CN102741126B - 塑料容器 - Google Patents

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Abstract

具有轻质结构的容器本体和底座，被设计为同时或相继地调节真空力。容器本体和底座均吸收相当大百分比的真空。通过使用轻质底座设计来吸收部分真空，实现整体质量轻、设计灵活和对容器本体的可选真空吸收能力的有效利用。

Description

塑料容器
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年7月30日提交的美国申请No.12/847,050的优先权，该美国申请No.12/847,050是2008年11月17日提交的美国专利申请No.12/272,400的部分继续申请，该美国专利申请No.12/272,400是2005年6月14日提交的美国专利申请No.11/151,676(现在为美国专利No.7,451,886)的部分继续申请，该美国专利申请No.11/151,676是2005年4月28日提交的美国专利申请No.11/116,764(现在为美国专利No.7,150,372)的部分继续申请，该美国专利申请No.11/116,764是2003年5月23日提交的美国专利申请No.10/445,104(现在为美国专利No.6,942,116)的部分继续申请。本申请还要求2009年7月31日提交的美国临时专利申请No.61/230,144和2010年7月30日提交的美国临时专利申请No.61/369,156的利益。上述申请的整体公开通过引用结合于此。
技术领域
本公开涉及用于盛装商品、尤其是液体商品的塑料容器，该塑料容器具有侧壁结构和底座结构，侧壁结构和底座结构可集体地操作以产生对真空压力的大量吸收(absorption)，而不会引起容器其它部分内的不希望的变形，也不会增加重量。
背景技术和发明内容
本节提供与本公开有关的背景资料，其不一定是现有技术。本节还提供本公开的总体概要，而不是本公开的全部范围或所有特征的全面公开。
由于环境及其它相关原因，塑料容器，具体地说聚酯容器，更具体地说聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)容器，目前被越来越多地用于包装以前包装在玻璃容器内的许多商品。制造商、灌装商和消费者已经认识到PET容器轻质、便宜、可再生和可批量生产。
制造商目前供应的PET容器用于各种液体商品，如果汁和等渗饮料。供应商通常在液体产品处于高温时，一般为68℃-98℃(155°F-205°F)，通常在大约85℃时将这些液体产品灌装到容器中。当用这种方式包装时，在灌装的同时，液体商品的高温对容器进行消毒。装瓶工业称该工艺为热灌装，而称设计成经受这种工艺的容器为热灌装容器或热定形容器。
热灌装工艺适用于具有高含酸量的产品，但是，通常不适用于非高含酸量的产品。尽管如此，非高含酸量产品的制造商和灌装商仍希望用PET容器供应它们的商品。
对于非高酸产品，巴氏灭菌法和蒸馏是优选的消毒工艺。由于热定形容器不能经受巴氏灭菌法和蒸馏所要求的温度和时间，巴氏灭菌法和蒸馏都对PET容器的制造商提出了巨大挑战。
巴氏灭菌法和蒸馏都是用于在灌装后对容器的内容物进行蒸煮或消毒的工艺。两种工艺包括将容器的内容物加热到特定温度，通常高于约70℃(约155°F)，并保持一定的时长(20-60分钟)。蒸馏不同于巴氏灭菌法的地方是蒸馏采用更高的温度来消毒容器和蒸煮容器的内容物。蒸馏还从外部向容器施加高气压以抵消容器内的压力。从外部所施加于容器的压力是必要的，因为通常使用热水浴，并且超压使水以及容器的内容物中的液体在高于它们各自的沸点温度时处于液态。
PET是可结晶聚合物，意味着它可以处于非晶形态或半晶形态。PET容器保持其材料完整性的能力与PET容器结晶形态的百分比、又名PET容器的″结晶度″有关。以下的方程式将结晶度的百分比定义为体积分数：
其中ρ是PET材料的密度，ρα是纯非晶态PET材料的密度(1.333g/cc)和ρc是纯晶体材料的密度(1.455g/cc)。
容器制造商使用机械处理和热处理来提高容器的PET聚合物结晶度。机械处理包括使非晶态材料取向以达到加工硬化。这种处理通常包括沿着纵轴拉伸PET预制件和沿着横向或径向轴扩张PET预制件以形成PET容器。这种组合促进了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产在容器侧壁具有约20％的结晶度的PET容器。
热处理包括对材料(非晶态或者半晶态)进行加热，以促进晶体生长。对于非晶态材料，PET材料的热处理产生干扰光透射的球晶形态。换句话说，形成的结晶材料是不透明的，因此，通常是不符合要求的。然而，在机械处理之后使用的热处理会引起容器的具有双轴分子取向的部分具有更高的结晶度和透明度。取向的PET容器的热处理，通常称为热定形，一般包括将PET预制件倚靠在被加热到约120℃-130℃(约248°F-266°F)的模具上吹塑，并将吹塑成的容器在加热的模具上保持约三(3)秒钟。对于必须在大约85℃(185°F)进行热灌装的PET果汁瓶的制造商来说，目前使用热定形来生产具有总体结晶度在25-35％范围内的PET瓶。
在热灌装之后，热定形容器被封盖和被允许在通常灌装的温度下放置约五(5)分钟，此时容器与产品接着主动冷却，之后被输送去贴标签、装箱和运输操作。冷却减少容器内液体的容积。产品的收缩现象导致容器内产生真空。通常，容器内的真空压力范围为比大气压小1-300mmHg(即，759mmHg-460mmHg)。如果不受到控制或者调节(accommodated)，那么这些真空压力导致容器变形，从而导致形成影响美观的容器或者结构不稳定的容器。
在许多情况下，容器重量与该灌装、封盖和冷却工序后容器内出现的最终真空量有关，也就是说，为了调节(accommodate)与真空相关的力，容器制造得相对较重。类似地，减少容器重量，即“轻量化”容器，同时从材料角度提供有效的成本节省，需要减少最终真空量。一般地，可以通过各种工序选择，如使用氮注入技术、最小化顶部空间或降低灌装温度来减少最终真空量。然而，使用氮注入技术的一个缺点是用目前的技术可获得的最高生产线速度被限制在约每分钟200个容器。这样低的生产线速度是难以接受的。另外，注入的稳定性尚未达到获得高效运行的技术水平。最小化顶部空间需要灌装期间的更多运动，这再一次导致作业速度减慢。减少灌装温度同样地不利，因为其制约了适合容器的商品类型。
一般地，容器制造商通过在容器侧壁中结合结构来调节真空压力。容器制造商通常称这些结构为真空板。传统上，这些板区域被设计为半刚性，不能调节当前产生的高水平真空压力，特别是在轻质容器中。
发展技术选择以达到轻质和设计挠性之间的理想平衡是非常令人感兴趣的。根据本发明的原理，容器和底座内都可提供可选的真空吸收(absorbing)能力。传统的热灌装容器在容器本体(或侧壁)内通过真空板的挠曲来调节几乎所有的真空力。这些容器一般设有刚性底座结构，该刚性底座结构大致防止挠曲，因而会比容器的剩余部分重。
相反，由本申请专利受让人提供的POWERFLEX技术，采用轻质底座设计来调节几乎所有的真空力。然而，为了调节如此大量的真空，POWERFLEX底座必须被设计为倒置，这需要从向外弯曲的初始外形到向内弯曲的最终外形的急剧塌陷。这一般要求容器的侧壁足够地硬以允许底座在真空下触发，因此容器侧壁内需要更多重量和/或结构。传统的技术或POWERFLEX系统都不提供薄的轻质重量容器本体和能承受必要真空压力的底座之间的最佳平衡。
因此，本发明的目标在于达到容器本体和底座的重量和真空性能的最佳平衡。为了达到该目的，在一些实施例中，热灌装容器包括可方便移动以调节真空的轻质、挠性底座设计，但是不需要急剧的倒置或塌陷，因此不需要重的侧壁。挠性底座设计的作用在于补充容器侧壁内的真空吸收能力。此外，本发明的目标在于定义理论上的轻质限度和研究产生真空下附加结构的可选真空吸收技术。
本发明的容器本体和底座可以都被设计为轻质结构以同时或相继调节真空力。任意一种情况，目的都是让容器本体和底座吸收(absorb)相当大百分数的真空。通过采用轻质底座设计来吸收部分真空力，可实现整体重量轻、设计灵活和容器侧壁上可选真空吸收能力的有效利用。因此，本发明的目标是提供这种容器。然而，要理解的是，在一些实施例中本发明的一些原理，如底座结构，可以独立于其它原理来使用，如侧壁结构，反之亦然。
通过本文提供的说明，进一步的应用场合将更明显。该概要中的说明和特定示例之目的仅仅旨在示例而不旨在限定本公开的范围。
附图说明
此处描述的附图是仅仅用于图示所选定实施例之目的，而非所有可能的实施例，并且不旨在限定本发明的范围。
图1是根据本发明的塑料容器的前视图，容器已模制好且是空的。
图2是根据本发明的塑料容器的前视图，容器被灌装和密封。
图3是图1的塑料容器的一部分的底部透视图。
图4是图2的塑料容器的一部分的底部透视图。
图5是大体沿着图3的线5-5截取的塑料容器的横截面图。
图6是大体沿着图4的线6-6截取的塑料容器的横截面图。
图7是根据本发明的一些实施例的塑料容器的横截面图，类似于图5。
图8是根据本发明的一些实施例的塑料容器的横截面图，类似于图6。
图9是塑料容器的附加实施例的仰视图，容器已模制好且是空的。
图10是大体沿图9的线10-10截取的塑料容器的横截面图。
图11是图9中显示的塑料容器的实施例的仰视图，塑料容器被灌装和密封。
图12是大体沿图11的线12-12截取的塑料容器的横截面图。
图13是根据本发明的一些实施例的塑料容器的横截面图，类似于图5和7。
图14是根据本发明的一些实施例的塑料容器的横截面图，类似于图6和8。
图15是根据本发明的一些实施例的塑料容器的仰视图。
图16是根据本发明的一些实施例的塑料容器的横截面图，类似于图5和7。
图17是根据本发明的一些实施例的塑料容器的横截面图，类似于图6和8。
图18是根据本发明的一些实施例的塑料容器的仰视图。
图19是根据本发明的一些实施例的塑料容器的仰视图。
图20是图19的塑料容器的横截面图。
图21是根据本发明的一些实施例的塑料容器的仰视图。
图22是图21的塑料容器的横截面图。
图23是图21的塑料容器的放大仰视图。
图24是根据本发明的一些实施例的塑料容器的仰视图。
图25是图24的塑料容器的横截面图。
图26是根据本发明的一些实施例的塑料容器的仰视图。
图27是图26的塑料容器的横截面图。
图28是图示真空反应对图19的塑料容器的置换量的图表。
图29是图示真空反应对图1的塑料容器的置换量的图表。
图30是示图示真空反应对图8的塑料容器的置换量的图表。
图31是根据本发明的一些实施例的塑料容器的横截面图。
图32是根据本发明的一些实施例的塑料容器的横截面图。
在附图的多个视图中，相应参考标记表示相应部分。
具体实施方式
现在将进一步充分地参考附图来描述示例性实施例。示例性实施例被提供，以便本领域普通技术人员彻底地和完全地理解本发明的范围。阐述众多具体细节，如具体组件、装置和方法的例子，是为了提供对本发明的实施例的彻底了解。对本领域普通技术人员来说，显然，具体细节不是必须采用的，示例性实施例可以体现为各种形成，且都不应该被解释为限制公开的范围。
此处使用的术语仅仅是为了描述特殊的示例性实施例，并不旨在限制。如此处所使用的，单数形式如“一”(a)、“一”(an)和“该”(the)可能意欲包括复数形式，除非文中清楚地另有表示。术语“包括”(comprise)、“包括”(comprising)和“具有”(having)是包含性的，因此指定状态特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。此处描述的方法步骤、工艺与操作将不被解释为必须以讨论或图示的特定顺序来要求它们的性能，除非特地表明为一定顺序的性能。还要理解的是可以采用附加或可选的步骤。
如上文讨论的，为了在冷却热定形容器内的内容物的过程中调节真空力，容器通常具有一系列围绕它们的侧壁的真空板或肋。传统上，这些真空板是半刚性的，不能阻止容器内(尤其是轻质容器内)其它地方的不希望的变形。然而，在一些无真空板的容器中，需要容器的剩余部分中受控变形(即在底座或封闭端中)和真空抵抗力的结合。如此处所讨论的，上述每个例子(即，传统的具有轻重量、挠性侧壁以及重且刚性底座的真空吸收容器和具有轻重量、挠性底座以及重且刚性侧壁的POWERFLEX容器)可能没有充分最佳化热灌装容器设计。并且，传统的真空吸收容器的侧壁和POWERFLEX容器的底座的简单结合一般会形成具有侧壁的容器，所述侧壁不具有足够的刚性来承受从向外弯曲的初始外形到向内弯曲的最终外形的塌陷。
因此，本发明提供了一种塑料容器，其能使它的底座部分在典型的热灌装工艺条件下变形和易于移动，同时保持容器剩余部分的刚性结构(即，抵抗内部真空)。例如，在16液量盎司的塑料容器中，容器一般应该调节约18-24cc的置换容积(volumedisplacement)。在本塑料容器中，底座部分调节大部分这种需要。塑料容器的剩余部分能很容易地调节余下的置换容积而不会轻易产生明显变形。更特别是地，传统的容器利用瓶几何结构和壁厚度的结合来产生能够抵抗一部分真空的结构，以及利用可移动侧壁板、可折叠的肋、或可移动的底座来吸收剩余真空。这会产生残留真空和被吸收真空两个内部部分。残留真空和被吸收真空的总和等于刚性容器冷却过程中液体商品和顶部空间收缩的组合引起的真空总量。
虽然现有技术中有可选的设计，包括那些需要在灌装线路(如格雷厄姆腺苷三磷酸技术(GrahamATPtechnology)中的)上使用外部激活装置的设计，但是本发明能够通过以受控方法吸收更高百分比的内部真空和/或容积并同时提供充分的结构完整性以保持希望的瓶外形来获得较轻的热灌装容器，而不需要外部激活装置。
在一些实施例中，根据本发明的容器将侧壁真空和/或容积补偿板或可塌陷的肋与挠性底座设计相结合从而混合了在先技术，产生比单独靠任一在先方式获得的容器重量更轻的容器。
真空和/或容积补偿特征可以被定义为：
X＝被侧壁板、肋和/或其它真空和/或容积补偿特征吸收的占总真空度和/或容积的百分比；
Y＝被底座移动吸收的占总真空度和/或容积的百分比；和
Z＝通过侧壁和/或底座内的真空和/或容积补偿特征获得补偿之后留在容器内的残留真空和/或容积。
在传统真空补偿特征(即只有侧壁或只有底座)的情况下，真空和/或容积补偿可以被表示为：
Z＝总真空和/或容积的10％至90％；和
X或Y＝总真空和/或容积的10％至90％。
应该从上文中认识到的是传统的容器总共仅可获得总真空和/或容积的90％。
然而，根据本发明，其所提供的可热罐装的容器中真空和/或容积补偿可以被描述为：
Z＝总真空和/或容积的0至25％；
X＝总真空和/或容积的10％至90％；和
Y＝总真空和/或容积的10％至90％。
如可以看到的，依据这种原理，本发明可操作以获得底座和侧壁两者内的真空吸收，因此，如果需要，允许吸收整个内部真空度。应该要意识到的是在一些实施例中可能需要少许的残留真空。
为了实现相对于真空最轻的可能容器重量，残留真空(Z)应该尽可能接近总真空的0％，真空吸收特征的组合移动应该被设计为基本吸收100％的体积收缩，当内容物从灌装温度冷却到要求的作用条件下最大密度的温度时，体积收缩发生在容器内部。此时，外部力如顶部负荷或侧面负荷将会引起容器的增压，这会有助于其抵抗那些外部力。这将得到由处理和分配系统的要求控制而不是由灌装条件控制的容器重量。
在一些实施例中，本发明提供了一种大致圆形的塑料容器，其在低于5％总真空吸收量下不会变成椭圆，真空吸收量由平均壁厚小于0.02”的可移动底座和可移动侧壁实现。然而在一些实施例中，本发明可以提供包括吸收总真空量的10至90％的底座协同吸收总的被吸收真空量的10至90％的侧壁的塑料容器。在一些实施例中，底座和侧壁可以被同时激活。然而在一些实施例中，底座和侧壁可以相继被激活。
更进一步地，根据本发明，大致圆形的塑料容器设有可移动底座和可移动侧壁，两者都可在低于容器的总真空吸收量的5％的真空水平下同时或相继激活。
在无真空板的容器内，需要容器剩余部分中的受控变形(即，底座或封头内)和真空抵抗力的组合。因此，本发明提供了一种塑料容器，其能够使其底座部分在通常的热灌装工艺条件下变形和易于移动，同时保持容器剩余部分内的刚性结构(即，抵抗内部真空)。
如图1和2所示，本发明的塑料容器10包括终止部(finish)12、颈部或细长颈部14、肩部区域16、本体部分18和底座20。本领域的技术人员知道和理解的是，颈部14可以具有极短的高度，即，变成终止部12的短延伸部，或如图中示出的在终止部12和肩部区域16之间延伸的细长颈部。塑料容器10被设计成在热工艺、一般为热灌装工艺期间保持商品。对于热灌装装瓶应用，灌注机通常在约155°F至205°F(约68℃至96℃)之间的高温下将液体或产品灌装在容器10中，并在冷却之前用封闭物28密封容器10。随着被密封的容器10冷却，在内部形成轻微的真空或负压，使得容器10尤其是底座20变形。此外，塑料容器10可以适于其它高温巴氏灭菌法或蒸馏灌装或其它热工艺。
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的容器。用于制造可热灌装塑料容器10的众所周知的拉塑模制、热定形工艺通常包括制备如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料的预制件(未示出)，预制件具有本领域技术人员公知的外形，类似于具有大致圆柱形的截面和一般大约为容器高度的百分之五十(50％)的长度的试管。机器(未示出)将被加热到温度为190°F至250°F(约88℃至121℃)的预制件放到外形类似于塑料容器10的模腔(未示出)中。模腔被加热到大约250°F至350°F(约121℃至177℃)的温度。拉伸杆装置(未示出)将模腔内的被加热的预制件拉伸或延伸到长度约为容器的长度，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。在拉伸杆延伸预制件的同时，压力在300PSI至600PSI(2.07MPa至4.14MPa)的空气帮助在轴向方向延伸预制件和在圆周或环绕方向膨胀预制件，从而使聚酯材料基本上符合模腔的形状和进一步使聚酯材料分子取向为大致垂直于轴向方向的方向，从而在容器的绝大部分内建立聚酯材料的双轴分子取向。一般地，终止部12和底座20的子部分内的材料并未充分分子取向。在从模腔中取出容器之前，加压空气使主要为双轴分子取向的聚酯材料抵靠模腔达大约两(2)至五(5)秒的时间。为了获得底座20内的适当材料分布，发明人采用了附加的拉塑模制步骤，大致如通过引用结合到本文的美国专利6,277,321所教导的。
或者，使用其它常规材料，例如包括高密度聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、PET/PEN混合或共聚物和各种多层结构的其它生产方法可能适于制造塑料容器10。本领域普通技术人员将容易知道和理解塑料容器10的制造方法的替代方案。
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和支撑环26。嘴部22允许塑料容器10接收商品，并且螺纹区域24提供与具有类似螺纹的封闭物或帽子28(显示在图2中)连接的装置。可选方案可包括与塑料容器10的终止部12接合的其它适当装置。因此，封闭物或帽子28接合终止部12，以优选地提供塑料容器10的气密密封。封闭物或帽子28优选是封闭物工业和适于包括巴氏高温灭菌法和蒸馏的后续热处理的常规塑料或金属材料。支撑环26可用来在制造的各阶段支撑或定位预制件(塑料容器10的前身)(未显示)。例如，预制件可以被支撑环26支撑，支撑环26可能用来帮助将预制件定位在模具中，或末端消费者可以使用支撑环26来携带已制好的塑料容器10。
塑料容器10的细长颈部14部分地使塑料容器10满足容积需求。与细长颈部14一体成形并向下延伸的是肩部区域16。肩部区域16并入细长颈部14和本体部分18之间并提供它们之间的过渡。本体部分18从肩部区域16向下延伸到底座20，并包括侧壁30。容器10的底座20的特定结构允许用于热定形容器10的侧壁30不一定需要附加的真空板或捏式把手，因此可以大致光滑和像玻璃。然而，特别轻的容器可能包括与底座20一起的具有真空板、肋和/或捏式把手的侧壁。
从本体部分18向内延伸的塑料容器10的底座20可包括凸边(chime)32、接触环34和中心部36。在一些实施例中，接触环34本身是底座20的接触支承面38的一部分，支承面38进而支承容器10。如此一来，接触环34是连续地或间歇地大体限定底座20的平面或接触线。底座20用于封堵塑料容器10的底部和与细长颈部14、肩部区域16和本体部分18一起保持商品。
在一些实施例中，塑料容器10优选地根据上述工艺或其它常规的热定型工艺来热定型。在一些实施例中，为了调节真空力同时允许省去容器10的本体部分18内的真空板和捏式把手，本发明的底座20采用新颖的和革新的构造。一般地，底座20的中心部36可包括中央上凹部40和倒置环42。倒置环42可包括上部54和下部58。另外，底座20可包括形成倒置环42和接触环34之间的过渡部的直立圆周壁或边缘44。
如图中所示，中央上凹部40，当在截面中观察时，大体上形状为具有基本平行于支承面38的顶面46的截顶锥体。截面大体平的侧面48向上朝容器10的中心纵轴50倾斜。中央上凹部40的精确外形可以根据各种设计标准而大幅变化。然而，总的来说，中央上凹部40(即，截顶锥体)的外缘直径最多是大约底座20的外缘直径的30％。中央上凹部40大体是预制件浇口在模具内被捕捉的地方。位于顶面46上的是底座20的子部分，该子部分包括未充分分子取向的聚合物材料。
在一些实施例中，如图3、5、7、10、13和16所示，当初始形成时，具有渐变半径的倒置环42完全包围和限定中央上凹部40。当形成后，倒置环可以向外突出，位于底座20在平坦时所处平面的下方。中央上凹部40和相邻的倒置环42之间的过渡部可以是陡峭的，以促进取向尽可能地接近中央上凹部40。这主要是为了确保倒置环42尤其是底座20的下部58处的最小壁厚66。在一些实施例中，对于具有例如大约2.64英寸(67.06毫米)直径的底座的容器来说，倒置环42的下部58的壁厚66大约在0.008英寸(0.20毫米)至大约0.025英寸(0.64毫米)之间，优选地在大约0.010英寸至大约0.014英寸(0.25毫米至0.36毫米)之间。顶面46的壁厚70，基于测量所在的精确位置，可以是大于或等于0.060英寸(1.52毫米)；然而，顶面46的壁厚70快速过渡为倒置环42的下部58的壁厚66。倒置环42的壁厚66必须比较一致和足够薄，以允许倒置环42具有挠性和恰当地起作用。在沿着其外周形状上的一点处，未显示但是是本领域公知的，倒置环42可以可选地具有小凹口这样的特征，其适于接收棘爪，该棘爪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和倒置环42之间的过渡部的圆周壁或边缘44，在截面中可以是大致直立的竖直壁，长度为大约0.030英寸(0.76毫米)至大约0.325英寸(8.26毫米)。优选地对于底座直径为2.64英寸(67.06毫米)的容器，圆周壁44的长度为大约0.140英寸至0.145英寸(3.56毫米至3.68毫米)。对于底座直径为5英寸(127毫米)的容器，圆周壁44可以大到长度为0.325英寸(8.26毫米)。圆周壁或边缘44相对于中心纵轴50的角度64大体在大约零度和大约20度之间，优选地大约15度。因此，圆周壁或边缘44不一定精确地平行于中心纵轴50。圆周壁或边缘44是接触环34和倒置环42之间的可清楚识别的结构。圆周壁或边缘44为接触环34和倒置环42之间的过渡部提供强度。在一些实施例中，该过渡部必须是陡峭的以使局部强度最大化以及形成几何刚性结构。产生的局部强度增加对底座20中产生皱褶的抵抗力。对于底座直径为2.64英寸(67.06毫米)的容器，接触环34可以具有大约0.010英寸至大约0.016英寸(0.25毫米至0.41毫米)的壁厚68。在一些实施例中，壁厚68至少等于，或者大于倒置环42的下部58的壁厚66，更优选地是比壁厚66大大约10％。
当初始形成时，中央上凹部40和倒置环42保持为如上文所述以及如图1、3、5、7、10、13和16中所示的那样。因此，模制成型后，在倒置环42的上部54和支承面38之间测得的尺寸52大于或等于在倒置环42的下部58和支承面38之间测得的尺寸56。灌装后，在产品的温度和重量作用下底座20的中心部36和倒置环42将略微地向下朝支承面38下垂或挠曲。因此，尺寸56几乎变成零，即倒置环42的下部58实际上与支承面38接触。在灌装、封盖、密封和冷却容器10后，如图2、4、6、8、12、14和17所示，真空相关力使中央上凹部40和倒置环42向上升起或推起从而置换容积。在该位置，中央上凹部40大体保持其截面中的截顶锥形，中央上凹部40的顶面46保持大致平行于支承面38。倒置环42结合进底座20的中心部36，且基本上消失，外形变得更圆锥化(见图8、14和17)。因此，在封盖、密封和冷却容器10后，底座20的中心部36呈现大致圆锥形的外形，在截面中具有基本平坦并向上朝容器10的中心纵轴50倾斜得表面60，如图6、8、14和17所示。该圆锥形外形和基本平坦的表面60部分地由相对于水平面或支承面38的角度62限定出，角度62在大约7度至大约23度之间，更典型的是在大约10度和大约17度之间。随着尺寸52的数值增大和尺寸56的数值减小，容器10内潜在的置换容积增大。而且，虽然平坦的表面60大致是直的(特别是如图8和14所示)，但是本领域的普通技术人员将意识到平坦的表面60通常会有略微波纹状的外观。底座直径为2.64英寸(67.06毫米)典型容器，具有底座20的容器10，具有从顶面46到支承面38测量的、值为大约0.500英寸(12.70毫米)至大约0.600英寸(15.24毫米)的模制态底座间隙尺寸72(见图7、13和16)。当反应于真空相关力，底座20具有从顶面46到支承面38测得的，值为大约0.650英寸(16.51毫米)到大约0.900英寸(22.86毫米)的灌装态底座间隙尺寸74(见图8、14和17)。对于较小或较大的容器，模制态底座间隙尺寸72的值和灌装态底座间隙尺寸74的值可成比例地不同。
如上所述，容器10的底座20和本体部分18之间的壁厚差异也很重要。本体部分18的壁厚必须足够大以允许倒置环42适当地弯曲。根据底座20的几何结构和允许倒置环42恰当地弯曲即方便地移动所需的力的大小，本体部分18的壁厚必须平均至少比底座20的壁厚大15％。优选地，本体部分18的壁厚比倒置环42的下部58的壁厚66大两(2)至三(3)倍。如果容器必须承受较高的力，该力来自初始使倒置环42弯曲所需的力，或者来自使在底座20移动完成后容纳额外施加的力，那么，需要更大的差异。
在一些实施例中，上述可选铰链或铰接点可呈现一系列凹痕、凹窝或可操作以改善容器10的底座20的反应轮廓的其它特征。特别地，如图28-30所示，在一些实施例中，底座20的真空反应轮廓可以限定出急剧弯曲的反应，急剧弯曲的反应产生限定出一对纵剖面302、304的间断、非连续真空曲线(见图29)，指示急剧减少的内部真空压力。虽然该反应可能适于一些实施例，但是在其它实施例中可能需要更渐进的和更光滑的真空曲线(见此处将讨论的图28和30)。这样，渐进的和光滑的真空曲线轮廓可以提供机会来重新设计侧壁外形和/或真空板以减少对真空板的需求和/或减少沿着侧壁的材料壁厚。这种布置可以提供减少容器重量和改进设计的可能性。
也就是说，如图16-27中所图示的，倒置环42可以包括形成在其中并遍布其中的一系列凹痕或凹窝或其它特征102。如图所示(见图16-20)，在一些实施例中，一系列特征102大体呈圆形形状。然而，应该意识到的是，特征102可以限定出一定数量的外形、构造、布置、分布或轮廓。
详细参考图16-27，在一些实施例中，特征102大体等间距地间隔开，并设置成完全覆盖倒置环42阵列。相似地，一系列特征102大体完全包围和限定中央上凹部40(见图18)。同样地预期的是，特征102的阵列可以是连续的或间断的。在截面中观察时，特征102大体呈截顶或倒圆的圆锥形外形，具有最低表面或点以及侧面104。侧面104基本平坦并向内朝容器10的中心纵轴50倾斜。特征102的精确外形可以根据各种设计标准而大幅变化。虽然特征102的上述几何结构是优选的，但是本领域普通技术人员容易理解的是其它几何布置也同样可考虑。
详细参考图19和20，特征102显示为外形类似的系列凹窝，凹窝等间距地间隔成从倒置环42上的中央上凹部40开始延伸的多个径向行或列。虽然显示的是在容器10内向内伸，但是应该意识到的是，在一些实施例中特征102可以向外伸出。还应该理解的是，凹窝的具体尺寸、外形和分布可以根据需要的真空曲线性能而改变，并且提供对底座挠性以及真空下提供平缓激活的移动的控制。如图28中特别示出的，能够看出在真空压力载荷下，利用图19和20的底座，底座20和容器10产生大致光滑和一致的、限定出大致直坡的真空曲线。
详细参考图21-23，特征102示出为外形相似的系列成三角形地相交的凹窝，凹窝相互等间距地间隔成从环42上的中央上凹部40开始延伸的多个行或列。本实施例的特征102向内伸出，沿着倒置三角形的边缘限定出与相邻特征102共用的边界。还应该理解的是，凹窝的具体尺寸、外形和分布可以根据需要的真空曲线性能而改变，并提供对底座挠性以及真空下提供平缓激活的移动的控制。
详细参考图24和25，特征102显示为径向延伸的皱褶400的蜘蛛网，皱褶相互等间距地间隔开并从环42上的中央上凹部40开始延伸。皱褶400可以通过一系列在相邻皱褶400之间延伸的互连皱褶402如弓形的皱褶而相连，相邻皱褶400形成系列同心地间隔开的、绕凸起40延伸的圆环。还应该理解的是，皱褶400和互联皱褶402的具体尺寸、外形和分布可以根据需要的真空曲线性能而改变，并提供对底座挠性以及真空下提供平缓激活的移动的控制。
详细参考图26和27，特征102显示为外形类似的系列沿圆周延伸的皱褶500，皱褶500相互等间距地间隔开并从倒置环42上的中央上凹部40开始延伸。周向皱褶500可以通过一系列径向延伸的互连皱褶502相连，皱褶502在相邻的周向皱褶500之间延伸。周向皱褶500和径向延伸的互连皱褶502一起形成旋转的砌砖式设计(brickdesign)。请注意，每个径向延伸的互连皱褶502可以从凸起40开始连续地延伸成单个连续折痕，或者可以交错以形成砌砖式设计。还应该理解的是，皱褶500和互联皱褶502的具体尺寸、外形和分布可以根据需要的真空曲线性能而改变，并提供对底座挠性以及真空下提供平缓激活的移动的控制。
因而，上述基础设计通过至少增加底座20的表面面积和在一些实施例中降低这些面积的材料厚度来更方便地启动倒置环42的移动和激活。另外，可选的铰链或铰接点也使得倒置环42更容易上升或向上推起，从而置换更多容积。因此，可选的铰链或铰接点保持和改善倒置环42的启动和反应解除的程度，同时最佳化容积置换的程度。可选的铰链或铰接点提供有效的容积置换并使引起倒置环42的移动需要的真空相关力的量最小化。因此，当容器10包括上述可选的铰链或铰接点时并且承受真空相关力时，倒置环42更容易启动移动，平坦的表面60通常可以获得总体上比其它可能情况大的角度62，从而置换更大量的容积。
尽管并非总是必须的，在一些实施例中底座20可以包括三个基本平行于侧面48的槽80。如图9和10所示的，槽80绕中央上凹部40等间距地间隔开。槽80在截面中具有大致半圆形的构造，并具有与相邻侧面48平滑地交融的表面。一般地，对于底座直径为2.64英寸(67.06毫米)的容器10，槽80相对于侧面48具有大约为0.118英寸(3.00毫米)的深度82，对于额定容量在16液量盎斯和20液量盎司之间的容器来说是典型的。作为对更传统方法的替换，发明人预期具有槽80的中央上凹部40可适于接合可伸缩的心轴(未显示)，以在贴标签过程中绕中心纵轴50旋转容器10。虽然显示了三个(3)槽80，而且是优选的构造，但是本领域技术人员将知道并理解的是，其它数量的槽80，即，2、4、5或6对于某些容器的构造也是适宜的。
由于具有如上所述的相对壁厚关系的底座20反应于真空相关力，所以槽80可有助于促进倒置环42的渐进且均匀的移动。没有槽80时，尤其是如果壁厚66绕中心纵轴50不均匀或不一致，倒置环42反应于真空相关力，可能不会均匀地移动或者可能以不一致的、扭曲或不平衡的方式移动。因此，具有槽80时，径向部分84形成在倒置环42内(至少在移动初期)，并大体邻近各槽80从中心纵轴50(见图11)沿径向方向延伸，在截面中变成具有角度62的基本上直的表面(见图12)。换句话说，当如图11所示地观察底座20时，径向部分84的形成看起来好像位于倒置环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、倒置环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，示出在图9和10中的优选实施例通常采取图11和12中所示的形状作为最终形状构造。然而，当被施加有附加的真空相关力时，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。再一次，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，底座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)，特定热灌装工艺条件等等。
塑料容器10可包括一个或多个水平肋602。如图31所示，水平肋602进一步包括由内弯壁508间隔开的上壁604和下壁606。内弯壁608部分由相对陡峭的最内部半径r1限定。在一些实施例中，陡峭的最内部半径r1铺设的范围为大约0.01英寸至大约0.03英寸。内弯道壁608的相对陡峭的最内部半径r1促进改善塑料容器10吹塑期间的材料流动，因此能形成相对深的水平肋602。
每个水平肋602进一步包括上部外半径r2和下部外半径r3。优选地，上部外半径r2和下部外半径r3中的每个都铺设在大约0.07英寸至大约0.14英寸的范围内。外半径r2和下部外半径r3可彼此相等或不等。优选地，上部外半径r2和下部外半径r3的和将大于或等于大约0.14英寸并小于大约0.28英寸。
如图31中所示，水平肋602进一步包括上部内半径r4和下部内半径r5。上部内半径r4和下部内半径r5都铺设在大约0.08英寸至大约0.11英寸的范围内。上部内半径r4和下部内半径r5可彼此相等或彼此不等。优选地，上部内半径r4和下部内半径r5的和将大于或等于大约0.16英寸并小于大约0.22英寸。
从上部外半径r2的上部极限和下部外半径r3的下部极限开始测量，水平肋602具有大约0.12英寸的肋深度RD和大约0.22英寸的肋宽度RW。因而，每个水平肋602具有肋宽RW与肋深RD的比值。在一些实施例中，肋宽RW与肋深RD的比值是在大约1.6到大约2.0的范围内。
水平肋602被设计为获得关于真空吸收量、顶部负荷强度和凹痕抵抗力的最佳性能。水平肋602被设计为在垂直方向略微地压缩，以调节和吸收由于热灌装、封盖和冷却容器的内容物引起的真空力。水平肋602被设计为灌装后的容器承受过多的顶部负荷力时进一步压缩。
如图31所示，上述水平肋602半径、壁、深度和宽度的组合形成肋角度A。未灌装的塑料容器10的肋角度A可大约为58度。在热灌装、封盖和冷却容器内容物之后，最终的真空力使得肋角度A减少到大约55度。这表示肋角度A由于塑料容器10内存在的真空力减少了大约3度，代表肋角度A减少了约5％。优选地，由于真空力，肋角度A将减少至少大约3％但不超过大约8％。
在灌装之后，通常会在货盘上批量包装塑料容器10。然后货盘被相互堆叠从而引起引起在存储和分配期间施加到塑料容器10上的顶部负荷力。因此，水平肋602被设计成便于肋角度A可被进一步减小以吸收顶部负荷力。然而，水平肋602被设计成便于上壁604和下壁606决不会由于真空或顶部负荷力而互相接触。代替地，水平肋602被设计成允许塑料容器10达到的状态是当容器10承受过多的顶部负荷力时，塑料容器10被内部的产品部分地支撑，从而防止塑料容器10的永久变形。此外，一旦顶部负荷力被除去，这将能使水平肋602基本弹回和返回与施加顶部负荷力之前相同的形状。
模制后，水平区块610在垂直横截面内基本扁平。当塑料容器10受到真空和/或顶部负荷力时，水平区块610被设计成在垂直横截面内略微地向外膨胀，以帮助塑料容器10以一致的方式吸收这些力。
应该意识到的是肋602可能不平行于底座20，如图32中所显示的。换句话说，肋602可能在绕容器10和容器10的侧壁30周边的一个或多个方向弯曲。更具体地说，肋602可被弯曲以便肋602的中心向上朝颈部18弯曲。当从容器10的同一侧观察，这可能是容器10内所有的肋602的情况。然而，肋602可以沿不同的、相对的、向下的方向，如向容器10的底部弯曲。更具体地说，肋602的中心可比任何侧面更靠近底座41。在旋转容器10和跟着肋602绕容器10转360度时，肋602可具有两个(2)等高的最高点和(2)等低的最低点。
上述实施例的说明是为例示和说明而提供的。其目的不在于穷举或限定本发明。特别的实施例的单个元素或特征一般地不局限于特别的实施例，但是，即使不特别地示出或描述，合适的地方是可互换的和可被用于选定的实施例。相同的地方可能在多方面方面有差异。这种改变不被被认为是偏离本发明，诸如此类这种变形将包括在本发明范围内。

Claims (18)

1.一种塑料容器，包括：
具有嘴部的上部，所述嘴部限定进入容器的开口；
底座，能够移动以调节容器内产生的真空力从而使容器容积减少；和
在所述上部和所述底座之间延伸的大致圆柱形部分，所述大致圆柱形部分能够移动以调节容器内产生的真空力从而使容器容积减少，其特征在于，所述底座包括多个真空特征，所述多个真空特征形成为绕所述底座等间距布置的凹痕，以产生具有大致直坡的真空力曲线，并且，所述大致圆柱形部分包括多个水平肋，每个水平肋的肋宽(RW)与肋深(RD)的比值是在1.6到2.0的范围内；并且
所述底座能够响应比所述真空力的5％小的真空水平而移动；以及
所述大致圆柱形部分能够响应比所述真空力的5％小的真空水平而移动。
2.根据权利要求1所述的塑料容器，其中，在低于5％总真空吸收量时所述大致圆柱形部分抵抗变成椭圆形。
3.根据权利要求1所述的塑料容器，其中，所述大致圆柱形部分包括大致光滑的侧壁。
4.根据权利要求1所述的塑料容器，其中，所述多个真空特征包括绕所述底座布置的多个凹窝，以调整所述底座的真空反应轮廓。
5.根据权利要求4所述的塑料容器，其中，所述多个凹窝被布置成从中心上凹部开始延伸的径向列。
6.根据权利要求1所述的塑料容器，其中，所述多个真空特征包括多个向内伸的三角形特征，所述三角形特征绕所述底座布置以调整所述底座的真空反应轮廓。
7.根据权利要求6所述的塑料容器，其中，所述多个向内伸的三角形特征各与所述多个向内伸的三角形特征中的相邻一个共用边缘。
8.根据权利要求1所述的塑料容器，其中，所述多个真空特征包括多个径向延伸的皱褶，所述径向延伸的皱褶具有互连的皱褶，所述互连的皱褶形成用于调整所述底座的真空反应轮廓的网。
9.根据权利要求1所述的塑料容器，其中，所述多个真空特征包括多个周向延伸的皱褶，所述周向延伸的皱褶具有径向皱褶，所述径向皱褶形成用于调整所述底座的真空反应轮廓的砌砖式图案。
10.根据权利要求9所述的塑料容器，其中，所述径向皱褶错开。
11.根据权利要求9所述的塑料容器，其中，所述径向皱褶是连续的。
12.根据权利要求1所述的塑料容器，其中，所述底座和所述大致圆柱形部分同时调节所述真空力。
13.根据权利要求1所述的塑料容器，其中，所述底座和所述大致圆柱形部分相继调节所述真空力。
14.根据权利要求1所述的塑料容器，其中，
所述底座调节10％至90％的所述真空力；以及
所述大致圆柱形部分调节10％至90％的所述真空力。
15.根据权利要求14所述的塑料容器，其中，所述底座和所述大致圆柱形部分同时调节所述真空力。
16.根据权利要求14所述的塑料容器，其中，所述底座和所述大致圆柱形部分相继调节所述真空力。
17.根据权利要求1所述的塑料容器，其中，所述底座具有0.015”的材料厚度并且在小于或等于200mmHg的真空压力下能够移动。
18.根据权利要求17所述的塑料容器，其中，所述底座在35至40mmHg的真空力下可移动。
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