Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Mehrweg-Polyesterbehälter zur Befüllung mit Milchprodukten gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Preform zur Herstellung eines Mehrweg- Polyesterbehälter gemäss Oberbegriff des Anspruchs 15 und ein Werkzeug zur Herstel lung eines Preforms gemäss Oberbegriff des Anspruchs 16.

Stand der Technik Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verpackungen für Milchprodukte ins besondere für Milch bekannt: Milchverpackungen aus Karton sind meist mehrschichtig aus Papier, Kunststoff und Metall hergestellt und allgemein unter dem Gattungsnamen «Tetra Pak» oder «Tetra Brik» bekannt. Das Recycling dieser Mehrschicht-Strukturen ist jedoch schwierig und in der Regel deswegen mangelhaft. Nur ein geringer Teil wird einem nachhaltigen Recycling zugeführt.

Milchflaschen aus Glas sind sehr schwer und kombiniert mit dem hohen Schmelzpunkt von Glas ein Umweltproblem, da viel Energie nötig ist, um die Verpackung herzustellen, zu erwärmen, zu transportieren, zu recyclen und zu waschen.

Milchflaschen aus PET (Polyethylenterephthalat) sind leicht und einfach einem Recyc- ling zuzuführen. Folglich sind solche Milchflaschen umweltfreundlich, jedoch kann man diese nur einmal befüllen und nicht als Mehrweg-Flaschen nutzen. Dies deshalb, da die Temperaturen beim Waschprozess 80 bis 100°C über dem Erweichungspunkt des PET Materials liegen. Im Softdrink- und Wasser-Bereich sind PET Mehrwegflaschen bereits Stand der Technik, jedoch liegt die Temperatur des Wasch prozesses deutlich unter dem Erweichungspunkt von PET. Typisch sind 55 bis 65°C mit einer 1 bis 3% NaOH Lauge. Aus hygienischen Gründen muss die Waschtemperatur zur Entfernung von Milchpro duktanlagerungen viel höher sein. Denn anders als bei Wasser und Softdrinkprodukten ist die mikrobiologische Reinheit bei Milchprodukten von viel größerer Bedeutung, da die Kohlensäure das mikrobiologische Wachstum limitiert bzw. der Nährboden z.B Wasser nicht ideal für das Keimwachstum ist. Durch eine einmalige Nutzung der Milchflaschen aus PET kann die benötigte Energie zur Herstellung der Flaschen nicht optimal genützt werden. Für Milchflaschen aus Polycarbonat, Tritan oder ähnlichen Nischen-Kunststoffen ist es schwierig einen Recycling Kreislauf aufzubauen, da die Mengen zu klein sind.

Aufgabe der Erfindung Aus den Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert die Aufgabe ein Polyester-Gebinde zur Befüllung mit Milchprodukten zu schaffen, welches mehrfach be fällt werden kann und trotzdem die Hygieneanforderungen bei der Wiederbefüllung er füllt. Beschreibung

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Mehrweg-Polyesterbehälter zur Be füllung mit Milchprodukten durch die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentan spruchs 1 angeführten Merkmale. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungs varianten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die Erfindung zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass die Bereiche des Behälters, welche mit Milchprodukt in Kontakt treten, frei von Kanten, Ecken und Erhebungen sind, an welchen sich Milchprodukt ablagern kann. Die Ablagerungen trocknen zumeist ein und sind dadurch schwierig von der Oberfläche des Behälters zu entfernen. Eiweisse in der Milch können dabei klebstoffartige Kaseine bilden, die wie ein Kleber an der PET- Flasche anhaften. Insbesondere Spritzgrate bzw. Trennnähte, welche bei dem Spritz gussverfahren zur Herstellung des als Basis für den Behälter dienenden Preforms zwangsläufig entstehen, kommen nicht mit dem Milchprodukt in Kontakt. Auch sind an dem Behälter keine Verstärkungsrippen zur Verstärkung des Behälterbodens ausge formt. Der vorliegende Behälter ist daher für die Mehrfachbefüllung optimiert, da sich Milchprodukt an keinen hygienisch problematischen Stellen ablagern kann. Auch ist die Stirnseite des Behälters, an welcher sich die Öffnung befindet, frei von Spritzgraten. Dadurch lässt sich die Abdichtung der Öffnung erleichtern und ein Kunststoffdeckel ohne einen Dichtring mit zugesetzten Weichmachern ist ausreichend, um den Behälter abzu dichten. Vorhandene Spritzgrate sind an der Aussenseite des Behälters ausgeformt. Sollten diese verschmutzen, obwohl der Kontakt mit Milchprodukt weitestgehend verhin dert ist, so sind diese sehr einfach zu reinigen, da sie leicht zugänglich sind.

In einerweiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter aus einem Preform hergestellt und Spritzgrate, welche bei der Herstellung des Preforms entstehen, sind an Bereichen des Behälters vorhanden, welche frei von Milchprodukt kontakt sind. Eine Ablagerung von Milchprodukt an solchen Spritzgraten ist unmöglich, wodurch die Reinigung des Behälters vor der Wiederbefüllung signifikant verbessert ist. Bei dem Streckblasen des Preforms zur Ausbildung des Behälters entstehen keine wei- teren unerwünschten hygienische bedenklichen Erhebungen oder Kanten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter aus einem Preform hergestellt und Spritzgrate, welche bei der Herstellung des Preforms entstehen, sind an der Außenseite des Behälters gebildet. Durch die Anordnung der Spritzgrate an der Aussenseite des Behälters ist ein hygienisch bedenklicher Kontakt mit in dem Be- hälter abgefüllten Milchprodukten zuverlässig verhindert. Sollte es trotzdem zu Ver schmutzungen der aussenliegenden Spritzgrate kommen (beispielsweise bei der Befül lung oder beim Ausgiessen), so sind diese Spritzgrate gut zugänglich und dementspre chend mit geringem Aufwand zu reinigen.

In einerweiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Polyes- terdes Behälters mit einem Copolymer versetzt ist, die Erweichungstemperatur auf Tem peraturen über 87°C gemessen nach der DIN EN ISO 11357-2:2014-07 ansteigt und der Behälter Waschtemperaturen von mehr als 70 °C erträgt. Der Behälter kann daher mit den notwendigen Reinigungs- bzw. Wasch prozessen gereinigt werden, um Milchpro duktreste vollständig aus dem Behälter zu Entfernen. Der Behälter ist daher für eine Mehrfachbefüllung geeignet. Zusätzlich ist der Behälter gegen starke Oxidationsmittel wie Peroxide beständig. Durch den Einsatz von starken Oxidationsmitteln kann der Rei nigungsprozess des Behälters noch weiter verbessert bzw. Mikroorganismen abgetötet werde.

Als zweckdienlich hat es sich erwiesen, wenn das Copolymer Isosorbid und/oder Naph- talindicarbonsäure (NDC) ist. Diese Copolymere bewirken eine zuverlässige Anhebung der Erweichungstemperatur.

Zweckmässigerweise besitzt der Behälter bei einer Erhitzung auf 70 °C einen Volumen schwund von weniger als 3%. Dadurch kann auch nach vielfacher Reinigung immer die gleiche Menge an Milchprodukt in den Behälter abgefüllt werden. Die Wederbefüllung mit der entsprechenden Füllmenge ist jedenfalls für mehr als 10 Befüllungszyklen mög lich.

Die Erfindung zeichnet sich auch bevorzugt dadurch aus, dass der Boden flach oder nach innen bombiert ist und frei von Versteifungsrippen ist. Dadurch lässt sich auch die Innenseite des Bodens besonders einfach reinigen, da keine Erhebungen vorhanden sind, an denen sich Milchprodukt ablagern könnte. Auch ist die optische Kontrolle des Behälters und des Milchproduktes verbessert, da keine Rippen am Boden vorhanden sind, welche das Licht brechen. Zudem ist die gleichmässige Durchströmung des Behäl ters verbessert, da keine Rippen vorhanden sind, welche die Strömungsverhältnisse beim Waschen des Behälters verschlechtern. Die Bombierung verbessert die Stabilität des Bodens, wodurch ein Ausbeulen oder eine Beschädigung durch das Produktgewicht zuverlässig verhindert ist.

Beim Streckblasen wird der Preform zum «Champagner Boden» umgestülpt, Thermos pannungen verbleiben im Flaschen Boden. Diese Thermospannungen versuchen den Boden bei starker Erwärmung (heißer Waschprozess) wieder in die Form eines Preforms auszubeulen. Die Distanz zwischen Boden Mitte (Anspritzpunkt) zum Untergrund wird bei jedem Waschprozess kleiner und wird als Base Clearance gemessen. Diese Base Clearance bleibt auch nach mehrmaligem Waschen des Behälters grösser als 0, wodurch der Behälter eine stabile Standfläche auch nach mehrmaligen Waschzyklen besitzt.

Mit Vorteil beträgt die Wandstärke des Bodens an seiner Standfläche zwischen 0,3 und 1 mm und bevorzugt zwischen 0,5 und 0,8 mm. Dadurch beult sich der Boden nicht aus und wird durch das Gewicht des Milchproduktes auch nicht beschädigt, da er durch die erhöhte Wandstärke ausreichend stabil ist. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Öff nung einen Durchmesser, welcher zwischen 30 und 50 mm und bevorzugt zwischen 31 und 46 mm beträgt. Durch die vergrösserte Öffnung lässt sich Waschlösung rasch Ein füllen und rasch aus dem Behälter entfernen. Auch ist die Produktbefüllung und -entlee- rung durch diese Bemassung der Öffnung erleichtert. Insbesondere die Trocknung des Behälters wird durch die grosse Öffnung beschleunigt. Dies ist von Vorteil, da der Be hälter aus hygienischen Gründen zum Teil trocken befüllt werden muss.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Be hälter eine transparente Grün- oder Braunfärbung auf. Dadurch ist das im Milchprodukt enthaltene Vitamin B2 vor Lichtzersetzung geschützt und der Behälter bleibt trotzdem optisch kontrollierbar, beispielsweise durch eine Kamera oder Sichtprüfung. Die Einfär bung des Polyesters kann durch Farbpigmente oder «Dyes» erfolgen. Die Färbung filtert das Licht in einem Bereich von ca. 200 bis 550 nm. Denkbar ist auch der Einsatz von UV- Blockern, welche Licht in einem Spektrum von ca. 200 bis 400 nm filtern. Die ange strebte Einfärbung filtert die UV Strahlung und Teile des sichtbaren Lichtes gezielt aus (200 bis 550nm), um das Vitamin B2 in der Milch zu schützen.

Zweckmässigerweise ist der Polyester frei von Titandioxid-Pigmenten. Titandioxid-Pig- mente hat die Nachteile, dass es den Polyester undurchsichtig und dessen Oberfläche rau macht. Durch die Vermeidung von Titandioxid ist der eingesetzte Polyester daher transparent und besitzt eine glatte leicht reinigbare Oberfläche.

Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der Behälter einen Kunststoffdeckel zum Verschlies- sen der Öffnung besitzt, welcher einen in die Öffnung ragenden und sich in Richtung der Öffnung verjüngenden Dichtring aufweist. Solche Verschlüsse sind auch als «Cone Se- aler» bekannt. Dadurch wird die offene Stirnseite des Behälterhalses von dem Dichtring abgedichtet und es kann kein Milchprodukt an die Stirnseite Vordringen. Der «Cone Se- aler» kann auch Abmessungsabweichungen im Bereich der Öffnung ausgleichen, wodurch die Dichtung keine gummiartigen Weichmacher für eine zuverlässige Abdich- tung benötigt. Dies steigert auch die Effizienz des Waschprozesses, da solche Weich macher das Waschmittel kontaminieren.

Zweckmässigerweise weist der Behälter ein Füllvolumen zwischen 200 ml und 1500 ml und bevorzugt zwischen 500 ml und 1000 ml auf. Diese Volumina sind für Milchprodukte wie Milch, Joghurt oder Rahm weit verbreitet und üblich. Als zweckdienlich erweist es sich, wenn der Polyester ein Polyethylenterephtalat Copo- lyester ist. PET ist bei der Mehrwegbefüllung von Flaschen der führende Kunststoff. Des halb lässt sich ein Mehrwegsystem für Milchprodukte auf Basis von PET rasch etablieren und ausbauen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Preform zur Herstellung eines oben be- schriebenen Behälters. Der Preform zeichnet sich dadurch aus, dass der Spritzgrat, wel cher beim Spritzgiessen des Halses am Übergang zweier Spritzguss-Formteile entsteht, an der Aussenseite des Halses ausgeformt ist. Dieses Ausgestaltungsmerkmal führt zu den oben beschriebenen Vorteilen, dass das Milchprodukt nicht mit Spritzgraten in Be rührung kommt. Noch ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung eines Preforms, wie oben beschrieben. Das Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass der Spritzkern derart ausgeformt ist, dass der Übergang zwischen dem Spritzkern und den Backen an der Aussenseite der Kavität vorgesehen ist. Dadurch ist der Spritgrat bzw. die Trennnaht, welcher am Übergang zwischen Spritzkern und Backen entsteht, an der Aussenseite des Preformhalses gebildet, wo diese Erhebung nicht mit dem Milchprodukt in Berührung kommt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das offene Ende der Kavität, an welchem der Spritzkern in die Aussenschale eingeschoben ist, von dem Spritzkern umgeben. Dadurch entsteht der Spritzgrat an dem Übergang zwischen dem Spritzkern und den Backen an der Aussenseite des Preformhalses und kommt mit in dem Behälter abgefüllten Milchprodukt nicht in Kontakt. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung ei nes Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:

Figur 1 : eine Seitenansicht eines Behälters zur Befüllung mit Milchprodukten;

Figur 2: eine Seitenansicht eines Werkzeuges mit einem darin spritzgegos senen Preform gemäss dem Stand der Technik und

Figur 3: eine Seitenansicht eines Werkzeuges mit einem darin spritzgegos senen Preform, bei welchem der Spritzgrat an der Aussenseite des Preformhalses entsteht. In Figur 1 ist ein Mehrweg-Polyesterbehälter, insbesondere eine Mehrweg-Flasche, ge zeigt, welcher gesamthaft mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet ist. Der Behälter 11 weist einen Behälterkörper 13 auf, welcher an seinem unteren Ende durch einen Boden 15 verschlossen ist. An seinem oberen Ende schliesst ein Hals 17 mit einer Öffnung 19 an. Über die Öffnung 19 kann der Behälter 11 mit Milchprodukten befüllt und entleert werden. Der Behälter 11 besitzt eine Längsachse 21.

Da es sich um einen Mehrweg-Behälter handelt, muss sichergestellt sein, dass sich der Behälter 11 vor der Wiederbefüllung vollständig von Resten und Anlagerungen des Milchproduktes befreien bzw. reinigen lässt. Gerade an Kanten, Ecken und Erhebungen lagern sich Produktreste an, welche sehr schwierig zu entfernen sind. Deshalb ist der vorliegende Behälter 11 an seinen Bereichen, welche mit Milchprodukt in Kontakt kom- men, frei von solchen Erhebungen. Der Behälter ist aus einem spritzgegossenen Pre- form 23b mit einem Preformkörper24 streckgeblasen. Insbesondere Spritzgrate 25, wel che bei der Herstellung des Preforms 23 unvermeidbar sind, sind an Bereichen des Be hälters 11 angeordnet, welche nicht mit Milchprodukten in Berührung kommen. Auch ist an der offenen Stirnseite des Halses 17 kein Spritzgrat vorhanden. Deshalb ist es bei dem neuartigen Behälter 11 zuverlässig vermieden, dass sich Produktreste an Spritz graten 25 ablagern. Der Boden 15 weist keine Verstärkungsrippen auf, welche die er höhte Gewichtsbelastung durch das Produkt aufnehmen. Stattdessen ist der Boden 15 nach innen bombiert, damit sich der Boden unter dem Gewicht des Produktes nicht ver- formt oder sogar beschädigt wird. Ablagerungen an Verstärkungsrippen sind bei dem Behälter 11 daher vermieden. Zur Vermeidung von Verformungen besitzt der Boden 15 zusätzlich zu der Bombierung bevorzugt eine erhöhte Wandstärke zwischen 0,5 und 0,8 mm.

Neben der Vermeidung von Produktablagerungen ist ein weiterer Punkt für die Umset- zung von Mehrweg-Gebinden die mögliche Reinigung nach den Hygienestandards für Milchprodukte-Verpackungen. Dazu muss der Behälter 11 Waschlösungen mit einer Temperatur bis 90 °C und pH-Werten zwischen 12 und 14 ertragen, ohne dass er sich aufweicht oder einen Volumenschwund von mehr als 3% aufweist. Um diesen Wasch bedingungen Stand halten zu können, muss der Erweichungspunkt des Polyesters, ins- besondere des PETs, erhöht werden. Dies gelingt mit der Zugabe von Copolymeren, insbesondere Isosorbid oder Naphtalindicarbonsäure. Dadurch kann der Erweichungs punkt des verwendeten Polyesters auf bis zu 90 °C erhöht werden. Zusätzlich erträgt der Behälter auch eine Desinfektion mit stark oxidierenden Waschmitteln, beispielsweise Peroxid. Damit die Waschlösung vereinfacht in den Behälter eingespritzt und entleert werden kann, besitzt die Öffnung 19 einen Durchmesser zwischen 31 und 46 mm.

Vielfach sind Einweg-Milchlaschen aus PET mit Titandioxid-Pigmenten weiss eingefärbt, um einen Lichtschutz des Milchproduktes zu sichern. Insbesondere das in Milchproduk ten enthaltene Vitamin B2 muss vor Licht geschützt werden, um nicht unter Bildung von unangenehmen Gerüchen abgebaut zu werden. Titandioxid-Pigmente sind jedoch für die Bildung einer rauhen Oberfläche verantwortlich, an welcher Ablagerungen und Keime gut halt finden. Der verwendete Polyester zur Herstellung des vorliegenden Be hälters 11 ist daher frei von Titandioxid. Zur Erzielung des notwendigen Lichtschutzes ist der Behälter grün oder braun eingefärbt, ist jedoch trotzdem transparent, um optische Kontrollen vornehmen zu können. Zur Einfärbung dienen „Dyes“ oder Farbpigmente. Diese erlauben, dass die Innenseite des Behälters glatt und leicht reinigbar bleibt. Der Lichtschutz erstreckt sich von ca. 200 bis 550 nm. Ach UV-Blocker mit einem Schutzbe reich zwischen 200 und 400 nm sind denkbar.

An der Aussenseite des Halses 17 sind ein Aussengewinde 27 und ein darunterliegender Supportring 29 ausgeformt. Das Aussengewinde 27 kann mit einem Innengewinde 31 eines Kunststoffdeckels 33 Zusammenwirken, um die Öffnung 19 zu verschliessen. PVC-Weichmacher oder Epoxybeschichtungen in der Dichtung des Deckels können zwar Unregelmässigkeiten an der Stirnseite des Behälters kompensieren und dadurch zuverlässig Dichtungen ermöglichen. Solche mit Hilfsstoffen versehene Dichtungen kon taminieren jedoch das Waschmittel. Um solche Hilfsstoffe in der Dichtung zu vermeiden, ist die Stirnseite des Halses17 frei von Spritzgraten. Zusätzlich weist der Deckel 33 an seiner der Öffnung 19 zugewandten Seite einen in die Öffnung 19 ragenden und sich in Richtung der Öffnung verjüngenden Dichtring 35 auf. Ein solcher auch als «Conesealer» bekannter Dichtring dichtet die Öffnung 19 zuverlässig ab, ohne dass chemische Hilfs stoffe notwendig wären. In den Figuren 2 und 3 sind Werkzeuge 36a, 36b zur Herstellung eines Preforms 23a, 23b gezeigt, wobei in der Figur 2 ein Werkzeug 36a gemäss dem Stand der Technik gezeigt ist. Beide Werkzeuge weisen einen Spritzkern 39, zwei Backen 41a, 41b zur Ausformung des Halses 17 und des Supportringes 29 und eine zweiteiligen Aussenschale 43 auf. Von dem Spritzkern 39, den Backen 41 und der Aussenschale 43 ist eine Kavität 44 zur Bildung des Preforms 23a, 23b ausgebildet, welche eine Negativform des Preforms 23a, 23b darstellt.

In der Figur 2 ist gezeigt, dass der Übergang zwischen dem Spritzkern 39a, und den Backen 41a, 41b an der Stirnseite des Halses 17 liegt und daher an der Stirnseite des Halses 17 ein Spritzgrat ausgebildet wird. Dies ist aus den oben ausführlich beschriebe- nen hygienischen Gründen unerwünscht.

Deshalb ist bei dem Werkzeug 36b wie in der Figur 3 gezeigt der Spritzkern 39b derart ausgeformt, dass der Übergang zwischen dem Spritzkern 39b und den Backen an der Aussenseite der Kavität 44 bzw. dem Hals 17 vorgesehen ist. Dadurch kommt der Spritz grat 25 mit dem Milchprodukt nicht mehr in Berührung und der Spritzgrat 25 kann nicht verschmutzt werden. Diese Ausformung des Spritzkern 39b kann dadurch realisiert sein, dass der Spritzkern 39b die Kavität 44 bzw. den Preform 23b an dem offenen Ende umgibt. Der Spritzkern 39b umstülpt also die Öffnung 19. Die Position des Spritzgrates 25 an der Aussenseite des Halses 17 ist in der Figur 1 gezeigt. Legende:

11 Mehrweg-Polyesterbehälter, Mehrweg-Flasche

13 Behälterkörper

15 Boden

17 Hals

19 Öffnung

21 Längsachse

23a, 23b Preform

24 Preformkörper

25 Spritzgrate 27 Aussengewinde 29 Supportring 31 Innengewinde 33 Kunststoffdeckel 35 Dichtring

36a, 36b Werkzeug 39a, 39b Spritzkern 41a, 41b Backen 43 Zweiteilige Aussenschale

44 Kavität

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