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Patent Searching and Data


Title:
THIN-WALLED PLASTIC BOTTLE WITH FEATURED SURFACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1993/015961
Kind Code:
A1
Abstract:
Described is a plastic bottle, made of polyethylene (PE), polypropylene (PP) or poly(ethylene terephthalate) (PET), blown with a very thin overall wall thickness within the range 0.1 to 0.3 mm and having, in particular, a triangular or polygonal cross-section, the bottle being preferably surrounded by a supporting wall without a floor or cover. The aim of the invention is to provide a bottle of this kind which can be blown with a uniform wall thickness and adequate strength without the need for reinforcing ribs. This is achieved by virtue of the fact that at least the walls of the bottle, which are formed by pressing them against the surface of a blow mould which has been worked at least in some areas by etching, form-cutting or eroding, have features with heights of 0.05 to 0.15 mm.

Inventors:
BERGNER RAINER (DE)
DROESSLER HUBERT (DE)
KITTSCHER PETER (DE)
KONKEL SIEGFRIED (DE)
WEISS VOLKER (DE)
WELTGEN PAUL-OTTO (DE)
Application Number:
PCT/EP1993/000185
Publication Date:
August 19, 1993
Filing Date:
January 27, 1993
Export Citation:
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Assignee:
HENKEL KGAA (DE)
International Classes:
B29C49/20; B29C49/48; B29C49/52; B65D1/02; (IPC1-7): B29C49/48; B65D1/02
Foreign References:
DE2746951A11978-08-17
GB2042408A1980-09-24
DE1297318B1969-06-12
US4024975A1977-05-24
FR2525958A11983-11-04
DE3921258A11991-01-10
EP0198587A21986-10-22
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Dünnwandig blasgeformte, vorzugsweise von einem boden und deckel¬ freien Stützmantel umhüllte Kunststoffflasche aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET) mit sehr dünner Gesamtwandstärke im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm und insbesondere mit drei oder mehreckigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die durch Anlage an eine durch Ätzen, Formfräsen oder Erodieren zumindest bereichsweise bearbeitete Blasformenfläche gebil¬ deten Flaschenseitenwände eine Strukturierung mit Tiefen von 0,05 bis 0,15 mm aufweisen.
2. Kunststoffflasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Anlage an eine in ihrer gesamten formgebenden Oberfläche durch Ätzen, Formfräsen oder Erodieren bearbeitete Blasformenfläche gebildeten Flaschenwandbereiche eine Strukturierung mit Tiefen von 0,05 bis 0,15 mm aufweisen.
Description:
Ä "Dünnwandige Kunst : stoffflasche mit strukturierter Oberfläche —"

Die Erfindung richtet sich auf eine dünnwandig blasgeformte, vorzugsweise von einem boden- und deckelfreien Stützmantel umhüllte Kunststoffflasche aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET) mit sehr dünner Gesamtwandstärke im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm und insbe¬ sondere mit drei- oder mehreckigem Querschnitt.

Die in der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von Kunststofffla¬ schen in Blasformen, sogenannte Flaschenblasverfahren, sind auch geeignet, um damit extrem dünnwandige Kunststoffflaschen herzustellen. Die Herstel¬ lung von Kunststoffflaschen aus Polyethylenterephthalat (PET) geschieht beispielsweise dadurch, daß zunächst ein Vorformling gespritzt wird und dieser anschließend unter Wärmeeinfluß in die gewünschte Flaschenform ge¬ blasen wird. Kunststoffflaschen aus Polyethylen (PE) werden beispielsweise dadurch hergestellt, daß ein PE-Schlauch den Werkzeugen von Flaschenblas- aschinen zugeführt wird und in den Werkzeugen, den Blasformen, zu der Flaschenform Verblasen wird. Es ist bekannt, mit diesen Flaschenblasver¬ fahren sehr dünnwandige Kunststoffflaschen herzustellen. Diese Kunststoff- flaschen weisen eine glatte Oberflächenstruktur auf. Um die Festigkeit und Stabilität dieser Flaschen zu erhöhen und um insbesondere beim und nach dem Befüllen mit Flüssigkeit ein Ausbauchen dieser Flaschen zu verhindern, ist es aus der EP-A-0198587 bekannt, an derartigen Flaschen ausgeprägte Stabilisierungs- und Versteifungsrippen und -mulden auszubilden. Dies er¬ fordert besonders aufwendig und relativ kompliziert ausgeformte Blas¬ formen. Problematisch und nicht zufriedenstellend gelöst ist bei diesen bekannten Flaschen das Erfordernis einer gleichmäßigen und gleichblei- benden Wandstärke über den gesamten Verlauf der Flaschenwandung.

v * Sehr dünnwandig blasgeformte Kunststoffflaschen aus Polyethylen (PE) mit sehr dünner Wandstärke im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm und mit rechteckigem Querschnitt sowie einer Umhüllung aus einem boden- und deckelfreien Stütz¬ mantel aus Karton sind aus der DE-A-39 21 258 bekannt und seit einiger

Zeit im Markt eingeführt. Auch bei diesen Flaschen ist die Einstellung einer gleichmäßigen und gleichbleibenden Wandstärke über den gesamten Ver¬ lauf der Flaschenwandung problematisch und nicht zufriedenstellend gelöst. Bei der Einstellung der gewünschten extrem dünnen Wandstärke von 0,1 bis 0,3 mm bilden sich beim Verblasen des Kunststoffmaterials in den Blas¬ formen extreme Dünnstellen, die deutlich unterhalb der gewünschten Wand¬ stärke liegen, und es bilden sich zum Teil sogar Löcher in der Flaschenwan¬ dung. Ein weiterer Nachteil dieser dünnwandigen Kunststoffflaschen besteht darin, daß die Seitenwände bereits bei der Entnahme aus der Blasform Beulen aufweisen und beim Befüllen mit flüssigem oder rieselfähigem Pro¬ dukt deutlich ausbauchen.

Weiterhin ist es allgemein bekannter Stand der Technik, Kunststoffflaschen mit üblichen Wandstärken von 0,35 bis 0,8 mm in, beispielsweise durch Ät¬ zen oder Sandstrahlen, aufgerauhten Blasformen herzustellen, wenn aus Gründen des optischen Designs Außenflächenbereiche der Flasche eine matte oder rauhe Struktur aufweisen sollen. Aufgrund der relativ dicken Wand¬ stärke der Flaschen, bei denen dieses Verfahren bisher angewendet wurde, ist dies aber ohne Einfluß auf die Stabilität und Steifigkeit dieser Flaschen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine sehr dünnwandige und versteifungs¬ rippenfreie Kunststoffflasche zu schaffen, die blasgeformt hergestellt einen gleichmäßigen Wandstärkenverlauf und ausreichende Festigkeit, ins¬ besondere Ausbeulstabilität, aufweist.

Bei einer Kunststoffflasche der eingangs bezeichneten Art wird diese Auf¬ gabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zumindest die durch Anlage an eine durch Ätzen, Formfräsen oder Erodieren zumindest bereichsweise bear¬ beitete Blasformenfläche gebildeten Flaschenseitenwände eine Strukturie¬ rung mit Tiefen von 0,05 bis 0,15 mm aufweisen.

Blasgeformte Kunststoffflaschen mit einer Gesamtwandstärken von 0,1 bis 0,3 m und einer Strukturierung in ihrer Wandung mit Tiefen von 0,05 bis 0,15 mm sind gegenüber glattflächigen Kunststoffflaschen mit entspre¬ chender Wandstärke in ihrer Gesamtstabilität und insbesondere in ihrer

Ausbeulstabilität verbessert. Hierbei ist es im Hinblick auf eine verbes¬ serte Ausbeulstabilität bereits ausreichend, wenn nur die Flaschenseiten- wände der Kunststoffflasche die erfindungsgemäße Strukturierung aufweisen. Die Strukturierung wird dadurch erzielt, daß die entsprechenden Bereiche der Blasform, an die sich später die Strukturierung aufweisenden Bereiche des Kunststoffmaterials beim Verblasen der Kunststoffflasche anlegen, durch Ätzen, Formfräsen oder Erodieren derart bearbeitet sind, daß die Flasche in den anliegenden Flaschenwandbereichen eine Strukturierung mit Tiefen von 0,05 bis 0,15 mm aufweist. Hierbei hat sich herausgestellt, daß es ausreichend ist, die Blasformen derart zu bearbeiten, daß die bear¬ beiteten Flächen eine Strukturierung mit Tiefen von 0,01 bis 0,03 mm auf¬ weisen. Bei den sehr dünnen Gesamtwandstärken von 0,1 bis 0,3 mm bildet sich die Strukturierung sowohl auf der Außenfläche als auch auf der Innen¬ fläche der entsprechenden Bereiche der Kunststoffflasche ab. Hierdurch wird in den die Struktur aufweisenden Flaschenwandbereichen der Abstand zwischen der Außenfläche und der Innenfläche - die Gesamtwandstärke - gegenüber glattwandigen Kunststoffflaschen mit derselben Wandstärke im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm vergrößert, ohne daß die eigentliche Wandstärke als solche verdickt und eine erhöhte Menge an Kunststoffmaterial einge¬ setzt wird. Die eine Strukturierung mit Tiefen von 0,05 bis 0,15 mm auf¬ weisenden Flaschenwandbereiche weisen eine verbesserte und erhöhte Biege- steifigkeit auf. Die erfindungsgemäßen dünnwandigen Kunststoffflaschen mit Gesamtwandstärken von 0,1 bis 0,3 mm und einer Strukturierung mit Tiefen von 0,05 und 0,15 mm in Flaschenwandbereichen sind in für übliche dick¬ wandige Kunststoffflaschen ausgelegten Flaschenblasanlagen herzustellen. Zur Herstellung der dünnwandigen Kunststoffflaschen sind die beim Flaschen- blasverfahren verwendeten Blasformen durch Ätzen, Formfräsen oder Ero¬ dieren, wobei unter Ätzen auch Fotoätzen, Narben, Strukturieren oder Texturieren zu verstehen ist, vorzubereiten. Die in derartigen Blasformen blasgeformten Kunststoffflaschen weisen eine gleichbleibende und gleich¬ mäßige Wandstärke über ihren Wandungsverlauf sowie trotz der extrem dünnen Wand- und Gesamtwandstärke eine große Stabilität und Festigkeit auf. Gegen¬ über glatten dünnwandigen Kunststoffflaschen, wie sie aus der DE-A-39 21 258 bekannt sind, sind sie in ihrer Stabilität und Festigkeit deutlich verbessert und zeichnen sich durch eine gleichmäßige Wandstärke über ihren Wandungsverlauf aus. Insbesondere in Eckkantenbereichen treten keine Dünn-

stellen mit unerwünscht dünnen Wandstärken mehr auf. Die derartig herge¬ stellten Kunststoffflaschen weisen eine sehr gute Formtreue auf, während dünnwandige Flaschen ohne Strukturierung besonders an planen Flächen, wie den Seitenflächen, sehr zum Beulen neigen, d. h. ausbeulen. Sie bauchen bei und nach der Befüllung mit Flüssigkeit oder rieselfähigem Produkt nur noch unwesentlich, d. h. in nicht mehr störendem Maße, aus. Auf die Ausbildung von Versteifungsrippen und/oder -mulden kann verzichtet werden. Die Herstellung von dünnwandigen Kunststoffflaschen in entspre¬ chend bearbeiteten Blasformen bringt auch für das Flaschenblasverfahren Vorteile. Es hat sich herausgestellt, daß bei mit einer Strukturierung versehenen Blasformen eine verbesserte Formenentlüftung an den Flächen und Formtrennebenen, eine bessere Kühlung sowie eine Zykluszeitverkürzung beim eigentlichen Flaschenblasprozeß erzielt wird. Außerdem hat sich gezeigt, daß sich Kunststoffflaschen mit einer Strukturierung mit Tiefen von 0,05 bis 0,15 mm in Flaschenwandbereichen dann besonders gut auf den Transport¬ bändern von Abfüllanlagen befördern lassen, wenn auch die Bodenwandfläche entsprechend strukturiert ist. Gegenüber glattwandigen Kunststoffflaschen mit derselben Wandstärke - und damit ähnlich geringem Gewicht - zeichnet sich die erfindungsgemäße Kunststoffflasche durch ein deutlich besseres Gleit- und Transportverhalten auf Transportbändern von Abfüllanlagen aus.

Während es insbesondere bei von einem boden- und deckelfreien Stützmantel umhüllten Kunststoffflaschen zur Erzielung der vorstehend aufgeführten Vorteile und Verbesserungen gegenüber glattflächig bzw. glattwandig aus¬ gebildeten leichten Kunststoffflaschen ausreichend ist, allein die Fla- schenseitenwände mit der Strukturierung zu versehen, ist es bei Verzicht auf eine Kartonumhüllung zur weiteren Verbesserung der Stabilität und Festigkeit der dünnwandigen Flaschen von Vorteil, wenn die durch Anlage an eine in ihrer gesamten formgebenden Oberfläche durch Ätzen, Formfräsen oder Erodieren bearbeitete Blasformenfläche gebildeten Flaschenwandbe- reiche eine Strukturierung mit Tiefen von 0,05 bis 0,15 mm aufweisen, wie dies die Erfindung in Ausgestaltung vorsieht.

Es lassen sich unterschiedliche Oberflächenstrukturierungen, die bei¬ spielsweise eine unterschiedliche Gestaltung von verschiedenen Flaschen¬ wandbereichen ermöglichen, auch dadurch erzeugen, daß die formgebenden

Oberflächen der Flaschenblasformen in Teilbereichen geätzt und in anderen Teilbereichen sandgestrahlt sind. Grundsätzlich ist es möglich, Teilbe¬ reiche der formgebenden Oberflächen der Flaschenblasformen jeweils mit unterschiedlichen strukturgebenden Methoden zu bearbeiten. Die gesamte formgebende Oberfläche einer Flaschenblasform ist dann durch Anwendung jeweils einer der vorstehenden Methoden in Teilbereichen ganzflächig strukturiert. Das heißt, die Rauhigkeit wird durch Kombination zweier oder mehrerer der aufgeführten Methoden erzielt. Die Kombination von unter¬ schiedlichen Bearbeitungsmethoden hat auch Einfluß auf die Festigkeit der dann jeweils hergestellten Kunststoffflasche. So kann es vorgesehen sein, daß die die Flaschenschulter formenden Bereiche der Flaschenblasform sandgestrahlt und die den Flaschenrumpf und -boden formenden Bereiche ge¬ ätzt sind.

Zur Herstellung der dünnwandig blasgeformten Kunststoffflaschen mit einer Gesamtwandstärke im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm und mit Flaschenwandbe¬ reichen, die eine Strukturierung mit Tiefen von 0,05 bis 0,15 mm auf¬ weisen, werden übliche und bekannte Flaschenblas aschinen und Flaschen¬ blasformen verwendet. Die Flaschenblasformen werden durch Ätzen, Form¬ fräsen, Sandstrahlen oder Erodieren in ihrer formgebenden Oberfläche be¬ arbeitet. Anschließend werden wie bei üblichen Flaschenblasverfahren die Flaschen geblasen. Das Kunststoffeinsatzgewicht bei erfindungsgemäßen Kunststoffflaschen beträgt für eine 1-Liter PE-Flasche beispielsweise 24 +/- 1 g oder auch weniger. Die Bereiche der Flaschenblasformen, an die sich beim Verblasen das Kunststoffmaterial anlegt, das bei der fertigen Kunststoffflasche die Flaschenwandbereiche mit der erfindungsgemäßen Strukturierung aufweisen soll, werden durch Ätzen, Formfräsen oder Erodieren derart vorbereitet, daß nach dem Verblasen des Kunststoff¬ materials zu dünnwandigen Kunststoffflaschen mit Gesamtwandstärken von 0,1 bis 0,3 mm diese Bereiche bei der Kunststoffflasche Tiefen von 0,05 bis 0,15 mm aufweisen. Die Strukturierung ist hierbei so tief, daß sie sich auch auf der Flascheninnenseite abbildet. Querschnittlieh können die mit der erfindungsgemäßen Strukturierung von Flaschenwandbereichen versehenen Kunststoffflaschen in einer von üblichen blasgeformten Kunststoffflaschen bekannten Form ausgebildet sein. Das heißt, sie können querschnittlich rund, polygonal oder ähnlich ausgebildet sein. Insbesondere sollten sie

aber einen drei- oder mehreckigen oder trapezförmigen Querschnitt auf¬ weisen, wenn sie noch von einem boden- und deckelfreien Stützmantel um¬ hüllt werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher er¬ läutert.

Die einzige Figur zeigt schematisch in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch einen Teilausschnitt der Wandung einer dünnwandig blas¬ geformten Kunststoffflasche aus Polyethylen (PE). Vorzugsweise ist die Kunststoffflasche von einem nicht dargestellten boden- und deckelfreien Stützmantel umhüllt. Die Kunststoffflasche sowie der in der Figur darge¬ stellte Wandungsausschnitt weisen eine Gesamtwandstärke 1 von 0,1 bis 0,3 mm auf. Sowohl auf der Außenfläche 2 als auch auf der Innenfläche 3 ist die Wandung mit einer Strukturierung versehen. Die auf der Außenfläche 2 und auf der Innenfläche 3 ausgeformte Strukturierung weist Tiefen 4, 5 von 0,05 bis 0,15 mm auf. Die Strukturierung wird dadurch erzeugt, daß sich die Außenfläche 2 beim Blasen der Kunststoffflasche an durch Ätzen, Form¬ fräsen oder Erodieren bearbeitete Blasformenflächen anlegt. Bei diesem Herstellprozeß bildet sich die durch die bearbeiteten Blasformenflächen auf der Außenfläche 2 der Wandung erzeugte Strukturierung auch auf der Innenfläche 3 der Wandung bzw. der Innenseite der Kunststoffflasche ab. Während sich hierdurch die eigentliche Wandstärke 6 der Kunststoffflasche nicht vergrößert, stellt sich dennoch eine gegenüber der eigentlichen Wand¬ stärke 6 vergrößerte Wandstärke 1 ein, da der Abstand zwischen der Außen¬ fläche 2 und der Innenfläche 3 aufgrund der Strukturierung größer ist.