CN102741127B - 带有可变形侧部的容器 - Google Patents

Abstract

包括主体（2）的热塑性材料制成的容器（1），至少一侧部（9）在所述主体中呈凹坑形成，侧部包括：－在纵向平面中具有凹陷型面的坚硬的中心区（12）；－纵向延长中心区（12）并且在纵向平面中具有凸起型面的坚硬的附属区（13）。中心区（12）和附属区（13）是坚硬的，并且在中心区（12）和附属区（13）之间的结合处限定可变形膜（16）。

Description

带有可变形侧部的容器

技术领域

本发明涉及容器的领域，更特别的是热塑性容器例如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）容器的领域，容器的壁承受应力。

背景技术

容器一般通过注入坯件的吹制或拉伸吹制来制造，坯件首先在带有辐射加热元件的炉子中行进时加热，然后热导到模型中，模型带有限定容器反型腔的空腔。

容器制造中使用的原料的成本很大部分进入容器的最终成本中。因此在成本压缩的整体策略中，希望尽可能降低使用的材料量。

但是，这种减少对机械性能有影响，因此仅减轻容器可能导致刚性不足，特别是热充填时，热充填的过程中，由于热冲击和静液压变化，容器的壁承受内应力。

作为示例，热充填时液体的温度常常超过60℃，并通常达到90℃-95℃（即温度高于经常使用的PET材料的玻璃体转变温度）。

然后容器冷却，导致容器中压力下降（主要由于容器包含的空气体积收缩），则容器壁承受与前面应力相反的新的应力。

用于热充填（称为HR）的容器也受益于其适应的加工和特殊结构设置，使它们对变形不太敏感，因此可以持久保持它们的整体形状。

制造时，热固定对容器的刚性带来公认的贡献，该贡献在于，吹制作业结束时，使容器临时保持与被加热的模型壁接触，因此增加材料的结晶率。

但是，经验表明，只有热固定一般不足以使容器抵御热充填导致的变形，因此另外需要考虑结构适应性。

因此，已经知道使容器带有优选变形区。

如文件WO2004/028910和US2006/0006133中给出的实例中，这些区域可以设置在容器的底部。容器的底部的形状是凹陷的或凸起的，使得热充填时底部下降，然后冷却时重新上升。

理论上说，这样确定在容器的底部上变形的位置，并且节省的侧壁不需要任何特别的形状设置。但是实际上，侧壁不变形是很罕见的，因此需要对容器设置优选变形区。

这些区域一般呈被刚性框架包围的护板的形状，充填时，这些护板以膜的方式变形、凸起，然后当容器冷却时反向收缩。国际申请WO99/21770和WO00/68095中给出这种护板的例子。

此类容器从性能的观点可以令人满意，但是这种被它们的刚性框架包围的护板至少有两个缺点：一方面，它构成对减少材料量的制约，另一方面，它限制设计者的创作自由度，因此，HR容器常常具有可以定性为毫无装饰的形状。

发明目的

本发明的第一目标是可以进一步减轻容器，尤其是HR型容器，但不牺牲它们的机械性能。

本发明的第二目标是可以改进带有特殊结构设置如优先变形区（或相反带有加固区）的容器的美观性。

本发明的第三目标是提出具有改进的人机工程学的容器，便于消费者握在手中。

为此，本发明提出一种热塑性材料制成的容器，该容器包括主体，至少一侧部在主体中呈凹坑形成，该侧部包括：

－在纵向平面中具有凹陷型面的中心区；

－纵向延长中心区并且在纵向平面中具有凸起型面的附属区。

中心区和附属区是坚硬的，并且在中心区与附属区之间的结合处确定可变形膜。

该可变形膜的主要功能是集中热充填时的主要变形。因此容器的其它部分上的变形最小化。

侧部优选设计为，没有应力时，可变形膜在横向平面中基本是平的。

根据一实施方式，附属区在横向平面中具有凸起型面。

另外，侧部优选被一些尖锐的棱边限定。

另外，可以通过围绕附属区的纵向沟槽使附属区坚硬。在这种情况下，每个沟槽通过倒圆（congé）与主体的中间面连接，倒圆的半径优选小于使沟槽和附属区连接的另一倒圆的半径。

可以通过在中心区上纵向凸起延伸的纵向肋条使中心区坚硬，中心区的宽度优选大于附属区的宽度。

根据一实施方式，主体包括多个侧部，这些侧部被带有加固件（raidisseur）的中间面分开。

例如侧部包括被两个附属区纵向延长的中心区，附属区可以是对称的，并且它们与中心区的结合处分别限定两个可变形膜。

附图说明

通过了解以下参照附图进行的描述，本发明的其它目标和优点将显现出来，在附图中：

－图1是根据第一实施方式的包括三个可变形侧部的容器的透视图；

－图2是图1的容器面对一侧部的侧视图；

－图3是图1的容器沿一侧部的型面的侧视图；

－图4是图1的容器的四分之三视图；

－图5是图2的容器沿V-V线的剖面图；

－图6是图2的容器沿VI-VI线的剖面图；

－图7是图2的容器沿VII-VII线的剖面图；

－图8是图2的容器沿VIII-VIII线的剖面图；

－图9是图7在一侧部的型面上的细节图；

－图10是图8在一侧部的型面上的细节图；

－图11是根据第二实施方式的包括三个可变形侧部的容器的透视图；

－图12是图11的容器面对一侧面的侧视图；

－图13是图11的容器沿一侧面的型面的侧视图；

－图14是图11的容器的四分之三视图；

－图15是图12的容器沿XV-XV线的剖面图；

－图16是图12的容器沿XVI-XVI线的剖面图；

－图17是图12的容器沿XVII-XVII线的剖面图；

－图18是图16在一侧部的型面上的细节图。

具体实施方式

参照附图，图中显示包括沿主轴线3延伸的中心主体2的容器1。

中心主体2之上设置有整体形状为锥形的突肩4，突肩4收缩，以便通到配有瓶口6的颈部5，在该实例中，中心主体之上还设置有能够悬挂容器1的环箍7，特别是在充填时。中心主体2在与颈部5相反处被底部8封闭。

为了简单、清楚起见，这里术语上、下都参照容器的自然方向，在容器1位于底部8上的正常静止位置，瓶口6向上，容器1的主轴线3为竖直方向。如果一方向平行于容器1的轴线3延伸，则该方向为纵向；如果一平面包含轴线3则该平面是纵向的；如果一平面与轴线3垂直则该平面是横向的。

容器1由热塑性材料例如PET制成，并且能够以已知方式通过预先加热坯件的拉伸吹制获得。

主体2由形成凹陷的一系列侧部9呈凹坑形成，其在底部8一侧的下槽10与突肩4一侧的上槽11之间延伸。

每个侧部9包括一凹陷中心区12和至少一纵向靠近中心区12的凸起附属区13，使得侧部9从侧面看具有波形型面。这里凹陷和相反地凸起都相对容器1定义，凹陷表示曲率半径从容器1外测量，相反，凸起表示曲率半径向内测量。

附图中已经示出容器1的两个型体（version）：图1-10上为第一型体；图11-17上为第二型体。

在第一型体中，容器1包括三个按120°分布的侧部9，每个侧部包括一凹陷中心区12和位于底部8一侧的单个凸起附属区13。侧部9被具有圆弧形横向截面并且整体形状与侧部9的形状互补的中间面14分开。

中心区12的宽度，即横向尺寸，大于附属区13的宽度。如图3中可以清楚看到，侧部9的最大宽度在中心区12的最大凹部处。

中心区12的曲率纵向变化：曲率在中心区12的中心基本恒定，并且在附属区13附近逐渐减小。

因此，与人的结构类似，侧部9的纵向型面与脊柱的纵向型面类似，中心区12可以与脊柱的腰椎类似，附属区13与骶骨类似。

如图5至8的横截面所示，侧部9的曲率也横向变化。因此，如在中心区12的顶部，其在横向平面中显示稍微凹陷（图5）。相反，在中间平面中，在宽度最大处，中心区12稍微凸起（图6）。在中心区12与附属区13之间的结合处，侧部9基本是平的（图7）。最后，在附属区13中，侧部9是凸起的（图8）。

换句话说，附属区13在纵向平面和横向平面中双重凸起。

因此，侧部9的整体形状为具有圆形轮廓的刮刀形或匙形，中心区12形成匙头，附属区13形成一部分匙柄。

如图中可见，特别是图5的横截面中可见，在中心区12处，每个侧部9的轮廓被简单的并优选是尖锐的（即小半径的）棱边15限定，棱边使侧部9与中间面14连接，其与梁型加固元件限定的护板的传统结构相反。

在中心区12与附属区13之间的结合处，侧部9局部限定可变形膜16，在没有应力的情况下该可变形膜基本是平的，但其可以根据容器中的温度和静液压条件呈弧形。

因此，热充填时，膜16变形，向容器1的外部凸起，在纵向平面和横向平面中都处于凸起构型，如在图9中以实线示出，因此延长侧部9的附属区13。

相反，当包含在容器1中的液体在容器堵塞后冷却时，容器包含的空气体积收缩以及可能的液体收缩导致引起可变形膜16倒转（retournement）的负压，则可变形膜在纵向平面和横向平面都处于凹陷构型，如在图9中以虚线示出，因此延长侧部9的中心区12。

然后，当容器1被消费者打开时，压力相等重新导致膜6倒转，膜重新处于凸起构型。

几种设置可以更好地确定在膜16上变形的位置。

一方面，每个侧部9设有从中心区12的底部径向突起的加固件17。加固件17在中心区12的纵向中线两侧纵向延伸，并且包括三个相邻的肋条18、19，即中心肋条18和两个在中心肋条两侧靠近中心肋条18的侧向肋条19。中心肋条18的高度和宽度大于侧向肋条19的高度和宽度。如图6中可见，中心肋条18具有稍微凹陷的外表面20，但是它的弓形弯曲（cambrure）小于侧部9的中心区12的弓形弯曲。

中心肋条18向上延伸直到与中心区的上边缘22分离的上端21，向下延伸直到在中心区12与附属区13之间的结合处附近的下端23，即延伸直到可变形膜16，使中心肋条18的外表面20与可变形膜16的外表面24齐平。

加固件17具有双重功能。首先，热充填时，它通过其径向耐弯曲强度（résistanceàla flexion radiale）限制中心区12的变形，中心区在液体的温度和静液压的作用下趋于凸起。然后，通过它的轴向耐压缩强度（résistanceàla compression axiale）限制主体2在容器1叠放时被压坏。

另一方面，每个侧部9在附属区13的两侧局部设置有具有圆形底部的V形型面的纵向沟槽25。沟槽25通过大半径的倒圆26与附属区13横向地连接，并通过相对较小半径的倒圆27与相邻中间面14横向地连接，因此，较小半径的倒圆27形成尖锐的棱边（图10）。

热充填时，沟槽25具有限制附属区13变形的功能，在液体的温度和静液压的作用下，附属区的曲率趋于增加。

由于这些设置，加固件17限制中心区12的变形，沟槽25限制附属区13的变形，热充填时，侧部9的变形局部集中在不坚硬的部分上，即形成中心区12与附属区13之间的结合处的可变形膜16上。

如图1至5中可很好地看到，还设有加固部件，这里是突起地设置在中间面14上的纵向肋条28，这些肋条28的作用是限制容器叠放引起的相继轴向压缩时主体2的变形，和/或疏导容器壁的变形，由于存在三个肋条（在每个中间面14处为一个），在包含这些肋条28的平面处，所述基本圆形的壁在三角形中变形。

在图4中可以看到，每个肋条28是拱形的，并且它的端部29、30的宽度大于它的中心31的宽度：因此使应力更好地沿中间面14分布。

根据图示，这里中心区12朝向容器1的瓶口6，附属区13朝向底部8。但是，该设置可以相反，而不改变侧部9的功能和其对容器1的性能的影响。

在第二型体中，容器1包括五个按72°分布的侧部9，每个侧部包括一个中心区12和两个在中心区12的纵向两侧的附属区13。与在第一型体中一样，中心区12的宽度大于附属区13的宽度，最大宽度处相当于中心区12的最大凹陷。

侧部9具有相对中心区的最大凹陷经过的横向轴线的对称性。有利地，对称轴基本位于中心主体2的一半高度上。

中间面14设置在两个相邻侧部9之间，其横向型面的整体形状与与侧部的整体形状互补，呈圆弧形。

中心区12的曲率纵向变化：其最大值在对称轴上在最大凹陷处，并且在附属区13附近逐渐减小。

如图15至17的横剖面图中所示，侧部9的曲率还横向变化。实际上，附属区13上的曲线是凸起的（图15），当远离中心区12时，该凸起增加。随着靠近中心区12，曲率减小（图16），直到侧部9的中间处，在此处曲率基本为零：则侧部9基本是平的（图17）。更准确地说，在中心区12附近，曲率变化，以便在侧部9中部基本倒置：则横剖面具有轻微的波形（图18），中间处的凹陷波形32在两侧被两个凸起波形33包围。

和第一型体中一样，每个附属区13在纵向平面和横向平面中双重凸起。

和第一型体中一样，侧部9的中心区12通过尖锐的棱边15即曲率半径明显小于中间面的曲率半径的棱边与中间面14连接。

因此，侧部9在中心区12与每个附属区13之间的结合处包括两个可变形膜16。在没有应力时，这些可变形区16优选基本是平的，但也可具有凹陷的和凸起的轻微弯曲。在应力作用下，根据温度和静液压条件，这些膜16的曲率变化，以吸收所述应力。

膜16的作用与第一型体中的作用基本相同：热充填时，膜16延长附属区13，然后当充满的并堵塞的容器冷却时，膜16延长侧部9的中心区12。

然后消费者打开容器1时，压力相等导致薄膜16重新倒转，重新处于凸起构型。

与已经描述的第一型体类似的设置施加在第二型体上，以便更好地确定在膜16上变形的位置。

因此，加固件17也突起地位于侧部9的中心区12上。加固件17在侧部9的纵向中线两侧纵向延伸。根据图11至18所示的优选实施方式，每个加固件17具有两个并列的相同肋条18、19，以形成W形型面。肋条18另外具有稍微凹陷的外表面，但它的弓形弯曲小于侧部9的中心区12的弓形弯曲。

肋条18、19在侧部9的两个可变形膜16之间纵向延伸，外表面以斜面作为边界并与膜16的外表面齐平。

从此，和第一型体一样，加固件17加强容器1对径向弯曲和径向压缩的强度。

附属区13被具有圆形底部的V形型面的纵向沟槽25包围。沟槽25通过倒圆27与和侧部相邻的中间面14连接，倒圆27的半径相对小于使沟槽25与附属区13连接的倒圆26的半径。

在中心区12和附属区13上加固的侧部9优选在中心区12与附属区13之间的结合处即可变形区16处承受变形。

中间面14也包括使其加固的部件。因此，纵向肋条28和切口34位于侧部9之间。和上述实施方式中一样，这些肋条28的作用是限制容器1叠放引起的相继轴向压缩时主体2的变形，和/或疏导容器1的壁的变形。为此，由于存在五个肋条28（每个中间面14上为一个），肋条在包含这些肋条28的平面处导致所述基本为圆形的壁在五边形中产生变形。

加固肋条28在中间面14上突起。每个肋条28的上端29和下端30以斜面为边界，以便深入到中间面14中，使肋条28在中间面14上的高度在中心区12一侧最大，而在附属区13一侧最小。

切口34在每个中间面14上的数量为两个，并且位于每个加固肋条28的上端29和下端30的延长线中，并离开上端29和下端30。它们的整体形状为椭圆形，并在中间面14上成角度地延伸。

基于刚才描述的第二型体，可以形成包括三个或更多个可变形膜16的侧部9，只是简单地沿纵向方向使中心区12和附属区13交替。

根据一未示出的变型，侧部9包括中心区12，三个或更多个附属区13成星形从中心区12开始，互相形成三个或更多个可变形膜16。

有利地，侧部9的外表面35带有使用者拿在手中时限制容器1滑动的蜂窝结构36。

通过两个型体描述的实施方式不是限定性的，可以形成一些变型。

因此，容器1可以另选地具有一些包括一个如在第一型体中描述的可变形膜的侧部和包括一些如第二型体描述的两个或更多个变形膜的侧部。

另外，尽管在这里描述的两个型体中纵向与主体2的主轴线3平行，侧部9可以相对于该轴线3倾斜直到90°的角度，使得侧部9在容器1的主体2上横向延伸。

容器1可以在中心主体2两侧带有补充加固部件，如防止径向变形的衬垫。底部8也可具有加固结构。

确定可变形膜16变形的位置可以摆脱传统的护板，同时保证沿生产线保留容器1的整体形状。

可以根据需要调整可变形膜16的数量。因此，增加可变型膜16的数量可以使容器承受更大的应力，或减小每个膜承受的变形幅度。侧部9、中间面14、肋条28和切口34的数量也是一样。肋条28在包含这些肋条的平面处导致基本圆形的主体2的壁在多边形中变形，多边形的侧边的数量由肋条28的数量决定。

主体2上形成的侧部9与传统护板的不同特别在于它们不是由附加的结构如梁限定的，它可以同时实现材料节约并因此减轻重量，并允许达到目前不可实现的美观性，同时改进容器的人机工程学，握在手里更可靠并更舒服。

在容量为0.5升的容器1的样品上进行的试验表明，对大约小15%（小20克）的重量，容器的机械性能与已知容器的机械性能相同。

Claims (8)

1.包括主体（2）的热塑性材料制成的容器（1），至少一侧部（9）在所述主体中呈凹坑形成，该容器的特征在于，所述侧部（9）包括：

－在纵向平面中具有凹陷型面的坚硬的中心区（12）；

－纵向延长所述中心区（12）并且在纵向平面中具有凸起型面的坚硬的附属区（13）；

－在所述中心区（12）和所述附属区（13）之间的结合处，没有应力时，在横向平面中基本是平的可变形膜（16）；

－加固件（17），所述加固件在所述中心区（12）上纵向延伸并且从所述中心区（12）的底部径向突起。

2.如权利要求1所述的容器（1），其中，所述附属区（13）在横向平面中具有凸起型面。

3.如权利要求1或2所述的容器（1），其中，所述侧部（9）被尖锐的棱边（15、27）限定。

4.如权利要求1所述的容器（1），其中，通过围绕所述附属区（13）的纵向沟槽（25）使所述附属区（13）坚硬。

5.如权利要求4所述的容器（1），其中，每个沟槽（25）通过倒圆（27）与所述主体（2）的中间面（14）连接，所述倒圆的半径小于使所述沟槽（25）与所述附属区（13）连接的倒圆（26）的半径。

6.如权利要求1所述的容器（1），其中，所述中心区（12）的宽度大于所述附属区（13）。

7.如权利要求1所述的容器（1），其中，所述主体（2）包括多个侧部（9），所述侧部被带有加固部件（28、34）的中间面（14）分开。

8.如权利要求1所述的容器（1），其中，所述侧部（9）包括被两个附属区（13）纵向延长的中心区（12），所述附属区与所述中心区（12）的结合处分别限定两个可变形膜（16）。