DE7240027U

DE7240027U - Flasche aus thermoplastischem Kunststoff mit einem sich nicht nach außen vorwölbenden Boden

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Publication number: DE7240027U
Application number: DE7240027U
Authority: DE
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1971-11-01
Publication date: 1973-01-25

Description

DR.- ' DR. DR.	ING. WALTER ABITZ "' ·· DIETER F. MORF i, HANS-A. BRAUNS	η ■jM>>ichin,. J5J-". Oktober 1972
	Patentanwälte	• Yoithnschrift / PAItai Address ' 8 München 86, Poitfach 860109
Pienzenauerstraße 28 Telefon 483225 und 486415 Telegramme: Chemindus München Telex: (0)523992

P-2305

E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY, Wilmington,

Delaware, V.St.A.

Flasche aus thermoplastischem Kunststoff mit einem sich nicht nach außen vorwölbenden Boden

Die Erfindung betrifft eine Flasche aus thermoplasteschem Kunststoff, die sich zum Abfüllen von unter Druck stehenden Flüssigkeiten, z.B. Soda, Bier und Aerosolen, eignet, und insbesondere eine Flasche, deren Boden beim Gebrauch der Flasche sich nicht nach außen vorwölbt. Es ist bekannt, Flaschen aus thermoplastischem Kunststoff zum Abfüllen von Getränken für den Letztverbraucher zu verwenden. Wenn die Flasche zur Aufnahme von kohlensäurehaltigen Getränken, wie Soda oder Bier, bestimmt ist, muß sie so beschaffen sein, daß sie bei dem in ihr erzeugten Druck Form und VoIumen beibehält.

Thermoplast!scne Kunststoffe verformen sich jedoch bereits bei mäßigen Temperaturen unter verhältnismäßig geringer Beanspruchung, so daß daraus hergestellte Flaschen, wenn sie

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zum Abfüllen von unter Druck stehenden Flüssigkeiten verwendet werden, sich bei der normalen Verwendung verformen. Beispielsweise neigen Kunststoffflaschen dazu, bei einer Temperatur von etwa 40⁰C unter einem Innendruck von iitvfa 6, S at, d.h. etwa dem höcnstei' Druck, de ν in einer Soda- oder Bierflasche auftritt, die Form einer Kugel anzunehmen. Man kann diese Neigung dadurch erheblich herabsetzen, daß man die Flaschenwand sehr dick ausbildet. Das ist aber einerseits nicht wirtschaftlich, und außerdem wird die Flasche dadurch so starr, daß sie bei ihrer normalen Verwendung bricht. Es wurde jedoch gefunden, daß die Fließgrenze des Polymer in der Seitenwand soWit verbessert werden kann, daß dieser Neigung zur Deformierung ausreichend entgegengewirkt wird, wenn man die Flasche dünnwandig ausbildet und das Polymer molekular orientiert. Es ist aber sehr schwierig, das Polymer im Boden der Flasche molekular zu orientieren. Daher behält der Boden diese Neigung zur Deformation, d.h. zur Auswölbung nach außen.

Im allgemeinen wird der Boden einer Flasche ziemlich eben ausgebildet, so daß die Flasche aufrecht stehen kann. Sine Flasche mit einem solchen ebenen Boden ist gut verwendbar, wenn sie mit Flüssigkeiten, die keinen Druck entwickeln, gefüllt wird. Beim Einfüllen von unter Gasdruck stehenden Flüsigkeiten, stellt jedoch ein ebener Boden eine sehr ungünstige Voraussetzung für die Beibehaltung der Form dar, und der Boden neigt dazu, sich halbkugelig nach außen vorzuwölben., wobei das Flaschenvolumen zunimmt, die Form des Bodens sich verändert und die Flasche ihr Vermögen, auf einer ebenen Unterlage zu stehen, verliert. Zufolge_.d.e.r...geringen Boanspruchbarkeit des plastischen Kunststoffs kommt es, wenn über längere Zeiten höhere Temperaturen und ein ausreichender Innendruck herrschen, zum Kriechen oder Deformieren des

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Kunststoffes, so daß Form und Volumen unerwünscht stark verändert werden, auch wenn Gas und Flüssigkeit in der Flasche gehalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Herstellung einer Plastikflasche, die zum Abfüllen von unter Druck stehenden Flüssigkeiten verwendet werden kann und einen Boden hat, der sich nicht nach außen vorwölbt, und außerdem eine Basis behält, die ausreicht, daß die Flasche stehen kann, wonn sie zürn Abfüllen von Flüssigkeiten unter Druck verwendet wird.

Die Erfindung stellt eine Flasche aus thermoplastischem Kunststoff zur Verfügung, deren Boden, solange er nicht unter einem im Inneren der Flasche entwickelten Druck steht, aus einer Wand mit einer Konfiguration, die durch eine Reihe ineinander übergehender und rotationssymmetrisch um die Mittelachse der Flasche liegender geometrischer Formen definiert ist, besteht, beginnend am zylindrischen Teil der Flasche mit einem Bogen, der gegen den Boden der Flasche zu einem den Sitz der Flasche bildenden Toroid verläuft, das abbiegt ins Innere der Flasche und übergeht in eine Gerade, die gegen die Mitte der Flasche geneigt ist und einen ins Innere der Flasche ragenden Konus bildet, der übergeht in ein Toroid, das vom Inneren der Flasche abbiegt and in einer senkrecht zur Mittelachse der Flasche verlaufenden Geraden endet, die eine in den Boden dur Flasche eingesenkte Scheibe bildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Flasche gemäß der Erfindung werden die Abmessungen des in einer Vertiefung im Flaschenboden angeordneten Toroidgelenks durch geradlinige Teile in der Kurve selbst oder am Toroidgelenk verlängert und die Stabilität der Flasche erhöht. Am oberen Ende der Innenseite des in der Vertiefung im Flaschenboden angeordneten Toroidgelenks kann noch ein ins Flascheninnere vorspringender Versteifungsring, durch den der Widerstand

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des Flaschenbodens gegen ein Vorwölben nach außen erhöht wird, vorgesehen sein.

Figur 1 ist ein Querschnitt durch die bevorzugte Flasche gemäß der Erfindung.

Figur 2 ist ein vergrößerter Querschnitt durch den Boden der in Figur 1 gezeigten Flasche.

Figur 3 ist ein Querschnitt durch einen modifizierten Flaschenboden mit gedehntem, eingesenktem Toroidgelenk.

Figur 4 ist ein Querschnitt durch einen modifizierten Flaschenboden, der den Versteifungsring auf dem Innenteil des eingesenkten Toroidgelenks zeigt.

Figur 1 ist eine Vorderansicht einer Flasche aus einem thermoplastischen Kunststoff mit der erfindungsgemäßen Ausbildung eines sich nicht vorwölbenden Bodens. Die Flasche 1 ist ein hohler Behälter mit einer öffnung 2 an einem Ende, die dem Einfüllen von Flüssigkeit oder dem Ausgießen von Flüssigkeit aus der Flasche dient. Die Flasche weist eine die öffnung 2 umgebende Lippe J, einen im wesentlichen zylindrischen Hals K, einen kegelstumpfförmigen Teil 5* einen großen, allgemein zylindrischen Teil 6 und einen sich nicht vorwölbenden Bodenabschnitt 7, der im folgenden näher beschrieben wird, auf. Die Ausbildung des oberen Teiles der Flasche ist nicht wesentlich für die Erfindung. Beispielsweise kann der Hals kurz sein und eine ausgeprägte Schulter in der Flasche bilden, oder er kann langgestreckt sein und allmählich in den allgemein zylindrischen Teil der Flasche übergehen. Der Haupttei.L der Flasche, d.h. der zylindrische Teil kann geriffelt oder in anderer Weise geformt sein, um ihm ein bestimmtes ästhetisches Aussehen zu verleihen.

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Unter einer Flasche mit einem sich nicht vorwölbenden Boden ist eine Flasche, deren Boden unter den normalen Verwendungsbedingungen sich nicht so weit nach außen vorwölbt, daß sie unansehnlich wird oder nicht zu stehen vermag, zu verstehen. Normale Bedingungen sind im allgemeinen Temperaturen von etwa 0 bis ^;40°C und ein autogener, d.h. Innendruck, von bis zu etwa 6,8 at. Unter einem autogenen Druck der Flüssigkeit kann natürlich eine gewisse Bewegung, gewöhnlich eine Verlängerung der Flasche, erfolgen, die aber nicnt als Auswölbung zu bezeichnen ist=

Die Auswölbung kann durch eine Anzahl FQ-ktoran verursacht werden. Die wesentlichsten Faktoren sind vielleicht (a) eine Überbeanspruchung des für die Herstellung der Flasche verwendeten plastischen Materials, insbesondere wenn der Innendruck der Flasche zu Beanspruchungen führt, die die Fließgrenze des Materials übersteigen, so daß es zu beträchtlichen Deformationen kommt, und (b) eine geometrische Instabilität. Der eich nicht vorwölbende Flaschenboden gemäß der Erfindung kompensiert Art und Menge des thermoplastischen Materials, das zu seiner Herstellung in einer bestimmten geometrischen Konfiguration verwendet wird.

Die bevorzugte geometrische Ausbildung des Bodens soll im folgenden anhand dar Figur 2 näher beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung bedeutet D den Außendurehmesser der Flasche senkrecht zu der Hauptachse der Flasche (einer imaginären Linie, die von der Mitte des oberen Endes bis zur Mitte des Bodens der B'lasche verläuft), wo der Bodenteil mit dem zylindrischen Teil der Flasche zusammentrifft. Alle Abmessungen sind Außenabmessungen, d.h. Abmessungen der Form.

Die Struktur des Bodens ist definiert durch eine Λη~~η1 rotationssymmetrisch um die Mittellinie der Flasche liegender Kurven, beginnend mit

(a) einem etwa 20-bis 50°-Teil A₁ eines konkaven Kreises mit einem Radius R. von 0,5D bis etwa 1,5D> dessin Mittelpunkt auf einer imaginären Linie 9, die senkrecht auf der Mittelachse 10 der Flasche in der Höhe 11, wo der zylindrische Teil der Flasche in den Bodenteil 7 übergeht, steht, liegt und der eine Art gotischer Kurve, die an einem Ende 11 in den zylindrischen Teil 6 der Flasche übergeht, bildet und sich nach unten zum Sitz der Flasche erstreckt und übergeht in

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(b) ein Ende/eines 100-bis 16O -Bogens A₂ eines konkaven

Kreises 1^> dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie 14, die senkrecht auf einer Tangente an den Kreis 8 an der Stelle 12 seines Übergangs in den Kreis 13 steht, liegt, und der einen Radijs R_? von etwa 0,02 bis 0,05D hat und ein ringförmiges Toroidgelenk für den Sitz der Flasche darstellt und übergeht in

(c) ein Ende/einer Geraden 16 mit einer Länge L₁ von etwa 0,1 bis 0,2D, die in einem Winkel zu der Mittelachse der Flasche verläuft νηύ eine kegelstumpf!¹ ö Vertiefung im Flaschenboden mit einem Halbkonu.svr.ln~ kel η* von etwa 0 bis etwa 30° bildet und übergeht in

(d) ein Ende 17 eines 100-bis I8o°-Bogens A- eines Kreises, dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie 18, die senkrecht auf der Geraden 16 von (c) an der Stelle des Überganges dieser Geraden in diesen Kreis, dessen Radius etwa 0,02 bis 0,051) beträgt, vorläuft, so daß ein in den Flaschenboden eingesenktes Rinfrgelcnk, das

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sich vom Flascheninneren we^biegt, gebildet wird, und übergeht in

(c ) eine praktisch pjerade Linie "\Q rr.ib einer L-inf^ Lp, die senkrecht zur Mittelachse 10 der Flasche verläuft und eine in der Mitte des Bodens der Flasche eingesenkte
Kreisscheibe bildet, und

der Abstand L, zwischen der Mittelachse der Flasche 10 und dem Mittelpunkt des 100- bis 16O -Teiles eines Kreises, der das den FIascheneltz darstellende rinr^für.rn r;e Toroidße] en/. 13 bildet, 0,2 bis 0,351) beträft, wobei D der Außer.durchmesser der Flasche ir;t.

Typische Flaschen pi—üäß --^r iirfi "iriung mit der in ü^riv. Figuren 1 und 2 f'ozüirrtnn Form Laben beispielsweise ein FIüsö:! /,koi tsfassu.r!f;sv-:jr;:iögcn von etv;a 29υ ml und können mit den folgenden Abrif; κ sunken hergestellt worden. Die V/anddicke beträft etv:a 0,76 t:;::i, abgesehen νοκ üodcnteil, der eine Dicke von etv.-a 1,27 m:.i hat. Die Abrner-stin.^en der Form sind:

D	- --	57,5 mm
R₁	=	57,5 mn
d		2,28 mn«
	—	3,05 !"-in
A.	- 3	0,23°
A₂	-f	27,3°
A_v		57,5°
A	—	pp r°
L₁	=	8,13 mm
T "2		8,72 mm
L-, j		19,1 ir:!.n

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^p-²³⁰⁵

Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform des Flaschenbodens gemäß der Erfindung. Dieser Flaschenboden hat etwa die gleiche geometrische Form wie diejenige von Figur 1 +2 mit der Abweichung, daß das eingesenkte Toroidgeienk gedehnt und die eingesenkte Scheibe in der Mitte des Bodens in der Weise modifiziert ist, daß sie durch Hinzufügen von weiterem Polymer in ihrer Mitte verdickt ist. Diese modifizierte Scheibe ist mit der Bezugszahl 21 versehen.

Das in Figur 3 gezeigte, gedehnte, eingesenkte Toroidgelenk, das den Übergang zwischen der Geraden 16, die den in die Flasche hineinragenden Konus bildet, und der eingesenkten Mittelscheibe 21 im Boden der Flasche bildet, besteht im wesentlichen aus

(a) einem 6θ- bis 90°-Bogen Aj₁ eines Kreises, der an einem Ende 22 in die Gerade 16, die den iii die Flasche hineinragenden Konus bildet, übergeht und dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht zu der Geraden 16 von der Stelle des Übergangs dieser Geraden i:i diesen Bogen verläuft, liegt und dessen Radius R^ etwa 0,02 bis 0,05D beträgt und der übergeht in

(b) ein Ende 23 einer Geraden 24, die senkrecht zu der Mittelachse 10 der Flasche und auf diese zu verläuft und eine Länge Lu von nicht über 0,15D besitzt und übergeht in

bis

(c) einen 45-/90°-Bogen A^ eines Krsises, der an einem Ende

25 in -die- Q^rade-24H*bergeh£--tffld-~3-ireh— ererr-der

Flasche nach außen erstreckt, wobei dieser Bogen einen Radius R,- von etwa 0,02 bis 0,05D hat und sein Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht zu der Linie 24 von der Stelle, wo die Linie 24 in den Bogen Α,- übergeht, verläuft, liegt und der übergeht in

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• ♦ ·

(d) ein Ende 26 einer Geraden 27 mit einer Länge Lc von nicht über 0,1D.

Die geradlinigen Teile des eingesenkten Tnroidgeienkes erleichtern die Formung des Gelenkes und vergrößern den Aufsitzteil des Bodens, d.h. den Abstand zwischen der Mittelachse der Flasche und dem Aufsitzgelenk.

Gemäß dieser Alternative können Flaschen der in Figur 1 veranschaulichten Form mit der Abweichung, daß der Boden die durch Figur 3 veranschaulichte Form hat, hergestellt werden. Die Wanddicke des zylindrischen Teils der Flasche beträgt etwa 0,76 mm und diejenige des Bodenteils 1,27 mm. Jede Flasche hat ein Flüssigkeitsfassungsvermögen von etwa 296 ml.

	= 57,5	mm	mm
R₂	= 2,28	-.mm	mm
^R4	- 2,54	mm	mm
R₅	= 2,54	mm	mm
A₁	= 30,23°	mm
A₂	= 127,3°	mm
	= 70°
^Α5	= 90°
^a1	= 20°
^L1	= 6,71
	= 8,72
^L3	= 19,1
^L4	= 0,71
^L5	= 1,27
D	- 6,86

Figur h zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines

Flaschenbodens gemäß der Erfindung. Diese Ausführung:? form gleicht der in Figur 3 gezeigten mit der Abweichung, daß das eingesenkte Toroidgelenk einen Versteifungsring au;_, Polymer, der voui oberen Tail den Gelenk in« Innere der Flasche vorspringt, aufweist. Dieser Versteifungsring kann auch auf dem eingesenkten-Toroidgelenk der in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform gebildet werden.

Der Versteifungsring besteht im wesentlichen aus zwei konzentrischen, miteinander in Berührung stehenden Wänden 28 und 29 mit einer Lange Lq von etwa 0,03 bis 0,2OD, die aurch ein Toroidgelenk ^O miteinander verbunden sind.

Eine Flasche mit einem solchen Versteifungaring kann in it den gleichen Abmessungen, wie sie oben für die durch die Vlgürijn 1 und 2 veranschaulichte AusfÜhrun£i>for:n oder fii;· die Ausführung??fo^m von Figur Z> angegeben sind, hergestellt werden. Der Versteifungsring hat dann eine Lange L.- von etwa 2,54 mm und die konzentrischen Seitenwinde sind durch ein I80°-Toroidgelenk miteinander verbunden. }.is wurdo gefunden, daß Flaschen mit einem solchen Verscc-ifungsrii:··; eine wenigstens etwa ^Op-ige Verbesserung hinsichtliea des autogenen Druckes, der in der Flasche herrschen kann, verglichen mit einer sonst gleichen Flasche, die¹ keinen solchen Versteifungsring besitzt, erbringt.

Gemäß der Erfindung hergestellte Flaschen besitzen eine ausgezeichnete Festigkeit (column strength), konstantes Volumen auch unter Druck bei ausgezeichneter Stabilität sowohl in leeren als auch im gefüllten Zustand.

Thermoplastische Kunststoffe, die für die Herstellung von Fla schen mit einem Boden gemäß der Erfindung verwendet werden

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können, sind beispielsweise Polyäthylenterephthalat, Acrylnitril/ Styrol/Methylacrylat-Copolyincr, Acrylnitril/Äthylen/Methylacrylat-Copolymer, Methacrylnitril copolymere, Polycarbonate, Polysulfone, Poly-his-(p-aminoeyclohexyl)-dodecanarnid oder PolyformaJdehydharz. Polyäthylenterephthalat ist wegen seiner ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften, insbesondere seiner hohen Zugfestigkeit, Stoßfestigkeit und geringem Kriechen, bevorzugt.

PolyäthyJ enter-ephthalate, die für die Herstellung der thermoplastischen Gegenstände gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind beispielsweise (a) Polymere, in denen wenigstens etwa 97i'j ^^es Polymer die wiederkehrenden fithylenterephthalatcinheiten der Formel

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enthalten und der Rest aus geringen Mengen estcrbildender Komponenten besteht, und (b) Copolymere von Ethylenterephthalat, in denen etwa 10 Mol-Ji d'-:s Copolymer sich von anderen esterbildenuen Komponenten, die anstelle entsprechender Mengen des gewöhnlich als Ausgangsmaterial anwesenden Glykols und/oder der Carbonsäure anwesend sind, abJ.eiten. Solche anderen esterbildendcn Komponenten sind beispielsweise die Monornereinhoiiten von Diäthyleng.lykol; Propan-1., 3-diol; Butan-1, *l-diol; Polytetramethylenglykol; Polyäthylenglykol; Polypropylcngiylcol; 1, 4-Hydroxyniethylcyelohexan und dgl. ;

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oder Isophthalsäure, Dibenzoesäure, Naphthalin-1,4- oder -2,6-carbonsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Decan-1,1 θα "I carbonsäure und dgl.

Die Beschränkungen hinsichtlich des Comonomeren ergeben sich aus der Glasübergangstemperatur des Polymer. Es wurde gefunden, daß, wenn die Glasübergangstemperatur unter etwa 50⁰C liegt, das Copolymer zu schlechte mechanische Eigenschaften hat. Das entspricht iem Zusatz von nicht mehr als etwa 10 Mol-$ an einem Comonomer. Eine Ausnahme bildet beispielsweise der Zusatz von Bibenzoesäure, bei dem die Glasübergangstemperatur des Copolymer* über 50⁰C bleibt und bei Zugabe von mehr als 10 Mol-$ nicht absinkt. Andere solche Comonomeren sind vom Fachmann leicht auffindbar.

Das Polyäthylenterephthalat kann noch verschiedene Zusätze, die seine Eigenschaften bei seiner Verwendung nicht beeinträchtigen, wie Stabilisatoren, beispielsweise Antioxydantien oder UV-Stabilisatoren, Extrudierhilfen, Zusätze, die das Polymer leichter abbaubar oder brennbar machen, wie Oxydationskatalysatoren, sowie Farbstoffe oder Pigmente, enthalten.

Das Polyäthylenterephthalat soll eine inhärente Viskosität (Polymerkonzentration 1,0$ in einer Lösung von Tetrachloräthan/ Phenol [37,5/62,5 Gew.-^] bei 30⁰C) von wenigstens 0,55 haben, damit die daraus geformten Gegenstände die gewünschten Eigenschaften haben, und vorzugsweise beträgt die inhärente Viskosität wenigstens etwa 0,7> damit ein daraus hergestellter Gegenstand ausgezeichnete Zähigkeit, d.h. Widerstand gegen Stoßbeanspruchung, hat. Die Viskosität der Polymerlösung wird gegen die des Lösungsmittels allein gemessen und die

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Viskosität Lösung

inhärente Viskosität = _

wobei C die Konzentration in Gramm Polymer je 100 ml Lösung ist.

In der bevorzugten Ausführungsform, für die als thermoplastischer Material Polyäthylenterephthalat verwendet wird, hat die Plastikflasche im zylindrischen Teil vorzugsweise eine Wanddicke von wenigstens etwa 0,51 mrn und im Bodenteil wenigstens etwa 0,76 mm, und der Bodenteil hat wenigstens die folgenden Eigenschaften:

(a) e^nen Elastizitätsmodul unter Zug von 12 620 kg/cm

(b) eine Rsißfjstigkeit von wenigstens 351 kg/cm

(c) eine Dehnungszahl (Poisson's Ratio) von 0,35 bis ü,K und

(d) eine Verformungskonstante gleich der Neigung des Logarithmus (dem Reziproken der Spannungsänderung) gegen die Spannung mit einem Wert von wenigstens etwa 0,65.

Der Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung ist das Verhältnis von Spannung zu Dehnung einer unter Zug stehenden Prob.?, wobei die Streckgrenze diejenige Spannung ist, bei der¹ die Probe beginnt, sich ohne Zunahme der Belastung zu dehnen. Der Elastizitätsmodul unter Zug wird bestimmt gemäß ASTM D-882, Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting.

Die Reißfestigkeit wird ebenfalls gemäß ASTM D-882 bestimmt, wobei eine Probe unter zunehmenden Zug gesetzt wird, bis sie reißt.

Die Verformungskonstante ist ein Maß für das Kriechen. Das

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Kriechen wird bei Polymeren gewöhnlich genessen, ir^em man eine Probe bei konstanter Temperatur einer konstanten Belastung, d.h. Beanspruchung, aussetzt, und die Dehnungsverformung als Funktion der Zeit bestimmt. Für thermoplastische Materialien haben die ermittelten Kurven eine charakteristische Form, derart, daß die Dehnungsgeschwindigkeit al" Funktion der Zeit abnimmt. Eine Auftragung des Logarithmus (des Reziproken der Dehnungsgeschwindigkeit) gegen die Dehnung ergibt über eii.sn beträchtlichen Teil der Kriechkurve eine Gerade. Die Neigung dieses geradlinigen Abschnitts ist die Deformationskonstante, die sich mathernatiscn ausdrücken läßt als:

d log (dt/cL·)

in der DC -- Verformungskonstante,
dt = Zeitdifferential und
dp = Dehnungsdifferential.

Drese Verformungskonstante ist auf die in Frage stehenden thermoplastischen Kunststoffe anwendbar und kann verwendet werden, um durch einen Vergleich der Neigungswerte das Kriechverhalten zu vergleichen. Eine Verformungskonstante von 0 gibt an, daß die untersuchte Probe sich mit ihrer natürlichen Dehnungsgeschwindigkeit verlängert und daß für die angegebene Belastung die Dehnungsgeschwindigkeit konstant ist. Wenn dagegen die Verformungskonstante unendlich ist, so besagt das, daß keine meßbare Dehnung erfolgt.

Bei aus Polyethylenterephthalat gemäß einer bevorzugten Ausführungsforrn der Erfindung hergestellten Flaschen beträgt die Verformurigskonstante wenigstens etwa 0,65, was bedeutet, daß

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in 100 Stunden bei 50⁰C unter einem autogenen Druck von 5,1 at eine Verformung von weniger als 5$ erfolgt.

Die bevorzugte Kun^U-sLuff f !fische hat eine »anddi c.kc, die hauptsächlich von (a) der Größe der hergestellten Flasche unter besonderer Berücksichtigung der Flüssigkeitskapazität und des Durchmessers der Flasche und (b) von der beabsichtigten Verwendung der Flasche unter besonderer Berücksichtigung des darin während ihrer Verwendung entwickelten autogenen Drucks abhängig ist.

Flaschen, die für eine Verwendung bestimmt sind, bei der sich ein Innendruck von bis zu etwe 6,8 at bei einer Temperatur von etwa 40^r£ entwickelt, haben typischerweise die folgenden Abmessungen: Flaschen mit einem Fassungsvermögen von etwa 175 bin -^J471 ml und einem Durchmesser im Bodenteil von etwa 50,8 bi.^r; 6jj, 5 π;:· haben eine Wandstärke im zylindrischen Teil von wenigstens etwa 0,>3 mm und im Bodenteil wenigstens etwa 1,14 und vorzugsweise 1,27 min. Flaschen mit einem Flüssigkeitsausiiah:^Gver;r.ö--;en über 471 nil und bis zu etv.^ra 9^2 rul und einem Du r ei irr. c ;■;?.; er von etv,^!a.76,2 bis 101,6 mm haben eine V/andstärke im zylindrischen Teil von wenigstens etwa 0,76 mm und im Bodenteil von wenigstens etwa 1,52 mm.

V.'enn hai der Verwandung der Flaschen der autogene Druck etwas von Gcir;,]en.i.-en von 6,8 atü bei 4OX abweicht, kann die V/andstärke so eingestellt werden, daß den besonderen Ansprüchen genügt wird. Im allgemeinen erfordern erhöhte Drücke erhöhte V/andstärkcri uüd, wenn niedrigere Drücke auftreten, können die VJandstKr-lcen geringer sein. Geeignete Wandstärken können leicht durch Versuch oc3er mathematisch unter Anwendung der Kenntnisse auf dem Gebiet der Druckgefäß ermittelt werden.

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Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von'Flaschen mit der Bodenform gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der BE-PS 760 398 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein hohler

stoff hergestellt, indem man mittels eines Stempels durch eine ringförmige Düse einen hohlen zylindrischen Rohling aus den thermoplastischen Material bei einer Temperatur innerhalb des molekularen Orientierungsbereiches in eine gleitbare Form, deren Abmessungen etwas größer sind als diejenigen des extrudierten Rohlings, extrudiert. Die Ringdüse wird durch den Extruderzylinder, in dem sich der Stempel bewegt, und einer gegen diecen gerichteten Mandrel gebildet. Die Form weist an ihrem einen Ende eine kreisförmige Vertiefung zur Aufnahme und Halterung eines Endes des Extrudats auf, und das Extrudat wird, während die Form bei fortgesetztciii Extrudieren in der Richtung des Extrudierens überdie Ringdüse hinaungleitet. gleichzeitig in Richtung des Extrudierens gezogen und mittels eines Gases oder einer Flüssigkeit bis zum Anliegen an die Form aufgeblasen. Der in Figur h gezeigte Versteifungsring wird zweckmäßig ausgebildet, indem man weiterhin Polymer extrudiert, nachdem die gleitende Form zum Stillstand gekommen ist, so daß Polymer aiifvjärts und um die Mandrel, die einen Teil der Düse des Extruders bildet, gelangt-. Das zur Bildung des Versteifungsringes erforderliche zusätzliche Polymer kann geliefert werden, indem man einen etwas längeren Rohling verwendet.

Es können natürlich auch andere Verfahren zur Herstellung einer Flasche mit einer Bodenausbildung gemäß der Erfindung angewandt werden.

Die Bodenform gemäß der Erfindung kann für verschiedene Arten und Größen von Kunststoffflaschen verwendet werden, und diese Flaschen können mit unter Druck stehenden oder nicht unter Druck stehenden Flüssigkeiten gefüllt werden. Besonders

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geeignet ist eine solche Flasche zum Abfüllen von Flüssigkeiten, die einen Innendruck ausbilden, wie Soda oder Bier, und typische Flaschengrößen sind solche mit einem Fassungsvermögen von 175 ml, 255,5 ml, 296 ml, 350 ml und 471 ml.

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Claims

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Allgemein zylindrische Flasche mit wenigstens einem Hals, zylindrischem Hauptteil und Boden aus thermoplastischem Material, das wenigstens im Bodenteil biaxial orientiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Bodens durch eine Reihe ineinander übergehender und rotationssymmetrisch um die Mittelachse der Flasche liegender geometrischer Kurven definiert ist, beginnend mit

(a) einem etwa 20- bis 50 -Sogen eines konkav nach innen gebogenen Kreises mit einem Radius von 0,5 bis etwa 1,5D> dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht auf der Mittelachse der Flasche in der Höhe, wo der zylindrische Teil der Flasche in den Bodenteil übergeht, steht, liegt und der eine Art gotischer (ogival) Kurve, die an einem Ende in den zylindrischen Teil der Flasche übsrgeht, bildet und sich nach unten zum Sitz der Flasche erstreckt und übergeht in

(b) ein Ende eines 100- bis I60°-Bogens eines konkav nach innen gebogenen Kreises, dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht auf einer Tangente an den Kreis von (a) an der Stelle seines Übergangs in den Kreis von (b) steht, liegt,und der einen Radius von etwa 0,02 bis 0,05D hat und ein ringförmiges Toroidgelenk für den Sitz der Flasche darstellt und übergeht in

(c) ein Ende einer Geraden mit einer Länge von etwa 0,1 bis 0,2D, die in einem Winkel zu der Mittelachse der Flasche

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verläuft und eire kegelstumpfförmige Vertiefung im Flaschen boden mit einem
und übergeht in

boden mit einem Halbkonuswinkel von etwa O.bis 30 bildet

(d) ein Ende eines 100- bis I8o°-Bogens eines Kreises, dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht auf der Geraden von (c) an der Stelle des Übergangs dieser Geraden in diesen Kreis, dessen Radius etwa 0,02 bis 0,G5D beträgt, verläuft, so daß ein in den Flaanhenboden eingesenktes Ringgelenk, das sich vom Flascheninneren wegbiegt, gebildet wird, und übergeht in

(e) eine Gerade mit einer Länge, die senkrecht zur Mittelachse der Flasche verläuft und eine in der Mitte des Bodens der Flasche eingesenkte Scheibe bildet, und

der Abstand zwischen der Mittelachse der Flasche und dem Mittelpunkt des 100- bis I6o°-Teiles eines Kreises der das den Flaschensitz darstellende ringförmige Toroidgelenk bildet, 0,2 bis 0,353 beträgt, wobei D der Außendurchmesser der Flasche ist.
2. Flasche nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Versteifungsring, der votn oberen Ende der Innenseite des in der Vertiefung im Flaschenboden angeordneten Toroidgelenks ins Flascheninnere vorspringt und aus zwei konzentrischen, miteinander in Berührung stehenden Wänden mit einer Länge von etwa 0,05 bis 0,2OD, die durch ein Toroidgelenk miteinander verbunden sind, besteht.
3. Flasche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Polyäthylenterephthalat, das wenigstens im zylindrischen Teil der Flasche eine inhärente Viskosität von 0,55; einen Elastizitätsmodul unter Zug von wenigstens 12 620 kg/cπ ; eine Zugfestigkeit von wenigstens 351 kg/cm¹"j

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eine Dehnungszahl (Poisson's ratio) von 0,35 bis 0,4; und eine Verforrnungskonstante gleich der Neigung des Logarithmus (dem Reziproken der Spannungsänderung) gegen die Spannung mit

i WfI^-L VOFi Wu'üifiöl/CuS ctWä Ojü'; h.5.t, besteht.
4. Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis J> mit einem Fassungsvermögen von etwa 175 bis 471 ml, einem Durchmesser im zylind rischen Teil von etwa 50,8 bis 6^,5 mm und einer Wanddicke irn zylindrischen Teil von wenigstens etwa 0,^8 mm, wobei die Dicke im Bodenteil wenigstens etwa 1,14 rnrn beträgt.
5. Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 3> mit einem Fassungsvermögen ühei' 471 ml bis etwa 9''2 ml, einem Durchmesser im zylindrischen Teil von etv/a 76,2 bis 101,6 mm und einer Wanddicke im zylindrischen Teil von wenigstens etv/a. 0,76 mm, wobei die Dicke des Bodenteils wenigstens etwa 1,52 mm beträgt.
6. Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 5> bei der das eingesenkte Toroidgclenk von Anspruch 1 (d) so modifiziert ist, daß es definiert wird im wesentlichen durch

(a) einen 60- bis ^cJ0 -Bogen eines Kreises, der an einem Ende in die Gers.de, die den in die Flasche'•hineinragenden Konus bildet, übergeht, und dessen Mittelpunkt auf einer imaginären Linie, die senkrecht zu der Geraden von der Stelle des Übergangs dieser Geraden in diesen Bogen verläuft, liegt und dessen Radius etwa 0,02 bis 0,05D beträgt und der übergeht in

(b) ein Ende; einer Geraden, die senkrecht zu der Mittelachse der Flasche und auf diese zu verläuft und eine Längt von nicht über 0,i5D besitzt und übergeht in

(c) einen 45- bis 90°-Bogen eines Kreises, der an einem Ende in die Gerade übergeht und sich vom Inneren der Flasche nach unten erstreckt, wobei dieser. Bogen einen Radius von etwa ü.U2 bis ö,ö5D hat und öein Mittelpunkt auf ein; imaginären Linie, die senkrecht zu der Geraden von (b) von der Stelle, wo diese Gerade in diesen Bogen übergeht, verläuft, liegt und der übergeht in

(d) ein Ende einer Geraden mit einer Länge voii nicht über 0,1D.

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