CN1119616A - 磁酸饮料的整体式塑料容器 - Google Patents

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Abstract

一种整体式碳酸饮料塑料容器，具有支脚式底部结构，以便竖直地支承容器，在以减少的塑料用量制造容器，同时保持其性能，尤其是稳定性，在容器是空的和装满时都能保持其稳定性。底部结构的上部在圆周方向相邻的每对支脚之间具有带状结构，带状结构是比较刚性的，其外端和可变形区相连接，当容器由于碳酸饮料而增压时，可变形区容易变形和扩张以避免通常发生在其它种类的底部结构上的有害变形，并使带状结构将向上的力作用在底部结构的中心区。

Description

碳酸饮料的整体式塑料容器
本发明涉及一种具有支脚式底部结构的碳酸饮料整体式塑料容器，特别是用减少的塑料量模制的这种容器。这些容器通常但不只是由对苯二甲酸乙二醇(PET)聚酯材料使用双轴定向并固定其分子结构的吹模法制成的。
灌装和密封碳酸饮料容器的主要难点是控制和减小因为碳酸饮料引起的压力使支脚式底部结构的变形。在标准条件下，这个压力可超过每平方英寸75磅(5巴)。不控制变形能引起各种各样的问题。
一个问题是，底部结构的中心区向下凸出，支承的支脚不能同时接触支承面，这种摇摆的底部引起容器稳定性变劣。在这种情况下，容器被中心区和两个支脚支承在倾斜的有些不稳定的位置上。
另一个问题是由于压曲、折痕、撞击以及支脚和侧壁表面凸出等引起的容器损坏。在某些情况下，这可能引起由于集中的应力造成的结构损坏；在另一些情况下，这可能导致影响容器的外观美。如果容器受到撞击，带有集中应力的容器可能破裂。
再一个问题是由于容器膨胀的不一致导致容器灌装液面线位置的不一致，膨胀大多发生在容器底部结构区域，灌装线位置的一致性对消费者来说是重要的，因为消费者往往认为灌装线低于标准位置表明设有装满或容器没有密封好。
此外还要考虑未装满的容器必须能够在灌装机械装置中直立。在输送期间容器翻倒对装料操作的成本和效率将产生不利的影响。具有底部结构的支脚的宽大立脚位置，增进了容器的稳定性。其它要考虑的因素是每个和输送机或其它支承面接触的支脚底座的面积最大化。小的支脚底座容易在机械装置中被卡住和翻倒。
现有技术中有许多具有支脚式底部结构的碳酸饮料整体式塑料容器的实例。为了获得成功，上述容器依靠由于在底部结构范围内材料厚度大的相对较重的容器。这种方案使用质量来抵御变形，但较重的容器往往造价昂贵。当使用较少材料制造这些容器时，将发生上面所述的许多问题。这种容器在重量方面往往较轻，往往缩小支脚的站立位置或减小每个支脚底座的面积，这些常常引起在灌装前后的稳定性问题。
因此，最理想的是提供减少材料重量和底部结构支脚的宽大的站立位置以及大的支脚底部面积的支脚式碳酸饮料容器。同时根据饮料的碳酸压力调节和控制底部的膨胀和变形。以便在灌装线位置的一致性、外观形状、稳定性即引起过大的应力集中等方面不发生不利的影响。
本发明提供一种用于盛装碳酸饮料的塑料容器，它具有通常从圆筒形侧壁向下延伸的底部结构。底部结构的形状是从几种不同的形状相互平滑地溶合在一起发展成的。在空瓶时和装满碳酸饮料或其它饮料并密封时，所选择的形状应满足所需要的稳定性，根据碳酸饱和压力会将模制成的容器形状改变为新的和合乎要求的装满并密封后的容器形状。实际上，模制成的容器形状影响或预定新的装满并密封后容器的形状。
根据本发明，利用吹模方法的自然趋向在容器模的当型坯吹胀时，型坯首先接触的表面产生稍厚的容器壁面来获得合乎要求的形状。就本发明的容器来说，在纵轴线周围底部的中心区的壁厚溶合于带状结构的邻接部分，又从中心区基本径向地延伸。中心区的壁厚比容器侧壁和每个向下的空心凸出部的支脚底座的壁厚往往较厚些。
在增压时，容器的形状预定地先在底部结构的范围内扩张，然后扩张到邻接的底部溶合部分，再扩张到侧壁部分，带状结构分隔在圆周方向邻接的成对的支承支脚，带状结构本身局部地由向下延伸的楔形结构分隔，楔形结构也部分地位于在圆周方向上相邻的成对支脚之间。通过上述分隔和邻接区域，作用在带状结构上的力均匀地分配到侧壁上。当纵向地观看容器时，优选的带状结构呈现类似于字母“Y”的形状。
本发明的支脚式容器外形美观，在装料前后都能提供稳定的立姿支承，并符合其它普遍接受的工业上的和消费者的要求，并且在重量方面比已知的先前的容器大大减轻。
从下面的叙述并参照有关附图，本专业的技术人员对本发明的其它优点将变得更加明白，附图如下：
图1是现有技术容器的侧视图。
图2是具有本发明底部结构的容器的侧视图。
图3是图2容器的底视图，表示底部结构的在圆周上五等分间隔开来的向下的空心支脚凸出部。
图4是在一对向下的空心支脚凸出部之间区域的放大图。
图5是沿图2中5—5线的截面图。
图5a是沿图2中5a—5a线的截面图。
图6是以虚线表示的底部结构的正视图，以便更清楚地表示空心支脚凸出部从其向下凸出的底壁。
图7是类似于图3的底视图，只是除去大部分影线部分以更好地说明截线8—8的部位。
图8是沿图7中8—8线的放大截面图，说明在一对向下的空心支脚凸出部之间区域的形状。
图9是基本上如图2所示的在一对向下的空心支脚的凸出部之间的楔形结构的放大图，包括一个说明基本形状的图形。
图10是类似于图9的另一种分隔的带状结构的放大图。
图11是本发明的底部的另一种结构的部分侧视图。
图12是沿图11中线12—12线的截面图。
图13是在容器内部各种压力水平下相对于支承支脚底座的中心区位置的图解表示。
参照附图，图1说明普通的整体支脚式碳酸饮料容器的形状。通常，这种类型的容器具有4个主要部分，即容器颈部(1)、肩部(3)、侧壁部分(5)和底部结构(7)。常用的底部结构(7)包括3、5或6个从侧壁(5)以弧线形向下延伸的空心支脚突出部分(8)，为容器提供支承，在现有技术中，任何一对上述支脚部分(8)之间是通常被称为加强肋或凹部的结构(10)。底部结构的这种带状结构从纵轴线(9)周围的中心区径向地向外和向上延伸，最后以形状(12)的圆拱形部分与侧壁(5)溶合。例如，额定为2升的容器通常重55克或更多一点。
通常，上述现有技术的容器使用情况很好，为降低生产成本而减少容器使用材料即容器重量(例如，2升大小的容器减至50克或48克或更少一些)时，由于饮料的碳酸压力，可使容器发生变形，大大影响容器的稳定性、耐用性和外观的美感。这些变形在支脚凸出部分(8)。中间结构(10)、圆拱形部位(12)附近以及纵轴线(9)周围的中心底部区域的表面上能引起有害的表面扭曲、折痕和鼓胀。这些变形往往使结构应力集中，因此如果受到撞击，集中的结构应力又能使容器裂口。
通常，这些容器通过使分子结构双轴定向且永久变形的吹模法用对苯二甲酸乙二醇聚酯(PET)制造的。其它材料例如聚乙烯苯甲酸酯(PEN)或以对苯二甲酯基和苯甲酸酯基材料一些混合物也可以使用，虽然大多选择上述材料，但其它材料也可考虑。
本发明的塑料容器具有一个底部结构，当减少材料量制造时，使能受控的变形的发生，而减轻上述问题。如图2所示，这种容器包括和肩部(3)并接的容器颈部(1)，平滑地和侧壁部分(5)并接的肩部(3)，侧壁部分(5)再平滑地和密封的底部结构(7)并接。该容器是空的和装满碳酸饮料并密封时均提供稳定的支承。底部结构(7)使得有可能控制扩张，使其首先发生在侧壁部分(5)的下端附近上圆周区上。
通过设置在纵轴线(9)周围从侧壁(5)向下并平滑地向内延伸，终止在基本上平的支脚底座(11)的最少三个空心凸出部或支脚(35)形成底部结构(7)，支脚底座再接触支承面(未画出)，因此，为整个容器提供支承。
图3是图2的底部结构(7)的底视图。分隔在圆周方向上相邻的每对空心凸出部(35)的是与刚性较好的带状结构(13)，带状结构(13)再分开形成分叉的带状结构(17)。当纵向地观看时，(图2)带状结构(13)和分叉的带状结构(17)一起呈现类似于字母“Y”的形状。在图3中，空心凸出部(35)、支脚底座(11)、带状结构(13)和一对分叉的带状结构(17)的形状和特点是重复五次，并均匀地设置在容器中心的周围。五个支脚是本发明的优选实施例，但本专业的技术人员懂得，本发明并不限定五个支脚，在图3中还显示了底部结构(7)的中心区(14)。
这样，可以看出每个带状结构(13)自中心区(14)开始，并在一对空心支脚(35)之间从轴线(9)径向地向外和向上方向延伸。然后，带状结构(13)分开成分叉的带状结构(17)，带状结构(17)通过在支脚(35)附近的底部的表面向上延伸到靠近容器侧壁部分(5)的下端的位置上。当容器装满碳酸饮料时，底部结构(7)的表面，通常在分叉的带状结构之间的地方，有时被称为楔状结构(15)是容易扩张的，如在图5中以虚线表示的。带状结构(17)是比较刚性的，这样就在带状结构(17)之间的表面上起到限制扩张的作用。
空心支脚(35)最好平滑地并接于支脚底座(11)基本呈圆形的边界，如图3和图4所示。距离A(图3)是从容器的中心到侧壁(5)的距离，从容器中心到支脚底座(11)的外缘(21)的距离B最好是距离A的70％或更大些。这种支脚底座的配置将提供为增进稳定性所需要的宽大的站立支承。
基本上平的支脚底座(11)的形状是制造时的形状(如图4所示)，在容器灌装之前和灌装期间，在加工设备中配合宽大的站立位置，提供容器的稳定性。一旦容器装满碳酸饮料并密封之后，支脚底座(11)以可控制的方式扩张呈现有点扁平的半球形(27)而没有会降低容器的稳定性的折痕或皱纹或其它变形，上面所叙述的底座形状具有圆形边界更有助于实现上述优点。
翻到图9，它表示本发明底部结构的放大部分。楔状结构(15)并接于侧壁部分(5)，且距相邻的一对空心凸出部(35)等间隔地在圆周方向上定位。由楔状结构(15)产生分叉的带状结构(17)分开带状结构(13)，这又有助于将压力分散作用在侧壁部分(5)上。如果没有上述楔状结构(15)和分叉的带状结构(17)，增压将使力集聚在像图1现有技术的形状(12)圆拱形部分的附近区域上。
从表面上看来，特别是当由分割底部结构(7)和侧壁部分(5)形成的假想线(39)时，楔状结构(15)(图9)最好具有完整的倒三角形(41)的特征。
图6说明底部结构(7)的底壁(29)，由虚线表示空心凸出部(35)和楔状结构(15)，以便更好地说明底壁(29)的形状。底壁(29)是一个基底形状，空心凸出部(35)和楔状结构(15)从该基础形状延伸，一旦从底壁(29)稍许延伸即保持整体形态；尽管如此，在容器装满碳酸饮料并密封后，底壁(29)的整体形态是底部结构整体形态的重要组成部分。
由具有侧角a的倒截的锥体截面(31)平滑地以半径R1与侧壁部分(5)相连接，锥体截面(31)向下平滑地再以半径R2和具有半径R3的球形截体(33)相连接形成底壁(29)。半径R3可以小于、等于或大于尺寸A。锥体截面(31)的表面并不与球形截体(33)的表面相切。
图7和图8是说明带状结构(13)的视图。图7除已经删去描绘形状的大部分轮廓线外是和图3相同的底部结构的底视图，以更好地显示截线8—8的位置，图8是表示带状结构(13)及其与底壁(29)的关系的部分放大的横断面图。实际上，带状结构(13)是一个在相邻的对对空心凸出部(35)之间的带有一个半径的过渡区，并紧靠着底壁(29)。当观看图7和图8时，点(37)只是带状结构(13)与底壁(29)共同的部分。
在底部结构(7)中，随着带状结构(13)从中心区(14)向着相应的分叉的带状结构(17)的延伸，点(37)变成了点的轨迹。各点的点(37)的轨迹在分叉的带状结构(17)上连续以并入侧壁(5)。
现在参阅图5，它是沿着图2中5—5线的底部结构(7)的截面图。为了清晰起见，省去了除截面之外的细部结构。同样，空心凸出部(35)、分叉的带状结构(17)和楔状结构(15)的重复部件也都未标号。上述一组特征，包括两个分叉的带状结构(17)重复五次。每一组特征在圆周方向均匀隔开。横断面图清晰地说明内表面(16)和外表面(18)。
如图5所示，由于碳酸饮料而增压时，底部结构的周边区域容易扩张，呈现更平滑的圆形。如由虚线(19)表示外表面(18)的新位置。平滑的程度由饮料所施加的压力值而定。在极端状态下，分叉的带状结构(17)将变得不易看出而楔状结构(15)将变成圆形凸出部。好象这一扩张使枢轴力作用在相对刚性的带状结构(13)上，使中心区(14)一开始就向下移动至相对应的支脚底座(11)，当压力快速地发展到最高峰时，容器内侧、肩部(3)和侧壁部分(5)都稍微径向地向外扩张。中心区(14)大致恢复到它的原先位置。各空心凸出部(35)呈现朝大致径向方向稍微向外推出，向带状结构(13)出现略微地压扁。支脚底座(11)呈现稍微有点半球形状，而底部结构(7)提供稳定的容器支承。
图13是在容器内不同水平的压力水平下，相对于支脚底座(4、11)的中心区(6、14)位置的图解表示。当压力增加时，试验的现有技术容器(图1)的中心区(6)位置平稳地减小；当压力增加时，本发明的试验容器(图2)的中心区(14)位置在减少前，从一开始是增加的。在室温下，在75磅/英寸2的标准碳酸饮料容器的压力下，在中心区(图2，14)位置与在灌装前的位置是大致相同的。
图5a是沿图2中5a—5a线的底部结构(7)的截面图，它清楚地说明相对于空心凸出部(35)的带状结构(13)的位置。虚线(20)表示图5的截面5—5的外表面(18)，并说明分叉的带状结构(17)和楔状结构(15)相对于带状结构(13)和空心凸出部(35)的关系。
图10说明楔状结构(15)(图9)和分叉的带状结构(17)的一种变型，其中两个或更多的较小的楔状结构(15b)把带状结构(13)分隔成3个或更多的分叉的带状结构(17)。
图11和12说明底部结构(17)的另一种结构。其中从中心区(14)和扇形结构或区域(45)连接的基本上径向地延伸的带状结构(13)形成一个和底壁(29)(图6)一样的截面，结果导致如图12所显示的平缓的半径。还显示以一个半径和扇形带状结构(45)相连接的空心凸出部(35)。
从上面的叙述可以看出，本发明提供一种能以减少塑料用量来制造的轻型的饮料容器。通过提供具有下述特征的容器来达到上述目的：这种容器具有周向相邻的成对的支脚(35)、其限定支承较为刚性的带状结构(13)并由带状结构(13)分开。每条带状结构(13)从以纵轴线(9)为中心的底部结构的中心区(14)基本径向地伸向较为可以变形的区域(15)，底部结构的区域(15)位于支脚的径向之外，紧接侧壁部分(5)，每条带状结构(13)的径向外端(26)连接在由可变形区(15)分隔开的分叉的带状结构(17)上。可变形区(15)能在分叉的带状结构之间向外扩展。在所述可变形区(15)位于带状结构(13)的外端(13a)的上方，并向上延伸到靠近容器的侧壁部分(5)的位置。因此，容器最初的内部增压将背离纵轴线径向地向外扩展可变形区(15)，这又使较为刚性的带状结构(13)的径向外端背离纵轴线径向向外、向上地移动，从而使带状结构(13)绕其支脚的支承摆动，并使带状结构的径向端基本向上地向着容器颈部(1)移动，从而使底部中心区(14)沿纵轴线(9)向着容器颈部移动。
改进容器的结果是在平的表面上站立稳固，制造经济，并有效地适应扩张；同时当装满碳酸饮料时能抵抗变形。
虽然以上叙述揭示了本发明的优选实施例，但本专业的技术人员来说上述结构可以对其作出各种改变而并不超出本发明的范围。

Claims (5)

1.一种用于盛装碳酸饮料的自立式吹模法制成的聚合物容器，所述容器具有纵轴线(9)和容器颈部(1)，颈部(1)整体地连接于肩部(3)，肩部(3)整体地连接在侧壁部分(5)上，侧壁部分(5)又整体地连接在密封的底部结构(7)上，所述肩部、侧壁部分和底部结构是双轴定向的，设置在纵轴线周围的许多等距间隔开的支脚(35)限定底部结构的形状，因此，容器是自立式的，其特征在于：
在圆周方向上相邻的成对支脚(35)限定并支承相对刚性的带状结构(13)，并由带状结构分开，每条带状结构以纵轴线(9)为中心，从底部结构的中心区(14)各自基本上径向地延伸到底部结构的相对可变形区(15)，所述可变形区(15)位于所述支脚的径向以外并邻接所述侧壁部分，每个所述带状结构的径向外端(26)连接在由可变形区(15)分隔开的分叉的带状结构(17)上，可变形区(15)能在分叉的带状结构之间向外扩展，所述可变形区在所述带状结构(13)的外端(13a)的上方，并向上延伸到靠近容器的侧壁部分(5)的位置，因此，容器最初的内部增压以背离纵轴线的方向径向地向外扩展可变形区(15)，这又使相对刚性的带状结构(13)的径向外端以背离纵轴线的方向径向地向外和向上移动，从而使带状结构(13)绕其支脚的支承摆动，使带状结构的径向内端基本向上地朝着容器颈部移动，从而使底部的中心区(14)沿着纵轴线(9)移向容器颈部。
2.根据权利要求1所述的容器，其特征在于：所述可变形区是一个从所述容器的圆周方向相邻的两个所述支脚之间径向地向外凸出的楔形区。
3.根据权利要求1所述的容器，其特征在于：所述可变形区是一个扇形区。
4.根据权利要求2所述的容器，其特征在于：所述楔形结构和由所述楔形结构分隔开的相邻的分隔开的带状结构平滑地变形，这样，所述楔形结构变成圆形的凸出部分。
5.根据权利要求1所述的容器，其特征在于：5个相似的支脚绕所述纵轴线在圆周方向上均匀设置。
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