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Die Erfindung betrifft Verbesserungen
für Behälter mit "blattartigem" Boden, wie beispielsweise Flaschen,
Töpfe oder
jeden anderen Behälter,
der einen derartigen Boden aufweist und entweder durch Blasformen
oder Ziehen und dann Blasformen einer injizierten Vorform aus thermoplastischem
Material (Injektions-Blasformen) oder durch Extrusion und dann Blasformen
eines Rohlings (Extrusions-Blasformen) hergestellt wird. Die Erfindung
betrifft insbesondere Verbesserungen solcher Arten von Böden.
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Es ist jetzt seit zahlreichen Jahren
bekannt, Behälter
mit der oben genannten Art von Boden herzustellen. Das Patent US-A-4.249.667
weist eine solche Art von Behälter
auf. Bisher wurden verschiedene Arten von thermoplastischen Materialien
verwendet: nennen lässt
sich beispielsweise Poläthylenterephtalat
(PET), Polyäthylennaphtalat
(PEN), Polyacrylnitril (PAN) und verschiedene weitere Materialien; es
ist zudem bekannt, diese Materialien entweder allein oder miteinander
gemischt oder mit verschiedenen Additiven (Bindemitteln, Farbstoffen)
oder auch in übereinanderliegenden
Schichten zu verwenden.
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Ein bekanntes Problem der Behälter aus thermoplastischem
Material ist unabhängig
von ihrer Herstellungsart und dem Inhalt, den sie aufnehmen müssen, die
mechanische Festigkeit ihres Bodens: dieser letztere hat die Neigung
schadhaft zu werden, sich zu verformen oder zu bersten, wenn der
volle Behälter
stürzt
oder einem inneren Überdruck
unterliegt. Diese Besonderheit rührt
von den Herstellungssverfahren selbst her, die darin bestehen, dass das
Material in dem Bodenbereich weniger gestreckt wird als in den anderen
Bereichen des Behälters.
Es ist in der Tat bekannt, dass je mehr das Material beim Blasformen
gestreckt wird, es um so widerstandsfähiger wird. Die Streckung (oder
das Blasformen) induziert eine Modifikation der Kristallinität des Materials:
ein nach der Injektion oder Extrusion nicht gestreckter Bereich
bleibt amorph, während
ein gestreckter Bereich um so kristalliner und folglich widerstandsfähiger wird,
je erheblicher die Streckung ist.
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Nun weisen aber die bei den Injektions-Blasform-Verfahren verwendeten
Vorformen ebenso wie die bei den Extrusions-Blasform-Verfahren verwendeten
Rohlinge die Form von Rohren auf, die blasgeformt oder gestreckt
und dann blasgeformt werden.
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Die Längsachse der Vorform oder des
Rohlings entspricht derjenigen des endgültigen Behälters: daraus ergibt sich,
dass bei der eventuellen Streckung wie beim Blasformen die Streckung
des Materials in der Mitte des Bodens Null oder quasi Null ist und
in dem Maße
zunimmt wie man sich der Wand des Behälters nähert.
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Es wurde ins Auge gefasst, diese
Nachteile zu beseitigen, indem Behälter mit dickem Boden und damit
einer erheblichen Materialmenge am Boden hergestellt wurden.
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Diese Lösung ist aus zumindest zwei
Gründen
nicht zufriedenstellend:
- – zunächst sind die erhaltenen Behälter ziemlich unästhetisch
und damit schwierig zu bewerben;
- – schließlich besitzen
diese Behälter
wegen der erheblichen Materialmenge auf Höhe ihres Bodens einen hohen
Gestehungspreis, denn die Kosten des Materials sind das vorherrschende Element
in dem Gestehungspreis.
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Es wurde daher ins Auge gefasst,
die Böden der
Behälter
leichter zu machen, um ihnen eine akzeptable Ästhetik zu verleihen und den
Gestehungspreis zu reduzieren.
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Daher wurde ins Auge gefasst, Behälter mit blattartigen
Böden herzustellen.
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Diese Behälterart umfasst einen zylindrischen
Teil, der den Körper
des Behälters
bildet, und an seinem unteren Teil eine Bodenwand von im Großen und
Ganzen nach außen
konvexer Form, von der Füße ausgehen
(typischerweise 4 bis 6), die durch Ausbuchtungen
gebildet werden, die regelmäßig auf
dem Boden verteilt und paarweise durch einen Teil der konvexen Bodenwand
getrennt sind.
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Der Boden ist so ausgebildet, dass,
wenn ein leerer Behälter
aufrecht steht, eine ausreichende Bodenfreiheit zwischen dem Mittelteil
der konvexen Wand und der Auflagefläche der Basis der Füße vorhanden
ist. Die Bodenfreiheit ist dergestalt, dass, wenn der volle Behälter sich
verformt, sei es wegen der Masse seines Inhalts, sei es wegen des
in dem Behälter
herrschenden Innendrucks (wenn dieser letztere zum Beispiel eine
gefüllte
Flasche mit einem kohlensäurehaltigen
Getränk
ist), er stabil bleibt, selbst wenn der Mittelteil sich bei der
Verformung der Auflagefläche
nähert.
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Aber die bekannten blattartigen Böden weisen
bisher den Nachteil auf, dass sie unter der Wirkung des Innendrucks,
der in dem Behälter
existieren kann, gelegentlich bersten. Dies ist eine Folge der Form
des konvexen Teils und/oder des Anschlusses der Füße an diesen
letzten und an die Zylinderwand des Behälters.
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Der konvexe Teil weist so in bestimmten
Fällen
Variationen oder Umkehrungen des Krümmung zwischen seinem Übergang
an die Wand des Behälters
und seines Mittelpunkts auf:
- – beispielsweise
kann der Mittelbereich des konvexen Teils ein kreisförmiges,
ebenes Plättchen sein:
in einem solchen Fall hat dieser Bereich unter der Wirkung des Innendrucks
manchmal die Tendenz, sich zu deformieren und vom Behälter nach
unten geschoben zu werden, so dass Mikrorisse in diesem Bereich
auftreten oder sich das Plättchen
auch vom Rest des Bodens ablöst;
- – der
Mittelbereich des Teils von im Großen und Ganzen konvexer Form
kann beispielsweise auch die Form einer nach außen gewandten Kuppe aufweisen:
die periphere Grenze des Mittelteils bildet einen Bruchbereich.
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Ein weiteres Problem ist, dass bei
den bekannten Strukturen mit blattartigen Böden die Höhe des Bodens und damit der
Füße proportional
zum Durchmesser zunehmen muss.
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Daraus ergibt sich, dass bei Behältern mit
erheblichem Durchmesser aber geringer Höhe, die Füße ziemlich plump sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
die oben genannten Nachteile zu beseitigen, und ihr Gegenstand ist
ein Behälter
mit einem widerstandsfähigen blattartigen
Boden, dessen Proportionen unter allen Umständen akzeptabel bleiben.
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Erfindungsgemäß ist ein Behälter mit
einer im Wesentlichen zylindrischen Wand und einem blattartigen
Boden, der eine Fortsetzung dieser Wand bildet, wobei der Boden
eine Wand von nach außen konvexen
allgemeinen Form bildet, aus der zumindest drei Füße treten,
die durch gleichmäßig verteilte und
paarweise durch einen Teil der konvexen Bodenwand getrennt Ausstülpungen
gebildet werden, wobei die Bodenwand halbkugelig ist, mit Ausnahme
eines peripheren Bereichs für
den Übergang
zur Zylinderwand, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich
randständig
ist und eine Kurve mit einem Wendepunkt aufweist, so dass der Übergang zwischen
der Bodenwand und dem peripheren Randbereich sowie der Übergang
zwischen der Zylinderwand und dem peripheren Randbereich auf quasi tangentiale
Weise erfolgt und dass das obere Ende jedes Fußes an die Zylinderwand anschließt.
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Ein die oben genannten Merkmale aufweisender
Behälter
löst die
Gesamtheit der angesprochenen Probleme.
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Er ist widerstandsfähig, weil
das Vorhandensein einer halbkugelförmigen Wand es einerseits gestattet,
die Belastungen aufgrund des inneren Überdrucks oder der Masse des
Inhalts zu verteilen. Es existieren daher keine bevorzugten Zonen
mehr, in denen Risskeime auftreten können.
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Andererseits ist der randständige Übergangsbereich
selber im Stande, sich unter der Wirkung der Belastungen zu verformen,
wodurch die Belastungen, denen die halbkugelförmige Wand unterliegt um so
mehr verringert werden. Der Zustand und die Krümmung des Randbereichs sind
indessen dergestalt, dass die Verformung begrenzt ist und Bruchrisiken
nicht existieren: in dem Randbereich wird das Material nämlich stark
gestreckt und damit ist die mechanische Widerstandsfähigkeit
erhöht; darüber hinaus
gestattet die Form ihrer Krümmung (mit
Wendepunkt) es ihr, sich zu verformen, ohne dass das Material sich
weiter streckt; zudem verhindert der an der peripheren Wand einerseits
und dem halbkugelförmigen
Teil andererseits quasi tangentiale Übergang das Auftreten von Bruch
oder Rissbereichen; da schliesslich das obere Ende jedes Fußes in die
periphere Wand übergeht,
tritt zwischen den oberen Enden zweier benachbarter Füße und dem
Randbereich mit Wendepunkt, der zwischen den Füßen liegt, eine mechanische
Reaktionkraft auf, die die Verformung des Randbereichs unter der
Belastungswirkung begrenzt.
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Diese Struktur gestattet es, unabhängig von den
Abmessungen des Behälters
akzeptable Proportionen einzuhalten: es genügt zum Beispiel einen geeigneten
Krümmungsradius
für den
halbkugelförmigen
Teil zu wählen
und/oder den Ort des Krümmungsmittelpunktes
relativ zu der Längsachse
des Behälters
zu verschieben oder auch die Biegung und die Abmessungen des Randbereichs
anzupassen.
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Gemäß eines weiteren Merkmals erfolgt
der Übergang
von jedem Fuß in
Richtung zum mittigen Pol des halbkugelförmigen Teils im wesentlichen
tangential.
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Das Fehlen einer Unstetigkeit der
Neigung oder mehr noch das Vorhandensein einer geringen Neigung
an diesem Übergang
zwischen den Füßen und
dem halbkugelförmigen
Bereich unterbindet Versprödungsbereiche.
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Bei einer, Ausführungsform erfolgt der Übergang
in unmittelbarer Nähe
des mittigen Pols des halbkugelförmigen
Teils.
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Die Füße und der Teil verstärken sich
so wechselseitig. Dies bietet einen wesentlichen Vorteil, wenn der
Behälter
durch Blasformen einer zuvor injizierten Vorform hergestellt wird:
in diesem Fall besteht der mittige Pol des Behälters nämlich aus dem Injektionspunkt
des Materials. Es ist aber bekannt, dass dieser Pol ein zerbrechlicher
Bereich ist. Die zwischen den Füßen und
dem halbkugelförmigen
Teil ausgeübte
wechselseitige Verstärkung
erhöht
daher die Widerstandsfähigkeit
des Behälters
erheblich.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden durch das Studium der folgenden Beschreibung offenbar,
die hinsichtlich der folgenden beigefügten Figuren erfolgt:
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1 ist
eine Seitenansicht einer Flasche aus Kunststoff, auf die die Erfindung
anwendbar ist;
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2 ist
eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bodens von unten;
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3 ist
eine Teilansicht entlang des Schnitts AA der 2;
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4 ist
eine Teilansicht entlang des Schnitts BB der 2;
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5 ist
eine Teilansicht des Bodens entlang des Schnitts AA der 2, wenn dieser unter der
Wirkung innerer Belastungen verformt ist;
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die 6A, 6B und 6C veranschaulichen die Art und Weise,
auf die die relative Höhe
des Bodens bei Behältern
des gleichen Durchmesser variieren kann.
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Der in 1 dargestellte
Behälter
ist eine Flasche 1, die zum Beispiel dafür vorgesehen
ist, ein gashaltiges oder kohlensäurehaltiges Getränk zu enthalten.
Sie ist aus einem an sich bekannten thermoplastischen Material (PET,
PAN oder dergleichen) oder aus einer Mischung verschiedener Materialien durch
Extrusions-Blasformen oder Injektions-Blasformen seines ihn bildenden
Materials hergestellt. Tatsächlich
betrifft die Erfindung vorzugsweise diese Art eines Behälters.
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Dieser Behälter umfasst einen Körper 2,
der eine Zylinderwand bildet, die von einer Schulter 3 überwölbt wird,
die an einen Hals 4 angrenzt, die in einem Hals 5 endet,
der mit einem Gewinde versehen oder auf irgendeine andere Art dafür angepasst ist,
einen (nicht dargestellten) Stopfen aufzunehmen.
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Der Boden umfasst Füße 6,
die durch Ausstülpungen
gebildet werden, die von einer halbkugelförmigen Wand 7 mit
nach außen
gewandter Konvexität
ausgehen. Das obere Ende jedes Fußes endet am Körper 2.
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Wie in 2 zu
sehen ist, sind die Füße 6 regelmäßig auf
dem Boden verteilt und paarweise durch einen Teil der halbkugelförmigen Wand 7 getrennt.
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In dem Beispiel sind sechs Füße dargestellt. Es
könnte
eine andere Anzahl vorhanden sein.
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Wie in den 3 und 4 zu
sehen ist, geht der halbkugelförmige
konvexe Teil 7, von dem die Füße 6 ausgehen, in
die Zylinderwand 2 (Körper)
des Behälters 1 über einen
randständigen Übergangsbereich 8 über, der
eine Krümmung
mit einem Wendepunkt 9 aufweist. Die Krümmungsradien R1, R2 auf beiden
Seiten des Wendepunkts 9 werden so festgelegt, dass der Übergang
des Randbereichs 8 zwischen einerseits der Wand 2 des
Behälters
, und andererseits dem halbkugelförmigen konvexen Teil 7 quasi
tangential erfolgt, das heißt,
ohne dass es eine merkliche Unstetigkeit der Neigung in den Übergangsbereichen
gibt, so dass kein Bruchpunkt auf Höhe dieser Bereiche erzeugt
wird.
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Der Krümmungsradius R des halbkugelförmigen Teils 7 wird
vorzugsweise so gewählt,
dass er zwischen 80% und 120% des Radius der Zylinderwand 2 des
Behälters 1 liegt.
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Werte, die geringer sind als die
oben erwähnte
untere Grenze, bedingen einerseits einen Randbereich 7 von
zu großer
Breite und haben das Auftreten von Füßen vergleichsweise großer Höhe im Vergleich
zum Behälter
zur Folge.
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Werte, die größer sind als die oben erwähnte obere
Grenze, haben Schwierigkeiten beim Ausbilden eines Bereichs mit
Wendepunkt zur Folge, der eine bestimmte mechanische Widerstandsfähigkeit aufweist.
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Die Höhe der Füße 6 wird so festgelegt,
dass eine Bodenfreiheit zwischen dem mittigen Pol 10 des halbkugelförmigen Teils 7 und
der Ebene, durch die die Auflagefläche 11 jedes Fußes 6 verläuft, vorhanden
ist.
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Das Ende des oberen Randes 12 jedes
Fußes
geht direkt in die Wand 2 über.
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Die Verbindung zwischen den Füßen 6 und der
Wand 2 erfolgt vorzugsweise tangential, wie es in den 3 und 4 dargestellt ist.
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Die Verbindung zwischen jedem Fuß 6 und dem
halbkugelförmigen
Teil 7 in Richtung des mittigen Pols 10 des letzteren
erfolgt schliesslich auf quasi tangentiale Art.
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Bei der dargestellten Ausführungsform
erfolgt diese Verbindung unmittelbar am mittigen Pol 10.
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5 veranschaulicht
einen Schnitt der Form, die der Boden unter der Wirkung einer Belastung
annimmt (Überdruck
oder Flüssigkeitsgewicht).
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In der Tat ist es im Wesentlichen
der zwischen den zwei Füßen 6 liegende
Randbereich 8, der sich verformt, um die Belastung aufzufangen.
Der halbkugelförmige
Teil 7 unterliegt seinerseits keiner wesentlichen Verformung.
Der Randbereich nimmt in der Tat eine Krümmung mit einer nach außen gewandten
Krümmung
auf, die die Krümmung
des halbkugelförmigen
Teils fortsetzt. In dieser Figur ist die Anfangsform der Teile 7 und 8 gestrichelt
dargestellt.
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Da das obere Ende der Füße 6 in
die Wand 2 übergeht,
begrenzt diese Anordnung der Füße die globale
Verformung des Bodens.
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Wie die 6A bis 6C zeigen,
wird eine Variation der relativen Höhe des Bodens und des Behälters erreicht,
indem der Krümmungsradius
R der halbkugelförmigen
Wand 7 und/oder die Abmessungen und/oder die Form (Breite
und/oder mittlere Neigung und/oder Krümmungsradien R1, R2) des Randbereichs
variiert werden.
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In 6B ist
so der Durchmesser des Behälters
identisch zu demjenigen , der 6A,
der Krümmungsradius
Rb des halbkugelförmigen
Teils 7 ist identisch zu demjenigen Ra des entsprechenden Teils
der 6A, aber der Randbereich
in 6B ist breiter.
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Daraus ergibt sich, dass die Höhe Hb des halbkugelförmigen Teils
in 6B geringer ist,
so dass die Gesamthöhe
des Bodens der 6B kleiner
ist als derjenige Ha des Bodens der 6A.
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In 6C ist
der Krümmungsradius
Rc des halbkugelförmigen
Bereichs kleiner als derjenige Ra oder Rb der 6A und 6B und
die Breite des Randbereichs und seine mittlere Steigung sind identisch zu
denjenigen der 6A. Daraus
ergibt sich, dass die Höhe
Hc des Bodens der 6C kleiner
als diejenige Ha des Bodens der 6A sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt;
sie umfasst hingegen alle äquivalenten
Ausführungen.