SE513744C2 - Plastbehållare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 513 744 »mul- 2 av pastöriseringen kyls flaskan ned innan vätskan har svalnat och minskat sin volymitet. Vid denna kylning "stelnar" flaskan i ett något expanderat läge. Härvid alstras ett oönskat undertryck i flaskan som är beroende av volymökningens storlek, och risk uppstår att flaskan deformeras osymmetriskt på grund av detta. För att minska kylningens inverkan på flaskans volymökning kan man sänka kylhastigheten och avbryta kylningen vid en temperatur av t ex ca 35-40°C. Detta medför dock att drycken åldras mycket snabbare, innebärande att dess hàllbarhetstid för- sämras.

Det finns på marknaden plastflaskor, vilka är av- sedda att bemästra de motarbetande rörelser som uppstår vid ovannämnda uppvärmning, Dessa flaskor är försedda med s k paneler som har till uppgift att utvidga sig/dra ihop sig för att ta upp volymskillnaderna mellan vätska och flaska. under försommaren 1997.

En flaska av detta slag lanserades av sökanden Flaskan är föremål för svensk mönsterregistrering nr 62 341.

Sökandens panelförsedda flaska fungerar i huvudsak tillfredsställande, men vid expansionen krävs att de för- hållandevis breda panelerna kan ta upp i stort sett hela den relativa volymförändringen mellan flaska och vätska.

Skulle så inte vara fallet finns risk att flaskans botten buktas utåt, vilket vållar både estetiska och hanterings- mässiga problem. Dessutom medför det att flaskans volym ökar drastiskt. Efter expansionen krävs vidare att flas- kan kan kontrahera tillräckligt så att den relativa volymförändringen mellan flaska och dryck blir så liten som möjligt.

Med dagens panelförsedda flaskmodeller blir slutre- sultatet av den expansion och kontraktion som uppstår vid pastöriseringen, att flaskans volym ökar något (t ex ca 7 ml för en 0,5 liters flaska). för att det inre trycket vid lagring ligger under omgiv- Flaskans volymökning med- ningens tryck. Detta får till följd att flaskan har en benägenhet att kollapsa inåt. Olägenheten accentueras av -=?afxAK\Aïs\P22v >s* ma» !\) c 10 15 20 25 30 35 513 744 "|Jl“ *.'| 3 att flaskorna ofta lagras i kylrum, där kylningen ytter- ligare ökar det inre undertrycket. Motsvarande sker hos konsumenten som ställer in flaskorna i kylskåpet. Dess- utom har drycker som innehåller mycket C-vitamin en ten- dens att förbruka syret i den luft som är innesluten i den övre delen av flaskan, vilket också ökar på under- trycket.

Beträffande teknikens ståndpunkt inom det aktuella området diskuteras några ytterligare kända flaskmodeller nedan. _ US-A-3 871 541 visar en plastflaska vars stomme är försedd med långsträckta rännor, vilka närmast är av estetisk natur och inte har någon teknisk funktion att fylla.

I WO 97/10998 visas en liknande flaska med vertika- la, breda paneler som är avsedda att tryckas ut av det inre trycket från den kolsyrade drycken för att bilda en cirkulär yta, på vilken flaskans etikett skall placeras.

WO 95/06593 beskriver en plastflaska för varmfyll- ning, vid vilken liknande problem som uppstår vid pastö- risering är aktuella. En viktig skillnad är dock att vilket innebär att denna flaska inte behöver kunna ta upp någon flaskan inte försluts innan drycken värms upp, expansion. Flaskans vägg har snedställda rännor, vilka är avsedda att kombinera två egenskaper, nämligen att urtag i omkretsled möjliggör stor elastisk volymförändringsför- måga och att urtag i vertikal riktning ger mekanisk sta- bilitet åt flaskan. Enligt WO 45/06593 måste flaskan ha i omkretsled sig sträckande rännor för upptagning av volym- förändringarna. Vidare måste rännorna ha en vertikal kom- ponent för att flaskan skall kännas stabil vid handhavan- det. tillverka flaskan, eftersom formverktygen är dyrare.

De snedställda rännorna gör det dock dyrare att En ytterligare känd plastflaska visas i US-A-5 279 433, vilken har breda paneler som tjänar till att förhindra utbuktning av den del av flaskan på vilken etiketten skall fästa§¿%Ännu en känd panelförsedd plast- 10 15 20 25 30 35 v-.wnf- 513 744 4 flaska visas i EP-A-628 482, där syftet med panelerna är att åstadkomma en flaska som är stabil vid handhavandet. De båda sistnämnda flaskorna har paneler med ett mycket komp- licerat tvärsnitt, vilket gör att tillverkningen av dessa flaskor blir komplicerad och dyr.

Under åren har man således provat ett antal olika utformningar av plastflaskor för att försöka komma till- rätta med olägenheten att flaskan kollapsar inåt, men hittills har ingen lyckats lösa problemet fullt ut. I synnerhet har man inte kunnat åstadkomma en flaska som först tillåter expansion och som därefter ändå kan kon- trahera tillräckligt till förhindrande av att det inre trycket får flaskan att kollapsa inåt.

Sammanfattning av gppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att an- visa en lösning på ovannämnda problem och att åstadkomma en plastbehållare, vilken klarar den expansion och kon- traktion som krävs vid värmebehandling av den vätska be- hållaren är fylld med.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att den åstadkomna plastbehållaren skall vara lätt, dock utan något avkall på hållfastheten. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att den anvi- sade plastbehållaren skall vara enkel att tillverka.

Dessa och andra ändamål, som kommer att framgå av följande beskrivning, har nu uppnåtts genom uppfinningen medelst en plastbehållare, vilken är av den inledningsvis angivna typen och har de särdrag som anges i efterföl- jande patentkrav l. Föredragna utföringsformer anges i efterföljande underordnade patentkrav.

Ett framträdande särdrag är att plastbehållaren en- ligt uppfinningen har formförändringsupptagande områden, vilka kan sägas ha en kontrollerbar flexibilitet. Dessa områden, inåtbuktande rillor, gör att behållaren vid värmebehandling kan expandera med som omfattar långsträckta, vätskan och sedan dra hop sig vid kylningen. De inåtrik- tade rillorna, som är utformade i behållarstommen, medför 10 15 20 25 30 35 ...yn-l» 513 744 5 att behållaren väsentligen bibehåller sin form även om dess dimensioner förändras. Detta gör att den på ett enkelt och smidigt sätt kan expandera och sedan dra ihop sig till önskade dimensioner.

Rillorna har dessutom helt allmänt en stabiliserande effekt på behållaren mot intryckning, t ex vid hantering av behållaren.

Enligt en särskilt föredragen utföringsform av upp- finningen har varje rilla en tvärsnittsform omfattande tre radier, varav två yttre radier är så riktade att de definierar konvexa ytor på behållarens utsida medan en mellanliggande tredje radie definierar rillans botten.W Denna utformning befrämjar rillans formförändringsupp- tagande funktion samtidigt som skarpa kanter undviks, vilka skulle kunna förorsaka spänningskoncentrationer_ Plastbehållare utformade i enlighet med uppfinningen är inte på något sätt begränsade till pastöriseringe- tillämpningar, utanlderas kombination av flexibilitet och stabilitet är användbar i många olika fall där plastbe- hållare används. Z Med värmebehandling menas här alla former av behand- ling av vätska i behållaren (flaskan), vid vilken väts- kans temperatur förändras efter det att behållaren fyllts, t ex pastörisering och s k "hot-filling", vid vilken behållaren fylls med varm vätska och tillsluts.

Alla sådana tillämpningar ställer krav på att behållarens form är flexibel på ett kontrollerbart sätt.

Kort beskrivning av ritningarna En för närvarandejföredragen utföringsform av upp- finningen beskrivs häšefter med hänvisning till åtföl- jande schematiska tlåningar.

Fig l visar hur pastöriseringstemperatur och -tryck i en plastflaska varierar över tiden för pastöriseringen (känd flaska resp flaska enligt uppfinningen).

Fig 2 visar i partiellt tvärsnitt hur en expansions- upptagande panel hos en känd plastflaska beter sig vid pastörisering av flaskans innehåll (vätska). 7\ IJ 21356 C,- 9 14:31 g:Xpa:\s12<“;ans”~_;2972357.doc 10 15 20 25 30 35 -.:~n(~ 513 7644 Fig 3 visar i tvärsnitt motsvarande fig 2 hur en formförändringsupptagande rilla hos en plastflaska enligt den föredragna utföringsformen av uppfinningen beter sig vid pastörisering.

Fig 4 visar en plastflaska enligt den föredragna ut- föringsformen fràn sidan.

Pig 5 visar ett tvärsnitt genom flaskan taget längs linjen V-V i fig 4.

Fig 6 visar en delförstoring av en rilla i flaskans vägg.

Beskrivning av föredragna utföringsformer I fig 4 visas en för fvllning av värmebehandlingsbar vätska avsedd plastbehàllare i form av en flaska som om- fattar en stomme l vars sidovàgg har en cylindrisk del 2 och en konisk del 3, vilken pà fackspràk benämns flask- bröst. Den cylindriska delen 2 är nedtill ansluten till flaskans bottenparti 4, och upptill övergàr den i den koniska delen 3 via en s k midja 5 pà flaskan. Upptill övergår den koniska delen 3 i ett halsparti 6 försett med en ringfläns 7 och en mynningsförskruvning 8. Bottenpar- tiet 4 är av typen champagnebotten.

Enligt den visade utföringsformen är làngsträckta, inàtbuktande rillor 9, (eng. "flutes") cylindriska delen 2, vilka sträcker sig vertikalt och utformade i den parallellt med flaskans centrumaxel C. I en annan utfö- ringsform (ej visad) sträcker sig rillorna även upp pä den koniska delen. Rillorna kan i detta fall ges avbrott vid övergången eller midjan mellan den cylindriska och den koniska delen av flaskstommen (ej visat).

Rillorna 9 kan ha ett eller flera avbrott (ej visat) med en total längd understigande 25% av rillans 9 ut- sträckning, företrädesvis understigande 15%.

Varje rilla 9 har ett tvärsnitt vars botten 10 är formad som en radie (R2) med sin konkava sida pà utsidan av flaskan (se fig 6). Övergångarna mellan rillans 9 bot- ten 10 och flaskans cylindriska del 2 är radieformade (R1) med sina konvexa sidor pà utsidan av flaskan.

LZFßG-OSCQ 14:01 g:\pat\aakïanskgflšïïššï'.dos 10 15 20 25 30 35 ü' 513 74i7l Enligt en föredragen utföringsform av en flaska med volymen 0,5 l är flaskan försedd med tio st rillor 9 sym- metriskt fördelade kring stommens 1 omkrets. Varje rilla 9 definieras av radiergaJR1 = R2 = 3 mm (se fig 6). De förhållandevis smalagrillorna 9 sträcker sig över väsent- ligen hela den cylindriska delen 2, och upptar i den vi- sade utföringsformen ca 35% av dennas mantelyta. Dessa parameterförhållanden har visat sig ge flaskan god pres- tanda samtidigt som denna får en estetiskt tilltalande form. Praktiska försök har påvisat goda resultat då rillornas 9 andel av den cylindriska delens 2 mantelyta ligger i området 10-50%, företrädesvis 25-45%.

Rillorna 9 tjänar till att ta upp eller utjämna sådana formförändringar (expansion och kontraktion) som uppstår vid värmebehgndling (t ex pastörisering) av den vätska som flaskan innehåller. Den formförändringsupp- tagande förmåga som rillorna 9 ger kan liknas vid en "dragspelsverkan". Vidare har rillorna 9 en förstyvande och förstârkande verkan på flaskan.

Det skall påpekas att andra vätskor kan kräva helt andra grader av formförändringsförmåga, varvid annat an- tal och annan form på rillorna 9 kan erfordras. I nedan- stående tabeller beskrivs variationen av olika parametrar vad gäller rillorna 9 i flaskorna. Den översta raden an- ger inom vilka gränser det idag anses vara rimligt att variera parametrarna, Den mellersta raden är ett före- draget intervall inom vilket parametrarna väljs för erhållande av ett_bättr§_funktionellt och mer estetiskt tilltalande utseende av flaskan. Den nedersta raden anger parametervalet för den för närvarande mest föredragna utföringsformen av flaskan. (D = flaskans diameter, se fig 6).

I) 513 744 -.]-nf?- 8 För flaskor i intervallet 0,2-0,6 liter (D=45-70 mm) Tabell 1 R1 [mm] R2 [mm] antal rillor 1,5-5 1,5-5 6-20 2-4 2-4 8-16 3 3 10-12 5 För flaskor i intervallet 0,5-1,5 liter (D=60-95 mm) Tabell 2 R1 [mm] R2 [mm] antal rillor 2-7 2-7 6-20 3-6 3-6 8-16 4-5 4-5 10-12 Detta kan också redovisas som önskad kvot mellan 10 diameter D och R1 respektive R2 enligt nedanstående tabell.

Tabell 3 D/Rl D/R2 antal rillor 9-45 9-45 6-20 15-30 15-30 8-16 20-24 20-24 10-12 15 Vätskevolymen kan minskas något så att man får en större ”fjädringseffekt” av den lättkompressibla luft som är innesluten i flaskan. Detta kräver dock att flaskans volym görs större för samma önskade vätskevolym.

Vid provning av olika tillverkningsmetoder och pre- 20 formar för formblåsning till önskade flaskor har det vi- sat sig att blàsformar som innebär att flaskan återvänder till sin ursprungliga volym är fördelaktiga. Man kan t o m framställa plastflaskor med ett svagt övertryck i.

Tillverkningen kan ske enligt konventionella metoder, 25 varvid flaskorna formblåses i ett formrum som på sin 10 15 20 25 30 35 .;-1\ t' 513 744 9 formyta har långsträckta àsar (ej visade), vilka formar rillorna 9.

Vid jämförelse mellan en flaska med rillor 9 enligt uppfinningen och en känd flaska med paneler har upptäckts en viktig skillnad. Panelerna på den kända flaskan har en Då flaskan sedan skall dra ihop sig måste denna extralängd ”knäckas tendens att öka sin bredd under expansionen. över” den minsta panelbredden för att flaskan skall dra ihop sig tillräckligt. Denna överknäckning ger ett extra motstånd som innebär ökad risk för att flaskans volym skall öka under värmebehandlingen (se fig 2). Vid använd- ning av flaskan enligt uppfinningen uppträder detta feno- men inte alls, vilket gör att flaskan mycket enklare drar sig samman vid kylningen (se fig 3).

För uppnående av dels ett estetiskt tilltalande ut- seende för flaskan, dels enkel tillverkning av densamma placeras rillorna 9 med fördel symmetriskt kring flaskans omkrets. Symmetrin medför också att eventuella belast- ningar på flaskan tas upp symmetriskt, varigenom en mera hållfast flaska erhäll§. Alla rillorna 9 behöver dock inte följa samma symmetrimönster, utan de kan vara för- skjutna relativt varandra i omkretsriktning och axiell riktning.

I beaktande av hållfasthetsmässiga och designmässiga faktorer utformas de inåtbuktande rillorna 9 i flaskan med fördel så, R2 är (s k tangentiell att övergångarna mellan radierna Rl, sådana att deras derivata sammanfaller övergång, se fig 6). Genom att variera storleken och för- hållandena mellan radierna Rl, R2 samt bågvinkeln för de bredd och djup På detta sätt kan man variera rillorna 9 olika radierna kan man erhålla olika form, på rillorna 9. så att deras funktion väsentligen riktas mot att optimera någon egenskap som är extra viktig för en speciell värme- behandling av den vätska flaskan skall innehålla. Enligt den föredragna utföringsformen är rillans 9 djup av stor- leksordningen hälften så stort som radierna Rl, R2. Exem- pelvis är djupet företrädesvis ca 1 mm för flaskor med Im: ñ- <;~1.'*"- .~.- nav-H rf' \ .\'.':~~ '~"~-':'?^';f:',= ~,-\.~ t; V-fw? l.- . _; -' u. ~.r v.. ~..-'..¿\-..'..: vrf.,- -.¿.,., - .Lt-al 10 15 20 513 744 10 Rl = R2 = 3 mm och volymen 0,2-0,6 liter. flaskor med volymen 0,5-1,5 liter är djupet 1,5 mm och Rl = R2 = 4 mm.

Det skall i detta sammanhang nämnas att i den visade För motsvarande utföringsformen har flaskans sidovägg företrädesvis en väggtjocklek i området 0,35-0,55 mm, 0,4-0,5 mm.

Andelen rillor 9 i förhållande till flaskans totala i praktiken vanligen omkrets påverkar också flaskans expansions-/kontraktions- förmåga. Ju större andel rillor 9 desto större formför- ändringsförmåga hos flaskan.

Flaskan består av ett plastmaterial lämpat för form- blåsning utgående från en preform, varvid tänkbara mate- rial är PET, kan t ex ske i enlighet med den teknik som beskrivs i PEN eller blandningar därav. Formblàsningen sökandens inledningsvis angivna patentpublikation EP-A-521 841.

Avslutningsvis må påpekas att uppfinningen inte är begränsad till de utföringsformer som beskrivits i det föregående, utan modifieringar är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis kan plastbehållaren ha annan form än vad som visats här, varvid i vissa fall rillornas tvärsnittsform också kan avvika.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 513 744 ll PATENTKRAV

1. Plastbehållare för värmebehandlingsbar vätska, omfattande en stomme (1) vars sidovägg är försedd med områden (9) vid volymförändring av behållaren, som är anordnade att ta upp formförändringar k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda områden för upptagning av formför- ändringar omfattar långsträckta, inåtbuktande och expan- sions- och kontraktignsutjämnande rillor (9), som är utformade i stommen (1) och som är så riktade att deras projektioner på ett plan, i vilket behållarens centrum- axel (C) ligger, sträcker sig i samma riktning som behållarens centrumaxel (C).

2. Plastbehållare_enligt krav 1, vid vilken varje rilla (9) (10) (R2).

3. Plastbehållaregenligt krav 1 eller 2, vid vilken har en botten definierad av en radie varje rilla (9) har en tvärsnittsform omfattande tre ra- (R1, R2), varav två yttre radier (Rl) att de definierar konvexa ytor på stommens (1) (R2) dier är så riktade utsida medan en mellanliggande tredje radie definierar rillans (9) botten (10).

4. Plastbehållare enligt krav 3, vid vilken över- (Rl, R2) hos varje rilla (9) anordnad att deras derivator sammanfaller. gången mellan radierna är så

5. Plastbehållare enligt något av kraven 2-4, vid (R2) hos varje rilla (10) vilken den bottendgfigierande radien (9) är så riktad attgrillans (9) botten en konkav yta i stommen (1). definierar

6. Plastbehållare enligt något av föregående krav, vid vilken stommen (1) omfattar en cylindrisk del (2) och en konisk del (3) stone i den cylindriska delen (2). och rillorna (9) är anordnade åtmin-

7. Plastbehållare_enligt något av föregående krav, vid vilken stommen (1) och en konisk del (3) den cylindriska delen omfattar en cylindrisk del (2) och rillorna (9) är anordnade endast i (2). M' 513 744 12

8. Plastbehållare enligt något av föregående krav, vid vilken rillorna (9) är symmetriskt placerade utmed stommens (1) omkrets.

9. Plastbehållare enligt något av kraven 6-8, vid vilken rillornas (9) andel av den cylindriska delens (2) mantelyta ligger mellan 10% och 60%, företrädesvis mellan 25% och 45%.

10. Plastbehållare enligt något av föregående krav, vilken utgörs av en flaska för dryck.