NO143840B - Tynnvegget, termoformet plastbeholder. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en tynnvegget, termoformet plastbeholder som er forseglet eller er innrettet til å forsegles og som er utstyrt med et lokk inneholdende en åpneinnretning som er lett å åpne, hvor beholderen er spesielt beregnet til opptakelse av kullsyreholdige drikkevarer og er utstyrt med kjegleflateformet beholdervegg og med en bunn som er underkastet eller skal underkastes en krypning som følge av øket trykk i beholderen.

Til opptakelse av kullsyreholdige drikkevarer, såsom øl

og alkoholfrie drikkevarer, har det hittil oftest blitt be-nyttet metallbokser med avrivbare lukkekapsler og eventuelt med åpneinnretninger utstyrt med avtrekningsring eller glassflasker med skruekork- eller kronekapsel-lukning. Slike metallbokser og glassflasker har en utbredt anvendelse hovedsakelig fordi de har tilstrekkelig styrke til å motstå det ekstra trykk som opptrer i beholdere som er ifylt kullsyreholdige drikkevarer. Dette trykk øker med omgivelsestemperaturen på beholderens lagringssted. Vanligvis øker trykket i beholderen desto mere jo høyere omgivelsestemperaturen er. En annen grunn til at det anvendes metall eller glass til beholdere for slike drikkevarer, er at slike materialer i høy grad er ugjennom-trengelig for fuktighet og luft, og kullsyreholdige drikke-

varer kan følgelig oppbevares i lang tid i glass- eller metallbeholdere.

Det er imidlertid en ulempe av forskjellige grunner å anvende glass og metall i slike beholdere. Materialomkostningene for slike materialer synes å skulle stige meget raskere enn materialomkostningene for plastmaterialer og dessuten kreves det større energimengde til å fremstille slike glass- eller metallbeholdere enn å fremstille termoformete plastbeholdere.

I tillegg er glassflasker beheftet med brekkasjeproblemer, noe som også kan opptre, om enn i mindre grad også ved metallbeholdere. Følgelig oppstår det et behov for plastbeholdere som er egnet til å oppbevare kullsyreholdige drikkevarer og som kan fremstilles på enkel og økonomisk forsvarlig måte ved termoforming.

Når en kullsyreholdig drikkevare oppbevares i en beholder av plastmateriale, vil plastmaterialet i tidens løp og i av-hengighet av det indre trykk begynne å krype og vil derved utvides i en viss grad. Dette vil medføre at når en slik beholder er ifylt en kullsyreholdig drikkevare og er lukket med et lokk og drikkevaren for øvrig er nedkjølt, vil kullsyregassen holdes oppløst i drikkevaren. Når drikkevarens temperatur etter at beholderen er lukket stiger til omgivelsestemperaturen, stiger også trykket i beholderens indre tilsvarende til opptredende frigivelser av kullsyregass fra drikkevaren. Beholderens plastmateriale begynner derved å krype, og denne materialkrypingen fører uvergerlig til en forkastning i eller utbuling i beholderbunnen, slik at en frittstående beholder begynner å vakle og å bøye seg og i ugunstige tilfeller slett ikke lenger kan holdes i opprettstående stilling. I tillegg oppstår det fare for at beholderen, særlig når den er tynnvegget, kan sprekke istykker.

Det er allerede foreslått tynnveggete plastbeholdere som ved stigende innvendig gasstrykk kan ekspandere på en begrenset måte, idet beholderbunnen ifølge det kjente forslag i ubelastet tilstand har et sfærisk konkavt område som kan bøyes utad til en sfærisk konveks form, når trykket i beholderens indre over-stiger en bestemt maksimalverdi. Muligheten for å kunne øke det effektive volum i beholderen har den fordel at innertrykket derved kan reduseres, hvorved faren for en etterfølgende eksplo-sjon av beholderen er tilsvarende redusert, men man har naturlig-vis fremdeles den ulempe at beholderen blir ustødig.

Selvsagt kan det også opptas andre produkter enn kullsyreholdige drikkevarer i beholderen, hvilke andre produkter under særlige forhold kan forårsake et økende innertrykk.

I det tilfelle at beholderen er spesielt beregnet til å oppbevare kullsyreholdige drikkevarer, kan denne være utformet slik at det dannes en gassbarriere for beholderinnholdet for å hindre tap av kullsyregass under lagring av den lukkete beholder. Videre kan plastmaterialet foreligge i laminatform eller være foret innvendig, slik at det dannes et ytre hylster og en innerforing, hvor "innerforingeri"kan danne gassbarrieren, mens det ytre "hylster" hovedsakelig fastlégger beholderens styrke. Beholderen kan selvfølgelig også bestå'av-et enkelt plastmateriale. Imidlertid foretrekkes det at beholderen består av et ytre "hylster" av polystyrol, polypropylen, polyetylen eller liknende, mens foringen kan bestå av høysperrende akryl-materiale, polyvinylklorid eller kopolymerer av disse eller foring kan bestå av et plaststoff som er fremstillet ved ko-polymerisering av omtrent 85% vinylidenklorid og 15% vinylklorid.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en termoformet, tynnvegget plastbeholder av den innledningsvis angitte utførelse som kai motstå et høyt innvendig trykk, uten vesentlige formendringer, og som spesielt har stor styrke også ved varierende innvendige trykk og derav følgende krypning av bunnmaterialet.

Beholderen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at beholderen er dyptrukket, og at beholderbunnen er utstyrt med et midtparti innenfor et artall innbyrdes atskilte fotpartier og båndpartier som løper radialt utad fra midtpartiet, mellom fotpartiene og er avbøyet oppad mot beholderveggen, samt at fotpartienes ytterflate er anordnet i et kjegleflateformet plan som har stort sett samme konusvinkel som den kjegleflateformete beholdervegg.

Ved ovennevnte utforming oppnår man en tynnvegget plastbeholder hvor materialkrypingén i bunnpartiet kan foregå i et bestemt omfang, slik at man kan beholde den ytre form på beholderen og dennes bunnparti, bortsett fra en viss volumøkning, slik at man kan sikre motstandsstyrken ved øket innertrykk, selv etter materialkrypingén. I tillegg kan beholderen ifølge oppfinnelsen fremstilles til en lav pris, og den bestemte utforming av beholderen gjør det også mulig å stable disse sammen i hverandre på fordelaktig måte.

Det må nevnes at det allerede er kjent å utforme flaske-formete plastbeholdere med fotpartier som rager nedad mellom bunnpartier som løper radialt mellom disse. I slike tilfeller er de kjente plastbeholderes fotpartier utformet sylindrisk eller med nedad avrundet ytterflate og med forholdsvis skarpe kanter som vender innad. Slike plastbeholdere er bare egnet til å fremstilles ved blåseforming, noe som er forholdsvis kostbart sammenliknet med fremstilling ved termoforming, dvs. ved dyp-trekking.

En særlig fordel er det ifølge oppfinnelsen at hvert fotparti i tverrsnitt på i og for seg kjent måte er stort sett nyreformet eller bønneformet og løper bueformet om midtpartiet, idet hvert fotparti ved innerflaten er utstyrt med en midtre forsenkning som midtpartiet rager innad i. Ved hjelp av inn-buktningene ved innersiden av hvert fotparti oppnås herved en ekstra motstand mot den krypning som fremkalles i beholderbunnen ved økende innvendig trykk samt en særlig høy stivhet i bunnpartiet.

Det er også fordelaktig at fotpartiet i tverrsnitt på i og for seg kjent måte er stort sett triangelformet med økende bredde utad fra midtpartiet, idet tilstøtende fotpartiers motstående sider er stort sett plane og ligger i liten avstand fra hverandre. Herved kan man oppnå smale ribbeområder og derved en særlig stor økning av beholdervolumet. For å sikre en høy motstandsstyrke også ved en krypeformendring, er det fordelaktig når ribbeområdet og det midtre område av bunnpartiet på

i og for seg kjent måte danner sfæriske flater.

Eksempler på utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de ' medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et perspektivriss av en beholder ifølge en versjon av oppfinnelsen, innen beholderen er forseglet.

Fig. 2 viser et sideriss av beholderen ifølge fig. 1.

Fig. 3 viser et planriss av beholderen ifølge fig. 1 og 2. Fig. 4 og 5 viser forstørrede vertikal-delsnitt langs linjene henholdsvis Y-Y og Z-Z i fig. 3. Fig. 6 viser et forstørret delsnitt, i likhet med fig. 4, men hvor beholdertoppen er vist etter å være forbundet med et forseglende lokk. Fig. 7, 8 og 9 viser henholdsvis et perspektivriss, et sideriss og et planriss, i likhet med fig. 1, 2 og 3, av en beholder ifølge en andre versjon av oppfinnelsen. Fig. 10 og 11 viser forstørrede delsnitt, langs linjene A-A og B-B i fig. 4, av bunnen av beholderen ifølge fig. 7, 8 og 9. Fig. 1'til 6 viser et tynnvegget, termoformet plastbeger eller en plastkopp 10 med en sidevegg 12 av stort sett rettav-

kortet kjegleform, hvis underkant er forbundet med en bunn 14 som er konstruert i overensstemmelse med en utførelsesform av oppfinnelsen, mens overkanten er forsynt med en stoppring 16. Stoppringen er vist mer detaljert i fig. 4, og det fremgår

derav at det er anordnet en plan, utadragende flens 18 ved ringens overkant. Denne flens 18 har som oppgave å oppta en motsvarende flens på et metallokk, slik som vist i fig. 6

hvor lokket er betegnet med 20. Lokket som ved en dobbeltfals er forbundet med flensen 18, danner derved, i forening med flensen, en effektiv, gasstett forseglingssone, og metallokket som er av konvensjonell form, er forsynt med en åpneinnret-

ning 22 av trekkringtype, som gir adgang til beholderinnholdet, i dette tilfelle i form av en kullsyreholdig leskedrikk.

Den hittil beskrevne beholder er i og for seg kjent, bortsett fra den spesielle bunnkonstruksjon som er vist i tegningene og som representerer det nye trekk ved denne utførelsesform av oppfinnelsen.

Det henvises særskilt til fig. 1 til 3 samt fig. 5, hvor-av det fremgår at beholderbunnen 14 er konstruert i overensstemmelse med prinsippet for en halvsfærisk og delsfærisk form, med unntakelse av de tre føtter 32 som er anordnet med samme, innbyrdes vinkelavstand og som rager nedad fra den sfæriske kon-struksjon 30 og derved understøtter beholderen i frittstående stilling. Føttene 32 er plassert rundt en delesirkel, slik at det gjenstår et midtparti 34 som er beliggende i den sfæriske del og radialforløpende båndpartier 36 som likeledes strekker seg langs den sfæriske del, med utgangspunkt i det integrerende midtparti 34, og som buer oppad mot underkanten av beholderveggen 12.

Hver av føttene 3 2 som omfatter en stort sett plan under-side 38 som ligger i et felles, tversgående plan i forhold til beholderaksel, har et, generelt sett, nyre- eller bønneformet tverrsnitt, slik det tydelig fremgår av fig. 3. Da føttene rager utad fra en sfærisk modul, er føttenes yttersider lengre enn innersidene. Yttersidere 4 0 ligger stort sett i et flateparti av rettavkortet kjegleform med samme helningsvinkel som beholderveggen 12, mens det i midtpartiet av hver innerside 42 er anordnet en forsenkning 44 som opptar det utvidbare parti og som be-virker en svak økning av flateinnholdet av det sfæriske midtparti 34. Disse forsenkninger 44 i føttenes innerflater har som funksjon å gi ekstra stivhet i denne kritiske sone, samt å motvirke utbøyning av midtpartier, som nærmere forklart i det etterfølgende.

Under anvendelse blir beholderne fylt med en kullsyreholdig leskedrikk, hvoretter toppen forsegles som vist i fig. 6. Når trykket i beholderen øker i tidens løp, vil plastmaterialet

i beholderen "vandre". Selv om beholderbunnen ekspanderer, vil bunnformen bibeholdes stort sett uforandret, og ekspansjonen vil følgelig ikke forandre bunnen på slik måte, at beholderen blir ustabil. Det fremgår av fig. 5, at innen ekspanderingen av plastmaterialet i beholderen har funnet sted, ligger undersiden av de føtter 38 som understøtter den frittstående beholder i et plan A. Når ekspansjonen inntrer vil midtpartiet 34 beveges nedad til den stilling som er vist ved strekede linjer i fig. 5, mens innerflaten av føttene 3 0 rulles innad og nedad. De ut-formete forsenkninger 4 4 vil motvirke denne innad- og nedad-rulling av føttenes innerflater, slik at beholderbunnens grunnform bibeholdes. Båndpartiene 3 6 har en viktig funksjon, i og med at de motvirker den nedadgående bevegelse av midtpartiet 34, og derved hindrer at midtpartiet forskyves gjennom det nye plan B hvori føttenes bæreflater ligger etter ekspansjonen. Beholderen vil følgelig fremdeles hvile frittstående på føttene, idet midtpartiet 34 forblir i separat posisjon, mens føttenes bæreflater ligger i planet B. Omfatningen av den ekspansjon som har funnet sted i beholderbunnen, kan ansees å motsvare avstanden mellom planene A og B, som vist i fig. 5. Beholderen vil dessuten påføres en mindre, total dimensjonsøkning på grunn av ekspansjonen, men denne økning er ingen steder av tilnærmelsesvis samme størrelse som i beholderbunnen, hvilket skyldes at rand-spenningsmotstanden i beholderveggen er større enn føttene 38. Føttene 38 har en mest mulig sfærisk tverrsnittsform, av hensyn til en optimal randspenningsmotstand. Den spesielt valgte form gir beholderbunnen en meget høy stivhet og gjør det samtidig mulig at beholderen kan hvile i frittstående stilling på bunnpartiet...

Som det fremgår, har beholderbunnen i det beskrevne eksem-pel samme grunnform så vel før som etter ekspanderingen. Dette er ikke av vesentlig betydning, idet midtpartiet, i hvert fall forut for ekspanderingen, kan ha innad konkav, innad konisk eller ' I H J O <4 U

utad konisk form, forutsatt at dette parti bibeholder en posisjon i høyere nivå enn føttenes bæreflater (planet B i fig. 5) etter ekspanderingen. Hvis midtpartiet 34 opprinnelig er innadrettet, vil dette parti både utkrenges og utvides når trykket i beholderen øker, men midtpartiet må derved ikke kunne trenge ned under planet B, under hensyntagen til den totale utvidelse av beholderbunnen.

I den utførelsesform av oppfinnelsen som er vist i fig. 7 til 11, er beholderen i det vesentlige identisk med den beholder som er beskrevet i forbindelse med fig. 1 til 6, og anvendes på samme måte. Forskjellen består i at beholderveggen 12A strekker seg til toppflensen 18a, at stoppringen 16 er utelatt og at beholderbunnen er forsynt med seks føtter 32A av stort sett triangelformet tverrsnitt som øker i bredde i utadgående radial-retning, som vist i fig. 9. Innersidene av føttene 32A går jevnt over i midtpartiet 34A, mens føttenes yttersider 4OA ligger i en flate av rettavkortet kjegleform med samme helningsvinkel som beholderveggen 12A. De innbyrdes motvendte, stort sett plane sideflater av tilgrensende føtter har en mellom-liggende avstand som er atskillig mindre enn eksemplet ifølge fig. 1 til 6, og avgrenser derved smale båndpartier 3 6A og smale radialåpninger 37 mellom tilgrensende føtter. Samtlige av føt-tenes hjørner og kanter er avrundet, for å oppnå maksimal mot-standsevne mot ekspandering, og i likhet med det foregående utførelseseksempel vil midtpartiet 34A, når beholderbunnen utvides på grunn av det innvendige trykk, ikke føres ned under et plan gjennom undersiden av føttene som understøtter den frittstående beholder.

Det påpekes at beholdere med en bunnkonstruksjon i henhold til oppfinnelsen først og fremst er egnet for anvendelse i slike tilfeller, hvor beholderen under bruk vil ha et innvendig overtrykk, men bunnkonstruksjonen vil om ønskelig også kunne benyttes i de tilfeller da dette overtrykk fremkalles etter forgodtbe-finnende, f.eks. ved å oppvarme innholdet mens det fremdeles befinner seg i beholderen.

Beholderen kan fremstilles av hvilket som helst egnet plastmateriale, men hvis den spesielt er bestemt for oppbevaring av kullsyreholdige drikkevarer, bør det helst velges et plastmateriale eller en kombinasjon av plastmaterialer som vil danne det beste gass-sperresjikt og som medfører liten eller ingen eks-traksjon av monomer fra plastmaterialet og inn i væsken. Akrylnitriler er i særlig grad egnet for slike beholdere, og spesielt nitrilpolymerer basert på akrylnitriler. Polyesterplastene er også i høyeste grad egnet, hvilket også gjelder enkelte polyole-finer, særlig polyetylen og polypropylen. Polypropylen og polyetylen kan fordelaktigst benyttes dersom det er mulig å utstyre med et innvendig gass-sperresjikt, f.eks. i form av et tynt be-legg av nitrilpolymer.

Det påpekes videre, at selv om beholderen er termoformet

i det foretrukne tilfelle, vil den også kunne fremstilles på andre måter, f.eks. ved sprøytestøping, hvilket for tiden rik-tignok vil kunne vise seg dyrere enn termoforming.

Claims (4)

1. •1. Tynnvegget, termoformet plastbeholder som er forseglet eller er innrettet til å forsegles og som er utstyrt med et lokk (20) inneholdende en åpneinnretning (22) som er lett å åpne, hvor beholderen er spesielt beregnet til opptakelse av kullsyreholdige drikkevarer og er utstyrt med kjegleflateformet beholdervegg og med en bunn som er underkastet eller skal underkastes en krypning som følge av øket trykk i beholderen, karakterisert ved

   at beholderen er dyptrukket, og at beholderbunnen (14) er utstyrt med et midtparti (34,34A) innenfor et antall innbyrdes atskilte fotpartier (32,32A) og båndpartier (3 6,3 6A) som løper radialt utad fra midtpartiet, mellom fotpartiene og er avbøyet oppad mot beholderveggen (12, 12A), samt at fotpartienes (32,32A) ytterflate er anordnet i et kjegleflateformet plan som har stort sett samme konusvinkel som den kjegleflateformete beholdervegg.
2. 2. Beholder i samsvar med krav 1, karakterisert ved at hvert fotparti (32) i tverrsnitt på i og for seg kjent måte er stort sett nyreformet eller bønneformet og løper bueformet om midtpartiet (34), idet hvert fotparti (32) ved innerflaten er utstyrt med en midtre forsenkning (44) som midtpartiet (34) rager innad i (fig. 1,3).
3. 3. Beholder i samsvar med krav 1, karakterisert ved at fotpartiet (32A) i tverrsnitt på i og for seg kjent måte er stort sett triangelformet med økende bredde utad fra midtpartiet (34A), idet tilstøtende fotpartiers motstående sider er stort sett plane og ligger i liten avstand fra hverandre.
4. 4. Beholder i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert vedat beholderbunnens båndpartier (3 6,3 6A) og midtpartier (34,34A) på i og for seg kjent måte utgjør delsfæriske flater.