DE2009917A1

DE2009917A1 - Kunststoffbehälter mit rundem Querschnitt

Info

Publication number: DE2009917A1
Application number: DE19702009917
Authority: DE
Inventors: Domas Chicago; Turner Howard M. Oak Forest; 111. Adomaitis (V.St.A.)
Original assignee: Continental Can Co Inc
Current assignee: Continental Can Co Inc
Priority date: 1969-04-14
Filing date: 1970-03-03
Publication date: 1970-10-15
Also published as: BR7018118D0; BE748305A; CH527098A; NL167127B; NL167127C; NL7004279A; DK139349B; US3598270A; GB1239531A; DE2009917B2; FR2039147B1; FR2039147A1; ZA70904B; DK139349C; AT301379B

Description

PATENTANWÄLTE 1357

O₁PU-PHVS. D_R. O.

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Continental Can Company, Inc., 633, Third Avenue,

New York 17 (N.Y.) / USA

"Kunststoffbehälter mit rundem Querschnitt"

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffbehälter mit rundem Querschnitt und einstückigem Boden, insbesondere eine Flasche, zum Abfüllen von Bier und anderen Getränken.

Es wurde schon vorgeschlagen, Bier sowie kohlensäurehaltige alkoholfreie Getränke in Kunststoffflaschen abzufüllen* Es wurden zu diesem Zweck schon Kunststoffverbindungen entwickelt, die einer derartigen Anwendung im Hinblick auf die Verträglichkeit mit dem Füllgut sowie auch im Hinblick auf die wesentlichen mechanischen Anforderungen angepaßt waren. Kunststoff mit geeigneten Eigenschaften ist jedoch im Vergleich zu Glas pro Volumeneinheit Material im allgemeinen wesentlich teurer, und darüber hinaus ergibt sich, daß beim Kunststoff die bei Herstellung der Flaschen aus Glas entsprechenden Wandabschnitte zum Teil beträchtlichen Deformierungen und Kriecherscheinungen unterliegen. Deshalb hat

^L 0Q9842/0093

2009317

sich die praktische Anwendung von Kunststoff zur Herstellung von Flaschen für die Abfüllung von Nahrungsmitteln und Getränken bisher nicht in der Weise durchführen lassen, daß ein reiner Materialaustausch vorgenommen wurde, weil sonst die Kosten zu groß würden. Kunststoff ist mit Glas für die Herstellung von Flaschen nur dann konkurrenzfähig, wenn ein befriedigender Behälter bzw. eine befriedigende Flasche mit weniger Materialverbrauch, d. h. einer geringeren Menge Kunststoff hergestellt werden kann,als Glas zur Herstellung der vergleichbaren Flasche benötigt wird.

Die Kostenfrage spielt bei Flaschen, deren Inneres einem Druck ausgesetzt wird, was bei Flaschen zur Abfüllung kohlensäurehaltiger Getränke der Fall ist, eine besonders wichtige Rolle. Solche Flaschen müssen Abfülldrücken in der Größenordnung von 2,8 bis 3 kg/cm widerstehen können und außerdem die noch viel höheren Drücke in der Größen-Ordnung von 7 kg/cm und mehr aufnehmen können, die entstehen, wenn die gefüllten Flaschen der Sonnenwärme ausgesetzt werden, bei der Lagerung in warmen Räumen untergebracht sind oder auf Getränkefahrzaugen transportiert werden. Im allgemeinen bildet der Boden einer Kunststoffflaoche den schwächsten Teil, und zwar in3beaondere dann, wenn der übliche flache oder konkav gestaltete Boden gewählt wird, der eine Stützrippe besitzt. Wenn eine derartig

-/3 009842/0093

200S917 - 3 -

gestaltete Flasche aus geeignetem Kunststoff unter Einhaltung einer wirtschaftlich vertretbaren Materialmenge pro Flasche geformt wird, dann stellt sich heraus, daß sich der Boden ausbeult, auswölbt oder an der Verbindungsstelle mit der Seitenwand ablöst oder wenn der Behälter durch Blasformung gebildet wird, an der Schweißlinie· reißt, an der der Ausgangsrohrrohling verschlossen wird. Diese schwachen Bereiche oder gefährdeten Zonen können nicht durch einfaches Verstärken der Wandung im Bodenbereich vermieden werden, wie das etwa bei Glasflaschen der Fall ist. Der erste Grund dafür_T besteht darin, daß dadurch die Materialkosten so weit ansteigen wurden, daß die Herstellung unwirtschaftlich ist. Der zweite Grund besteht darin, daß es bei Anwendung der vom Standpunkt geringer Kosten bei einer Massenproduktion befriedigenden Blasformung nicht möglich ist, eine hinreichend starke, örtlich begrenzte Verstärkung der Wände vorzunehmen.

Es wurde schon vorgeschlagen, Flaschen aus Kunststoff mit konvex gestalteten Böden zu formen, um einen besseren Widerstand gegen das Ausbeulen und Platzen im Bodenbereich zu erreichen. Solche Flaschen mußten mit einem Flaschenfuß oder einer Stütze in Form einer Hülse oder Schale aus Kunststoff, Papier oder dergl. ausgerüstet werden. Die zusätzliche getrennte Herstellung eines weiteren Bestandteiles sowie der Aufwand, der erforderlich ist, um diesen zusätzlichen Bauteil an der Flasche anzukleben oder

009842/0093

- 4 - 200S917

auf andere Weise mit dem Boden der Flasche zu verbinden, verursacht zusätzliche Kosten, so daß auch die gemäß diesem Vorschlage ausgebildeten Flaschen nicht für konkurrenzfähige Preise produziert werden können. Dies gilt auch dann, wenn bei diesen Überlegungen die offensichtlichen Vorteile, die die Verwendung von Kunststoff bei den Herstellern wie auch Abfüllern mit sich bringt, mit in Rechnung gestellt werden. Die Mehrfach- oder mehrschichtige Ausbildung ist in mehrfacher Hinsicht mechanisch unbefriedigend, und es muß auch bezweifelt werden, ob solche Flaschen von den Verbrauchern akzeptiert werden. Außerdem sind solche Formen und Ausführungen dann nicht ohne weiteres auf wirtschaftliche Weise den üblichen vielfältigen Variationen der Flaschenformen anpassungsfähig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kunststoffflasche mit einstückigem Boden in der Weise auszugestalten, daß sie, ohne bei Belastung durch inneren Überdruck Verformungen zu erleiden oder zu reißen, wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Die vorgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der eingangs genannte Kunststoffbehälter erfindungsgemäß am Boden erste Wandbereiche aufweist, die etwa die Gestalt von Ausschnitten einer Kugelschale mit nach unten weisendem Kugelpol besitzen und jeweils vorwiegend in Richtung eines

-/5 009842/0093

Kugelmeridianes orientiert sind, während zweite Wandbereiche des Bodens hohle Stützen bilden, die über den Umfang des Bodens verteilt sind und unterhalb der ersten Wandbereiche in der tiefsten Ebene des Behälters in Füßen enden.

Ein Vorzug des neuen Behälters bzw. der neuen Flasche besteht darin, daß sie aufgrund der angeformten Stützen und Füße in der Lage ist, ohne zusätzliche Bauteile selbst °zu stehen. Infolge eines geringen Materialverbrauches sowie der Verwendung von Kunststoff besitzt die neue Flasche ein außerordentlich geringes Gewicht. Darüber hinaus besitzt der Boden einen sehr hohen Widerstand gegenüber Verformungen, insbesondere im Sinne einer Verformung durch Ausbeulung sowie auch eine hohe Festigkeit gegenüber einem Platzen oder Reißen.

Aufgrund dieser Eigenschaften ist die neue Kunststoffflasche zur Abfüllung von Getränken geeignet, die unter innerem Druck stehen. Unter derartiger Belastung durch inneren Überdruck wird die Bodenwand der neuen Kunststoffflasche bzw. das Material in diesem Bereich vorwiegend durch Zugspannungen beansprucht.

Ein weiterer Vorteil der neuen Gestaltung der Flasche beateht darin, daß sie einen membranartig gestalteten Boden aufweist, der in Richtung nach außen konvex geformte Wandteile aufweist, die - wie erwähnt -

00984 2/009 3

200S917

Ausschnitten einer Halbkugelschale entsprechen und sich mit hohl ausgebildeten Stützen abwechseln, die zur Abstützung der Flasche unterhalb des Kugelpoles in einer gemeinsamen Ebene in Füßen enden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Behälter aus Kunststoff, der als Getränkeflasche für Getränke mit einem inneren Druck ausgebildet und durch Blasformung aus einem Rohrstück gefertigt ist, das an einem Ende durch Einschnürung zwischen den Hälften einer teilbaren Blasform geschlossen und festgeklemmt ist und welcher sich dadurch kennzeichnet, daß das Rohrstück längs einer bogenförmigen Linie am Bodenende in einer Naht verschweißt ist, um einen konvex gestalteten Flaschenboden zu bilden, der einen halbkugelschalenartigen Teil aufweist, wobei der mittlere Teil des

Boden3 von der geschweißten Naht gebildet ist, während die fertige Flasche im wesentlichen frei von Rissen, inneren Spannungen oder abrupten Änderungen der Wanddicke in oder

nahe bei der Schweißnaht ausgebildet ist. Aufgrund dieser Gestaltung wird zumindest im Bereich der Schweißsone am Boden der Flasche jegliche Schwächung oder Überbeanspruchung gemindert, wenn die Flasche einem Innendruck ausgesetzt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Flasche kennzeichnet sich dadurch, daß die halb-

-/7 009842/0093

kugelartigen Wandbereiche des Bodens blütenkronenblätterförraig ausgebildet sind und sich von einem polaren Wandbereich des Bodens aus nach außen und oben erstrecken. Die Füße besitzen dagegen zweckmäßigerweise die Form von Kissen bzw. von Sektoren eines gemeinsamen Kreisringes und weisen identische Formen und Größen auf. Es werden zwei oder mehr Füße vorgesehen, wobei eine gerade Anzahl von Füßen bevorzugt wird, weil Symmetrie die Herstellung in teilbaren Formen durch Anwendung eines Extrudierblasformvor- M ganges erleichtert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der neuen Flasche wird jede hohle Stütze durch Seitenwände begrenzt, die relativ zum polaren Wandbereich in Richtung nach oben und radial nach außen divergierend verlaufen, während sich zur äußeren Begrenzung dieser Stützen eine Außenwand kurvenförmig nach oben und außen erstreckt, die in die Flaschenseitenwand übergeht.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäß ausgebildeten Behälters durch Blaaformung wird in der Weise vorgegangen, daß ein Rohrrohling durch Einschnürung längs einer bogenförmigen Naht, welche den Mittelteil eines Halbkreises bildet, der sich durch die blütenkronenblattartigen Teile des Behälters ergibt, zunächst geschlossen wird, sobald die Blasformung des Rohrrohlings oder Rohrabschnittes beginnt.. Die Naht wird dadurch lediglich einer Zugspannung ausgesetzt, sobald die Flasche einen inneren Druck aufnimmt.

-/8

009842/0093

Es ergeben sich dabei keinerlei Biege- oder Scherspannungen; welche die Naht belasten oder an den Enden der Schweißnaht zur Wirkung kommen könnten. Auch das Material im Bereich bzw. an den Enden der Schweißnahtlinie bleibt aufgrund dieser Herstellungsweise frei von Rissen und inneren Spannungen, denn die Wandungen des Ausgangsrohrrohlings oder -abschnittes werden nicht in entgegengesetzt zur Ausgangslage verlaufender Richtung umgebogen und auch nicht im Bereich der Faltlinien und der Schweißlinie beim Blasen hin- und hergebogen, wenn der Boden geformt wird. Infolge der nur verzögerten bzw. begrenzten Dehnung, die sich bei der Formgebung der Bodenwand ergibt, wird auch eine übermäßige Verdünnung des Wandbereiches vermieden, und es können, zumindest im Bereich der Schweißnaht auch keine abrupten Änderungen der Wanddicke eintreten.

Weitere Vorteile sowie Merkmale und Eigenschaften des erfindungsgemäß ausgebildeten Behälters bzw. der neuen Getränkeflasche ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Flasche.

Fig. 2 zeigt die Flasche gem. Fig. 1 in einer Schnittansicht bei lotrecht verlaufender Schnittebene.

-/9 009842/0093

- · 9 Fig. 3 zeigt die Bodenansicht der Flasche gem. Fig.-1'.

Fig. 4 stellt den Boden der Flasche gem. Fig. 3. in einer Teilschnittansicht bei längs der Linie 4-4 in Fig. 3 verlaufender Schnittebene dar.

Fig. 5 zeigt eine Teilschnittansicht des Bodens der Flasche gem. Fig. 1 bei längs der Linie 5-5 in Fig. 3 verlaufender Schnittebene.

Fig. 6, 7 und 8 zeigen Ansichten einer weiteren Ausgestaltung der neuen Flasche, die den Darstellungen in Fig. 3, 4 und 5 entsprechen.

Fig. 9, 10 und 11 zeigen den Fig. 3, 4 und 5 entsprechende Ansichten einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgestalteten Flasche.

Fig. 12,13 und 14 entsprechen den Fig. 3, 4 und 5 und zeigen ein zusätzliches weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Flasche.

Fig.15 zeigt eine Schemaansicht einer Blasform mit einge-'klemmtem Rohrabschnitt im Zuschnitt unmittelbar vor dem BlasVorgang.

009842/009 3

Pig. 16 zeigt eine Teildraufsich^: auf das Bodenende der unteren Formhälfte der in Fig. 15 gezeigten Form und erläutert die Einschnürung und Formung eines Behälterbodens in der bisher üblichen bekannten Weise.

Fig.17 zeigt eine der Fig. 16 entsprechende Teildraufsicht und erläutert das Einschnüren und die Bodenbildung bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Behälter.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Flasche, deren Boden gem. vorliegender Erfindung ausgebildet ist. Die in diesen Fig. als Ausfiihrungsbeispiel für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Behälter gezeigte Flasche ist zur Abfüllung von Getränken mit Kohlesäuregehalt geeignet. Obwohl derartige Flaschen ein Hauptnnwendimgügobiet für die erfindungsgemäß ausgebildeten Behälter darstellen, ist ausdrücklich au erwähnen, daß die Merkmale der vorliegenden Erfindung auch auf nndoff! Behälter allgemein angewendet werden könnori.

Die orfindun;jt'-gemäi3 ausgebildete, gezeigte Flasche weist einfiti Boden 20 auf. Di-nnir .Boden 20 geht glatt Ln eine o'ji Umwand ?. I iibor. Jn dor ijt.i tenansLcht des Behälters b:',w. (\i>r l·¹] fische, die d i.o Fi;;,. 1 '/.eigt, besitzt dor Boden HJnu /;] H.Lohmäßige kupperifürmigo Gestalt, die sich aus na^h

ö (J 9 Π A 2 / 0 0 0 3

BAD ORIGINAL

innen gerichteten blütenkronenblattförmigen ersten Wändbereichen 22 und mit diesen abwechselnden nach außen vorspringenden zweiten Wandbereichen in Form hohler Stützen 23 zusammensetzt. Die in der Fig. 2 wiedergegebene Schnittansicht zeigt die Flasche in der gleichen Sichtrichtung wie die Fig. 1,*und es ist zu erkennen, daß die ersten Wandbereiche 22 und die zweiten Wandbereiche 23, die auch als hohle Stützen bezeichnet werden, Teile eines membranartigen Flaschenbodens oder eines Flaschenendes bilden, das nur geringfügige Veränderungen in der Wandstärke aufweist. Die beschriebene Flasche wird, wie an späterer Stelle noch- ausführlich erläutert werden wird, vorzugsweise durch einen Blasformvorgang aus einem rohrförmigen Rohling oder einem Rohrabschnitt gebildet. Die einzelnen Wandbereiche besitzen aufgrund dieser Formtechnik eine etwas voneinander abweichende Wanddicke, die sich aufgrund des unterschiedlichen Grades der Materialdehnung ergibt, die beim Blasen des Rohrabschnittes in die Endform innerhalb der Blasform' eintritt.

An ihrer inneren Oberfläche bestimmen bzw. begrenzen die quadrantenförmigen ersten Wandbereiche 22 gemeinsam einen Halbkreis 24. Alle diese ersten Wandbereiche 22 erstrecken sich von einem polaren Wandbereich 30 aus nach außen. Die hohlen Stützen 23 erstrecken sich vom polaren Wandbereich 30 aus nach unten in Richtung auf ebene Wandbereiche oder

-/12

0098 42/009 3

Püße 25, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und die dazu_t dienen, die Stütz- oder Standfläche der Flasche zu bilden, durch welche die Flasche in aufrechter Lage gehalten wird.

Weitere Einzelheiten des Flaschenendes bzw. -bodens 20 lassen sich aus den maßstabvergrößerten Darstellungen in den Fig. 3 bis 5 erkennen. Die Fig. 3 zeigt, daß sechs hohle Stützen 23 vorgesehen sind und sich mit sechs blütenkronenblattartigen ersten Wandbereichen 22 abwechseln. Es sind sechs Füße 25 vorgesehen, die eine etwa trapezförmige Gestalt besitzen bzw. gleichartige Sektoren eines gemeinsamen Kreisringes darstellen. Die Seiten der Füße 25 sind längs im wesentlichen radial verlaufender Linien von Seitenwänden 26 der hohlen Stützen 23 begrenzt, die sich von den Füßen 25 aus nach oben erstrecken und schließlich in die blütenkronenblattartigen ersten Wandbereiche 22 übergehen. Zwischen- oder Innenwandbereiche 27 erstrecken sich gem. Fig. 4 von den Füßen 25 aus in Richtung nach innen und oben ansteigend, bis sie in der Nähe des polaren Wandbereiches 30 in die blütenkronenblattartigen ersten Wandbereiche 22 übergehen. Außenwände 28 erstrecken sich zur äußeren Begrenzung der hohlen Stützen 23 von den Füßen 25 in Richtung nach oben und außen ansteigend bis zu einem glatten Übergang in die Seitenwand 21 der Flasche. Die sanft und allmählich geneigt verlaufenden Seitenwände 26 sowie Außenwände 28 sind so geführt, daß an den Übergangsstellen dieser Wände in die Füße 25 scharfe Kanten

-/13 009842/0093

2008917 - 13 -

oder Ecken vermieden sind. Die beschriebene Gestalt des Bodens führt zur Verwirklichung von Füßen, die sich mit ihrer Gesamtfläche fast im wesentlichen im Bereich des Außenumfanges der Flasche erstrecken, so daß sich eine entsprechend vorteilhafte Standfestigkeit der Flasche ergibt und diese Kippkräften in beliebigen Richtungen standhalten kann. Die überwiegende Fläche des gesamten membranartigen Bodens 20 wird von den ersten kugelschalenartig gestalteten Wandbereichen 22 und den im wesentlichen axial verlaufenden Wandbereichen, die die hohlen Füße 23 begrenzen, gebildet. Aufgrund dieser Formgebung wird ein hoher Widerstand gegen Platzen oder Reißen sowie auch gegen Kriechen oder Gleiten erreicht, wenn die betreffende Flasche bzw. deren Boden als vergleichsweise dünne Membran aus Kunststoff, wie Polyäthylen, ausgebildet ist. Eine wirtschaftliche Materialausnutzung, die in Verbindung mit den

Erleichterungen und Vorteilen der Herstellung durch das wirtschaftlich vorteilhafte Blasformverfahren auftreten, führt dazu, daß das gesamte Erzeugnis, nämlich die Flasche, mit Vorteil verwendbar ist. Die Anordnung der zwickelartigen Zwischenwandbereiche 27 gewährleistet den Kontakt zwischen der Standfläche für die Flasche einerseits und den Füßen 25 andererseits und verringert die Neigung zum Kippen. Zugleich führen diese zwickelartigen Zwischenwandbereiche aber auch zu einer Kompensierung gewisser Ausbeulerocheinungen, falls diese bei inneren Überdrücken in

009842/0093

begrenztem Maße auftreten sollten. Die Schnittdarstellung in Fig. 5 zeigt einen Schnitt, bei dem die Schnittebene mittig zwischen gegenüberliegenden Paaren von Püßen 25 verläuft und läßt deutlich die kontinuierliche halbkreisförmige Kontur erkennen, die durch ein Paar entgegengesetzt verlaufender erster Wandbereiche 22 definiert wird. Diese Halbkreisform ergibt sich in allen Schnitten, die zwischen gegenüberliegenden Paaren von Püßen verlaufen.

Die sechsfüßige Ausbildung der Flasche, die vorstehend beschrieben wurde, erweist sich als besonders befriedigend für die Abfüllung kohlensäurehaltiger Getränke bei Flaschen von etwa 340 g Fassungsvermögen. Die Ausführung des Bodens dieser Flasche ist erfindungsgemäß jedoch einer Reihe von weiteren Ausgestaltungen zugänglich, wobei diese jeweils für Flaschen oder Behälter von abweichendem Fascun^avermögen, abweichender weotalt sowie auch abweichender Anwendung besondere Vorteile erbringen können. Repräsentative weitere Ausgestaltungen der neuen Flasche werden im folgenden erläutert, wobei auf einen Flaachenboden Bezug genommen wi rd, der den gleichen Uesumtdurchmetuser wie der Boden gem. FLp;. '5 aufweist, damit ein Vergleich möglich ist,

Ln den Pi/^. 6, 7 und 8 ist ein vierfüßiger Flaschenboden gezeigt, wobei die Hezuf^zeichon denen Ln Fig. I bia b entsprechen, jedoch um 100 erhöht sind. Die Gesamtfläche

-/1!> 009842/0093

2003917

der Füße 25 sowie der blütenkronenblattförmigen ersten V/andbereiche 122 ist für einen gegebenen Ge samt durchmesser bei diesem im wesentlichen etwa ebenso groß wie die der korrespondierenden Flächen des sechsfüßigen Behälters gem. Fig. 3. Die etwas weniger stark gegliederte Membran, die sich aufgrund des Vierfußmusters ergibt, führt zu einer ausgezeichneten Formtreue bei der Herstellung, wobei gewisse Einsparungen an Material möglich sind, insbesondere dann, wenn Behälter kleinerer Durchmesser oder Behälter für ^ weniger anspruchsvolle Einsatzbedingungen hergestellt werden. In anderen Gesichtspunkten ist die Bodenform gem. Fig. 6 bis 8 der bereits vorstehend beschriebenen Ausführung im wesentlichen gleich, d. h. es sind hohle Stützen 123 vorgesehen, welche durch Seitenwände 126, Außenwandbereiche 128, zwickelartige Zwischenwandbereiche 127 begrenzt sind, während sich in der Mitte des Bodens ein polarer Wandbereich 130 befindet. Paare blütenblattartig gestalteter erster Wandbereiche 122 erstrecken sich vom polaren Wandbereich 130 aus entgegengesetzt nach außen etwa kon- W form zu Meridianen, die sich über eine allen derartigen ersten Wandbereichen gemeinsamen Halbkugelschale erstrekken, wie sich am besten aus der Betrachtung der Fig. 7 erkennen läßt.

Eine zweifüßige Ausgestaltung des Behälterbodens zeigen die Fig. 10 und 11. Bei dieser Ausgestaltung besitzt jeder

-/16 009842/0093

- .16 -

200S917

Fuß 222 eine etwas größere Fläche, und es sind auch, die Flächengrößen der Seitenwände 226 und der Zwischenwandbereiche 227 der hohlen Stützen 223 etwas größer als bei den bereits zuvor beschriebenen Ausführungsformen.

Bei dieser weiteren Ausgestaltung des Flaschenbodens sind nur zwei blütenkronenblattartige erste Wandbereiche 222 vorgesehen, die sich in entgegengesetzten Richtungen von A dem polaren Wandbereich 230 aus weg erstrecken. Jede hohle Stütze 223 wird von weit divergierenden Seitenwänden 226 und je einer nach außen und oben geneigt ansteigenden Außenwand 228 begrenzt, die allmählich und glatt in die kreisförmige Rumpf- oder Seitenwand 221 des Behälters übergeht. Die Übergangszone liegt im Bereich der Spitzen der blütenkronenblattartigen ersten Wandbereiche 222. Die beiden Füße 225 definieren gemeinsam eine ebene Stützfläche, die sich um etwas mehr als einen halben Kreisring hinweg und hinreichend weit außerhalb der Behälterlängsachse erstreckt. Infolgedessen wird durch diese Fußform und Lage eine einwandfreie Standfestigkeit gewährleistet und zugleich aber auch eine wesentliche Flexibilität erzielt, um gewisse Unebenheiten in einer Standfläche kompensieren zu können. Die Ausgestaltung des Behälters, die in den Fig. 9, 10 und 11 gezeigt ist, eignet sich im besonderen Maße für Behälter, bei denen aufgrund der Herstellungs- oder auch Anwendungsbedingungen eine größere Wandstärke erforderlich

-/17 009842/0093

ist oder wo eine schichtartige Bauweise angewendet wird oder mit ähnlichen Techniken gearbeitet wird. Ebenso vorteilhaft ist diese Behälterform dann, wenn die Herstellung des Behälters durch Blasformen erfolgen soll, als Material jedoch ein Werkstoff mit relativ geringer Plastizität verwendet wird, weil alle diese Maßnahmen durch die etwas weniger gegliederte Bodenform dieser Ausbildung des Flaschenoder Behälterbodens begünstigt werden.

Die Pig. 12, 13 und 14 zeigen eine weitere Ausgestaltung des neuen Behälters bzw. seines Bodens. Bei dieser Weiterbildung wird ein besonders hoher Grad von Widerstand gegen Bersten oder Reißen erzielt. Es sind sehr breite blütenkronenblattartige erste Wandbereiche 322 und ein ausgedehnter polarer Wandbereich 330 vorgesehen, die gemeinsam eine Halbkugelschale definieren, die lediglich nahe des Äquators oder Außenrandes durch vier vergleichsweise kleine hohle Stützen 323 unterbrochen ist. Die Stützen enden an ihren unteren Enden in kleinen Füßen 325. Die Seitenwände 326 der hohlen Stützen nehmen nur einen kleinen Flächenbereich in Anspruch. Die zwickeiförmigen Zwischenwandbereiche 327 sind entsprechend kurz und schmal. Die Außenwandbereiche 328 erstrecken sich von den jeweiligen Füßen 325 nach außen und oben ansteigend längs einer Kurve, die der entspricht, die auch bei den zuvor beschriebenen Behälterformen gezeigt wurde.

, -/18 009842/0093

- 18 - 2003917

Die Behälterform gem. Fig. 12, 13 und 14 eignet sich besonders dann, wenn Behälter- oder Flaschenböden besonders dünnwandig hergestellt werden sollen oder wenn Werkstoffe mit geringer Zugfestigkeit verwendet werden, weil aufgrund dieser Form innere Drücke fast ausschließlich in Form von Zugspannungen in der Kugelschale aufgenommen werden und nur sehr kleine Biege- oder Abscherspannungen im Bereich der Stützen und Füße entstehen.

Behälter mit Böden, die gem. vorliegender Erfindung gestaltet sind, können sehr einfach durch die zahlreichen bekannten Formtechniken für Kunststoff hergestellt werden. Zu diesen Formtechniken gehören das Vakuumformen, das Spritzformen, das Spritzblasformen oder Blasformen. Maßgebend für die Wahl der Herstellungsart ist sowohl die Form des Behälters als auch das Verhalten des gewählten Materiales. Andere Gesichtspunkte, die die Wahl der jeweiligen Formtechnik beeinflussen, sind die Durchführbarkeit im allgemeinen und die Wirtschaftlichkeit der Durchführung, Für den Fall, daß Getränkeflaschen, auf die im Vorstehenden bereits wiederholt Bezug genommen wurde, hergestellt werden sollen, eignet sich das Extrudierblasformen infolge seiner Wirtschaftlichkeit und seiner Eignung für eine Massenproduktion in besonderem Maße. Außer den Festigkeitsvorteilen, die sich bei der Belastung des zuvor beschriebenen Behälters und seiner weiteren Ausgestaltungen er-

-/19 009842/0093

geben, führt die besondere Form des Behälterbodens zu weiteren Vorteilen, wenn die Herstellung durch Blasformung erfolgt.

Die Fig. 15 zeigt eine Schemaansicht einer Flaschenform für eine Extrudierblasformung, bei welcher von einem Rohroder Schlauchstück ausgegangen wird. Die Ansicht zeigt einen Schnitt der Form, dessen Schnittebene rechtwinklig zur Trennebene, welche in der Fig. in gebrochenen Linien eingetragen ist, verläuft. Zwei sich schließende und einander ergänzende Formhälften 31 und 32, die sich etwa über die Länge eines rohrförmigen Schlauch- oder Rohrabschnittes 33 erstrecken, schnüren den Rohr- oder Schlauchabschnitt an beiden Enden ein und schließen ihn damit. Ein gewisser Spielraum längs der Quetschlinie ist so groß belassen, daß der Schlauch- oder Rohrabschnitt längs der Einschnürungs- oder Quetschlinie so kräftig eingeklemmt und eingespannt wird, daß der entstehende Druck ausreicht, um das Material längs dieser Linie zu verschweißen. Wenn der Schlauch- oder Rohrabschnitt 33 ein- und abgeschnürt sowie gem. Fig. 15 auch festgeklemmt ist, wird Luft in sein Inneres durch eine Blasnadel 34 eingeführt. Dadurch wird der Rohr- oder Schlauchabschnitt 33 expandiert und schmiegt sich dem Formhohlraum an, den die beiden Formhälften 31, umschließen. Auf diese Weise nimmt der Schlauch- oder Rohrabschnitt die Gestalt der Flasche an, die hergestellt werden soll. Die Bodennaht oder -/20

009842/0093

Schweißlinie 38 wird zwischen Kanten 35 und 36 erzeugt, die sich längs einer Linie erstrecken, die auf der Formbodenoberfläche 37 in der Ebene mit der Formtrennlinie verläuft.

Die Fig. 16 zeigt die Wirkungen, die beim Einschnüren und Einklemmen sowie Blasen des Schlauch- bzw. Rohrabschnittes eintreten, wenn ein Behälter geformt wird, der einen Boden bekannter Gestalt aufweist. Dabei wird ein im wesentlichen flacher, leicht zurückgesetzter Bodenspiegel geformt, der von einer Umfangsrippe oder Wulst umgeben ist. Diese Ansicht zeigt eine Teildraufsicht auf die Bodenhälfte 132 einer Blasform, die der Form gem. Fig. 15 entspricht, und zeigt den vollgebla^enen Schlauch in vollen linien und den Schlauch- oder Rohrabschnitt vor dem Blasvorgang in gebrochenen Linien. Die abgequetschten Teile 138 führen zu einer geraden Schweißlinie im Bodenspiegel. Tropfen 139 werden gebildet, indem Überschußmaterial an der Verbindungsstelle der Schweißlinie mit den Faltkanten 140 des Schlauchoder Rohrabschnittes herausgequetscht wird. Diese Quetschtropfen sind charakteristisch für eine Einschnürung des Schlauches in der oben gezeigten Weise.

Nach dem Blasen des Schlauch- oder Rohrabschnittes 133 dehnen sich die axial innerhalb der Schweißlinie 138 liegenden Bereiche und werden nach außen gefaltet, um denjenigen Teil des Bodens zu bilden, der außerhalb der

009842/0093 __/?1

• I I I I "-1 Π I '

200991/

Schweißlinie 138 liegt, deren lineare Ausdehnung durch den Buchstaben A angegeben ist. Die allgemeine Umformung des Materiales, die sich dabei vollzieht, ist durch eine Darstellung in gebrochenen Linien in einem Zwischenzustande eingezeichnet. Das Ausmaß, in welchem das Material des Schlauch- oder Rohrabschnittes gedehnt wird, wird durch den mit dem Buchstaben B bezeichneten Winkel angegeben. Da die Gesamtumformung und Dehnung des Materiales, welches den Boden bildet, größer ist als die einfache Expansion des Behälters im Sinne einer ausschließlichen Erweiterung des Durchmessers und weil außerdem auch der Widerstand des Materials gegen ein Nachaußenfalten infolge des Widerstandes, der sich längs der Schweißlinie 138 ergibt, größer ist, wird das Material, welches den Boden bildet, zeitlich gesehen zuletzt geformt und in die Endform geblasen, so daß dieses Material während der Formung zugleich auch einer wesentlich größeren Abkühlung ausgesetzt ist als andere Teile des Behälters. Die Wirkung dieser übermäßigen Abkühlung besteht in Verbindung mit der wesentlichen Biegung und Dehnung des Materials an den Enden der Schweißlinie 138 darin, daß Risse entstehen und innere Spannungen beträchtlicher Größe in der Nähe der Quetschtropfen 139 erzeugt werden. Außerdem stellt sich jenseits der Schweißlinie eine außergewöhnlich dünne Bodenwand ein. Das Reißen und die Dehnung des Materials wird noch dadurch verstärkt, daß an den Enden der Schweißlinie infolge der

-/22 009842/0093

Bearbeitung abgekühlten Materiales eine relativ schlechte Bindung eintritt und mit einem Brüchigwerden zu rechnen ist. Wenn durch Blasformung hergestellte Kunststoffflaschen mit Böden, die - wie in Fig. 16 gezeigt ist - ausgerüstet sind, einem Innendruck ausgesetzt werden, dann neigt der Boden dazu, sich nach außen zu drücken, und übt dabei erhebliche Biegespannungen auf das Material aus, die sich dabei mit den inneren Spannungen und der Rißneigung überlagern und dazu führen, daß die relativ dünnen Wandungen an den Enden der Schweißlinie besonders hohen Belastungen ausgesetzt werden. Die Kombination dieser Einflüsse führt

dazu, daß das Material an der Schweißlinie bereits bei wesentlich unterhalb des rechnerisch ermittelten Reißwertes eines auf andere Weise erzeugten äquivalenten flachen Bodens reißt.

Die Pig. 17 zeigt die Anordnung zum Quetschen eines Schlauchoder Rohrabschnittes in einer Blasform, die zwar im wesentlichen der Pig. 15 und 16 entspricht, bei der jedoch ein Boden geformt wird, der erfindun^sgemäß ausgebildet ist. Korrespondierende Teile der Form, die bereits in der Fig. 15 genannt sind, sind in der Fig. 17 mit den gleichen Bezugszeichen versehen, unterscheiden sich von denen in Fig. 15 und 16 jedoch durch die Addition der Zahl 200. Die Fig. 17 zeigt eine Draufsicht auf die Bodenhälfte 232 einer Blasform mit einer darin befindlichen fertig gebla-

-/23 009842/0093

senen Flasche bzw. des Bodenendes einer solchen Flasche, die in der Form in festen Linien eingezeichnet ist. Die Form läßt sich in einer Ebene teilen, die sich korrespondierend zu einer Sektorebene erstreckt, welche durch einen Halbkugelmeridian verläuft bzw* durch die ersten halbkugelschalenartigen Wandbereiche des Behälterbodens verläuft und dabei der Ebene folgt, die in Fig. 6 durch die Linie 7-7 definiert ist. Infolgedessen ist die Kontur des Formhohlraumes in dieser Trennebene ein Halbkreis, und es ergibt sich als Quetsch- und Schweißlinie 238 ebenfalls ein Halbkreis. Wenn die Form geschlossen wird und den Schlauchoder Rohrabschnitt 233 einschließt, dann ergibt sich die Schwei'ßlinie 238 als vollständige mittlere Strecke eines Halbkreises. Die Faltlinien 240 des noch nicht geblasenen Schlauch- oder Rohrabschnittes erstrecken sich in diesem

Zustande noch im wesentlichen radial zu der Schweißlinie. Bei dieser Relativlage der Faltlinie und der Schweißlinie ergibt sich keinerlei Neigung zu einer unerwünschten Rißoder Streckbeanspruchung der Enden im Bereich der Schweißlinie 238, wenn die Quetschbeanspruchung wirksam wird. Es wird jedoch ebenfalls überschüssiges Material verdrängt, und es entstehen Quetschtropfen 239· Da das Material bei dieser Quetschung jedoch fast ausschließlich längs der Faltlinie und damit im wesentlichen rechtwinklig zur Schweißlinie verdrängt wird, werden Überbeanspruchungen vermieden. Bei der zuvor beschriebenen bekannten Formung des Flaschenbodens gem. Fig. 16 wird durch den spitzen

009842/0093 _/₂₄

Winkel zwischen den Faltlinien 140 und der Schweißlinie 138" an den Enden nach dem Abquetschen eine Beanspruchung in Form von Biegespannungen und Abscherspannungen erzeugt, und es ergeben sich als Folge der Einschnürung innere Risse und Spannungen, die dazu führen, daß beim Abkühlen des Schlauch- oder Rohrabschnittes eine Behinderung des plastischen Fließens eintritt, die soweit gehen kann, daß keine wesentliche Entspannung oder Rückformung durch das Blasen mehr möglich ist.

Es wird erneut auf die Fig. 17 Bezug genommen. Das Blasen des Schlauch- oder Rohrabschnittes 233 in die Endform erfordert nur eine vergleichsweise verminderte Umformung und Dehnung, d. h. Umlenkung über einen Winkel, der durch C bezeichnet ist und der in der Ebene der Schweißlinie 238 liegt, so daß infolgedessen diejenigen Teile des Bodens, die sich von der Schweißlinie 238 aus erstrecken, relativ rasch umgeformt werden, d. h. im wesentlichen in der gleichen Zeit entstehen, in der auch die Rumpfteile des Behälters geblasen werden. Das bedeutet wiederum, daß das Material, das sich unmittelbar im Bereich des Endes der Schweißlinie 38 befindet, keiner übermäßigen Abkühlung ausgesetzt ist, bevor es seine Endform einnimmt. Die vergleichsweise geringe Umformung und Dehnung des Materiales hat eine korrespondierend verminderte Verringerung der Wanddicke im Bereich der Enden der Schweiß-

-/25 009842/0093

linie 238 zur Folge, so daß scharfe Wechsel des Materialquerschnittes an den Enden der Schweißlinie vermieden werden.

Infolge der neuen Quetschweise und des neuen halbkreisförmigen Verlaufes der Bodenschweißlinie 238 können dann, wenn der betreffende Behälter einem inneren Überdruck ausgesetzt wird, normalerweise in der Wandung des Bodens nur Zugspannungen erzeugt werden, die sich längs der Schweißlinie erstrecken. Die Wandung bleibt frei von Scher- und Biegebeanspruchungen oder anderen unstetig sich ändernden Spannungen, die normalerweise durch Nähte erzeugt werden. Das bedeutet, daß die vorgeschriebene Art und Weise der Einschnürung dazu führt, daß im wesentlichen riß- und spannungsfreie Verbindungen des Materials an den Enden der Schweißlinie 238 hergestellt werden. Der auf diese Weise erzeugte Behälterboden reagiert auf einen inneren Druck im wesentlichen so, als würde es sich um ein nahtloses Bauteil handeln. Versuche mit blasgeformten Behältern, deren Böden in der vorbeschriebenen Weise abgequetscht und geschlossen wurden, haben gezeigt, daß so gut wie keinerlei Neigung zu Schweißnahtfehlern oder zu wesentlichen Beeinträchtigungen der Elastizität des Materiales längs der Schweißlinie eintreten.

Die vorstehend beschriebene Erfindung ist nicht auf die

-/26 009842/0093

— db —

bevorzugten Ausführungsbeispxele und Variationen beschränkt. Dem Fachmann ist es aufgrund der vorstehenden Besohreibung möglich, andere Ausführungsformen und Modifikationen zu verwirklichen, die innerhalb des Wesens und Umfanges der Erfindung liegen, der durch die folgenden Patentansprüche zum Ausdruck gebracht wird.

-/27 009842/0093

Claims

Patentansprüche

. Kunststoffbehälter mit rundem Querschnitt und einstükkigem Boden, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (20) erste Wandbereiche (22, 122, 222) aufweist, die etwa die Gestalt von Ausschnitten einer Kugelschale mit nach unten weisendem Kugelpol besitzen und jeweils vorwiegend in Richtung eines Kugelmeridianes orientiert sind, während zweite Wandbereiche des Bodens hohle Stützen (23, 123, 223) bilden, die über den Umfang des Bodens verteilt sind und unterhalb der ersten Wandbereiche in der tiefsten Ebene des Behälters in Füßen (25, 125, 225) enden.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß.sich die ersten Wandbereiche (22, 122, 222) des Bodens im wesentlichen vom Außenumfang (21)-bis zum Kugelpol (30, 130, 230) erstrecken,
3. Behälter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß als erste Wahdbereiche (22, 122, 222) des Bodens (20) wenigstens ein Paar blütenkronenblattartiger Teile vorgesehen sind, die sich von einem polaren Wandbereich (30, 130, 230) aus in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, und

-/ 00984270093

- 28 -

daß derartige blütenkronenblattartige Teile und hohle Stützen (23, 123, 223) in Umfangsrichtung des Bodens abwechselnd aufeinanderfolgen.
4. Behälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß jede hohle Stütze ein Paar gegenüberliegender Seitenwände (26, 126, 226) aufweist, welche relativ zum polaren Wandbereich (30, 130, 230) sowohl in Richtung radial nach außen als auch in ansteigener Richtung divergierend verlaufen.
5. Behälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Füße (25, 125, 225) als ebene Wandteile ausge-

/die

bildet sind und Gestalt gleicher Sektoren eines gemeinsamen Kreisringes aufweisen.
6. Behälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (20) zwickelförmige Zwischenteile (27, 127, 227) aufweist, welche sich jeweils vom polaren Wandbereich (30, 130, 230) zu den Füßen (25, 125, ^25) erstrecken.
7. Behälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet,

009842/0093

£009917

- 29 X_x

daß der Boden (20) radiale Außenwandbereiche (28, 128, 228) aufweist, die sich von den Füßen (25, 125, 225) aus nach außen und oben erstrecken.
8. Kunststoffbehälter mit rundem Querschnitt und einstückigem Boden, dadurch gekennzeichnet , daß der Boden (20) eine im wesentlichen halbkugelschalenförmige Wand mit einem unteren polaren Wandbereich (30) aufweist, die an Punkten gleichen gegenseitigen Winkelabstandes, die auf einem Kreis nahe des Außenumfanges der Halbkugelschal« liegen, von nach unten gerichteten Wänden (26, 27, 28) unterbrochen ist, welche hohle Stützen (23) bilden, die unterhalb des polaren Wandbereiches (30) in-Füßen (25) enden, die in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet sind.
9. Gegenstand aus Kunststoff,. der als Getränkeflasche für

Getränke mit innerem Druck ausgebildet und durch Blasformung aus einem Rohrstück gefertigt ist,, das an einem Ende durch Einschnürung zwischen den Hälften einer teilbaren Blasform geschlossen und festgeklemmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (33) längs einer bogenförmigen linie (28) am Bodenende in einer Naht verschweißt ist, um einen fcoarexgestalteten Flaschenboden (20) zu bilden,, der .

-/³⁰ 009842/0093

einen halbkugelschalenartigen Teil (22) aufweist, wobei der mittlere Teil (28) des Bodens von der geschweißten Naht geüldet ist, während die fertige Flasche im wesentlichen frei von Rissen, inneren Spannungen oder abrupten Änderungen der Wanddicke in oder nahe bei der Schweißnaht ausgebildet ist.

009842/0093

³*.

Leerseite