DE69500307T2

DE69500307T2 - Geformte Flasche aus Kunststoff und Formwerkzeug dafür

Info

Publication number: DE69500307T2
Application number: DE69500307T
Authority: DE
Inventors: Alain Colloud; Jean-Marie Petre
Original assignee: Societe des Eaux Minerales dEvian SA SAEME
Current assignee: Societe des Eaux Minerales dEvian SA SAEME
Priority date: 1994-03-16
Filing date: 1995-03-13
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2015-03-14
Also published as: EP0673840A1; US5713480A; CA2184390A1; FR2717443B1; ATE153295T1; EP0673840B1; DE69500307D1; WO1995025041A1; JPH09510168A; FR2717443A1

Description

Die Erfindung betrifft eine geformte Flasche aus Kunststoff, die insbesondere zur Aufnahme von stillem oder nicht kohlensäurehaltigem bzw. gashaltigem Wasser oder von einer anderen nicht mit Kohlensäure bzw. Gas versetzten Flüssigkeit bestimmt ist. Sie betrifft ferner eine Form zur Herstellung dieser Flasche.
Die Flaschen dieser Art werden aus einem Kunststoff wie beispielsweise PET (Polyethylenterephtalat), PVC (Polyvinylchlorid) oder andere durch bekannte Spritzblas- oder Extrusionsblasverfahren hergestellt. Sie besitzen im allgemeinen einen Hals, der zur Aufnahme eines dichten Verschlusses bestimmt ist, eine zylindrische Wand mit Querrillen und einen Boden, dessen Form so gestaltet ist, dab ihm eine gewisse mechanische Festigkeit verliehen wird.
Insbesondere ist es bekannt, im Boden einer Flasche dieses Typs einen einspringenden gewölbten zentralen Teil zu formen, der an die zylindrische Seitenwand der Flasche durch eine konvexe ringförmige Auflagefläche angeschlossen ist, die radiale Versteifungsrippen oder -nuten aufweist (wie beispielsweise in den französischen Patenten 2 219 077 und 2 300 707 beschrieben wird).
Diese Böden bilden jedoch immer die Schwachstelle der Flaschen. Insbesondere ergeben vertikale Falltests mit gefüllten Flaschen aus PVC, die aus einer Höhe von einem Meter auf ihren Boden fallen, Bruchquoten von 70 %.
Ein anderer Nachteil dieser bekannten Böden ist ihre geringe Festigkeit gegenüber einem inneren Überdruck, der durch eine Erhöhung der Lagertemperatur der vollen Flaschen und/oder durch eine Schrumpfung des Kunststoffs der Flaschen während der zwei oder drei auf ihre Herstellung und ihre Füllung folgenden Wochen entstehen kann. Der innere Überdruck in einer luftdicht verschlgssenen Flasche verursacht eine Verformung des Bodens und eine Beeinträchtigung der Stabilität der Flasche.
Außerdem werden die Flaschen dieser Art gegenwärtig in gestapelten und palettierten Chargen verpackt und befördert, so dab die Böden der Flaschen der oberen Lagen einer Charge auf den Verschlüssen der unteren Lagen aufliegen und durch diese Verschlüsse Eindrückbelastungen ausgesetzt sind, die zu Brüchen oder bleibenden Verformungen der Böden, zu einem Neigen der Flaschen in der Charge und zu Stabilitätseinbußen der palettierten Chargen führen kann.
Ziel der Erfindung ist es insbesondere, diese Nachteile zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
Gegenstand der Erfindung ist eine geformte Flasche aus Kunststoff, deren Boden eine verbesserte Stabilität und eine verbesserte Festigkeit gegen das Eindrücken besitzt.
Sie schlägt zu diesem Zweck eine gefqrmte Flasche aus Kunststoff vor, die einen zur Aufnahme eines Verschlusses dienenden Hals, eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand und einen Boden aufweist, der mit einem einspringenden konkaven zentralen Teil und einer konvexen Umfangsfläche geformt ist, die radiale Nuten aufweist und an den konkaven zentralen Teil des Bodens durch eine im wesentlichen ebene ringförmige Fläche angeschlossen ist, wobei die Böden der radialen Nuten im wesentlichen tangential an diese ebene ringförmige Fläche angeschlossen sind.
In der folgenden Beschreibung ist die Krümmung einer Fläche immer vom Flascheninneren aus nach auben definiert, d.h. bei einer konkaven Fläche ist die Konkavität bezüglich der Flasche nach auben gerichtet und bei einer konvexen Fläche ist die Konvexität bezüglich der Flasche nach auben gerichtet.
Überraschenderweise hat man festgestellt, dab ein Flaschenboden mit der oben beschriebenen Ausbildung eine Festigkeit gegenüber Innenüberdrücken und gegenüber Eindrückbelastungen sowie eine Stabilität besitzt, die beträchtlich höher sind, als sie im Stand der Technik erhalten werden konnten.
Insbesondere kann man durch den tangentialen Anschlub der Nuten an die ebene Fläche des Bodens die Verformungen des Bodens unter der Einwirkung von Druckänderungen in der Flasche verhindern oder beträchtlich verringern und damit ihre Stabilität gewährleisten.
Vorteilhafterweise ist die radiale Breite der ebenen ringförmigen Fläche größer als der Radius des konkaven zentralen Teils des Bodens der Flasche und ist der Durchmesser dieses konkaven zentralen Teils des Bodens kleiner als der Durchmesser des auf dem Hals der Flasche vorgesehenen Verschlusses.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die konvexe Umfangsfläche des Bodens mit der ebenen ringförmigen Fläche durch eine konkave ringförmige Fläche und mit der Seitenwand der Flasche durch eine konvexe zylindrische Fläche verbunden, deren Erzeugende ein Kreisbogen mit großem Krümmungsradius ist.
An einem Ende sind die Böden der in der konvexen Umfangsfläche gebildeten radialen Nuten tangential an die Verbindungsfläche zwischen dieser ebenen ringförmigen Fläche und dieser konvexen Umfangsfläche angeschlossen.
An ihrem anderen Ende sind die Böden der Nuten an die Wand der Flasche durch konkave Flächen angeschlossen.
Durch diese Form des Bodens einer geformten Flasche aus Kunststoff kann die mechanische Festigkeit gegen das Eindrücken und gegen inneren Überdruck um einen Faktor von 1,5 bis 2 verbessert werden, und die Erfindung ist auf Flaschen mit einem Boden mit Kreisform oder einer anderen Form, beispielsweise mit einer im wesentlichen rechteckigen, quadratischen oder polygonalen Form u.dgl., anwendbar.
Die Erfindung schlägt ferner eine Form zur Herstellung einer Flasche dieses Typs vor, die eine Bodenwand aufweist, die mit einer vorspringenden oder konvexen zentralen Fläche, mit einer radiale Rippen aufweisenden konkaven Umfangsfläche und mit einer ebenen ringförmigen Fläche geformt ist, die die zentrale Fläche mit der konkaven Umfangsfläche verbindet, wobei die Scheitel der radialen Rippen im wesentlichen tangential an diese ebene ringförmige Fläche angeschlossen sind.
Die radiale Breite der ebenen ringförmigen Fläche des Bodens der Form ist vorzugsweise größer als der Radius der vorspringenden zentralen Flgche des Bodens der Form.
Allgemein sind die Merkmale des Flaschenbodens auch auf dem Boden der Form vorzufinden, wobei die Form der Krümmungen umgekehrt ist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung folgt.
In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Flasche aus Kunststoff, auf die die Erfindung anwendbar ist,
Fig. 2 eine schematische Halbansicht. des Bodens dieser Flasche in einem axialen Schnitt und in größerem Maßstab,
Fig. 3 eine Teilschnittansicht nach der Linie III-III von Fig. 2,
Fig. 4 und 5 schematische Ansichten des Bodens einer Flasche mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt in Seitenansicht bzw. Unteransicht und
Fig. 6 eine schematische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Form zur Herstellung einer Flasche in einem axialen Schnitt.
Die Flasche 10 von Fig. 1, die dazu bestimmt ist, stilles oder nicht kohlensäurehaltiges Wasser zu enthalten, hat eine herkömmliche Form und wird aus einem herkömmlichen Werkstoff wie PET (Polyethylenterephtalat) durch Spritzblasen oder Extrusionsblasen hergestellt.
Diese Flasche besitzt im wesentlichen einen mit Gewinde versehenen Hals 12, die zur Aufnahme eines Gewindeverschlusses 14 zum dichten Verschließen bestimmt ist, einen oberen kegelstumpfförmigen Bereich 16, der den Hals 12 mit einer zylindrischen Seitenwand 18 mit kreisförmigem Querschnitt verbindet, und einen Boden 2Ö, wobei die zylindrische Seitenwand 18 der Flasche mit Versteifungsquerrillen 22 und mit einer im wesentlichen in halber Höhe vorgesehenen Greifeinschnürung 24 geformt ist.
Der Boden 20 der Flasche (Fig. 2) hat einen kreisförmigen Umriß und besitzt einen einspringenden zentralen Teil 26 konkaver Form (wobei die Konkavität, wie oben erwähnt wurde, bezüglich der Flasche nach außen gerichtet ist), der an die Seitenwand 18 der Flasche nacheinander durch eine ebene ringförmige Fläche 28 und durch eine konvexe Umfangsfläche 30 angeschlossen ist, die eine zur Auflage auf einem beliebigen Träger 32 dienende Fläche der Flasche bildet, wobei der Boden der Flasche außerdem eine konkave ringförmige Verbindungsfläche 34 zwischen der ebenen ringförmigen Fläche 28 und der konvexen Umfangsfläche 30 und eine konvexe zylindrische Verbindungsfläche 36 zwischen dieser konvexen Umfangsfläche 30 und der zylindrischen Wand 18 der Flasche besitzt.
In der konvexen Umfangsfläche 30 sind radiale Nuten 38 vorgesehen, die nach außen Nuten sind und im Inneren der Flasche vorstehende Rippen bilden und die auf dem Umfang der konvexen Fläche 30 regelmäßig verteilt angeordnet sind, wobei ihre Anzahl 6 bis 20 und vorzugsweise 9, 10 oder 11 beträgt.
Genauer gesagt, kann das Profil des Bodens der Flasche in einem axialen Schnitt unter Bezugnahme auf Fig. 2 folgendermaßen definiert werden:
Die konvexe zylindrische Fläche 36, die die gerade zylindrische Wand 18 der Flasche mit der zur Auflage auf einem Träger dienenden konvexen Fläche 30 verbindet, hat eine kreisbogenförmige Erzeugende, deren Krümmungsradius R1 relativ groß ist, beispielsweise etwa 90 mm, wenn der Radius des Querschnitts der zylindr£schen Wand 18 etwa 45 mm beträgt.
Das Profil der konvexen Fläche 30 ist ein Kreisbogen, dessen Radius R2 unter der vorstehend genannten Annahme beispielsweise etwa 7 mm beträgt und der tangential an den die Fläche 36 definierenden Kreisbogen mit dem Radius R1 anschließt.
Der Kreisbogen mit dem Radius R2, deir das Profil der konvexen Fläche 30 definiert, schließt tangential an einen Kreisbogen mit dem Radius R3 an, der das Profil der konkaven ringförmigen Fläche 34 definiert, wobei dieser Radius R3 unter der oben genannten Annahme etwa 20 mm beträgt.
Der Kreisbogen mit dem Radius R3, der das Profil der Fläche 34 definiert, schließt tangential an die ebene ringförmige Fläche 28 an, die sich senkrecht zur Längsachse 40 der Flasche erstreckt, wobei der Abstand d zwischen dieser ebenen ringförmigen Fläche 28 und der zur konvexen Fläche 30 tangentialen Querebene unter der oben genannten Annahme etwa 3 bis 4 mm beträgt.
Der konkave zentrale Teil 26 des Bodens ist in einem axialen Schnitt durch einen Kreisbogen mit dem Radius R4 definiert, der unter der oben genannten Annahme etwa 9 mm beträgt, wobei dieser konkave Kreisbogen mit dem Radius R4 an die ebene ringförmige Fläche 28 durch eine konvexe ringförmige Fläche 42 angeschlossen ist, deren Profil im axialen Schnitt durch einen Kreisbogen mit dem Radius R5 definiert ist, der unter der oben genannten Annahme einen Wert von etwa 5 mm hat.
Jede radiale Nut 38 hat einen V-förmigen Querschnitt (Fig. 3) mit abgerundetem Boden 44, und die Seitenwände 46 jeder Nut bilden unter der oben genannten Annahme miteinander einen Winkel von etwa 70º und schließen an die konvexe Fläche 30 über Abrundungen 48 mit kleinem Krümmungsradius an (unter der genannten Annahme etwa 1 mm).
Die Anzahl der radialen Nuten 38 beträgt 6 bis 20, so daß der Mittelpunktswinkel a zwischen den Achsen von zwei aufeinanderfolgenden Nuten 60º bis 18º beträgt.
Das Profil des Bodens 44 jeder radialen Nut kann durch einen konvexen Kreisbogen mit dem Radius R6 definiert werden (Fig. 2), der tangential mit der ebenen ringförmigen Fläche 28 durch einen konkaven Kreisbogen mit dem Radius R7 und mit der zylindrischen Fläche 36 durch einen konkaven Kreisbogen mit dem Radius R8 und durch einen konvexen Kreisbogen mit dem Radius R9 verbunden ist. Der Kreisbogen mit dem Radius R9 ist tangential mit dem Kreisbogen mit dem Radius R1 der Fläche 36 und mit dem Kreisbogen mit dem Radius R8 verbunden, wobei letzterer seinerseits tangential an den Kreisbogen mit dem Radius R6 anschließt.
Der Boden 44 jeder radialen Rippe ist tangential an die ebene ringförmige Fläche 28 des Bodens der Flasche und an die konkave ringförmige Fläche 34 zur Verbindung zwischen dieser ebenen ringförmigen Fläche 28 und der zur Auflage auf einem Träger 32 dienenden konvexen Fläche 30 verbunden.
Dank dieses tangentialen Anschlusses der Böden der Nuten 38 an die ebene ringförmige Fläche 28 kann man Verformungen des Bodens nach oben oder nach unten unter der Einwirkung von Druckänderungen in einer vollen und verschlossenen Flasche verhindern und kann man den ebenen Teil 28 des Bodens in einem im wesentlichen konstanten Abstand d von der Auflagefläche 32 der Flasche halten (die Druckänderungen infolge der Schrumpfung des Werkstoffs oder infolge der Temperaturschwankungen sind bei einer stilles Wasser enthaltenden Flasche kleiner als 0,5 bar), wobei dieser Abstand im wesentlichen gleich bleibt, ob die Flasche leer oder voll ist.
Unter der oben genannten Annahme kann der Radius R6 etwa 5 mm, der Radius R7 etwa 45 mm, der Radius R8 etwa 5,5 mm und der Radius R9 etwa 1,5 mm betragen.
Der konkave zentrale Teil 26 des Bod?ns der Flasche hat einen Durchmesser, der ziemlich deutlich kleiner als der des Verschlusses 14 der Flasche ist (beispielsweise etwa 18 bis 20 mm, wenn der Verschluß einen Durchmesser von etwa 30 mm hat), und ist an die ebene ringförmige Fläche 28 angeschlossen, deren radiale Erstreckung oder Breite vorteilhafterweise größer als der Radius des konkaven zentralen Teils 26 des Bodens ist.
Die Festigkeit des Bodens der Flasche gegenüber Eindrückbelastungen im Fall einer gestapelten und palettierten Charge wird dadurch beträchtlich erhöht. Dadurch wird die Stabilität der gestapelten und palettierten Charge verbessert.
Auch das Lagerverhalten der Flasche ist verbessert, da nach 7 Tagen Lagerung bei 40ºC keine Krängungsverformung (Neigung gegen die Vertikale) festgestellt wurde.
Außerdem wurde in vertikalen Fallversuchen über eine Höhe von einem Meter kein Bruch des Bodens festgestellt (mit stillem Wasser gefüllte und luftdicht verschlossene Flaschen aus PET).
Bei der Ausführungsform der Figuren 4 und 5 hat die Flasche einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit konvex gekrümmten Seiten und ihr Boden 20 hat einen im wesentlichen rechteckigen gekrümmten Umriß, der durch zwei große konvexe Seiten 50 und zwei kleine konvexe Seiten 52 abgegrenzt ist, die durch Abrundungen oder konvexe Kreisbögen 54 miteinander verbunden sind.
Wie im vorstehenden besitzt der Boden 20 einen einspringenden konkaven zentralen Teil 26, der durch eine ebene ringförmige Fläche 28 an eine zur Auflage auf einer Tragfläche dienende konvexe Umfangsfläche angeschlossen ist, und radiale Rippen 38, die in dieser konvexen Fläche 30 in regelmäßigen Abständen verteilt angeordnet sind.
Wie man in Fig. 5 sieht, sind radiale Nuten 38 längs der Diagonalen 56 des Bodens 20 gebildet. Die Anzahl der Nuten beträgt vorteilhafterweise 12 bis 16 (im dargestellten Fall
14) und kann je nach der Form und den Abmessungen des Bodens zwischen 8 oder 10 und 20 schwanken.
Im übrigen sind die Merkmale des Bodens der Flasche der Figuren 4 und 5 dieselben wie die bereits beschriebenen Merkmale der Flasche der Figuren 1 bis 3.
Fig. 6 zeigt in einem axialen Schnitt eine Teilansicht einer Form zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Flasche, wie sie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist.
Die Form 60 besitzt eine Bodenwand 6,2, deren Innenseite eine vorspringende zentrale Fläche 64 konvexer Form, eine konkave Umfangsfläche 66 mit regelmäßig verteilten radialen Rippen 68 und eine im wesentlichen ebene ringförmige Fläche 70 aufweist, die die konvexe zentrale Fläche 64 mit der konkaven Umfangsfläche 66 verbindet, welche an die innere Umfangsfläche 72 der Form angeschlossen ist.
Allgemein entsprechen die Formen der Innenseite des Bodens der Form denen des Bodens der Flasche der Figuren 1 bis 3, wobei die Krümmungen umgekehrt sind und die konkaven Flächen des Bodens der Form konvexen Flächen des Bodens der Flasche und umgekehrt entsprechen und die radialen Rippen 68 des Bodens der Form den radialen Nuten 38 des Bodens der Flasche entsprechen.

Claims

1. Geformte Flasche aus Kunststoff, die einen zur Aufnahme eines Verschlusses (14) dienenden Hals (12), eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand (18) und einen Boden (20) aufweist, der mit einem einspringenden oder konkaven zentralen Teil (26) und einer konvexen Umfangsfläche (30) geformt ist, die radiale Nuten (38) aufweist und an den konkaven zentralen Teil (26) des Bodens durch eine im wesentlichen ebene ringförmige Fläche, (28) angeschlossen ist, wobei die Böden (44) der radialen Nuten (38) im wesentlichen tangential an diese ebene ringförmige Fläche (28) angeschlossen sind.

2. Flasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite dieser ebenen ringförmigen Fläche (28) größer als der Radius des konkaven zentralen Teils (26) des Bodens ist.

3. Flasche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des konkaven zentralen Teils (26) des Bodens kleiner als der Durchmesser des auf den Hals der Flasche aufschraubbaren Verschlusses (14) ist.

4. Flasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Umfangsfläche (30) des Bodens mit der ebenen ringförmigen Fläche (28) durch eine konkave ringförmige Fläche (34) verbunden ist.

5. Flasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Umfangsfläche (30) des Bodens mit der Seitenwand (18) durch eine konvexe zylindrische Fläche (36) verbunden ist, deren Erzeugende ein Kreisbogen mit großem Krümmungsradius ist.

6. Flasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (44) der in der konvexen Umfangsfläche (30) geformten radialen Nuten (38) tangential an die verbindungsfläche (34) zwischen der ebenen ringförmigen Fläche (28) des Bodens und der konvexen Umfangsfläche (30) angeschlossen sind.

7. Flasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (44) der radialen Nuten (38) an die Seitenwand (18, 36) der Flasche durch konvexe und dann konkave Flächen angeschlossen sind.

8. Flasche nach einem der vorhergehenden Ansprüchel dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Nuten (38) einen V-förmigen Querschnitt aufweisen.

9. Flasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil des Bodens (44) jeder radialen Nut (38) einen konvexen Kreisbogen aufweist, der durch einen konkaven Kreisbogen mit der ebenen ringförmigen Fläche (28) des Bodens der Flasche und durch einen konvexen und dann einen konkaven Kreisbogen mit der Seitenwand der Flasche verbunden ist.

10. Flasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Boden (20) einen kreisförmigen Umriß hat und die Anzahl von radialen Nuten (38) 6 bis 20 und insbesondere 9, 10 oder 11 beträgt.

11. Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Boden (20) einen im wesentlichen polygonalen, beispielsweise quadratischen oder rechteckigen Umriß hat und regelmäßig verteilte radiale Nuten (38) aufweist.

12. Flasche nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich radiale Nuten (38) längs der Diagonalen (56) des Bodens erstrecken.

13. Flasche nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von radialen Nuten (38) 8 oder 10 bis 20, insbesondere 12 bis 16 beträgt.

14. Flasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene ringförmige Fläche (28) im vollen Zustand der Flasche im wesentlichen im selben axialen Abstand (d) vom Boden der konvexen Umfangsfläche (30) wie im leeren Zustand der Flasche bleibt.

15. Form zur Herstellung einer Flasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Bodenwand (62) aufweist, die mit einer vorspringenden oder konvexen zentralen Fläche (64), mit einer radiale Rippen (68) aufweisenden konkaven Umfangsfläche (66) und mit einer ebenen ringförmigen Fläche (70) geformt ist, die die zentrale Fläche (64) mit der konkaven Umfangsfläche (66) verbindet, wobei die Scheitel der radialen Rippen (68) im wesentlichen tangential an diese ebene ringförmige Fläche (70) angeschlossen sind.