DE69404790T2

DE69404790T2 - In axialer Richtung zerdrückbare Flasche aus Kunststoff und Werkzeug zur Herstellung einer solchen Flasche

Info

Publication number: DE69404790T2
Application number: DE69404790T
Authority: DE
Inventors: Isabelle Fandeux; Jean-Marie Petre
Original assignee: Societe des Eaux Minerales dEvian SA SAEME
Current assignee: Societe des Eaux Minerales dEvian SA SAEME
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2014-09-09
Also published as: EP0644121A1; JPH07172424A; ATE156443T1; US5632397A; ES2108396T3; EP0644121B1; CA2131957A1; DE69404790D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flasche aus Kunststoffmaterial, die durch eine Axialkraft zusammendrückbar ist und die sich somit von Flaschen unterscheidet, deren zusammendrückung aus einer Kraft quer zu ihrer Längsachse resultiert, wie beschrieben in der EP-408 929 oder EP-528 754.
Die Erfindung betrifft auch ein Werkzeug zur Realisierung einer solchen Flasche aus zusammendrückbarem Kunststoffmaterial.
Vorgeschlagen wurden bereits zahlreiche zusammendrückbare Flaschen aus Kunststoffmaterial, beispielsweise durch die US- 5 209 372, die eine Flasche beschreibt, deren seitliche Wand spiralförmige Rippen zwischen der Basis und dem Kopfteil aufweist, oder durch die US-5 201 438, die eine Flasche beschreibt, deren Seitenwandungen durch plane Facetten gebildet ist, oder auch die FR-2 316 132 und die FR-2 259 754, welche Flaschen zeigen, deren seitliche Wandung durch eine Nebeneinanderanordnung gekrümmter Rauten gebildet ist, die durch Rippen begrenzt sind und deren Diagonale eine Faltnut bildet. Die Komplexität der Formen gewisser dieser bekannten Flaschen macht ihre Herstellung schwierig. Andere sind ohne jede Querwellungen versehen und können nicht verwendet werden, um nach dem Flaschenfüllvorgang palettisierte Chargen zu bilden, die gehandhabt, transportiert und in Form von Stapellasten gespeichert werden, da in solchen Lasten tatsächlich die Flaschen der unteren Schicht erhöhte Druckbeanspruchungen auszuhalten haben und das Fehlen von Querwellungen die notwendigen Dämpfungsmittel nicht schafft.
Es stellt sich somit das Problem, eine Flasche aus Kunststoffmaterial zur Verfügung zu stellen, die durch Anwendung einer Axialkraft zusammendrückbar ist und deren allgemeine Form denjenigen bekannter Flaschen nahekommt (damit sie ohne Modifikation der existierenden Flaschenfabriken eingesetzt werden kann) und die in Form von palettisierten Chargen und Laststapeln gelagert und transportiert werden kann und die nach dem Zusammendrücken auf einen Rest geringen Volumens reduziert werden kann, dessen Form im wesentlichen stabil ist, d.h. permanent ist und praktisch ohne die Möglichkeit einer elastischen Verformung ist.
Allgemein ist es ein Ziel der Erfindung, eine solche Flasche aus Kunststoffmaterial zur Verfügung zu stellen, die von der gleichen allgemeinen Form und den gleichen Abmessungen wie die üblichen Flaschen aus Kunststoffmaterial mit Querwellungen in einer Flaschenfabrik ohne Modifikation der Herstellungs- und Füllketten eingesetzt werden kann und dann in üblicher Weise gehandhabt werden kann, insbesondere um palettisierte Chargen und Stapellasten zu bilden, die jedoch und im Gegensatz zu bekannten Flaschen leicht zusammenzudrücken ist, um einen Rückstand reduzierten Volumens zu bilden, wenn eine Axialkraft geringen Wertes sowohl bei Beginn der Zusammendrückungsphase wie bei der Fortsetzung dieser Phase ausgeübt wird.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine Flasche aus Kunststoffmaterial zur Verfügung zu stellen, die axial durch Anwendung einer Kraft geringen Wertes zusammendrückbar ist und deren vollständigem Zusammendrücken durch das Vorhandensein eines mittleren Greifteils nicht entgegengewirkt werden kann, das einen reduzierten Durchmesser oder eine besondere Form hat.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine solche Flasche zur Verfügung zu stellen, die wie die üblichen Flaschen aus Kunststoffmaterial hergestellt werden kann, d.h. nach den Verfahren zur Herstellung von Hohikörpern, wie Spritzbiasen, Blasspritzen oder dergleichen.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine solche Flasche zur Verfügung zu stellen, die aus unterschiedlichen einfachen oder zusammengesetzten Materialien, Mehrschichtenmaterialien oder Compounds wie Polyolefinen, Polyestern oder PVC und insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET) realisiert ist.
Auch ist es ein Ziel der Erfindung, eine solche Flasche zu liefern, die für einen Konsumenten in der gleichen Weise wie die üblichen Flaschen verwendbar ist, sowohl bei einem Öffnen wie bei einem Wiederschließen wie beim Ausleeren des Inhalts.
Schließlich ist es ein Ziel der Erfindung, eine solche Flasche zur Verfügung zu stellen, deren Kosten, die direkt proportional zur eingesetzten Materialmenge sind, vollständig vergleichbar denen bekannter Flaschen sind, um sie industriell einzusetzen.
Auch hat die Erfindung ein Werkzeug zur Realisierung einer solchen Flasche zum Gegenstand, insbesondere einer Form vom Typ von denen, wie sie in Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus Plastik eingesetzt werden.
Eine axial zusammendrückbare Flasche aus Kunststoffmaterial nach der Erfindung, die auf wenigstens dem größten Teil ihrer Höhe Querkannelierungen trägt, zeichnet sich dadurch aus, daß diese Kannelierungen eine Tiefe haben - d.h. eine Abmessung in Richtung der Achse der Flasche -, die zyklisch über den Umfang dieser Kannelierungen zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert variiert.
Anders ausgedrückt: Die Kannelierungen haben eine Tiefe, die, wenn man sich über den Umfang einer Kannelierung um die Längsachse der Flasche bewegt, ausgehend von einem Maximalwert, abnimmt, bis ein Minimalwert erreicht wird, dann von diesem Minimalwert bis zu dem Maximalwert zunimmt, dann von neuem bis zu dem Minimalwert abnimmt, und so weiter in periodischer oder zyklischer Weise.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist die oben definierte Form einer Kannelierung die gleiche für sämtliche Kanneuerungen der seitlichen Wand der Flasche, ist jedoch winkelmäßig um einen Wert gleich π/n bezogen auf die Längsachse der Flasche einer Kannelierung zur folgenden vesetzt, wobei n eine ganze Zahl ist.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Winkel in der Mitte jedes Bogens, der auf dem Boden einer Kanneherung gebildet ist, zwischen einem Punkt maximaler Tiefe und einem Punkt minimaler Tiefe gleich π/n, wobei n eine ganze Zahl ist.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung variiert die Tiefe jeder Kannelierung entsprechend einer kontinuierlichen Kurve, wenn man sich auf dem Umfang der Kannelierung zwischen dem Maxiinalwert und dem Minimalwert bewegt, dann zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert ... etc.
Nach einer Variante sind die beiden Enden eines Kreisbogens mit der Mitte π/n zwischen einem Punkt, wo die Kannelierung von maximaler Tiefe, und dem folgenden Punkt, wo die Tiefe minimal ist, durch ein gerades Segment verbunden.
Ebenfalls erfindungsgemäß variiert der Bodenradius der Kannelierung - und somit das gerade Profil durch eine durch die Achse der Flasche gehende Radialebene - zyklisch, wenn man sich auf dem Umfang der Kannelierung entsprechend der Tiefe hiervon bewegt.
Eine Flaschenstruktur der oben definierten Art, wo die Dicke der Seitenwand konstant ist, führt nach dem Zusammendrücken der Flasche durch Aufbringung einer Axialkraft zu einem Festkörper geringen Restvolumens, dessen Umfangsebene im wesentlichen die eines Polygons mit n Seiten ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das die Flasche bildende Material Polyethylenterephthalat (PET).
Nach Ausführungsformen der Erfindung, die zu guten Ergebnissen geführt haben, kann die Flasche aus PET mit einem Inhalt von 1,5 Liter, einem Leergewicht zwischen 34 und 38 Gramm, einer konstanten Wanddicke zwischen 0,17 und 0,35 mm und einer Höhe im leeren Zustand zwischen 300-340 mm durch Aufbringen einer Axialkraft von weniger als 10 DaN zusammengedrückt werden.
Für eine erste vorzugsweise Ausführungsform einer solchen Flasche liegt die Maximaltiefe der Kannelierungen in der Größenordnung von 3 mm, die Minimaltiefe in der Größenordnung von 1,5 mm und der Öffnungswinkel (a) der Kannelierung bei 70º.
Für eine zweite vorzugsweise Ausführungsform liegt die Maximaltiefe der Kannelierungen in der Größenordnung von 3,86 mm, die Minimaltiefe in der Größenordnung von 1,7 mm und der Öffnungswinkel (a) der Kannelierung bei 59,74º.
Andere Kunststoffmaterialien als PET können eingesetzt werden, um eine Flasche nach der Erfindung zu realisieren, insbesondere die einfachen und Verbundmaterialien, die Mehrschichtmaterialien oder die Compounds vorn Typ PVC oder vom Typ Polyolefine oder Polyester.
Die Erfindung kann verwirklicht werden für Flaschen mit zylindrischem Körper und geradem, im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, die gegebenenfalls eine Greifeinschnürung haben, ohne daß diese Formangabe jedoch irgendeinen begrenzenden Charakter hätte, wobei der Flaschenkörper von geradem hexagonalem oder oktogonalem Querschnitt sein kann oder auch beispielsweise parallelepipedförmig sein kann.
Ein Werkzeug zur Realisierung einer Flasche der oben definierten Art umfaßt eine eigentliche Form, die bei einem Verfahren zum Erhalt von Hohlkörpern aus Kunststoff eingesetzt werden kann und die über wenigstens den größeren Teil ihrer Höhe Querwellungen aufweist, die durch eine Abwechslung von Rippen und Nuten gebildet sind, und zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Rippen einen Vorsprung bilden, der, wenn man sich auf dem Umfang der Rippe weiterbewegt, zyklisch zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert variiert.
Der Winkel in der Mitte jedes Rippenbogens zwischen seinem Ende, wo der Vorsprung minimal ist, und dem, wo der Vorsprung maximal ist, liegt vorzugsweise bei π/n, wo n eine ganze Zahl ist.
In einer solchen Form sieht die Erfindung komplementär vor, daß die oben definierte Form einer Rippe die gleiche für sämtliche Rippen mit einer Winkelverschiebung um einen Wert gleich π/n bezogen auf die Längsachse der Form ist, wenn man sich gemäß der Richtung dieser Achse bewegt.
Ebenfalls erfindungsgemäß variiert der Kopf radius der Rippe zyklisch, wenn man sich auf dem Umfang der Rippe bewegt, und zwar entsprechend des Vorsprungs dieser Rippe.
Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die Kannelierungen eine im wesentlichen konstante Tiefe über den größeren Teil ihres Umfangs und umfassen stellenweise Ausgangspunkte für Faltungen, die radial vorspringend nach außen auf dem Boden der Kannelierungen gebildet sind, wobei diese Faltausgangspunkte regelmäßig verteilt und im Winkel über die Achse der Flasche von einer Kannelierung zur anderen versetzt sind.
In überraschender, jedoch sehr wirksamer Weise erleichtern diese Biege- oder Faltausgangspunkte, die durch Vorsprünge des Bodens der Kannelierungen gebildet sind, erheblich das axiale Zusammendrücken der Flasche: Die Axialkraft, die auf die Flasche ausgeübt werden muß, um deren Zusammendrücken herbeizuführen, liegt unter 10 DaN, und das vollständige Zusammendrücken der Flasche bleibt möglich, selbst wenn diese einen mittleren Greifteil reduzierten Durchmessers oder besonderer Form umfaßt.
Allgemein weisen diese Falt- oder Biegeausgangspunkte, die die vorgenannten Vorsprünge bilden, die folgenden Charakteristiken auf:
- Sie umfassen Erzeugende oder Kopflinien, die sich in Ebenen erstrecken, die durch die Achse der Flasche gehen und die gegen diese Achse um einen bestimmten Winkel geneigt sind,
- dieser Winkel hat einen Wert zwischen 0 und 45º,
- die Erzeugenden oder Kopflinien erstrecken sich von einer Flanke der Kannelierung zur anderen und sind dabei mit einer der Flanken durch einen Kreisbogen verbunden, dessen Konkavität nach außen weist.
Nach einer ersten Ausführungform haben die Faltausgangspunkte in den Mittelebenen der Kannelierungen senkrecht zur Achse der Flasche eine Kreisbogenform mit Konkavität, die gegen das Innere der Flasche gerichtet ist.
Nach einer Ausführungsformvariante haben die Faltausgangspunkte in diesen Mittelebenen der Kannelierungen eine V-Form mit bezüglich der Flasche nach außen gerichteter Spitze.
Die Winkelerstreckung jedes Faltausgangspunkts um die Achse der Flasche liegt zwischen etwa 0,2 Radiant und 2 π/n, wobei n die Anzahl der Faltausgangspunkte pro Kannelierung ist.
Die Winkelversetzung der Faltausgangspunkte von einer Kannelierung zur anderen beträgt π/n, wobei n die Anzahl der Faltausgangspunkte pro Kannelierung ist.
Die Erfindung betrifft auch eine Form zur Herstellung einer axial zusammendrückbaren Flasche aus Kunststoffmaterial, die sich dadurch auszeichnet, daß ihre Innenfläche kreisförmige Rippen umfaßt, die Querkannelierungen der herzustellenden Flaschen entsprechen und Hohlräume oder komplementäre Ausnehmungen zu den Faltausgangspunkten der vorbeschriebenen Art umfassen.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, bei der beispielsweise auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird, in der
Fig. 1 eine Ansicht einer Flasche nach der Erfindung ist;
Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 ist, jedoch in größerem Maßstab;
Fig. 3 ein Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1 ist, im gleichen Maßstab wie dem der Fig. 2;
Fig. 3A und 3B Schnittdarstellungen längs der Linien x-x und y-y der Fig. 3 sind, und zwar in größerem Maßstab;
Fig. 4 ein Schnitt analog denen der Fig. 2 und 3 ist, jedoch für eine andere Ausführungsform;
Fig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung ist und einen Teil der Flaschenwand nach der Erfindung zeigt;
Fig. 6 eine schematische perspektivische Darstellung nach Zusammendrücken der Flasche ist;
Fig. 7 ein Diagramm ist;
Fig. 8 eine Teildarstellung im Schnitt einer Form nach der Erfindung ist;
Fig. 9 ein Schnitt längs der Linie 9-9 der Fig. 8 ist;
Fig. 10 ein Schnitt längs der Linie 10-10 der Fig. 9 ist, jedoch in größerem Maßstab;
Fig. 11 ein Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 9 ist, jedoch in größerem Maßstab;
Fig. 12 eine Teildarstellung einer Flasche nach einer bevorzugten Ausführungsform ist;
Fig. 13 eine vergrößerte Detaildarstellung ist, mit XIII in Fig. 12 umkreist;
Fig. 14 schematisch die Form einer Kannelierung von oben gesehen zeigt; und
Fig. 15 eine Darstellung entsprechend Fig. 14 für eine Ausführungsvariante ist.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Flasche B nach der Erfindung aus Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) zeigt, ohne daß diese Angabe jedoch als begrenzend an sich anzusehen ist, die Flasche kann auch aus einem einfachen oder einem Verbundmaterial, einem mit mehreren Schichten oder aus Compound-Materialien hergestellt sein, wie PVC oder einem Polyolefin oder einem Polyester. Die Flasche B umfaßt einen Boden F, eine Seitenwandung P von zylindrischer allgemeiner Gestalt mit zwei Teilen p&sub1; und p&sub2;, die durch eine Greifeinschnürung r getrennt sind, wobei der obere Teil p&sub2; sich in Richtung des Halses C durch einen kegelstumpfförmigen glatten Teil E verlängert oder der als Variante Reliefs umfassen kann, die eine Marke oder dergleichen darstellen. Der Halsteil C umfaßt einen Gewindehals G, an dem man einen aufzuschraubenden Stopfen V anbringen kann. Die Flasche B, die nach den üblichen Herstellungstechniken für Hohlkörper aus Kunststoffmaterial gemacht sein kann, beispielsweise Spritzbiasen, ist auf ihrer Seitenwand P so ausgestaltet und geformt, daß sie, nachdem ihr Inhalt geleert wurde, durch Aufbringen einer Axialkraft geringen Wertes zusammengedrückt werden kann und zu einem Rest R, Fig. 6, eines Volumens führt, das klar kleiner bezogen auf das der Flasche in ihrem vollen oder leeren Ausgangszustand ist.
Um dies zu erreichen, wird die Wandung der Flasche von konstanter Dicke, zwischen 0,17 und 0,35 mm, als Funktion des Gewichts einer Ausgangsvorform, in der durch die beiden Teile p&sub1; und p&sub2; gebildeten Zone mit Wellungen oder Kannelierungen 10, welche zylindrische Grade, Teile oder Seiten 11 und vertiefte Teile oder Nuten 12 (Fig. 1 und 5) umfassen kann, geformt.
Während die Seiten 11 eine Außenfläche 13 unter konstantem Abstand d von der Achse A der Flasche haben und auf einem Zylinder mit geradem Kreisguerschnitt der Achse A sich befinden, haben die Nuten 12 eine Tiefe, d.h. eine Abmessung, gemessen zwischen dem Boden 12 der Nut und der Außenfläche des die Seiten 13 bildenden Zylinders, die variiert, wenn man sich längs dieser Kannelierungen bewegt.
Genauer variiert diese Tiefe über dem Umfang jeder Kanneherung zwischen einem Maximalwert (a) und einem Minimaiwert (b), dann von diesem Minimalwert von neuem zum Maximalwert (a), etc. (Fig. 2, 3, 3A und 3B), wobei dieses Variieren in der Tiefe erhalten wird in dem Ausmaß, wo die Dicke e der Seitenwand der Flasche konstant ist, indem man der entsprechenden Rippe der Form, in der die Flasche geformt wird, eine variable Entfernung zur Achse der Form verleiht, wenn man sich längs dieser Rippe bewegt, wie weiter unten ausgeführt werden wird.
Erfindungsgemäß ist auch die Variation der Tiefe jeder Nut periodisch oder zyklisch, wenn man sich längs dieser Nut bewegt, d.h. daß jeder Nutenbogen 20&sub1;, 20&sub2;, 20³, ... etc., der sich zwischen den aufeinanderfolgenden Enden 21, 22, 23, ... etc. erstreckt, wo die Nut kleiner und die Tiefe jeweils größer ist, einen Mittenwinkel gleich π/n hat, wobei n eine ganze Zahl ist.
Ist n beispielsweise gleich 4, so entspricht jeder Bogen 20 einem Mittenwinkel von 45º, wie gut in den Fig. 2 und 3 ersichtlich, welche zwei aufeinanderfolgende Nuten 12i und 12i+1 zeigen, so wie sie auf der Seitenwand der Flasche erscheinen, wenn man sich längs der Achse A nach unten bewegt. Wie diese Figuren zeigen, wo die Spur ein und der gleichen Längsebene T-T als Bezugsachse dient, so ist die Form der Kannelierungen dieselbe, die aufeinanderfolgenden Kannelierungen sind jedoch im Winkel um einen Wert π/n, hier 45º, bezogen auf die Längsachse A der Flasche, gesetzt, wobei die Nut 12. hier von geringerer Tiefe (b) in der Ebene T-T ist, während die Nut 12i+1 von größerer Tiefe (a) in ebendieser Ebene ist, was sich aus der Tatsache herleitet, daß die Enden geringerer Tiefe und größerer Tiefe der Nuten der Flasche ein etwa "spiralförmiges" Dessin um die Achse der Flasche bilden, wie durch die strichpunktierten Linien h&sub1;, h&sub2;, ... etc. der Fig. 1 zu sehen.
Wie ebenfalls in den Fig. 3A und 3B gezeigt, ist der Öffnungswinkel α jeder Kannelierung konstant, der Bodenradius der Nut jedoch - und somit das Profil im geraden Schnitt durch eine Radialebene, die durch die Achse A der Flasche geht, gezeigt bei x-x und y-y jeweils für die Fig. 3A und 3B - variiert zyklisch, wenn man sich auf dem Umfang der Nut entsprechend deren Tiefe bewegt. Am Ort der geringsten Tiefe der Nut ist das Profil wie in Fig. 3A gezeigt, d.h. mit einem gekrümmten Boden 30 relativ großen Radius, verbunden mit den benachbarten Seiten 13 durch profilierte Teile 31 und 32, die dem geraden Querschnitt eine erheblich aufgeweitete U-förmige Gestalt verleihen, während am Ort der größten Tiefe der Nut, Fig. 38, der gerade Querschnitt eine V-Form hat, dessen Flächen 33 und 34 zueinander einen Winkel α bilden und über einen gewölbten Boden 35 relativ kleinen Radius verbunden sind.
In der beschriebenen Ausführungsform variiert die Tiefe jeder Nut 12 entsprechend einer kontinuierlichen Kurve, wenn man sich auf dem Umfang der Nut zwischen den Enden 21 und 22, 22 und 23, etc. ... bewegt, wo die Nut von geringerer Tiefe, dann von größerer Tiefe, ... etc. ist.
In der schematischen in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform, wo die ausgezogene Linie dem geraden Querschnitt einer Nut 12. entspricht und der strichpunktierte dem geraden Querschnitt einer Nut 12i+1 entspricht, sind die aufeinanderfolgenden Enden 21', 22', 23', ... etc., wo die Nut mit der geringeren Tiefe und der größeren Tiefe jeweils durch gerade Segmente 24&sub1;, 24&sub2;, ... etc. verbunden ist, entspricht jedes Segment einem Mittenwinkel gleich π/n (gleich 45º wie in der vorgehenden Ausführungsform), wobei die Nuten 12. und 12i+1 hier auch um 45º bezogen auf die Längsachse A der Flasche sind, wenn man sich längs der Achse der letzteren bewegt.
Wenn eine Flasche von dem in den Fig. 1 bis 3 oder dem in der Fig. 4 gezeigten Typ einer Axialkraft f ausgesetzt ist, die längs der Achse der Flasche gerichtet ist - selbstverständlich, wenn diese leer ist und nachdem der Stopfen V abgezogen ist - dann wird sie in einen Rest R (Fig. 6) von einem Volumen umgeformt, das klar geringer als das der vollen oder leeren Flasche im Ausgangszustand ist, und der, wie in dieser Figur gezeigt, einen Teil aufweist, dessen planer Umfang im wesentlichen der eines Polygons mit n Seiten 40&sub1;, 40&sub2;, 40&sub3;, 40&sub4;, ... etc. ist, und das Volumen nach dem Zusammendrücken der Flasche gehalten wird, indem man den Stopfen V wieder auf den Gewindehals G schraubt.
Die Struktur der Flasche nach der Erfindung ermöglicht es, diese durch eine Axialkraft geringen Werts kleiner als 10 DaN zusammenzudrücken, sowohl bei Beginn der Zusammendrückungsphase wie bei Fortschreiten dieser Phase, wie durch die Kurve 41 (Fig. 7) relativ zu einer Flasche nach der Erfindung gezeigt ist, während die Kurve 42 die Zusammendrückungskraft übersetzt, die konstant über die Zeit für eine übliche Flasche zunimmt.
Versuche bezüglich des eingesetzten Materials und der Form der Kannelierungen haben zu Ergebnissen geführt, wie sie in den nachstehenden beiden Tabellen aufgetragen sind.
In Tabelle I, die allein Flaschen aus Polyethylenterephthalat mit einem Fassungsvermögen von 1,5 Liter betrifft, bezeichnet man mit APO eine Flasche gleicher allgemeiner Form wie die in Fig. 1 gezeigte, die jedoch nicht die Charakteristik der Erfindung darstellt, und mit USI eine Flasche gleicher allgemeiner Form, jedoch ohne Einschnürung r, und die auch nicht die Charakteristiken nach der Erfindung aufweist. Die Angabe "Form 4" bezeichnet eine Flasche nach der Erfindung von dem in Fig. 1 gezeigten Typ, deren maximale Nutentiefe (a) bei 3 mm liegt, die minimale Tiefe (b) bei 1,5 mm liegt und für die der Winkel α gleich 70º ist.
Man stellt fest, daß für eine Flasche nach der Erfindung von einem Gewicht geringer als dem der üblichen Flaschen die Kraft, die notwendig ist, um zunächst diese Flaschen zusammenzudrücken, einerseits abgesenkt wird, und daß diese Kraft nur relativ gering zunimmt, um die Verformung andererseits fort- Zuführen. Unabhängig von diesem Ergebnis ist die Widerstandskraft gegen vertikale Kompression einer vollen Flasche von der gleichen Größenordnung wie die der üblichen Flaschen, was bedeutet, daß die Flaschen nach der Erfindung in Form palettisierter Lasten oder stapelbarer Lasten gehandhabt und gelagert werden können.
In Tabelle II sind die Versuchsvergleichsergebnisse zwischen einer Flasche aus PVC dargestellt, die nicht die Charakteristika nach der Erfindung aufweisen, sowie von Flaschen aus PET, von denen einige, so genannt mit üblichen Wellungen, nicht die Eigenschaften nach der Erfindung aufweisen, während die anderen sie aufweisen. Die Bezugnahmen APO und USI sind die gleichen wie die der Tabelle 1, der Bezug RAM bezieht sich auf eine Flasche vom Typ APO, bei der jedoch der Teil E ein Reliefdessin trägt.
Die mit dem Bezug "Form 4" bezeichnete Form der Wellungen ist die gleiche wie die oben für die Tabelle 1 definierte, dieser Bezug "Form 6" bezeichnet jedoch Nuten, deren Minimaltiefe bei 1,7 mm liegt, wobei die Maximaltiefe bei 3,86 mm liegt und wobei der Winkel α 59,74º beträgt.
Genauso wie in Tabelle I setzt sich das Zusammenfallen unter einer Last von 10 DaN in einer Verminderung der Höhe der Flasche um und so in ihrer Fähigkeit, leicht zusammengedrückt zu werden, während die die Vertikalkompression der vollen mit Stopfen versehenen Flasche treffenden Zahlen den Wert darstellen, der notwendig ist, um das Reißen zu erreichen, und stellen die Fähigkeiten einer Flasche dar, ihre Form beizubehalten, wenn sie in Form palettisierter Chargen und stapelbarer Lasten gehandhabt wird. Dieses Verhalten der Flasche, unter solchen Handhabungsbedingungen, wird durch Lastversuche bestätigt (338 kg - 12 Flaschen), die, wie in Tabelle 1, das Zusammenfallen in mm des unteren Bettes einer Stapellast übertragen, die eine andere Palette oberhalb ihrer abstützen. TABELLE I TABELLE II
Eine Kunststofflasche, zusammendrückbar, wie oben definiert, wird nach einem Herstellungsverfahren für Hohlkörper, beispielsweise Extrusions-Blasen oder Blasspritzen mit Hilfe eines Werkzeugs, insbesondere einer Schalenform, wie in den Fig. 8 bis 10 dargestellt, erhalten. Mit einer solchen beschriebenen und hier zum Erhalt einer Flasche vom Typ "Form 6" beschriebenen Form weist die Seitenwand 50 auf ihrer Innenfläche Rippen 51&sub1;, 51&sub2;, 51&sub3;, 51&sup4;, ... auf, die untereinander durch zylindrische Teile mit geradem kreisförmigem Querschnitt 52&sub1;, 52&sub2;, 52&sub3;, ... etc. verbunden sind. Wie in Fig. 9 gezeigt, ist jede Rippe 51 so gestaltet, daß sie einen Vorsprung beläßt, der, wenn man sich auf dem Umfang einer Rippe bewegt, zyklisch zwischen einem Minimalwert (m) und einem Maximalwert (M) bewegt, wobei der Mittenwinkel β jedes Rippenbogens zwischen seinem Ende 53 (wo der Vorsprung minimal ist) und seinem Ende 54 (wo der Vorsprung maximal ist) bei π/n liegt, wobei n eine ganze Zahl ist.
Ebenfalls erfindungsgemäß variiert der Kopfradius der Rippe 51 und somit das Profil im geraden Querschnitt längs einer Radialebene, die durch die Achse Z der Form geht, zyklisch, wenn man sich auf dem Umfang der Rippe 51 entsprechend dem Vorsprung dieser Rippe bewegt, wobei das Profil am Ort des maximalen Vorsprungs (M), wie in Fig. 10 gezeigt, ist, und das am Ort des minimalen Vorsprungs (m), wie in Fig. 11 gezeigt, ist.
Die vorstehend für eine Rippe 51 definierte Form ist die gleiche für sämtliche Rippen der seitlichen Wandung der Form, jedoch winkelversetzt um einen Wert π/n bezogen auf die Längsachse Z der Form, wenn man sich in Richtung der Achse bewegt.
In der in den Fig. 12 bis 14 dargestellten Ausführungsform haben die Kannelierungen 10 der Flasche wie vorher einen transversalen Querschnitt V am Kopf, der bei 56 abgerundet ist und gegen das Innere der Flasche orientiert ist, wobei die beiden geraden Schenkel 58 des V über Kreisbögen 60 mit der zylindrischen Umfangswandung der Flasche verbunden sind und jede Kannelierung 10 den Ausgangspunkten der Faltung 62 entspricht, die im Winkel gleichförmig um die Längsachse 64 der Flasche verteilt sind und die auf dem oder gegen den Boden der Kannelierungen 10 nach außen von der Flasche aus gesehen vorstehen, wobei die Kannelierungen 10 von konstanter Tiefe außerhalb der Faltausgangspunkte sind.
Die Formen dieser Faltausgangspunkte 62 können wie folgt definiert werden:
- Der Darstellung der Fig. 14 sind sie beispielsweise kreisbogenförmig mit einer gegen das Innere der Flasche gerichteten Konkavität gekrümmt,
- sie haben eine Symmetriemittelebene 66, die durch die Achse der Flasche geht,
- die Mittelebenen 66 von zwei aufeinanderfolgenden Faltausgangspunkten ein und der gleichen Kannelierung 10 bilden miteinander einen Winkel gleich 2π/n, wobei n die Anzahl der Faltausgangspunkte pro Kannelierung ist,
- die Winkelerstreckung E jedes Faltausgangspunkts um die Achse 64 liegt zwischen 0,2 Radiant und 2π/n,
- in einer Symmetriemittelebene 66, die durch die Achse der Flasche geht, wird jeder Faltausgangspunkt 62 begrenzt durch eine Erzeugende oder eine Kopflinie 68, die sich zwischen den Flanken 58 der Kannelierung erstreckt und die mit einer der Flanken durch einen Kreisbogen 70 mit nach außen gerichteter Konkavität verbunden ist und einen Radius zwischen 0,5 mm etwa und dem Kreisbogenradius umfaßt, der Tangente an die Erzeugende 68 und an die Flanke 58 der Kannelierung ist,
- die Erzeugende oder Kopflinie 68 ist eine gerade Linie, die mit der anderen Flanke 58 der Kannelierung über eine Abrundung 72 verbunden ist, die einen Minimumkrümmungsradius hat, wobei die Verbindungslinie eine Form hat, die in einer Ebene senkrecht zur Achse der Flasche gekrümmt ist,
- die Erzeugende oder Kopflinie 68 ist gegen die Längsachse der Flasche um einen Winkel γ, der zwischen 0 und 45º etwa liegt, geneigt,
- die radiale Erstreckung λ des Faltausgangspunktes 62 in der Mittelebene 74 der Kannelierung 10 ist im wesentlichen gleich oder geringfügig geringer als die Hälfte der Tiefe der Kannelierung (die Radialerstreckung λ ist die Entfernung zwischen dem Boden 56 der Kannelierung und dem Schnittpunkt der Kopflinie 68 und der Mittelebene 74 der Kannelierung).
Von einer Kannelierung zur anderen sind die Faltausgangspunkte 62 im Winkel um einen Winkel π/n versetzt, wobei n die Anzahl der Faltausgangspunkte pro Kannelierung ist.
Diese Zahl n liegt typischerweise zwischen 3 und 20.
Im Beispiel der Figuren 12 und 13 sind die Kopflinien 68 der Faltausgangspunkte von oben nach unten und von innen nach außen geneigt. Eine symmetrische Orientierung hiervon, dargestellt bezüglich einer Senkrechten zur Achse der Flasche, ist ebenfalls möglich.
Nach einer in Fig. 15 dargestellten Ausführungsvariante haben die Faltausgangspunkte 62, von oben gesehen, nicht die gekrümmte Gestalt oder eine Kreisgestalt, jedoch vielmehr eine Form V, die sehr offen ist und geradlinige Seiten hat, wobei die spitzen der V sich in den Symmetrieebenen 66 dieser durch die Achse 64 der Flasche gehenden Ausgangspunkte befinden.
Wenn eine solche Flasche einer axialen Kompressionskraft ausgesetzt wird, die Flasche leer ist und der Stopfen abgenommen ist, dann wird sie in einen Rest reduzierenden Volumens umgeformt, der gebildet ist durch eine Stapelung von Polyedern von n Seiten, wobei dieses reduzierte Volumen nach dem Zusammendrücken durch Aufschrauben des Stopfens auf den Hals der Flasche beibehalten wird.
Eine der wesentlichen Charakteristiken einer Flasche dieses in den Fig. 12 bis 15 dargestellten Typs besteht darin, daß eine geringere Axialkraft für ihr Zusammendrücken notwendig wird. Die beiliegende Tabelle III gibt Vergleichsversuchsergebnisse, die zwischen bekannten Flaschen mit der alten Technik und einer Flasche, wie sie in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist, genommen wurden, wobei vier Faltausgangspunkte pro Kannelierung umfaßt sind und die Winkelerstreckung E jedes Faltausgangspunkts bei etwa 26º liegt, wobei der Neigungswinkel γ der Kopflinien 38 bezogen auf die Achse der Flasche bei 210 liegt und die Radialerstreckung γ der Faltausgangspunkte bei etwa 1,4 mm liegt (die Tiefe der Kannelierung liegt bei 3 mm).
In dieser Tabelle bezeichnet APO eine Flasche mit der allgemeinen in Fig. 1 dargestellten Form, die jedoch nicht die Charakteristik nach der Erfindung hat, und das Bezugszeichen USI bezeichnet eine Flasche, die ebenfalls die allgemeine in Fig. 1 gezeigte Form hat, die jedoch keine Greifeinschnürung hat und auch nicht über die Charakteristik nach der Erfindung verfügt. Das Bezugszeichen RAM bezeichnet eine Flasche vom Typ APO, dessen Teil E jedoch Reliefzeichnungen oder -dessins umfaßt. Sämtliche Flaschen werden aus PET hergestellt und haben ein Volumen von 1,5 Litern.
Man sieht, daß die Flasche nach der Erfindung durch eine Axialkraft von 6 DaN zusammengedrückt wird, was relativ gering ist, und daß sie jedoch mechanische Eigenschaften aufweist, die ziemlich ähnlich denen der bekannten Flaschen sind, wenn sie voll und verschlossen ist.
Dies ermöglicht es den Flaschen, nach der Erfindung hergestellt, gefüllt, verschlossen, gehandhabt, transportiert und verwendet zu werden genauso wie die Flaschen nach dem Stand der Technik, obwohl sie leicht im leeren Zustand zusammengedrückt werden können, um nach der Verwendung ein wesentlich geringeres Volumen einzunehmen.
Der Volumengewinn nach dem Zusammendrücken kann quantifiziert werden, bezogen auf die Anzahl der zusammengedrückten Flaschen und der Anzahl der identischen nicht zusammengedrückten Flaschen, die ein Behälter bestimmter Form und bestimmten Volumens enthalten kann.
Für die Flaschen nach der Erfindung variiert dieses Verhältnis zwischen 2,5 und 4 als Funktion des Volumens und der Form des Behälters. TABELLE III

Claims

1. In axialer Richtung zerdrückbare Flasche aus Kunststoff, die über den größten Teil ihrer Höhe transversale Rillen (10) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die transversalen Rillen (10) eine Tiefe, das heißt eine Abmessung, die in der Richtung der Achse der Flasche gemessen ist, aufweisen, welche auf zyklische Weise über den Umfang der Rillen zwischen einem Maximalwert (a) und einem Minimalwert (b) variiert.

2. Flasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel im Mittelpunkt von jedem Bogen (20&sub1;, 20&sub2;, 20&sub3;, ...), der am Grund einer Rille zwischen einem Punkt (21, 22, 23, ...), an welchem die Tiefe maximal ist, und einem entsprechedem Punkt, an welchem die Tiefe minimal ist, gebildet ist, gleich π/n beträgt, wobei n eine ganze Zahl ist.

3. Flasche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sämtlichen Rillen (10) eine gleiche Form aufweisen und daß zwei aufeinanderfolgende Rillen in bezug auf die Längsachse (A) der Flasche winklig um π/n verschoben sind.

4. Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jeder Rille (10) entsprechend einer kontinuierlichen Kurve variiert, wenn man sie über den Umfang der Rille zwischen dem Maximalwert (a) und dem Minimalwert (b), dann zwischen dem Minimalwert (b) und dem Maximalwert (a), ... etc., verschiebt.

5. Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Enden (21', 22', 23', ... ) der Bögen, die im Grund der Rillen (24&sub1;, 24&sub2;, ... ) und mit einem Winkel im Mittelpunkt gleich π/n gebildet sind, durch Geradensegmente verbunden sind.

6. Flasche nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (30, 35) im Grund von jeder Rille (10) auf zyklische Weise variiert, wenn man sie über den Umfang der Rille in übereinstimmung mit der Tiefe von dieser letzten verschiebt.

7. Flasche nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach ihrer Zerdrückung durch Aufbringung einer axialen Kraft (f) auf einen Feststoff von geringem Volumen (R) reduziert ist, dessen Grundrißkontur im wesentlichen derjenigen eines Polygons mit n Seiten entspricht.

8. Flasche nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polyethylenterephtalat (PET) besteht.

9 Flasche nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem einfachen oder zusammengesetzten Mehrlagen- oder Verbund-Material, wie dem PVC oder einem Polyolefin oder einem Polyester, besteht.

10. Flasche nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Inhalt von 1,5 Liter ihr Leergewicht einschließlich zwischen 34 und 38 Gramm, ihre Leerhöhe einschließlich zwischen 300-340 mm, ihre Wand mit einer konstanten Dicke einschließlich zwischen 0,17 und 0,35 mm betragen und daß die axiale Kraft (f), um ihre Deformation nach der Entleerung zu inizueren, kleiner als 10 DaN beträgt.

11. Flasche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximaltiefe (a) der Rillen in der Größenordnung von 3 mm, die Minimaltiefe (b) in der Größenordnung von 1,5 mm liegen und daß der Winkel (α) der Rille gleich 70º beträgt.

12. Flasche nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximaltiefe (a) der Rillen in der Größenordnung von 3,86 mm, die Minimaltiefe (b) in der Größenordnung von 1,7 mm liegen und daß der Winkel (a) der Rille gleich 59,74º beträgt.

13. Flasche nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Faltanfangsstücke (62), die in einem Vorsprung radial zum Äußeren im Grund (56) der Rillen (10) gebildet sind, wobei diese Faltanfangsstücke (62) gleichmäßig verteilt und um die Achse der Flasche von einer Rille zu der anderen winklig verschoben sind.

14. Flasche nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faltanfangsstück (62) eine Erzeugende oder Scheitellinie (68) umfaßt, die sich in einer Ebene (66) erstreckt, welche durch die Achse der Flasche verläuft, und die zu dieser Achse um einen bestimmten Winkel γ geneigt ist.

15. Flasche nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel γ einen Wert einschließlich zwischen etwa 0 und 45º umfaßt.

16. Flasche nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Erzeugende oder Scheitellinie (68) von einer Flanke zu der anderen der Rille (10) erstreckt.

17. Flasche nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugende oder Scheitellinie (68) mit einer Flanke (58) der Rille durch einen Kreisbogen (70) verbunden ist, dessen Konkavität zum Äußeren gewandt ist.

18. Flasche nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugende oder Scheitellinie (68) mit der anderen Flanke (58) der Rille durch eine Abrundung (72) verbunden ist, die einen minimalen Krümmungsradius aufweist.

19. Flasche nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Erzeugende oder Scheitellinie (68) von oben nach unten und vom Inneren zum Äußeren der Flasche erstreckt.

20. Flasche nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faltanfangsstück (62) in der Mittelebene (74) der Rille senkrecht zu der Achse der Flasche eine Kreisbogenform mit einer Konkavität, die zum Inneren der Flasche gewandt ist, aufweist.

21. Flasche nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faltanfangsstück (62) in der Mittelebene (74) der Rille senkrecht zu der Achse der Flasche eine V-Form mit einem Scheitel, der zum Äußeren der Flasche ausgerichtet ist, aufweist.

22. Flasche nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (10) einen V-förmigen Querschnitt mit einem abgerundeten Scheitel aufweisen.

23. Flasche nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faltanfangsstück (62) eine winkelförmige Erstreckung E um die Achse der Flasche aufweist, die einschließlich zwischen etwa 0,2 Radian und 2π/n beträgt, wobei n die Anzahl von Faltanfangsstücken pro Rille ist.

24. Flasche nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltanfangsstücke (62) von einer Rille zu der anderen winklig um π/n verschoben sind, wobei n die Anzahl der Faltanfangsstücke pro Rille ist.

25. Flasche nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Faltanfangsstücken (62) pro Rille (10) einschließlich zwischen 3 und 20 beträgt.

26. Flasche nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung λ von jedem Faltanfangsstück (62) in der Mittelebene (74) der Rille ungefähr die Hälfte der Tiefe der Rille beträgt.

27. Werkzeug zur Herstellung einer Flasche aus Kunststoff, die eine geeignete Form zur Verwendung bei einem Verfahren zum Erhalt von hohlen Körpern umfaßt und die über wenigstens den größten Teil ihrer Höhe transversale Wellen ergibt, die Rippen (51) und Vertiefungen (52) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen einen Vorsprung bilden, der, wenn man sie über den Umfang der Rippe verschiebt, auf zyklische Weise zwischen einem Mini malwert (m) und einem Maximalwert (M) variiert.

28. Werkzeug nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β im Mittelpunkt von jedem Rippenbogen zwischen dessen Ende, an welchem die Tiefe minimal ist, und demjenigen, an welchem die Tiefe maximal ist, gleich π/n beträgt, wobei n eine ganze Zahl ist.

29. Werkzeug nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die sämtlichen Rippen (51&sub1;, 51&sub2;, 51&sub3;, ...) der Seitenwand (50) der Form die gleiche Form aufweisen und daß diese Form in bezug auf die Längsachse (Z) der Form winklig um einen Wert gleich π/n verschoben ist, wenn man sie entsprechend der Richtung der Achse verschiebt.

30. Werkzeug nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelradius der Rippe (51) auf zyklische Weise variiert, wenn man sie über den Umfang der Rippe (51) in Übereinstimmung mit dem Vorsprung der Rippe verschiebt,

31. Werkzeug nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen der Form Aushöhlungen oder Hohlräume umfassen, die zu den Faltanfangsstücken (62) komplementär sind, welche in einem der Ansprüche 13 bis 26 definiert sind.