildungen gemäß der Erfindung Energie eingespart werden, wodurch beträchtliche finanzielle Einsparungen erreicht werden können.
Da es sich des Weiteren um eine besondere Gestaltung der Auskehlungen handelt, die sich in jedem Fall an dem Boden der Behälter befinden, fallen die Mehrkosten infolge der Umsetzung der Erfindung moderat aus.
Vorzugsweise werden die besten Resultate bei der Anordnung gemäß der Erfindung erzielt, wenn sich das äußere Ende des Bereichs größerer Breite sich bis zum Absatz des Bodens erstreckt.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nähern sich die beiden gebogenen Ränder, die den Abschnitt größerer Breite begrenzen, einander fortlaufend in einem spitzen Winkel an.
Dies kann so aussehen, dass der Abschnitt einer jeden Auskehlung, der, von der Mitte des Bodens ausgehend, an den Abschnitt größerer Breite angrenzt, im Wesentlichen geradlinige und parallele Ränder aufweist. Es scheint jedoch, dass die besten Resultate dadurch erzielt werden, dass der Abschnitt einer jeden Auskehlung, der, von der Mitte des Bodens ausgehend, an den Abschnitt größerer Breite angrenzt, eine variable Breite aufweist, und dessen Ränder mit jeweils zueinander zugewandten Ausbauchungen gebogen sind.
Im Hinblick darauf, die durch die Ausbildungen gemäß der Erfindung erzielten Resultate zu optimieren, ist es wünschenswert, dass die Ränder des Abschnitts, der, vom Mittelpunkt des Bodens ausgehend, an den verbreiterten Abschnitt angrenzt, sich kontinuierlich und ohne Winkelpunkt an die jeweiligen Ränder des verbreiterten Bereichs anschließen.
In der Praxis ist es zu bevorzugen, dass das Verhältnis der Abmessungen zwischen dem breitesten Bereich und dem schmalsten Bereich jeder Auskehlung zwischen 1,5 und 2,5 liegt, vorzugsweise bei etwa 2.
Die Ausbildungen gemäß der Erfindung können bei allen Arten von Behältern, insbesondere bei Flaschen, aus thermoplastischem Material Anwendung finden, die dazu geeignet sind, eine stille Flüssigkeit zu enthalten, insbesondere bei Flaschen, die dafür bestimmt sind, stilles Tafelwasser zu enthalten. Insbesondere weist der Boden des Behälters bei einem sehr gebräuchlichen Fall eine im Allgemeinen runde Form auf (wobei der Behälter eine im Allgemeinen drehzylindrische Form aufweist), und die Auskehlungen erstrecken sich in radialer Richtung.
Es ist zu besonders anzumerken, dass die Ausbildungen gemäß der Erfindung vorzugsweise alle Auskehlungen betreffen, mit denen der Boden eines Behälters ausgestattet sein kann.
Die Erfindung wird beim Lesen der folgenden genauen Beschreibung verschiedener bevorzugter Ausführungsformen leichter verständlich, die ausschließlich als Beispiel dienen sollen, und in keiner Weise einschränkend zu verstehen sind. In dieser Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, für die gilt:
1 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt den Boden eines Behälters, hier einer Flasche, aus thermoplastischem Material, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist;
2 und 3 sind Ansichten von unten bzw. von der Seite der Flasche aus 1; und
4 ist eine schematische Darstellung im Schnitt entlang der Linie IV-IV aus 2.
In der folgenden Beschreibung wird beispielhaft noch genauer auf einen Behälter mit im Allgemeinen drehzylindrischer Form, wie etwa eine Flasche, Bezug genommen, wobei jedoch verstanden wird, dass die Umsetzung der Erfindung nicht auf diesen einen Typ eines Behälters beschränkt ist, und Behälter betreffen kann, die andere Formen aufweisen, und insbesondere eine polygonale Form (insbesondere eine quadratische oder rechteckige Form).
Es ist ebenso darauf hinzuweisen, dass die Ausbildungen der Erfindung ausschließlich Behälter betreffen, die stille Flüssigkeiten enthalten sollen (das heißt Flüssigkeiten ohne Kohlensäure), und – insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich – Flaschen, die dafür bestimmt sind, stilles Wasser zu enthalten, das insbesondere als Getränk geeignet ist.
In 1 bis 3 ist ein Behälter 1 in einer Teilansicht dargestellt, hier eine Flasche aus thermoplastischem Material wie etwa PET, die mittels Blasformen oder Streckblasformen aus einem Vorformling hergestellt wird, der vorher bis zu der Temperatur erwärmt wird, bei der das thermoplastische Material weich wird. Die Flasche umfasst einen Körper 2 (nur zum Teil zu sehen), der sich unten an einen Boden 3 anschließt. Bei einer häufig verwendeten Form für Flaschen, die dafür bestimmt sind, eine stille Flüssigkeit, und insbesondere stilles Wasser, zu enthalten, ist der Boden 3 merklich gewölbt mit einer nach außen weisenden Hohlseite, wie dies besser in 1 und 3 zu sehen ist, und bildet eine im Wesentlichen flache, am Außenrand umlaufende ringförmige (hier kreisförmige) Stellfläche 4 zum stabilen Abstellen der Flasche auf einer Auflage 7. Ebenfalls bei einer gängigen Form ist der Boden 3 mit Auskehlungen 5 versehen, die von einer mittigen Vertiefung 6 aus nach außen führen (hier in radialer Richtung), und die den Boden 3 mechanisch versteifen, derart. dass die Stellfläche 4 trotz des Gewichts der Flüssigkeitssäule, die sich über dem Boden 3 befindet, plan bleibt.
Um minderwertige Ausbildungen der Auskehlungen 5 an der Stelle der Überschneidung mit der Stellfläche 4 zu vermeiden, ist es gemäß der Erfindung vorgesehen, dass jede Auskehlung 5 in ihrem Schnittbereich mit der Stellfläche 4 einen Abschnitt 8 von merklich größerer Breite aufweist, der durch eine gekrümmte Kontur gebildet ist. Vorzugsweise erstreckt sich, wie in 1 bis 3 zu sehen ist, das äußere Ende dieses Abschnitts 8 größerer Breite bis zu dem Absatz 9 des Bodens 3 (wobei der Begriff „Absatz" den angehobenen Teil des Bodens 3 bezeichnet, der sich an den Körper 2 anschließt). Des Weiteren sind die beiden Ränder 10, die diesen Abschnitt 8 der Auskehlung 5 bilden, als Bögen mit relativ großen Radien und mit jeweils einander zugewandten Hohlseiten ausgewölbt, und vorzugsweise nähern sich diese beiden gebogenen Ränder 10 außen aneinander in spitzem Winkel an.
Dank dieser Anordnung wird eine Zone für die Ausbreitung gebildet, in der beim Formen des Behälters 1 durch Blasformen oder Streckblasformen der Fluss des weichen Materials bei dessen Bewegung sich frei ausbreiten kann, und sich trotz des durch diesen Bereich der Auskehlung gebildeten doppelten Bogens formgetreu an die gewünschten Konturen anpasst.
Es ist möglich vorzusehen, dass der Abschnitt einer jeden Auskehlung, der, von der Mitte des Bodens ausgehend, an den Abschnitt 8 größerer Breite angrenzt, im Wesentlichen geradlinige und im Wesentlichen parallel verlaufende Ränder aufweist, anders gesagt: dass dieser eine übliche Gestaltung aufweist.
Um die Bewegung des Materialflusses zu erleichtern und zumindest die Gestaltung der Auskehlugen in diesem Bereich zu verbessern, hat es sich jedoch als wünschenswert erwiesen, dass des Weiteren, wie in 1 bis 3 dargestellt, der Abschnitt 11 einer jeden Auskehlung 5, der, von der Mitte des Bodens ausgehend, an den Abschnitt 8 größerer Breite angrenzt, eine variable Breite aufweist, und dass dessen Ränder 12 mit jeweils zueinander zugewandten Ausbauchungen gebogen sind. In diesem Fall werden vorzugsweise die Ränder 12 des Abschnitts 11, der, vom Mittelpunkt des Bodens ausgehend, an den verbreiterten Abschnitt 8 angrenzt, sich kontinuierlich und ohne Winkelpunkt an die jeweiligen Ränder 10 des verbreiterten Abschnitts 8 anschließen. Jede Auskehlung 5 weist also eine kontinuierlich gekrümmte Kontur auf. In dem in 1 und 2 dargestellten konkreten Ausführungsbeispiel liegt das Verhältnis der Abmessungen zwischen dem breitesten Bereich und dem schmalsten Bereich jeder Auskehlung 5 zwischen 1,5 und 2,5, typischerweise bei etwa 2.
Wie in 4 dargestellt, weist jede Auskehlung 5 eine von ihrem Ausgangspunkt in der Mitte bis annähernd zu der Stellfläche 4 im Wesentlichen gleich bleibende Tiefe p1 auf, dann in ihrem Bereich der größten Breite eine leicht geringere Tiefe p2 in Entsprechung zur Stellfläche 4 und schließlich in ihrem Endbereich am Absatz 9 des Bodens 3 eine fortschreitend abnehmende Tiefe p3.

Claims

Behälter, insbesondere Flasche, aus thermoplastischem Material, der durch Blasen oder Ziehen-Blasen eines erwärmten Vorformlings hergestellt ist, wobei dieser Behälter (1) dazu bestimmt ist, eine stille Flüssigkeit zu enthalten, und einen gewölbten Boden (3) mit nach außen weisender Hohlseite aufweist, der eine flache, am Außenrand umlaufende, ringförmige Stellfläche (4) zum Abstellen auf einer Auflage (7) bildet, wobei dieser Boden (3) mit mehreren Auskehlungen (5) versehen ist, die vom Mittelpunkt des Bodens aus nach außen führen und die genannte ringförmige Stellfläche schneiden, wobei jede Auskehlung (5) in ihrem Schnittbereich mit der Stellfläche (4) einen Abschnitt (8) von größerer Breite aufweist und die beiden Ränder (10) dieses Abschnitts der Auskehlung gebogen sind, und zwar in Bögen mit relativ großen Radien und mit jeweils einander zugewandten Hohlseiten, dadurch gekennzeichnet, dass jede Auskehlung (5) von ihrem Ausgangspunkt in der Mitte bis annähernd zu der Stellfläche (4) eine im Wesentlichen gleichbleibende Tiefe (p₁), dann in ihrem Bereich der größten Breite eine geringere Tiefe (p₂) und schließlich in ihrem Endbereich an dem Absatz (9) des Bodens eine fortschreitend abnehmende Tiefe (p₃) besitzt.
Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende des Abschnitts (8) von größerer Breite sich bis auf den Absatz (9) des Bodens erstreckt.
Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden gebogenen Ränder (10) einander außen in einem spitzen Winkel annähern.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (11) jeder Auskehlung (5), der vom Mittelpunkt des Bodens her an diesen Abschnitt (8) von größerer Breite angrenzt, eine variable Breite aufweist, und dass seine Ränder (12) gebogen sind und ihre jeweiligen Ausbauchungen einander zugewandt sind.
Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ränder (12) des Abschnitts, der vom Mittelpunkt des Bodens her an diesen verbreiterten Abschnitt angrenzt, kontinuierlich und ohne Winkelpunkt an die jeweiligen Ränder (10) des verbreiterten Bereichs anschließen.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Abmessungen zwischen dem breitesten Bereich und dem schmalsten Bereich jeder Auskehlung (5) zwischen 1,5 und 2,5 liegt.
Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Abmessungen ca. 2 beträgt.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sein Boden (3) eine allgemein runde Form hat und dass die Auskehlungen (5) sich in radialer Richtung erstrecken.