Kunststoffflasche und dergleichen Behälter aus Kunststoff

Die Erfindung betrifft eine Kunststoffflasche und dergleichen Behälter aus Kunststoff gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die in der Vergangenheit üblichen Behältnisse aus Weiss- oder Buntblech, aus Glas oder auch aus Keramik werden in zunehmendem Masse von Behältnissen aus Kunststoff abgelöst. Insbesondere für die Verpackung von schüttfähige Medien, beispiels- weise von Reinigungsutensilien, Körperpflegemitteln, Kosmetika, Kfz-Medien, usw., kommen hauptsächlich Kunststoffbehältnisse zum Einsatz. Das geringe Gewicht und die geringeren Kosten spielen sicher eine nicht unerhebliche Rolle bei dieser Substitution. Die Verwendung rezyklierbarer Kunststoffmaterialien und die insgesamt günstigere Gesamtenergiebilanz bei ihrer Herstellung tragen auch dazu bei, die Akzeptanz von Kunststoffbehältnissen, insbesondere von Kunststoffflaschen, beim Konsumenten zu fördern.

Eine sehr häufig eingesetzte Art von Kunststoffflaschen besteht meist aus Polyethy- lenterephthalat (PET). Diese Kunststoff flaschen werden üblicherweise in einem soge- nannten Spritzstreckblasverfahren hergestellt, das eine Kombination aus Spritzgiessen und Blasformen darstellt. Dabei wird zunächst in einem Spritzgiessprozess in einer Spritzform ein PET-Preform hergestellt. Neuerdings sind auch Fliesspressverf ahren zur Herstellung von Preforms vorgeschlagen worden. Der Pref orm weist einen im wesentlichen länglichen, zylindrischen Körper auf und ist an einem Längsende geschlos- sen ausgebildet. Ein Supportring trennt den Körper von einem Halsabschnitt mit einer Ausgiessöffnung. Der Halsabschnitt weist üblicherweise bereits die spätere Form des Flaschenhalses auf. An der Aussenseite des Halsabschnitts sind bereits Gewindeabschnitte oder dergleichen für die Festlegung eines Verschlussteils ausgebildet. Der Pre- f orm wird nach seiner Herstellung entformt und gleich weiterverarbeitet oder für eine spätere Verarbeitung auf einer Blasmaschine zwischengelagert. Vor der Weiterverarbeitung in einer Blasmaschine wird der Preform bei Bedarf konditioniert; danach wird er in eine Blasform einer Blasmaschine eingebracht. In der Blasform wird der Preform

schliesslich durch ein mit überdruck eingeblasenes Gas gemäss der Formkavität aufgeblasen und dabei zusätzlich mit einem Reckdorn verstreckt. Es ist auch bereits ein Spritzblasverfahren bekannt, bei dem der Blasprozess direkt anschliessend an das Spritzen des Preforms erfolgt. Der Pref orm verbleibt dabei auf dem Spritzkern, der zugleich den Reckdorn bildet. Auch bei diesem Verfahren wird der Preform wiederum durch überdruck gemäss der Formkavität einer Blasform, die auf den Spritzkern zugestellt wird oder umgekehrt, aufgeblasen und dabei vom Reckdorn verstreckt. Danach wird die fertige Kunststoffflasche entformt.

Ein- oder mehrschichtige Kunststoffflaschen und -behälter werden oft im sogenannten Extrusionsblasverf ahren, insbesondere einem Schlauchblasverfahren, hergestellt. Die für das Extrusionsblasverfahren eingesetzten Extrusionsblasmaschinen besitzen in der Regel einen oder mehrere Extruder zur Zuführung des benötigten Kunststoffmaterials. Der Ausgang des Extruders ist mit einem Extruderkopf verbunden, an dessen vor- zugsweise in der öffnungsweite regulierbarer Austrittsdüse der extrudierte Schlauch austritt. Der extrudierte Kunststoffschlauch kann ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein. Der aus der Austrittsdüse kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich austretende Schlauch wird an eine Blasform übergeben und mit Hilfe eines in den Formhohlraum eingefahrenen Blasdorns durch überdruck aufgeblasen. Danach wird die aufgeblasene Kunststoffflasche aus der Formkavität entformt.

Kunststoffflaschen und dergleichen Behälter aus Kunststoff werden in sehr hohen Stückzahlen hergestellt und sind daher ständig Gegenstand von Optimierungen, um Kosten einzusparen. Aus Kostengründen, aber auch aus ökologischen Gründen wird daher auch versucht, Material einzusparen. Dabei ist jedoch andererseits immer auch die erforderliche Steifigkeit der Kunststoffflaschen zu berücksichtigen. Diese setzt insbesondere bei Kunststoffflaschen mit einem Füllvolumen von 50 ml bis 300 ml den Bemühungen der Techniker und Designer Grenzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kunststoffflasche zu schaffen, welche die erforderliche Steifigkeit aufweist. Dabei soll die geforderte Steifigkeit ohne

zusätzlichen Materialeinsatz erzielbar sein. Die bestehenden Herstellverfahren sollen nicht verändert werden müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Kunststoffflasche und dergleichen Behälter aus Kunststoff, welche die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist. Weiterbildungen und/ oder vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Eine Kunststoffflasche und dergleichen Behälter zur Aufnahme von fluiden Substan- zen weist einen länglich ausgebildeten Körper auf, dessen eine Seite von einem Boden verschlossen ist und dessen gegenüberliegende Seite in einen Halsabschnitt mit einer Ausgiessöffnung übergeht. Ein Schulterabschnitt erstreckt sich vom Halsabschnitt zu einem durchmessergrösseren Bereich des Körpers. Wenigstens in einem Teil seiner axialen und in Umf angsrichtung verlaufenden Erstreckung ist der Schulterabschnitt mit Strukturierungen versehen.

Die Strukturierungen im Schulterabschnitt der Kunststoffflasche verleihen der Flasche die gewünschte Steifigkeit. Selbst bei weiteren Optimierungen durch Materialeinsparungen im Schulterabschnitt weist die mit den Strukturierungen versehene Kunststoff - flasche wenigstens die gleiche Steifigkeit auf wie eine vergleichbare Kunststoffflasche mit grosserer Wanddicke. Bei gleichbleibender Wanddicke wird die Steifigkeit erhöht. Dadurch ist die Kunststoffflasche lagerbeständiger, und sie kann auch für Abfüllanla- gen bei erhöhten Temperaturen eingesetzt werden.

Vorzugsweise sind die Strukturierungen gleichmässig entlang der Umfangserstrek- kung des Schulterabschnitts angeordnet und als sich wiederholende, ringförmig angeordnete geometrische Grundstrukturen ausgebildet. Die sich wiederholenden, ringförmig angeordneten geometrischen Grundstrukturen sind einfach erstellbar und führen unmittelbar zu einer erhöhten Steifigkeit der strukturierten Bereiche. Die sich über den Umfang des Schulterabschnitts wiederholenden geometrischen Grundstrukturen führen zu einer über den Umfang gleichmässigen Verstärkung des Wandungsbereichs.

Es erweist sich zusätzlich von Vorteil, wenn im Schulterabschnitt zwei oder mehrere Ringe geometrischer Grundstrukturen angeordnet sind, die durch Querrillen voneinander getrennt sind. Dies erlaubt es, die im Schulterabschnitt vorgesehenen geometrischen Grundstrukturen an die Kontur der Kunststoffflasche anzupassen und entspre- chend dieser Kontur auszulegen.

Die im folgenden angeführten vorteilhaften Ausführungsvarianten führen allein oder in Kombination miteinander zu weiteren Verbesserungen des Steifigkeitsverhaltens der Kunststoffflasche:

Eine Variante der Kunststoffflasche sieht vor, dass die geometrischen Strukturen durch im wesentlichen in Längsrichtung des Körpers verlaufende Rillen voneinander getrennt sind.

Die in Längsrichtung verlaufenden Rillen können parallel zur Längsachse angeordnet sein oder auch mit der Längsachse des Körpers einen Winkel von bis zu 45° einschlie- ssen. Die geometrischen Grundstrukturen können somit Längsseiten aufweisen, die in einer Projektion parallel zur Längsachse des Körpers verlaufen oder verkippt sind.

Gute Steif igkeitsverhältnisse ergeben sich, wenn die Quer- und/ oder die Längsrillen eine Tiefe von etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm aufweisen. Dabei können die Querrillen und die Längsrillen auch voneinander verschiedene Tiefen aufweisen.

Die Steifigkeit wird noch dadurch erhöht, dass die Quer- und/ oder Längsrillen einen Nutengrund aufweisen, dessen senkrecht zum Rillenverlauf gemessene Breite etwa 0,2 mm bis etwa 1,2 mm beträgt.

Eine zweckmässige Variante der Kunststoffflasche sieht vor, dass die Wandungen der Quer- und/ oder Längsrillen miteinander einen öffnungswinkel einschliessen, der et- wa 50° bis etwa 100° beträgt. Die von den Wandungen der Querrillen bzw. der Längsrillen eingeschlossenen Winkel können dabei verschieden voneinander ausgebildet sein.

Es erweist sich von Vorteil für die erzielbare Steifigkeit der Kunststoffflasche im Schulterabschnitt, wenn die ringförmig angeordnete Strukturierung 9 bis 15, bevorzugt 10 bis 14, geometrische Grundstrukturen aufweist, die gleichmässig über den Umfang angeordnet sind.

Eine sehr zweckmässige Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass im Schulterabschnitt zwei oder mehrere Ringe geometrischer Grundstrukturen angeordnet sind. Dabei weist jeder Ring die gleiche Anzahl geometrischer Grundstrukturen auf, die zweckmässigerweise jeweils die o.a. Anzahlen von Grundstrukturen aufweisen und durch Längsrillen voneinander getrennt sind, die sich über benachbarte Ringstrukturen erstrecken. Die Grundstrukturen benachbarter Ringe müssen dabei nicht identisch ausgebildet sein, sondern können entsprechend dem Abschnitt des Schulterabschnitts voneinander verschieden sein, beispielsweise um unterschiedlichen Krüm- mungsradien oder unterschiedlichen Durchmessern Rechnung zu tragen.

Für die geometrischen Grundstrukturen erweisen sich reckteck- bis trapezförmige Formen als zweckmässig. Dabei sind die trapezförmigen Grundstrukturen mit Vorteil im halsnäheren Abschnitt des Schulterabschnitts angeordnet.

Die Grundstrukturen weisen eine Höhe auf, die das 1- bis 1,5-fache der Breite der Grundstruktur beträgt. Daraus ergeben sich vorteilhafte Festigkeiten und kann zugleich die Kontur der Kunststoffflasche in die Formgebung miteinbezogen werden.

Die erfindungsgemässe Ausbildung der Kunststoff flasche mit Strukturierungen im Schulterabschnitt erweist sich insbesondere bei Kunststoffflaschen mit einem Füllvolumen von 50 ml bis 330 ml als zweckmässig.

Die Strukturierungen im Schulterabschnitt der Kunststoffflasche können bei Kunst- stoffflaschen angebracht werden, die in einem Streckblas- oder Extrusionsblasprozess hergestellt werden. Dabei werden die Strukturierungen während des Blasvorgangs innerhalb der Formkavität einer Blasform erzeugt. Die erfolgt einfach durch eine ent-

sprechende Auslegung der Wandungen der Formkavität. Die im Streckblasverfahren eingesetzten Preforms bleiben dabei unverändert. Analog bleibt auch der Extrusions- vorgang beim Extrusionsblasverfahren unverändert bzw. sind keine Veränderungen an der Extrusionsdüse erforderlich.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsvariante der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäss ausgebildeten

Kunststoffflasche;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Kunststoff flasche aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Axialschnitt der Kunststoffflasche; und

Fig. 4 ein Detail gemäss Pfeil IV in Fig. 3.

In den Figuren tragen gleiche Elemente jeweils mit die gleichen Bezugszeichen.

Eine erfindungsgemäss ausgebildete Kunststoffflasche ist in Fig. 1 - 3 jeweils gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Beispielsweise handelt es sich um eine Kunststoffflasche mit einem Füllvolumen von 125 ml. Die Kunststoffflasche 1 weist einen länglich geformten, rotationssymmetrischen Körper 2 auf, dessen eines Längsende mit einem Boden 3 verschlossen ist. Am gegenüberliegenden Ende geht der Körper in einen Halsabschnitt 4 über, der eine Ausgiessöffnung 5 aufweist. An der Aussenseite des Halsabschnitts 4 sind Gewindeabschnitte ausgebildet, die das Aufschrauben eines Verschlusses ermöglichen. Ein Schulterabschnitt 6 erstreckt sich vom Halsabschnitt 4 zu einem durchmessergrösseren Bereich 7 des Körpers 2. Bei dem durchmessergrösseren Bereich 7 kann aber muss es sich nicht notwendigerweise um den durchmessergröss- ten Bereich des Körpers 2 der Kunststoffflasche 1 handeln. Derartige Kunststofffla-

sehen werden meist in einem Streckblasverfahren hergestellt. Sie können aber auch in einem Extrusionsblasverfahren hergestellt werden.

Der Schulterabschnitt 6 des Körpers 2 ist über seine axiale Erstreckung und seinen Um- fang mit Strukturierungen 10 versehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Kunststoffflasche bestehen die Strukturierungen aus zwei Ringen 11, 12 von geometrischen Grundstrukturen 13, 14, die gleichmässig entlang des Umfangs des Schulterabschnitts 6 angeordnet sind. Die beiden Ringe 11, 12 von Grundstrukturen 13, 14 sind durch eine Querrille 15 voneinander getrennt. Eine weitere Querrille 15 bildet den Ab- Schluss des Schulterabschnitts 6 zum durchmessergrösseren Bereich 7 des Körpers 2. Die geometrischen Grundstrukturen 13, 14 sind im wesentlichen rechteckig bzw. trapezförmig ausgebildet und durch in Längsrichtung verlaufende Rillen 16 voneinander getrennt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Längsrillen 16 in einer Seitenprojektion parallel zur Längsachse der Kunststoff flasche 1. In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel können die in Längsrichtung verlaufenden Rillen gegenüber der Längsachse auch bis zu einem Winkel von 45° geneigt verlaufen.

Die geometrischen Grundstrukturen 13, 14 weisen eine axiale Höhe auf, die etwa das ein- bis eineinhalbfache ihrer Breite beträgt. Es versteht sich, dass unter der Höhe und der Breite jeweils die abgewickelten Masse zu verstehen sind. Aus Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, dass die dem Halsabschnitt 4 näheren Grundstrukturen 13 eine im wesentlichen trapezförmige Gestalt mit einer grosseren Höhe als Breite aufweisen. Die trapezförmigen Grundstrukturen 13 grenzen direkt an den Halsabschnitt 4 an. Der zweite Ring 12 von Grundstrukturen besteht aus etwa quadratischen Grundstrukturen 14. Die Zahl der Grundstrukturen 13, 14 ist in den beiden Ringen 11, 12 gleich gross und beträgt typischerweise etwa 9 bis 15, vorzugsweise 10 bis 14.

Fig. 4 zeigt in grosserem Massstab den in Fig. 3 mit dem Pfeil IV bezeichneten Ausschnitt der Flaschenwandung mit einer Querrille 15. Die Querrille 15 wird von Wan- düngen 18, 19 berandet, die miteinander typischerweise einen öffnungswinkel α von 50° - 100° einschliessen. Im dargestellten Ausschnitt IV beträgt der öffnungswinkel α ca. 90°. Die beiden Wandungen 18, 19 schliessen an einen Nutengrund 17 an, dessen

quer zur Erstreckung der Rille gemessene Breite etwa 0,2 mm bis etwa 1,2 mm beträgt. Die Rille 15 weist eine Tiefe T von ca. 0,5 bis 1,5 mm auf. Die Abmessungen der Rillen sind am Beispiel einer Querrille 15 erläutert worden. Es versteht sich, dass die Abmessungen der Längsrillen 16 analog ausgebildet sind und in die angegebenen Bereiche fallen. Dabei können sich die Abmessungen der Querrillen 15 und der Längsrillen voneinander unterscheiden. üblicherweise weisen die Längsrillen einen schmaleren Nutengrund auf als die Querrillen. Auch ist ihr öffnungswinkel typischerweise kleiner.

Die Erfindung ist am Beispiel einer Kunststoffflasche mit einem Füllvolumen von 125 ml erläutert worden. Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf derartige Füllvolumina eingeschränkt. Es zeigt sich, dass das Vorsehen von Strukturierungen 10 im Schulterabschnitt 6 besonders bei Kunststoffflaschen mit Füllvolumina von 50 ml bis 330 ml hinsichtlich der erzielbaren Steifigkeiten Vorteile bringt. Während bei dem dargestell- ten Ausführungsbeispiel der gesamte Schulterabschnitt 6 mit Strukturierungen 10 versehen ist, versteht es sich, dass diese auch nur in einem Teilbereich der axialen Erstrek- kung und des Umfangs des Schulterabschnitts vorgesehen sein können. Die Strukturierungen können bei Kunststoffflaschen ausgebildet werden, die im Streckblasverfahren oder in einem Extrusionsblasverfahren hergestellt werden. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die Strukturierungen während des Blasvorgangs innerhalb der Formkavität der Blasform erzeugt werden.