DE69815545T2

DE69815545T2 - Mehrschichtiger kunststoffbehälter und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69815545T2
Application number: DE1998615545
Authority: DE
Inventors: B. A. Rashid; James Kevin CURIE; Carl Patrick BUSHMAN; Lewis Michael WAMPLER
Original assignee: Pechiney Emballage Flexible Europe SAS
Current assignee: Alcan Packaging Flexible France SAS
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: ZA989344B; AR017333A1; US6419874B2; AU749723B2; US6123211A; ATE242730T1; AU9689498A; WO1999019217A1; NZ503891A; JP2001519297A; EP1023226B1; US6521159B1; EP1023226A1; DE69815545D1; US6280679B1; US20010030163A1

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen mehrschichtige Kunststoffbehälter. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung verbesserte mehrschichtige Kunststoffbehälter mit mindestens drei Schichten, wobei eine der Schichten für einen Sauerstoff- und C O₂-Sperrschutz sorgt und die Kunststoffbehälter zum Aufnehmen und Lagern von Getränken geeignet sind.
2. Stand der Technik
Mehrschichtige Behälter mit einer Schicht aus Sauerstoff-Sperrmaterial wie z. B. EVOH sind im Stand der Technik wohlbekannt. EVOH sorgt auch für einen CO₂ Sperrschutz, was für das Lagern und Aufnehmen kohlenstoffhaltiger Getränke von Nutzen ist. Solche mehrschichtigen Behälter werden aus Vorformen geblasen. Die Vorformen werden mittels eines Mehrschicht-Spritzgießverfahrens hergestellt, wie z. B. mittels des allgemein im US-Patent Nr. 4,511,528 beschriebenen Verfahrens, wobei letzteres durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist. Ein Problem bei der Herstellung solcher spritzgegossener Vorformen besteht darin, den Fluss verschiedener Materialien zu steuern.
Wünschenswerterweise werden Behälter mit einer Innen- und Außenschicht aus PET sowie einer mittleren Schicht aus EVOH für Produkte hergestellt, welche einen Sauerstoff- sowie CO₂-Sperrschutz benötigen, wie z. B. kohlesäurehaltige Getränke. EVOH ist ein relativ teures Material und viel teuerer als das zur Herstellung der Innen- und Außenschichten des Behälters verwendete PET. Entsprechend wurden mehrschichtige Behälter mit einer Schicht aus EVOH als Sauerstoff- und CO₂ Sperrschutz im Allgemeinen nur bei Produkten verwendet, welche eine relativ dünne Schicht aus EVOH benötigen, etwa 12,7 × 10^–3 bis 25,4 × 10^–3 mm (0,5 bis 1 Milli-Inch). Die Vorformen, aus denen diese allgemein bekannten Behälter hergestellt werden, besitzen eine EVOH-Schicht von etwa 0,10–0,25 mm (4–10 Milli-Inch).
Behälter mit dickeren Schichten aus EVOH, etwa 0,05–0,08 mm (2–3 Milli-Inch), werden im Vergleich zu anderen Behälterarten aufgrund der Kosten des EVOH als von den Ausgaben her untragbar angesehen. Vorformen zur Herstellung solcher Behälter müssen eine EVOH-Schicht haben, die etwa 0,5–0,8 mm (20–30 Milli-Inch) dick ist. Außerdem gestaltet sich die Kontrolle dieser relativ dickeren Schichten aus EVOH schwieriger als die von relativ dünnen EVOH-Schichten. Wird bei der Herstellung der Vorform der EVOH-Fluss nicht genau gesteuert, dann verteilt sich die EVOH-Schicht in dem geblasenen Behälter nicht gleichmäßig. Es kann daher vorkommen, dass das EVOH den inneren oder äußeren Oberflächen der Flasche ausgesetzt wird. Wird EVOH einer dieser Oberflächen ausgesetzt, so wird teures EVOH vergeudet. Außerdem kann das EVOH, wenn es der inneren oder äußeren Oberfläche der Behälter ausgesetzt wird, von der Flasche abblättern, wodurch es für den Verbraucher zu einem unerwünschten äußeren Aussehen kommt. Zusätzlich kann das EVOH, wenn es ungleichmäßig um das Bodenprofil des Behälters verteilt ist, Schwachpunkte im Bodenprofil hervorrufen, welche die Flasche destabilisieren und sie Verformungen aufgrund von Innendrücken unterwerfen können.
Die US 5,674,448 offenbart eine mehrschichtige Vorform zur Ausbildung mehrschichtiger Behälter, wobei die Vorform eine Innenschicht, eine Außenschicht sowie eine Zwischenschicht aus einem Sperrmaterial aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine der Hauptaufgaben der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer mehrschichtigen Kunststoffflasche mit einer Schicht aus EVOH als Sauerstoffund CO₂-Sperrschutz, die eine Dicke von etwa 0,05–0,08 mm (2–3 Milli-Inch) hat.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer mehrschichtigen Kunststoffflasche mit einer mittleren Schicht aus EVOH mit sich ändernder Dicke, wobei die Dicke der EVOH-Schicht eine gleichmäßige Verteilung von EVOH im ganzen oberen und mittleren Abschnitt des Flaschenkörpers zeigt und sich vom mittleren Abschnitt der Flasche zu einer dünneren Schicht aus EVOH am Boden der Flasche verjüngt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer mehrschichtigen Vorform, die zur Herstellung einer mehrschichtigen Flasche mit einer mittleren EVOH-Schicht von sich ändernder Dicke verwendet werden kann, wobei die Dicke der EVOH-Schicht gleichmäßig im ganzen oberen und mittleren Teil des Vorformkörpers verteilt ist und sich zu einer dünneren EVOH-Schicht nahe dem Vorformboden verjüngt.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Kunststoffflasche, die kosteneffektiv ist und für einen guten Sauerstoff- und CO₂-Sperrschutz sorgt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Behälters, der für einen verbesserten UV-Lichtschutz für in den Behälter gefüllte Materialien sorgt.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Flasche, die eine dicke EVOH-Schutzschicht aufweist und immer noch ein gutes starkes Bodenprofil hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Behälter, eine Vorform sowie ein Verfahren zur Herstellung der Vorform nach den entsprechenden beigefügten Ansprüchen bereitgestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht eines mehrschichtigen Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht des in der 1 gezeigten Behälters.
3 ist eine vergrößerte Zeichnung eines Teils der in der 2 gezeigten Querschnittsansicht.
4 ist eine Perspektivansicht einer mehrschichtigen Vorform gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Querschnittsansicht der in der 4 gezeigten mehrschichtigen Vortorm.
6 ist eine Querschnittsansicht einer mehrschichtigen Vortorm mit einer fehlerhaften mittleren Schicht.
7 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren mehrschichtigen Vorform mit einer fehlerhaften mittleren Schicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Unter Bezugnahme auf die 1 wird nun ein mehrschichtiger Kunststoffbehälter, insbesondere eine Flasche 10, nach der Lehre der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Flasche 10 weist ein oberes Ende 12 auf, das einen Kronenabschluss 14 zur Aufnahme eines nicht gezeigten Kronenverschlusses hat, welcher die Flasche 10 nach deren Befüllung verschließt. Unterhalb des oberen Endes 12 der Flasche 10 befindet sich ein verjüngter Halsbereich 16. Der verjüngte Halsbereich 16 ist nahe dem oberen Ende 12 der Flasche 10 dünner und verbreitert sich nach unten. Der Halsbereich 16 befindet sich neben einer abgerundeten Schulter 18, die gerundet in einen Körperbereich 20 der Flasche 10 übergeht. Der Körperbereich 20 bildet eine zylinderförmige Wand 21. Ein Bodenende 22 der Flasche 10 befindet sich neben dem Körperbereich 20 der Flasche 10. Das Bodenende 22 hat ein Profil (siehe die 2), das dem Innendruck infolge eines kohlenstoffhaltigen Getränkes standhalten soll.
Wie man am besten in den Querschnittsansichten der in den 2 und 3 gezeigten Flasche erkennen kann, ist die Flasche 10 aus drei Schichten aufgebaut, nämlich aus einer Innenschicht 24, einer mittleren Schicht oder Zwischenschicht 26 sowie einer Außenschicht 28. Sowohl die Innenschicht 24 als auch die Außenschicht 28 bestehen aus Polyester (PET). Die Zwischenschicht 26 besteht aus Ethylenvinylalkohol (EVOH). Die Zwischenschicht 26 aus EVOH sorgt für einen Sauerstoff- und CO₂-Sperrwiderstand, der die Lagerung eines Produktes innerhalb der Flasche 10 über einen Zeitraum erlaubt, ohne dass dieses verdirbt. Anzumerken ist allerdings, dass EVOH teurer als PET ist und wünschenswerterweise nur so wenig EVOH verwendet werden sollte, wie zur Konservierung des Produkts über dessen vorhergesagte Lebensdauer benötigt wird. Die erfindungsgemäße Flasche 10 hat im Vergleich zu allgemein bekannten und im Handel erhältlichen mehrschichtigen Behältern mit EVOH eine relativ dicke EVOH-Schicht und ist insbesondere zur Verwendung mit Produkten ausgelegt, welche einen relativ großen Sauerstoff-Sperrschutz erfordern, z. B. viele europäische Biersorten.
Blasformtechniken. Die Vorform 30 wird in einem Spritzgießverfahren hergestellt, z. B. in einem Spritzgießverfahren wie in dem US-Patent Nr. 4,511,528 beschrieben, das hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Das zur Herstellung der Vorform 30 verwendete Verfahren wird detaillierter weiter unten beschrieben.
Die Vorform 30 besitzt einen oberen Bereich 31 mit einem Kronenabschluss 32. Unterhalb des Kronenabschlusses 32 befindet sich ein abgerundeter Halsbereich 33, der sich in einen Körperbereich 34 verjüngt. An einem unteren Ende 35 des Körperbereichs 34 befindet sich ein Boden 36 der Vorform 30.
Ein Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorform 30 ist in der 5 zu sehen. In den 6 und 7 werden Querschnitte der Vorformen 40 bzw. 50 gezeigt, die keine sich verjüngenden EVOH-Schichten besitzen und nicht entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
Unter Bezugnahme auf die 5 besitzt die Vorform 30 eine sich verjüngende EVOH-Schicht 37 zwischen den beiden PET-Schichten 38 und 39. Das Verfahren, mit dem diese Vorform 30 hergestellt wird, ist im Einzelnen weiter unten beschrieben. Die EVOH-Schicht 37 besitzt eine gleichmäßige Dicke über den größten Teil des Körperbereichs 34 der Vorform, aber verjüngt sich beim Erreichen des unteren Bereichs 35 des Körperbereichs 24. Diese Verjüngung der EVOH-Schicht bietet den Vorteil, teures EVOH einzusparen, während sie dennoch für eine ausgezeichnete Sauerstoff- und CO₂-Sperrschicht sowie für eine gleichmäßige Verteilung des EVOH durch die ganze, aus der Vorform 30 geblasene Flasche 10 sorgt. Auch schafft das verjüngte EVOH-Ende nahe dem Boden der Vorform eine Flasche mit einer dickeren PET-Schicht am abgerundeten Bereich 60 sowie am Boden 22 der Flasche. Die dickere PET-Schicht schafft ein stärkeres Bodenprofil, das mehr Widerstand gegenüber Innendrücken aus darin gelagerten kohlenstoffhaltigen Getränken zeigt.
Wie in der 5 zu sehen ist, hat die Vorform 30 eine Gesamtlänge von etwa 101,6 mm (4,0 Inch) und eine im Allgemeinen gleichmäßige Gesamtwanddicke von etwa 4,7 mm (185 Milli-Inch). Die Dicke der EVOH-Schicht 37 am Punkt A – etwa 44,45 mm (1,75 Inch) von der Oberseite der Vorform 30 entfernt – beträgt etwa 0,64 mm (25 Milli-Inch) um den Umfang der Vorform 30. Am Punkt B, der etwa 51,15 mm (2,25 Inch) von der Oberseite der Vorform 30 entfernt ist, hat die EVOH-Schicht eine Dicke von etwa 0,51 mm (20 Milli-Inch) um den Umfang der Vorform 30. Am Punkt C, der etwa 63,5 mm (2,50 Inch) von der Oberseite der Vorform 30 entfernt ist, hat die EVOH-Schicht 37 eine Dicke von etwa 0,38 mm (15 Milli-Inch) um den Umfang der Vorform 30. Am Punkt D, welcher etwa 69,85 mm (2,75 Inch) von der Oberseite entfernt ist, hat die EVOH-Schicht 37 eine Dicke von etwa 0,30 mm (12 Milli-Inch) um den Umfang der Vorform 30. Am Punkt E, welcher etwa 76,20 mm (3,00 Inch) von der Oberseite entfernt ist, hat die EVOH-Schicht 37 eine Dicke von etwa 0,25 mm (10 Milli-Inch) um den Umfang der Vorform 30. Am Punkt F, welcher etwa 82,55 mm (3,25 Inch) von der Oberseite entfernt ist, hat die EVOH-Schicht 37 eine Dicke von etwa 0,13 mm (5 Milli-Inch) um den Umfang der Vorform 30.
Anzumerken ist, dass die aus der Vorform 30 geblasene Flasche 10 eine ungefähr gleichmäßige Gesamtdurchschnittswanddicke von etwa 0,28–0,33 mm (11–13 Milli-Inch) durch den ganzen Körperbereich 20 der Flasche 10 hat. Wie die EVOH-Schicht innerhalb der Vorform 30, verjüngt sich auch die EVOH-Schicht innerhalb der Flasche 10 geringfügig von der Oberseite des Körperbereichs 20 zum Boden 22 der Flasche 10 hin. Zum Beispiel hat die EVOH-Schicht 26 um den Umfang der Flasche 10 am Punkt A, der sich etwa 167,65 mm (6,6 Inch) vom Boden 22 der Flasche 10 befindet (siehe 2), eine Dicke zwischen ungefähr 0,06–0,09 mm (2,2-3,6 Milli-Inch). Die Dicke der EVOH-Schicht 26 um den Umfang der Flasche 10 an den Punkten B und C, welche etwa 113,03 bzw. 55,88 mm (4,450 bzw. 2,20 Inch) von der Oberseite der Flasche entfernt sind, beträgt zwischen etwa 0,03–0,04 mm (1,2–1,7 Milli-Inch) und hat eine Durchschnittsdicke von etwa 0,03 mm (1,475 Milli-Inch). Die Dicke der EVOH-Schicht 26 um den Umfang der Flasche am Punkt D, welcher etwa 11,30 mm (0,4450 Inch) vom Boden 22 der Flasche 10 entfernt ist, beträgt zwischen etwa 0,03 und 0,05 mm (1,1 and 2,0 Milli-Inch) und ist im Durchschnitt etwa 0,03 mm (1,35 Milli-Inch) dick.
Die Verjüngung in der EVOH-Schicht 26 nahe dem Boden 22 der Flasche 10 sorgt für eine starkes Bodenprofil, das dem von einem kohlensäurestoffhaltigen Getränk hervorgerufenen Innendruck standhalten kann. Befindet sich zuviel EVOH 26 in einem abgerundeten Bereich 60 zwischen dem Körperbereich 20 der Flasche 10 und dem Boden 22, dann kann der abgerundete Bereich 60 schwach ausgebildet sein und wird sich verbiegen, wenn die Flasche 10 unter dem Druck eines kohlensäurehaltigen Getränks steht.
Die 6 zeigt einen Querschnitt einer fehlerhaften Vorform 40, die auch eine EVOH-Schicht 41 zwischen den beiden PET-Schichten 42 und 43 aufweist. Die EVOH-Schicht 41 hat einen „gabelförmigen Schwanz" 44 und bildet einen EVOH„Pool" 46 nahe einem Boden 45 der Vorform 40. Die Vorform 40 bildet keinen kommerziell akzeptablen Behälter beim Blasformen aus und braucht mehr EVOH als Vorformen und Flaschen der vorliegenden Erfindung.
Die 7 zeigt einen Querschnitt einer weiteren fehlerhaften Vorform 50 mit einer EVOH-Schicht 51 zwischen den beiden PET-Schichten 52 und 53. Wie zu sehen ist, hat die EVOH-Schicht 51 einen „gabelförmigen Schwanz" 55. Die in der 7 gezeigte Vorform bildet beim Blasformen auch keinen kommerziell akzeptablen Behälter aus.
Der „gabelförmige Schwanz" am Ende des EVOH-Stroms ist nicht erwünscht, weil beim Blasen der Vorform zu einer Flasche der gabelförmige Schwanz Unregelmäßigkeiten beim Blasformverfahren hervorruft, wie z. B. eine ungleichmäßige Materialverteilung. Eine ungleichmäßige Verteilung des Materials kann dazu führen, dass ein Behälter ein schlecht ausgeformtes Bodenprofil aufweist, das wiederum eine Schwachstelle im Boden der Flasche hervorrufen kann, wodurch es dort zu Verformungen sowie Unregelmäßigkeiten kommt.
Beim Herstellen einer Vorform im Spritzgießverfahren wird einer der letzten Schritte des Verfahrens als „Verdichten" der Vorform bezeichnet, was bedeutet, dass zusätzliches PET am Boden der Vorform aufgebracht wird, ohne dass gleichzeitig weiteres EVOH mitgespritzt wird. Durch das Verdichten der Vorform lässt sich das EVOH verteilen und innerhalb der zwei PET-Schichten versiegeln. Jedoch wurde herausgefunden, dass bei herkömmlichen, gleichzeitig stattfindenden Spritzgießverfahren der Verdichtungsprozess die in den 6 und 7 gezeigten „gabelförmigen Schwänze" 44 und 54 sowie den Pool 46 in Vorformen hervorruft, die dickere EVOH-Schichten haben (etwa 0,5–0,8 mm (2–30 Milli-Inch)).
Bei den in den 6 und 7 angewandten Mitspritzgießtechniken werden die EVOH-Ströme an verschiedenen vorherbestimmten Punkten von ihren maximalen Fließgeschwindigkeiten abgeschaltet. Die Vorform 40 der 6 wird dadurch hergestellt, dass der EVOH-Strom zu einer vorherbestimmten Zeit während des Spritzgießprozesses vor dem Verdichten der Vorform 40 mit zusätzlichem PET abgeschaltet wird. Die Vorform 50 der 7 wird dadurch geschaffen, dass der EVOH-Strom später als bei der Vorform der 6 abgeschaltet wird, und zwar gerade bevor die Vorform 50 mit zusätzlichem PET verdichtet wird.
Eine Lösung für dieses Problem fand man bei der neuen Spritzgießtechnik, die einen kontinuierlichen Fluss an EVOH verwendet, wobei der EVOH-Fluss verlangsamt, aber nicht gestoppt wird. Der PET-Strom ist kontinuierlich und wird nie ganz abgeschaltet, bevor die Vortorm verdichtet ist. Bestimme spezifische Parameter, wie z. B. die Schussgröße des EVOH oder die Spritzgeschwindigkeit des EVOH, werden während des Spritzverfahrens gesteuert, um die sich verjüngende EVOH-Schicht zu erhalten. Ein derartiges Beispiel wird unten beschrieben:
Das unten genannte Spritzgießverfahren sowie die unten genannten Parameter beschreiben, wie eine spritzgegossene Vorform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Noechst 86N PET-Kunstharz, Evalca LC-E105 EVOH-Kunstharz und Farbmatrix Farbe CM 85-776-04 auf einer Spritzgießmaschine der Firma Cincinnati Milacron hergestellt wird, die so modifiziert wurde, dass eine zweite Spritzeinheit hinzugefügt und ein PET-Zylinder mit einem Durchmesser von 41,28 mm (1,625 Inch) sowie ein EVOH-Zylinder mit einem Durchmesser von 18,03 mm (0,71 Inch) verwendet wird.
Wie bei den obigen Verfahrensdetails angegeben, beträgt die Schussgröße des PET 22,86 mm (0,90 Inch), und das PET wird in eine Form für die Vorform durch einen Verteiler bei 7,62 mm/sec (0,30 Inch/sec) für 1,95 Sekunden eingespritzt. Der Druck wird dann bei 2,59 × 10⁶ Pa (375 psi) für 14 sec aufrechterhalten, um die Vorform zu verdichten. Das PET-Massepolster ist 5,08 mm (0,20 Inch), und die PET-Zylindertemperatur beträgt etwa 287,78°C (550 F).
Die Schussgröße des EVOH ist 11,43 mm (0,45 Inch). Das EVOH-Spritzen beginnt 0,80 Sekunden nach Beginn des PET-Spritzens. EVOH wird in die Form für die Vorform durch einen Verteiler mit einer Geschwindigkeit von 12,70 mm/sec (0,50 Inch/sec) 3,2 Sekunden lang eingespritzt. Der Druck von 2,76 × 10⁶ Pa (400 psi) wird 3,0 Sekunden lang aufrechterhalten. Das EVOH-Massepolster ist 0,0 mm (0,0 Inch), und die EVOH-Zylindertemperatur beträgt etwa 204,44°C (400°F). Die Verjüngung wird durch Auswahl der richtigen Schussgröße, der Spritzgeschwindigkeit sowie des Drucks geschaffen, um so die gewünschte Verjüngung zu erzielen. Eine Methode zur Schaffung der Verjüngung besteht einfach darin, dass man eine kleinere Schussgröße wählt und Material weiterhin durch die Düse fließen lässt, während der Spritzdruck des EVOH von 2,76 × 10⁶Pa auf 0 Pa (400 psi auf 0 psi) abnimmt. Alternativ oder zusammen mit dem oben Genannten kann die Geschwindigkeit, mit der das EVOH in die Form gespritzt wird, während des EVOH-Spritzens verändert werden, zum Beispiel von 12,70 mm/sec auf 6,35 mm/sec (0,5 Inch/sec auf 0,25 Inch/sec), um so eine sich verjüngende Schicht aus EVOH zu schaffen. Anzumerken ist, dass der PET-Fluss während des ganzen Spritzvertahrens kontinuierlich ist und nie völlig abgeschaltet wird.
Das unten genannte Spritzgießverfahren sowie die unten genannten Parameter beschreiben, wie eine spritzgegossene Vorform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Hoechst 86N PET-Kunstharz, Evalca LC-E105 EVOH-Kunstharz und Farbmatrix Farbe CM 85-776-04 auf einer Spritzgießmaschine der Firma Cincinnati Milacron hergestellt wird, die so modifiziert wurde, dass eine zweite Spritzeinheit hinzugefügt und ein PET-Zylinder mit einem Durchmesser von 4,13 cm (1,625 Inch) sowie ein EVOH-Zylinder mit einem Durchmesser von 1,80 cm (0,71 Inch) verwendet wird.
Wie bei den obigen Verfahrensdetails angegeben, beträgt die Schussgröße des PET 2,29 cm (0,90 Inch), und das PET wird in eine Form für die Vorform durch einen Verteiler bei 0,76 cm/sec (0,30 Inch/sec) für 1,95 Sekunden eingespritzt. Der Druck wird dann bei 2,59 × 10⁶ Pa (375 psi) für 14 sec aufrechterhalten, um die Vorform zu verdichten. Das PET-Massepolster ist 0,51 cm (0,20 Inch), und die PET-Zylindertemperatur beträgt etwa 288°C (550 F).
Die Schussgröße des EVOH ist 1,14 cm (0,45 Inch). Das EVOH-Spritzen beginnt 0,80 Sekunden nach Beginn des PET-Spritzens. EVOH wird in die Form für die Vorform durch einen Verteiler mit einer Geschwindigkeit von 1,27 cm/sec (0,50 Inch/sec) 3,2 Sekunden lang eingespritzt. Der Druck von 2,76 × 10⁶ Pa (400 psi) wird 3,0 Sekunden lang aufrechterhalten. Das EVOH-Massepolster ist 0,0 cm (0,0 Inch), und die EVOH-Zylindertemperatur beträgt etwa 204°C (400°F). Die Verjüngung wird durch Auswahl der richtigen Schussgröße, der Spritzgeschwindigkeit sowie des Drucks geschaffen, um so die gewünschte Verjüngung zu erzielen. Eine Methode zur Schaffung der Verjüngung besteht einfach darin, dass man eine kleinere Schussgröße wählt und Material weiterhin durch die Düse fließen lässt, während der Spritzdruck des EVOH von 2,76 × 10⁶Pa auf 0 Pa (400 psi auf 0 psi) abnimmt. Alternativ oder zusammen mit dem oben Genannten kann die Geschwindigkeit, mit der das EVOH in die Form gespritzt wird, während des EVOH-Spritzens verändert werden, zum Beispiel von 1,27 cm/sec auf 0,64 cm/sec (0,5 Inch/sec auf 0,25 Inch/sec), um so eine sich verjüngende Schicht aus EVOH zu schaffen. Anzumerken ist, dass der PET-Fluss während des ganzen Spritzverfahrens kontinuierlich ist und nie völlig abgeschaltet wird, wodurch die gewünschte EVOH-Verteilung herbeigeführt wird.
Durch das Verlangsamen, aber nicht völlige Abschalten des EVOH-Flusses, hat die Vorform 30 eine EVOH-Schicht, die nahe dem oberen Bereich des Körpers 39 der Vorform 30 dicker ist und die gleichmäßig durch den mittleren Abschnitt der Vorform verläuft und sich dann zu einer dünneren EVOH-Schicht nahe dem Bodenbereich der Vorform 30 verjüngt.
Die verjüngte Verteilung des EVOH sorgt auch noch für eine gleichmäßige Farbgebung über die ganze Flasche. Wichtiger ist, dass die Flasche 10 eine EVOH-Schicht 26 hat, die als Sauerstoff- und CO₂-Sperrschutz für Produkte ausreicht, die einen größeren Sauerstoff- und CO₂-Sperrschutz benötigen.
Zusätzlich wurde, wie oben hinsichtlich des obigen Verfahrensblattes beschrieben, den zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorform 30 verwendeten PET-Schichten 38 und 39 Farbe zugegeben. Die zugefügte Farbe ist hochkonzentriert, so dass die Farbe der PET-Schicht 38 und 39 in der geblasenen Flasche 10 ausreichend dunkel ist, um das Licht deutlich zu reduzieren, dem das Produkt in der Flasche ausgesetzt ist. Wichtig ist, dass die verwendete Farbe so hoch konzentriert ist, dass ein minimaler Farbanteil zugefügt wird, der den Fließ- oder Stärkeeigenschaften der PET-Schichten 38 und 39 nicht schadet. In der Vorform 30 wird die zugegebene Farbe von der Firma Color Matrix Corporation, Cleveland, Ohio, hergestellt und ist unter der Farbnummer 84-776-4 bekannt. Diese Farbe wird in so geringem Umfang zugefügt, dass der PET-Strom 38 und 39 etwa zwischen 0,15% bis 0,25% Farbe enthält.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass der Kunststoffbehälter der vorliegenden Erfindung viele Vorteile hat, wovon einige oben beschrieben worden sind und weitere der vorliegenden Erfindung innewohnen. Auch ist klar, dass Abänderungen am erfindungsgemäßen Kunststoffbehälter möglich sind, ohne von den Lehren der Erfindung abzuweichen. Demgemäß ist der Umfang der Erfindung nur so einzuschränken, wie dies von den dazugehörigen Ansprüchen erfordert wird.

Claims

Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) mit einem Halsbereich (16), einem Körperbereich (20) neben dem Halsbereich (16), der eine Zylinderwand (21) definiert (21), und einem Bodenbereich (22) neben dem Körperbereich (20), der sich gegenüber dem Halsbereich (16) befindet, wobei die Zylinderwand (21) eine im Wesentlichen gleichförmige Gesamtwanddicke hat und eine Außenschicht (28), eine Innenschicht (24) sowie eine Zwischenschicht (26) zwischen der Außenschicht (28) und der Innenschicht (24) aufweist und die Zentralachse der Zwischenschicht (26) im Wesentlichen parallel zur Zylinderwand (21) ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchschnittsdicke der Zwischenschicht (26) in der Zylinderwand (21) von einer größeren Durchschnittsdicke an einer ersten Stelle nahe dem Halsbereich (16) des Behälters (10) zu einer geringeren Durchschnittsdicke an einer zweiten Stelle nahe dem Bodenbereich (22) des Behälters (10) verjüngt.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10), der aus einer mehrschichtigen mitgespritzten Kunststoff-Vorform (30) hergestellt ist, wobei der Behälter aufweist: einen Halsbereich (16), einen Körperbereich (20) neben dem Halsbereich (16), der eine Zylinderwand (21) definiert (21), und einen Bodenbereich (22) neben dem Körperbereich (20), der sich gegenüber dem Halsbereich (16) befindet, wobei die Zylinderwand (21) eine im Wesentlichen gleichförmige Gesamtwanddicke hat und eine Außenschicht (28), eine Innenschicht (24) sowie eine Zwischenschicht (26) zwischen der Außenschicht (28) und der Innenschicht (24) aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass sich die Durchschnittsdicke der Zwischenschicht (26) in der Zylinderwand (21) von einer größeren Durchschnittsdicke an einer ersten Stelle nahe dem Halsbereich (16) des Behälters (10) zu einer geringeren Durchschnittsdicke an einer zweiten Stelle nahe dem Bodenbereich (22) des Behälters (10) verjüngt.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenschicht (26) ein feuchtigkeitsempfindliches Sauerstoff-Sperrmaterial aufweist.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 3, wobei das feuchtigkeitsempfindliche Sauerstoff-Sperrmaterial EVOH ist.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 4, wobei die Innenschicht (24) sowie die Außenschicht (28) PET aufweisen.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Durchschnittsdicke der Zwischenschicht (26) in der Zylinderwand (21) an der ersten Stelle etwa 0,0375 mm (1,475 Milli-Inch) beträgt.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Durchschnittsdicke der Zwischenschicht (26) in der Zylinderwand (21) an der zweiten Stelle etwa 0,0343 mm (1,35 Milli-Inch) beträgt.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Zwischenschicht (26) in den Bodenbereich (22) erstreckt.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 2 oder Anspruch 7, wenn vom Anspruch 1 abhängig, wobei die Durchschnittsdicke der Zylinderwand (21) etwa 0,279–0,330 mm (11–13 Milli-Inch) beträgt.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenschicht (26) ein Material aufweist, gewählt aus der Gruppe aus Nylon, weichgemachtem Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Acrylnitril, Polyvinylidenchlorid und Sauerstoff-Fängermaterial.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Innenschicht (24) und die Außenschicht (28) im Wesentlichen dieselbe Dicke haben.
Mehrschichtiger Kunststoffbehälter (10) nach Anspruch 3, wobei der Behälter (10) ein Behälter (10) zum Aufnehmen von Flüssigkeiten ist.
Mehrschichtige Kunststoff-Vorform (30) zum Herstellen eines Kunststoffbehälters (10), wobei die Vorform (30) aufweist: einen oberen Bereich (31), einen Halsbereich (33) neben dem oberen Bereich (31), einen Körperbereich (34) neben dem Halsbereich (33) und einen Bodenbereich (36) neben dem Körperbereich (34), der sich gegenüber dem Halsbereich (33) befindet, wobei der Körperbereich (34) der Vorform (30) eine Innenschicht (39), eine Außenschicht (38) sowie eine Zwischenschicht (37) zwischen der Innenschicht (39) und der Außenschicht (38) aufweist und wobei die Zentralachse der Zwischenschicht (37) im Wesentlichen parallel zum Körperbereich (34) der Vorform (30) ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchschnittsdicke der Zwischenschicht (37) im Körperbereich (34) von einer größeren Durchschnittsdicke an einer ersten Stelle nahe dem Halsbereich (33) der Vorform (10) zu einer geringeren Durchschnittsdicke an einer zweiten Stelle nahe dem Bodenbereich (36) der Vorform (30) verjüngt.
Vorform (30) nach Anspruch 13, wobei die Zwischenschicht (37) ein feuchtigkeitsempfindliches Sauerstoff-Sperrmaterial aufweist.
Vorform (30) nach Anspruch 14, wobei das feuchtigkeitsempfindliche Sauerstoff-Sperrmaterial EVOH ist.
Vorform (30) nach Anspruch 14, wobei der Körperbereich (34) eine Durchschnittsdicke von etwa 4,70 mm (185 Milli-Inch) hat und sich die Durchschnittsdicke der Zwischenschicht (37) von etwa 0,508–0,635 mm (20–25 Milli-Inch) nahe dem Halsbereich (33) auf etwa 0,127 mm (5 Milli-Inch) nahe dem Bodenbereich (36) verjüngt.
Vorform (30) nach Anspruch 14, wobei der Körperbereich (34) eine Durchschnittsdicke von etwa 4,699 mm (185 Milli-Inch) hat, die Zwischenschicht (37) eine Durchschnittsdicke von etwa 0,635 mm (25 Milli-Inch) bei etwa 4,45 cm (1,75 Inch) vom oberen Bereich (31) und sich auf eine Durchschnittsdicke von etwa 0,127 mm (5 Milli-Inch) bei einem Abstand von etwa 8,26 cm (3,25 Inch) vom oberen Bereich (31) verjüngt.
Vorform (30) nach Anspruch 14, wobei die Zwischenschicht (37) ein Material aufweist, gewählt aus der Gruppe aus Nylon, weichgemachtem Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Acrylnitril, Polyvinylidenchlorid und Sauerstoff-Fängermaterial.
Vorform (30) nach Anspruch 14, wobei die Innenschicht (39) sowie die Außenschicht (38) PET aufweisen.
Mehrschichtige mitgespritzte Kunststoff-Vorform (30) mit einen Halsbereich (33), einen Körperbereich (20) neben dem Halsbereich (33) und einem Bodenbereich (36) neben dem Körperbereich (34), der sich gegenüber dem Halsbereich (33) befindet, wobei der Körperbereich (34) eine im Wesentlichen gleichförmige Gesamtwanddicke hat und eine Außenschicht (38), eine Innenschicht (39) sowie eine Zwischenschicht (37) zwischen der Außenschicht (38) und der Innenschicht (39) aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass sich die Durchschnittsdicke der Zwischenschicht (37) im Körperbereich (34) von einer größeren Durchschnittsdicke an einer ersten Stelle nahe dem Halsbereich (33) der Vorform (30) zu einer geringeren Durchschnittsdicke an einer zweiten Stelle nahe dem Bodenbereich (36) der Vorform (30) verjüngt.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 20, wobei die Zwischenschicht (37) ein feuchtigkeitsempfindliches Sauerstoff-Sperrmaterial aufweist.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 21, wobei die Zwischenschicht (37) EVOH aufweist.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 20, wobei der Bodenbereich (36) den Körperbereich (34) schließt und sich die Zwischenschicht kontinuierlich durch den Bodenbereich (36) erstreckt.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 20, wobei sich die Zwischenschicht (37) im Wesentlichen gleichförmig durch den Bodenbereich (36) erstreckt.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 20, wobei die Innenschicht (39) und die Außenschicht (38) die Zwischenschicht (37) vollständig einschließen.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 21, wobei eine Durchschnittsdicke der Zwischenschicht (37) um den Umfang des Halsbereichs (33) etwa 0,635 mm (25 Milli-Inch) beträgt.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 21, wobei eine Durchschnittsdicke der Zwischenschicht (37) um den Umfang des Körperbereichs (34) an der Stelle neben dem Halsbereich (33) etwa 0,508 mm (20 Milli-Inch) beträgt.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 21, wobei eine Durchschnittsdicke der Zwischenschicht (37) um den Umfang des Körperbereichs (34) an der Stelle neben dem Bodenbereich (36) etwa 0,127 mm (5 Milli-Inch) beträgt.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 21, wobei die Innenschicht (39) und die Außenschicht (38) aus PET bestehen und die Zwischenschicht (37) aus EVOH.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 21, wobei sich die Dicke der Zwischenschicht (37) von etwa 0,508–0,635 mm (20–25 Milli-Inch) nahe dem Halsbereich (33) auf etwa 0,127 mm (5 Milli-Inch) nahe dem Bodenbereich (36) verjüngt.
Kunststoff-Vorform (30) nach Anspruch 21, wobei sich die Dicke der Zwischenschicht (37) von etwa 0,635 mm (25 Milli-Inch) bei etwa 4,45 cm (1,75 Inch) von einem Oberteil der Vorform (30) auf etwa 0,127 mm (5 Milli-Inch) bei etwa 8,26 cm (3,25 Inch) vom Oberteil der Vorform (30) verjüngt.
Verfahren zum Spritzgießen einer Kunststoff-Vorform (30) mit einem Halsbereich (33), einem Körperbereich (34), der einen Zylinderwandbereich neben dem Halsbereich (33) definiert, sowie mit einem Bodenbereich (36) neben dem Körperbereich (34), der sich gegenüber dem Halsbereich (33) befindet, wobei die Zylinderwand und der Bodenbereich (36) jeweils eine Außenschicht (38), eine Innenschicht (39) sowie eine Zwischenschicht (37) zwischen der Außenschicht (38) und der Innenschicht (39) aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Einleiten eines Flusses aus einem ersten Material, um sowohl die Innenschicht (39) als auch die Außenschicht (38) zu bilden, b) Einleiten eines Flusses aus einem zweiten Material, um die Zwischenschicht (37) zu bilden und c) Beenden des Flusses aus dem zweiten Material nach Beenden des Flusses aus dem ersten Material.
Verfahren nach Anspruch 32, des Weiteren umfassend den Schritt, weiterhin Druck auf das zweite Material aufzubringen, nachdem der Fluss des zweiten Materials beendet worden ist.
Verfahren nach Anspruch 32, des Weiteren umfassend die folgenden Schritte: d) Beenden der Druckaufbringung auf das zweite Material und e) kontinuierliche Druckaufbringung auf das erste Material ab Beendigung des Flusses des ersten Materials bis nach Beendigung der Druckaufbringung auf das zweite Material.
Verfahren nach Anspruch 34, des Weiteren umfassend den Schritt, wenigstens einen von mehreren Spritzparametern von wenigstens einem des ersten Materials und des zweiten Material zu ändern, damit sich die Zwischenschicht (37) von einer Stelle nahe dem Halsbereich (33) zu einer Stelle nahe dem Bodenbereich (36) verjüngt.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei der Schritt des Veränderns wenigstens eines von mehreren Spritzparametern von wenigstens einem des ersten Materials und des zweiten Materials den Schritt umfasst, eine Fließgeschwindigkeit von wenigstens einer des ersten Materials und des zweiten Materials zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 36, wobei der Schritt des Veränderns wenigstens eines von mehreren Spritzparametern von wenigstens einem des ersten Materials und des zweiten Materials den Schritt umfasst, einen Spritzdruck von wenigstens einem des ersten Materials und des zweiten Materials zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei der Schritt des Veränderns wenigstens eines von mehreren Spritzparametern von wenigstens einem des ersten Materials und des zweiten Materials den Schritt umfasst, eine Schussgröße von wenigstens einer des ersten Materials und des zweiten Materials zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei der Schritt des Veränderns wenigstens eines von mehreren Spritzparametern aus wenigstens einem des ersten Materials und des zweiten Materials den Schritt umfasst, eine Spritztemperatur von wenigstens einer des ersten Materials und des zweiten Materials zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei d) der Schritt des Einleitens eines Flusses des ersten Materials das Einleiten eines Flusses aus PET-Material umfasst und e) der Schritt des Einleitens eines Flusses des zweiten Materials das Einleiten eines Flusses aus EVOH-Material umfasst.