DE69313862T2

DE69313862T2 - Verfahren zum formen von einem behälter mit einer seitenwand von hoher kristallinität und einem boden von niedriger kristallinität

Info

Publication number: DE69313862T2
Application number: DE69313862T
Authority: DE
Inventors: Wayne Collette; Suppayan Krishnakumar; Chi Lin
Original assignee: Graham Packaging Pet Technologies Inc
Current assignee: Graham Packaging Pet Technologies Inc
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2013-07-03
Also published as: EP0653982B1; AU679186B2; US7445826B2; AU4663793A; DE69313862D1; US5829614A; EP0653982B2; CA2139741A1; EP0653982A1; CN1089226A; US20020150703A1; CA2139741C; WO1994001269A1; US6926859B2; DE69313862T3; SK1595A3; US20050271843A1; US6372318B1; ATE157927T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen eines Behälters mit verbesserter Seitenwand- und verringerter Bodenkristallinität nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 26 sowie Behälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12 bzw. des Anspruchs 39.
Der Markt für PET-Mehrwegflaschen für kohlensäurehaltige nichtalkoholische Getränke (CSD) ist seit deren Markteinführung durch die Anmelderin im Jahre 1987 weltweit erheblich gewachsen. Diese Flaschen sind in großen Teilen Europas sowie Zentral- und Südamerikas und nun auch und zunehmend im Fernen Osten erhältlich.
Mehrwegflaschen schwächen die von Wegwerf-Kunststoffgetränkeflaschen aufgeworfenen Deponie- und Recycling-Probleme ab. Weiterhin ergibt eine Mehrwegflasche einen sicherern und leichteren Kunststoffbehälter auf den derzeit von Glasflaschen beherrschten Märkten, auf denen Wegwerfverpackungen gesetzlich verboten sind. Das Ziel ist die Herstellung einer wirtschaftlich herstellbaren Mehrwegflasche mit den Eigenschaften, die erforderlich sind, zahlreichen Füllzyklen zu widerstehen.
Generell muß eine Mehrwegflasche ihre funktionalen und Aussehensmerkmale über mindestens 10 und vorzugsweise mehr als 20 Zyklen beibehalten, um wirtschaftlich tragbar zu sein. Ein Zyklus besteht dabei aus (1) einer Laugenwäsche des Leerguts, gefolgt von (2) einer Prüfung auf Verunreinigungen sowie dem Einfüllen des Produkts sowie dem Verschließen, (3) der Lagerung im Lagerhaus, (4) der Verteilung an Groß- und Einzelhändler und (5) dem Kauf, der Verwendung und der Leergutlagerung beim Verbraucher sowie evtl. der Rückgabe an den Abfüller. Dieser Zyklus ist in der Fig. 1 gezeigt. In einem alternativen Zyklus wird vor der Leergutwäsche auf Verunreinigungen geprüft.
Mehrwegbehälter müssen mehrere wesentliche Kriterien erfüllen, um gewerblich lebensfähig zu sein, u.a.
1. hohe Klarheit (Transparenz), um On-line-Prüfungen zuzulassen,
2. Maßhaltigkeit über die Nutzungsdauer des Behälters, und
3. Stabilität gegenüber den von der Laugenwäsche verursachten Spannungsrissen und der dadurch erzeugten Undichtigkeit.
Ein gewerblich erfolgreicher PET-Mehrweg-CSD-Behälter wird derzeit von der Fa. The Coca-Cola Company in Europa verteilt (im folgenden als der "bekannte Behälter" bezeichnet). Dieser Behälter besteht aus einer einzigen Schicht eines Polyethylenterephthalat-(PET)-Copolymers mit 3% bis 5% Comonomer wie 1,4-Cyclohexandimethanol (CHDM) oder Isophthalsäure (IPA). Der Vorformling, aus dem diese Flasche streckblasgeformt wird, hat eine Seitenwanddicke in der Größenordnung von 5 mm - 7 mm bzw. vom etwa 2- bis 2,5-fachen der eines Vorformlings für eine Wegwerflasche. Damit erhält man (aufgrund eines ebenen Streckverhältnisses von etwa 10 : 1) eine größere durchschnittliche Seitenwanddicke (d.h. 0,5 mm - 0,7 mm), wie sie für den Mißbrauchswiderstand und die Maßhaltigkeit erforderlich ist. Die durchschnittliche Kristallinität im Mantel (zylindrischer Seitenwandteil unter dem Etikett) ist etwa 15% - 20%. Der hohe Copolymerisatanteil verhindert, daß sich der Vorformling beim Spritzformen sichtbar kristallisiert (d.h. trübt). Eine Trübung des Vorformlings ist unerwünscht, da sie auch die Flasche trübt, was die für handelsübliche Mehrwegbehälter geforderte On-line-Prüfung behindert. Verschiedene Aspekte der Behälter nach dem Stand der Technik sind in den US-A-4 725 464, 4 755 404, 5 066 528 und 5 198 248 der Anmelderin beschrieben.
Der bekannte Behälter weist eine erwiesene Nutzungsdauer von mehr als 20 Wiederauffüllzyklen bei Temperaturen der Waschlauge bis zu 60 ºC auf. Obgleich dieser Behälter gewerblich erfolgreich war und ist, besteht Bedarf an einem verbesserten Behälter, der eine Erhöhung der Laugentemperatur über 60 ºC hinaus zuläßt und eine geringere Geschmacksverschleppung zeigt. Letztere erfolgt, wenn Geschmacksanteile aus einem ersten Produkt (bspw. Root Beer) in die Seitenwand der Flasche wandern und in einem späteren Wiederfüllzyklus in ein zweites Produkt (bspw. Sodawasser) übergehen und dessen Geschmack beeinflussen. Eine höhere Laugentemperatur kann auch erwünscht sein, um die Wirksamkeit der Wäsche zu verbessern und/oder die Dauer der Laugenwäsche zu verkürzen; bei bestimmten Produkten wie Säften oder Milch kann sie auch erforderlich sein.
Für eine Mehrwegflasche mit einer Nutzungsdauer von mindestens 10 und vorzugsweise mindestens 20 Wiederfüllzyklen und zum Abschwächen einer Geschmacksverschleppung wäre es also erwünscht, die Temperatur der Waschlauge über 60 ºC zu erhöhen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, diesen Bedarf zu erfüllen.
Eine weitere Vorveröffentlichung zu Einwegflaschen für kohlensäurehaltige nichtalkoholische Getränke, die GB-A-2 050 919 (Brady), beschreibt eine einzige Streckblas-Aufweitstufe gefolgt von einer Wärmebehandlung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der vorliegenden Nebenansprüche. Insbesondere beschreibt diese Vorveröffentlichung die Verwendung mehrerer Zonen unterschiedlicher Temperatur entlang der Flasche, so daß nur die signifikant molekülbehandelten Zonen auch wärmebehandelt werden, sowie eine bevorzugte Kristallinität von 10 bis 50 % im Flaschenrumpfbereich. Dieser Behälter ist jedoch nicht als für die Mehrweganwendung geeignet beschrieben; es sind weder die Rumpf- noch die Boden-Wanddicke noch deren Differenz noch die hier beanspruchten zwei Aufweitschritte erwähnt.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft diese ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters mit einer Seitenwand und einem Boden (einer Basis), bei dem man einen im wesentlichen amorphen Polyester-Vorformling mit einem seitenwandbildenden Bereich und einem basis- bzw. bodenbildenden Bereich vorgibt, wobei der seitenwandbildende Bereich sich im Orientierungstemperaturbereich des Polyesters befindet, den seitenwandbildenden Bereich biaxial aufweitet, um eine aufgeweitete Seitenwand zu bilden, und die Seitenwand erwärmt, um sie zu kristallisieren; dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einem ersten biaxialen Aufweitschritt den seitenwandbildenden Bereich aufweitet, um einen ersten Zwischenartikel herzustellen, dessen aufgeweitete Zwischen-Seitenwand Abmessungen aufweist, die im wesentlichen gleich oder größer sind als die der Seitenwand des endgültigen Behälters, während die Abmessungen im bodenbildenden Bereich im wesentlichen unverändert bleiben, daß man im nachfolgenden Erwärmungsschritt einen zweiten Zwischenartikel ausbildet, wobei man die aufgeweitete Zwischen- Seitenwand erwärmt, um sie zu kristallisieren und unter die Abmessungen der Seitenwand des endgültigen Behälters zu kontrahieren, während der bodenbildende Bereich im wesentlichen amorph und in den Abmessungen im wesentlichen unverändert bleibt, und in einem zweiten Aufweitschritt die kontrahierte Zwischen-Seitenwand und den bodenbildenden Bereich, die sich innerhalb des Orientierungstemperaturbereichs befinden, auf die endgültigen Abmessungen der Seitenwand und des Bodens des Behälters aufweitet.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung betrifft diese einen Behälter nach Anspruch 12.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft diese ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters mit einer Seitenwand und einem Boden (einer Basis), bei dem man einen im wesentlichen amorphen Polyester-Vorformling mit einem seitenwandbildenden Bereich und einem bodenbildenden Bereich vorgibt, wobei der seitenwandbildende Bereich sich im Orientierungstemperaturbereich des Polyesters befindet, den seitenwandbildenden Bereich biaxial aufweitet, um eine aufgeweitete Seitenwand zu bilden, und die Seitenwand erwärmt, um sie zu kristallisieren; dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einem ersten biaxialen Aufweitschritt den seitenwandbildenden Bereich aufweitet, um einen ersten Zwischenartikel herzustellen, dessen aufgeweitete Zwischen-Seitenwand Abmessungen aufweist, die im wesentlichen gleich oder größer sind als die der Seitenwand des endgültigen Behälters, und den bodenbildenden Bereich auf im wesentlichen die Abmessungen des engültigen Behälterbodens aufweitet, daß man im nachfolgenden Erwärmungsschritt einen zweiten Zwischenartikel ausbildet, wobei man die aufgeweitete Zwischen-Seitenwand erwärmt, um sie zu kristallisieren und unter die Abmessungen der Seitenwand des endgültigen Behälters zu kontrahieren, während der Boden seine Abmessungen und prozentuale Kristallinität im wesentlichen beibehält, und in einem zweiten Aufweitschritt die kontrahierte Zwischen-Seitenwand, die sich innerhalb des Orientierungstemperaturbereichs befindet, auf die endgültigen Abmessungen der Seitenwand aufweitet, während der Boden seine Abmessungen und prozentuale Kristallinität im wesentlichen beibehält.
Nach einem vierten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung einen Behälter, bei dem es sich um einen im wesentlichen transparenten, biaxial orientierten freistehenden blasgeformten Polyesterrumpf mit einer Seitenwand mit einer oberen verjüngten Schulter und einem im wesentlichen zylindrischen Mantel sowie mit einem Boden (einer Basis) handelt; dieser Behälter ist dadurch gekennzeichnet, daß der Boden einen verdickten Bodenbereich mit einer Wanddicke aufweist, die mindesens etwa dreimal größer ist als die des Mantels, und daß der Mantel eine durchschnittliche Kristallinität von mindestens etwa 25 % und der verdickte Bodenbereich eine durchschnittliche Kristallinität von nicht mehr als etwa 10 % aufweisen.
Spezielle Ausführungsformen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen offenbart.
Nach einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein bodenbildender Bereich des Vorformlings im ersten Aufweitschritt nicht aufgeweitet, bei der Wärmebehandlung nicht erwärmt und bei im wesentlichen unveränderter Kristallinität gehalten und beim zweiten Aufweiten ohne wesentliche Änderung der Kristallinität aufgeweitet. Demgegenüber wird ein seitenwandbildender Bereich des Vorformlings im ersten Aufweitschritt auf Abmessungen aufgeweitet, die im wesentlichen gleich den oder größer sind als die Abmessungen der endgültigen Behälterseitenwand, im Wärmebehandlungsschritt erwärmt, um ihn zu kristallisieren und unter die Abmessungen des endgültigen Behälters zu kontrahieren, und im zweiten Aufweitschritt wieder auf die endgültigen Abmessungen der Behälterseitenwand aufgeweitet. Dadurch erhält die verhältnismäßig dünnere Seitenwand des Behälters eine wesentlich höhere Kristallinität als der dickere Boden, was sowohl der Seitenwand als auch dem Boden einen verbesserten Widerstand gegen bei der Laugenwäsche erzeugte Spannungsrisse erteilt.
Nach einer zweiten Ausführungsform wird der bodenbildende Bereich des Vorformlings im ersten Aufweitschritt aufgeweitet, aber bei der Wärmebehandlung nicht erwärmt, um seine im Vergleich zur Behälterseitenwand niedrige Kristallinität zu erhalten. Auch hier wird der seitenwandbildende Bereich des Vorformlings im ersten Aufweitschritt zu einer aufgeweiteten Zwischenseitenwand mit Abmessungen aufgeweitet, die im wesentlichen gleich der oder größer sind als die der endgültigen Behälterseitenwand. Sodann wird die aufgeweitete Zwischenseitenwand erwärmt, um zu kristallisieren und unter die Abmessungen der endgültigen Behälterseitenwand zu kontrahieren, wonach die kontrahierte Zwischenseitenwand im zweiten Aufweitschritt auf die endgültigen Abmessungen der Behälterseitenwand wieder aufgeweitet wird. Die dünnere Behälterseitenwand erhält also eine erheblich höhere Kristallinität als der dickere Boden, was sowohl in der Seitenwand als auch im Boden einen verbesserten Widerstand gegen von der Waschlauge erzeugte Spannungsrisse ergibt.
Der bodenbildende Bereich des Vorformlings ist generell erheblich dicker als der seitwandbildende Bereich und daher gegenüber der Erwärmung (und resultierenden Kristallisierung) bei der Wärmebehandlung widerstandsfähiger. Weiterhin wird bevorzugt die Wärmebehandlung auf die Zwischenseitenwand beschränkt, der bodenbildende Bereich (bzw. der Boden) aber abgeschirmt, um dessen Erwärmung zu verhindern. In einem bevorzugten Wärmebehandlungsschritt erwärmt man den Zwischenbehälter, indem man ihn zwischen Heizelementen hindurchführt; zum Schutz fährt man Abschirmelemente vor den bodenbildenden Bereich (bzw. den Boden), während er sich mit der kontrahierenden Seitenwand aufwärts bewegt. Zusätzlich wird ein kontrahierender Zentrierstab in den kontrahierenden Zwischenartikel eingefahren und der Innendruck im Zwischenartikel geregelt, damit dieser gleichmäßig und kontrolliert kontrahiert. In einem weiteren bevorzugten Behandlungsschritt bleibt eine Kühlmechanik wie bspw. ein verfahrbarer wassergekühlter Bodenbecher in Kontakt mit dem bodenbildenden Bereich (bzw. dem Boden), um dessen Erwärmen zu verhindern.
Der resultierende Behälter hat einen hochorientierten, verhältnismäßig dünnen und hochkristallinen Seitenwand-Mantelbereich mit einer durchschnittlichen Kristallinität von mindesens 25% und vorzugsweise etwa 30 - 35 %. Die Behälterbasis hat einen schwach orientierten verdickten Bodenbereich geringer Kristallinität, d.h. mit einer durchschnittlichen Kristallinität von nicht mehr als etwa 10 %. Die Wanddicke des verdickten Bodenbereichs ist mindestens die etwa 3-fache und, eher, die etwa 3- bis 4-fache Wanddicke des Mantels. Die höhere Kristallinität im Mantel erlaubt höhere Laugentemperaturen, bspw. 65º oder 70º, erfordert aber längere Behandlungszeiten (zum Wärmen und Kühlen der Seitenwand). Eine sehr hohe Kristallinität von 50 % ist erreicht worden. Dabei ist die "durchschnittliche Kristallinität" hier der über die gesamte Fläche des jeweiligen Behälterteils , d.h. den Mantel oder den verdickten Bodenbereich genommene Mittelwert.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Behälter um einen einteiligen druckbeaufschlagbaren Mehrweg-Getränkebehälter mit freistehender Basis (Boden). Die Seitenwand (insbesondere der Mantel) hat eine Wanddicke von etwa 0,5 mm bis etwa 0,8 mm; im ersten Aufweitschritt wird der seitenwandbildende Bereich des Vorformlings gestreckt mit einem ebenen Reckverhältnis (d.h. Verhältnis der Dickenverringerung der expandierten Zwischen- zur Seitenwand des Vorformlings) von etwa 10 - 16:1, im zweiten Aufweitschritt die kontrahierte Zwischenseitenwand mit einem ebenen Reckverhältnis von etwa 7 - 15 : 1 und vorzugsweise 9 - 11 : 1 (Verhältnis der Dickenreduktion der endgültigen zur Seitenwand des Vorformlings). Der Behälter hat einen Champagner- Boden mit einer aufwärts radial zunehmenden bogenförmigen Außenwandung, einem unteren Glockenbereich sowie einer mittigen Ein- bzw. Aufwärtswölbung, wobei die Glocke eine durchschnittliche Kristallinität von nicht mehr als etwa 10 % und vorzugsweise etwa 2 - 8 % und die Wölbung eine solche von nicht mehr als etwa 8 % und vorzugsweise von nicht mehr als ewa 2 % aufweisen.
Alternativ kann der Behälter einen erheblich dünneren Boden mit Füßen, d.h. eine halbkugelförmige Bodenwand mit abwärts vorstehenden Beinen aufweisen, die unten zu tragenden Füßen auslaufen. Die halbkugelförmige Bodenwand weist radiale Rippen zwischen den Beinen auf. Ein verhältnismäßig dünner äußerer Bereich des Bodens (einschl. der Rippen, Beine, Füße) hat eine durchschnittliche Kristallinität von mindestens etwa 10 % und vorzugsweise etwa 15 - 20 %, während in einem erheblich dickeren mittigen Bereich der Bodenwand (ohne Beine) die durchschnittliche Kristallinität höchstens etwa 8 % und vorzugsweise höchstens etwa 2 % beträgt.
In einer weiteren Ausführungsform macht die verbesserte Beständigkeit des erfindungsgemäßen Behälters gegenüber Spannungsrissen und Maßänderungen unter erhöhter Temperatur diesen besonders geeignet für Heißabfüllanwendungen.
Diese und andere Besonderheiten der Erfindung werden nun anhand bestimmter Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert.
Fig. 1 ist eine schaubildliche Darstellung eines typischen, von einem Mehrwegbehälter zu durchlaufenden Zyklus;
Fig. 2 zeigt an einem vertikalen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen 1,5-Liter-PET-Mehrwegflasche für kohlensäurehaltige Getränke mit Champagner-Fuß die Wanddicken und durchschnittlichen Kristallinitäten an verschiedenen Stellen der Flasche;
Fig. 3 zeigt an einem vertikalen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen 1,5-Liter-PET-Mehrwegflasche für kohlensäurehaltige Getränke mit Strukturboden die Wanddicken und durchschnittlichen Kristallinitäten an verschiedenen Stellen der Flasche;
Fig. 4 - 7 zeigen schaubildlich eine erste Ausführungform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der der basisbildende Bereich des Vorformlings im ersten Aufweitschritt nicht aufgeweitet wird; dabei zeigen die Fig. 4 den Vorformling in einer Blasform, die Fig. 5 den ersten Aufweitschritt, die Fig. 6 die Wärmebehandlung durch IR-Heizelemente und Abschirmungen um den bodenbildenden Bereich herum und die Fig. 7 den zweiten Aufweitschritt um Ausbilden eines endgültigen Behälters mit Champagner- Fuß;
Fig. 8 - 11 zeigen schaubildlich eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem der bodenbildende Bereich im ersten Aufweitschritt aufgeweitet wird, wobei die Fig. 8 den Vorformling in einer Blasform, die Fig. 9 einen ersten Aufweitschritt unter Aufweitung des Bodens, die Fig. 10 die Wärmebehandlung unter Abschirmen des Bodens und die Fig. 11 den zweiten Aufweitschritt unter Formung eines endgültigen Behälters mit Champagner-Fuß zeigen;
Fig. 12 - 13 zeigen die Profile des Behälters der Fig. 4 - 11 während der Verfahrensschritte, wobei die Fig. 12 die Profilfolge für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Fig. 4 - 7 (Basis im ersten Aufweitschritt nicht aufgeweitet) und die Fig. 13 die Profilfolge für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Fig. 8 - 11 (Boden im ersten Aufweitschritt aufgeweitet) zeigen;
Fig. 14 - 15 zeigen schaubildlich Profile der beiden nach den oben definierten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten alternativen Behälter mit Füßen, wobei die Fig. 14 die Profilfolge für die erste Ausführungsform des Verfahrens, bei der der bodenbildende Bereich im ersten Aufweitschritt nicht aufgeweitet wird, und die Fig. 15 die Profilfolge der zweiten Ausfüh rungsform zeigen, bei der der äußere Bodenbereich im ersten Aufweitschritt teilweise aufgeweitet wird;
Fig. 16 zeigt schaubildlich eine alternative Vorrichtung zur Wärmebehandlung, bei der der Zwischenartikel mit Heißluft aus zwei Gebläsen behandelt wird; der dargestellte Behälter hat einen Champagner-Fuß und wird nach dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt;
Fig. 17 zeigt schaubildlich eine alternative Vorrichtung zur Wärmebehandlung, die zusätzlich zu den Heißluftgebläsen einen wassergekühlten Fußbecher aufweist, der ein Erwärmen des Bodens verhindert; der dargestellte Behälter hat einen Champagner-Fuß und wird nach der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt;
Fig. 18 zeigt schaubildlich eine alternative Vorrichtung zur Wärmebehandlung, die zusätzlich zu auf die Seitenwand gerichteten IR-Heizelementen und bewegbaren Abschirmungen für den Boden ein Rohr aufweist, mit dem Kaltluft auf den Boden gerichtet wird, um ein Erwärmen derselben zu verhindern; der dargestellte Behälter hat einen Boden mit Füßen und wird nach der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt;
Fig. 19 zeigt schaubildlich eine alternative Vorrichtung für die Wärmebehandlung, bei der HF-Elektroden variabler Länge vorgesehen sind, um die Seitenwand eines Behälters mit Champagner-Fuß selektiv zu erwärmen, der nach dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird.
Was nun die Zeichnungen - und insbesondere die Fig. 1 - anbetrifft, muß ein handelsüblicher Mehrwegbehälter zahlreiche Füllzyklen ohne Einbußen seines Aussehens und seiner Funktion aushalten können. Ein Test zur Simulation eines solchen Zyklus wäre wie folgt. Wie in der Beschreibung und in den Ansprüchen benutzt, wird mit der im folgenden erläuterten Prüfschrittfolge die Fähigkeit ermittelt, einer angegebenen Anzahl von Füllzyklen ohne Rißversagen und/oder mit einer höchstzulässigen Volumenänderung zu widerstehen.
Jeder Behälter wird einer gewerbeüblichen Waschlauge aus 3,5 Gew.-% Natriumhydroxid in Leitungswasser gewaschen, die erfindungsgemäß auf einer vorgegebenen Waschtemperatur von 60 ºC oder mehr gehalten wird. Die Flaschen werden ohne Verschlußkappen für die Dauer von 15 Minuten oder länger in die Lauge getaucht, um die Zeit/Temperaturbedingungen einer gewerbeüblichen Flaschenwaschanlage zu simulieren. Nach dem Herausnehmen aus der Waschlauge werden die Flaschen in Leitungswasser gespült und dann mit mit Kohlensäure versetztem Wasser bei 4 ± 0,2 bar (4.0 ± 0.2 Atmosphären) gefüllt (um den Druck in einem Behälter mit einem kohlensäurehaltigem nichtalkoholischen Getränk zu simulieren), verschlossen und für die Dauer von 24 Std. in einen 38ºC-Konvektionsofen bei 50% rel. Feuchtigkeit vorgehalten. Diese erhöhte Ofentemperatur wird gewählt, um längere gewerbeübliche Lagerzeiten bei niedrigeren Umgebungstemperaturen zu simulieren. Dann werden die Behälter aus dem Ofen genommen, geleert und dem gleichen Zyklus erneut unterzogen, bis sie versagen.
Ein Versagen ist dabei definiert als jeder Riß, der sich durch die Flaschwand hindurch fortpflanzt und zu Undichtigkeit und Druckverlust führt. Die Volumenänderung wird bestimmt durch Vergleich der Flüssigvolumen, die der Behälter bei Raumtemperatur vor und nach jedem Füllzyklus aufnimmt.
Der unten beschriebene Behälter der Fig. 2 widersteht mindestens 20 Füllzyklen bei einer Laugentemperatur von mehr als 60 ºC ohne Versagen und bei einer Volumenänderung von nicht mehr als etwa 1,5 Vol.-% nach 20 Zyklen. Weiterhin zeigt der Behälter eine mindestens 20%-ige Reduktion der Geschmacksverschleppung (im Vergleich zu der bekannten CSD-Flasche); die Bestimmung erfolgte durch massenspektrometrische Messungen mit einem Gaschromatographen.
Die Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäß hergestellte 1,5- Liter-PET-Mehrwegflasche für kohlensäurehaltige Getränke mit einem verhältnismäßig dicken Champagnerfuß. Die Flasche 10 hat dabei einen einheitlichen blasgeformten, biaxial orientierten hohlen Rumpf mit einem offenen oberen Ende 12, auf dessen Halsabschnitt 14 ein Außengewinde zur Aufnahme einer Schraubkappe (nicht gezeigt) angeordnet ist, sowie einem geschlossenen unteren Ende bzw. Boden 16. Zwischen dem Halsabschnitt und dem Boden befindet sich eine im wesentlichen vertikale Seitenwand 18 mit einem oberen, sich verjüngenden Schulterbereich 20 und einem im wesentlichen zylindrischen Mantelbereich 22 (definiert von der vertikalen Achse bzw. Mittellinie CL der Flasche). Der Champagnerfuß 16 hat eine mittige, auswärts konkave Aufwölbung mit einem mittigen Einspritzbereich 24, einen einwärts konkaven Glockenbereich 28 mit einem Standring, auf dem die Flasche steht, und einem in der Radialausdehnung zunehmenden bogenförmigen äußeren Bodenbereich 30 , der gleichmäßig in die Seitenwand 18 übergeht. Bei dem Glockenbereich handelt es sich um einen im wesentlichen toroidförmigen Bereich um den Standring herum, der verdickt ist, um einer Spannungsrißbildung zu widerstehen. Die Aufwölbung und die Glocke bilden einen verdickten Bodenbereich, in dem die Wanddicke etwa drei- bis viermal größer ist als im Mantel 22 und in dem die Kristallinität im Durchschnitt nicht höher ist als 10 %. Vorzugsweise beträgt im Einspritzbereich 24 die Kristallinität im Durchschnitt nicht mehr als etwa 2 % und im Glockenbereich nicht mehr als 8 %. Im Gegensatz zu dem dünneren Mantelbereich 22 der Seitenwand widersteht der verdickte Bodenbereich der Erwärmung (und so der Kristallisation) bei der Wärmebehandlung. Über dem Glockenbereich befindet sich ein dünnerer äußerer Bodenbereich, in dem die Dicke etwa 50 - 70 % der des verdickten Bodenbereichs beträgt und in dem auch die Kristallinität hinauf bis zum Übergang zur Seitenwand zunimmt. Die dünnere äußere Bodenwand bewirkt einen verbesserten Schlag- bzw. Prallwiderstand.
Der 1,5-Liter-Behälter der Fig. 2 ist etwa 335 mm (13.2 in.) hoch und hat einen (größten) Durchmesser von etwa 92 mm (3.6 in.). Die variierende Wanddicke entlang der Flasche vom Halsabschnitt zum Boden ist in der Fig. 2 in Millimetern (gemeinsam mit der ensprechenden prozentualen Kristallinität) angegeben. Die verschiedenen Kristallinitätsniveaus entsprechen dem jeweiligen Recken (durch Verformung bewirkte Kristallisation) in Kombination mit der Wärmebehandlung (thermisch bewirkte Kristallisation). Um die Transparenz des Werkstoffs zu erhalten, sollte bei mit niedriger Temperatur erzeugter Wärmehärtung kristallisiert werden, d.h. durch Kontakt mit einer Form bei Formtemperaturen für PET von 110 - 140 ºC. Die Kristallinität in Prozent bestimmt sich nach ASTM 1505 wie folgt:
Kristallinität [%] = [(ds - da)/(dc - da)] x 100
mit ds Probendichte in g/cm³, da = Dichte einer amorphen Schicht der Kristallinität 0 % (für PET 1,333 g/cm³) und dc = Dichte des Kristalls, berechnet aus Einheitszellparametern (für PET 1,455 g/cm³).
Ein Vorformling zum Herstellen des Behälters der Fig. 2 hat eine Seitenwanddicke von etwa 6,1 mm (0.24 in.); sein Seitenwandmantel 22 wird mit einem durchschnittlichen ebenen Reckverhältnis von etwa 10:1 gereckt. Dabei ist das ebene Reckverhältnis das Verhältnis der durchschnittlichen Dicke des mantelbildenden Bereichs des Vorformlings zur durchschnittlichen Dicke des Mantels in der fertigen Flasche. Ein bevorzugtes ebenes Reckverhältnis für Polyester-mehrweg- Getränkeflaschen mit einem Volumen von etwa 0,5 - 2 Litern beträgt etwa 7:1 - 14:1 und noch besser etwa 8:1 - 13:1. Das Reckverhältnis in Umfangsrichtung ist etwa 3:1 - 3,6:1, das axiale Reckverhältnis 2:1 - 3:1. Damit erhält man für den Behälter einen Mantel mit dem gewünschten Widerstand gegen Mißhandlung und eine Seitenwand mit der gewünschten optischen Transparenz. Die Seitenwanddicke und das Reckverhältnis, die man wählt, hängen von den Abmessungen der jeweiligen Flasche, dem Innendruck (bspw. 2 bar (2 atm) für Bier, 4 bar (4 atm) für nichtalkoholische Getränke) sowie von den Verarbeitungseigenschaften des jeweiligen Werkstoffs (bestimmt bspw. anhand der Grenz- bzw. Eigenviscosität IV) ab.
Wie die Fig. 2 zeigt, hat der Mantelbereich 22 des Behälters, in dem dieser am stärksten aufgeweitet wird, die höchste durchschnittliche Kristallinität von 25 - 35 %. Die verjüngte Schulter 20, die ebenfalls weitaus stärker als der Boden 16 aufgeweitet wird, hat eine durchschnittliche Kristallinität von 20 - 30 %. Demgegenüber beträgt die Kristallinität im erheblich dickeren und weniger stark aufgeweiteten Bodenbereich 16 am Einspritzpunkt 0 - 2 %, 2 - 8 % im Glockenbereich 28 und zwischen diesen Werten in der Wölbung 26. Im Boden-Außenbereich 30 liegt die Kristallinität zwischen der des Glockenbeeichs 28 (2 - 8 %) und etwa 20 - 30 %, wo der Boden-Außenbereich in den zylindrischen Mantel 22 übergeht. Der Halsabschnitt wird nicht aufgeweitet und bleibt im wesentlichen amorph bei 0 - 2 % Kristallinität.
Durch Kombinieren einer Aufweitung (Kristallisation infolge von Spannungen) mit einer Wärmehärtung (thermisch bewirkte Kristallisation) lassen sich unterschiedliche Kristallinitäten erreichen. Im allgemeinen ist die spannungsinduzierte Kristallisation über die Dicke einer Schicht im wesentlichen konstant, während eine thermisch induzierte Kristallinität durch die Wand ein Gefälle zeigen kann. Bei der vorliegenden Erfindung reicht eine hohe Kristallinität an den Innen- und Außenflächen der Seitenwand allein aus, um den Widerstand gegen Spannungsrisse zu verbessern. Jedoch wird typischerweise durch die gesamte Seitenwand hindurch ein im wesentliches konstantes durchschnittliches Kristallinitätsniveau erreicht.
Aufgrund der prozentualen Kristallinität, wie sie oben definiert ist, sollte der geblasene Behälter im wesentlichen transparent sein. Ein anderes Maß für die Transparenz ist die prozentuale Trübung (HT) für durch die Wand transmittiertes Licht, die sich aus folgender Formel ergibt:
HT [%] [Yd ÷ (Yd + Ys)) x 100
mit Yd = durch die Probe hindurch transmittiertes diffuses Licht und YS = von der Probe spiegelnd transmittiertes Licht. Die Transmissionswerte für diffuses und spiegelndes Licht werden nach ASTM D 1003 mit einem beliebigen Standard- Farbdifferenzmeßgerät wie bspw. dem Modell D25D3P der Fa. Hunterlab, Inc. bestimmt. Der erfindungsgemäße Behälter sollte eine prozentuale Trübung (durch die Wand hindurch) von weniger als etwa 15 %, vorzugsweise weniger als etwa 10 % und am besten weniger als etwa 5 % aufweisen.
Der folgende Test wurde durchgeführt, der für einen 1,5- Liter-Behälter nach Fig. 2 mit einer durchschnittlichen Kristallinität im Mantel von 30 - 35 % (Behälter I) im Vergleich mit einer gleichgroßen und gleichgestaltigen Flasche des Standes der Technik mit einer durchschnittlichen Kristallinität von 15 - 20 % im Mantel (Behälter II) eine Reduktion der Geschmacksverschleppung zeigte.
Es wurde unter Verwendung der folgenden vier Stoffe (üblich für Getränkeprodukte), die mit für Getränkeprodukte normaler Konzentration in deionisiertes Wasser eingemischt wurden, ein Modellgetränk simuliert:
(a) Stoff A ist Cyclohexan,
(b) Stoff B ist ein Aldehyd,
(c) Stoff C ist eine Ethyl-Verbindung im Molekulargewichtsbereich von 195 - 205, und
(d) Stoff D ist eine einfache Kohlenwasserstoffkette im Molekulargewichtsbereich 130 - 140.
Das simulierte Modellgetränk wurde in die Probenflaschen gegossen und für die Dauer von 6 Wochen bei 43,44 ºC (110 ºF) vorgehalten.
Sodann wurden die Probenfiaschen geleert und einer simulierten gewerbeüblichen 15-minütigen Wäsche bei 60 ºC in einer 2%-igen Natriumhydroxid-Lösung unterzogen, mit einer schwachen Essigsäurelösung gefüllt und weitere sechs Wochen bei 43,44 ºC (110 ºF) vorgehalten. Diese Wäsche wurde speziell für den Verschleppungstest gewählt und soll die Vorgehensweise im zuvor definierten Füllzyklustest nicht modifizieren.
Am Ende der zweiten sechswöchigen Vorhaltezeit wurde die Lösung in gut verschlossene Glasflaschen dekantiert und bis zum Test unter Kühlung vorgehalten. Das Testen erfolge mit einem Gaschromatographen Hewlett-Packard 5890A. Die Probenflaschen enthielten die folgenden durchschnittlichen Rückstände der Stoffe A - D (in Mikrogramm pro Liter):
Der erfindungsgemäße Behälter (Behälter I) zeigte generell nur etwa die Hälfte der Geschmacksverschleppung der bekannten handelsüblichen Flasche. Bei erfindungsgemäß hergestellten Behältern mit noch höherer Kristallinität war auch die Verringerung der Geschmacksverschleppung noch größer.
Es wurde der folgende Test durchgeführt, der eine verbesserte Maßhaltigkeit des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Behälters (Behälter I) bei erhöhter Waschtemperatur gegenüber dem ebenfalls beschriebenen Behälter nach dem Stand der Technik (Behälter II) erwies. Auch hier wurde der Test nur zur Erläuterung angesetzt; er soll die oben definierte Vorgehensweise im simulierten Füllzyklentest nicht abändern.
Im allgemeinen sollte eine für die gewerbliche Benutzung geeignete PET-Flasche in 20 Füllzyklen über bis zu 5 Jahre eine Volumenänderung von nicht mehr als 1,5 % zeigen. Die potentielle Schrumpfung von 20 Zyklen über fünf Jahre in einem mäßigen Klima wurde durch 5-stündiges Eintauchen in eine 2%- ige Natriumhydroxid-Lösung bei den unten angegebenen Waschlaugentemperaturen simuliert. Bei jeder der drei Waschlaugentemperauren zeigte der erfindungsgemäße Behälter (Behälter I mit 30 - 35 % durchschnittlicher Kristallinität im Mantel) eine weitaus geringere Volumenänderung als der bekannte Behälter (Behälter II). Eine Zunahme der Schrumpfung zeigte sich bei erhöhter Laugentemperatur; um diese auszugleichen, kann ein Behälter mit höherer Kristallinität - d.h. über 30 - 35 % - eingesetzt werden. Im allgemeinen steigert eine höhere Kristallinität jedoch den Verfahrensaufwand einschl. der Dauer der Wärmebehandlung, so daß die Flasche in der Herstellung teurer wird.
Eine erfindungsgemäß hergestellte alternative 1,5-Liter-PET- Mehrwegflasche für kohlensäurehältige Getränke ist in der Fig. 3 gezeigt; sie weist einen erheblich dünneren Boden mit Füßen auf. Die Flasche 110 weist einen einheitlichen blasgeformten, biaxial orientierten hohlen Rumpf mit einem offenen oberen Ende 112, einem Außengewinde auf dem Halsabschnitt 114 zur Aufnahme einer Schraubkappe (nicht gezeigt) sowie unten einem geschlossenen Boden 116 auf. Zwischen dem Halsabschnitt und dem Boden befindet sich eine im wesentlichen vertikal angeordnete Seitenwandung 118 mit einem oberen verjüngten Schulterbereich 120 und einem im wesentlichen zylindrischen Mantelbereich 122 (definiert von der vertikalen Achse oder Mittellinie CL der Flasche). Der angeformte Boden 116 ist eine im wesentlichen halbkugelförmige Bodenwand 129 mit abwärts vorstehenden Beinen 125, die unten jeweils einen tragenden Fuß 128 aufweisen, auf denen der Behälter steht. Radial vorstehende Rippen 130 verlaufen zwischen den Beinen 125 und bilden einen Teil der halbkugelförmigen Bodenwand 129. Ein mittiger Wölbungsteil 124 der halbkugelförmigen Bodenwand, der keine Beine hat und verhältnismäßig dick ist, bildet einen verdickten mittigen Bodenteil. Ein dünnerer äußerer Bodenteil 131 weist die Beine 125, Füße 128 und Rippen 130 auf. Die Beine, die weiter ausgeblasen sind als die halbkugelförmige Bodenwand und daher verhältnismäßig dünner zu werden tendieren, weisen einen inneren Beinabschnitt 126 an der Wölbung und einen äußeren Beinabschnitt 127 zwischen dem Fuß und der Behälterseitenwand auf.
Wie die Fig. 3 zeigt, variiert die durchschnittliche Kristallinität in der Behälterseitenwand mit dem Ausmaß des Aufweitens und Erwärmens des jeweiligen Flaschenteils. Im Mantel 122, der am stärksten aufgeweitet wird, ist die durchschnittliche Kristallinität mit 25 - 35 % am höchsten. Die verjüngte Schulter 120 hat mit 20 - 30 % die nächsthöhere durchschnittliche Kristallinität. Der nicht aufgeweitete Halsabschnitt 114 ist mit 0 - 2 % Kristallinität im wesentlichen amorph. Der Boden 116, der erheblich weniger stark als die Seitenwand 118 aufgeweitet wird, hat in der mittigen Aufwölbung eine durchschnittliche Kristallinität von 0 - 2 %, im Fuß 128 eine durchschnittliche Kristallinität von 15 - 18 %, in den Rippen 130 (zwischen den Beinen) eine durchschnittliche Kristallinität von 10 - 15 % sowie am Übergang zur Seitenwand eine durchschnittliche Kristallinität von 20 - 30 %. Die Kristallinität des inneren Beinabschnitts 126 würde zwischen der der Aufwölbung 124 (0 - 2 %) und des Fußes (15 - 18 %) liegen. Entsprechend würde die Kristallinität des äußeren Beinabschnitts 127 zwischen der des Fußes (15 - 18 %) und des oberen Bodenbereichs (20 - 30 %) liegen.
Die erheblich höhere Kristallinität im Mantelbereich der Seitenwand der Behälter der Fig. 2 und 3 bewirkt gemeinsam mit der erheblich niedrigeren Kristallinität im Boden bzw. der Basis den verbesserten Widerstand gegen von der Waschlauge verursachten Spannungsrissen in sowohl der Seitenwand als auch der Basis. Weiterhin reduziert sie die Geschmacksverschleppung beim Füllen mit unterschiedlichen Getränken in aufeinanderfolgenden Füllzyklen. Die unterschiedlichen Kristallinitäten in der Seitenwand und der Basis lassen sich mit den folgenden zwei bevorzugten Verfahren zur Herstellung des Behälters erreichen.
Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Fig. 4 - 7 gezeigt. In dieser Ausführungsform wird im ersten Aufweitschritt der bodenbildende Bereich des Vorformlings nicht aufgeweitet; er bleibt hinsichtlich der Abmessungen (und der Kristallinität) bis zum zweiten Aufweitschritt im wesentlichen unverändert. Während das Verfahren für die Herstellung eines Behälters mit einem Champagnerfuß gezeigt ist, läßt es sich entsprechend auch zum Herstellen eines Behälters mit einem Boden mit Füßen einsetzen (vergl. Fig. 14).
Wie in Fig. 4 gezeigt, wird ein Vorformling 50 von einer drehenden Halteringanordnung 200 abgehängt und in einer ersten Formeinheit 214 angeordnet. Die Halteringanordnung weist einen Haltering 202 auf, der den Vorformling am Halsabschnitt 54 ergreift, und enthält innen eine Öffnung 204, mit der Druckmittel in das Innere des Vorformlings geleitet wird. Die Halteringanordnung weist weiterhin ein Druckentlastungsventil 206, das den Druck im Vorformling während der verschiedenen Aufweit- und Kontraktionsschritte steuert, sowie einen bewegbaren Streckstab 208 auf, der ein gleichmäßiges Aufweiten und Kontrahieren des Vorformlings fördert. Die Formeinheit 214 weist eine Halsplatte 216, die sich unter einen Flansch unmittelbar unter dem Halsabschnitt 54 des Vorformlings legt, einen oberen Formteil 218, an dessen Innenfläche 219 die Seitenwand des Zwischenbehälters ausgebildet wird, und einen unteren Formteil 220 mit einer Innenfläche 221 auf, an die sich der bodenbildende Bereich des Vorformlings (der im ersten Aufweitschritt nicht aufgeweitet wird) anlegt. Die Formteile 216, 218 und 220 werden aus den unten angegebenen Gründen auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten. Der Vorformling 50 hat einen seitenwandbildenden Bereich 58 und unten einen basis- bzw. bodenbildenden Bereich 56. Der seitenwandbildende Bereich 58 hat einen oberen verjüngten schulterbildenden Teil 60 und einen zylindrischen mantelbildenden Teil 62. Der bodenbildende Teil 56 kann einen verdickten oberen Bereich 64 und einen dünneren unteren Bereich 66 haben. Ein bevorzugter Vorformling zum Herstellen eines Mehrwegbehälters ist in der US-PS 5 066 528 (Krishnakumar u.a.; erteilt am 19. 11. 1991) beschrieben.
Wie die Fig. 5 zeigt, wird der Vorformling 50 im ersten Aufweitschritt (mit dem Stab 28 und einem Druckmittel) zu einem ersten Zwischenartikel 70 streckgeblasen, der einen aufgeweiteten oberen Schulterbereich 72, einen aufgeweiteten zylindrischen Mantelbereich 74 und einen nicht aufgeweiteten bodenbildenden Bereich 76 aufweist. Daher ist der nicht aufgeweitete bodenbildende Bereich 76 in den Abmessungen und der Kristallinität im wesentlichen identisch mit dem bodenbildenden Bereich 56 des Vorformlings (zum leichteren Einsetzen in den unteren Formteil 220 kann der Bereich 56 einen geringfügig kleineren Durchmesser haben). Beim Einfahren in die Form ist der Vorformling (mit Ausnahme des Halsabschnitts) heiß, bspw. 93,33 ºC (200 ºF). Beim Expandieren in der Form kühlt der Vorformling ab und die Formteile 216, 218 und 220 werden auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten, um die Kristallinität in den verschiedenen Teilen des Zwischenartikeis zu kontrollieren. Die Halsplatte 216 (die unter den Halsabschnitt greift) wird kalt gehalten (bspw. 4,4 - 21,1 ºC (40 - 70 ºF)), der obere Formteil 218 (der die Seitenwand ausbildet) heiß gehalten (82,22 - 98,89 ºC (180 - 210 ºF)) und der untere Formteil (der sich an den bodenbildenden Bereich anlegt) warm (bspw. 65,56 - 82,22 ºC (150 - 180 ºF)). Der Halsabschnitt wird also amorph gehalten, während der Boden warm (zwecks späterer Aufweitung) und seine Kristallinität (wenn überhaupt) niedrig gehalten werden.
Wie die Fig. 6 zeigt, bleibt der erste Zwischenartikel 70 für den Wärmebehandlungsschritt am Drehring 202 und wird in eine Wärmebehandlungseinheit 228 eingesetzt, die ein äußeres Gehäuse 230 mit einem oberen Wärmeschirm 232 zum Schutz des amorphen Halsabschnitts aufweist. Das Gehäuse 230 enthält eine längliche Kammer, durch die der Zwischenartikel 70 läuft und in der der Schulter- und der Mantelbereich 72, 74 mit Wärme (Pfeile 235) aus einer Reihe von Infrarot- Heizelementen 234 behandelt werden, infolge der beim Durchlaufen der Kammer zur Bildung eines kontrahierten Schulterbereichs 82 und eines kontrahierten Mantelbereichs 84 eines zweiten Zwischenartikels 80 die Seitenwand kontrahiert und kristallisiert. Die Wärmebehandlungstemperatur kann dabei im Bereich von 204,44 - 260 ºC (400 - 500 ºF) liegen. Mit Abschirmelementen 236, die gemeinsam mit dem kontrahierenden Artikel beim Durchlaufen der Kammer aufwärtsfahren, wird der Bodenbereich 76 gegen die Wärme 235 abgeschirmt. Auch hier bleibt hinsichtlich der Abmessungen und der Kristallinität der bodenbildende Bereich 86 des zweiten Zwischenartikels gegenüber dem bodenbildenden Bereich 76 des ersten Zwischenartikels im wesentlichen unverändert. Um ein gleichmäßiges Kontrahieren des ersten Zwischenartikels 70 zu unterstützen, wird der Zentrierstab 208 mittels einer in ihm angeordneten Feder 209 verkürzt; die Zunahme des Innendrucks im Artikel 70 (infolge der Kontraktion) wird mit einem Entlastungsventu 206 entlastet, so daß der Artikel 70 zentriert bleibt und kontrolliert und gleichmäßig kontrahiert.
Wie die Fig. 7 zeigt, wird im zweiten Aufweitschritt der kontrahierte Zwischenartikel 80 zu dem endgültigen Behälter 10 (vergl. Fig. 2) streckgeblasen. Der Artikel 80 verbleibt am Drehring 202 und wird in eine zweite Formeinheit 240 mit einer Halsplatte 242, einem oberen Formteil 244 und einem unteren Formteil 246 eingesetzt. Druckluft wird durch den Drehring hindurch in den Artikel 80 eingeblasen, um den Schulter-, den Mantel und den Bodenteil 82, 84 und 86 aufzuweiten und so die entsprechenden Bereiche 20, 22, 16 des Behälters 10 auszubilden. Beim Expandieren in der Form kühlt der Zwischenartikel 80 ab; die Formteile 242, 244 und 246 werden auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten, um die Kristallinität in unterschiedlichen Teilen des endgültigen Behälters zu kontrollieren. Bspw. wird die Halsplatte 242 kaitgehalten (bspw. auf 4,4 - 21,1 ºC (40 - 70 ºF)), der obere Formteil 244 zur Entlastung von Restspannungen in der Seitenwand warm (bspw. 45,89 - 65,56 ºC (120 - 150 ºF)) und der untere Formteil 246 zum Niedrighalten der Kristallinität im Bodenbereich kalt (bspw. 4,4 - 31,1 ºC (40 - 70 ºF)). Der aufgeweitete Schulter- und Mantelbereich 20 bzw. 22 erreichen folglich eine erheblich höhere Kristallinität als der Boden 16, was die Beständigkeit des Behälters gegen von der Laugenwäsche verursachte Spannungsrisse optimiert.
Die Fig. 12 zeigt eine Folge von Behälterprofilen, die den in den Fig. 4 - 7 gezeigten Schritten entsprechen. Das Profil 1 zeigt den Vorformling 50 der Fig. 4 mit dem bodenbildenden Bereich 56. Das Profil 2 zeigt den ersten Zwischenartikel 70 nach dem ersten Aufweitschritt der Fig. 5 mit dem im wesentlichen nicht aufgeweiteten bodenbildenden Bereich 76. Das Profil 3 zeigt den zweiten Zwischenartikel 80 nach der Wärmebehandlung der Fig. 6 mit dem im wesentlichen unveränderten bodenbildenden Bereich 86. Das Profil 4 zeigt den endgültigen Behälter 10 nach dem zweiten Aufweitschritt der Fig. 7 mit dem aufgeweiteten Champagnerfuß 16 niedriger Kristallinität und verhältnismäßig großer Wanddicke.
Die Profile der Fig. 14 entsprechen im wesentlichen denen der Fig. 12, zeigen aber das Ausbilden eines Behälters 110 mit einem mit Füßen versehenen Boden (vergl. Fig. 3). Die Bezugszeichen der Fig. 14 entsprechen denen der Fig. 12, denen jedoch jeweils 100 hinzuaddiert wurde. So zeigt in der Fig. 14 das Profil 1 einen Vorformling 150 für einen Behälter mit einem mit Füßen versehenen Boden mit dem bodenbildenden Bereich 156. Das Profil 2 zeigt einen ersten Zwischenartikel 170 nach dem ersten Aufweitschritt mit einem im wesentlichen unveränderten bodenbildenden Bereich 176. Das Profil 3 zeigt einen zweiten Zwischenartikel 180 nach der Wärmebehandlung und ebenfalls mit einem im wesentlichen unveränderten bodenbildenden Bereich 186. Das Profil 4 zeigt den endgültigen Behälter 110 nach dem zweiten Aufweitschritt mit einem Boden 116, der mit Füßen versehen ist. Der Behälter 110 kann in einer Vorrichtung ähnlich der in den Fig. 4 - 7 gezeigten ausgebildet werden, wobei für die Ausbildung eines mit Füßen versehenen Bodens - im Gegensatz zu einem Champagnerfuß - entsprechende Vorkehrungen zu treffen sind.
Die Fig. 8 - 11 entsprechen den Fig. 4 - 7, zeigen aber eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem jedoch der bodenbildende Bereich des Vorformlings im ersten Aufweitschritt aufgeweitet wird. Die Fig. 8 - 11 zeigen das Ausbilden eines Behälters mit Champagnerfuß, obgleich das Verfahren auch für das Ausbilden eines Behältes mit Füßen am Boden eingesetzt werden kann (vergl. Fig. 15). Dabei entsprechen die Bezugszeichen für gleiche Elemente in den Fig. 8 - 11 (um einen Hochstrich ergänzt) denen der Fig. 4 - 7.
So zeigt die Fig. 8 einen Vorformling 50' an einer Drehringanordnung 200' in einer ersten Formeinheit 214'. Die Bauteile entsprechen im wesentlichen denen der Fig. 4 - mit Ausnahme des unteren Teils der Formeinheit 214', wo der untere Formteil 220' im ersten Aufweitschritt einen aufgeweiteten Champagnerfuß ausbildet.
Die Fig. 9 zeigt das Aufweiten des Vorformlings 50' im ersten Aufweitschritt zu einem ersten Zwischenartikel 70'. Auch hier zieht der Zentrierstab 208' den Vorformling 50' axial aus; Druckmittel wird mittig in den ausgezogenen Vorformung eingedrückt, um diesen gegen die Innenwandflächen der Formeinheit 214' aufzuweiten. In dieser zweiten Ausführungsform werden die Seitenwandteile 72', 74' wieder auf Abmessungen gleich bzw. höchstens gleich denen der Seitenwandbereiche des endgültigen Behälters (20 und 22 in Fig. 2) aufgeweitet. Zusätzlich wird der bodenbildende Bereich 56' auf im wesentlichen die Abmessungen des endgültigen Behälterbodens (16 in Fig. 2) aufgeweitet. Nach dem ersten Aufweitschritt ist also der bodenbildende Bereich 56' des Vorformlings zu einem Champagnerfuß 76 mit einem mittigen Anguß 75', einer konkaven Vertiefung 77', einer Glocke 78' und einem äußern Bodenbereich 79' aufgeweitet worden. Ähnlich der ersten Ausführungsform ist die Halsplatte 216' kalt (bspw. 4,4 - 21,1 ºC (40 - 70 ºF)) und der obere Formteil heiß (bspw. 82,22 - 98,89 ºC (180 - 210 ºF)). Da jedoch der Boden 76' nun im ersten Aufweitschritt aufgeweitet worden ist, ist der untere Formteil 220' kalt (bspw. 4,4 - 21,2 ºC (40 - 70 ºF)), um ein Krisallisieren des aufgeweiteten Bodens zu verhindern.
Die Fig. 10 zeigt die Wärmebehandlung, bei der der erste Zwischenartikel 70' zu einem zweiten Zwischenartikel 80' kontrahiert. Auch hier sitzt der Artikel 70' an einem Drehring 202' und ist in eine Wärmebehandlungseinheit 228' eingesetzt, die ein Gehäuse 230', einen oberen Wärmeschirm 232' und eine Anordnung von IR-Heizelementen 234' enthält, die den Artikel 70' beim Durchlaufen der langgestreckten Wärmebehandlungskammer mit Wärme 235' (bspw. 204,44 - 260 ºC (400 - 500 ºF)) beaufschlagt. Auch hier schützen die verfahrbaren Schirme 236' den Boden des Artikels. Nach der Wärmebehandlung haben der Schulter- und der Mantelbereich 72', 74' kontrahiert; sie bilden nun den Schulter- und den Mantelbereich 82', 84' des zweiten Zwischenartikeis 80'. Die Abmessungen und die Kristallinität des aufgeweiteten Bodens 76' bleiben im wesentlichen unverändert; er bildet nun den Boden 86'.
Die Fig. 11 zeigt den zweiten Aufweitschritt, in dem der kontrahierte Zwischenartikel 80' zu dem endgültigen Behälter 10' (dem Behälter 10 in Fig. 2) aufgeweitet wird. Auch hier wird Druckluft durch den Drehring 202' eingeblasen, um die kontrahierten (Schulter- und Mantel-) Bereiche 82', 84' aufzuweiten und die entsprechenden (Schulter- und Mantel-) Bereiche 20, 22 des endgültigen Behälters 10' auszubilden. Die Halsplatte 242' ist kalt (bspw. 4,4 - 21,2 ºC (40 - 70 ºF)), so daß der Halsabschnitt im wesentlichen amorph verbleibt; der obere Formteil 244' ist warm (bspw. 48,89 - 65,56 ºC (120 - 150 ºF)), um Restspannungen im Schulter- und im Mantelbereich des Behälters zu beseitigen, während der untere Formteil 246' kalt ist (bspw. 4,4 - 21,1 ºC (40 - 70 ºF)), so daß der Boden 16 seine niedrige Kristallinität beibehält. Der Behälterboden behält die Abmessungen und Kristallinität im zweiten Aufweitschritt im wesentlichen bei.
Die Fig. 13 zeigt die Behälterprofile entsprechend der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens (Fig. 8 - 11) für einen Behälter mit Champagnerfuß. So zeigt das Profil 1. den Vorformling 50' mit dem bodenbildenden Bereich 56'. Das Profil 2 zeigt den ersten Zwischenartikel 70' nach dem ersten Aufweitschritt mit dem aufgeweiteten Boden 76'. Das Profil 3 zeigt den zweiten Zwischenartikel 80' nach der Wärmebehandlung mit im wesentlichen unverändertem Boden 86'. Das Profil 4 zeigt den endgültigen Behälter 10' mit kontrahierter Seitenwand, aber im wesentlichen unverändertem Bodenbereich 16'.
Entsprechend läßt sich ein mit Füßen versehener Boden nach der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens (vergl. Fig. 8 - 11) ausbilden, wie es die Behälterprofile der Fig. 15 zeigen. In diesem Fall bleibt jedoch ein mittiger verdickter Bereich 176' des Bodens im ersten Aufweitschritt unverändert, während im ersten Aufweitschritt ein oberer Bodenbereich 177' zu einer oberen halbkreisförmigen Bodenwand aufgeweitet wird. Das Profil 1 zeigt den Vorformling 150' mit einem bodenbildenden Bereich 156'. Das Profil 2 zeigt den ersten Zwischenartikel 170' mit dem Boden 173' nach dem ersten Aufweitschritt; es liegt ein aufgeweiteter äußerer Bodenbereich 177' vor, aber ein nicht aufgeweiteter, wesentlich dickererer mittiger bodenbildender Bereich 176' ist erhalten geblieben. Das Profil 3 zeigt einen zweiten Zwischenartikel 180' mit dem Boden 183' nach der Wärmebehandlung, in der der mittige verdickte bodenbildende Bereich 186' (im Vergleich zum Bereich 176') im wesentlich unverändert geblieben, aber die aufgeweitete Seitenwand und der aufgeweitete äußere Bodenbereich 187' kontrahiert sind. Das Profil 4 zeigt den endgültigen Behälter 110', dessen Boden 116' einen dicken mittigen halbkugelförmigen Bodenwandbereich 124' (wie 124 in Fig. 3) sehr niedriger Kristallinität (d.h. weniger als 2 %) sowie einen dünneren aufgeweiteten (weniger stark als die Seitenwand) Abschnitt 131' (wie 131 in Fig. 3) mit Beinen, Füßen und Rippen bei verhältnismäßig hoher Kristallinität (d.h. 10 - 20 %, aber weniger als die 25 % und mehr des Seitenwand-Mantels) aufweist.
Die Fig. 16 - 19 zeigen eine alternative Wärmebehandlungsvorrichtung. Die Fig. 16 zeigt den gleichen Drehhaltering 202, Zentrierstab 208 und zweiten Zwischenartikel 80 der Fig. 6 in einer alternativen Wärmebehandlungseinheit 256 mit einem Gehäuse 258 und Gebläsen 260, die Heißluft 261 ausgeben, um den ersten Zwischenartikel 70 zum zweiten Zwischenartikel 80 umzuformen. Der verdickte Bodenbereich 86 widersteht der thermisch verursachten Kristallisierung, obgleich auch hier Abschirmelemente vorgesehen sein können wie in Fig. 6.
Die Fig. 17 zeigt den Drehhaltering 202', den Zentrierstab 208' und den zweiten Zwischenartikel 80' der Fig. 10. Eine Wärmebehandlungseinheit 256 weist Heißluftgebläse 260 zum Erwärmen der Seitenwand sowie einen wassergekühlten Bodenbecher 272 zum Ansetzen an den Bodenbereich 76' auf, während dieser mit der kontrahierenden Seitenwand zusammen aufwärts läuft und zum Bodenbereich 86' (im wesentlichen der gleichen Abmessungen und Kristallinität) wird. Der wassergekühlte Bodenbecher 272 sitzt auf einem bewegbaren Stempel 273, so daß er in stetigem Kontakt mit dem Boden verbleibt, während die Seitenwand kontrahiert und der Boden aufwärts läuft. Der Becher legt sich mit der Oberseite 274 an den verdickten Bodenbereich an und enthält einen Kanal 276, durch den hindurch Wasser Wärme (Pfeil 277) vom Bodenbecher abführt.
Die Fig. 18 zeigt einen Drehhaltering 202', einen Zentrierstab 208' und eine Wärmebehandlungseinheit 228' mit einem Gehäuse 230', einer oberen Abschirmung 232', Induktionsheizstäben 234', die die Seitenwände des Zwischenartikels 170' mit Wärme beaufschlagen (Pfeil 235'), und bewegbaren Abschirmungen 236' zum Schutz des Bodens 176'. Der erste Zwischenartikel 170' ist zur Ausbildung eines mit Füßen versehenen Behälters angelegt; nach dem ersten Aufweitschritt bleibt der verdickte mittige Bereich 176' unverändert, während der äußere Bodenbereich 177 aufgeweitet worden ist. Der erste Artikel 170' kontrahiert in den zweiten Zwischenartikel 180', aber der mittige Bodenbereich 176' (und angrenzende Teile des äußeren Bodenteils 177 ') werden mit einem mit dem Rohr 282 zugeführten Kaltluftstrom (Pfeil 283) gekühlt, um eine Kristallisation und Kontraktion des mittigen Bodenbereichs zu verhindern. Der resultierende zweite Artikel 180' hat einen Boden 183' mit einem verdickten mittigen Bereich 186' und einem dünneren oberen Bodenteil 187'.
Die Fig. 19 zeigt einen Drehhaltering 202, Zentriertstab 208 und einen zweiten Zwischenartikel 80 ähnlich der Fig. 6, wobei jedoch die Wärmebehandlungseinheit 266 ein Gehäuse 267 und eine Folge von Hochfrequenz-Elektroden 268 aufweist, deren Länge abnimmt (wie mit den Pfeilen und gestrichelten Linien 269 angedeutet), während der erste Zwischenartikel 70 durch die Kammer läuft und kontrahiert, um den zweiten Zwischenartikel zu bilden. Die HF-Elektroden 268 werden über den Eingangsanschluß 271 und die Induktivität 270 mit HF- Energie gespeist. Durch örtliche Wärmezufuhr nur zur Seitenwand beim Kontrahieren und Durchlauf des Artikels durch die Wärmebehandlungskammer wird ein Erwärmen des Bodenbereichs 76 (und 86) verhindert oder erheblich abgeschwächt. Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyester-Werkstoffe basieren vorzugsweise auf Polyalkylen und insbesondere Polyethylenterephthalat (PET). PET-Polymerisate werden hergestellt durch Polymerisieren von Terephthalsäure oder ihres esterbildenden Derivats mit Ethylen. Das Polymerisat weist sich wiederholende Einheiten von Ethylenterephthalat der Formel
auf.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt die Verwendung von Copolymerisaten von Polyethylenterephthalat, in dem ein kleinerer Anteil - bspw. bis zu etwa 10 Gew.-% - Ethylenterephthalateinheiten durch verträgliche Monomereinheiten ersetzt wird. Wie der Begriff hier verwendet ist, soll "PET" also PET-Homo- und -Copolymerisate in zur Behälterherstellung geeigneten Qualitäten bezeichnen, wie sie in der einschlägigen Technik bekannt sind. Der Glycolanteil des Monomers kann durch aliphatische oder alicyclische Glycole wie Cyclohexandimethanol (CRDM), Trimethylenglycol, Polytetramethylenglycol, Dodecamethylenglycol, Hexamethylenglycol, diethyllenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Propan-1,3-diol, Butan-1,4-diol und Neopentylglycol, Bisphenole und andere aromatische Diole wie Hydrochinon und 2,2- bis(4'-B-hydroxethoxyphenyl)propan ersetzt sein. Beispiele für Anteile an Dicarbonsäuren, die in die Monomereinheiten substituiert sein können, sind aromatische Dicar-bonsäuren wie Isophthalsäure (IPA), Phthalsäure, Naphthalen-dicarbonsäure, Diphenyldicarbonsäure, Diphenoxyethandicarbonsäuren, Bibenzolsäure und aliphatische oder alicyclische Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, Decandicarbonsäure und Cyclohexandicarbonsäure. Zusätzlich lassen sich mit dem Polyethylenterephthalat-Polymerisat verschiedene mutlifunktionale Verbindungen wie Trimethylolpropan, Pentaerythritol, Trimellitsäure und Trimesinsäure copolymerisieren.
Die Polyethylenterephthalat-Polymerisate können andere kompatible Zusätze und Wirkstoffe enthalten, die die Leistung (bspw. die Geschmacks- oder anderen Eigenschaften von abgefüllten Produkten) nicht beeinträchtigen. Beispiele solcher Bestandteile sind Wärme- und Lichtstabilisatoren, Farbstoffe, Pigmente, Weichmacher, Füllstoffe, Antioxidantien, Gleitmittel, Extrusionshilfsmittel, Restmonomer-Scavenger und dergl.
Die Grenz- bzw. Eigenviscosität (IV) beeinflußt die Verarbeitbarkeit der Polyesterharze. Polyethylenterephthalat mit einer Eigenviscosität von etwa 0,8 wird in der CSD-Industrie verbreitet eingesetzt. Harze für verschiedene Anwendungen können von etwa 0,55 bis etwa 1,04 und insbesondere von etwa 0,65 bis 0,85 liegen. 1V-Messungen erfolgen nach ASTM D-2857 mit 010050 ± 0,0002 g/ml des Polymerisats in einem o- Chlorphenol (Schmelzpunkt 0 ºC) enthaltenden Lösungsmittel bei 30 ºC. Die Grenz- bzw. Eigenviscosität IV ist mit folgender Formel gegeben:
IV = (ln(Vlös/Vlösm))/C
mit Vlös = Viscosität der Lösung in beliebigen Einheiten,
Vlösm = Viscosität des Lösungsmittels in den gleichen Einheiten und
C = Konzentration in g Polymerisat in 100 ml Lösung
Der Vorformling zum Herstellen der erfindungsgemäßen hochtransparenten Mehrwegflasche sollte im wesentlichen amorph sein, was für PET eine Kristallinität von bis zu etwa 10 %, vorzugsweise nicht mehr als etwa 5 % und am besten nicht mehr als etwa 2 % bedeutet. Das im wesentlichen amorphe oder transparente Wesen des Vorformlings läßt sich alternativ definieren durch eine prozentuale Trübung (HT) von nicht mehr als etwa 20 %, vorzugsweise höchstens etwa 10 % und am besten nicht mehr als etwa 5 %. Der im wesentlichen amorphe Vorformling kann ein- oder mehrschichtig aufgebaut (bspw. mit Sperrschichten zum Herstellen von O&sub2;-Widerstand und/oder CO&sub2;-Rückhalt) und nach bekannten Spritzformverfahren hergestellt sein, wie bspw. in der US-PS 4 710 118 (Krishnakumar u.a.; erteilt am 1. 12. 1987) beschrieben.
Beim Spritzformen des Vorformlings kann der heißgespritzte Vorformling auf Raumtemperatur abgeschreckt und dann vor dem Aufblähen wieder auf eine Temperatur innerhalb des Orientierungstemperaturbereichs erwärmt werden (Streckblasformen mit Wiedererwärmung). Alternativ kann man den heißen spritzgeformten Vorformling teilweise abschrecken und auf einer Temperatur im Orientierungstemperaturbereich äquilibrieren lassen, bevor man ihn aufweitet (integriertes Verfahren). Der im wesentlichen amorphe Vorformling wird dann aufgeweitet, was in der Seitenwand des Behälters Orientierung und Kristallinität erzeugt. Das Ausmaß des Streckens läßt sich abhängig von der Sollgestalt und -wanddicke des Behälters variieren und wird durch Festlegen der relativen Abmessungen des anfänglichen Vorformlings und des endgültigen Behältes bestimmt. Der Aufweitschritt sollte in dem für den eingesetzten Polyester-Werkstoff geltenden Molekülorientierungs- Temperaturbereich erfolgen. Generell erfolgt die Molekülonentierung eines orientierbaren thermoplastischen Werkstoffs über einen Temperaturbereich von unmittelbar über der Glasübergangstemperatur (Temperatur oder schmaler Temperaturbereich, unter dem das Polymerisat in einem Glaszustand vorliegt) bis unmittelbar unter dem Schmelzpunkt des Polymerisats. In der Praxis stellt man orientierte Behälter in einem weitaus schmaleren Temperaturbereich her, der als Molekübrientierungs-Temperaturbereich bekannt ist. Der Grund hierfür ist, daß zu nahe an der Glasübergangstemperatur der Werkstoff zu steif ist, um sich in herkömmlichen Verarbeitungseinrichtungen noch recken zu lassen. Mit zunehmender Temperatur nimmt auch die Verarbeitbarkeit erheblich zu; bei oder nahe der Temperatur, bei der sich große Kristallitaggregate (auch Spherulite genannt) zu bilden beginnen, erreicht man jedoch eine praktische Obergrenze, da das Spherulitwachstum den Orientierungsprozeß negativ beeinflußt. Für ein im wesentlichen amorphes Polyestermaterial liegt der Molekülorientierungsbereich typischerweise etwa 11 - 36 ºC (20 - 65 ºF) und vorzugsweise etwa 17 - 22 ºC (30 - 40 ºF) über der Glasübergangstemperatur des Polyestermaterials. Für typisches amorphes PET-Polymerisat, das eine Glasübergangstemperatur von etwa 76 ºC (168 ºF) hat, liegt der Orientierungstemperaturbereich generell zwischen 91 ºC (195 ºF) und etwa 96 ºC (205 ºF).
Andere für die Herstellung von Polyester-Mehrwegflaschen wesentliche Faktoren sind in den US-PSn 4 334 627 (Krishnakumar u.a.; erteilt am 15. 6. 1982), 4 725 464 (Collette; 16. 2. 1988) und 5 066 528 (Krishnakumar u.a.; 19. 11. 1991) beschrieben.
Als weitere Alternative läßt sich in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein mehrschichtiger Vorformling einsetzen, der in der US-Patentanmeldung 07/909 961 (Collette u.a.) der Anmelderin vom 7. 7. 1992 auf einen "Multi- Layer Refillable Container, Preform And Method Of Forming Same", sowie in einer am gleichen Tag eingereichten Continuation-in-part-Anmeldung beschrieben ist. Zusätzlich zur Verwendung einer hochcopolymerisierten (4 - 6%) Kernschicht zwischen einer Innen- und einer Außenschicht, die jeweils schwach copolymerisiert (0 - 2 %) sind, können andere mehrschichtige Behälter Sperr- oder Wärmestabilisierungsschichten, Schichten aus aufbereitetem oder Post-Consumer-PET oder andere Schichten enthalten.
Wie bereits beschrieben, wird der erfindungsgemäße Kunststoffbehälter vorzugsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) hergetellt. Es lassen sich jedoch auch andere thermoplastische Polyesterharze verwenden. Ohne Verlust an der Substanz der Erfindung lassen sich die Werkstoffe selbst, die Wanddicken, die Konturen des Vorformlings und der Flasche sowie die Verfahrenstechniken allesamt auf ein bestimmtes Endprodukt abstimmen. Der Behälter kann für andere unter Druck oder druckfrei abgefüllte Getränke (Bier, Saft oder Milch) oder für Nichtgetränkeprodukte gedacht sein. Der Nutzen der Erfindung - bspw. der verbesserte Rißwiderstand bei erhöhter Temperatur - kann besonders geeignet sein für die Verwendung für Heißfüllbehälter, wie in der US-PS 4 863 046 (Collette u.a.; erteilt am 5. 9. 1989) beschrieben. Heißfüllbehälter müssen typischerweise erhöhten Temperaturen in der Größenordnung von 82,22 - 85 ºC (180 - 185 ºF) (Abfülltemperatur) und Innendrücken von 0,13 - 0,34 bar (2 - 5 psi) (Abfülleitungsdruck) ohne wesentliche Verformung widerstehen (d.h. Volumenänderung höchstens etwa 1 %).
Obgleich oben bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, ist einzusehen, daß sich am Aufbau, Werkstoff des Vorformlings und Behälters sowie am Verfahren zum Herstellen des letzteren Abänderungen durchführen lassen, ohne den Umfang der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Behälters (10; 110) mit einer Seitenwand (18; 118) und einer Basis (16; 116), bei dem man einen im wesentlichen amorphen Polyester-Vorformling (50) mit einem seitenwandbildenden Bereich (58) und einem basisbildenden Bereich (56) vorgibt, wobei der seitenwandbildende Bereich (58) sich im Orientierungstemperaturbereich des Polyesters befindet, den seitenwandbildenden Bereich biaxial aufweitet, um eine aufgeweitete Seitenwand zu bilden, und die Seitenwand erwärmt, um sie zu kristallisieren, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem ersten biaxialen Aufweitschritt den seitenwandbildenden Bereich (58) aufweitet, um einen ersten Zwischenartikel (70) herzustellen, dessen aufgeweitete Zwischen-Seitenwand (72, 74) Abmessungen aufweist, die im wesentlichen gleich oder größer sind als die Abmessungen der Seitenwand (18; 118) des endgültigen Behälters, während die Abmessungen im basisbildenden Bereich (76) im wesentlichen unverändert bleiben,

im nachfolgenden Erwärmungsschritt einen zweiten Zwischenartikel (80) ausbildet, wobei man die aufgeweitete Zwischen-Seitenwand (72, 74) erwärmt, um sie zu kristallisieren und unter die Abmessungen der Seitenwand (18; 118) des endgültigen Behälters zu kontraktieren (82, 84), während der basisbildende Bereich (86) im wesentlichen amorph und in den Abmessungen im wesentlichen unverändert bleibt, und

in einem zweiten Aufweitschritt die kontrahierte Zwischen-Seitenwand (82, 84) und den basisbildenden Bereich (86), die sich innerhalb des Orientierungstemperaturbereichs befinden, auf die endgültigen Abmessungen der Seitenwand (18; 118) und der Basis( 16; 116) des Behälters aufweitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der basisbildende Bereich (86) während des Erwärmens abgeschirmt wird, um eine Kristallisierung desselben zu verhindern.

3. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 und 2, bei dem man während des Erwärmens im zweiten Zwischenartikel (80) einen Zentrierstab (208) vorsieht, der gemeinsam mit dem kontrahierenden Zwischenartikel kontrahiert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im Erwärmungsschritt der Druck im Zwischenartikel (80) geregelt wird, um eine gleichmäßige Kontraktion zu gewährleisten.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem es sich beim ersten Aufweitschritt um ein Blasformen in eine erste äußere Form (214) handelt, die einen oberen Teil (218) auf einer ersten Temperatur, der sich an die aufgeweitete Zwischen-Seitenwand (72, 74) anlegt, und einen unteren Teil (220) aufweist, der sich mit einer zweiten Temperatur, die niedriger als die erste Temperatur ist, an den basisbildenden Bereich (76) anlegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem es sich beim zweiten Aufweitschritt um ein Blasformen in einer zweiten äußeren Form (24) handelt, die einen oberen Teil (244) auf einer dritten Temperatur, die sich an die Seitenwand (18; 118) des Behälters (10; 110) anlegt, und einen unteren Teil (246) aufweist, der sich an die Basis (16; 116) mit einer vierten Temperatur anlegt, die gjeich oder niedriger als die dritte Temperatur ist, um ein Kristallisieren der Basis zu verhindern.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die fertig geformte Seitenwand (18; 118) eine verjüngte obere Schulter (20; 120) und einen im wesentlichen zylindrischen Mantel (22; 122) aufweist, wobei das Erwärmen und Aufweiten im Mantel (22; 122) eine durchschnittliche Kristallinität von mindestens etwa 25% erzeugen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die fertig geformte Basis (16; 116) einen verdickten Basisbereich (26, 28; 124) aufweist, der wesentlich dicker als der Mantel (22; 122) ist und in dem die Kristallinität im Durchschnitt nicht höher ist als etwa 10 %.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem infolge der Wärme- und der Aufweitbehandlung eine Wanddicke, biaxiale Orientierung und Kristallinität entstehen, die ausreichen, um einen freistehenden druckbeaufschlagbaren Behälter (10; 110) auszubilden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem infolge der Wärme- und der Aufweitbehandlung eine Wanddicke, biaxiale Orientierung und Kristallinität entstehen, die ausreichen, um einen freistehenden, druckbeaufschlagbaren und mehrfach füllbaren Behälter (10; 110) auszubilden.

11. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem infolge der Wärme- und der Aufweitbehandlung eine Wanddicke, biaxiale Orientierung und Kristallinität entstehen, die ausreichen, um einen heißfüllbaren Behälter (10; 110) auszubilden.

12. Nach dem Verfahren eines der vorgehenden Ansprüche hergestellter Behälter, bei dem die fertig geformte Seitenwand (18; 118) eine obere verjüngte Schulter (20; 120) und einen im wesentlichen zylindrischen Mantel (22; 122) aufweist, wobei letzterer eine Kristallinität von im Durchschnitt mindestens etwa 25 % aufweist.

13. Behälter nach Anspruch 12, bei dem mindestens ein Teil der Behälterbasis (16; 116) einen verdickten Basisbereich (26; 28; 124) bildet, in dem die Wanddicke mindestens etwa dreimal größer als die des Mantels (22; 122) und die Kristallinität im Durchschnitt nicht höher als etwa 10 % ist.

14. Behälter nach Anspruch 13, bei dem der Behälter (10) mit einem Champagner-Fuß (16) ausgeführt ist und der verdickte Fußbereich einem Glockenbereich (28) und eine mittige Aufwölbung (26) aufweist.

15. Behälter nach Anspruch 12, bei dem der Polyester Polyethylenterephthalat (PET) ist.

16. Behälter nach Anspruch 165, bei dem der Polyester ein PET-Homo- oder Copolymer ist.

17. Behälter nach Anspruch 13, bei dem die fertig geformte Schulter (20; 120) eine durchschnittliche Kristallinität von etwa 20 bis 30 %, der fertig geformte Mantel (22; 122) eine durchschnittliche Kristallinität von etwa 25 bis 35 % und der verdickte Basisbereich (26, 28; 124) eine durchschnittliche Kristallinität von nicht mehr als etwa 10 % aufweisen.

18. Behälter nach Anspruch 17, bei dem der fertig geformte Mantel (22; 122) eine durchschnittliche Kristallinität von etwa 30 bis 35 % hat.

19. Behälter nach Anspruch 18, bei dem der fertig geformte Mantel (22; 122) eine Wanddicke von etwa 0,5 bis etwa 0,8 mm hat.

20. Behälter nach Anspruch 19, bei dem mindestens ein Teil der Behälterbasis (16; 116) einen verdickten Basisbereich (26, 28; 124) bildet, in dem die Wanddicke mindestens dreimal größer als im Mantel (22; 122) und die Kristallinität im Durchschnitt nicht höher als etwa 10 % sind, so daß der fertig geformte Behälter (10; 110) in Ätzwaschlauge bei einer Temperatur von mehr als 60 ºC mindestens 10 Neufüllzyklen ohne Rißversagen widersteht.

21. Behälter nach Anspruch 20, bei dem der fertig geformte Behälter (10; 110) in Ätzwaschlauge bei einer Temperatur von mehr als 60 ºC mindestens 20 Neufüllzyklen ohne Rißversagen widersteht.

22. Behälter nach einem der Ansprüche 20 bis 21, bei dem der fertig geformte Behälter (10; 110) den angegebenen Neufüllzyklen bei einer maximalen Volumenänderung von etwa ±1,5 % widersteht.

23. Behälter nach Anspruch 12, bei dem der fertig geformte Behälter (10; 110) ein freistehender, biaxial orientierter und druckbeaufschlagbarer PET-Behälter ist.

24. Behälter nach Anspruch 12, bei dem der Behälter (110) mit einer mit Füßen versehenen Basis (116) mit einer im wesentlichen halbkugelförmigen Unterseite (129) ausgeführt ist, die einen mittigen verdickten Basisbereich (124) mit der mindestens dreifachen Wanddicke des Mantels (122) und einer durchschnittlichen Kristallinität von nicht mehr als etwa 10 % sowie einen dünneren äußeren Basisbereich (131) mit radialen Rippen (130) und abwärts vorstehenden Beinen (125) aufweist, die unten zu tragenden Füßen (128) auslaufen.

25. Behälter nach Anspruch 24, bei dem der dünnere äußere Basisbereich (13) eine durchschnittliche Kristallinität von etwa 10 bis 20 % aufweist.

26. Verfahren zum Herstellen eines Behälters (10'; 110') mit einer Seitenwand (18'; 118') und einer Basis (16'; 116'), bei dem man einen im wesentlichen amorphen Polyester- Vorformling (50') mit einem seitenwandbildenden Bereich (58') und einem basisbildenden Bereich (56') vorgibt, wobei der seitenwand- und der basisbildende Bereich sich im Orientierungstemperaturbereich des Polyesters befinden, den seitenwandbildenden Bereich biaxial aufweitet, um eine aufgeweitete Seitenwand zu bilden, und die Seitenwand erwärmt, um sie zu kristallisieren, dadurch gekennzeichnet, daß man

in einem ersten biaxialen Aufweitschritt den seitenwandbildenden Bereich (58') aufweitet, um einen ersten Zwischenartikel (70') herzustellen, dessen aufgeweitete Zwischen-Seitenwand (72', 74') Abmessungen aufweist, die im wesentlichen gleich oder größer sind als die der Seitenwand (18'; 118') des endgültigen Behälters, und den basisbildenden Teil (76') auf im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie die der Basis (16'; 116') des fertig geformten Behälters aufweitet;

im nachfolgenden Erwärmungsschritt einen zweiten Zwischenartikel (80') ausbildet, wobei man die aufgeweitete Zwischen-Seitenwand (72', 74') erwärmt, um sie zu kristallisieren und unter die Abmessungen der Seitenwand (18'; 118') des endgültigen Behälters zu kontraktieren (82', 84'), während der basisbildende Bereich (86') seine Abmessungen und seine prozentuale Kristallinität im wesentlichen beibehält, und

in einem zweiten Aufweitschritt die kontrahierte Zwischen-Seitenwand (82', 84'), während sie sich im Orientierungstemperaturbereich befindet, auf die endgültigen Abmessungen der Seitenwand (18'; 118') aufweitet, während die Basis (16'; 116') ihre Abmessungen und ihre prozentuale Kristallinität im wesentlichen beibehält.

27. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem im Erwärmungsschritt die Basis (86') abgeschirmt wird, um ihre Abmessungen und prozentuale Kristallinität im wesentlichen zu erhalten.

28. Verfahren nach einem der Ansprüch 26 und 27, bei dem im Erwärmungsschritt die Basis (86') gekühlt wird, um ihre Abmessungen und prozentuale Kristallinität im wesentlichen zu erhalten.

29. Verfahren nach Anspruch 28, bei dem man im Erwärmungsschritt die Basis (86') erwärmt, um während des ersten Aufweitschritts in der Basis entstandene Spannungen mindestens teilweise abzubauen.

30. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, bei dem man während des Erwärmens im zweiten Zwischenartikel (80') einen Zentrierstab (208') vorsieht, der gemeinsam mit dem kontrahierenden Zwischenartikel kontrahiert.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26, 27 und 30, bei dem man während des Erwärmens den Innendruck im Zwischenartikel (80') regelt, um eine gleichmäßige Kontraktion zu erzielen.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 26, 27, 30 und 31, bei dem der erste Aufweitschritt ein Blasformen in einer erste äußeren Form (214') ist, die einen oberen Teil (218') auf einer ersten Temperatur, die sich an den aufgeweiteten Zwischen-Seitenwand (72', 74') anlegt, sowie einen unteren Teil (220') aufweist, der sich mit einer zweiten Temperatur, die niedriger als die erste ist, an den basisbildenden Bereich (76') anlegt.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 26, 27, 30, 31 und 32, bei dem es sich bei dem zweiten Aufweitschritt um ein Blasformen in einer zweiten äußeren Form (240') handelt, die einen oberen Teil (244') mit einer dritten Temperatur, an den sich die Seitenwand (18'; 118') des Behälters (10'; 110') anlegt, und einen unteren Teil (246') aufweist, an den sich die Basis (16'; 116') mit einer vierten Temperatur anlegt, die gleich oder niedriger als die dritte Temperatur ist, um ein Kristallisieren der Basis zu verhindern.

34. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die fertig geformte Seitenwand (18'; 118') eine obere verjüngte Schulter (20'; 120') sowie einen im wesentlichen zylindrischen Mantel (22'; 122') aufweist und die Erwärmungs und Aufweitbehandlung im Mantel (22'; 122') eine durchschnittliche Kristallinität von mindestens etwa 25 % erzeugen.

35. Verfahren nach Anspruch 34, bei dem die fertig geformte Basis (16'; 116') einen verdickten Fußbereich (26', 28'; 124') aufweist, der wesentlich dicker als der Mantel (22'; 122') ist und in dem die durchschnittliche Kristallinität nicht mehr als etwa 10 % beträgt.

36. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem die Erwärmungs- und die Aufweitbehandlung eine Wanddicke, biaxiale Orientierung und Kristallinität erzeugen, die ausreichen, um einen freistehenden druckbeaufschlagbaren Behälter (10'; 110') zu bilden.

37. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem die Erwärmungs- und die Aufweitbehandlung eine Wanddicke, biaxiale Orientierung und Kristallinität erzeugen, die ausreichen, um einen wiederfüllbaren, freistehenden und druckbeaufschlagbaren Behälter (10'; 110') zu bilden.

38. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem die Erwärmungs und die Aufweitbehandlung eine Wanddicke, biaxiale Orientierung und Kristallinität erzeugen, die ausreichen, um einen heißfüllbaren Behälter (10'; 110') zu bilden.

39. Behälter (10; 110; 10'; 110') mit einem im wesentlichen transparenten, biaxial orientierten, freistehenden blasgeformten Polyesterrumpf mit einer Seitenwand (18; 118; 18'; 118') mit einer oberen verjüngten Schulter (20; 120; 20'; 120'), einem im wesentlichen zylindrischen Mantel (22; 122; 22'; 122') sowie einer Basis (16; 116; 16'; 116'), dadurch gekennzeichnet, daß die Basis einen verdickten Basisbereich (26, 28; 124; 26', 28'; 124') aufweist, dessen Wanddicke mindestens etwa dreimal größer ist als die Dicke des Mantels (22; 122; 22'; 122'), und daß die Kristallinität des Mantels im Durchschnitt mindestens etwa 25 % und die des verdickten Basisbereichs nicht mehr als etwa 10 % betragen.

40. Behälter nach Anspruch 39, bei dem der Fuß ein Champagner-Fuß (16; 16') ist und der verdickte Fußbereich eine mittige Wölbung (26; 26') und einen Glockenbereich (28; 28') aufweist.

41. Behälter nach Anspruch 39, bei dem die Basis (116; 116') Füße sowie und eine im wesentlichen halbkugelförmige Unterseite (129; 129') und abwärts vorstehende Beine (125; 125') aufweist, die unten zu Füßen (128; 128') auslaufen, wobei der verdickte Basisbereich einen mittigen Bereich (124; 124') der halbkugelförmigen Unterseite aufweist.

42. Behälter nach Anspruch 41, bei dem die Basis weiterhin einen im Vergleich zum verdickten Basisbereich (124; 124') wesentlich dünneren Basisbereich (131; 131') mit Beinen, Füßen sowie Rippen in der Unterseite zwischen den Beinen aufweist, wobei der dünnere Basisbereich eine durchschnittliche Kristallinität von etwa 10 bis 20 % hat.

43. Behälter nach Anspruch 39, bei dem der Mantel (22; 122; 22'; 122') eine durchschnittliche Kristallinität von etwa 30 bis 35 % hat.

44. Behälter nach Anspruch 39, bei dem der Behälter (10; 110; 10'; 110') in Ätzwaschlauge mit mehr als 60 ºC Temperatur mindestens 10 Wiederauffüllzyklen ohne Rißversagen widersteht.

45. Behälter nach Anspruch 44, bei dem der Behälter (10; 110; 10'; 110') in Ätzwaschlauge mit mehr als 60 ºC Temperatur mindestens 20 Wiederauffüllzyklen ohne Rißversagen widersteht.

46. Behälter nach Anspruch 44 oder 45, bei dem der Behälter (10; 110; 10'; 110') den angegebenen Wiederfüllzyklen mit einer maximalen Volumenänderung von etwa ±1,5 % widersteht.

47. Behälter nach Anspruch 39, bei dem der Polyester ein Homo- oder Copolymerisat von Polyethylenterephthalat (PET) ist.

48. Behälter nach Anspruch 47, bei dem der Mantel (22; 122; 22'; 122') eine durchschnittliche Wanddicke von etwa 0,50 bis 0,80 mm und eine durchschnittliche Kristallinität von etwa 30 bis 35 % aufweist, während die Wanddicke und die Kristallinität des verdickten Basisbereichs (26, 28; 124; 26', 28'; 124') jeweils durchschnittlich etwa 2,0 bis 4,0 mm bzw. nicht mehr als etwa 10 % betragen.

49. Behälter nach Anspruch 39, bei dem der Behälter (10; 110; 10'; 110') ein freistehender, biaxial orientierter und druckbeaufschlagbarer PET-Behälter ist.

50. Behälter nach Anspruch 39, bei dem der Behälter (10; 110; 10'; 110') heißfüllbar ist.

51. Behälter nach Anspruch 12 oder 39, bei dem der Polyester ein PET in Flaschenqualität ist.

52. Behälter nach Anspruch 51, bei dem der Behälter eine mehrlagige Seitenwand (18; 118; 18'; 118') aufweist, von der mindestens eine Schicht aus einem Werkstoff besteht, der aus der aus sperrschichtbildendem rezykeltem und "Post- consumer"-PET hoher Wärmestabilität bestehenden Gruppe gewählt ist.

53. Behälter nach Anspruch 12, bei dem der fertig geformte Mantel (22; 122) eine durchschnittliche Kristallinität von mindestens etwa 30 % aufweist.

54. Behälter nach Anspruch 39, bei dem der Mantel (22; 122; 22'; 122') eine durchschnittliche Kristallinität von mindestens etwa 30 % aufweist.