DE60124410T2

DE60124410T2 - Behälter aus plastik mit einer mit kohlenstoff behandelten inneren oberfläche für lebensmittel ohne kohlensäure

Info

Publication number: DE60124410T2
Application number: DE60124410T
Authority: DE
Inventors: A. William Brooklyn SLAT; C. Richard Medina DARR
Original assignee: Plastipak Packaging Inc
Current assignee: Plastipak Packaging Inc
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: EP1324876A4; NZ524545A; PT1324876E; US6773748B2; ES2275735T3; US6461699B1; BR0114654A; WO2002030658A1; EP1324876A1; EP1324876B1; JP4087703B2; DK1324876T3; JP2006321566A; MXPA03002520A; DE60124410D1; CY1107991T1; US20020122883A1; AU2001293183B2; CA2424592A1; AU9318301A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf geformte Behälter, vorzugsweise für nicht kohlensäurehaltige Lebensmittelprodukte.
Stand der Technik
Mehrschichtige Kunststoffbehälter werden üblicherweise zum Verpacken von Gegenständen in einer grossen Auswahl von Bereichen verwendet, einschliesslich Lebensmittel und Getränke, Medizin, Gesundheit und Schönheit und heimische Produkte. Die Kunststoffbehälter sind bekannt dafür, einfach geformt zu werden, kostengünstig, leichtgewichtig und im wesentlichen geeignet für vielerlei Anwendungen. Mehrschichtige Behälter haben den Vorteil, unterschiedliche Materialien in jeder der Schichten verwenden zu können, wobei jedes Mal eine spezifische Eigenschaft aufweist; welche geeignet ist, eine gewünschte Funktion auszuüben.
Da Kunststoffbehälter das langsame Eindringen gering molekularer Gase, wie bspw. Sauerstoff und Kohlendioxid durch ihre physikalischen Zusammensetzungen zulassen, erweist sich die Verwendung von Kunststoffbehältern manchmal als weniger wünschenswert verglichen mit Behältern, welche aus anderen, weniger durchlässigen Materialien, wie bspw. Metall oder Glas geformt sind. Bei den meisten Anwendungen bezieht sich die Haltbarkeit der Produktinhalte direkt auf die Fähigkeit der Verpackung, wirksam solch molekulare Durchlässigkeit anzugehen. In dem Fall von nicht kohlensäurehaltigen Getränken, wie bspw. Säfte, kann Sauerstoff aus der Atmosphäre, welche den Behälter umgibt, durch die Kunststoffwände des Behälters allmählich in das Innere eindringen, um das Innere des Behälters zu erreichen und die Inhalte zu verderben. Ein hochporöser Behälter, wie bspw. HDPE kann ein schnelles Verderben des Geschmackes der Behälterinhalte ermöglichen.
Um sich einigen der zuvor genannten Bedenken zu widmen, haben die Hersteller von Kunststoffbehältern unterschiedliche Techniken angewandt, um die Absorption und/oder die Durchlässigkeit solcher Gase zu reduzieren oder zu eliminieren. Einige der üblicheren Techniken umfassen: die Zunahme der Dicke aller oder Bereiche der Wände des Behälters; das Einbetten einer oder mehrerer Sperrschichten in die Wandstruktur; das Enthalten sauerstoffgespülter oder reagierender Materialien innerhalb der Wände des Behälters; und das Auftragen unterschiedlicher Beschichtungen auf die innere und/oder äussere Oberfläche des Behälters. Jedoch wird eine Anzahl herkömmlicher Barriere- und/oder Scavengermaterialien die Durchlässigkeit durch eine hochporöse Behälterwand, insbesondere über ausgedehnte Zeitperioden, nicht in wirksamer Weise einschränken. Darüber hinaus sind für gewöhnlich andere praktische Bedenken mit den meisten herkömmlichen Techniken verbunden, am häufigsten sind gestiegene Materialkosen und/oder Produktionsineffizienzen.
Ein geformter Behälter der oben genannten Art ist in der EP 0 773 166 A1 gezeigt. Polyethylenharz wird als Kunststoffmaterial für den Behälter verwendet.
In der letzten Zeit wurde die Verwendung von Kunststoff zu einer bedeutsamen sozialen Angelegenheit. Recycling wurde ein zunehmend wichtiges ökologisches Anliegen und eine Anzahl von Regierungen und Regulierungsbehörden setzen sich weiterhin mit der Angelegenheit auseinander. Bei einer Vielzahl von Rechtssprechungen wurde Gesetzgebung, welche das Sammeln, die Rückgabe und die Wiederverwendung von Kunststoffbehältern betrifft, in Betracht gezogen oder wurde bereits verordnet. Daher existiert eine Notwendigkeit in der Industrie und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Kunststoffbehälter vorzusehen, welche zum Aufnahme nicht kohlensäurehaltiger Getränke; wie bspw. Säfte, geeignet sind und einen akzeptablen Grad an Leistung vorsehen, verglichen mit handelsüblichen Behältern aus alternativen Materialien. Eine weitere Notwendigkeit existiert für ein Verfahren, solche Behälter in handelsüblichen Massenraten unter Verwendung herkömmlicher Anlagen herzustellen.
Es ist ferner ein Ziel der vorliegenden Erfindung und eine Notwendigkeit, einen Behälter vorzusehen, welcher Barriereeigenschaften aufweist und die hohen Kosten der Unannehmlichkeiten herkömmlicher, mehrschichtiger Kunststoffbehälter minimiert oder vermeidet.
Es ist des weiteren darauf gezielt, dies bei vernünftigen Kosten, in einem handelsüblich durchführbaren Verfahren und mit einem leistungsfähigen Produkt zu vollziehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es wurde festgestellt, dass die zuvor genannten Ziele und Vorteile leicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gemäss Anspruch 1 erzielt werden.
Die Probleme und Bedenken in Zusammenhang mit herkömmlichen mehrschichtigen Kunststoffbehältern anerkennend, insbesondere solchen, welche für nicht kohlensäurehaltige Lebensmittelprodukte, insbesondere Getränke, verwendet werden, ist vorteilhafterweise ein Kunststoffbehälter vorgesehen, welcher erhöhte Barriereeigenschaften für Gas aufweist und auf HDPE basiert. Ein in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruierter Behälter liefert verschiedene Vorteile gegenüber jenen zuvor erhältlichen. Solche Vorteile werden im wesentlichen durch die Verwendung des erwünschten HDPE und einer Karbonbeschichtung auf der inneren Oberfläche des Behälters realisiert. HDPE ist aufgrund seiner begehrenswerten Eigenschaften ein besonders wünschenswertes Material, insbesondere für nicht kohlensäurehaltige Lebensmittelprodukte, wie Getränke. Bspw. weist es eine hohe Festigkeit auf und ist kostengünstig. Es kann leicht mit Farbkonzentraten verwendet werden, um ein attraktives gefärbtes Produkt vorzusehen, welches auch die nachteiligen Auswirkungen von ultraviolettem Licht reduziert oder eliminiert. Darüber hinaus kann es mit einer breiten Vielfalt von Farbkonzentraten wirksam verwendet werden. Es weist eine gute Verarbeitbarkeit und gute Schrumpfungseigenschaften auf.
HPDE ist mehr wie ein regelmässiger Kristall als das amorphe Durcheinander von Polymerketten in Polyethylen niedriger Dichte (LPDE). Auch ist HDPE stärker und steifer als LDPE. Jedoch weist HDPE im wesentlichen keine Barriereeigenschaften und schlechte Sauerstoffdurchlassraten auf. Daher ist die Verwendung solch eines Materials, trotz des wirtschaftlichen Wunsches der Verwendung von HDPE, nicht zweckmässig. Die vorliegende Erfindung sieht einen wirksamen und kostengünstigen Weg vor, die hohe Porosität dieses Materiales zu überwinden.
Es ist ein wichtiger Vorteil, dass der Behälter der vorliegenden Erfindung wünschenswerterweise auch Sauerstoff-Scavenger umfassen und eine mehrschichtige Ausgestaltung aufweisen kann. Des weiteren kann der verbesserte Behälter unter Verwendung herkömmlicher Verfahrenstechniken und Herstellungsanlagen hergestellt werden.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die effektiven Barriereeigenschaften des vorliegenden Behälters mit den funktionalen und wirtschaftlichen Vorteilen, die damit zusammenhängen, dass ein Behälter; welcher das erwünschte HDPE enthält, vorgesehen wird. Des weiteren macht die Leichtigkeit des anschliessenden Recyclings eines Behälters; welcher in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, die Anwendung der Erfindung extrem vorteilhaft. Darüber hinaus sieht die vorliegende Erfindung den Vorteil darin, es dem Hersteller zu ermöglichen, die Materialanordnung und Wanddicke bei jeder gegebenen Stelle entlang der vertikalen Länge der inneren und/oder äusseren Schichten des Behälters steuerbar zu variieren.
In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird ein Behälter vorgesehen, welcher besonders für nicht kohlensäurehaltige Lebensmittelprodukte, wie Getränke, geeignet ist, welcher blasgeformt oder extrusionsgeformt werden kann, und welcher einen oberen Wandabschnitt aufweist, einen dazwischenliegenden Seitenwandbereich, welcher unterhalb des oberen Wandabschnittes angeordnet ist, und einen Basisabschnitt, der unterhalb des dazwischenliegenden Seitenwandabschnittes angeordnet und geeignet ist, den Behälter abhängig oder unabhängig zu stützen. Der Behälter umfasst eine geformte erste Schicht, welche eine innere Oberfläche und eine äussere Oberfläche aufweist und aus hochdichtem Polyethylen geformt ist, und eine Karbonbeschichtung, welche benachbart und wünschenswerterweise an der inneren Oberfläche der ersten äusseren Schicht geformt ist und daran haftet und im wesentlichen koextensiv mit der ersten Schicht ausgebildet ist. Die Dicke der ersten Schicht ist entlang ihrer vertikalen Länge steuerbar angepasst. Falls gewünscht kann die erste Schicht auch zusätzliche Barrierematerialien und/oder sauerstoffgespülte/reagierende Materialien darin enthaltend umfassen.
In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung kann der Behälter benachbart zu der ersten Schicht eine zweite Schicht umfassen, wobei die zweite Schicht benachbart zu zumindest einer der inneren Oberflächen der ersten Schicht und der äusseren Oberfläche der ersten Schicht angeordnet ist, um einen höchst erwünschten, mehrschichtigen Behälter vorzusehen.
Das HDPE, welches bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, weist eine Dichte von ungefähr über 0.940 gramm/cc auf.
Der Behälter der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zur Verwendung für nicht kohlensäurehaltige Produkte, wie Lebensmittelprodukte, geeignet; kann jedoch auch für Produkte verwendet werden, welche vorteilhafterweise den Einschluss von Gasen darin umfassen, wie bspw. CO2 oder Stickstoff.
Andere und weitere Vorteile und neue Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung des besten Ausführungsbeispiels der Erfindung leicht ersichtlich, wenn sie in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird, wobei, mittels Darstellung und Beispiel, Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegenden Erfindung wird leichter zu verstehen sein, wenn die begleitenden Zeichnungen in Betracht gezogen werden, wobei:
1 einen Aufriss eines Behälters gemäss den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt.
1A, 1B und 1C querschnittliche und vergrösserte Ansichten unterschiedlicher Bereiche des Behälters zeigen, wobei die relativen Dicken der Schichten, welche den Behälter bilden, dargestellt sind.
2 einen teilweise weggebrochenen Aufriss eines Beispiels einer mehrschichtigen Vorform zeigt.
3 einen teilweise weggebrochenen Aufriss eines anderen Beispiels einer mehrschichtigen Vorform zeigt.
4 einen Aufriss eines Behälters in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt.
5, 6 und 7 querschnittliche und vergrösserte Ansichten unterschiedlicher Bereiche des Behälters zeigen, wobei die relativen Dicken der Schichten, welche den Behälter formen, dargestellt sind.
8 einen teilweise weggebrochenen Aufriss eines Beispiels einer Vorform zeigt.
9 einen teilweise weggebrochenen Aufriss eines anderen Beispiels einer Vorform zeigt.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Nun bezugnehmend auf die Zeichnungen im Detail, wobei gleiche Bezugszahlen und Buchstaben gleiche Elemente bezeichnen, ist in 1 eine Ansicht eines Behälters 10 gezeigt, welcher in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Der Behälter 10 umfasst üblicherweise einen oberen Wandabschnitt 12, welcher eine Öffnung 13 umfasst; einer dazwischenliegenden Seitenwandabschnitt 14, welcher unterhalb des oberen Wandabschnittes 12 angeordnet ist; und einen Basisabschnitt 16, welcher unterhalb des dazwischenliegenden Seitenwandabschnittes 14 angeordnet ist. Der Basisabschnitt 16 ist geeignet, um den Behälter entweder unabhängig, d.h., wenn ein anderes Objekt, wie bspw. eine Basisschale (nicht gezeigt) verwendet wird, oder unabhängig, d.h. wo keine anderen Objekte benötigt werden, zu stützen, um den Behälter aufrecht auf einer im wesentlichen ebenen Oberfläche aufzustellen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Behälter 10 durch eine freistehende Basis getragen, welche durch eine innere Vertiefung 18, wie jene in 1 gezeigte, getragen, obwohl andere Basiskonfigurationen nach dem Stand der Technik verwendet werden können.
Bezugnehmend auf die 1A bis 1C, welche vergrösserte detaillierte Ansichten von Bereichen 1A, 1B bzw. 1C in 1 repräsentieren, umfasst der Behälter 10 (a) eine geformte innere Schicht 20, welche eine vertikale Länge und eine innere Oberfläche 22 aufweist; (b) eine geformte äussere Schicht 24; und (c) eine mittige vertikale Achse A. Die innere Oberfläche 22 der geformten inneren Schicht (20) ist zumindest teilweise mit einer dünnen Schicht oder Film aus Kohlenstoff 26 beschichtet. Während eine vollständige Einkapselung der inneren Schicht 20 durch die äussere Schicht 24 nicht notwendig ist, wird bevorzugt, dass die geformte äussere Schicht 24 mit der inneren Schicht 20 im wesentlichen koextensiv ist und eine strukturelle Stütze für die Wände des Behälters 10 vorsieht.
Die geformte innere Schicht 20 ist aus einem thermoplastischen Material hergestellt. Die folgenden Harze können als Kunststoffmaterialien für die innere Schicht 20 verwendet werden: Polyethylen-Harz, Polypropylen-Harz, Polystyrol-Harz, Cycloolefin-Copolymer-Harz, Polyethylen-Terephthalat-Harz, Polyethylen-Naphthalat-Harz, Ethylen-(Vinyl-Alkohol)-Copolymer-Harz, Poly-4-Methylpenten-1-Harz, Poly(methyl-methacrylat)-Harz, Akrylnitril-Harz, Polyvinyl-Chlorid-Harz, Polyvinyliden-Chlorid-Harz, Styrol-Akrylnitril-Harz, Akrylnitril-Butadien-Styrol-Harz, Polyamid-Harz, Polyamideimid-Harz, Polyacetal-Harz, Polykarbonat-Harz, Polybutylen-Terephthalat-Harz, Ionomer-Harz, Polysulfon-Harz, Polytetra-Fluorethylen-Harz und dergleichen. Wenn Lebensmittelproduktinhalte involviert sind, wird die innere Schicht 20 bevorzugt aus reinem Polyethylen-Terephthalat (PET), Polyethylen-Naphthalat (PEN) und/oder Mischungen von Polyethylen-Terephthalat und Polyethylen-Naphthalat geformt. Jedoch können auch andere thermoplastische Harze, insbesondere solche für den Kontakt mit Lebensmittelprodukten zugelassene, verwendet werden.
Die geformte äussere Schicht 24 umfasst HDPE und sieht den Hauptteil des Behälters vor.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist. die innere Schicht 20 eine Wanddicke auf, gemessen entlang ihrer vertikalen Länge, welche sich in dem Bereich von 0.5 mil bis 5 mil (0.0127 mm bis 0.127 mm) und bevorzugter zwischen 1 und 2 mils (0.0254 mm bis 0.0508 mm) bewegt. Wie in 1 und den 1A, 1B und 1C dargestellt ist, kann die Dicke der inneren Schicht entlang der vertikalen Länge variiert werden. Auf diese Weise können unterschiedliche Abschnitte des Behälters 10 unterschiedlich gesteuerte Dicken entlang der vertikalen Länge aufweisen, wodurch verbesserte Materialverwendung und erhöhte Designflexibilität vorgesehen ist. Bspw. kann die Dicke der inneren Schicht 20 bei dem oberen Abschnitt 12 (wie in 1A gezeigt) dünner sein als der dazwischenliegende Seitenwandabschnitt 14 (wie bspw. in 1B gezeigt). Desgleichen kann die Dicke der inneren Schicht 20 an dem Basiswandabschnitt 16 (wie in 1 C gezeigt) dicker sein als die Dicke derselben Schicht in dem dazwischenliegenden Seitenwandabschnitt 14 (wie in 1B gezeigt).
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die innere Schicht weniger als 0.60 Masseanteil des Gesamtgewichtes des Behälters 10, vorzugsweise weniger als 0.30 des Gesamtgewichtes des Behälters 10 und bevorzugter weniger als ungefähr 0.15 des Gesamtgewichtes des Behälters 10. Die Fähigkeit der vorliegenden Erfindung, eine aussergewöhnlich dünne innere Schicht 20 zu verwenden – insbesondere verglichen mit anderen herkömmlichen mehrschichtigen Behälter – kann wichtige wirtschaftliche Vorteile der vorliegenden Erfindung liefern, wo der Hauptteil des Behälters aus dem preiswerten HDPE hergestellt ist.
Wie an früherer Stelle erwähnt, ist die innere Oberfläche 22 der inneren Schicht 20 mit einer dünnen Schicht Karbon 26 beschichtet, welches erhöhte Barriereeigenschaften für den Behälter 10 vorsieht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Karbonbeschichtung 26 eine in hohem Masse hydriertes, amorphes Kohlenstoff, welches mit Stickstoff versehen ist. Die Dicke der Karbonbeschichtung 26 beträgt weniger als ungefähr 10 ☐m und das Gewicht der Beschichtung 26 beträgt weniger als ungefähr 1/10,000th des Gesamtgewichtes des Behälters. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass nur ungefähr 3 mg der Karbonbeschichtung 26 benötigt werden, um einen 500 cc Kunststoffbehälter zu behandeln. Des weiteren ist die Menge an erzeugtem Sperrschutz ziemlich bedeutend; trotz der bemerkenswerten Dünne der Karbonbeschichtung 26, und der Schutz vor einem Eindringen von Sauerstoff und Kohlendioxid ist vorteilhaft, verglichen mit dem Schutz, welcher bei Metallkannen und Glasflaschen zu finden ist.
Die geformte äussere Schicht 24 des HDPE umfasst zumindest ungefähr 0.40 Masseanteil des Gesamtgewichtes des Behälters 10, kann jedoch mehr als 0.90 Masseanteil des Gesamtgewichtes des Behälters 10 umfassen, falls gewünscht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die äussere Schicht 24 eine Wanddicke auf, gemessen entlang ihrer vertikalen Länge, welche sich in dem Bereich von 6 bis 23 mils (0.1524 mm bis 0.5842 mm) bewegt. Wie in 1 und den 1A, 1B und 1C dargestellt, kann die Dicke der äusseren Schicht auch getrennt und unabhängig entlang ihrer vertikalen Länge variieren. Auf diese Weise können unterschiedliche Abschnitte des Behälters 10 (rechtwinklig zu der mittigen vertikalen Achse A gemessen) unterschiedliche innere Schichtdicken, unterschiedliche äussere Schichtdicken und/oder unterschiedliche Gesamtdickenmasse aufweisen, alles je nach Ausgestaltung. Bspw, kann die Dicke der geformten äusseren Schicht 24 an dem oberen Abschnitt 12 (wie in 1A gezeigt) viel dicker sein als der dazwischenliegende Seitenwandabschnitt 14 (wie in 1B gezeigt). Dementsprechend kann die Dicke der äusseren Schicht 24 an dem Basiswandabschnitt 16 (wie in 1C gezeigt) dicker sein als die Dicke der gesamten Schicht in dem dazwischenliegenden Seitenwandabschnitt 14 (wie in 1B gezeigt). Da die geformte äussere Schicht 24 aus dem preiswerten HDPE-Material besteht, welches nicht direkt die Inhalte des Behälters 10 kontaktiert, kann ein kostengünstigeres Material verwendet werden, um eine Anzahl der strukturellen integralen Komponenten für den Behälter zu formen, wie bspw. den Stützflansch 30 und äussere Gewinde 32, wie in 1 und 1A gezeigt.
Während es oftmals unnötig ist und den Recyclingvorgang verkomplizieren kann, kann, bei besonderen Anwendungen, die innere Schicht 20 und/oder die äussere Schicht 24 weiterhin zusätzliche Barrierematerialien und/oder sauerstoffgespülte/reagierende Materialien (nicht gezeigt) umfassen, welche im Stand der Technik üblicherweise bekannt sind. Beispiele einiger dieser üblicheren verwendeten Barrierematerialien umfassen Saran, Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymere (EVOH) und Akrylnitril-Copolymere, wie bspw. Barex. Die Bezeichnung Saran wird in seinem normalen handelsüblichen Sinn verwendet, um Polymere zu benennen, welche bspw. durch Polymerisation von Vinyliden-Chlorid und Vinyl-Chlorid oder Methyl-Acrylat hergestellt werden. Zusätzliche Monomere können umfasst werden, wie gut bekannt ist.
Vinyliden-Chlorid-Polymere sind oftmals die am häufigsten verwendeten, jedoch sind andere Sauerstoffbarrierematerialien gut bekannt. Sauerstoffgespülte Materialien können Stoffe umfassen, welche für solch einen Zweck durch verschiedene grosse Ölfirmen und Harzhersteller verkauft werden: Ein spezifisches Beispiel solch eines Materials wird unter dem Markennamen AMOSORB verkauft und ist kommerziell erhältlich von der Amoco Gesellschaft.
Ein anderer bedeutsamer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ihre Fähigkeit, signifikante Barriereeigenschaften vorzusehen, einen hohen Gehalt des erwünschten HDPE-Materials zu enthalten und von Vorteil beim modernen Recycling zu sein. Die innere Schicht 20 und die äussere Schicht 24 umfassen beide Kunststoffmaterial und können leicht recycelt werden: Im Gegensatz zu einer Vielzahl anderer Barrierematerialien, welche oft im Zusammenhang mit mehrschichtigen Behältern verwendet werden, welche schwierig zu trennen sein können, weist die Karbonbeschichtung 26 der vorliegenden Erfindung keine Auswirkung auf das Recyceln der Kunststoffmaterialien auf, aus welchen der Behälter 10 besteht.
Die vorliegende Erfindung umfasst den zusätzlichen Vorteil, einen Behälter 10 mit verbesserten Barriereeigenschaften vorsehen zu können, welcher zur Aufnahme von Lebensmittelprodukten verwendet werden kann. Kunststoffbehälter, welche eine innere Oberfläche aufweisen, die mit einem amorphen Karbonfilm behandelt sind, wurden für den Kontakt mit Lebensmittelprodukten von der Technische National Onderzoek, der Standardorganisation, welche von der Europäischen Wirtschaftsgemeinschaft akkreditiert ist, zugelassen. Die Zustimmung der United States Food und Druck Administration (USFDA) ist momentan in Bearbeitung.
Der Behälter 10 der vorliegenden Erfindung kann durch jede der verschiedentlich bekannten Verfahrenstechniken geformt werden, welche die Herstellung eines mehrschichtigen geformten Behälters 10 mit einer kunststoffgeformten inneren Schicht 20 und einer relativ dicken geformten äusseren Schicht 24 aus HDPE-Kunststoff ermöglichen. Der Behälter kann vorteilhafterweise durch Extrusionsformen oder Blasformen hergestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der mehrschichtige Behälter 10 mittels eines Blasformvorganges geformt, welcher eine mehrschichtige Vorform 34 einschliesst, wie bspw. jene in 2 allgemein dargestellte. Obwohl dies kein notwendiges Merkmal ist, kann die Vorform 34 einen Stützflansch 30 (für Handlingzwecke) und äussere Gewinde 32 (um einen Verschluss zu sichern) umfassen, welche denselben Eigenschaften, die in 1 gezeigt sind, entsprechen. Nach dem Blasformen des Behälters 10, wie in 1 gezeigt, jedoch einige Zeit vor dem Füllvorgang, wird die innere Oberfläche 22 der inneren Schicht 20 des Behälters 10 karbonbehandelt, wie im folgenden weiter diskutiert wird.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 2 gezeigt, wird eine Vorform 34 oder endgültiger Behälter durch Extrusionsformen einer inneren Schicht 20' hergestellt; welche eine innere Oberfläche 22' hiervon aufweist, und durch Spritzgiessen einer äusseren Schicht 24'. Die innere Schicht 20' und die äussere Schicht 24' der Vorform 34 entsprechen der inneren Schicht 20 und der äusseren Schicht 24 des Behälters 10. Die Extrusion der inneren Schicht 20' der Vorform ermöglicht es dem Hersteller, eine dünnere Schicht herzustellen, als im allgemeinen unter Verwendung herkömmlicher Spritzgiess- oder Co-Spritzgiessverfahren möglich ist. Beispielsweise kann die innere Schicht einer extrusionsgeformten mehrschichtigen Vorform 34 so dünn wie 15 bis 20 mils (0.381 mm bis 0.508 mm) oder weniger hergestellt werden.
Umgekehrt ist es schwierig, falls nicht sogar unmöglich, zuverlässig eine innere Schicht spritzzugiessen, welche ein vergleichbares Dickeprofil aufweist. Ferner ermöglicht es ein Extrusions- oder Co-Extrusionsverfahren dem Hersteller, die Dicke des zu extrudierenden Materials entlang der Länge des Extrudates leicht zu variieren. Variationen in der Dicke der inneren Schicht sind aus verschiedenen Gründen erwünscht, welche die Ästhetik, effiziente Materialverwendung und reduzierte Kosten und variable Festigkeitserfordernisse umfassen.
Die äussere Schicht 24' der Vorform 34 ist aus HDPE geformt und, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wesentlich dicker als die innere Schicht 20'. Die äussere Schicht 24' kann über die innere Schicht 20' spritzgegossen oder formgepresst oder co-extrudiert werden Solche Überformverfahren ermöglichen ferner die Bildung eines Stützflansches 30 äusserer Gewinde 32.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel nach 3 wird eine mehrschichtige Vorform 34 durch Thermoformen einer dünnen Schicht aus Kunststoffmaterial und Formen dieser Schicht in das, was die innere Schicht 20' wird, hergestellt, welche eine innere Oberfläche 22' von der Vorform 34 aufweist. Das Verfahren des Thermoformens ermöglicht die Formation einer Vorform 34 mit einer sehr dünnen inneren Schicht 20'. Tatsächlich sind minimale Wanddicken von 3 mil (0.0762 mm) oder weniger möglich. In dem Fall einer extrudierten inneren Schicht 20' kann die äussere Schicht 24' aus recyceltem Kunststoff über die innere Schicht 20' spritzgegossen oder formgepresst werden, wenn die innere Schicht 20' der Vorform 34 einmal geformt ist, um eine mehrschichtige Vorform 34 vorzusehen. 3 zeigt ein repräsentatives Beispiel einer Vorform 34, welche mit einer thermogeformten inneren Schicht 20' und eine spritzgegossenen äusseren HDPE-Schicht 24' geformt ist.
Ein mehrschichtiger Behälter kann dann unter Verwendung herkömmlicher Blasformvorgänge geblasen werden oder ein co-extrudierter endgültiger Behälter wird direkt erzielt. Da die Vorform 34 dann gestreckt und während eines folgenden Blasformvorganges „ausgedünnt" wird, wird die Dicke der Vorform 34 in Abschnitten, welche ähnlichen Abschnitten des geblasenen Behälters entsprechen, von Natur aus ein wenig dicker sein. Tatsächlich ist die Dicke der unterschiedlichen Abschnitte der Vorform 34 üblicherweise ausgestaltet, um die Menge an Ausdehnung und Aufweitung zu berücksichtigen, welche notwendig ist, um das in dem endgültigen Behälter 10 gewünschte Dickeprofil zu formen. Der Klarheit halber werden im folgenden die mehrschichtigen Behälter, welche innere und äussere Schichten 20, 24 aufweisen, die nicht mit Karbon behandelt wurden, von Behältern 10 unterschieden, bei welchen die innere Oberfläche 22 mit Karbon beschichtet wurde.
Nachdem ein Behälter, welcher eine innere Schicht 20 und eine äussere Schicht 24 aufweist, hergestellt wurde, wird auf zumindest einem Abschnitt der inneren Oberfläche 22 der inneren Schicht 20 eine Karbonbeschichtung geformt. Die Karbonbeschichtung 26 muss nicht sofort auf den Behälter aufgetragen werden, jedoch ist es im allgemeinen effizienter, die Beschichtung 26 sofort aufzutragen, nachdem der Behälter blasgeformt wurde und sich innerhalb eines geeigneten Temperaturprofils befindet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die mehrschichtigen Behälter aus einer herkömmlichen hochgeschwindigen Rotationsformpressvorrichtung entfernt und anschliessend, direkt oder indirekt (d.h., über einen Zwischenhandlingschritt), zu einer Vorrichtung zum Auftragen einer Karbonbeschichtung 26 auf die Behälter transferiert. Bei Hochgeschwindigkeitsherstellungsanwendungen wird die Karbonbeschichtungsvorrichtung üblicherweise ebenfalls drehender Art sein. Ein Beispiel solch einer Vorrichtung, welche verwendet werden kann, um die Karbonbeschichtung auf die innere Oberfläche 22 des Behälters 10 aufzutragen, ist erhältlich von Sidel aus Le Havre, Frankreich, und wird unter dem Markennamen „ACTIS" kommerziell verkauft.
Ein Verfahren zum Karbonbeschichten mehrschichtiger Behälter 10 wird im folgenden in weiterem Detail beschrieben. In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Verfahren zum Karbonbeschichten der inneren Oberfläche 22 des Behälters 10 wird eine herkömmliche Karbonbeschichtungs- oder Karbonbehandlungsvorrichtung, welche drehende Kinematiken aufweist, und eine mittige vertikale Achse vorgesehen. Die Karbonbeschichtungsvorrichtung dreht im wesentlichen um ihre mittige vertikale Achse in einer ersten Drehrichtung, zum Beispiel entgegen dem Uhrzeigersinn, mit einer ziemlich hohen Drehgeschwindigkeit. Eine Blasformvorrichtung oder andere drehende Behältertransfervorrichtungen, welche im wesentlichen in enger Nähe der Karbonbeschichtungsvorrichtung angeordnet sind, fungieren als die Quelle des Behälters für eine anschliessende Karbonbeschichtungsbehandlung. Um den Transfer zu vereinfachen, dreht die drehende Behältertransfervorrichtung in eine entgegengesetzte Richtung zu der Drehrichtung der Karbonbeschichtungsvorrichtung, zum Beispiel im Uhrzeigersinn, und die mehrschichtigen Behälter 10 werden mechanisch von der Behältertransfervorrichtung zu der Karbonbeschichtungsvorrichtung verschoben. Obwohl es für die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist, umfasst der Behälter 10 bevorzugt einen Stützflansch 30 oder andere physikalische Einrichtungen, um den Behälter 10 zumindest teilweise während des mechanischen Transfervorganges zu stützen.
Wenn die Behälter 10 von der Transfervorrichtung zu der Karbonbeschichtungsvorrichtung transferiert werden, werden die Behälter 10 bevorzugt über den oberen Abschnitt 12 in einer aufrechten Stellung mit der Öffnung 13 im wesentlichen nach oben gerichtet gehalten. Falls gewünscht, kann auch ein Vakuum erzeugt und verwendet werden, um den Behälter 10 zu stützen oder teilweise zu stützen. Während des Transfervorganges werden die einzelnen Behälter 10 von einer Aufnahmevorrichtung erfasst; welche Teil der Karbonbeschichtungsvorrichtung ist. Die Aufnahmevorrichtung dreht um die mittige Achse der Karbonbeschichtungsvorrichtung, erfasst und sichert den Behälter und verschliesst die Öffnung 13 des oberen Bereiches 12 des Behälters, ganz wie ein Deckel. Wenn die Aufnahmevorrichtung genau über der Öffnung 13 angeordnet ist und an dieser anliegt, erzeugt die Aufnahmevorrichtung einen dichten bis „luftdichten" Verschluss über dem Behälter.
Die Aufnahmevorrichtung umfasst zumindest zwei Öffnungen, welche über der Öffnung 13 des Behälters angeordnet sind, und welche dem Einführen und Entfernen von Gasen aus dem Inneren des Behälters verwendet werden. Eine erste Öffnung in der Aufnahmevorrichtung steht mit einer Vakuumquelle, wie bspw. einer Vakuumpumpe, in Verbindung.
Nachdem die Aufnahmevorrichtung die Öffnung 13 sicher verschlossen hat, wird die Luft innerhalb des Behälters durch die erste Öffnung mittels eines Vakuums abgelassen. Es ist erwünscht, dass der Vakuumgrad innerhalb eines Bereiches von ungefähr 10-2 bis 10-5 torr sinkt, um die Ablasszeit für ein Vakuum zu verkürzen und die dafür notwendige Energie zu sparen. Bei einem geringen Vakuumgrad von über 10-2 torr nehmen Unreinheiten in dem Behälter stark zu, auf der anderen Seite werden bei einem höheren Vakuumgrad unter 10-5 torr erhöhte Zeit und eine beträchtliche Energie benötigt, um die Luft in dem Behälter abzulassen.
Wurde die Luft im Inneren des Behälters einmal abgesaugt, wird der Behälter anschliessend mit einem Rohgas gefüllt oder „versetzt", welches bei der Bildung der Karbonbeschichtung 26 verwendet werden wird. Die Fliessrate des Rohgases liegt bevorzugt innerhalb eines Bereiches von ungefähr 1 bis 100 ml/min. Bevorzugt wird die Diffusion des Rohgases innerhalb des Behälters durch das Vorsehen einer Verlängerung, wie bspw. eines Rohres erhöht, welche eine Vielzahl von Blasöffnungen aufweist. Gemäss eines Ausführungsbeispiels dringt eine Verlängerung einige Zeit, nachdem die Öffnung 13 verschlossen wurde und sich die Verlängerung auf innerhalb von ungefähr 25.4 mm bis 50.8 mm (1.0 Zoll bis 2.0 Zoll) des untersten Bereiches des Behälters erstreckt hat, durch die zweite Öffnung in das Innere des Behälters 10 ein.
Das Rohgas kann zusammengesetzt sein aus fetthaltigen Kohlenwasserstoffen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, Kohlenwasserstoffe enthaltendem Sauerstoff, Kohlenwasserstoffe enthaltendem Stickstoff, usw., in gasförmigem oder flüssigem Zustand bei Raumtemperatur. Benzol, Toluol, O-Xylen, M-Xylen, P-Xylen und Cyklohexan, welche jeweils sechs oder mehr als sechs Kohlenstoffe aufweisen, sind bevorzugt. Die Rohgase können einzeln verwendet werden, jedoch kann eine Mischung von zwei oder mehr als zwei Arten von Rohgasen ebenfalls verwendet werden. Darüber hinaus können die Rohgase im Zustand der Verdünnung mit Inertgas, wie bspw. Argon und Helium, verwendet werden.
An irgendeinem Punkt, nachdem der Behälter durch die Aufnahmevorrichtung der Karbonbeschichtungsvorrichtung erfasst wurde, wird der Behälter in einen Zylinder oder einen anderen hohlen Raum eingeführt, welcher vorgesehen ist, den Behälter aufzunehmen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Karbonbeschichtungsvorrichtung eine Vielzahl hohler Zylindern, welche in derselben Richtung drehen, wie die, und in Gleichlauf mit der Aufnahmevorrichtung. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Aufnahmevorrichtung, welche die Öffnung 13 des Behälters festhält und verschliesst, ebenfalls fungiert, um den Zylinder abzudecken.
Nach der Zufuhr des Rohgases in den Behälter, wird auf den Behälter Energie von einer elektrischen Hochfrequenz-Energiequelle, wie bspw. einer Mikrowellen erzeugenden Vorrichtung, angelegt. Das Anlegen der elektrischen Energie erzeugt Plasma und verursacht extreme Molekülanregungsionisation und eine Karbonbeschichtung 26; welche auf die innere Oberfläche 22 des Behälters geformt werden soll.
Während die vorherige Vorgehensweise ein Verfahren zum Formen einer Karbonbeschichtung 26 an der inneren Oberfläche 22 eines Behälters darstellt, können andere herkömmliche Verfahren ebenfalls erfolgreich verwendet werden. Bspw. könnte der Kunststoffbehälter stattdessen innerhalb einer externen Elektrode eingesetzt und angeordnet werden und eine innere Elektrode innerhalb des Behälters aufweisen. Nachdem der Behälter entleert und mit Rohglas versetzt wurde, welches durch die innere Elektrode zugeführt wurde, wird elektrische Energie von der elektrischen Hochfrequenzquelle zu der externen Elektrode geleitet. Die Zufuhr von elektrischer Energie erzeugt Plasma zwischen der externen Elektrode und der internen Elektrode. Da die interne Elektrode geerdet ist und die externe Elektrode durch das Isolierungselement isoliert ist, wird eine negative automatische Gittervorspannung an der externen Elektrode erzeugt, so dass ein Karbonfilm gleichmässig auf der inneren Oberfläche des Behälters entlang der externen Elektrode geformt wird.
Wenn das Plasma zwischen der externen Elektrode und der internen Elektrode erzeugt wird, werden Elektronen an der inneren Oberfläche der isolierten externen Elektrode angesammelt, um die externe Elektrode negativ zu laden, um eine negative automatische Gittervorspannung an der externen Elektrode zu erzeugen. An der externen Elektrode tritt ein Spannungsabfall aufgrund der angesammelten Elektronen auf. Zu dieser Zeit ist Kohlendioxid als die Kohlenstoffquelle in dem Plasma vorhanden und positiv ionisiertes Kohlenstoff-Hilfsmittelgas prallt wahlweise gegen die innere Oberfläche 22 des Behälters, welche entlang der externen Elektrode angeordnet ist, und dann werden nahe beieinander angeordnete Kohlenstoffe miteinander verbunden, um dadurch einen harten Karbonfilm zu formen, welcher eine aussergewöhnlich dichte Beschichtung an der inneren Oberfläche 22 des Behälters umfasst.
Die Dicke und Gleichmässigkeit der Karbonbeschichtung 26 kann durch Einstellung des Outputs an hoher Frequenz variiert werden; durch den Druck des Rohgases in den Behälter; die Fliessrate zum Laden des Behälters mit Gas; die Zeitdauer, während der Plasma erzeugt wird; die automatische Gittervorspannung und die Art der verwendeten Rohmaterialien; und andere ähnliche Variablen. Jedoch liegt die Dicke der Karbonbeschichtung 26 bevorzugt innerhalb eines Bereiches von 0.05 bis 10 ☐m, um die wirksame Unterdrückung der Durchlässigkeit und/oder die Absorption der geringmolekularen organischen Zusammensetzung und die verbesserte Gasbarriereeigenschaft, zusätzlich zu einer exzellenten Haftung an Kunststoff, einer guten Dauerhaftigkeit und einer guten Transparenz zu erzielen.
5 zeigt einen Aufriss eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Behälters 100; welcher gemäss den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde. Der Behälter 100 umfasst üblicherweise einen oberen Wandabschnitt 112; einschliesslich einer Öffnung 113; einen dazwischenliegenden Seitenwandbereich 114, welcher unterhalb des oberen Wandabschnittes 112 angeordnet ist; und einen Basisabschnitt 116, welcher unterhalb des dazwischen liegenden Seitenwandbereiches 114 angeordnet ist. Der Basisbereich 116 ist geeignet, um den Behälter 100 entweder abhängig zu stützen, d.h., wo ein anderes Objekt, wie bspw. eine Basisschale (nicht gezeigt), verwendet wird, oder unabhängig, d.h., wo keine anderen Objekte erforderlich sind, um den Behälter aufrecht auf einer im wesentlichen ebenen Oberfläche stehen zu lassen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Behälter 100 durch eine freistehende Basis gestützt, welche durch eine innere Vertiefung 118 geformt wird, wie in 4 illustriert.
Bezugnehmend auf die 5 bis 7, welche vergrösserte detaillierte Ansichten der Bereiche 100A, 100B bzw. 100C von 4 darstellen; umfasst der Behälter 100 eine geformte äussere Schicht 120, welche eine vertikale Länge aufweist, eine innere Oberfläche 122, eine äussere Oberfläche 123 und eine mittige vertikale Achse B. Die innere Oberfläche 122 der geformten äusseren Schicht 120 ist zumindest teilweise mit einer dünnen Schicht oder Film aus Kohlenstoff 124 beschichtet; wie bei den Ausführungsbeispielen gemäss den 1 bis 3. Während eine vollständige Einkapselung der inneren Schicht 120 durch die Karbonschicht 124 bevorzugt wird, kann dies für bestimmte Anwendungen nicht erforderlich sein. Es wird bevorzugt, dass die geformte äussere Schicht 120 mit der Karbonschicht 124 im wesentlichen koextensiv ist und eine strukturelle Stütze für den Behälter 100 vorsieht.
Die geformte äussere Schicht 120 ist das erwünschte HDPE-Kunststoffmaterial, obwohl sie andere Materialien darin enthalten kann, wie oben beschrieben. Falls gewünscht, kann die geformte äussere Schicht aus 100% HDPE-Kunststoffmaterial bestehen.
Es ist insbesondere wünschenswert, geringe Mengen der Barrierematerialien und/oder sauerstoffgespülten oder reagierenden Materialien mit dem HDPE zu mischen, wie mit Bezug auf 1 diskutiert, bspw. weniger als 5 % Masseanteil Saran, Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymere (EVOH) und Akrylnitril-Copolymere, wie bspw. Barex. Zusätzlich dazu kann die vorliegende Erfindung leicht Materialien mit einer ultrageringen Grenzviskosität (IV) verwenden, zum Beispiel Material, welches einen IV von weniger als ungefähr 0.60 oder 0.55 aufweist. Diese Materialien sind häufig weiss oder weisslich in der Farbe. Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, prozessinternen Ausschuss einfach und effizient zu verarbeiten, auch mit den zuvor genannten Materialien.
Die innere Oberfläche 122 der äusseren Schicht 120 ist mit einer dünnen Karbonschicht 124 beschichtet, welche erhöhte Barriereeigenschaften für den Behälter 100 vorsieht. Merkmale, Eigenschaften und Erstellung der Karbonbeschichtung 124 wurden oben mit Bezug auf 1 beschrieben und dies lässt sich auch auf die Ausführungsbeispiele nach den 4 bis 7 anwenden.
Die geformte äussere Schicht 120 weist eine Wanddicke auf, entlang ihrer vertikalen Länge gemessen, welche sich in dem Bereich von 6 bis 23 mils (0.1524 mm bis 0.5842 mm) bewegt. Wie in den 5 bis 7 dargestellt, kann die Dicke der äusseren Schicht auch getrennt und unabhängig entlang ihrer vertikalen Länge variieren, wie bereits die äussere Schicht 24 von 1. In derselben Weise, wie die äussere Schicht 24 von 1, kann, da die geformte äussere Schicht 120 aus einem kostengünstigen und erwünschten HDPE-Kunststoffmaterial besteht, welches die Inhalte des Behälters 100 nicht direkt kontaktiert, ein kostengünstiges Material verwendet werden, um den Hauptteil des Behälters einschliesslich einer Anzahl der strukturellen integralen Komponenten für den Behälter zu formen, wie bspw. den Stützflansch 126 und äussere Gewinde 128, welche in 4 dargestellt sind. Die Karbonbeschichtung sieht Schutz für die Behälterinhalte vor.
Gemäss der Erfindung kann die innere Karbonbeschichtung leicht variieren, so dass deren Dicke entlang der vertikalen Länge des Behälters variiert.
Die Ausführungsbeispiele gemäss den 4 bis 7 besitzen die wichtigen Vorteile der vorliegenden Erfindung; welche mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben wurden.
Der Behälter gemäss den 4 bis 7 kann mittels jedweder der verschiedenen bekannten Verfahrenstechniken geformt werden, welche die Herstellung eines einzelschichtig oder mehrschichtig geformten Behälters ermöglichen, wie für 1 beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Behälter 100 über einen Blasform- oder Extrusionsformvorgang geformt. Der Behälter 130, wie der eine, der in 8 allgemein dargestellt ist, kann der endgültige extrusionsgeformte Behälter oder eine Vorform sein. Obwohl er kein notwendiges Merkmal ist, können ein Stützflansch 132 (für Handlingzwecke) und äussere Gewinde 134 (um einen Verschluss zu sichern) vorgesehen werden, welche mit denselben in 4 dargestellten Eigenschaften übereinstimmen. Falls Blasformen durchgeführt wird, wird, nach dem Blasformen des Behälters, um den endgültigen Behälter 100 zu formen, dessen Ausführungsbeispiel in 4 gezeigt ist, jedoch einige Zeit vor dem Befüllungsvorgang, die innere Oberfläche 122 des Behälters mit Kohlenstoff behandelt; wie oben weiter diskutiert.
Bei einem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Vorform 140, welche der Behälter wird, durch Extrusionsblasen einer Vorform oder eines endgültigen Behälters 140 mit einem Körper 146 und einer Basis 148, Stützflansch 142 und äusseren Gewinden 144 hergestellt. Ein Extrusionsverfahren ermöglicht es dem Hersteller, die Dicke des entlang der Länge des Extrudates zu extrudierenden Materials leicht zu variieren. Veränderungen in der Dicke der Vorform sind aus verschiedenen Gründen erstrebenswert, welche die Ästhetik, effiziente Materialverwendung und reduzierte Kosten sowie variable Festigkeitserfordernisse umfassen.
Behälter oder Vorform 140 basieren auf HDPE-Kunststoffmaterial, was, wie hier oben angezeigt, ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 8 wird eine Vorform oder endgültiger Behälter 130 hergestellt durch Thermoformen einer dünnen Schicht aus Kunststoffmaterial und durch Formen dieser Schicht in etwas, was die Vorform 130 wird oder durch Spritzgiessen oder Formpressen der Vorform 130. Somit kann die Vorform 130 nach 8 einen Stützflansch 132 und äussere Gewinde 134 umfassen, einen Hauptkörperabschnitt 136, welcher der Hauptkörperabschnitt des Behälters wird, und den Basisabschnitt 138, welcher der Basisabschnitt des Behälters wird.
Der Behälter kann dann, falls gewünscht, unter Verwendung herkömmlicher Blasformvorgänge, wie oben beschrieben, geblasen werden.
Nachdem der endgültige Behälter geformt ist, wird eine Karbonbeschichtung auf zumindest einem Bereich der inneren Oberfläche 122 des Behälters 120 geformt und vorzugsweise auf der gesamten inneren Oberfläche, wie oben für 1 beschrieben. Die Karbonbeschichtung 124 muss nicht sofort auf den Behälter aufgetragen werden, jedoch ist es im wesentlichen effizienter, die Karbonbeschichtung sofort aufzutragen, nachdem der Zwischenbehälter geblasen wurde und sich innerhalb eines geeigneten Temperaturprofils befindet.
Der Behälter nach 4 weist wichtige Vorteile zusätzlich zu denen von 1 auf. Der Basisbehälter ist ein einschichtiges Material, welches leicht durch herkömmliche Einrichtungen bearbeitet werden kann. Darüber hinaus kann das preiswerte HDPE-Basismaterial leicht mit anderen Materialien vermischt werden und kontaktiert aufgrund der inneren Karbonbeschichtung nicht die Behälterinhalte und die Inhalte sind gut geschützt. Barriereeigenschaften sind leicht und sicher zu erreichen und die Behälterinhalte werden nicht durch ungünstige Aromen oder Geschmacke beeinflusst. Des weiteren beseitigt der Behälter der vorliegenden Erfindung die Notwendigkeit für eine getrennte Sperreinlage oder einer neuen Einlage. Die geringe Menge an innerer Karbonbeschichtung beeinflusst das Recyceln nicht nachteilig und gefärbte Materialien können leicht verwendet werden, um einen gewünschten gefärbten Behälter vorzusehen, zum Beispiel kann die äussere Schicht leicht in einer gewünschten handelsüblichen Farbe gefärbt sein.
Der Behälter nach 4 weist die signifikanten Vorteile eines einschichtigen Behälters mit wünschenswerten technisierten Eigenschaften auf, wie bspw. Grenzwiderstand und geringe Kosten. Somit ist das Bearbeiten bedeutend einfacher als mit mehrschichtigen Behältern, da mit einem einschichtigen Material ohne die Notwendigkeit der Verwendung einer Einlage und komplizierter Co-Spritzgiessverfahren gearbeitet wird. Des weiteren kann der recycelte Kunststoff mit anderen Materialien vermischt werden, um leicht spezielle Eigenschaften zu erzielen, während die Verwendung von wünschenswertem, kostengünstigen, recycelten Kunststoff noch beibehalten werden kann. Bspw. könnte das Produkt angepasst werden, um wünschenswerte Eigenschaften zu erzielen, während recyceltes Material und ein einschichtiges Material weiterhin verwendet werden.
Die innere Karbonbeschichtung wird einfach und in geeigneter Weise aufgetragen und ist ziemlich dünn und schliesst dennoch die Migration von nachteiligen Aromen und Geschmack in die Inhalte des Behälters aus. Es ist insbesondere wünschenswert, eine Vielfalt von Farben für den HDPE-Kunststoff zu verwenden, wie bspw. eine Bernsteinfarbe. Es wäre höchst wünschenswert, solch einen Behälter, wie bei der vorliegenden Erfindung mit einer massgeschneiderten Farbe und für ein Saftprodukt zu verwenden. Als eine weitere Alternative könnten wärmebeständiger Kunststoff oder andere Materialien mit dem HDPE vermischt werden, um höchst wünschenswerte Eigenschaften zu erzielen.
Obwohl gewisse bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und hier gezeigten Darstellungen begrenzt, welche lediglich als die beste Art und Weise zur Erklärung der Ausführung der Erfindung gelten. Ein Fachmann oder jemand mit durchschnittlichem fachmännischen Können wird realisieren, dass gewisse Alternativen, Veränderungen und Variationen innerhalb der Lehren dieser Erfindung liegen und dass solche Alternativen, Veränderungen und Variationen innerhalb des Geistes und des breiten Rahmens der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

Geformter Behälter (10, 100), welcher einen oberen Wandabschnitt (12, 112) mit einer Öffnung (13, 113), einen dazwischenliegenden Seitenwandbereich (14, 114), welcher unterhalb des oberen Wandabschnittes (12, 112) angeordnet ist, und einen Basisabschnitt (16, 116) aufweist, der unterhalb des dazwischenliegenden Seitenwandabschnittes (14, 114) angeordnet und geeignet ist, den Behälter (10, 110) zu stützen, wobei der Behälter des weiteren umfasst: eine geformte erste Schicht (24, 120), welche eine innere Oberfläche (122) und eine äussere Oberfläche (123) aufweist und aus hochdichtem Polyethylen geformt ist; eine Karbonbeschichtung (26, 124), welche innerhalb der ersten Schicht (24, 120) ausgeformt ist und mit der ersten Schicht (24, 120) im wesentlichen koextensiv ist, wobei die Karbonbeschichtung (26, 124) eine Dicke von weniger als ungefähr 10 Mikron aufweist, wobei der Behälter (10, 100) recycelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Karbonbeschichtung (26, 124) eine Dicke aufweist, welche entlang der vertikalen Länge des Behälters variiert, und die Dicke der inneren Karbonschicht (26, 124) unabhängig in Bezug auf die erste Schicht (24, 120) variiert.
Behälter nach Anspruch 1, wobei die Karbonbeschichtung (26, 124) benachbart zu der inneren Oberfläche (12, 124) der ersten Schicht geformt und daran anhaftend ist.
Behälter nach Anspruch 1, wobei der Behälter (10, 100) extrusionsgeformt und blasgeformt ist.
Behälter nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (24, 120) eine Dicke von 6 bis 23 mils aufweist und wobei die Karbonbeschichtung (26, 124) eine Dicke 0.05 bis 10 Mikrons aufweist.
Behälter nach Anspruch 1, wobei die Dicke der ersten Schicht (24, 120) variiert, so dass der dazwischenliegende Seitenwandabschnitt (14, 114) dünner ist, als der obere Wandabschnitt (12, 112) und der Basisabschnitt (16, 116).
Behälter nach Anspruch 1, welcher ein Sperrmaterial beinhaltet, welches der ersten Schicht (24, 120) zugegeben wird.
Behälter nach Anspruch 1, wobei das Karbon, welches auf die innere Oberfläche des Behälters (10, 100) aufgebracht wird, aus zumindest einem gasförmigen Hydrokarbon besteht.
Behälter nach Anspruch 1, wobei die Karbonbeschichtung amorph ist.
Behälter nach Anspruch 1, wobei zumindest einer der oberen Abschnitte (12, 112) des Behälters einen Stützflansch (30, 126) und der Basisabschnitt (16, 116) einen nach innen gerichteten Bereich umfasst.
Behälter nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (24, 120) gefärbt ist.
Behälter nach Anspruch 1 für nicht kohlensäurehaltige Getränke.
Behälter nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (24, 120) ein sauerstoffgespültes Material enthält.
Behälter (10) nach Anspruch 1, welcher eine zweite Schicht (20) benachbart zu der ersten Schicht (24) umfasst, wobei die zweite Schicht (20) benachbart zu zumindest einer der inneren Oberfläche der ersten Schicht und der äusseren Oberfläche der ersten Schicht (24) angeordnet ist.
Behälter nach Anspruch 12, wobei die zweite Schicht (20) aus einem Kunststoffmaterial geformt ist, welches ein Harz umfasst, welches aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen-Harz, Polypropylen-Harz, Polystyrol-Harz, Cycloolefin-Copolymer-Harz, Polyethylen-Terephthalat-Harz, Polyethylen-Naphthalat-Harz, Ethylen-(Vinyl-Alkohol)-Copolymer-Harz, Poly-4-Methylpenten-1-Harz, Poly(methyl-methacrylat)-Harz, Akrylnitril-Harz, Polyvinyl-Chlorid-Harz, Polyvinyliden-Chlorid-Harz, Styrol-Akrylnitril-Harz, Akrylnitril-Butadien-Styrol-Harz, Polyamid-Harz, Polyamideimid-Harz, Polyacetal-Harz, Polykarbonat-Harz, Polybutylen-Terephthalat-Harz, Ionomer-Harz, Polysulfon-Harz, Polytetra-Fluorethylen-Harz und Kombinationen von zweien oder mehreren solcher Harze ausgewählt wird.
Behälter nach Anspruch 13, wobei zumindest eine der ersten Schicht (24) und der zweiten Schicht (20) eine Dicke aufweist, welche entlang ihrer vertikalen Länge variiert.
Behälter nach Anspruch 13, wobei die Dicke der ersten Schicht (24) und der zweiten Schicht (20) mit Bezug zueinander gesteuert variiert sind.
Behälter nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Karbonbeschichtung (26, 124) geringer als 10 pm und das Gewicht der Karbonbeschichtung (26, 124) weniger als ungefähr 1/10,000tel des Gesamtgewichtes des Behälters (10, 100) beträgt.
Behälter nach Anspruch 1, wobei das hochdichte Polyethylen eine Dichte von ungefähr über 0.940 gramm/cc aufweist.