DE69911589T2

DE69911589T2 - Weithals-, wärmebeständige und mit einem greifmittel versehene behälter und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69911589T2
Application number: DE69911589T
Authority: DE
Inventors: W. Kerry SILVERS; G. Dwayne VAILLIENCOURT
Original assignee: Amcor Pty Ltd
Current assignee: Amcor Pty Ltd
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: EP1069983A1; WO1999052701A1; US6277321B1; ES2209422T3; DE69911589D1; EP1069983B1; BR9909544A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen unitären Kunststoffbehälter sowie ein Verfahren zur Herstellung eines wärmebeständigen Weithals-Kunststoffbehälters, der Festhalte-Eingriffe (Haltegriffe) und einen Boden mit einer hohen Einwärts-Wölbung aufweist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Mit der zunehmenden Verbreitung von Behältern aus Polyethylenterephthalat (PET) oder anderen Kunststoffharzen, die für Heiß-Abfüllzwecke verwendet werden können, besteht ein Bedarf für die Entwicklung solcher Heißfüllungs-Behälter, die für eine noch größere Vielzahl von Produktanwendungen geeignet sind.
Im Allgemeinen sind wärmestabilisierte (wärmebeständige) oder Heißfüllungs-Behälter solche Kunststoffbehälter, die ein Produkt aufnehmen können, während dieses Produkt eine erhöhte Temperatur hat, ohne dass der Behälter dabei verformt wird. Behälter dieser Art werden bei solchen Gelegenheiten verwendet, bei denen das Produkt vor dem Einfüllen sterilisiert, pasteurisiert oder anderweitig wärmebehandelt werden muss. Beim Einführen des heißen Produkts in den Behälter führen dann, wenn der Behälter nicht ein solcher der Heißfüllungsart ist, die in dem Material, aus dem der Behälter besteht, auftretenden Spannungen dazu, dass der Behälter zu einem nicht akzeptablen Endprodukt verformt wird. Um als Heißfüllungs-Behälter angesehen zu werden, müssen die Behälter in der Lage sein, Füllungstemperaturen von mindestens 66°C (150°F) und besonders bevorzugt von 71 bis 82°C (160–180°F) standzuhalten.
Bei der Herstellung eines Heißfüllungs-Behälters wird PET oder ein anderes geeignetes Kunstharz zuerst zu einem Vorformling geformt. Dies wird am häufigsten durchgeführt unter Anwendung eines Spritzgießverfahrens. Die Vorformlinge haben alle eine prototypische Struktur, die umfasst eine Eingangsöffnung und einen im Allgemeinen rohrförmigen Körper (Rumpf), der in einer geschlossenen, in der Regel abgerundeten Basis (Boden) endet. Vor der Herstellung von Behältern aus den Vorformlingen, werden diese in einem erweichten Zustand in einen Formhohlraum überführt, der so gestaltet ist, dass er die Form des gewünschten Behälters hat. Wenn die Vorformlinge einmal in den Formhohlraum eingeführt worden sind, werden sie durch Blasformen oder Streckblasformen zu dem gewünschten Behälter geformt. Während des Blasformverfahrens wird das Kunststoffmaterial gestreckt und expandiert, wodurch dem Material eine Orientierung (im molekularen Bereich) verliehen wird. Durch den Grad und den Ort der Orientierung werden dem Behälter verschiedene mechanische Eigenschaften verliehen. Im Allgemeinen ist der Behälter umso weniger beständig gegen Heißfüllungs-Temperaturen, je höher die Orientierung ist. Um das Heißfüllungsvermögen dieser orientierten Behälter zu verbessern, müssen die Behälter anschließend wärmebehandelt werden. Die Wärmebe handlung, die nach einem der mehreren allgemein bekannten Verfahren durchgeführt werden kann, erhöht die Kristallinität des den Behälter aufbauenden Materials und dies führt zu einer Erhöhung des Wärmeaufnahmevermögens des Behälters.
Mit der Entwicklung von Heißfüllungs-Behältern wurde gefunden, dass verschiedene Merkmale die Eigenschaften der Behälter verbessern, während andere Merkmale die Verwendbarkeit der Behälter verbessern. Vom Standpunkt der Eigenschaftsmerkmale her betrachtet wurde gefunden, dass Heißfüllungs-Behälter, die tiefe oder hohe Bodenwölbungen in den Behälterhohlraum hinein aufweisen, gute mechanische und thermische Eigenschaften im Bodenbereich aufweisen. Insbesondere trägt ein nach innen hoch eingewölbter Boden dazu bei, das Eindrücken des Bodens zu verhindern, das auftreten kann nach dem heißen Füllen und Verschließen des Behälters.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck "hoch nach innen gewölbter Boden" ist ein Boden zu verstehen, der einen nach oben gewölbten Abschnitt aufweist, der sich in das Innere des Behälters hinein bis zu einer Höhe erstreckt, die im Allgemeinen, gemessen auf der Außenseite des Behälters ab dem Kontaktring des Bodens bis zu dem Scheitel der Wölbung auf der Innenseite des Behälterhohlraums, mehr als etwa 0,95 cm (3/8 inch), insbesondere 1,27 cm (1/2 inch) beträgt.
Ein Verfahren zum Formen einer solchen druckbeständigen Kunststoffflasche ist in GB-A-2 102 724 beschrieben, in der die Formgebungsstufen umfassen das Verstrecken eines Vorformlings, sodass der Vorformling eine Bodenform für eine Flasche erreicht, das Anheben der Bodenform innerhalb der Zeitspanne, innerhalb der der Boden des Vorformlings noch eine Verformungstemperatur während des Blasformverfahrens hat, um so den Boden des Vorformlings in dem Körper des Vorformlings nach oben zu drücken, sodass ein äußerer Umfangswandabschnitt des Bodens auf der Wand des Formhohlraums und ein innerer Umfangswandabschnitt und ein zentraler Wandabschnitt, der sich in den Boden des Vorformlings hinein erstreckt, durch die Bodenform gebildet werden.
Ein anderes Beispiel für erwünschte Merkmale eines Heißfüllungs-Behälters sind Festhalte-Eingriffe (Haltegriffe) in der Seitenwand des Behälters zum leichten Ergreifen (Festhalten) des Behälters. Ein Heißfüllungs-PET-Behälter, der einander gegenüberliegende Festhalte-Vertiefungen in der Seitenwand des Behälters aufweist, ist beispielsweise in US-A-5 141 120 beschrieben, die den nächstliegenden Stand der Technik darstellt.
Ein anderes erwünschtes Merkmal für einen Heißfüllungs-Behälter ist die Erzeugung einer breiten oder weiten Öffnung in dem Behälter. Weithals-Behälter ermöglichen die Verwendung eines Löffels oder eines anderen Werkzeugs, um Produkte, wie z. B. Apfelmus, aus dem Behälter zu entnehmen. Der hier verwendete Ausdruck "Weithals-Behälter" ist allgemein definiert als ein Behälter, dessen Halsöffnung einen äußeren Durchmesser hat, der größer ist als etwa 1/3 des äußeren Durchmessers des fertigen Behälters oder der eine Halsöffnung aufweist, deren äußerer Durchmesser größer ist als etwa 3,81 cm (1,5 inches).
Obgleich einzeln bekannt, wurden die oben genannten Merkmale bisher noch nicht miteinander kombiniert. Der erfindungsgemäße neue Behälter kann daher als ein wärmebeständiger Weithals-Behälter mit einem Festhalte-Eingriff (Haltegriff) und einem Boden mit hoher Einwärtswölbung bezeichnet werden.
Bei dem Versuch, den oben genannten neuen Behälter durch Blasformen herzustellen, traten Verarbeitungsschwierigkeiten auf. Diese Schwierigkeiten waren derart, dass keine akzeptablen Behälter hergestellt werden konnten, bis ein ebenfalls neues Verfahren zum Formen der Behälter von den Erfindern der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde.
Die bei der Formgebung der Behälter aufgetretenen Schwierigkeiten waren überraschenderweise das Ergebnis der Kombination des breiten Halses und des breiten Rumpfes des Vorformlings mit einer hohen Einwärtswölbung im Boden und mit Festhalte-Eingriffen in den Seitenwänden des resultierenden Behälters. Die beträchtlichen Vertiefungen, welche die Festhalte-Eingriffe in der Form definieren, verhinderten, wie gefunden wurde, die vollständige Ausformung der Boden- und Kimmen- bzw. Rumpfbereiche unmittelbar unterhalb der Festhalteeingriffe, wenn ein Boden mit einer hohen Einwärtswölbung erzeugt wurde. Es wurde festgestellt, dass dieser Mangel resultiert aus dem Kunststoffmaterial, das sich radial nach außen und axial nach unten bis zu einem Punkt ausdehnt, an dem es mit den Vertiefungen der Form in Berührung kommt, welche die Festhalteeingriffe definieren. Dieser Kontakt tritt verhältnismäßig früh in dem Formgebungsverfahren und weit vorher auf, bevor das Material sich vollständig nach unten bis zum Boden und in den Rumpfbereich hinein expandiert hat. Wenn einmal das Material mit den Vertiefungen in Kontakt kommt, tritt eine mindestens partielle Erstarrung des Materials auf und dadurch wird ein weiteres Blasen nach unten auf den Boden und in den Kimmenbereich des Behälters hinein eingeschränkt. Neben dem Kontakt mit den Vertiefungen der Form kommt das Material mit den hohen Einwärtswölbungen der Bodenform in Kontakt, bevor es vollständig ausgedehnt ist. Dadurch wird die vollständige Ausformung des Materials in dem Kimmen-Bereich weiter eingeschränkt. Da weniger Material zur Verfügung steht für die Bildung der Boden- und Kimmen-Bereiche, erhält man, wie gefunden wurde, einen unvollständigen oder ungleichmäßigen Boden. Dies führt zu einem funktionell und ästhetisch nicht akzeptablen Behälter.
Wenn ein flacher oder ein "wenig" nach innen gewölbter Boden verwendet wird, treten, wie die Erfinder gefunden haben, die oben genannten Schwierigkeiten nicht auf. Es wird angenommen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass das Material mit der Bodenform erst später in dem Formgebungsverfahren in Kontakt kommt. Wie jedoch weiter oben angegeben, weist ein Behälter mit einem flachen Boden oder mit einem Boden mit einer geringen Aufwölbung nach innen keine optimalen Eigenschaften auf, wie sie für Heißfüllungs-Anwendungszwecke benötigt werden.
Im Hinblick auf die vorstehenden Angaben ist klar, dass es einen Bedarf für einen verbesserten Weithals-Behälter mit Festhalte-Eingriffen (Haltegriffen) gibt, der für Heißfüllungs-Anwendungszwecke geeignet ist. Es gibt ferner einen Bedarf für ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Behälters.
Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, dem Bedarf Rechnung zu tragen durch Bereitstellung eines wärmebeständigen Weithals-Behälters mit einem Festhalteeingriff (Haltegriff) und einem Boden mit einer hohen Einwärtswölbung, sowie eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Behälters. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Herstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem diese Behälter einen gleichförmigen und vollständig entwickelten Boden aufweisen.
Zusammenfassung der Erfindung
Kurz zusammengefasst werden diese und weitere Ziele erfindungsgemäß erreicht durch Bereitstellung eines wärmebeständigen (wärmestabilisierten) Behälters nach Anspruch 1 und eines Verfahrens nach Anspruch 5 zur Herstellung eines Weithals-Behälters, der einen Festhalteeingriff (Haltegriff) und einen Boden mit einer hohen Einwärtswölbung aufweist. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Vorformling, der einen bereits geformten weiten Hals aufweist, in einen Formhohlraum eingeführt, dessen Oberflächen die endgültige Gestalt des gewünschten Behälters definieren. Die Formabschnitte, welche die Seitenwand des Behälters definieren, umfassen beträchtliche Einbuchtungen nach innen, die bewirken, dass die Festhalteeingriffe (Haltegriffe) des resultierenden Behälters verformt werden. Die hohe Einwärts-Wölbung des Bodens des Behälters wird definiert durch eine Bodenform, die von den Seitenwandabschnitten der Form getrennt ist. Zuerst wird die Bodenform so angeordnet, dass sie einen anfänglichen Formhohlraum bildet, dessen Länge größer ist als die endgültige Länge des gewünschten Behälters. Während des Formgebens wird der Vorformling axial verstreckt oder gedehnt bis auf eine Länge, die ebenfalls größer ist als die Länge des fertigen Behälters oder des Hohlraums. Während oder nach dem Verstrecken des Vorformlings wird Druckluft in den Behälter eingeleitet, die bewirkt, dass der Vorformling partiell unter Druck gesetzt wird, sodass der Vorformling beginnt, sich radial nach außen auszudehnen. Außerdem bewegt sich die Bodenform in Richtung der Halsöffnung des Vorformlings von einer Anfangsposition in eine Endposition. Die endgültige Länge des Hohlraums oder Behälters ist definiert als diejenige ab der Halsöffnung der äußeren Oberfläche des Scheitels des Bodens. Der Vorformling wird dann im Kontakt mit den Formoberflächen vollständig expandiert zur Bildung des fertigen Behälters.
Da das Material, das später den Boden- und Kimmen-Bereich bildet, radial expandiert ist, nachdem der Vorformling axial überstreckt worden ist, wird genügend Material in den Bereich unterhalb der Festhalteeingriff-Vertiefungen und seitlich nach außen ab der Bodenform mit der hohen Einwärts-Wölbung bewegt, sodass eine vollständige Ausformung der Boden- und Kimmen-Bereiche des Behälters direkt unterhalb der Festhalteeingriffe (Haltegriffe) möglich ist. Als Ergebnis des oben genannten Verfahrens wird der Boden des Behälters vollständig ausgeformt unterhalb der Festhalteeingriffe (Haltegriffe) und es entsteht ein ästhetisch und mechanisch akzeptabler Weithals-Behälter mit Festhalteeingriffen und einer hohen Boden-Einwärtswölbung, der nach einer geeigneten Wärmebehandlung in der Lage ist, ein heißes Füllungsprodukt aufzunehmen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen für den Fachmann auf diesem Gebiet aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und aus den weiter unten folgenden Patentansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Behälters dar;
2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 der 1, welche den vollständig ausgeformten Boden des Behälters zeigt;
3 zeigt eine seitliche Aufrissansicht eines in nicht akzeptabler Weise geformten Behälters;
4 stellt eine Querschnittsansicht einer Form dar, die einen Verstrekkungsstab und einen Vorformling während der anfänglichen Formgebung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Bodenform sich in ihrer Ausgangsposition befindet und der Vorformling axial überstreckt ist; und
5 zeigt eine Querschnittsansicht ähnlich derjenigen der 4 während der finalen Formgebung des Behälters und sie zeigt die Bodenform, die sich in ihre Endposition bewegt hat.
Detallierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Bezug nehmend auf die Einzelheiten in den Zeichnungen, ist in den 1 und 2 ein erfindungsgemäßer Behälter 10 am besten zu erkennen. Der Behälter 10 umfasst einen weiten Hals (Öffnung) 12, der übergeht in eine im Allgemeinen rechteckige oder zylindrische Seitenwand 13 (dargestellt ist eine rechteckige Seitenwand), die ihrerseits übergeht in eine Basis 16, die den Boden des Behälters 10 abschließt.
Auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Seitenwand 13 ist ein Paar Festhalteeingrifte (Haltegriffe) 14 geformt. Die Festhalteeingrifte (Haltegriffe) 14 repräsentieren beträchtliche Vertiefungen in den Behälter 10 hinein und erlau ben das leichte Ergreifen (Festhalten) des Behälters 10 zwischen dem Daumen und dem Zeigefinger einer Hand.
Die Basis (der Boden) 16 des Behälters 10 ist hier definiert als ein gleichförmiger Kontaktring 18, der eine hohe Einwärtswölbung 24 umgibt. Wie aus der 2 ersichtlich, ist die Einwärtswölbung 24 im Allgemeinen kuppelförmig gestaltet, wobei sie in den Innenraum des Behälters 10 hineinragt und eine schräg nach oben zu einem Scheitel 22 hin verlaufende Innenwand 26 aufweist, wobei der Scheitel das Zentrum der Basis (des Bodens) 16 darstellt und in dem eine Längsachse 23 durch den Behälter 10 verläuft. Der Scheitel 22 des Behälters 10 definiert ferner die nominelle Länge A, die gemessen wird zwischen der äußeren oder Boden-Oberfläche des Scheitels 22 und dem Rand 20, der die Öffnung 12 begrenzt.
Wie weiter oben angegeben, waren bei der Entwicklung des erfindungsgemäßen Behälters 10 die Verarbeitungsschwierigkeiten, die auftraten, bisher nicht bekannt, da der Behälter 10 selbst nicht bekannt war. Ein Hauptproblem, das dabei auftrat, bestand darin, dass beim Versuch, den Behälter 10 zu formen unter Anwendung konventioneller Verfahren, wie in den 1 und 2 dargestellt, der resultierende Behälter eine ungleichförmige oder unvollständig ausgeformte Basis (Boden) hatte. Ein solcher Behälter 10' ist in der 3 dargestellt. Die unvollständige Basis 18' des Behälters 10' wies direkt unterhalb der Festhalteeingriffe (Haltegriffe) 14 nach oben gerichtete Vertiefungen oder Ausnehmungen 28 auf. Diese Vertiefungen 28 waren vom funktionellen und ästhetischen Standpunkt aus betrachtet nicht akzeptabel. Nach einer gründlichen Analyse und nach dem Formen von Behältern mit geringen Einwärtswölbungen wurde festgestellt, dass die Vertiefungen 28 das Ergebnis eines Erstarrens des Vorformling-Materials an den vorspringenden Abschnitten 48 und 54 der Form 33 waren, welche die Haltegriffe 14' und die Einwärtswölbung definieren, wobei dieses Erstarren auftrat, bevor eine ausreichende Menge Material in den Bereich unterhalb des vorspringenden Abschnitts 48 und zwischen den vorspringenden Abschnitten 48 und 54 geblasen oder befördert worden war. Die Vertie fungen 28 wiesen außerdem eine sich nach unten verjüngende (konische) Oberfläche 30 auf, die sich bis zu dem Kontaktring 18' der Basis 16' erstreckte. Es wurde angenommen, dass diese Oberfläche 30 konisch ist, weil die Tiefe der Vorsprünge 48, welche die Haltegriffe 14' definieren, in der seitlichen Richtung abnimmt, sodass mehr Material in den Bereich zwischen den vorspringenden Abschnitten 48 und 54 befördert werden kann, wodurch die Schlussfolgerungen des Erfinders der vorliegenden Erfindung gestützt wurden, was die Ursache der Vertiefungen 28 selbst angeht.
Wie aus den 4 und 5 ersichtlich, umfasst die Form 33 Oberflächen, die einen Formhohlraum 34 für die Bildung des erfindungsgemäßen Behälters 10 definieren. Wie weiter unten angegeben, umfasst die Form 33 zusätzliche Merkmale, welche die Ausbildung des Behälters 10 ohne die in dem unvollständigen Behälter 10' der 3 ersichtlichen Vertiefungen 28' ermöglichen.
Der Formhohlraum 34 ist definiert durch ein Paar Formhälften 36, die dicht aufeinander liegen und auf diese Weise dazwischen den mit einem Gewinde versehenen Halsfinish-Abschnitt aufnehmen und zurückhalten können. Wenn er auf diese Weise zurückgehalten wird, schwebt der Körper 42 des Vorformlings 40 innerhalb des Formhohlraums 34. Jede Formhälfte 36 umfasst den Abschluss (das Finish) definierende Abschnitte 46 und den Körper (Rumpf) definierende Abschnitte 47, wobei letztere den Haltegriff umfassen, der die vorspringenden Abschnitte 48 als beträchtliche Vertiefungen in den Hohlraum 34 hinein definiert.
Die Basis 16 des Behälters 10 ist teilweise definiert durch die den Boden definierenden Abschnitte 47 und teilweise durch die Bodenform 50. Die Bodenform 50 umfasst einen vorspringenden Abschnitt, der eine Bodenformgungsoberfläche 54 aufweist, welche die Bildung der Einwärtswölbung 24 des fertigen Behälters 10 bewirkt. Komplementär zu der Einwärtswölbung 24 ist die den Boden formende Oberfläche 54 im Allgemeinen kuppelförmig mit einer Innenwand 56, die zu dem Scheitel 58 hin nach oben schräg verläuft. Um die vorstehend dis kutierten Probleme zu überwinden, ist die Bodenform 50 so aufgebaut, dass sie axial beweglich ist von einer Ausgangs- oder ersten Position (wie in der 4 dargestellt) in eine zweite – oder End-Position (wie in 5 dargestellt) während des Blasformverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Ausgangsposition definiert die anfängliche Konfiguration des Formhohlraums 34, sodass eine anfängliche Länge B zwischen der Oberseite 24 des Halsringes 46, der mit dem Hals-Finish-Abschnitt 48 in Verbindung steht, und dem Scheitel 58 der Bodenform 50 definiert wird. Die Endposition der Bodenform 50 definiert demgemäß die kürzere Länge A, die oben in Bezug auf den Behälter 10 erwähnt worden ist, die der Länge zwischen der Oberseite 64 des Halsringes 46 und dem Scheitel 58 entspricht.
Beim Formen des erfindungsgemäßen Behälters 10 besteht die erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, einen Weithals-Vorformling 40 herzustellen, der zu dem fertigen Behälter 10 verstreckt und geblasen werden kann. Die 4 umfasst eine Darstellung der verschiedenen Stufen, die der Vorformling 40 während des erfindungsgemäßen Blasformverfahrens durchläuft. Der unverstreckte Vorformling 40, der überstreckte Vorformling 66 und der teilweise geblasene Behälter 68 sind alle in der 4 erläuternd darstellt. Der Vorformling 40 ist der Vorläufer eines Weithals-Behälters und weist, wie ersichtlich, eine Halsöffnung 38 mit einem Durchmesser von 67 auf, die im Allgemeinen größer ist als der durchschnittliche Durchmesser 69 seines Körpers (Rumpfes) 42. Im verstreckbaren Zustand wird der Vorformling 40 in dem Halsring 46 so angeordnet, dass sein Körper (Rumpf) 42 innerhalb des Formhohlraums 34 schwebt.
Wenn die Basisform 50 in der zurückgezogenen Position (ihrer Ausgangsposition) vorliegt, wird ein Verstreckungsstab bzw. -stift 70 oder eine andere Einrichtung zur axialen Verstreckung des Vorformlings innerhalb des Vorformlings 40 angeordnet und entlang einer Achse nach vorne bewegt, die der Achse 52 des Behälters 10 entspricht. Auf diese Weise wird der unverstreckte Vorformling 40 axial verstreckt zur Ausbildung eines überstreckten Vorformlings 66 mit einer Länge, die größer ist als A und etwa gleich B ist. Der Verstreckungsstab 70 kann vollständig nach vorne bewegt werden, sodass er ein geschlossenes Ende 76 des überstreckten Vorformlings 66 zwischen einem Ende 74 des Verstreckungsstabes 70 und dem Scheitel 58 der Bodenform 50 einspannt, während die Bodenform 50 sich entweder in ihrer Ausgangsposition oder in einer mittleren Position zwischen der Ausgangsposition und der Endposition befindet. Die Notwendigkeit und der Zeitpunkt des Einspannens des Vorformlings zwischen dem Verstreckungsstab 70 und der Bodenform 50 variieren in Abhängigkeit von den genauen Gestaltungsmerkmalen, wie z. B. dem Gewicht, des jeweiligen Behälters 10, der geformt werden soll. Daher kann die 4 so angesehen werden, dass sie die Bodenform 50 entweder in ihrer Ausgangsposition oder in einer mittleren Position darstellt.
Ein Blasmedium, z. B. Luft, wird bei einem vorgegebenen Druck in den Hohlraum 34 eingeleitet, um anfänglich den Vorformling 66 radial nach außen zu expandieren. Das Blasmedium kann während der Überstreckungsstufe oder unmittelbar nach Beendigung der Überstreckungsstufe eingeleitet werden. Der genaue Zeitpunkt der Einleitung des Blasmediums hängt von den spezifischen Gestaltscharakteristiken des gewünschten Behälters ab.
Wenn sich die Bodenform 50 in ihrer Ausgangsposition befindet, ist die Bodenformgebungsobertläche 54 weiter entfernt von den vorspringenden Abschnitten 48 als wenn sich die Bodenform 50 in ihrer Endposition befindet. Wegen des vergrößerten Zwischenraums zwischen der Bodenformgebungsobertläche 54 und den vorspringenden Abschnitten 58 sind die meisten Bodenabschnitte des überstreckten Vorformlings 66 radial nach außen frei expandierbar oder beweglich, im Allgemeinen bis vollständig in die Kimme hinein, die den Bereich 82 der Form 33 definiert, insbesondere direkt unterhalb der Vertiefungen 48, ohne dass eine Einschränkung durch ein vorzeitiges Erstarren des Kunststoffmaterials besteht.
Nach einer vorgegebenen Zeitspanne für das Blasmedium, um den verstreckten Vorformling 66 zu dem teilweise geblasenen Behälter 68 zu expandieren, wird die Bodenform 50 dann in ihre Endposition gebracht. Während dieser Bewegung wird der Verstreckungsstab 70 mit einer Geschwindigkeit zurückgezogen, die der Vorwärtsbewegung der Bodenform 50 entspricht. Dies stellt sicher, dass das Ende 76 des überstreckten Vorformlings 66 an der Bodenform 50 eingespannt ist und bleibt, wodurch ein Verschieben oder eine Bewegung des überstreckten Vorformlings 66 und die Bildung eines nicht akzeptablen Behälters vermieden werden. Die Zeitverzögerung zwischen dem ersten Blasverfahren und der Bewegung der Bodenform 50 ist kritisch für den Erfolg des Verfahrens und für die vollständige Ausbildung des Behälters 10. Wenn die Verzögerung zu groß ist, wird möglicherweise zu viel Material nach außen geblasen und das Material kann gegebenenfalls auf dem Weg 64 erstarren (einfrieren), der die Bewegung der Bodenform 50 ermöglicht. Wenn andererseits die Bodenform 50 zu früh bewegt wird, wird eine unzureichende Menge an Material in die Basis 86 und die Kimme 82 befördert, welche die Bereiche des Formhohlraums 34 definieren, was zu der oben erwähnten Vertiefung 28' führt. Es wurde gefunden, dass zur Herstellung eines quadratischen Weithals-Behälters 10 für ein Aufnahmevermögen von 1360,8 ml (48 ounces) mit einer hohen Einwärts-Wölbung 24 und Haltegriffen 14 das Blasmedium etwa 0,55 s lang nach der Überstreckung und vor der Bewegung der Bodenform 50 angewendet werden muss. Offensichtlich wird der geeignete Zeitpunkt vor der Bewegung der Bodenform 50 diktiert durch die jeweiligen Gestaltungs-Eigenschaften des jeweiligen Behälters und er variiert entsprechend.
Nach dem Einblasen des Materials in den Basis- und Kimmen-Bereich besteht die nächste Stufe des Formgebungsverfahrens in dem Blasen des Vorformlings 40, bis er im Wesentlichen an dem Formhohlraum 34 anliegt. Dies wird vorzugsweise durchgeführt, nachdem die Bodenform 50 in ihre Endposition 62 gebracht worden ist und der Formhohlraum 34 seine endgültige Formgebungs-Konfiguration hat. Es kann jedoch damit begonnen werden, bevor die Bodenform 50 tatsächlich ihre Endposition erreicht hat, wenn genügend Material in den Basis/Kimmen-Bereich befördert worden ist. Das Ergebnis der Anwendung des zuletzt genannten Druckes ist in der 5 allgemein dargestellt. In dieser Figur sind die Seitenwände 13 und die Basis (der Boden) 16 des vollständig geblasenen Behälters 10 zu erkennen als vollständig expandiert, sodass sie im Wesentlichen mit den seitlichen Formoberflächen 44, 54 der Formhälften 56 und der Bodenform 50 konform sind bzw. an diesen anliegen. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "im Wesentlichen konform" ist eine Konformität zu verstehen, die ausreicht, um einen akzeptablen resultierenden Behälter herzustellen. Während der zuletzt genannten Anwendung des Blasmediums wird durch den Verstreckungsstab 70 weiterhin ein Teil, der Scheitel 22, des geblasenen Behälters 10 zwischen dem Ende 74 des Verstreckungsstabes 70 und dem Scheitel 58 der Bodenform 50 eingespannt. Zu diesem Zeitpunkt hat der vollständig geblasene Behälter 10 eine Endlänge A, gemessen ab dem Rand 20 der Mündung (Öffnung) 12 bis zu dem Scheitel 22 der Basis (dem Boden) 16. Gewünschtenfalls kann das Blasmedium durch den Verstreckungsstab 70 belüftet werden, um eine zusätzliche Kühlung zu erzielen.
Alternativ kann das Blasmedium mit einem konstanten Druck oder mit unterschiedlichen Drucken während des Formgebungscyclus zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise kann während der axialen Verstreckung des Vorformlings 40 das Blasmedium unter einem Druck bereitgestellt werden, der geringer ist als der Druck, der angewendet wird, wenn der Vorformling 40 durch Blasen im Wesentlichen in Konformität mit den Oberflächen gebracht wird, welche die Endkonfiguration des Formhohlraums definieren. Der niedrigere Druck kann Umgebungsdruck oder ein höherer Druck als Umgebungsdruck sein, der jedoch niedriger ist als der nachfolgende "hohe" Druck.
Die Endstufen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Öffnung der Formhälften 36 und das Zurückziehen der Bodenform 50, wodurch die Entnahme des fertigen Behälters 10 aus dem Formhohlraum 34 möglich ist. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Behälter 10 weist eine vollständig ausgeformte Einwärtswölbung 24 und einen kontinuierlichen Umfangs kontaktring 18 auf, insbesondere direkt unterhalb der Haltegriffe 14. Der geblasene Behälter 10 wird dann unter Anwendung konventioneller Verfahren wärmebehandelt, um seine Verwendung für Heißfüllungs-Anwendungszwecke zu ermöglichen.
Die vorstehende Beschreibung stellt zwar eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung in vielerlei Hinsicht modifiziert, variiert und abgeändert werden kann, ohne dass dadurch der Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, verlassen wird.

Claims

Unitärer Kunststoffbehälter (10), der umfasst einen Hals-Finish-Abschnitt, einen Schulter-Abschnitt, einen Rumpf-Abschnitt und einen Boden-Abschnitt (16), wobei der Schulter-Abschnitt die Verlängerung des Hals-Finish-Abschnitts bildet und mit dem Rumpf-Abschnitt in Verbindung steht, der die Verlängerung des Schulter-Abschnitts bildet, der Boden-Abschnitt (16) mit dem Rumpf-Abschnitt in Verbindung steht und das untere Ende des Behälters (10) abschließt und wobei der Hals-Finish-Abschnitt die Öffnung (12) definiert, die einen ersten Durchmesser aufweist, der Rumpf-Abschnitt die Breite des Behälters (10) definiert und darin vorgesehene Festhalte-Eingriffe (14) definiert, die sich im Wesentlichen in den Behälter (10) hinein erstrecken und das Festhalten des Behälters (10) zwischen dem Daumen und dem Zeigefinger einer Hand ermöglichen, wobei der Behälter (10) dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Durchmesser mindestens einem Drittel der Breite des Behälters (10) entspricht und der Bodenabschnitt (16) eine sich in das Innere des Behälters (10) hinein erstreckende hohe Einwärts-Wölbung aufweist und von einem kontinuierlichen Kontaktring (18) umgeben ist.
Behälter (10) nach Anspruch 1, der ein Vakuumabsorptionsplatte umfasst.
Behälter (10) nach Anspruch 1, der ein Aufnahmevermögen für ein flüssiges Produkt von weniger als 1814,4 cm³ (64 fluid ounces) aufweist.
Behälter (10) nach Anspruch 1, bei dem sich die nach innen gerichtete Wölbung (24) bis zu einer Höhe von mindestens 1,27 cm (0,5 Inch) oberhalb des Kontaktringes (18) erstreckt.
Verfahren zur Herstellung eines Weithals-Kunststoffbehälters (10) mit einem Festhalte-Eingriff (14) und einem Boden mit einer hohen Wölbung nach innen (24), einer Behälterlänge "A", beginnend am Rand (20) des weiten Hal ses (12) bis zum Scheitel des nach innen gewölbten Bodens (24), wobei das Verfahren die Stufen umfasst: Herstellung eines Vorformlings (40), der einen allgemein rohrförmigen Körper (42), einen Hals-Finish-Abschnitt (38) und eine an einem Ende des Körpers (42) definierte Öffnung sowie ein geschlossenes Ende an dem gegenüberliegenden Ende des Körpers (42) aufweist; Positionieren des Vorformlings (40) in einem Formhohlraum (34), der teilweise gebildet wird durch ein Paar von Formhälften (36), wobei die Formhälften (36) Abschnitte aufweisen, die beträchtliche Vorsprünge (48) in die Form (34) hinein bilden zum Formen der Festhalte-Eingriffe (14) in einer Seitenwand (13) eines resultierenden Behälters (10), wobei der Formhohlraum (34) außerdem teilweise durch eine Bodenform (50) definiert ist; und Herausnahme des Behälters (10) aus dem Formhohlraum (34); wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bodenform (50) in einer ersten Position so angeordnet wird, dass der Formhohlraum (34) eine anfängliche Länge "B" hat, die größer ist als die Behälterlänge "A", die Bodenform (50) eine Bodenformgebungsoberfläche (54) umfasst für die Bildung eines nach innen gewölbten Bodens (24) mit einem Scheitel, der im allgemeinen entlang einer Längsachse durch den Hohlraum (34) angeordnet ist; der Vorformling (40) innerhalb des Formhohlraums (34) axial verstreckt wird bis zu einer Überstreckungslänge, die größer ist als die Behälterlänge "A"; die Bodenform (50) in eine zweite Position in der Weise gebracht wird, dass der Formhohlraum (34) eine Endlänge "B" hat, die geringer ist als die Anfangslänge "B"; und ein Blasmedium in den Vorformling (40) eingeleitet wird, um den Vorformling (40) zu expandieren, sodass er mindestens im Wesentlichen anliegt an den Formhälften (36) und der Bodenform (50) und auf diese Weise der Bereich des resultierenden Behälters (10) unmittelbar unterhalb des Halte-Eingriffes (14) vollständig geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, worin in der axialen Verstreckung zum Verstrecken des Vorformlings (40) ein Verstreckungsstift (70) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das außerdem umfasst das Einspannen des geschlossenen Endes des Vorformlings (40) zwischen einem Verstrekkungsstift (70) und der Bodenform (50).
Verfahren nach Anspruch 7, worin die Bodenform (50) in eine zweite Position gebracht wird, während das geschlossene Ende des Vorformlings (40) zwischen dem Verstreckungsstift (70) und der Bodenform (50) eingespannt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, worin das Einführen des Blasmediums die Bereitstellung des Blasmediums bei mindestens zwei unterschiedlichen Drukken umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, worin das Blasmedium zuerst bei einem niedrigeren Druck und dann bei einem höheren Druck eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, worin der niedrigere Druck des Blasmediums bereitgestellt wird, bevor die Wölbung (24) die Endposition erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 10, worin der niedrigere Druck des Blasmediums vor Beendigung der axialen Verstreckungsstufe bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, worin der höhere Druck des Blasmediums nach der Verstreckungsstufe bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, worin der höhere Druck des Blasmediums nach Beginn der Überführung der Bodenform (50) in die Endposition bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, worin das Blasmedium bei nur einem Druck eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, worin die Einführung des Blasmediums bei dem niedrigeren Druck nach der Verstreckungsstufe durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, worin die Einführung des Blasmediums bei dem niedrigeren Druck durchgeführt wird, bevor mit der Überführung der Bodenform (50) in die zweite Position begonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, worin die Einführung des Blasmediums bei dem höheren Druck durchgeführt wird nach Beginn der Überführung der Bodenform (50) in die zweite Position.
Verfahren nach Anspruch 10, worin die Einführung des Blasmediums bei dem höheren Druck durchgeführt wird, nachdem die Bodenform (50) in die zweite Position überführt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 5, das außerdem umfasst die Verwendung der Bodenform (50) zur Bildung einer hohen Einwärtswölbung (24) in dem Behälter (10), wobei die hohe Einwärtswölbung (24) eine Höhe von mindestens 1,27 cm (0,5 Inch) oberhalb des Kontaktringes (18) hat.
Verfahren nach Anspruch 5, worin die Formhälften (36) geschlossen werden zur Bildung eines Hals-Finish-Aufnahmeabschnitts (38) mit einem Durchmesser, der größer ist als ein Drittel des durch den Hohlraum (34) definierten Durchmessers.
Verfahren nach Anspruch 7, worin das Einspannen über den gesamten Bewegungsbereich der Bodenform (50) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, worin das Einspannen nach Beginn des Verschiebens der Bodenform (50) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, das außerdem umfasst das Überführen einer Menge Material in einen Bereich zwischen den vorstehenden Abschnitten (48) und der Bodenform (50) nach dem axialen Verstrecken des Vorformlings (40) und vor dem Verschieben der Bodenform (50).