CN1097706A

CN1097706A - 有支脚的大半径容器

Info

Publication number: CN1097706A
Application number: CN94106286A
Authority: CN
Inventors: 斯特林L·斯图尔德; 保罗R·考夫曼; 戴维A·布伦森
Original assignee: Constar Plastics Inc
Current assignee: Constar Inc
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 1995-01-25
Also published as: TR28094A; CA2124230A1; JPH072240A; EP0629555A3; ZA943677B; AU6335294A; GT199400040A; UY23790A1; AU676288B2; EP0629555A2; US5353954A; BR9402419A; CA2124230C; NZ260580A; PH30520A

Abstract

一种可盛放高压液体的塑料容器。该塑料容器包括一绕一纵轴基本对称的圆筒形瓶体部，以及一与瓶体部成一体的、具有在一水平表面上能支承容器直立的诸支脚的底部。容器的底部在横截面上由第一线所限定，该第一线包括一组从瓶体部通过轴线到各支脚半径逐渐缩小的圆弧。该组合圆弧具有交替地位于容器内侧和外侧的曲率半径。

Description

本发明一般涉及适于盛放压力下的液体（包括充气饮料等）的塑料瓶。特别是，本发明涉及一种有支脚的塑料瓶，它具有连成一体的底部，该底部可稳定地支承塑料瓶，以使该塑料瓶可以直立于水平表面上。

软饮料之类的充气饮料通常由重量较轻的、柔性的塑料容器包装。因为与玻璃容器相比它们的刚性较低，因此早期大多致力于制造具有半球形底部结构的塑料容器。半球形底部结构通过均匀分配压力所产生的应力可承受较高的内部压力和由冲击带来的外部压力。半球形底部结构在一给定塑料量的情况下可获得最大的容量，而且使较薄的塑料容器可以承受高达100p.s.i.（磅/吋²）内压而不会破裂。

然而，半球形底部的容器也不是没有问题的。半球形底部的容器需要一个另外的底盘才能使塑料容器直立。制造和安装这种分开的底盘未必总是符合成本-效果法则的，部分地是因为它增加了制造成本，另外它还需要容易出差错的底盘附件制造工序的配合。

为了避免这些问题，塑料瓶制造厂家生产了多种单体式塑料容器，它们改用非半球形的底部以便支承容器。例如，美国专利3，722，726；4，108，324；4，247，012；和4，249，666公开的“香槟酒”型底部，它具有一个完整的圆环，从而能在水平表面上站立。虽然这种单体式香槟酒型塑料瓶不需要底盘，且是稳定的，但它仍需要显著地增加塑料树脂以形成底部，而且即使增加了塑料树脂，与半球形瓶子相比，它仍然易于在跌落碰撞时受到破坏。

然后出现了一种代替半球形和香槟酒形底部的替代物。通常称为“有支脚的”容器，这种形式的底部（例如）在美国专利3，598，270；4，294，366；4，368，825；4，865，206和4，867，323有所揭示。有支脚的容器一般有若干个支脚，它们从半球形底部向外隆起或突出。制造这种有支脚的容器比较困难，因为在底部的塑料树脂的不均匀分布在容器装满充气液体时会使支脚产生不均匀的突起，从而形成一个“摇滚底部”，使容器产生摇晃。此外，支脚的结构会在支脚处形成过分增加的应力集中，从而又会增加受碰撞破裂的后果。另外，当这种容器装满充气液体时，容器底部的轴向部分可能塑性变形，或向下与支承表面接触，或甚至向下突出超过支脚底部所在的平面，再度形成“摇滚底部”，使容器产生摇晃。

本发明提供一种抗应力的、适于盛放诸如充气饮料等高压液体的有支脚的容器。本发明的塑料容器包括一绕一垂直轴线成对称状的圆筒形瓶体部，和一与瓶体部形成一体的底部。底部有若干可使容器在水平表面上直立的支脚。底部在横截面上由一条第一线所限定，该第一线包括一组从瓶体部通过轴线到各支脚最下点、半径逐渐减小的圆弧。该组合圆弧具有交替位于容器内侧和外侧的曲率中心。一般地说，该组合圆弧的最大半径圆弧的第一端与容器的圆筒形瓶体部相切。该第一线结束于一线形部分，该线形部分把组合圆弧的最小半径圆弧在相对于组合圆弧最大半径圆弧的第一端的一点处与圆筒形瓶体部相连。

在诸较佳的实施例里，沿着形成塑料容器底部的第一线的组合圆弧的最大的圆弧半径略小于或等于圆筒形瓶体部的半径。沿着第一线的组合圆弧的最小圆弧半径的尺寸的绝对值大于1厘米。而沿着第一线的组合圆弧的最小圆弧半径的相对尺寸大于圆筒形瓶体部半径的五分之一。

在一个较佳的实施例里，塑料容器底部的第一线基本上包括五个圆弧，该组合圆弧中的第一和第二个圆弧的曲率中心位于塑料容器轴线的第一侧，而其余圆弧的曲率中心位于轴线的第二侧。在另一个较佳的实施例里，塑料容器底部的第一线基本上包括五个圆弧，该组合圆弧中的第一和第二个圆弧的曲率中心位于塑料容器轴线上，而其余圆弧的曲率中心位于离轴线的第二侧处。而第三和第四个圆弧的曲率中心可与轴线有相同的径向距离，当然这并非是必需的。

通常，塑料容器的支脚还被在第一线最低点与第一线相交的第二线进一步限定，各第二线包括位于同一平面上的、与所述轴线有恒定距离的、在第一线各侧并靠近第一线的圆弧部分。形成容器的若干支脚的第二线形成一不连续的支承环，以供支承其上的容器。形成若干支脚的各相邻的一对第二线可通过一直立的曲线部分端部与端部地连在一起，该曲线部分可以包括在支脚之间最高点处的一线性部分。

在支脚之间最高点处没有线性部分的情况下，从第二线所在平面起的直立曲线部分的垂直位移h一般由下列公式确定：

h=k（1-COS（2πNβ/（2π-Nα）））

其中，K是一比例常数，

N是支脚的个数，

α是所述第二线的角长度（angular length），

β是从在一支脚上的所述第二线的一端到相邻支脚的角位移。

塑料容器的各支脚还可由一组平行于第二线的圆弧部分进一步限定，该组圆弧部分的长度从第二线到塑料容器轴线逐步减小。该组圆弧部分的长度一般由下列公式确定：

S＝a（r-r₀）/（r_s-r₀），（r₀≤r≤r_s）

其中，r_s是从轴线到形成支承环的第二线的半径，r₀是从轴线到最内侧圆弧部分的半径。

在一最佳实施例里，塑料容器包括一绕一纵轴线基本对称的圆筒形瓶体部，以及一与瓶体部成一体的、具有若干支承容器使其在水平表面上能直立的支脚的底部。底部在横截面上由一第一线所限定，第一线的第一端与容器的圆筒形瓶体部相切，第一线基本上由连续的五个圆弧组成。这五个圆弧的半径从第一端通过轴线到各支脚的最低点依次缩小，而该组合圆弧的曲率中心交替地位于容器的内侧和外侧。各支脚还进一步由与第一线在第一线的最低点相交的第二线所限定，各第二线包括一位于一共同平面上的、与轴线有恒定距离的、位于第一线各侧并靠近第一线的圆弧部分。第二线形成容器的支承环，而各支脚通过一直立的曲线部分端部对端部地连接起来。各支脚还进一步由一组平行于第二线的圆弧部分所限定，该组圆弧部分自所述第二线向所述纵轴到直接在第一线上的第三和第四圆弧的曲率中心之间的一点的长度逐步减少。

其优点是，按照本发明的塑料容器的底部结构与其它类型的有支脚的瓶子结构相比，在高压条件下具有较高的稳定度。具有上述的独特支脚底部的塑料容器在不加压时、或在充满通常的加压液体时将不会出现“摇滚底面”。

本发明的这些和其它的特征和优点对于本技术领域的熟练人员来说，通过对下面的较佳实施例的详细说明的研究可以清楚看出，而这些较佳实施例是作为目前知道的、实现本发明的最好方式的例子。

图1是按照本发明的一瓶子的底面的示意的等高线图，该瓶的底部有五个向下突出的、以支承瓶子的支脚；

图2是沿图1所示瓶子上的2-2线的示意性的剖视图；

图3是一轮廓线图，它是图1所示瓶子底部的侧视图；

图4是沿图3所示底部上的4-4线的示意性剖视图；

图5是一轮廓线图，它是图1所示瓶子的一种变型的底部的侧视图；

图6是沿图5所示底部上的6-6线的示意性的剖视图；

图7是连接图1和图3所示底部的相邻支承环的曲线的示意性的平面投影图；

图8是类似图7的、表示连接图5所示底部的相邻支承环的曲线的示意性的平面投影图。

按照本发明的一吹制成形的热塑性树脂瓶10如图1-3所示，它相对于纵轴线11呈对称状。从图2可以清楚地看出，瓶子10包括由位于环16上面的边缘14所限定的瓶口12。环16位于整体形成的支承环18之上。瓶子的其余部分还包括颈部20，肩部22，一基本上是筒形的或管形的瓶体部24，以及一用来支承瓶子10的底部26。圆筒形瓶体部24的半径按常规是圆筒形瓶体部的壁和纵轴线11之间的垂直距离。

最好用通常的方式吹制聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethyleneterephthalate）型坯来制造瓶子10，从而可得到双轴取向的壁，以便于承受通常的充气饮料压力。这种型坯一般只需不到25克的聚合物就可制成一升容量的容器，从而使材料使用量降到最低，但仍能提供足够的强度以盛放被充气加压的液体。

底部26由依次有序排列的、整体向下的突起部28形成，该突起部28形成5个径向对称、有序的“支脚”以支承瓶子。这些突起部28由半球形部分30隔开，这些半球形部分30在突起部28之间成弧形，并使圆筒形瓶体部24和底部26的中心相连。附图中画了有五个支脚的容器，它可用于1.5升和3.5升容量的容器，但也可使用其它数量的支脚。由于空间和吹制成型的限制，较多数量的支脚（如7个或9个支脚）只能用于大于3升容量的瓶子。对于小于1升容量的瓶子，只能使用3个支脚。

从图2的示意性剖视图可以清楚地看出，底部26上只画了一个支脚，它分别由半径42，44，46，48和50形成的一系列的圆弧32，34，36，38和40所形成。圆弧32到40形成一条连续的弧线（所有的点都是可微的），它从圆筒形瓶体部24和底部26之间的连接处的第一点52起向底部的另一侧延伸。如图1所示，该组合圆弧延伸通过各半球形部分30的中心，通过轴线11，接着通过相对位置上的向下的突起部28。由组合圆弧32-40形成的第一线在线形部分54处结束，线形部分54将最小半径的圆弧部分40与圆筒形瓶体部24（在与最大半径圆弧部分的第一端52相对的点56处）连接起来。将最小半径圆弧40与圆筒形瓶体部24连接起来的线形部分54也可由具有大于圆筒形瓶体部直径的半径的圆弧所形成。

圆弧32，34，36，38和40从与瓶体部24相连的第一端52起，通过轴线11到各支脚28分别具有依次逐步减小的半径。亦即半径42最大，而半径44，46，48和50逐渐缩小。此外，一组5个圆弧32-40的曲率中心交替地位于由该组圆弧形成的第一线的各侧，在图中分别由半径42-50表示。在所述的较佳的实施例里，各半径的曲率中心交替地位于瓶子10的内侧和外侧。

在图1所述的实施例里，圆弧32和34的曲率中心在纵轴线11的同一侧，而其余的圆弧36，38和40在纵轴线11的另一侧。圆弧32和34的曲率中心可位于轴线11上，还可与圆弧36，38和40的曲率中心一起位于纵轴线11的同一侧。圆弧36和38的曲率中心可与轴线有相同的径向距离，当然这并不是必须的。该组合圆弧的曲率的最大半径约等于圆筒形瓶体部24的半径R。此外，该组合圆弧的曲率的最小半径一般大于或等于圆筒形瓶体部24的半径R的五分之一。任一圆弧如果使用太小的曲率半径都将导致应力的产生，从而有可能使瓶子损坏。

合起来形成瓶子10的“支脚”的各向下突起部28还由第二条线58进一步限定，这第二线58在圆弧40的最下点60处与该组合圆弧垂直相交。图1清楚地画出了第二线58，它由位于一共同平面上的、长度为α的圆弧部分形成，它与纵轴线11有一个恒定的半径，且它位于形成各支脚28的组合圆弧32-40的各侧，并靠近组合圆弧32-40，这条线58成为容器的支承环，它包括在瓶子垂直旋转时实际与水平面接触的那些点。

从图3可以清楚地看出，形成各支脚的第二线58通过直立的曲线62被端对端地连在一起。直立的曲线62从支承环平面起的垂直位移h如图7所示。直立的曲线62与将相邻两支脚28隔开的半球形部分30相交。沿图3中的4-4线剖视的底部26的水平剖视图如图4所示，它包括一组半径为R₁（从轴线11量起）的圆弧部分64。具有从轴线11量起的较小半径R₂的第二组较小圆弧部分66位于各相邻的一对圆弧部分64之间，并与将相邻两支脚28隔开的半球形部分30相交。圆弧部分64和66的端部通过一对具有较小曲率半径72和74的圆弧68和70而互相连接。

图5和6表示底部26的一种变形，其中，支脚28的径向尺寸α增加，而将相邻两支脚28分离的半球形部分30有一弧形的、而基本上不是平的横截面。这样可减少圆弧部分66的径向距离，从而可使曲线70在与圆弧部分64连接的曲线68之间是连续的。图8所示的直立的曲线58在图5所示的底部的相邻两支脚28之间延伸，它近似地由下列公式限定：

h=k（1-COS（2πNβ/（2π-Nα）））

其中，K是比例常数，

N是支脚的个数；

α是所述第二线的角长度；

β是从在一支脚28上的第二线58的一端到相邻一支脚的角位移。

组合形成瓶子10的支脚的各向下的突起部28还由一组平行于图1所示第二线58的圆弧部分76限定，该组圆弧部分76从线58向纵轴线11方向到点78的长度逐步减小，点78一般在圆弧36和38的曲率中心之间。所述的平行于线58的该组圆弧部分76的长度S一般由下列公式限定：

S＝a（r-r₀）/（r_s-r₀），（r₀≤r≤r_s）

其中，r_s是从轴线11到形成支承环的第二线58的半径，r₀是从轴线到最内侧圆弧部分的半径，而α是线58的弧长。

虽然本发明参照几个较佳实施例进行了详细的介绍，然而在本发明的构思范围内还可作出许多改变和改进，本发明的范围和精神实质由附后的权利要求所限定。

Claims

1、一种塑料容器，包括一绕一纵轴线成对称状的圆筒形瓶体部，以及一与瓶体部成一体的、具有使容器能直立在水平表面上的诸支脚的底部，该底部在横截面上由一条第一线所限定，该第一线包括一组从瓶体部通过轴线到各支脚的、半径依次逐步缩小的圆弧，该组合圆弧具有交替位于容器内侧和外侧的曲率中心。

2、如权利要求1所述的塑料容器，其特征在于，所述第一线包括在组合圆弧的最大半径圆弧上的、与容器的圆筒形瓶体部相切的第一端。

3、如权利要求2所述的塑料容器，其特征在于，所述第一线结束于一线形部分，该线形部分把组合圆弧的最小半径圆弧与圆筒形瓶体部在相对于所述组合圆弧的最大半径圆弧的第一点的一点处连接起来。

4、如权利要求1所述的塑料容器，其特征在于，各支脚还被与第一线在第一线的最低点相交的一第二线所进一步限定，各第二线包括一位于一共同平面上的、与所述轴线有恒定半径的、位于第一线的各侧并靠近第一线的圆弧部分。

5、如权利要求4所述的塑料容器，其特征在于，限定各支脚的第二线由一直立的曲线部分以端部对端部的方式连在一起。

6、如权利要求4所述的塑料容器，其特征在于，从第二线所在平面起的直立曲线部分的垂直位移h由下列公式确定：

h=k（1-COS（2πNβ/（2π-Nα）））

其中，K是比例常数，

N是支脚的个数，

α是所述第二线的角长度，

β是从所述第二线的一端起的角位移。

7、如权利要求4所述的塑料容器，其特征在于，各支脚还被一组平行于第二线的圆弧部分进一步限定，该组圆弧部分的长度从所述第二线向所述轴线逐渐减小。

8、如权利要求7所述的塑料容器，其特征在于，所述一组圆弧部分的长度S由下列公式确定：

S＝a（r-r₀）/（r_s-r₀），（r₀≤r≤r_s）

其中，r_s是从轴线到形成支承环的第二线的半径，

a是第二线的弧长，

r₀是从轴线到最内侧圆弧部分的半径。

9、如权利要求1所述的塑料容器，其特征在于，沿着第一线的组合圆弧的所有曲率的最大半径小于圆筒形瓶体部的半径。

10、如权利要求1所述的塑料容器，其特征在于，沿着第一线的组合圆弧的所有曲率的最小半径大于1厘米。

11、如权利要求1所述的塑料容器，其特征在于，沿着第一线的组合圆弧的所有曲率的最小半径大于圆筒形瓶体部半径的五分之一。

12、如权利要求1所述的塑料容器，其特征在于，第一线包括五个端部与端部连续连接的圆弧。

13、如权利要求12所述的塑料容器，其特征在于，组合圆弧的第一和第二圆弧的曲率中心位于所述轴线的第一侧，而其余圆弧的曲率中心位于所述轴线的第二侧。

14、如权利要求12所述的塑料容器，其特征在于，所述组合圆弧的第三和第四圆弧的曲率中心与轴线有相同的径向距离。

15、一种塑料容器，包括一绕一纵轴线基本对称的圆筒形瓶体部，以及一与瓶体部成一体的、具有在水平表面上可以支承容器直立的诸支脚的底部，该底部在横截面上由一第一线所限定，该第一线包括一组连接的、半径依次减少的五个圆弧，第一线从在瓶体部的第一点起通过轴线向各支脚延伸，该组合圆弧具有交替位于容器内侧和容器外侧的曲率中心，各支脚还由与第一线在第一线的最低点处相交的第二线所进一步限定，各第二线包括一位于一共同平面上的、与所述轴线有恒定半径的、在第一线的各侧并靠近第一线的圆弧部分，第二线形成容器的支承环，限定各支脚的第二线通过一直立曲线部分以端对端的方式连接在一起，各支脚进一步由一组平行于第二线的圆弧部分所限定，该组圆弧部分的长度从第二线向所述轴线到在第一线的第三和第四圆弧的曲率中心之间的一点逐步缩小。

16、如权利要求15所述的塑料容器，其特征在于，组合圆弧的第一和第二圆弧的曲率中心位于所述轴线上，而其余圆弧的曲率中心位于所述轴线的一侧。

17、如权利要求16所述的塑料容器，其特征在于，所述第一线结束于一线形部分，该线形部分将组合圆弧的最小半径圆弧与圆筒形瓶体部在相对组合圆弧最大半径圆弧上的所述第一端的一点处连接起来。

18、如权利要求17所述的塑料容器，其特征在于，沿着第一线的组合圆弧的所有曲率中的最小半径大于圆筒形瓶体部半径的五分之一。

19、如权利要求17所述的塑料容器，其特征在于，沿着第一线的组合圆弧的所有曲率中的最大半径小于圆筒形瓶体部的半径，而沿着第一线的组合圆弧的所有曲率中的最小半径大于圆筒形瓶体部半径的五分之一。

20、如权利要求17所述的塑料容器，其特征在于，将组合圆弧的最小半径圆弧与圆筒形瓶体部连接的所述线形部分沿着一第六圆弧向上朝圆筒形瓶体部弯曲，该第六圆弧有一大于圆筒形瓶体部直径的半径。

21、一种塑料容器，包括一绕一纵轴线成对称的圆筒形瓶体部，以及一与瓶体部成一体的、具有在水平表面上能支承容器直立的诸支脚的底部，该底部在一横截面上由一第一线所限定，该第一线包括一组连续的、半径依次缩小的五个圆弧，第一线从在瓶体部上的第一点起延伸通过轴线到各支脚，该组合圆弧具有交替地位于容器内侧和外侧的曲率中心，沿着第一线的组合圆弧的所有曲率的最小半径大于圆筒形瓶体部半径的五分之一。