DK9300046U3

DK9300046U3 - Beholder fremstillet ved efterfølgende formgivning af præformet emne samt præformet emne til brug ved nævnte fremstilling

Info

Publication number: DK9300046U3
Application number: DK9300046U
Authority: DK
Inventors: Mikael Quasters
Original assignee: Plm Ab
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1993-01-22
Also published as: SE467652B; SE9102090L; DE69200085D1; NO922572L; FI103720B; ATE103533T1; FI923013A; DE9208788U1; EP0521841A1; NO993021L; NO922572D0; FI103720B1; ES2050555T3; NO313937B1; DE69200085T2; SE9102090D0; DK0521841T3; AU2291792A; FI923013A0; EP0521841B1

Description

DK 93 00046 U3

Den foreliggende frembringelse angår en beholder, såsom en flaske af polyethylenterephthalat (PET), fremstillet ved en efterfølgende formgivning af et præformet emne, og hvilken beholder har en mundingsdel, en efterfølgende halsdel og en efterfølgende i hovedsagen cylindrisk central del, samt en bunddel. Frembringelsen angår endvidere et præformet emne til brug ved fremstilling af beholderen.

Plastbeholdere af den indledningsvis nævnte art har mange fordele, såsom lav vægt, god evne til at modstå mekaniske påvirkninger, (de tåler at tabes selv i fyldt tilstand uden at briste), og medfører et lavt samlet energiforbrug især hvis beholderne genanvendes. Genanvendelse kan enten finde sted ved at beholderne gøres rene og fyldes påny, eller ved at beholdermaterialer smeltes om, og påny formgives til emner, såsom beholdere. Beholdere af plastmateriale er særlige hensigtsmæssige set ud fra et miljøsynspunkt hvis beholderne fremstilles af et plastmateriale, som i og for sig ikke indeholder nogle skadelige emner for mennesker og dyr eller naturen. Et eksempel på et sådant plastmateriale er polyethylenterephthalat (PET).

Polyethylenterephthalat, som i det følgende er forkortet PET, har den fordel, at materialet kan orienteres, og derved er det muligt at opnå forbedrede mekaniske egenskaber. Ved orientering forøges materialets evne til at modstå ydre påvirkninger i form af f.eks. mekaniske stødpåvirkninger. Herved reduceres den krævede materialemængde i beholderne, hvilket givetvis bidrager til at reducere de samlede udgifter i forbindelse med fremstilling af beholderne eller flasker af PET, som er egnede til opbevaring af f.eks. drikkevarer.

Fra skrifterne US-A-4 264 558, US-A-4 380 826 og GB-A-2 124 543 kendes forskellige fremgangsmåder til fremstilling af plastbeholdere ved efterfølgende formgiv- 2 2DK 93 00046 U3 ning af præformede emner.

Fra skriftet EP 0247566 A2 kendes en beholder af den indledningsvis nævnte art samt et præformet emne til brug ved fremstilling af beholderen. Det præformede emnes cylindriske bunddel er ifølge skriftet forsynet med en kraftigere vægtykkelse end den ovenfor liggende centrale del. Herved undgås revnedannelse i områder omkring beholderens bunddel, når denne som ønsket skal genanvendes og dermed recykles op til 10 gange.

En ulempe med orienteret PET er, at materialet krymper hvis det udsættes for forhøjede temperaturer. Med forhøjede temperaturer skal forstås temperaturer, som overstiger materialets glasovergangstemperatur (Tg), som for amorft materiale af den ofte anvendte kvalitet er ca. 80 °C. For orienteret materiale er blødgøringstemperaturen dog ca. 10 °C højere. Materialets tendens til at krympe kan dog elimineres ved, at materialet bibringes en strækning på mindst 1,5 gange i den relevante strækretning. Herved ændres materialets egenskaber således, at hvis materialet holdes ved en forhøjet temperatur samtidig med, at det forhindres i at krympe, reduceres og i bedste tilfælde elimineres materialets tendens til at krympe helt i et temperaturområde, hvis øvre grænse ligger noget lavere end den temperatur, ved hvilken materialet er blevet varmebehandlet. Under varmebehandlingen udløses indbyggede spændinger i materialet, som hidrører fra strækningen, og ved en passende temperatur gennemgår materialet også en vis termisk krystallisering. Til opnåelse af denne termiske krystallisering kræves, at temperaturen overstiger ca. 110 "C.

I amorf tilstand udviser PET ved opvarmning ingen krympe-tendens, men ved en temperatur som overstiger Tg med mindst 30 °C, begynder materialet at krystallisere termisk. Hvis den termiske krystallisering tillades at fort- 3 3DK 93 00046 U3 sætte således, at materialet opnår en alt for høj krystallisering, bliver materialet sprødt og derved uegnet til anvendelse i beholdere.

Beholdere af PET som tåler gentagne opvarmninger til forhøjede temperaturer, er velegnede til at anvendes gentagne gange, især som returflasker. PET er i og for sig modstandsdygtigt over for de rengøringsmidler, som normalt anvendes til rensning af f.eks. glasflasker, og et af de problemer, som nødvendigvis må løses for at man skal kunne anvende beholdere af PET til flergangsanvendelser f.eks. returflasker, er, at eliminere krympetendensen for strukket PET under materialets opvarmning. I praksis medfører dette krav til at beholderne skal kunne modstå en rensning ved en temperatur på maximalt 90 °C, som regel højst 80 °C, og i de fleste anvendelser en temperatur på højst 70 °C. Selv ved en temperatur så lav som 70 °C er rensningen betryggende god til, at beholderne kan fyldes påny.

Formålet med den foreliggende frembringelse er derfor at tilvejebringe en plastbeholder som fremstilles ved en efterfølgende formgivning af et præformet emne, og hvilken plastbeholder især kan anvendes som en returbeholder med formindsket risiko for revnedannelse, især i beholderens halsdel og cylindriske centrale del.

Beholderen ifølge frembringelsen er ny ved det i krav 1 anførte.

Herved opnås at beholderen er særlig velegnet til anvendelse som en returbeholder på grund af, at den kun har en forsvindende eller overhovedet ingen tendens til at krympe, uden at materialet bliver sprødt, når den udsættes for forhøjede temperaturer, f.eks. under rensning.

4 4DK 93 00046 U3

De fordelagtige egenskaber ved frembringelsen opnås ved en valgfrit kontrolleret strækning (forlængelse) af materialet under det præformede emnes efterfølgende omformning til beholderen på en sådan måde, at temperaturen af det præformede emnes materiale tilpasses den tilstræbte strækning (forlængelse) af materialet umiddelbart før emnets udvidelse til beholderen. Dette opnås ifølge frembringelsen ved, at temperaturen af emnets forskellige materialedele tilpasses således, at beholderens eller flaskens halsdel under udvidelsen i hovedsagen udelukkende dannes af materiale, som i det præformede emne er beliggende i emnets øvre koniske del. Herved kompenseres materialets ringe udvidelse i periferiretningen af en forøget forlængelse i emnets aksialretning således, at den samlede strækning af materialet, der defineres som den relative forlængelse i den ene retning multipliceret med den relative forlængelse i den anden retning, (den biaksiale strækning), har en størrelse som overstiger 2,5. Ved denne størrelse af den biaksiale strækning er materialet bibragt en tilstrækkelig kraftig orientering til, at det strukne materiales tendens til at returnere til sin oprindelige form er elimineret.

Frembringelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til særligt foretrukne udførelsesformer samt tegningen, hvor fig. 1 viser et aksialt snit gennem et præformet emne, og fig. 2 et aksialt snit gennem en beholder, som efterfølgende er fremstillet ud fra det præformede emne.

Det i fig. 1 viste præformede emne 10, som også kaldes et forformet emne, er i hovedsagen fremstillet af amorft termoplastisk materiale, fortrinsvis PET, og omfatter en mundingsdel 11, en i hovedsagen konisk øvre halsdel 12, der strækker sig ned fra mundingsdelen 11, en i hovedsa- 5 DK 93 00046 U3 gen cylindrisk del 13, og et materialeområde 14, som ved det præformede emnes 10 efterfølgende formgivning til en beholder 20 danner dennes bund 24 (se fig. 2). Det præformede emne 10 har et centralt hulrum 33 med et i hovedsagen cylindrisk øvre område 18, og et i hovedsagen cylindrisk nedre område 19, hvis omkreds er mindre end omkredsen af det øvre område 18. Overgangen mellem det centrale hulrums øvre og nedre område 18 og 19 udgøres af et i hovedsagen konisk overgangsområde 30. Det cylindriske nedre område 19 er lukket ved bunden, og har der en udad-hvælvet form.

Det præformede emne 10 tjener således som udgangsmateriale ved fremstilling af beholderen 20, som især kan være en genanvendelig flaske til drikkevarer.

Mundingsdelen 11 har en gevinddel 16 og en ringformet gribedel 17. Materialet, som former mundingsdelen 11 er angivet med A i fig. 1. Den koniske halsdel 12 omslutter det øvre i hovedsagen cylindriske område 13 i emnets 10 centrale hulrum. Koniciteten af den koniske halsdel 12 er en følge af, at delen 12's tykkelse tiltager i retning mod det præformede emnes 10 bund. Det præformede 10's materiale, som danner den koniske halsdel 12, er angivet med B i fig. 1.

Den del af det øvre i hovedsagen cylindriske område 18 af emnets 10 hulrum 33, som er beliggende nærmest emnets 10 bund, afgrænses af en væg med i hovedsagen ensartet godstykkelse i alle dele af emnet 10's cylindriske del 13. Det område i emnet 10, som udgøres af den i hovedsagen cylindriske del 13, er i fig. 1 angivet med C.

Materialeområdet 14, som efter omformningen af det præformede emne 10 udgør beholderen 20's bund, har en tiltagende vægtykkelse i området af overgangsområdet 30 for emnets 10 centrale hulrum, og bibeholder den vægtykkelse 6 6DK 93 00046 U3 i hovedsagen i hele området af hulrummets nedre i hovedsagen cylindriske område 19. Vægtykkelsen af det præformede emne 10 aftager derefter i emnets tilstødende bund, og har den mindste godstykkelse i et centralt materialeområde 15 i emnets 10 bund. Med den generelle henvisningsbetegnelse D er angivet det materiale i det præformede emne 10, som efter omformning udgør en part af beholderens bund, mens der med E angives det materiale i emnet 10, som i hovedsagen bibeholder sin form under den efterfølgende omformning til beholderen 20.

Den i fig. 2 viste udførelsesform af en beholder 20 er formgivet ved, at udvide det præformede emne 10. De i fig. 2 med Al, Bl, Cl, Dl og El angivne materialeområder svarer til materialeområderne angivet med A, B, C, D og E i fig. 1.

Beholderen 20 har en mundingsdel 21, en halsdel 22, en i hovedsagen cylindrisk midterste del 23 og en bund 24. Mundingsdelen 21 har en form, som i hovedsagen svarer til formen af det præformede emnes 10 mundingsdel 11.

Halsdelen 22 er forlænget sammenlignet med længden af det præformede emnes 10 i hovedsagen koniske halsdel 12 på en sådan måde, at forholdet mellem den aksiale længde af det præformede emne 10's koniske halsdel 12 og den aksiale længde af det præformede emne 10's cylindriske del 13 udgør værdier, som ligger i området 0,25-0,30, og ved, at forholdet mellem den aksiale længde af beholderens 20 halsdel 22, og den aksiale længde af beholderen 20's cylindriske del 23, udgør værdier som ligger i området 0,60-0,80. Ved formændringen til beholderen 20 udvides det præformede emne 10's materiale i periferiretningen på en sådan måde, at materialet i det område af den dannede beholder 20, som er beliggende nærmest den centrale cylindriske del 23, er bibragt en samlet biaksial strækning, som ligger inden for området fra 7-15 gange.

7 DK 93 00046 U3

Det materiale i halsdelen 22, som er beliggende i umiddelbart nærhed af beholderen 20's mundingsdel 21, vil under formgivningen af det præformede emne 10 til beholderen 20, være bibragt en samlet biaksial strækning inden 5 for området fra 2,5-3,6, og fortrinsvis inden for området fra 2,7-3,4. I materialeområdet mellem halsdelen 22 og beholderen 20's lukkede bund 24, dvs. i beholderens 20 centrale i hovedsagen cylindriske del 23, er materialet ved det præformede emnes 10 omformning til beholderen 20 10 bibragt en strækning (forlængelse), både aksialt og i periferiretningen, hvilket medfører at materialet er bibragt en biaksial orientering svarende til en samlet biaksial strækning inden for området fra 7-15 gange.

15 Beholderen 20's lukkede bund 24 har en central bunddel 25, som svarer til det centrale materialeområde 15 i det præformede emne 10's bund, og som er angivet med den generelle henvisningsbetegnelse E i fig. 1. Bunden 24 omfatter endvidere materiale, som i fig. 1 er angivet at 20 tilhøre materialeområdet D. Den centrale bunddel 25 har i hovedsagen samme form i beholderen 20 som i det præformede emne 10. Materialeområdet, som i fig. 1 er angivet med D, har ved det præformede emnes 10 omformning til beholderen 20 imidlertid undergået en vis deformation uden at 25 i denne forbindelse være blevet strukket i så høj grad, at materialets evne til at ved opvarmning at kunne modstå krympning er nedsat. Beholderens 20 hvileflade er i fig. 2 angivet med det generelle henvisningstal 28.

30 Den ovenfor beskrevne kombination af orienteret og ikke-orienteret materiale i beholderen 20 er opnået ved et formgivningsforløb, som i høj grad kontrolleres af temperaturen af det i hovedsagen amorfe materiale i det præformede emne 10, når dettes omformning til beholderen 20 påbegyndes. Beholderen 20's mundingsdel 21 omfatter således materiale, som ikke har været bibragt nogen strækning. Strækningen af materialet i beholderen 20’s bunddel 35 8 8DK 93 00046 U3 24 er så lille, at den er af underordnet betydning for beholderen 20' s tendens til at krympe, når den opvarmes til de i beskrivelsesindledningen angivne temperaturer.

Beholderen 20’s øvre dele består som ovenfor nævnt af bi-aksialt orienteret materiale med strækforhold, som ligger noget oven for den grænse, hvormed materialets tendens til at krympe kan elimineres ved temperaturstabilisering.

Til opnåelse af den tilstræbte temperaturstabilitet er i det mindste det biaksialt orienterede materiale bragt til anlæg mod varme formflader samtidig med, at beholderens indre er sat under tryk. Som følge heraf er indbyggede spændinger i det biaksiale materiale blevet udløst, og der har i hovedsagen fundet en vis termisk krystallisering sted, og den tilstræbte termiske stabilisering af det biaksialt orienterede materiale er opnået.

Det skal afslutningsvis anføres, at opfindelsen på ingen måde er begrænset til de i det foregående beskrevne udførelsesformer, men der kan foretages adskillige ændringer uden at man derved afviger fra selve frembringelsens idé, og som det f.eks. fremgår af de efterfølgende underkrav. Det skal især nævnes, at der kan anvendes andre termopla-stiske materialer selvfølgelig under forudsætning af, at omformningen af det præformede emne til beholderen kan udføres i overensstemmelse med frembringelsens idé. Eksempler på sådanne plastmaterialer som kunne tænkes anvendt er polyethylennitril (PEN), polyacrylnitril (PAN) og polyamidplast (PA). Det skal også nævnes, at der kan foretages mindre afvigelser fra den foregående beskrivelse og de efterfølgende patentkrav angivne intervaller, uden at man egentlig for den sags skyld afviger fra selve frembringelsens idé.

Claims

1. Beholder, såsom en flaske af polyethylenterephthalat (PET), fremstillet ved en efterfølgende formgivning af et præformet emne som omfatter en mundingsdel (11), en i hovedsagen konisk øvre halsdel (12), der strækker sig udvidende ned fra mundingsdelen (11), en derpå følgende cylindrisk central del (13), en derpå følgende overgangsdel (14) samt en derpå følgende bunddel (15), og hvilken beholder omfatter en mundingsdel (21), en derpå følgende halsdel (22), en derpå følgende i hovedsagen cylindrisk central del (23) samt en derpå følgende bunddel (24), som er ny ved, at beholderens (20) halsdel (22) i hovedsagen kun omfatter materiale fra det præformede emnes koniske halsdel (12), og beholderens (20) centrale del (23) i hovedsagen kun omfatter materiale fra det præformede emnes (10) cylindriske centrale del (13), og at materialet i disse dele (22, 23) af beholderen (20) under udvidelsen er strukket aksialt på en sådan måde, at forholdet mellem længden af beholderens halsdel (22) og længden af beholderens (20) centrale del (23) udgør værdier, som ligger inden for området 0,6-0,8.

2. Beholder ifølge krav 1, som er ny ved, at materialet i det præformede emnes (10) koniske halsdel (12) er udvidet i periferiretningen på en sådan måde, at materialet er bibragt en samlet biaksial strækning, som i området nærmest beholderens (20) centrale cylindriske del (23), ligger inden for området fra 7-15 gange.

3. Beholder ifølge krav 1 eller 2 , som er ny ved, at materialet i det præformede emnes (10) koniske halsdel (12) er udvidet på en sådan måde, at det i beholderens (20) 10 10DK 93 00046 U3 mundingsdel (21) er bibragt en samlet biaksial strækning, som ligger i området fra 2,5-3,6.

4. Beholder ifølge et eller flere af kravene 1-3, som er ny ved, at materialet i det præformede emnes (10) koniske halsdel (12) er udvidet på en sådan måde, at det i beholderens (20) mundingsdel (21) er bibragt en samlet biaksial strækning, som ligger i området fra„2,7-3,4 gange.

5. Præformet emne til brug ved fremstilling af en beholder af den i et eller flere af kravene 1-4 angivne art og hvilket præformede emne (10) omfatter en mundingsdel (11), en i hovedsagen konisk øvre halsdel (12), der strækker sig udvidende ned fra mundingsdelen (11), en derpå følgende cylindrisk central del (13), en derpå følgende overgangsdel (14) samt en derpå følgende bunddel (15), som er nyt ved at forholdet mellem den aksiale længde af den koniske halsdel (12) og den aksiale længde af den cylindriske del (13) udgør værdier, som ligger inden for området 0,25-0,35.

6. Præformet emne ifølge krav 5, som er nyt ved, at den koniske del (12) fra mundingsdelen (11) udvider sig udvendigt og har ensartet inderdiameter, at den koniske halsdel (12) forløber jævnt over i den cylindriske centrale del (13), at overgangsdelen (14) har samme yderdiameter, men en mindre inderdiameter end den centrale del (13), og at vægtykkelsen af bunddelen (15) er mindre end vægtykkelsen af overgangsdelen (14).

7. Præformet emne ifølge krav 5 eller 6, som er nyt ved, at materialetykkelsen i overgangsområdet (14) er i hovedsagen 20-40 % større end materialetykkelsen i den cylindriske centrale del (13).

8. Præformet emne ifølge et eller flere af kravene 5-7, som er nyt ved, at materialetykkelsen i overgangsdelen DK 93 00046 U3 1 1 (14) er i hovedsagen 30 % større end materialetykkelsen i den cylindrisk centrale del (13).

9. Præformet emne ifølge et eller flere af kravene 5-8, 5 som er nyt ved, at materialetykkelsen af den til mundingsdelen (11) hosliggende ende af den koniske del (12) er i hovedsagen 10-30 % mindre end materialetykkelsen af den cylindriske centrale del (13).

9 9DK 93 00046 U3

10. Præformet emne ifølge et eller flere af kravene 5-9, som er nyt ved, at materialetykkelsen af den til mundingsdelen (11) hosliggende ende af den koniske halsdel (12) er i hovedsagen 20 % mindre end materialetykkelsen af den cylindriske centrale del (13). 15

11. Præformet emne ifølge et eller flere af kravene 5-10, som er nyt ved, at materialetykkelsen af bunddelen (15) er i hovedsagen 10-20 % mindre end materialetykkelsen af overgangsdelen (14). 20

12. Præformet emne ifølge et eller flere af kravene 5-11, som er nyt ved, at overgangen fra den centrale del (13) til overgangsdelen (14) er konisk. 25 30 35