SE511446C2 - Sätt att tillverka förpackningsbehållare av termoplastiskt material jämte enligt sättet tillverkad förpackniningsbehållare - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 511 446 aluminiumfolie uppnår den gasbarriärvärden som är avsevärt bättre än hos konventionellt blåsta plastflaskor. Under senare tid har det visserligen uppfunnits tekniker som gör det möjligt att tillverka preformar av material som innefattar flera skikt och därmed kan ges förbättrade barriäregenskaper, men denna teknik är förhållandevis komplicerad och ger dessutom ett mera osäkert resultat, eftersom barriärskiktet vid flaskblàsningen kan uttunnas lokalt i oönskad grad, t.ex. vid övergången mellan bottendel och manteldel.

Det är således ett önskemål att ombesörja en förpackningsbehållare av flasktyp, vilken kan tillverkas genom blåsning av preformar utan onödig materialåtgång och utan att man behöver göra avkall på gastätheten.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att ombesörja en metod som gör det möjligt att av termoplastiskt material forma en blåst plastflaska som innehåller ett minimum av material och som trots detta säkerställer önskad gasbarriär.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja ett sätt att tillverka en förpackningsbehållare av flasktyp, vilket sätt gör det möjligt att framställa en blåst plastflaska med i huvudsak likformig godstjocklek.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja ett sätt att tillverka en formblåst plastflaska, vilken innefattar skikt av önskat barriärmaterial.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja ett sätt att tillverka en förpackningsbehållare av ovannämnda typ, vilket sätt är rationellt, ekonomiskt samt ej uppvisar ovannämnda, konventionella framställningsmetoders nackdelar.

Ovanstående och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att ett sätt att tillverka en förpackningsbehållare av termoplastiskt material, vilket formas till en ihålig preform som ges önskad behållarform genom att uppvärmas till mjukningstemperatur och bearbetas till önskad form genom att utsättas för en tryckskillnad getts kännetecknen, att preformen tillverkas av en materialbana, som lindas till en hylsa med längsgående svetsfog samt en bottenplatta, vilken förseglas till hylsans ena ände.

Föredragna utföringsformer av sättet enligt uppfinningen har vidare getts de av underkraven 2-8 framgående kännetecknen.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en förpackningsbehållare tillverkad i enlighet med ovannämnda sätt, vilken förpackningsbehållare förbrukar en minimal mängd material, men trots detta erhåller önskad styrka och gastäthet.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en förpackningsbehållare av ovannämnda typ, vilken i färdigt tillstånd har i huvudsak jämn godstjocklek i sina olika delar. 10 15 20 25 30 35 511 446 Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en förpackningsbehållare av ovannämnda typ, vilken e] är behäftad med ovannämnda, kända förpackningsbehållares nackdelar.

Ovannämnda och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att en förpackningsbehållare som tillverkats i enlighet med uppfinningen och innefattar en behållarkropp av termoplastiskt material getts kännetecknen, att behàllarkroppen innefattar tvä med varandra förbundna delar, nämligen en manteldel och en bottendel, varvid behàllarkroppen innefattar dels en vertikalt sig sträckande mantelsvetsfog, dels en vid förpackningsbehållarens bottendel belägen, huvudsakligen cirkulär bottensvetsfog.

En föredragen utföringsform av förpackningsbehållaren enligt uppfinningen har vidare getts de av underkravet 10 framgående kännetecknen.

Uppfinningen möjliggör rationell tillverkning av tryckformade förpackningsbehållare eller blåsta flaskor, vilka har jämn, optimal godstjocklek och vilka därför är särskilt lämpade för icke trycksatta fyllgods, vilka skall kunna betraktas av konsumenten medan de befinner sig i en sluten förpackningsbehållare. Sättet att tillverka förpackningsbehållaren möjliggör snabb framställning med minimal materialàtgång (såsom exempel kan nämnas att en flaska enligt uppfinningen rymmande 0,5 liter väger ca. 12 gram, vilket kan jämföras med motsvarande kända 0,5 liters flaskor från preform, som typiskt väger ca. 28 gram), samtidigt som kravet på barriärskikt enkelt kan tillgodoses vid framställning från banformigt material, varför metoden ställer sig synnerligen ekonomisk jämfört med tidigare kända framställningsmetoder av liknande slag.

En föredragen utföringsform av såväl sättet som förpackningsbehållaren enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare under särskild hänvisning till bifogade, schematiska ritningar, som blott visar de för förståelse av uppfinningen oundgängliga detaljerna.

Fig. 1 A, B och C visar stegvis sättet enligt uppfinningen att tillverka en manteldel till en förpackningsbehållare.

Fig. 2 A, B och C visar stegvis och delvis i sektion färdigställandet av en preform för en förpackningsbehållare i enlighet med sättet enligt uppfinningen.

Fig. 3 A, B och C visar en preform och dess omformning till en färdig förpackningsbehållare i enlighet med sättet enligt uppfinningen.

Liksom vid tidigare kända tillverkningsmetoder för plastflaskor blåsta av ett termoplastiskt material innefattar sättet enligt uppfinningen i ett första steg tillverkningen av en preform 1,vilken i ett andra tillverkningssteg omformas till en färdig förpackningsbehållare 2. Preformen 1 enligt uppfinningen, som kan tillverkas av t.ex. polyester (PET) eller high-density-polyethylene (HDPE) alternativt bestå av ett flerskiktsmaterial, innefattar två delar, nämligen en hylsa eller mantel (3) av 10 15 20 25 30 35 511 446 huvudsakligen cylindrisk form samt en till denna anslutande, huvudsakligen cirkulär bottendel 4. Såväl manteldelen 3 som bottendelen 4 tillverkas av banformigt material, vilket består av en eller flera plasttyper som är laminerade eller på annat sätt förbundna med varandra. Det banformiga mantelmaterialet tillföres i form av en materialbana 5, vilken i upprullat tillstånd tillföres en maskin för framställning av hylsor 3.

Materialbanans 5 extruderingsriktning 6 indikeras med en pil i figur 1A, och hylsan 3 eller manteln tillverkas med sådan orientering i förhållande till materialbanan 5 att hylsans centrumaxel 7 sträcker sig transversellt i förhållande till materialbanans 5 extruderingsriktning 6. Härigenom erhåller den framställda hylsan 3 en förmåga att vid uppvärmning krympa samman till mindre diameter, vilket såsom senare kommer att förklaras utnyttjas vid formning av preformens 1 ena ände. Materialbanan 5 avdelas med jämna mellanrum såsom indikeras medelst den streckade, i förhållande till materialbanan 5 transversellt sig sträckande linjen 8 till enskilda ämnen 5', vilka på i och för sig känt sätt genom uppvärmning och mekanisk bearbetning upprullas till huvudsakligen cylindrisk form med överlappande kantdelar, som genom uppvärmning och mekanisk bearbetning bringas att sammansmälta till bildande av en mantelsvetsfog 9, vilken vid den färdiga preformen således kommer att sträcka sig vertikalt. Denna hylsframställningsteknik är i sig välkänd och beskrives t.ex. i svenskt patent SE 75100925, till vilket hänvisas för ytterligare detaljer. l figur 2A visas hur den enligt ovan formade och med mantelsvetsfogen 9 försedda manteln eller hylsan 3 placeras på ett formningsverktyg 10, vilket är dornformigt och har en diameter som blott obetydligt understiger hylsans 3 invändiga diameter (glidpassning). Verktyget 10 har vidare en avrundad, undre ände, utanför vilken hylsan 3 tillåtes skjuta ut något. Den utskjutande, undre hylsdelen uppvärmes medelst t.ex. varmluft ur munstycken 11 till sådan temperatur, att materialet mjuknar och materialets på grund av extruderingsriktningen inneboende krympegenskaper aktiveras så att den utskjutande hylsdelen bringas att krympa till en inåtriktad fästdel eller fläns 12, som med hjälp av ett vertikalt rörligt tilltryckarverktyg 13 anpressas mot formningsverktygets 10 huvudsakligen plana, undre ände och härigenom erhåller en väldefinierad form i rät vinkel mot hylsans 3 vertikala väggdel. Sedan hylsans undre ände tillåtits svalna avlägsnas hylsan 3 från formningsverktyget 10 och överföres till ett mothåll 14 med i huvudsak samma form som formningsverktyget 10. Mothållet 14 uppvisar emellertid vid sin undre ände ett centralt, försänkt parti 15 i vilket en vakuumkanal 16 utmynnar. Vakuumkanalen 16 sträcker sig vertikalt genom dornen och är förbunden med en aktiverbar vakuumkälla 17. Före appliceringen av hylsan 3 på mothållet 14 aktiveras vakuumkällan 17 och en av en separat, icke visad materialbana tillverkad bottenplatta 18 fästes medelst vakuum mot mothållets 14 undre ände.

Bottenplattan 18 är företrädesvis tillverkad av samma material som hylsan 3 samt 10 15 20 25 30 35 511 446 dessutom försedd med ett centralt, profilerat område 19 vars funktion kommer att beskrivas närmare i det följande.

Efter applicering av hylsan 3 pä mothållet 14 kommer således den av mothàllet 14 uppburna bottenplattan 18 att befinna sig inne i hylsan 3 och anligga mot fästdelens 12 ena sida. Bottenplattans 18 yttre kantomräde överlappar således fästdelen 12, och genom att bringa ett med ringformig arbetsyta försett ultraljudshorn 20 i kontakt med bottenplattans 18 och hylsans 3 överlappande delar sker under samtidig komprimering en värmeförsegling av bottenplattan 18 till fästdelens 12 ena sida. Den sålunda uppkomna, huvudsakligen cirkulära bottensvetsfogen 21 blir liksom mantelsvetsfogen 9 komprimerad och fullständigt vätsketät, vilket är en förutsättning för att den fortsatta bearbetningen och den färdigställda förpackningsbehàllarens funktion skall säkerställas. För att undvika att okontrollerade, bottenplattans 18 material negativt päverkande svängningar skall uppkomma l bottenplattans 18 centrala omrâde har det profilerade omrâdet 19 getts formen av en förstyvande stjärna, vars profilerade, huvudsakligen radiellt sig sträckande delar avsevärt förstyvar bottenplattan och dämpar vid ultraljudssvetsningen uppkommande materialsvängningar så att bottenplattan under och efter ultraljudsförseglingen hàlles intakt.

Den på ovannämnda sätt tillverkade preformen 1 innefattar således nu en huvudsakligen cylindrisk manteldel 3 med en vertikalt sig sträckande mantelsvetsfog 9 samt en bottendel 4 med bottenplattan 18, vilken är förbunden med manteln via bottensvetsfogen 21. Preformen 1 utsättes nu enligt uppfinningen för förnyad uppvärmning och bearbetning genom att i uppvärmt, plastiskt tillstànd utsättas för en tryckskillnad, vilken ger preformen den önskade, slutliga förpackningsbehàllarformen, t.ex. flaskform. Närmare bestämt utnyttjas härvid ett formningsverktyg innefattande en dorn 22 (vars diameter i huvudsak motsvarar preformens inre diameter), samt en form 23 innefattande tvä identiska formhalvor 24. Dornen 22 visas i fig. 3B, av vilken det framgår hur dornen innefattar en central luftkanal 25, vilken vid dornens 22 undre ände bildar en kanalmynning 26. l närheten av dornens 22 övre ände uppvisar den en tätning 27, vilken kan vara en i ett spår i dornen delvis infälld O-ring av värmetàligt material. Ett gängparti 28 är anordnat vid de bada formhalvornas 24 övre, mot dornen vända ände omedelbart under ovan nämnda tätning 27. Den tidigare nämnda, vertikalt genom dornen 22 sig sträckande luftkanalen är vid sin övre ände förbunden med en aktiverbar luftkälla 29, vilken visas schematiskt. Dornen 22 är uppvärmbar till önskad temperatur (100-13006), vilket kan ske medelst icke visade, inbyggda motstàndselement eller någon annan form av uppvärmning, t.ex. hetluft eller lFl-värme.

Detta är i sig konventionell teknik och visas därför icke närmare.

Dä en preform 1 skall omformas till önskad behàllar- eller flaskform placeras den (efter konventionell förvärmning till mjukningstemperatur medelst kontaktvärme, varmluft eller pà annat känt sätt) vid dornens 22 undre ände, varvid preformen sträcker 10 15 20 25 30 35 511446 sig något upp över tätningen 27. Domen 22 är uppvärmd och hjälper till att bibehålla preformen vid önskad bearbetningstemperatur, t.ex. ca 110°C (vid PET är lämplig blåstemperatur 85-16000). Såväl dorn 22 som preform 1 omslutes av formens 23 båda formhalvor 24, vilka vid sin övre ände med gängpartiet 28 anligger mot preformens 1 utvändiga yta. Mellan preformens övre ände och dornen 23 anligger tätningen 27 mot preformens insida och isolerar det mellan preformen och dornen inneslutna utrymmet från omgivningsluften. Tryckluftskällan 29 aktiveras nu och luft (tryck ca. 7 bar) strömmar via luftkanalen 25 och kanalmynningen 26 ut i preformen 1, vilken p.g.a, tryckskillnaden mellan dess ut- respektive insida i sitt plastiska tillstånd utvidgas under samtidigt undanträngning av i formen 23 befintlig luft via icke visade evakueringskanaler. Den åstadkomna tryckskillnaden tvingar preformen 1 att fullständigt anligga mot formens 23 invändiga formvägg 30, som har den form som den färdiga förpackningsbehållaren 2 skall erhålla. Genom att dornen 22 med sin undre ände slutar på avstånd från formens 23 botten sker en likformig sträckning och utvidgning vid bläsformningen, vilket resulterar i att preformens 1 material vid såväl manteldelen 3 som bottendelen 4 orienteras och sträckes i huvudsak likformigt. Detta är icke fallet vid flaskans övre, gängbildande område där någon utvidgning av betydelse ej sker, men eftersom mantelmaterialet är förhållandevis tunt innebär detta icke något större materialslöseri. Sedan förpackningsbehållaren 2 i slutformat tillstånd tillåtits svalna, vilket underlättas genom de av metall tillverkade formhalvornas 24 kylande inverkan, öppnas formen och den färdiga förpackningsbehållaren 2 kan uttagas och avlägsnas från dornen 22. Den sålunda bildade förpackningsbehållaren har således en behållarkropp som innefattar två med varandra förbundna delar, nämligen manteldelen 3 och bottendelen 4. Behållarkroppen uppvisar dessutom den vertikala mantelsvetsfogen 9 och den huvudsakligen cirkelformiga, till mantelsvetsfogen 9 anslutande bottensvetsfogen 21. Materialtjockleken är huvudsakligen likformig vid förpackningsbehållarens 2 alla delar utom det gängade partiet, vilket såsom tidigare nämnts har en något större tjocklek som i huvudsak överensstämmer med materialbanans 5 ursprungliga tjocklek, d.v.s. ca. 0,6 mm. Såväl manteldelen 3 som bottendelen 4 kan vara tillverkade av homogent eller laminerat material, vilket tillsammans med den likformiga sträckningen gör det möjligt att förse förpackningsbehållaren med ett i materialbanan inlaminerat barriärskikt, t.ex. EVOH.

Metoden att enligt uppfinningen tillverka förpackningsbehållaren eller plastflaskan från en preform som framställts av banformigt förpackningsmaterial optimerar förhållandet styrka-materialåtgång, eftersom framför allt den färdiga förpackningsbehållarens väggtjocklek blir likformig i flaskans manteldel och bottendel.

Eftersom det banformiga förpackningsmaterialet dessutom kan ha formen av ett med gasbarriärskiktet försett laminat kan behållaren ges goda gasbarriäregenskaper.

Tillsammans möjliggör tekniken enligt uppfinningen framställning av en flaskformig 511 446 förpackningsbehàllare som blir avsevärt mer ekonomisk av kända, från formgjutna preformar blåsta plastflaskor.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 511446 PATENTKRAV

1. Sätt att tillverka förpackningsbehållare (2) av termoplastiskt material, vilket formas till en ihålig preform (1) som ges önskad behållarform genom att uppvärmas till mjukningstemperatur och bearbetas till önskad form genom att utsättas för en tryckskillnad, kännetecknat därav, att preformen tillverkas av en materialbana (5), som lindas till en hylsa (3) med längsgående svetsfog (9) samt en bottenplatta (18), vilken förseglas till hylsans (3) ena ände.

2. Sätt enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att hylsan (3) lindas så att dess centrumaxel (7) sträcker sig transversellt i förhållande till materialbanans (5) extruderingsriktning.

3. Sätt enligt patentkravet 2, kännetecknat därav, att kantområdet vid hylsans (3) ena ände genom uppvärmning bringas att krympa så att en inåtriktad fläns bildas, vilken mekaniskt bearbetas till en ringformig fästdel (12) för bottenplattan.

4. Sätt enligt patentkravet 3, kännetecknat därav, att bottenplattan (18) värmeförseglas till fästdelens (12) ena sida.

5. Sätt enligt patentkravet 4, kännetecknat därav, att bottenplattans (18) kantomräde ultraljudssvetsas till fästdelens (12) mot förpackningsbehållaren vända sida.

6. Sätt enlgt patentkravet 5, kännetecknat därav, att bottenplattans centrala område före svetsningen förses med ett profilerat, materialsvängningar dämpande område (19).

7. Sätt enligt något av patentkraven 1-6, kännetecknat därav, att preformen (1) medelst ett inre övertryck bringas till anliggning mot en omgivande formvägg (31).

8. Sätt enligt patentkravet 7, kännetecknat därav, att preformens (1) temperatur regleras medelst en invändig, med luttkanal försedd dorn (22), vilken tillsammans med preformen inneslutes i en form (23).

9. Förpackningsbehållare tillverkad l enlighet med ett ellerflera av föregående patentkrav, innefattande en behållarkropp av termoplastiskt material, kännetecknad därav, att behällarkroppen innefattar två med varandra förbundna delar, nämligen en manteldel (3) och en bottendel (4), varvid behällarkroppen innefattar dels en vertikalt 511 446 sig sträckande mantelsvetsfog (9), dels en vid förpackningsbehàllarens bottendel (4) belägen, huvudsakligen cirkulär bottensvetsfog (21).

10. Förpackningsbehàllare enligt patentkravet 9, kännetecknad därav, att såväl manteldelen (3) som bottendelen (4) är tillverkade av laminerat material, som innefattar skikt av barriärmaterial.