CN102216162B - 响应于真空相关作用力的容器基部结构 - Google Patents

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Abstract

一种塑料容器，具有适于吸收真空压力的基部。所述基部包括支持容器的接触环、直立壁和中心部。所述直立壁邻近并大体外接地包围所述接触环。所述中心部至少部分地由一凸起和大体外接地包围该凸起的翻转环限定出。所述凸起和所述翻转环是可移动的，以适应在所述容器内生成的真空相关作用力。

Description

响应于真空相关作用力的容器基部结构
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年11月17日提交的美国专利No.12/272,400的优先权，并且是2005年6月14日提交的美国专利No.7,451,886的部分继续申请；而美国专利No.7,451,886是2005年4月28日提交的美国专利No.7,150,372的部分继续申请；而美国专利No.7,150,372是2003年5月23日提交的美国专利No.6,942,116的继续申请并被共同转让。以上各专利和申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明主要涉及用于保持商品特别是液体商品的塑料容器。更具体地说，本发明涉及一种无面板的塑料容器，其具有一种基部结构，由此实现通过基部显著吸收真空压力，而不在容器的其它部分发生不想要的变形。
背景技术
考虑到环境和其它因素，塑料容器，特别是聚酯容器、更特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)容器，目前超过以往任何时候广泛用于包装以前以玻璃容器供给的多种商品。制造商和装填者以及消费者已经意识到PET容器是轻质廉价的、并且是可大量再生利用和制造的。
制造商目前供给用于例如果汁和运动饮料等各种液体商品的PET容器。供应商通常在液体产品处于一般为155°F～205°F(68℃～96℃)的高温时，通常在大约185°F(85℃)，向容器中填充这些液体产品。当以这种方式包装时，在填充时液体商品的高温即对容器进行杀菌。装瓶工业将该工艺称为热填充，并将设计成承受该工艺的容器称为热填充或热定型容器。
热填充工艺对于具有高酸性成分的商品来说是可接受的，但是对于非高酸性成分商品来说基本上是不可接受的。然而，非高酸性成分商品的制造商和填充者也期望以PET容器供给它们的商品。
对于非高酸性成分商品，巴氏杀菌(pasteurization)和蒸馏(retort)是优选的杀菌工艺。巴氏杀菌和蒸馏两者对于PET容器的制造均存在巨大挑战，因为热定型容器不能承受巴氏杀菌和蒸馏所需的温度和时间要求。
巴氏杀菌和蒸馏均是在填充后对容器的容纳物进行蒸煮或杀菌的工艺。两种工艺均包括将容器的容纳物加热至一指定温度，通常高于大约155°F(大约70℃)，达一指定时长(20～60分钟)。蒸馏不同于巴氏杀菌之处在于，蒸馏使用较高的温度来对容器进行杀菌并蒸煮其容纳物。蒸馏还从外部向容器施加升高的空气压力，以抵消容器内的压力。从外部向容器施加的压力是必需的，因为通常使用热水浴，并通过超压将水以及容器的容纳物中的液体在它们各的沸点温度之上保持为液体形式。
PET是可结晶的聚合物，意味着它能以非晶态形式或半结晶形式获得。PET容器维持其材料完整性的能力涉及PET容器处于结晶形式的百分比，也称为PET容器的“结晶度”。以下方程式以体积分数定义出结晶度的百分比：
结晶度％＝[(ρ-ρa)/(ρc-ρa)]×100
其中ρ是PET材料的密度；ρa是纯非晶态PET材料的密度(1.333g/cc)；而ρc是纯晶态材料的密度(1.455g/cc)。
容器制造商使用机械处理和热处理来增加容器的PET聚合物结晶度。机械处理涉及使非晶态材料定向来获得应变硬化。该处理通常涉及沿纵轴拉伸PET预制坯，并沿横轴或径向轴膨胀PET预制坯，以形成PET容器。该组合有助于制造商所定义的容器中分子结构的双轴取向。PET容器的制造商目前使用机械处理来生成在容器的侧壁中具有大约20％的结晶度的PET容器。
热处理涉及加热材料(非晶态或半晶态)，以促进晶体生长。对于非晶态材料，PET材料的热处理得到妨碍光透过的球状形态。换言之，所得晶态材料是不透明的，因此基本上是不希望的。然而，在机械处理后使用，热处理会对于容器的具有双轴分子取向的那些部分得到较高的结晶度和优异的透明度。取向后的PET容器的热处理，亦称作热定型，通常包括抵靠加热至大约250°F～350°F(大约121℃～177℃)温度的模具对PET预制坯进行吹塑成型，并抵靠受热的模具保持吹塑的容器大约2到5秒钟。必须在大约185°F(85℃)进行热填充的PET果汁瓶子的制造商目前使用热定型来生成具有大约为25-35％范围内的整体结晶度的PET瓶子。
在热填充后，热定型的容器被封盖，并被允许大体在填充温度停留大约5分钟，然后在转移到贴标签、包装和运送操作前主动冷却容器以及产品。冷却使容器中的液体的体积减小。该产品收缩现象导致在容器内生成真空。通常，容器内的真空压力比大气压小1～380毫米汞柱(即759毫米汞柱～380毫米汞柱)。如果不受控制或以其它方式被调节，这些真空压力将导致容器变形，得到不美观的容器或不稳定的容器。通常，工业中以侧壁结构或真空面板(vacuum panel)来容纳真空相关压力。真空面板在真空压力的作用下大体以受控方式向内变形，以消除容器侧壁中的不希望的变形。
虽然真空面板允许容器承受热填充过程的严峻考验，但是真空面板也具有局限和缺点。首先，真空面板不能生成大体光滑的玻璃状外观。其次，包装者通常在真空面板上向容器施加缠绕物或套筒标签。在侧壁和真空面板上的这些标签的外观使得标签经常变得折皱而不光滑的。此外，手握容器的人一般会感觉到标签下方的真空面板，并且通常会将标签推压到各种面板裂隙和凹部中。
进一步的改进导致在容器侧壁中使用夹紧握把(pinch grip)几何结构，以帮助控制由真空压力引起的容器变形。然而，与真空面板一样，夹紧握把几何结构也存在相似的局限和缺点。
使热填充塑料容器在不必具有真空容纳结构特征的情况下实现上述目的的另一种方法是通过使用氮气定量分配技术。然而，该技术的一个缺点是以当前技术所能够获得的最大生产线速度局限于大致每分钟200个容器。这种较慢的生产线速度很少能被接受。此外，定量分配的稳定性还未达到获得高效操作的科技高度。
因此，需要一种改善的容器，其能够适应由热填充引起的真空压力，并且能模仿侧壁没有实质几何结构的玻璃容器的外观，以获得光滑的玻璃状外观。因此，本发明的目的是提供这种容器。
发明内容
因此，本发明提供一种塑料容器，其在热填充并冷却到环境温度后的任意后续处理期间均能维持美学和机械完整性，并具有一种基部结构以允许通过基部显著吸收真空压力，从而不在容器的其它部分产生不想要的变形。在玻璃容器中，容器不移动，其结构必须抑制所有压力和作用力。在袋体容器中，容器易于移动并顺从产品的形状。本发明是略微综合的，提供移动的区域和不移动的区域。根本上，在本发明塑料容器的基部发生移动或变形后，容器的其余整体结构抑制所有预期的附加压力或作用力而不崩坍。
本发明包括具有上部、本体或侧壁部、以及基部的塑料容器。所述上部包括限定出容器嘴部的开口。本体部从上部向基部延伸。基部包括至少部分地由一凸起和一翻转环限定出的中心部。所述凸起在截面中具有大体呈截顶圆锥的形状，而所述翻转环在截面中具有大体呈S形的几何结构以及可选的铰接点。
本发明所属领域的技术人员从参考附图对优选实施例的后续描述和所附权利要求书中能够清楚地了解本发明的其它好处和优点。
附图说明
图1是本发明的塑料容器在模制态和中空状态下的正视图。
图2是本发明的塑料容器在填充态和密封状态下的正视图。
图3是图1所示塑料容器的一部分的底部透视图。
图4是图2所示塑料容器的一部分的底部透视图。
图5是大体沿图3的线5-5所取的塑料容器的截面图。
图6是大体沿图4的线6-6所取的塑料容器的截面图。
图7是示出另一实施例的类似于图5的塑料容器的截面图。
图8是示出所述另一实施例的类似于图6的塑料容器的截面图。
图9是一附加实施例的塑料容器在模制态和中空状态下的仰视图。
图10是大体沿图9的线10-10所取的塑料容器的截面图。
图11是图9所示实施例的塑料容器在填充态和密封状态下的仰视图。
图12是大体沿图11的线12-12所取的塑料容器的截面图。
图13是示出另一实施例的类似于图5和7的塑料容器的截面图。
图14是示出所述另一实施例的类似于图6和8的塑料容器的截面图。
图15是示出所述另一实施例的塑料容器的仰视图。
图16是示出另一实施例的类似于图5和7的塑料容器的截面图。
图17是示出所述另一实施例的类似于图6和8的塑料容器的截面图。
图18是示出所述另一实施例的塑料容器的仰视图。
具体实施方式
以下优选实施例的描述实际上仅仅是示例性的，绝不旨在限制本发明或其应用或用途。
如上所述，为了在冷却PET热定型容器内的容纳物的期间适应真空相关作用力，容器通常绕其侧壁具有一系列真空面板或夹紧握把(pinchgrips)。真空面板和夹紧握把在真空相关作用力的作用下向内变形，防止容器中其它地方发生不想要的变形。然而，具有真空面板和夹紧握把时，容器侧壁不能成为光滑或玻璃状的，上方标签通常变得折皱且不光滑，终端使用者会在把持并拾取容器时感觉到标签下方的真空面板和夹紧握把。
在无真空面板容器中，需要容器的残余部分中的真空阻力与受控变形(即，基部或封闭物中)的组合。因此，本发明提供一种塑料容器，其能够使其基部在典型热填充工艺条件下发生变形并易于移动，同时维持容器残余部分中的刚性结构(即，对内部真空)。例如，在16液量盎司的塑料容器中，容器通常应提供大致20～24cc的体积排量。在现有塑料容器中，基部提供该需求的大部分(即，大致13cc)。塑料容器的残余部分能够轻松地在没有显著变形的情况下提供该体积排量的剩余部分。
如图1和2所示，本发明的塑料容器10包括终止部(finish)12、颈部或长形颈部14、肩部区域16、本体部18、和基部20。本领域的技术人员知道并理解的是，颈部14可具有极短的高度，即变成从终止部12起的短延伸部，也可以是图示的在终止部12与肩部区域16之间延伸的长形颈部。塑料容器10设计成在热工艺通常为热填充工艺期间保持商品。对于热填充灌瓶应用，灌注器通常在大致155°F～205°F(大致68℃～96℃)的高温用液体或产品填充容器10，并在冷却前用封闭物28密封容器10。随着被密封的容器10冷却，在内部形成微真空或负压，使容器10特别是基部20变形。另外，塑料容器10可适于其它的高温巴氏杀菌或蒸馏填充工艺、或其它的热工艺。
本发明的塑料容器10是由单层或多层材料吹塑成型的具有单一构造的双轴取向容器。用于制造可热填充塑料容器10的众所周知的拉塑模制、热定型工艺通常涉及制造例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料的预制坯(未示出)，该预制坯具有本领域的技术人员众所周知的形状，类似于试管，具有大致呈圆筒形的截面、和通常大致为容器高度的五十百分比(50％)的长度。一种机器(未示出)将被加热至大约190°F～250°F(大约88℃～121℃)的预制坯放置到形状类似于塑料容器10的模具型腔(未示出)中。将模具型腔加热至大约250°F～350°F(大约121℃～177℃)的温度。一拉伸棒装置(未示出)将模具型腔内的受热预制坯拉伸或延伸至大约等于容器长度的长度，从而使聚酯材料分子取向为大体与中心纵轴50相对应的轴向方向。在拉伸棒延伸预制坯的同时，压力在300PSI～600PSI(2.07MPa～4.14MPa)之间的空气协助沿轴向方向延伸预制坯、以及沿圆周或环绕方向膨胀预制坯，从而使聚酯材料大致符合模具型腔的形状，并进一步使聚酯材料分子取向为大体垂直于轴向方向的方向，从而在容器的大部分中建立聚酯材料的双轴分子取向。通常，基部20的子部和终止部12内的材料并未充分分子取向。在从模具型腔中取出容器前，加压空气使主要为双轴分子取向的聚酯材料抵靠模具型腔达大约2到5秒的时间。为了在基部20内获得适当的材料分布，发明人采用了附加的拉塑模制步骤，其大致类似通过引用并入本文的美国专利No.6,277,321所教导的。
或者，使用包括例如高密度聚乙烯、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN，polyethylene naphthalate)、PET/PEN混合物或共聚物、以及多种不同多层结构的其它常规材料的其它制造方法可适合于制造塑料容器10。本领域的技术人员将会容易地知道并理解塑料容器10的制造方法替代方案。
塑料容器10的终止部12包括限定出孔口或嘴部22的部分、螺纹区域24和支持环26。孔口22允许塑料容器10接收商品，而螺纹区域24实现连接同样制有螺纹的封闭物或盖子28(图2所示)。替代方案可包括接合塑料容器10的终止部12的其它适当的装置。因此，封闭物或盖子28接合终止部12，以优选地提供塑料容器10的气密密封。封闭物或盖子28优选为封闭物工业常用的并适合于包括高温巴氏杀菌和蒸馏的后续热处理的塑料或金属材料。支持环26可用于在各阶段支撑或定向预制坯(塑料容器10的前身)(未示出)。例如，预制坯可被支持环26支撑，支持环26可用于协助预制坯在模具中定位，或者终端消费者可使用支持环26来携带已制成的塑料容器10。
塑料容器10的长形颈部14部分地使塑料容器10满足体积需求。肩部区域16与长形颈部14一体地形成并从此处向下延伸。肩部区域16合并形成长形颈部14与本体部18之间的过渡。本体部18从肩部区域16向下延伸至基部20、并包括侧壁30。容器10的基部20的特定构造允许用于热定型容器10的侧壁30不必需要附加的真空面板或夹紧握把，从而能够大体光滑并成为玻璃状。然而，特别轻的容器可能会包括具有真空面板、肋条和/或夹紧握把的侧壁、以及基部20。
从本体部18向内延伸的塑料容器10的基部20大体包括钟部(chime)32、接触环34和中心部36。如图5-8、10和12-18所示，接触环34本身是基部20的与支持面38接触的部分，支持面38进而支持容器10。如此一来，接触环34可以是连续或间断地大体外接地包围基部20的接触线或平面。基部20用于封堵塑料容器10的底部，并与长形颈部14、肩部区域16和本体部18一起保持商品。
塑料容器10优选根据上述工艺或其它常规热定型工艺进行热定型。为了适应真空作用力同时允许在容器10的本体部18中省略真空面板和夹紧握把，本发明的基部20采用新颖和创新的构造。通常，基部20的中心部36具有中心凸起(pushup)40和翻转环42。翻转环42包括上部54和下部58。当以截面观察时(见图5、7、10、13和16)，翻转环42大体呈“S”形。此外，基部20包括形成翻转环42与接触环34之间的过渡部的直立圆周壁或边缘44。
如图1-8、10和12-18所示，中心凸起40在截面中观察时大体呈截顶圆锥形状，该截顶圆锥的顶面46大体平行于支持面38。截面大体平的侧面48向上朝容器10的中心纵轴50倾斜。中心凸起40的确切形状可根据各种设计标准而大幅变化。然而，总的来说，中心凸起40(即截顶圆锥)的整体直径最多大体是基部20的整体直径的30％。中心凸起40大体是预制坯浇口在模具中被捕捉到的地方。包括未充分分子取向的聚合物材料的基部20的子部位于顶面46内。
如图3、5、7、10、13和16所示，当最初形成时，具有渐变半径的翻转环42完全围绕并外接地包围中心凸起40。形成后，翻转环42向外突出，位于基部20在平坦时将平卧的平面下方。中心凸起40与相邻的翻转环42之间的过渡必须急剧，以促进取向尽可能接近中心凸起40。这主要是为了对翻转环42特别是基部20的下部58处确保最小壁厚66。通常，对于具有例如大约2.64英寸(67.06mm)直径的基部的容器来说，翻转环42的下部58的壁厚66在大约0.008英寸(0.20mm)到大约0.025英寸(0.64mm)之间，优选在大约0.010英寸到大约0.014英寸(0.25mm～0.36mm)之间。顶面46的壁厚70，基于测量所在的精确位置，可大于等于0.060英寸(1.52mm)；然而，顶面46的壁厚70快速过渡至翻转环42的下部58的壁厚66。翻转环42的壁厚66必须比较一致，并且足够薄以允许翻转环42具有柔性并恰当地起作用。在沿其迂回形状的一点处，翻转环42也可具有小压痕，未示出但本领域是众所周知的，适合于接收棘爪，以促进容器在贴标签操作期间绕中心纵轴50旋转。
限定出接触环34与翻转环42之间的过渡部的圆周壁或边缘44在截面中是长度大约为0.030英寸(0.76mm)到大约0.325英寸(8.26mm)的直立的大致垂直壁。优选地，对于基部直径为2.64英寸(67.06mm)的容器，圆周壁44的长度在大约0.140英寸到大约0.145英寸之间(3.56mm～3.68mm)。对于基部直径为5英寸(127mm)的容器，圆周壁44的长度可大到0.325英寸(8.26mm)。圆周壁或边缘44相对于中心纵轴50的角度64大体在大约0度到大约20度之间，优选为大约15度。因此，圆周壁或边缘44并不一定要完全平行于中心纵轴50。圆周壁或边缘44是接触环34与翻转环42之间的可清楚识别的结构。圆周壁或边缘44为接触环34与翻转环42之间的过渡提供强度。该过渡必须是急剧的，以使局部强度最大化、以及形成几何学上的刚性结构。所得局部强度增加对基部20中发生折褶的阻力。对于基部直径为2.64英寸(67.06mm)的容器，接触环34大体具有大约0.010英寸到大约0.016英寸(0.25mm～0.41mm)的壁厚68。优选地，壁厚68至少等于翻转环42的下部58的壁厚66，更优选的是比壁厚66大大约10％或更多。
当最初形成时，中心凸起40和翻转环42保持为如上所述以及如图1、3、5、7、10、13和16所示那样。因此，模制成型后，在翻转环42的上部54与支持面38之间测得的尺寸52大于或等于在翻转环42的下部58与支持面38之间测得的尺寸56。填充后，基部20的中心部36和翻转环42将在产品的重量和温度作用下，略微向下朝支持面38下垂或挠曲。因此，尺寸56变成几乎为零，即翻转环42的下部58实际上与支持面38发生接触。填充、封盖、密封和冷却容器10后，如图2、4、6、8、12、14和17所示，真空相关作用力使中心凸起40和翻转环42向上升起或推起，从而排放体积。在该位置，中心凸起40大体保持其截面中的截顶圆锥形状，中心凸起40的顶面46保持大致平行于支持面38。翻转环42并入基部20的中心部36，并且基本上消失，在形状上变得更圆锥化(见图8、14和17)。因此，在封盖、密封和冷却容器10后，基部20的中心部36大致呈圆锥形形状，在截面中具有大体扁平并向上朝容器10的中心纵轴50倾斜的表面60，如图6、8、14和17所示。该圆锥形形状和大体平坦的表面60部分地由相对于水平面或支持面38的角度62限定出，角度62在大约7°到大约23°之间，更典型的是在大约10°到大约17°之间。随着尺寸52的值增加以及尺寸56的值减小，容器10内的体积潜在排量增加。此外，虽然平坦表面60大致是直的(特别如图8和14所示)，但是本领域的技术人员将意识到平坦表面60通常会有略微波纹状的外观。基部直径为2.64英寸(67.06mm)的典型容器，具有基部20的容器10，具有从顶面46到支持面38测得的、值为大约0.500英寸(12.70mm)到大约0.600英寸(15.24mm)的模制态基部间隙尺寸72(见图7、13和16)。当响应于真空相关作用力时，基部20具有从顶面46到支持面38测得的、值为大约0.650英寸(16.51mm)到大约0.900英寸(22.86mm)的填充态基部间隙尺寸74(见图8、14和17)。对于较小或较大的容器，模制态基部间隙尺寸72的值和填充态基部间隙尺寸74的值可成比例地不同。
与基部20的整个投影表面面积相比，基部20的中心部36的体积排量也取决于基部20的中心部36的投影表面面积。为了消除在容器10的本体部18中设置真空面板或夹紧握把的必要，基部20的中心部36需要其投影表面面积占基部20的整个投影表面面积的大约55％、优选大于大约70％。如图5、7、13和16所示，横跨基部20的相关投影直线长度标识为A、B、C1和C2。以下方程式限定出基部20的整个投影表面面积(PSAA)：
PSAA＝π(1/2A)2.
因此，对于基部直径为2.64英寸(67.06mm)的容器，整个投影表面面积(PSAA)为5.474平方英寸(35.32cm2)。以下方程式限定出基部20的中心部36的投影表面面积(PSAB)：
PSAB＝π(1/2B)2
其中，B＝A-C1-C2。对于基部直径为2.64英寸(67.06mm)的容器，钟部32(C1和C2)的长度大体在大约0.030英寸(0.76mm)到大约0.34英寸(8.64mm)的范围内。因此，B尺寸大体在大约1.92英寸(48.77mm)到大约2.58英寸(65.53mm)的范围内。如果例如C1和C2等于0.120英寸(3.05mm)，则基部20的中心部36的投影表面面积(PSAB)大约为4.524平方英寸(29.19cm2)。因此，在本示例中，对于基部直径为2.64英寸(67.06mm)的容器，基部20的中心部36的投影表面面积(PSAB)大约为基部20的整个投影表面面积(PSAA)的83％。百分比越大，容器10能够在容器10的其它区域不发生不利变形的情况下提供的真空量越大。
压力以均匀方式作用于处于真空状态的塑料容器的内部。然而，作用力基于几何形状(即表面面积)将有不同。以下方程式限定出具有圆形截面的容器中的压力：
P = F A
其中，F表示单位为磅的作用力，而A表示单位为平方英寸的面积。如图1所示，d1表示基部20的中心部36的直径，而d2表示本体部18的直径。继续参考图1，I表示塑料容器10的光滑标签面板区域，即本体部18的高度，从肩部区域16的底部到钟部32的顶部。如以上阐述的，本领域的技术人员知道并理解在本体部18中增加的几何结构(即肋条)将会有强化效果。以下分析将只考虑容器的没有这种几何结构的那些部分。
根据以上，以下方程式限定出与基部20的中心部36相关联的压力(PB)：
P B = F 1 A 1
其中F1表示施加于基部20的中心部36上的作用力，而A1＝π(d1)2/4，即与基部20的中心部36相关联的面积。相似地，以下方程式限定出与本体部18相关联的压力(PBP)：
P BP = F 2 A 2
其中F2表示施加于本体部18上的作用力，而A2＝πd2l，即与本体部18相关联的面积。因此，以下方程式限定出施加于容器10的本体部18上的作用力与施加于基部20的中心部36上的作用力之间的作用力比。
F 2 F 1 = 4 d 2 l d 1 2 .
要得到最佳性能，以上作用力比应该小于10，最希望的是低比值。
如以上阐述的，容器10的本体部18与基部20之间的壁厚差异也很重要。本体部18的壁厚必须足够大以允许翻转环42恰当地弯曲。随着以上作用力比接近10，容器10的基部20的壁厚需要远小于本体部18的壁厚。根据基部20的几何结构和允许翻转环42恰当地弯曲即方便地移动所需的作用力，本体部18的壁厚平均必须比基部20的壁厚大至少15％。优选地，本体部18的壁厚比翻转环42的下部58的壁厚66大2到3倍。如果容器必须承受较高的作用力，要么是来自最初使翻转环42弯曲所需的作用力、要么是在基部20的移动完成后容纳额外施加的作用力，则需要更大的差异。
下表是呈现出上述原理和概念的若干容器的说明。
Figure BDA0000061334730000111
在所有上述说明性示例中，容器的基部均作为容器的主要变形机构起作用。本体部18的壁厚对基部20的壁厚的比较，部分地取决于作用力比和容器几何结构。对于具有非圆形截面(即矩形或正方形)的容器，也可进行相似的分析，并得到相似的结果。
因此，容器10的基部20的翻转环42的薄、柔性、弯曲、大体呈“S”形的几何结构，相比于具有大致平坦的基部的容器，能获得更大的体积排量。图1-6示出了具有向外张开的几何结构的基部20，作为增加中心部36的投影面积的方式，并由此增加其响应于真空相关作用力的能力。向外张开的几何结构进一步增强这种响应在于，向外张开的几何结构略微向内变形，增加了体积排量能力。然而，发明人发现向外张开的几何结构并非总是必需的。图7、8、10和12-18示出了本发明的没有向外张开的几何结构的优选实施例。也就是说，钟部32直接与侧壁30合并，从而给予容器10更常规的外观。在不同实施例之间，相同附图标记将代表相同部件。
发明人确定翻转环42的“S”形几何结构在被扭曲(skewed)时能够表现得更好(见图7、13和16)。也就是说，翻转环42的上部54在截面中包括具有半径76的曲线，半径76显著小于与下部58相关联的相邻曲线的半径78。也就是说，半径76的值最多大体是半径78的值的35％。该扭曲的“S”形几何结构趋于在保持响应简易程度的同时使体积排量的程度最佳化。该扭曲的“S”形几何结构提供显著的体积排量，同时最小化使翻转环42移动所必需的真空相关作用力的量。因此，当容器10包括显著小于半径78的半径76并且处于真空相关作用力下时，平坦表面60通常能够获得大体比以其它方式可能获得的角度大的角度62。例如，总的来说，对于基部直径为2.64英寸(67.06mm)的容器10，半径76大约为0.078英寸(1.98mm)，半径78大约为0.460英寸(11.68mm)，并且在真空相关作用力下，角度62大约为16°～17°。本领域的技术人员知道并理解的是半径76、半径78和角度62的其它值也是可行的，特别是对于具有不同直径基部尺寸的容器。
发明人还确定了翻转环42的“S”形几何结构在设置有附加的可选(alternative)铰链或铰接点时(见图13-18)能够表现得更好。也就是说，如图13-15所示，翻转环42可包括位于翻转环42的上部54与下部58之间的槽100。如图所示(见图13-15)，槽100大体完全围绕并外接地包围中心凸起40。可以想到槽100可以是连续的或间断的。虽然示出的是2个槽100(见图15)，并且是优选构造，但是本领域的技术人员将知道并理解的是一些其它数量的槽100，即3、4、5等，对于一些容器构造也是适当的。
或者，可想见的是上述可选铰链或铰接点可呈一系列凹痕或浅凹的形状。也就是说，如图16-18所示，翻转环42可包括形成于其中并遍布其中的一系列凹痕或浅凹102。如图所示(见图16-18)，所述一系列的凹痕或浅凹102大体呈圆形形状。凹痕或浅凹102彼此大体等间距地间隔开，并配置成完全覆盖翻转环42的阵列。相似地，所述一系列的凹痕或浅凹102大体完全围绕并外接地包围中心凸起40(见图18)。同样可想见的是，凹痕或浅凹102的阵列可以是连续的或间断的。在截面中观察时，凹痕或浅凹102大体呈截顶或倒圆的圆锥形状，具有最低表面或点以及侧面104。侧面104大体是扁平的，并向内朝容器10的中心纵轴50倾斜。凹痕或浅凹102的确切形状可根据各种设计标准而大幅变化。虽然凹痕或浅凹102的上述几何结构是优选的，但是本领域的技术人员容易理解的是其它几何配置也相似地是可想见的。
如此一来，上述可选铰链或铰接点使翻转环42的启动和移动的开始更容易。此外，可选铰链或铰接点也使翻转环42更容易向上升起或推起，从而排放更多体积。因此，可选铰链或铰接点保持并改善翻转环42的响应简易的程度和开始，同时使体积排量的程度最佳化。可选铰链或铰接点提供显著的体积排量，同时最小化使翻转环42移动所必需的真空相关作用力的量。因此，当容器10包括上述可选铰链或铰接点、并且在真空相关作用力的作用下时，翻转环42开启移动更容易，并且平坦表面60通常能够获得大体比其他方式可能获得的角度大的角度62，从而排放更大量的体积。
虽然并非总是必要的，但是发明人进一步优化了基部20的优选实施例，方法是增加三个大致平行于侧面48的槽80。如图9和10所示，槽80绕中心凸起40等间距地分开。槽80在截面中大致具有半圆形构造，并具有与相邻侧面48平滑地混合的表面。通常，对于基部直径为2.64英寸(67.06mm)的容器10，槽80相对于侧面48具有大约为0.118英寸(3.00mm)的深度82，对于标称容量在16液量盎司到20液量盎司之间的容器来说是典型的。发明人预期作为更传统方法的一种替代，具有槽80的中心凸起40可能适合于接合可伸缩的心轴(未示出)，以在标签粘贴工艺期间绕中心纵轴50旋转容器10。虽然示出的是3个槽80，并且是优选构造，但是本领域的技术人员将知道并理解的是一些其它数量的槽80，即2、4、5或6，对于一些容器构造也是适当的。
由于具有如上所述的相对壁厚关系的基部20响应于真空相关作用力，所以槽80能够有助于促进翻转环42的渐进且均匀的移动。没有槽80时，特别是如果壁厚66绕中心纵轴50不均匀或不一致，翻转环42响应于真空相关作用力，可能不会均匀地移动，或者可能以不一致、扭曲或一边倒的方式移动。因此，具有槽80时，径向部分84形成(至少在移动初期)在翻转环42内，并大体邻近各槽80从中心纵轴50沿径向方向延伸(见图11)，在截面中变成具有角度62的大致直的表面(见图12)。换句话说，当如图11所示地观察基部20时，径向部分84的形成看起来好像位于翻转环42内的山谷状凹部。因此，位于任意两个相邻径向部分84之间的、翻转环42的第二部分86保持(至少在移动初期)略微圆形的部分翻转的形状(见图12)。实际上，图9和10所示优选实施例通常采取图11和12所示形状构造作为其最终形状构造。然而，当被施加有附加的真空相关作用力时，第二部分86最终变直，形成大体呈圆锥形的形状，具有类似于图8所示的以角度62朝中心纵轴50倾斜的平坦表面60。再次，本领域的技术人员知道并理解的是，平坦表面60在外观上可能会变得略微具有波纹。平坦表面60的确切性质将取决于若干其它变量，例如基部20和侧壁30内的特定壁厚关系、特定容器10比例(即直径、高度、容量)、特定热填充工艺条件等等。
虽然以上描述构成了本发明的优选实施例，但是应该明白的是，本发明能够进行变型、变更和变化，而不会背离所附权利要求的范围和意义。

Claims (17)

1.一种塑料容器，包括：
具有限定出通向所述容器中的开口的嘴部的上部、从所述上部延伸的颈部、从所述颈部向基部延伸的本体部，所述基部封堵所述容器的端部；所述上部、所述颈部、所述本体部和所述基部共同在所述容器内限定出能够被产品填充的接收室；所述基部包括从所述本体部向一接触环延伸的钟部，所述接触环限定出支持所述容器的表面，所述基部还包括中心部，所述中心部至少部分地由一凸起和一翻转环限定出，所述凸起在截面中具有位于所述容器的纵轴上的大体截顶圆锥的形状，而所述翻转环在截面中具有大体呈S形的几何结构、以及形成于其中的铰接装置，并且所述翻转环外接地包围所述凸起；其中所述翻转环具有上部和下部，其中所述上部部分地包括在截面中具有第一半径的曲线，而所述下部部分地包括在截面中具有第二半径的第二曲线；所述第一半径的值最多为所述第二半径的值的35%；所述截顶圆锥具有最多为所述基部的整体总直径的30%的整体总直径、以及大体平行于支持面的顶面；其中所述铰接装置包括形成于所述翻转环中的多个凹痕，所述多个凹痕排列成从所述纵轴呈辐射状发散的多条线。
2.如权利要求1所述的容器，其中，所述本体部包括大致光滑的侧壁。
3.如权利要求1所述的容器，其中，所述铰接装置包括形成于所述翻转环中的凹痕阵列。
4.如权利要求1所述的容器，其中，所述翻转环具有处于0.008英寸(0.20mm)到0.025英寸(0.64mm)之间的壁厚。
5.如权利要求1所述的容器，其中，在所述翻转环与所述接触环之间形成有相对于所述纵轴成0～20度的角度的直立圆周壁。
6.如权利要求5所述的容器，其中，所述直立圆周壁在截面中具有0.030英寸(0.76mm)到0.325英寸(8.26mm)之间的长度。
7.如权利要求1所述的容器，其中，所述上部与所述支持面之间的第一距离大于所述下部与所述支持面之间的第二距离。
8.如权利要求1所述的容器，其中，所述本体部具有平均壁厚，所述基部也具有平均壁厚，所述本体部的平均壁厚至少比所述基部的平均壁厚大15%。
9.如权利要求1所述的容器，其中，所述本体部具有平均壁厚，所述翻转环的所述下部也具有平均壁厚，所述本体部的平均壁厚至少比所述下部的平均壁厚大2倍。
10.如权利要求1所述的容器，其中，所述翻转环的所述下部具有平均壁厚，所述接触环也具有平均壁厚，所述接触环的平均壁厚至少等于所述下部的平均壁厚。
11.如权利要求10所述的容器，其中，所述接触环的平均壁厚至少比所述下部的平均壁厚大10%。
12.一种塑料容器，在高温填充有液体、被一封闭物密封、并且被冷却从而在所述容器内建立真空，所述容器包括：
具有限定出通向所述容器中的开口的嘴部和用于附接所述封闭物的终止部的上部、从所述上部延伸的颈部、从所述颈部向基部延伸的本体部，所述基部封堵所述容器的端部；所述上部、所述颈部、所述本体部和所述基部共同在所述容器内限定出能够在高温被所述液体填充的接收室；所述基部适于吸收真空，并包括从所述本体部向一接触环延伸的钟部，所述接触环限定出支持所述容器的表面，所述基部还包括中心部，所述中心部至少部分地由一凸起和一翻转环限定出，所述凸起在截面中具有位于所述容器的纵轴上的大体截顶圆锥的形状，而所述翻转环外接地包围所述凸起；所述截顶圆锥具有最多为所述基部的整体总直径的30%的整体总直径、以及大体平行于支持面的顶面；所述凸起和所述翻转环是可移动的，以容纳在所述容器内生成的真空相关作用力；所述翻转环限定出向内呈圆顶形的部分，所述向内呈圆顶形的部分具有至少部分地大体以相对于所述支持面处于7°到23°范围内的角度朝所述容器的所述纵轴倾斜的表面；所述翻转环在其中形成有铰接装置，并具有在从所述容器中取出所述液体后在截面中大体呈S形的几何结构，其中所述翻转环具有上部和下部，其中所述上部部分地包括在截面中具有第一半径的曲线，而所述下部部分地包括在截面中具有第二半径的第二曲线；所述第一半径的值最多为所述第二半径的值的35%，并且其中所述铰接装置包括形成于所述翻转环中的多个凹痕，所述多个凹痕排列成从所述纵轴呈辐射状发散的多条线。
13.如权利要求12所述的容器，其中，所述液体的温度在155℉～205℉之间(68℃～96℃)。
14.如权利要求12所述的容器，其中，所述铰接装置包括形成于所述翻转环中的浅凹阵列。
15.如权利要求12所述的容器，其中，所述角度相对于所述支持面处于10°到17°的范围内。
16.一种塑料容器，包括：
具有限定出通向所述容器中的开口的嘴部的上部、从所述上部延伸的颈部、从所述颈部向基部延伸的本体部，所述基部封堵所述容器的端部；所述上部、所述颈部、所述本体部和所述基部共同在所述容器内限定出能够被产品填充的接收室；所述基部包括从所述本体部向一接触环延伸的钟部，所述接触环限定出支持所述容器的表面，所述基部还包括中心部，所述中心部至少部分地由一凸起和一翻转环限定出，所述凸起在截面中具有位于所述容器的纵轴上的大体截顶圆锥的形状，而所述翻转环具有上部、下部、在截面中大体呈S形的几何结构、以及形成于其中的铰接装置，并且所述翻转环外接地包围所述凸起；所述截顶圆锥具有最多为所述基部的整体总直径的30%的整体总直径、以及大体平行于支持面的顶面；所述翻转环的上部部分地包括在截面中具有第一半径的曲线，而所述翻转环的下部部分地包括在截面中具有第二半径的第二曲线；所述第一半径的值最多为所述第二半径的值的35%；并且其中所述铰接装置包括形成于所述翻转环中的多个凹痕，所述多个凹痕排列成从所述纵轴呈辐射状发散的多条线。
17.如权利要求16所述的容器，其中，所述铰接装置包括形成于所述翻转环中的凹痕阵列。
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