CN101522531B - 吹制或拉吹热塑材料制成的中空主体底部及该中空主体 - Google Patents

吹制或拉吹热塑材料制成的中空主体底部及该中空主体 Download PDF

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Abstract

通过吹制或拉吹热塑材料制成的预型件所获得的中空主体的底部，所述底部包括一横向支撑表面，并且在所述横向支撑表面的两侧包括：一横向外边缘(7)和一具有横向中心部分(11)的凹形的内壁，所述横向中心部分包含具有低结晶度的材料制成的料头体(12)；所述底部包括加强肋(1)，所述加强肋具有一外部边缘(13)，所述外部边缘靠近横向外边缘(7)但未到达所述横向外边缘(7)，这些加强肋(1)具有一内部边缘(14)，所述内部边缘靠近横向中心部分(11)但未到达所述横向中心部分(11)，所述横向支撑表面由加强肋(1)所间断的区段(6a，6b，6c，6d，6e)形成；所述中空主体的底部(4)还包括凹槽(2)，所述凹槽的远端部分(24)接近但未到达底部的外边缘(7)，凹槽(2)的近端部分(25)相切于横向支撑表面但未通到所述横向支撑表面。

Description

吹制或拉吹热塑材料制成的中空主体底部及该中空主体
技术领域
本发明涉及由热塑材料制成的中空主体的技术领域，尤其是涉及诸如罐体或瓶体的容器的技术领域。
背景技术
本发明更具体地涉及通过吹制或拉制然后吹制一注射成型的热塑材料的预型件方式获得的中空主体(注射-吹制)。
近几年来，从预先注射的预型件开始制造塑性材料的容器，已知获得相当的突飞猛进，尤其是由于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的使用。
在此期间，也考虑和/或使用了其它材料，且或多或少地取得成功，作为非限制性的实例，所述其它材料例如是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚丙烯(PP)，聚丙烯腈(PAN)或各种材料的混合或叠合。
已知吹制或拉吹造成PET的结构硬化。吹制或拉吹还造成由于变形诱发的结晶，使得材料半透明。对于通常的变形速度，由于变形速度较大且变形速率增加，结晶度更强。
然而，在中空主体的底部的中心，通常存在称为“料头体”的具有非常低的结晶度的区域，该“料头体”出自预型件的一部分，当吹制或拉吹时，该料头体的一部分只是被非常轻微地拉伸。预型件的纵向轴线实际上对应于成品容器的纵向轴线。因此当吹制或拉吹时，PET的拉伸在容器的底部的中心几乎是不存在的，并且随着靠近容器的侧壁所述拉伸在增加。
通常的双取向的(biorienté)PET制成的容器，在容器经受大于玻璃化过渡温度的温度时，由于应力的释放而具有较大回缩。
为了解决该问题，已知长期以来进行所谓“热固”(加热定型)的热处理，该热处理恰好在吹制预型件之后，并且，尽管容器仍然与吹制模具的壁接触，在大约120℃和250℃之间的温度在几秒钟内应用于材料。然后容器通过保持在压力下而被冷却。
不管容器的制造方法如何，由热塑材料制成的容器必须具有良好强度的底部。
双取向的PET具有良好的机械强度和耐热强度。但是，如上文所述，容器的底部的拉伸远远小于容器的主体的拉伸，从而该底部的机械强度和耐热强度小于主体的机械强度和耐热强度。
同样的问题对于颈部也存在。颈部的热处理能够增加颈部的结晶度。但是(非晶质的PET制成的)颈部的热处理导致等温结晶，该等温结晶形成球粒，所获得的热硬化的PET因此不再完全是半透明的。如果相对厚的瓶体的颈部不是半透明的是可接受的，则极少的半透明的瓶体的底部会妨碍已罐装的产品的观感。
容器的底部必须耐受撞击，例如当容器完全掉落(chute)时。
容器的底部必须耐受内部压力，尤其是当容器包含碳酸饮料时。内部超压可能由于充满的瓶体的储存温度的增加和/或这些瓶体的塑性材料的回缩(retrait)而产生，所述回缩通常在瓶体的制造和瓶体的填充之后两或三星期的过程中产生。
瓶体以底托化的和捆扎的载货的方式被运输。因而，除了放置垫块，上层的瓶体底部置靠在下层瓶体的盖塞上，并且经受插压和挤压应力。
容器的底部必须耐受内部负压，尤其是在容器热式填充之后，然后在容器的内装物未冷却前容器被封闭之后，该内部负压可能突然发生。
容器底部的任何变形都影响产品的美观和竖立储存的容器的稳固性。
容器的底部必须耐受蠕变。
当热式填充或巴氏灭菌时，容器在其整体中、并且尤其是在其底部，必须耐受所遇到的相当严峻的热条件。
当在至多等于94℃的温度下用液体进行热式填充时，底部必须具 有相对的变形幅度。当外部变冷时，也是一样的，底部应耐受负压(真空补偿)。
使用巴氏灭菌法用于某些无汽的液体(liquides plats)(不含碳酸的果汁)或充气的液体(啤酒)。当巴氏灭菌时，包含在密闭容器中的液体可以在大约60℃和80℃之间的温度下坚持20分钟到2小时，所述温度是CO2含量的函数。当待巴氏灭菌的液体包含在压力下溶解的气体时(碳酸饮料，啤酒)，容器的底部的材料必须不仅仅承受热液的体积的增加，而也承受热气的压力的增长。当冷却时，巴氏灭菌的液体体积减小，容器的底部也应耐受该应力。
已证明，当热式充填时，某些容器具有受到沉陷的底部。该底部的沉陷——朝向外部且尤其是在容器的侧壁和底部之间的连接区域中——在容器的外廓上不会规则地产生。从而容器变得不稳固。该沉陷可能来自当最后吹制热的窄小的半成品时产生的应力的释放。
容器的底部的任何变形都影响产品的美观和竖立储存的容器的稳固性。
在容器可重复利用的情况下，容器的底部有时应耐受清洗剂。
为了完全或部分减轻可能突然发生的问题，已经提出按花瓣状的底部的方式制造容器。因此，底壁通常为朝向外部凸起的形状，并且包括多个支撑部，典型地为由突起形成的四到六个支撑部，所述支撑部规则地分布在底部上并且被凸起的底壁的一部分两两分开。这些花瓣状的底部广泛地使用于包含碳酸饮料的容器。由于在填充时处于压力下，分开所述支撑部的径向凹部(creux)吸收作用力，并将支撑部的支撑面保持在基本垂直于容器的轴线的平面中。该技术方案不是总让人满意的。在内部压力的作用下，花瓣状的底部可能爆裂。当巴氏灭菌时，由于瓶体的内装物的体积的增加，花瓣状的底部不可能一直忍受(encaisser)超压。
也考虑如在申请文件FR 2822804中描述的底部。该申请文件描述一瓶体底部，该瓶体底部在其中心部分中包括呈多支部(branche)的十字形状的型腔，此外该底部呈花瓣型，每一支撑部设有一吸收应力的凹槽，该凹槽从对应于十字型腔的分支的端部径向地分开。这些吸收应力的凹槽 的安置允许，当应力由一支撑部接受时，将可能产生应力的变形定位在凹槽处。此外这些凹槽的安置在每一凹槽的两侧产生两个支撑区域，这些凹槽部分地处于瓶体的基座区域中。
发明内容
已证明，如果现有技术的底部仅仅解决了提出的某些问题，则在塌陷和随后的变形之后，没有任何底部能够恢复其初始形状，无论其填充或未填充。本发明的目的在于提供新颖的瓶体底部结构，其个体特征的总和能够获得大于大部分的目前已知底部的强度的强度，并且使得在其变形之后恢复其形状。
对于相同的壁厚，本发明的底部将比大部分的先前已知的瓶体的底部更坚固。本发明的底部尤其在真空下具有更好的强度。
对于所希望的强度，本发明的底部可以用比大部分先前已知的底部更少量的材料制成。
本发明的目的还在于提供具有良好的耐热强度和良好的巴氏灭菌耐受性，同时考虑可能相对于已知结构显著减轻容器的组件的重量。因此，考虑减轻容器的组件的重量5％至20％。
根据第一方面，本发明涉及通过吹制或拉吹热塑材料的预型件所获得的中空主体的底部，该底部包括一横向支撑表面，并且在该横向支撑表面的两侧包括：
-一横向外边缘；
-一具有横向中心部分的凹形的内壁，该横向中心部分包含具有低结晶度的材料的料头体，该料头体对应于预型件的注射点；
所述中空主体的底部包括加强肋，该加强肋具有一外部边缘，该外部边缘接近横向外边缘但未到达该横向外边缘；这些加强肋具有一内部边缘，该内部边缘接近横向中心部分但未到达该横向中心部分，
所述横向支撑表面由加强肋所间断的区段形成，
所述中空主体的底部还包括凹槽，所述凹槽的远端部分接近但未到达所述底部的外边缘，所述凹槽的近端部分相切于横向支撑表面但未通到所述横向支撑表面。
在各种实施方式中，所述底部具有以下特征，在需要时可以组合：
-所述凹形的内壁设有加强凹口，所述加强凹口的远端部分靠近所述横向支撑表面的区段，但未到达所述区段，这些加强凹口的近端部分靠近所述横向中心部分，但未到达所述横向中心部分；
-所述加强凹口包括一底壁和两侧向的翼部，并且具有一对称平面；
-所述凹槽包括一底壁和两侧向的翼部，并且具有一对称平面；
-一加强凹口的底壁基本对齐一凹槽的底壁，每一加强凹口的远端部分在两加强肋之间延伸；
-所述凹槽的宽度在大约2毫米和20毫米之间；
-这些凹槽的深度在大约1毫米和5毫米之间；
-具有低结晶度的材料料头体在横向中心部分中在外表面上凸出。
在一有利的实施方式中，除了加强肋和凹槽以及加强凹口外，所述底部呈围绕一轴线的回转主体的形状，所述轴线基本垂直于所述底部的横向支撑表面。
在一具体的实施方式中，所述中空主体的底部在垂直的径向剖面中、在所述外边缘和所述横向支撑表面之间具有一型部，该型部：
-接近所述外边缘，基本相切于一方向，该方向垂直于横向支撑表面，
-接近所述横向支撑表面，基本相切于所述横向支撑表面。
有利地，所述中空主体的底部在垂直径向剖面中、在外边缘和横向支撑表面之间具有一基本为抛物线状的型部。
根据第二方面，本发明涉及中空主体，由热塑材料尤其是诸如PET的聚酯制成，其通过吹制或拉吹预型件获得，所述中空主体包括一侧壁和连接到所述侧壁的一底部，所述底部如上文所述。
附图说明
本发明的其它目标和优点将在作为非限制性的实例给出的实施方式的以下描述中显示出来，所述描述参考附图进行，其中：
-图1是本发明的一实施方式的中空主体——例如一瓶体——的底部的仰视图；
-图2是图1中所示的底部的侧视图；
-图3是图1和图2中所示的底部的立体图。
具体实施方式
除了五个径向的加强肋1、五个凹槽2和五个加强凹口3，底部4呈围绕一轴线5的回转主体的形状，所述轴线5基本垂直于其横向支撑表面6。
为此并且为了简化起见，首先，通过撇开径向的加强肋1、凹槽2和加强凹口3，将描述底部4，所述径向的加强肋1、凹槽2和加强凹口3是以下详细描述的目标。
将通过从底部的外边缘7开始并径向地去向回转轴线5来描述底部4。
外边缘7是横向的并且基本对应于底部4和容器的侧壁(未示出)之间的接合处。该外边缘7相对于底部4的横向支撑表面6位于高度h7处(并且当该瓶体竖立储存时，此外边缘相对于包括该底部4的瓶体的横向支撑表面位于高度h7处)。
在外边缘7和横向支撑表面6之间，在垂直的径向剖面中，底部4具有基本为抛物线状的型部8。在外边缘7附近，该型部8基本相切于一方向9，该方向垂直于横向支撑表面6。在横向支撑表面6的附近，该型部8基本相切于该横向支撑表面6。因此，型部8保证在容器的侧壁(未示出)和横向支撑表面6之间一连续的而不具有弯曲中断的解决方案。
底部4具有环形的且分段的横向支撑表面6，如这在下文中示出。从该横向支撑表面6开始并且去向回转轴线5，底部4在垂直的径向剖面中具有一基本为抛物线状的型部10然后具有一横向的中心部分11。
横向的中心部分11相对于横向支撑表面6位于高度h11处，该高度h11可以大于或小于外边缘7的高度h7。
轴向料头体12在横向中心部分11中凸出，该轴向料头体12朝向下部凸出，即朝向设有底部4的容器的外部凸出。
现将描述径向的加强肋1。
这些径向的加强肋1具有外部边缘13，该外部边缘13靠近底部4的外边缘7，但未到达该外边缘7。因此，几毫米的距离将(加强肋1的)外部边缘13和(底部4的)外边缘7分开。
这些径向的加强肋1具有内部边缘14，该内部边缘14靠近横向中心部分11，但未到达该横向中心部分11。
每一径向的加强肋1包括底壁15和在所述底壁15两侧的翼16、17。底壁15具有从所述加强肋1的外部边缘13直到内部边缘14递减的宽度。如这在附图中示出，加强肋的底壁15在该加强肋的整个径向长度上具有基本恒定的曲率。
每一径向的加强肋1具有一对称平面18，该对称平面18是垂直的且径向的。
径向的加强肋1背靠中心斜槽19，在该中心斜槽的中心芯块料头体12朝向下部凸出，该中心斜槽19朝向顶部被横向中心部分11限定。
现将描述凹槽2。
这些凹槽2径向地延伸。所述凹槽包括一底壁20和两侧向的翼部21、22。每一凹槽2具有一径向的垂直对称平面23。这些凹槽2的远端部分24接近但未到达底部4的外边缘7。这些凹槽2因此具有接近垂线但距接合平面一定距离的出口。所述凹槽的远端部分24相对于横向支撑表面6位于高度h24处。在所示实施方式中，该高度h24基本等于高度h7的一半。外边缘7和远端部分24之间的距离因此远远大于边缘7和加强肋1的外部边缘13之间的距离。
凹槽2的近端部分25将相切于基座但未通到该基座中。凹槽的宽度典型地在2和20毫米之间。这些凹槽2的深度根据瓶体的体积变化，对于0.5升的瓶体而言深度一般为1.5毫米(对于1.5升的瓶体而言为3至4毫米)。凹槽2的深度小于径向的加强肋1的深度，如这尤其在图3中示出。
凹槽2参与底部4的整体强度，并且尤其保证所述底部部分的机械加强，所述底部部分位于基座之上并且由两相邻的加强肋1限定。
现将描述加强凹口3。
这些加强凹口3径向地延伸。所述加强凹口3包括一底壁26和两侧向的翼部27、28。每一加强凹口3具有一径向垂直的对称平面29。这些加强凹口3的远端部分30接近但未到达横向支撑表面6。加强凹口3的近端部分31背靠斜槽19但未到达横向中心部分11。
在所示的实施方式中，每一加强凹口3的底壁26按与一凹槽2的底壁20对齐的方式径向地延伸。换言之，每一凹槽2的对称平面23与加强凹口3的对称平面29基本重合在一起。
横向支撑表面6因此由五个环形的扇形区6a、6b、6c、6d、6e形成，这些环形的扇形区6a、6b、6c、6d、6e的每一个接近以下部分：
-凹槽2的近端部分25，该近端部分25在基座的环形的扇形区上未重叠；
-加强凹口3的远端部分30，该远端部分30在基座的环形的扇形区上也未重叠；
-径向的加强肋1的翼16、17，这些径向的加强肋1将横向基座分成不同的环形的扇形区。
瓶体底部的单个特征的组合能够获得大于大部分的目前已知的底部的强度的强度。对于相同的壁厚，本发明的底部将比大部分的先前已知的瓶体底部更坚固。对于所希望的强度，本发明的底部能够用比大部分的先前已知的底部更少厚度的材料制成。
包括本发明的底部的瓶体具有良好的耐热强度和良好的巴氏灭菌耐受性。由于加强肋1和加强凹口3的存在，中心斜槽19特别地对于蠕变或凹陷被加强。
包括本发明的底部的瓶体在侧壁的下部上还具有良好的抗撞击性。凹槽2的存在能够减少在容器的侧壁和其基座之间的连接区域中的瓶体塑性变形的危险。
瓶体底部的形状能够减少材料的重量，并且这不会脆化基座也不会明显地减小相对于传统的瓶体底部的基座表面，同时保持良好的耐热强度(在冷却时的真空效应)和抗撞击性。作为示例，通过使用本发明的底 部，用于充热的32g的传统瓶体能够用仅仅26g的PET制造。
该底部，其很好地吸收所述撞击，在偶然的变形之后容易恢复其形状。
在所示的实施方式中，加强肋1数量为五，并且是基本相同的且等距的。在其它实施方式中，为了尤其是考虑底部的直径，加强肋的数量更多或更少。所述加强肋可以具有不同的尺寸，第一系列的加强肋可以具有比第二系列的加强肋的底壁更窄的底壁。
在所示的实施方式中，凹槽、加强肋和凹口数量为五，并且是基本相同的且等距的。特别是对于大尺寸的中空主体的底部，凹槽、加强肋和凹口的数量可以大于五。通过该布置，加强肋和凹槽最好地与中空主体的底部的加强件配合。

Claims (15)

1.通过吹制或拉吹热塑材料的预型件所获得的中空主体的底部，所述底部包括一横向支撑表面，并且在所述横向支撑表面的两侧包括：
-一横向外边缘(7)；
-一具有横向中心部分(11)的凹形的内壁，所述横向中心部分包含具有低结晶度的材料料头体(12)，所述材料料头体对应于预型件的注射点；
所述底部包括加强肋(1)，所述加强肋具有一外部边缘(13)，所述外部边缘靠近所述横向外边缘(7)但未到达所述横向外边缘(7)，
其特征在于，所述加强肋(1)具有一内部边缘(14)，所述内部边缘靠近所述横向中心部分(11)但未到达所述横向中心部分(11)，所述横向支撑表面由加强肋(1)所间断的区段(6a，6b，6c，6d，6e)形成，所述中空主体的底部(4)还包括凹槽(2)，所述凹槽的远端部分(24)接近但未到达所述底部的外边缘(7)，所述凹槽(2)的近端部分(25)相切于所述横向支撑表面但未通到所述横向支撑表面。
2.根据权利要求1所述的中空主体的底部，其特征在于，所述凹形的内壁设有加强凹口(3)，所述加强凹口的远端部分(30)靠近所述横向支撑表面(6)的区段(6a，6b，6c，6d，6e)，但未到达所述区段(6a，6b，6c，6d，6e)，这些加强凹口(3)的近端部分(31)靠近所述横向中心部分(11)，但未到达所述横向中心部分(11)。
3.根据权利要求2所述的中空主体的底部，其特征在于，所述加强凹口(3)包括一底壁(26)和两侧向的翼部(27，28)，并且具有一对称平面(29)。
4.根据权利要求3所述的中空主体的底部，其特征在于，所述凹槽(2)包括一底壁(20)和两侧向的翼部(21，22)，并且具有一对称平面(23)。
5.根据权利要求4所述的中空主体的底部，其特征在于，所述的加强凹口(3)的底壁(26)基本对齐所述的凹槽(2)的底壁(20)，每一所述的加强凹口(3)的近端部分(31)在两加强肋(1)之间延伸。
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的中空主体的底部，其特征在于，所述凹槽(2)的宽度在2毫米和20毫米之间。
7.根据前述权利要求1至5中任一项所述的中空主体的底部，其特征在于，所述凹槽(2)的深度在1毫米和5毫米之间。
8.根据前述权利要求1至5中任一项所述的中空主体的底部，其特征在于，具有低结晶度的材料料头体(12)在横向中心部分(11)中在外表面上凸出。
9.根据前述权利要求1至5中任一项所述的中空主体的底部，其特征在于，所述外边缘(7)相对于所述横向支撑表面位于第一高度(h7)处，所述横向中心部分(11)相对于所述横向支撑表面位于第二高度(h11)处，所述横向中心部分(11)的所述第二高度(h11)大于或小于所述外边缘(7)的所述第一高度(h7)。
10.根据前述权利要求1至5中任一项所述的中空主体的底部，其特征在于，除了加强肋(1)和凹槽(2)以及加强凹口(3)外，所述底部(4)呈围绕一轴线(5)的回转主体的形状，所述轴线(5)基本垂直于所述底部的横向支撑表面。
11.根据权利要求10所述的中空主体的底部，其特征在于，所述中空主体的底部在垂直的径向剖面中在所述外边缘(7)和所述横向支撑表面之间具有一型部，所述型部：
-在接近所述外边缘(7)处，相切于一方向，所述方向垂直于所述横向支撑表面，
-在接近所述横向支撑表面处，相切于所述横向支撑表面。
12.根据权利要求11所述的中空主体的底部，其特征在于，所述中空主体的底部在垂直径向剖面中、在外边缘(7)和横向支撑表面之间具有一基本为抛物线状的型部。
13.中空主体，由热塑材料制成，其通过吹制或拉吹预型件获得，所述中空主体包括一侧壁和连接到所述侧壁的一底部，其特征在于，所述底部是如前述权利要求的任一项中所述的底部。
14.根据权利要求13所述的中空主体，其特征在于，所述热塑材料是聚酯。
15.根据权利要求14所述的中空主体，其特征在于，所述聚酯是PET。
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