CN101005990B - 合成树脂制瓶体 - Google Patents

Abstract

本发明以在不增加壁厚即不增加材料成本的情况下提高瓶体横向的刚性及强度的瓶体形状的设计作为技术课题，提供一种可以顺畅地用于输送线、自动售货机的合成树脂制瓶体，该合成树脂制瓶体以低成本在堆积保存时不会发生变形，并且在用于高温填充时能够充分地发挥减压吸收作用，本发明为了达到该目的所采用的方法为，将主体部上的多个突条状的支柱部相对瓶体的中心轴倾斜规定角度并呈螺旋状以位于相并行位置的方式形成，该合成树脂制瓶体能够抑制由于横向作用在所述主体部的筒壁上的挤压力产生的变形。

Description

合成树脂制瓶体

技术领域

本发明涉及合成树脂制瓶体，尤其涉及一种能够抑制由于横向作用在主体部上的挤压力而产生的变形的合成树脂制瓶体。

背景技术

一直以来，聚对苯二甲酸乙二醇酯(下面称PET)树脂制等的合成树脂制瓶体作为各种饮料用的容器被广泛应用，但是，在这些瓶体中，伴随着为了降低材料成本的主体壁的薄壁化，需要充分确保作为瓶体的刚性与强度，另外，如何不显眼地吸收由于瓶体内的压力变动而产生的主体壁的变形成为了瓶体形状设计中的一大课题。

例如，在专利文献1中记载有一种主体部具有减压吸收板的瓶体。该瓶体可用于需要杀菌的高温填充，所谓高温填充，是例如将果汁饮料、茶等内容液在90℃的高温下进行填充。将温度为90℃左右的内容液填充到瓶体中，并盖上盖密封后，由于冷却，瓶体内变成相当的减压状态，因此存在主体壁变形的问题。

图5表示了一种现有的容量为280ml的小型球形PET瓶，该PET瓶由口筒部102、肩部103、主体部104及底部105形成，在主体部104上形成有6个呈凹陷状的减压吸收板111。该减压吸收板111大致呈平板状，当瓶体101内呈减压状态时，该减压吸收板111可容易地向内侧凹陷状变形，因此，在外观上，不会给人瓶体歪斜变形的感觉，也就是说，该减压吸收板111能够发挥不显眼地吸收(缓和)减压状态的作用(以下称作减压吸收作用)。

另一方面，与瓶体的中心轴X方向(以下会出现称为纵向的情况)的挤压力相关的刚性或弯曲强度(以下仅称为强度)主要由呈立起状形成在邻接的减压吸收板111之间的支柱部115承担。

另外，与中心轴X方向垂直方向(以下称作横向)的挤压力(参照图5中白色箭头所示方向)相关的刚性或弯曲强度主要由位于减压吸收板111上、下位置上的短圆筒状的环状部116t、116b承担，根据需要也可以在该部分上形成圆周槽117，使其发挥更大的圆周加强筋的功能，提高横向的刚性及弯曲强度。

通过支柱部115、环状部116t、116b能够如上述那样充分确保纵向及横向的刚性及强度，在内容液的填充工序、瓶体的输送线、堆积保存、自动售货机的销售等生产、物流、销售的过程中自不必说，而且，即使平时在瓶体上作用外力的情况下，也不会发生由于变形引起的问题。

在此，在不断推进主体壁的薄壁化的情况下，不仅限于上述那样的用于高温填充的瓶体，即使对于例如通过超过滤法将内容液中的细菌过滤掉使其无菌化、或通过高温短时间内瞬间杀菌并进行常温填充的用于常温无菌填充的瓶体等、常温充填用的一般的瓶体，由于环境温度的变化等引起的微小的内压的变化，使主体壁产生变形。

因此，上述说明的用于高温填充的瓶体形状的设计方法，即，在主体部上有目的地凹陷形成作为容易变形的区域的减压吸收板，对应于瓶体内部的压力变动，通过残留在减压吸收板周围位置上的没有凹陷的支柱部及环状部来确保作为瓶体的刚性及强度的设计方法，不仅限于高温填充用瓶体，也能有效地适用于常温填充用的一般瓶体。

但是，与大型的瓶体相比，在350ml或280ml的小型瓶体中能够形成减压吸收板的范围是有限的，因此就会出现难以同时充分确保减压吸收板的减压吸收作用及作为瓶体的刚性的问题。如前述图6所示，纵向的刚性及强度通过在纵向上立起的支柱部115能够比较容易地确保其刚性及强度，但是，确保横向的刚性及强度却是比较困难的。

若横向的刚性及强度不足，在瓶体的输送线上，瓶体的整齐排列状态会被打乱，从而妨碍流畅的输送；在瓶体横向排列进行装箱并堆积保存的时候瓶体也容易发生变形，而且，在很多瓶体横向堆积在自动售货机内的状态下，最下端的瓶体的主体部与售出用的挡板等抵接并在横向上发生弯曲变形，其结果就是，该瓶体偏离挡板，导致数个瓶体一并被售出的致命的问题。

为了提高横向的刚性及强度，例如，可在主体部的中央高度的位置上追加设置能够发挥圆周加强筋作用的周突条或圆周槽，但是，这样做的话，可能形成减压吸收板的面积就会受到限制，导致不能充分确保减压吸收作用。如前所述，越是小型的瓶体，越难解决这个问题，历来都是通过增加瓶体的壁厚来确保瓶体的刚性及强度的，这样做的结果就是增加了使用的树脂量提高了制造成本。

发明内容

因此，本发明就是为了解决上述现有技术中的问题而创造的技术方案，以瓶体形状的设计作为技术课题，该瓶体在不通过增加壁厚即增加材料成本的情况下提高瓶体横向的刚性及强度，其目的在于提供一种成本更低的合成树脂制瓶体，该瓶体可顺利地在输送线及自动售货机中使用，并在堆积保存时不会产生变形，而且，在用于高温填充时能够发挥充分的减压吸收作用。

为了解决上述技术问题，技术方案1所述的发明是：在主体部上形成配置多个突条状的支柱部，使该支柱部相对瓶体的中心轴倾斜规定的倾斜角度并呈螺旋状以位于相并行的位置，抑制从横向作用在主体部筒壁上的挤压力产生的变形，在圆周方向并列状地形成多个板，调整倾斜角度，以使无论在相对瓶体的中心轴的哪个中心角度位置上，在形成减压吸收板的高度范围内的某个位置都有所述支柱部的一部分存在。

技术方案1的基本技术思想在于：使支柱部相对于瓶体的中心轴倾斜，使该支柱部发挥作为支承原来纵向载荷的支柱的作用，并且，使周突条发挥圆周加强筋的作用，提高针对横向挤压力的刚性及强度。

而且，根据技术方案1的上述结构，由于使支柱部相对于瓶体的中心轴倾斜规定的倾斜角度并呈螺旋状形成配置，所以，支柱部不是形成在平面上，而是向瓶体的外部方向突出形成的弯曲状，能够对横向的挤压力发挥圆周加强筋的作用，并能够抑制由横向作用在主体部的筒壁上的挤压力所产生的变形。

技术方案1的上述结构针对下述情况尤其有效，即：在横向的挤压力中，例如，像在自动售货机内由商品售出机构部分的挡板作用在瓶体上的挤压力那样，挤压力在被限定的宽度内作用在主体部的大致全体高度范围内的情况。

也就是说，根据技术方案1的上述结构，无论处于相对瓶体的中心轴的哪个中心角度位置上，在形成板的高度范围内的某个位置都有支柱部的一部分存在，根据这样的结构，无论在主体部的哪个中心角度位置上作用横向载荷，该横向载荷都会被位于板上、下位置上的环状部以及位于该上、下环状部之间的支柱部这3个部分支承，能够抑制弯曲的大小。

在这里，若如现有的瓶体那样，在支柱部直立的瓶体中，若在限定于没有支柱部的中心角度位置的宽度内，在主体部的大致全高的范围内作用横向载荷的话，则那里仅有上、下的环状部两点来支承，因此，会产生较大的弯曲变形。

技术方案2所述的发明是在技术方案1所述的发明中，所述板呈在主体部的一定高度范围内使筒壁的一部分凹陷形成的凹状，将邻接的板之间作为支柱部。

技术方案2记载的上述结构是相对中心轴倾斜形成的支柱部的形成方式之一，根据技术方案2的上述结构，例如，在具有圆筒状的主体部的瓶体上，残留着没有凹陷的部分，该部分包围着凹状的板，该凹状的板是通过将筒壁形成为凹陷状而形成的，这些没有凹陷的部分中，周向上相邻接的板之间为支柱部，板的上、下形成有残留成短圆筒状的环状部。

由于支柱部形成为突条状，又使支柱部以瓶体的中心轴为中心呈螺旋状地位于圆筒状的筒壁上，所以，支柱部不是形成在平面上的，而是向瓶体的外部方向突出形成的弯曲状，能够对横向的挤压力发挥圆周加强筋的作用，并能够抑制由横向作用在主体部的筒壁上的挤压力所产生的变形。

在这里，对于一根支柱部来说，其发挥的圆周加强筋的作用比较小，但是，本发明是将多个上述那样的向外的突条状的支柱部倾斜形成，而且将这些支柱部的上端及下端通过上述上、下的环状部连结成一体。

这样，就不仅是一根支柱部孤立地发挥作用，而是多个支柱部通过上下的环状部连结成一体，包括该环状部的突条状肋部形成为扩展到主体部整体的网络，这样就能够分散载荷，能够有效地提高与横向的按压相关的刚性及强度。

而且，凹状的板不仅能够起到形成支柱部与环状部的作用，当瓶体内的压力随着内容液的温度、环境温度的变化而变动时，还能够发挥吸收该压力变动的作用，使得因压力变动导致的筒壁的变形不明显。另外，通过该吸收作用，还能使变形不会波及到支柱部及环状部，这样就能够使瓶体外壳的整体形状保持一定，能够防止由于筒壁的内压变动而引起的在输送线、堆积保存等情况下出现的问题。

此外，上面对具有圆筒状主体部的瓶体进行了举例并说明了其作用效果，但是，本发明当然也适用于除了圆形瓶体外的椭圆筒状、长圆筒状、正多边形筒状的瓶子。

另外，若支柱部的倾斜角度过小，对于提高横向的刚性及强度的贡献变小，另一方面，若倾斜角度过大，支柱部本来应该具有的纵向刚性或弯曲强度变小，因此，将倾斜角度具体设定为何种程度属于包括瓶体的使用方式或外观设计在内的设计事项。

技术方案3所述的发明，是在技术方案2所述的发明中，将所述板作为减压吸收板。

根据技术方案3的上述结构，由于无需牺牲板的面积就能够确保瓶体的刚性与强度，因此，只要适当设计凹状的板的凹陷形状，使其作为具有减压吸收作用的减压吸收板发挥作用，就能够用于高温填充。

技术方案4的发明是在技术方案1、2或3所述的发明中，至少使倾斜角度大到使任意一根支柱部的上端的中心角度位置与邻接的支柱部的下端的中心角度位置相一致的程度。

根据技术方案4的上述结构，通过使任意一根支柱部的上端的中心角度位置与相邻接的支柱部的下端的中心角度位置相一致，使多个支柱部相联系，支柱部作为整体扩展配置到整个圆周，这样就能更有效地发挥支柱部作为圆周加强筋的作用。

当然，若倾斜角度更大，相邻接的支柱部的上端部与下端部虽然能够重叠，但是，如前所示，重叠到什么程度可作为包括纵向刚性及强度、或外观的设计事项来决定。

另外，在形成有凹状的板的瓶体中，表示了为了使支柱部的一部分存在于该板的高度范围内的某个位置上而用于确定支柱部的倾斜角度的具体结构中的一种，由于至少支柱部的上端位于与邻接的支柱部的下端相重叠的位置，因此，无论处于什么中心角度位置上，在形成板的高度范围内的某个位置都可使支柱部的一部分存在。

技术方案5的发明是在技术方案1、2、3或4所述的发明中，对板的角部进行倒角处理使其呈圆弧状，使支柱部的上基端部及下基端部的宽度变宽。

根据技术方案5的上述结构，通过加大支柱部的上基端部及下基端部的宽度，使支柱部与上、下环状部之间的连结更加牢固，这样就能够更有效地分散载荷，增加横向的刚性及强度。

另外，可以利用宽度变宽的上基端部及下基端部，即使倾斜角度稍小，也能够确保任意一根支柱部的上端与邻接的支柱部的下端相重叠，能够缓和与倾斜角度相关的设计上的制约。

本发明通过上述的结构能够得到以下的作用效果。

在本发明的技术方案1中，使支柱部相对于瓶体的中心轴倾斜，使其发挥作为支承原来纵向载荷的支柱部的作用，并且，使周突条发挥圆周加强筋的作用，提高对抗横向挤压力的刚性及强度。尤其如在自动售货机内等作用在瓶体的主体部上那样的、在规定的宽度内作用在主体部的大致全高范围内的横向载荷能够至少被板的上、下环状部、位于该上、下环状部中间的支柱部3个部分支承，当然适合于在自动售货机内的使用，在作用有同样状态的横向载荷的输送线、堆积保存等的情况下也能够发挥抑制弯曲变形发生的作用。

本发明的技术方案2是相对中心轴倾斜形成的支柱部的形成方式之一，没有形成凹陷的部分以包围板的方式残留下来，形成支柱部与环状部，这些支柱部与环状部连结成一体而形成的突条状肋部形成为扩展到主体部整体的网络，能够分散载荷，有效地提高对抗横向挤压的刚性及强度。

本发明的技术方案3，由于无需牺牲板的面积就能够确保瓶体的刚性与强度，因此，只要适当设计凹状的板的凹陷形状，使其作为具有减压吸收作用的减压吸收板发挥作用，就能够用于高温填充。

本发明的技术方案4，多个支柱部相联系，作为整体使支柱部扩展配置到整个圆周，这样就能更有效地发挥支柱部作为圆周加强筋的作用。

本发明的技术方案5，通过加大支柱部的上基端部记下基端部的宽度，使支柱部与上下环状部之间的连结更牢固，这样就能够更有效地分散载荷，增加横向的刚性及强度。另外，可以利用宽度变宽的上基端部及下极端部，即使倾斜角度稍小，也能够确保任意一根支柱部的上端与邻接的支柱部的下端相重叠，能够缓和与倾斜角度相关的设计上的制约。

附图说明

图1为本发明的瓶体的一个实施例的整体主视图。

图2(a)为沿图1的A-A线的瓶体俯视剖面图，图2(b)为沿B-B线的剖面图。

图3为图1瓶体的主体部的圆周方向展开图。

图4为改变倾斜角度后的与图3同样的展开图。

图5为表示现有瓶体的整体主视图。

图6为表示瓶体的弯曲实验的说明图。

符号说明

1；瓶体

2；口筒部

3；肩部

4；主体部

5；底部

11；减压吸收板

12；角部

15(15a、15b)；支柱部

15t(15ta)；上端

15b(15ba、15bb)；下端

16t、16b；环状部

17；圆周槽

101；瓶体

102；口筒部

103；肩部

104；主体部

105；底部

111；减压吸收板

115；支柱部

116t、116b；环状部

117；圆周槽

X；中心轴

α；倾斜角度

E(E1、E2、E3)；中心角度位置

G；中心角度范围

R1、R2；曲率半径

P；试验夹具

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1～图3表示本发明的合成树脂制瓶体的一个实施例。图1为主视图，图2(a)为沿图1的A-A线的俯视剖面图，图2(b)为沿图1中的B-B线的剖视图，表示后述减压吸收板11的凹陷状的形状。

该瓶体1为PET树脂制的二轴延伸吹塑成型品，具有口筒部2、肩部3、主体部4、底部5，为具有通称容量为280ml的圆筒状主体部4的小型圆形瓶。全高为132mm，最大直径D0为66mm，重量为19g。

在主体部4的一定的高度范围内形成有6个平行四边形状的减压吸收板11，该减压吸收板11为凹状的板的一个实施方式，大致成平板状，角部12被倒角成圆弧状，且以使圆筒状的主体部4的筒壁的一部分呈凹陷状的方式形成。另外，在邻接的减压吸收板11之间形成有突条状的支柱部15，该支柱部15相对于瓶体1的中心轴X方向倾斜。另外，形成有圆周槽17的短圆筒状的环状部16t、16b分别位于减压吸收板11的上、下，发挥圆周加强筋的作用，并确保用于对抗瓶体横向挤压力的刚性。

下面详述支柱部15，该支柱部15通过减压吸收板11的凹陷形成而成为突现出来的部分，在视觉观察下相对中心轴X倾斜的该细长状的支柱部15的突面，沿圆筒状的主体部4的筒壁呈螺旋状配置在中心轴X的周围。

图3为将图1中瓶体1的主体部4的筒壁沿圆周方向展开后的视图。支柱部15从中心轴X方向的倾斜角度α为31°，角部12的两个不同的曲率半径为3.2mm与10mm。

另外，以任意一根支柱部15a的上端15ta与相邻接的支柱部15b的下端15bb位于相同中心角度位置E1的方式决定倾斜角度α。

此时，任意一根支柱部15a的上端15ta与下端15ba之间的中心角度范围G为60°(360°/6)。

通过使支柱部15倾斜上述那样的倾斜角度α，在主体部4的筒壁上，无论在哪个中心角度位置E上，在形成减压吸收板11的高度范围内的某个位置都有支柱部15的一部分存在。

例如，在中心角度位置E2处，支柱部15的一部分位于减压吸收板11的大致中央高度的位置上，在中心角度位置E1处，支柱部15的一部分位于上端部及下端部上，因此，在主体部4的任意的中心角度位置E上，即使在限定于整个高度范围的宽度内呈直线状地作用横向载荷，支柱部15也可与上下的环状部16t、16b一起直接支承该载荷。

接下来，对上述实施例中的瓶体1与图5所示的现有的瓶体101进行比较，实施如图6所示的横向载荷弯曲实验。此外，现有的瓶体101的容量、高度、最大直径D0及重量与实施例相同。

该实验使用宽度为10mm的钢制方柱状的实验夹具P，遍及瓶体的主体部的整个高度范围以10mm的宽度施加横向载荷，使瓶体绕中心轴X旋转，一边变化瓶体与夹具P相抵接的中心角度位置E(参照图6(b)、(c))，一边测定当施加了59N(6kgf)的横向载荷时的弯曲变形后的直径D(参照图6(d))。

实验结果

(1)实施例的瓶体1

与中心角度E无关，变形大致相同，变形后的直径D的平均值为61.98mm(标准偏差0.12)。

(2)现有的瓶体101

当中心角度位置E位于支柱部上的时候(图6(b)的状态)，直径D的平均值为61.85(标准偏差为0.27)。另外，当中心角度位置E位于减压吸收板上的时候(图6(c)的状态)，直径D的平均值为58.46(标准偏差为0.69)。

另外，虽对在高温下进行内容液填充时的减压吸收板的减压吸收作用进行了实验，但是，实施例中的瓶体1与现有瓶体101双方都能充分发挥减压吸收作用，在实用上不存在问题。

如上述实验结果所示，如果在现有的瓶体101上的减压吸收板111的部分上作用横向的载荷，其弯曲变形比作用在支柱部115上时大很多。这点可以确认本发明的以下作用效果：在实施例的瓶体1中，将支柱部15倾斜形成，能够尤其在不增加瓶体重量，即不加厚壁厚的情况下，在任意的中心角度位置上都不会出现变形较大的部分。

而且，在实施例的瓶体1的实验结果中，相对于变形后的直径D的平均值61.98mm、其标准偏差0.12是很小的，因此可以判断弯曲变形是一定的，并不随着中心角度位置E的变化而变化。这种效果并不是仅将一根支柱部15倾斜形成就能得到的，而是将多个支柱部15通过上、下的环状部16t、16b连结成一体，并将包含该环状部在内的突条状肋部扩展到主体部4整体而形成网络，才能发挥分散载荷的效果。

接下来，图4为其他条件都与图1实施例相同的、但是将支柱部15的倾斜角度α减小到20°的实施例，图4与图3的展开图一样，表示将其一部分展开后的样子。如图所示，一根支柱部15a的上端15ta没有完全与相邻接的支柱部15b的下端15bb在上下方向上重叠，但是，由于将角部12形成为圆弧状，并且使其在上端15ta与下端15bb附近的宽度变宽，因此，即使例如中心角度位置处于E3那样的位置上，也能最大限度地使支柱部15a的一部分与支柱部15b的一部分处于上下相互重叠的位置上。

虽然像这样仅重叠一小部分，但是，在大多数的情况下，横向载荷并不是呈线状施加的，实际上，由于是通过如图6所示那样的夹具P以某一宽度(夹具P的宽度为10mm)进行施力的，因此，支柱部15有可能直接承载载荷。

而且，若将这样的因素也考虑进去的话，可以使倾斜角度α变得更小，这样就能够缓和包括纵向的刚性、外观等设计上的限制。

在这里，若增大所有支柱部15的宽度，则减压吸收板11的宽度就会受到限制，导致很难充分发挥减压吸收作用。

以上基于实施例对本发明的实施方式及其作用效果进行了说明，但是，本发明并不限于上述实施例。

本发明一般还适用于PET树脂制以外的瓶体，而且，主体部也不仅限于圆筒状的圆形瓶，也可以适用于正六边形、正八边形等瓶，而且也适用于椭圆状、长圆状的瓶子。

另外，减压吸收板的形成数量也不限于本实施例，此外，不仅是小型瓶，即使应用于容量为1L左右的瓶子也能发挥其作用效果。

另外，在本实施例中，虽记载了如图6所示那样的横向载荷，但是，由本发明的将支柱部倾斜的结构所达到的作用效果不限于图6所示的形态，而是能够与各种形态的横向载荷相对应。

例如，使图6所示的夹具P的长度方向相对中心轴X成直角，并对主体部的规定高度位置进行挤压施加横向载荷，即使对于这样的横向载荷，也能充分发挥其作用效果。

而且，支柱部15的倾斜角度α能够根据横向载荷的形态，并在考虑纵向刚性及强度或外观的情况下进行选择。

例如，如图3所示，根据横向载荷的形态，不必一定以使任意一根支柱部15a的上端15ta与相邻接的支柱部15b的下端15bb位于同样的中心角度位置E1上的方式来决定倾斜角度α，也可使α更小些，使上端与下端分开相当的距离。

另外，根据需要，也可以使α更大，使邻接的支柱部在上下方向上重叠。

产业上的利用可能性

上述说明的本发明的合成树脂制瓶体，能够充分发挥减压吸收作用，在不增加树脂用量的情况下达到提高对抗横向载荷的刚性及强度的效果，作为在输送线、堆积保存、自动售货机等容易由于横向载荷而发生变形问题的场所可以放心使用的瓶体可以期待其更广阔的用途。

Claims (5)

1.一种合成树脂制瓶体，其特征在于：在主体部(4)上形成配置多个突条状的支柱部(15)，使该支柱部相对于瓶体(1)的中心轴倾斜一定的倾斜角度(α)并位于呈螺旋状相互并行的位置，抑制由横向作用在所述主体部(4)的筒壁上的挤压力产生的变形，

在圆周方向并列状地形成多个板，

调整倾斜角度(α)，以使无论在相对瓶体(1)的中心轴(X)的哪个中心角度位置(E)上，在形成板的高度范围内的某个位置都有所述支柱部(15)的一部分存在。

2.如权利要求1所述的合成树脂制瓶体，其特征在于：所述板呈在主体部(4)的一定高度范围内使筒壁的一部分凹陷形成的凹状，将邻接的所述板之间作为支柱部(15)。

3.如权利要求2所述的合成树脂制瓶体，其特征在于：所述板为减压吸收板(11)。

4.如权利要求1、2或3所述的合成树脂制瓶体，其特征在于：至少使倾斜角度(α)增大到使任意一根支柱部(15)的上端的中心角度位置(E)与邻接的支柱部(15)的下端的中心角度位置(E)相一致的程度。

5.如权利要求1、2、3或4所述的合成树脂制瓶体，其特征在于：对板的角部(12)进行倒角处理使其呈圆弧状，使支柱部(15)的上基端部及下基端部的宽度变宽。

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