SK123594A3 - Prenosná plastová nádoba na tlakové kvapaliny - Google Patents

Abstract

Základňa prenosnej nádoby má zlepšenú kombináciu vlastnosti - odolnosť proti tečeniu, odolnosť proti vzniku trhlín, rázovú pevnosť, hmotnosť, statickú stabilitu a tvárniteľnosť. Základňa (18) nádoby má v podstate polguľovú stenu (21) dna, ktorá zahŕňa štyri rebrá (26) a štyri ramená (22), rozprestierajúce sa smerom dolu zo steny (21) dna medzi uvedenými rebrami (26), pričom každé rameno (22) je zakončené stojkou (24). Každé rebro (21) má stenu, ktorá tvorí časť v podstate polguľovej steny (21) dna a má pre zvýšenie pevnosti uhlový rozsah od asi 15’do asi 30“, pričom rameno (22) zaberá pre zlepšenie tvámiteľnosti uhlový rozsah až 60’ až 75’. Zvýšenú stabilitu a lepšiu tvámiteľnosť určuje vonkajšia hrana a uhlový rozsah stojky (24). Výhodne je odolnosť proti tečeniu ďalej zvýšená spevnením homej časti rebra alebo použitím zrezanej steny (21) dna s väčším priemerom. Základňa je predovšetkým vhodná pre PET fľaše určené na nápoje sýtené oxidom uhličitým

Description

Vynález sa vzťahuje na prenosné nádoby a predovšetkým na prenosné fľaše určené pre nápoje sýtené oxidom uhličitým, ktoré majú spodnú základňu vykazujúcu výrazne zlepšené vyváženie vlastností, ako je odolnosť proti tečeniu, odolnosť proti vzniku trhlín, rázová pevnosť, nízka hmotnosť, statická stabilita a tvárniteľnosť.

z * Doteraiši stav techniky

Za posledných dvadsať rokov prešiel priemysel vyrábajúci obaly pre nápoje sýtené oxidom uhličitým takmer ako celok zo sklenených fliaš na ľahké plastové fľaše. V priebehu tejto doby prebehol výrazný vývoj týchto plastových fliaš, pričom dnes vystupuje do popredia kritické vyváženie vlastností požadovaných pre výrobu komerčne úspešnej fľaše.

V šesťdesiatych rokoch začalo obdobie prechodu dodávateľov kovových a sklenených nádob na relatívne nový, ale sľubný ‘ trh s pružnými a polotuhými plastovými nádobami. Vývojom k

a/alebo kúpou získali spoločnosti ako Continental Can Company, Owens Illinois a Sewell postupy lisovania s vyfukovaním pre výrobu nádob z lineárneho polyetylénu, polypropylénu a polyvinylchloridu určených pre rastúce trhy so spotrebnou a domácnostnou chémiou.

V tejto dobe došlo k enormnému nárastu výroby nealkoholických nápojov sýtených oxidom uhličitým, ktorú zachytili výhradne dodávatelia skla (u väčších veľkostí obalov) a kovov (u menších veľkostí obalov), pretože komerčne dostupné polyméry tej doby neponúkali vyvážené vlastnosti požadované pre nápoje sýtené oxidom uhličitým. Chemické spoločnosti, dodávatelia zariadení a výrobcovia obalov, zahájili koncom šesťdesiatych rokov programy na vývoj plastových nádob určených pre nápoje sýtené oxidom uhličitým a identifikovali nasledujúce základné kritériá, ako nevyhnutné prvky u veľkých (napr. 1, 2 a 3 litrových) plastových nádob určených pre trh s nealkoholickými nápojmi:

- čistota podobná sklu,

- zodpovedajúca schopnosť zadržiavať oxid uhličitý,

- odolnosť proti zväčšeniu objemu (napr. tečeniu) za tlaku, s - žiadny nepriaznivý vplyv na chuť výrobku a/alebo prídavný prestup látok do nealkoholického nápoja, * - výrazné zlepšenie rázovej odolnosti v porovnaní so sklom,

- celková ekonómia, umožňujúca dodávky za predajnú cenu rovnakú, alebo prednostne nižšiu ako u skla.

Počiatkom sedemdesiatych rokov boli vyvinuté dva polymérne materiály. Firma Monsanto sa zamerala na nádoby z kopolyméru polyakrylonitril/styrénu, vyrobené dvojstupňovým vyfukovaním predlisku a následným spôsobom ťažného vyfukovacieho lisovania. DuPont sa zameral na polyetylén tereftalátové r

(PET) nádoby vyrábané dvojstupňovým vstrekovaním predlisku a následným spôsobom ťažného vyfukovacieho lisovania.

Fľašky firmy Monsanto, vyrobené vyfukovaním a s integrálnou základňou, boli po prvý raz dané na trh (firmou Coca-Cola v 900 gramovej veľkosti) v roku 1974. Aj ked' vyhovovali po stránke čistoty a odolnosti proti tečeniu, vykazovali tieto fľašky zlú ekonómiu výroby oproti sklu a boli následne v roku 1976, po uskutočnených štúdiách, ktoré preukázali obsah zvyškového monoméru akrylonitrilu v nápoji už po relatívne krátkej dobe skladovania, zakázané americkým Úradom pre potraviny a lieky (FDA). Aj keď bol tento zákaz sporný, účinne eliminoval tento druh fliaš, ako účastníka súťaže na trhu a ponechal PET ako jediný životaschopný materiál pre fľaše určené pre nápoje sýtené oxidom uhličitým.

DuPont vytvoril polyetylén tereftalát (PET) ako syntetickú náhradu za hodvábne vlákna počas druhej svetovej vojny. Pôvodnou komerčnou aplikáciou boli vlákna a pružné filmy. Polymér bol následne v roku 1952 odsúhlasený FDA. Čistota polyetylénu, jeho čírost, nízke náklady a vynikajúce charakteristiky mechanického spevnenia, orientácie a kryštalizácie umožnili v priebehu šesťdesiatych rokov jeho prienik na trh do oblasti lekárskych a fotografických filmov, za tepla lisovaných polotuhých širokohrdlových obalov a iných výrobkov. Koncom šesťdesiatich rokov J. Wyeth, chemik firmy DuPont, brat maliara Andrewa Wyetha, vytvoril spôsob dvojstupňového vstrekovania predlisku a následný spôsob ťažného lisovania s vyfukovaním, ktorého výsledkom bol vynikajúci US patent 3,718,229 z roku 1973. DuPont získal firmu Cincinnati Millicron, dodávateľa strojov, pre spoločný vývoj nového spôsobu a jeho komerčné využitie.

Paralelne s týmto vývojom živíc sa firma Continental Can Company (Continental) zamerala na zavedenie lacných systémov konverzie a konštruovania nádob. Continental sa najskôr zameral na prenosnú konštrukciu z jedného materiálu, ako kritický prvok u lacných plastových nádob. Plánovalo sa, že za určitý čas by sa použitím optimalizovanej jednodielnej konštrukcie vyrábali nádoby rýchlejšie a s menšími celkovými nákladmi na živicu a so zníženými celkovými kapitálovými investíciami oproti použitiu dvojdielnej konštrukcie (t. j. tej, ktorá používa spodný nosný prvok). Patent US 3,598,270 (Adomaitis), udelený firme Continental v roku 1971, opisuje po prvý raz na svete plastovú prenosnú nádobu vybavenú ramenami, známu teraz ako nádoba PET.

V sedemdesiatych rokoch sa Continental zameral na konštrukciu dvojlitrovej nádoby, sledujúc presne požiadavky priemyslu na väčšie rodinné obaly, ktoré nie je možné bezpečne vytvoriť s použitím skla (maximálne jednolitrové flaše). V roku 1976 Continental dodával prvé šesťstojkové (jednodielne) PET dvojlitrové flaše pre Coku a Pepsi. Všetci ostatný dodávatelia PET fliaš (Owens Illinois, Sewell a Hoover Universal (teraz JCI) atď.) si zvolili pre vývoj koncepciu dvojdielnej nádoby (nádoba a základňová miska).

Nové PET flaše na nápoje sýtené oxidom uhličitým, nech už jednodielne alebo dvojdielne, mali okamžitý komerčný úspech, lebo spotrebitelia uprednostňovali nižšiu hmotnosť, väčšiu * veľkosť, bezpečnosť proti roztrieštenie a výhodnosť oproti skleneným fíašiam. Od roku 1982 boli všetky sklenené nádoby * s objemom nad 453g vytlačené PET flašami.

Osemdesiate roky znamenali výrazný nárast produktivity výroby a zníženie hmotnosti nádob i predajnej ceny u všetkých veľkostí, ako jednodielnych, tak i dvojdielnych konštrukcií. Na trh bolo firmou Continental uvedené niekolko významných technických zlepšení, ktoré zlepšili konkurencieschopnosť jednodielnych nádob na trhu. Tieto zlepšenia zahŕňali:

1) Začiatkom osemdesiatich rokov pretvorenie pôvodného predlisku s hmotnosťou 70 g za účelom optimalizácie smerových úrovní a rovnováhy osovo/oblúkovej orientácie. Toto zlepšenie dovolilo zníženie hmotnosti bez straty odolnosti proti tečeniu a oproti nárazom pri použití pôvodnej konštrukcie základne PET z roku 1976.

2) Počas tej istej doby mali snahy o zvýšenie výrobných rýchlostí a maximalizáciu graficky využiteľného priestoru (veľkosti plochy pre nálepku) nádob PETalite za výsledok komerčný úspech vylepšených nádob opísaných v patentoch US 4,249,667, 4,267,144 a 4,335,821 firmy Continental. Patent US č.4,249,667 modifikuje konštrukciu polguľovej základne pre zníženie tečenia tak, že pridávajú priamkové úseky, ktoré znižujú výšku základne a maximalizujú výšku plochy určenej pre nálepku (významné z obchodných dôvodov). Patenty US 4,267,144 a 4,335,821 znižujú geometrickou modifikáciou strednej oblasti kopuly nad rovinou stojky dobu potrebnú pre chladenie formy. Všetky tieto zlepšenia boli úspešne komerčne využité bez zvýšenia tečenia základne a/alebo zníženia odolnosti proti únavovým trhlinám.

3) Príchod rotačných ťažných lisovacích strojov s vyfukovaním v polovici osemdesiatich rokov (firma Krupp, Nemecko a Sídel, Francúzsko) viedol k dramatickému zvýšeniu výrobných rýchlostí a ku zvýšenej hustote materiálu rozloženého v bočnici fiaše. To umožnilo neskoršie zníženie hmotnosti tej istej pôvodnej konštrukcie základne PET na 58 g v roku 1976.

Ďalšie vylahčovanie pod 58 g bolo zastavené potom, čo testy nádob ukázali neprijateľnú úroveň iniciácie vonkajším namáhaním spôsobených trhlín, náhodne sa šíriacich v bočnici nádoby (t.j. neprijateľný plošný priesak). Vznik vonkajším namáhaním spôsobených trhlín je relatívne komplexný jav, vyskytujúci sa pri vystavovaní nízkoorientovaných oblastí PET nádoby vysokým úrovniam zaťaženia (dôsledkom vnútorného tlaku), v miestach výskytu únavovú trhlinu iniciujúcich činiteľov, ako sú napr. mazivá (používané na plniacich linkách), vlhkosť, čistiace prostriedky (používané v obchodných skladoch) atď. Vysoko biaxiálne orientovaný PET, ktorý je v oblastiach bočnice nádoby, vykazuje extrémne vysokú odolnosť proti vytváraniu únavových trhlín. Absencia lisovaním spôsobenej kryštalizácie vo vysoko namáhaných oblastiach prenosnej nádoby môže zahájiť chemický útok na vonkajší povrch (ktorý je po natlakovaní v ťahu), vznik mikrotrhlín a pri ťažkých podmienkach rozširovanie týchto trhlín cez stenu nádoby.

K problematike vonkajším namáhaním spôsobených trhlín zahájil Continental vývojový program, ktorého cieľom bolo prekonštruovanie pôvodnej PET základne tak, aby bolo umožnené ďalšie odľahčenie uvedenej základne. Bolo nájdených niekoľko kľúčových prvkov pre komerčný úspech novej základne:

- ľahká tvárniteľnost (spracovateľnosť),

- stabilita nádoby pri manipulácii na výrobnej linke (prázdne i plné),

- vytváranie nízkeho namáhania a vyvážené rozloženie záťaže (t. j. minimálne tečenie a žiadne miesta koncentrácie napätia po naplnení),

- dobré využitie materiálu (t. j. vyľahčenie),

- žiadne nepriaznivé dopady na produktivitu výroby (t. j. minimálne požiadavky na chladenie formy).

Významným vývojovým úsilím bola získaná päťstojková konštrukcia základne, ktorá je opísaná v Krishnakumarovom patente US 4,785,949, vydanom v roku 1988. Päťstojková základňa má základnú konštrukciu pôvodnej základne PET, ale s podstatným zväčšením plochy rebra, určeného polgulovou stenou dna, umožňujúcim ďalšie zníženie hmotnosti o 4 g. Dvojlitrová päťstojková nádoba s hmotnosťou 54 g vykazuje lepšie vlastnosti v podstate vo všetkých ohľadoch oproti pôvodnej šesťstojkovej konštrukcii základne PET (US patent 3,598,270).

Koncom osemdesiatich rokov, keď ďalší konkurenti odhalili cenovú nevýhodu dvojdielnej konštrukcie fľaše a podstatné výhody pri recyklovateľnosti u koncepcie PETalite, zahájili vlastný vývoj jednodielneho vyhotovenia. Firme Owens Illinois bol vydaný na prenosnú PET fľašu US patent č. 4,294,366 (Chang). Tento patent opisuje všeobecne eliptický (skôr než všeobecne polgul'ový) priečny prierez oblasti rebra. Polguľová koncepcia je však výhodnejšia, keďže umožňuje zvýšiť geometrický odpor proti deformácii za tlaku (t. j. proti tečeniu) v porovnaní s elipsou. Owens Illinois potom opustila trh s PET nádobami na oxidom uhličitým sýtené nápoje a základňa podlá US patentu 4,294,366 ako taká, nebola nikdy komerčne úspešná.

US patent 4,867,323 (Powers) vydaný v roku 1989 firme Hoover Universal (teraz JCI) je zameraný primárne na maximalizáciu šírky stojky a jeho priemeru pre zlepšenie manipulácie s nádobou na výrobnej linke. Úzke rebrá v tvare U však vytvárajú oblasti koncentrácie napätia a sú citlivé na vznik únavových trhlín. Dolná oblasť prierezu rebra poskytuje nízky odpor proti deformáciám dna za tlaku, prináša nadmerný nárast výšky a zníženia hladiny náplne (t. j. výskyt nedostatočného naplnenia na policiach skladu). Nádoba podlá US patentu 4,867,323 nebola nikdy komerčne využitá.

US patent 4,865,206 (Behm) vydaný v roku 1989 znovu firme Hoover (teraz JCI) sa pokúsil zlepšiť riešenie podlá US patentu 4,867,323 zvýšením počtu rebier z troch na päť a teda zvýšením plochy rebra sa pokúsil, aj keď len obmedzene, znížiť deformácie za tlaku (tečenie). U tohoto riešenia je znova dávaný dôraz na velkosť stojky oproti šírke rebra a tečenie základne tu naďalej zostáva problémom. V skutočnosti, aby sa urovnal problém tečenia, sú stojky, ktoré sa pri deformácii vlastnej základne smerom von pohybujú smerom dolu do roviny stojok, vybavené uholníkovou konštrukciou. Hlboké a široké stojky sú sami o sebe obtiažne lisovatelné a väčšina komerčných fliaš poskytuje dôkazy o nedostatočnom tvárení (možné kývanie nádoby) a/alebo namáhavom zbelení (vizuálny efekt spôsobený preťažením/ťažením za studená). Aj keď táto flasa bola v USA na trhu, je možné túto pomerne ťažkú 56,5 gramovú dvojlitrovú nádobu nájsť len v chladnejších zemepisných šírkach, kde sú problémy so vznikom trhlín menej znepokojujúce (nižšie teploty vytvárajú nižšiu úroveň napätia a znižujú teda tvorbu únavových trhlín).

US patent 4,978,015 (Walker), ktorý bol vydaný v roku 1990 firme North American Container sa ešte jeden krát zameriava primárne na stabilitu nádoby pri manipulácii na výrobnej linke tak, že maximalizuje kontaktnú plochu stojky. Problémy tečenia a odolnosti proti vzniku únavových trhlín boli vyriešené kompromisne rebrami, ktoré majú tvar úzkeho ostro zaobleného prevráteného U. Pri zavedení tejto konštrukcie základne je možné očakávať, že sa objaví zlá tvárnitelnosť a zlé vlastnosti v teplom podnebí.

Ďalšie návrhy konštrukcií prenosných nádob na oxidom uhličitým sýtené nápoje boli opísané napr. v US patentoch 3,727,783 (Carmichael), 5,024,340 (Alberghini), 5,024,339 (Riemer) a 5,139,162 (Young a kol.), ale žiadna z nich nedosiahla ani lepšiu rovnováhu vlastností, ani komerčné úspešnosť ako Krishnakumarova päťstojková konštrukcia.

Napriek úspechu Krishnakumarovej päťstojkovej konštrukcie pokračoval Continental vo vývojových prácach, aby ďalej optimalizoval technológiu prenosnej nádoby PET. Týmto úsilím bol vytvorený návrh novej základne nádoby podlá tohto vynálezu.

Podstata vynálezu

Podstatou tohto vynálezu je vylepšená základňa a spôsob jej navrhovania. Základňa má lepšiu kombináciu vlastností - odolnosť proti tečeniu, odolnosť proti vzniku trhlín, nárazovú pevnosť, zníženú hmotnosť, statickú stabilitu a tvárnitelnosť .

Zlepšená kombinácia uvedených vlastností bola prekvapujúco zistená u nádoby s v podstate polgulovou stenou dna so štyrmi radiálnymi rebrami symetricky rozmiestnenými okolo zvislej stredovej osy nádoby, kde medzi týmito rebrami sú umiestnené medzilahlé ramená a stojky, zaujímajúce stanovené miesta v stene dna. Oproti tomu známy stav techniky všeobecne preferuje nepárny počet stojok a často radšej väčší počet týchto stojok, napr. sedem a viac. Znížený počet stojok alebo použitie párneho počtu nebolo z dôvodu problémov so stabilitou nájdené vhodným. Tento vynález prekonáva problémy so stabilitou a taktiež zlepšuje pevnosť a tvárnitelnosť.

U tohto vynálezu je stena dna súvislou hladkou plochou bez miest koncentrácie napätia a je v podstate polgulová sp štyrmi radiálnymi rebrami (viď Obr. 2), umiestnenými symetricky okolo zvislej stredovej osi. Každé rebro má stenu rebra 26, ktorá je časťou v podstate polgulovej steny 21 dna, pričom každá stena rebra má priemerný uhlový rozsah od asi 15° do asi 30° (viď Obr. 13). Každé rameno 22 zaujíma zvyšný uhlový rozsah medzi každou stenou rebra 26 od asi 75° do asi 60°. Každá stojka 24 má vonkajšiu hranu umiestnenú radiálne vo vzdialenosti Lp od zvislej stredovej osi a uhlový rozsah Dp od asi 12° do asi 40°. Každé rameno 22 má vnútornú stenu 34 ramena, rozprestierajúcu sa medzi najvnútornejšou radiálnou hranou stojky a stredovou častou steny dna, vnútorná stena ramena je súvislou a v podstate hladkou plochou, ktorá zviera s obecnou rovinou, na ktorej stojka spočíva, ostrý uhol (Obr. 14). Každé rameno má vonkajšiu stenu 35 ramena, rozprestierajúcu sa medzi vonkajšou hranou stojky a bočnicou a zahŕňa oblúkovú časť o polomere R_G prilahlú k vonkajšej hrane stojky, pričom polomer R_G pretína stojku vo vzdialenosti Lp od zvislej stredovej osi. Vzdialenosť Lp je v rozmedzí od asi 0,60R do asi 0,80R a polomer R_G je od asi 0,10R do asi 0,20R (viď Obr. 14).

Táto zlepšená kombinácia vlastností je najlepšie zobrazená na Obr.21 až 25, kde je štvorstojková nádoba podlá vynálezu porovnávaná s troj, päť a šesťstojkovými nádobami, ktoré majú horšie kombinácie uvedených vlastností. Na týchto grafických príkladoch určuje uhlový rozsah ramena B tvárnitelnosť, pričom lepšia tvárnitelnosť sa dosahuje pri stúpajúcom B, t. j. väčší uhlový rozsah ramena ulahčuje riadne vytvarovanie ramena a stojky. Pevnosť nádoby, ktorá je výsledkom odolnosti proti tečeniu a odolnosti proti vzniku únavových trhlín, je tvorená na týchto grafoch celkovým rozsahom rebier T_R alebo alternatívne zaťažením uhlového rozsahu -í-_L. Pevnosť sa zvyšuje s rastúcim T_R a Stabilita je v týchto diagramoch znázornená dĺžkou náklonu T_L, kde zväčšenie hodnoty zodpovedá zväčšeniu stability. Po vynesení rôznych kombinácií pevnosti, stability a tvárnitelnosti do grafov, v ktorých sa vždy dva parametre menia a tretí zostáva konštantný je jasné, že nádoba so štyrmi stojkami podľa tohto vynálezu je lepšia než nádoby majúce tri, päť alebo šesť stojok.

Základňa nádoby podľa tohto vynálezu má v podstate polguľovú stenu dna, ktorá obsahuje štyri radiálne rebrá a štyri ramená rozprestierajúce sa smerom dole zo steny dna medzi uvedenými rebrami, kde každé rameno je zakončené stojkou. Každé rebro má stenu rebra, tvoriacu časť v podstate polguľovej steny dna, uhlový rozsah rebier sa pre dosiahnutie väčšej pevnosti môže zväčšovať, zatialčo stojky sa posúvajú smerom von pre zlepšenie stability. Pevnosť základne (odolnosť proti tečeniu) a tvárnitelnosť môžu byť u štvorstojkovej základne podľa tohto vynálezu v porovnaní s päť alebo troj stojinovým usporiadaním pri danej statickej stabilite maxima1izované. Tiež pevnosť štvorstojkového vyhotovenia je pre rôzne hodnoty statickej stability väčšia než pevnosť päťstojkového alebo trojstojkového vyhotovenia.

Na jednej strane vynálezu je pre zvýšenie odolnosti proti tečeniu uhlový rozsah rebier maximalizovaný tak, že každé rebro má uhlový rozsah od asi 15° do asi 30° a výhodnejšie od asi 20° do asi 25°. Ak je rozhodujúcim kritériom nižšia cena, je uhlový rozsah rebier zväčšený, aby sa zväčšila pevnosť, zatiaľčo hrúbka rebra je zmenšená, aby bolo možné vyrobiť nádobu s nižšou hmotnosťou (t. j. menej materiálu zodpovedá menej nákladnému výrobku). V tomto prípade je stále dodržaná najnižšia prípustná hladina náplne. Napríklad zníženie hmotnosti u štvorstojkového prevedenia základne podľa tohto vyná11 lezu umožňuje vytvorenie dvojlitrovej PET flase na nápoje sýtené oxidom uhličitým s lepšie vyváženými vlastnosťami s hmotnosťou 50 až 52 g. Alternatívne, ak bude požadované minimalizovať zníženie hladiny nápoja (t. j. minimalizovať tečenie), potom môže byť plocha rebra, teda jeho uhlový rozsah i hrúbka zväčšená; toto zväčšenie by však vyžadovalo viac materiálu a tým by došlo k zvýšeniu nákladov.

Z druhej strany vynálezu, aby sa znížil rozsah tečenia, je modifikovaný tvar steny dna, a to z čisto polgulového na tvar so zníženou výškou základne. U prvého vyhotovenia vynálezu je v podstate polguiová základňa vybavená v priereze čisto polgulovou dolnou časťou a priamkovou hornou časťou, ktorej priamková čast zmenšuje objemové rozšírenie v hornej časti rebra a tým znižuje pokles hladiny náplne v nádobe. Výsledné zníženie výšky základne umožňuje zníženie hmotnosti (je potreba menej materiálu) a/alebo použitie silnejšieho rebra pre vyššie zaťaženie a/alebo zväčšenie uhlového rozsahu ramena pre zväčšenie stability nádoby a/alebo tvárnitelnosti pri vyfukovaní do formy. U druhého vyhotovenia vynálezu je zníženie tečenia dosiahnuté vytvorením v podstate polguľovej steny dna s polomerom väčším než je polomer valcovej bočnej časti nádoby nad základňou. Výsledkom je v hornej časti zrezaná základňa, ktorá podobným spôsobom znižuje objemové rozšírenie, ako dôsledok tečenia, v hornej časti. Naviac môže byt u oboch týchto uskutočnení znížená výška základne.

Ďalšou stránkou vynálezu je to, že skôr sa dosiahne zlepšená vyrovnanosť vlastností než maximalizácia vlastnosti jedinej . Napríklad je možné plochu prierezu rebra a plochu prierezu stojky a jej umiestnenia vybrať tak, aby sa zaistila, pokial je možné, väčšia pevnosť, väčšia stabilita a nižšia hmotnosť (čo je lepšie, než aby sa maximalizovala akákolvek z týchto vlastností). Všeobecné zlepšenie rázovej pevnosti musí byť vyvážené so zlepšením odolnosti proti tečeniu a/alebo zlepšením stability. Zlepšená odolnosť proti tečeniu a únavovým trhlinám umožňuje, aby táto konštrukcia základne bola zvlášť vhodná pre vratné alebo znovu naplniteľné nádoby. Tieto a ďalšie aspekty vynálezu budú podrobnejšie objasnené v nasledujúcom opise a na priložených výkresoch.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 predstavuje čelný pohlad na flašu, ktorá má štvorstojkové usporiadanie základne podlá vynálezu;

Obr. 2 zobrazuje pohlad zospodu na základňu z Obr. 1;

Obr. 3 je zväčšený čiastočný rez vedený pozdĺž čiary 3-3 z Obr. 2, zobrazujúci zvislý prierez základňou vedený dvomi protiľahlými rebrami;

Obr. 4 predstavuje zväčšený čiastočný rez vedený pozdĺž čiary 4-4 z Obr. 2, zobrazujúci zvislý prierez základňou v mieste dvoch protiľahlých ramien;

Obr. 5 je zväčšený rez vedený pozdĺž čiary 5-5 z Obr. 2, zobrazujúci vodorovný (radiálny) rez jedným z rebier a stenami priľahlého ramena;

Obr. 6 je čelný pohlad na flašu s ramenami určenú pre nápoje sýtené oxidom uhličitým po jej naplnení;

Obr. 7 predstavuje pohlad na fľašku z Obr. 6, u ktorej prebehlo po naplnení tečenie, ktorého výsledkom je zväčšenie objemu flaše a zníženie hladiny náplne;

Obr. 8 predstavuje superponovaný čelný pohlad na flašu z Obr. 6 zobrazenú plnými čiarami a na fľašu z Obr. 7 zobrazenú čiarkovanými čiarami, ktorý zobrazuje relatívne zmeny rozmerov flaše spôsobené tečením;

Obr. 9 ukazuje zväčšený čiastočný rez, porovnávajúci vo svojej pravej polovici (Obr. 9A) čisto polguľovú základňu s modifikovanou polgulovou základňou vo svojej lávej polovici (Obr. 9B);

Obr. 10 zobrazuje zväčšený rez, ukazujúci polovice dvoch modifikovaných polguľových základní (Θ = 45° a Θ = 60°) zobrazených čiarkovanými a bodkočiarkovanými čiarami a polovicu čisto polguľovej základne (Θ = 90°) zobrazenú čiarami plnými;

Obr. 11 je zväčšený rez porovnávajúci polovicu čisto polgulovej základne v pravej časti (Obr. 11A) s polovicou ďalšieho typu modifikovanej základne (napr. zrezanej) v ľavej časti (Obr. 11B);

Obr. 12 sa vzťahuje k polovici zrezanej základne z Obr. 11 a obsahuje vpravo schematické znázornenie častí polovice zrezanej základne, ktoré ukazuje geometrické vzťahy medzi polomerom KR modifikovanej polgule a uhlami θ a Φ, a na ľavej strane obsahuje tabuľku príkladných hodnôt K, Θ a Φ;

Obr. 13 je pohľad zospodu na štvorstojkovú základňu podľa tohto vynálezu, ukazujúci obvodový uhlový rozsah (B) jedného ramena a polovicu priľahlých rebier (C);

Obr. 14 je schématický pohľad na štvorstojkovú základňu podľa tohto vynálezu, ktorý ukazuje vertikálny prierez jedným ramenom;

Obr. 15 je vertikálne schématický pohľad na fľašu, zobrazujúci vzťah medzi dĺžkou náklonu T_L a ťažiskom CG;

Obr. 16 je pohľad zospodu na porovnávanú šesťstojkovú základňu s vyznačenou dĺžkou náklonu;

Obr. 17 je pohľad zospodu na porovnávanú päťstojkovú zák14 ladňu s vyznačenou dĺžkou náklonu;

Obr. 18 je pohlad zospodu na porovnávanú štvorstojkovú základňu s vyznačenou dĺžkou náklonu;

Obr. 19 zobrazuje schématický vzťah medzi dĺžkou náklonu T_L, uhlovým rozsahom stojky Dp a radiálnym umiestnením vonkajšej hrany stojky Lp,·

Obr. 20 zobrazuje diagram B_mi_n (minimálneho uhlového rozsahu ramena) v závislosti na N (počte ramien) pre rôzne hodnoty vzdialenosti náklonu T_L;

Obr. 21 je diagram B (uhlového rozsahu ramena) v závislosti na Tp (celkovom uhlovom rozsahu rebier), do ktorého sú vynesené krivky konštantnej stability T^;

Obr. 22 predstavuje diagram (celkového zaťaženia uhlového rozsahu základne) v závislosti na N (počte ramien) pre rôzne hodnoty vzdialenosti náklonu T_L;

Obr. 23 je diagram B (uhlového rozsahu ramena) v závislosti na Tp (celkovom uhlovom rozsahu rebier), do ktorého sú zanesené krivky konštantnej pevnosti;

Obr. 24 je diagram B (uhlového rozsahu ramena) v závislosti na Tp (celkovom uhlovom rozsahu rebier), do ktorého sú superponované krivky konštantnej pevnosti a krivky konštantnej stability T_L;

Obr. 25 je diagram B (uhlového rozsahu ramena) v závislosti na T_R (celkovom uhlovom rozsahu rebier), do ktorého sú superponované krivky konštantnej stability T_L a krivka konštantnej pevnosti; a

Obr. 26 predstavuje pohľad zospodu na alternatívne trojs15 tojkové usporiadanie základne.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Obr. 1 a Obr. 2 predstavujú výhodné umiestnenie štvorstojkového dna podľa tohto vynálezu, ktoré je pripojené k typickej dvojlitrovej plastovej flaši 10.. Fľaša 10 je vhodná na oxidom uhličitým sýtené nápoje, ako sú nealkoholické nápoje sýtené oxidom uhličitým aspoň na 4 atm (pri izbovej teplote). Aj keď takéto fľaše predstavujú základné použitie tohto vynálezu, je jasné, že vynález je použiteľný na nádoby všeobecne.

Fľaša 10 má integrálne duté teleso vytvorené z biaxiálne orientovanej termoplastickej živice, ako je polyetylén tereftalát (PET) a vyfúknuté do formy zo vstrekovaného predlisku (zobrazené čiarkovanými čiarami), ktoré má ústie 12 vybavené závitom. Smerom dole od tohto ústia 12 so závitom zahŕňa fľaša 10 kónickú ramennú čast 14., valcovú bočnú čast 16 (definovanú zvislou osou alebo strednicou 17) a integrálnu základňovú čast 18.

Ako zobrazuje Obr. 2, má základňa 18 kruhový obrys alebo obvod 20 s priemerom 113 mm, čo je priemer bočnej časti 16. do ktorej horná hrana základne 18 hladko prechádza. Základňa 18 zahŕňa v podstate polguľovú stenu 21 dna so štyrmi symetricky vzdialenými a smerom dole vystupujúcimi ramenami 22, kde každé toto rameno 22 je vo svojom najnižšom mieste zakončené stojkou 24 . Medzi každým párom ramien 22 je umiestnené rebro, ktoré má v podstate plochú stenu 26 rebra (viď radiálny rez na Obr. 5a), ktorého stena 26 rebra vytvára čast v podstate polguľovej steny 21 dna. Stena 26 rebra môže byt mierne prehnutá smerom von ( 26 ¹ na Obr. 5b) alebo mierne ohnutá smerom dovnútra (26'' na Obr. 5c).

Ako ukazujú Obr. 3 a Obr. 4, prechádza základňa 18 hladko do steny valcovej bočnice 16. Obr. 3 predstavuje vertikálny rez vedený párom protiľahlých rebier 26 a ukazuje, že rebrá 26 sú vo vertikálnom priereze (napr. naprieč šírkou nádoby) všeobecne alebo v podstate polgulové s určitými modifikáciami, ako bude ďalej opísané. Obr. 4 je vertikálny rez vedený párom protiľahlých ramien 22 a ukazuje, že tieto ramená 22 sa tiahnu smerom dolu z rebier 26. Stredová kopula alebo polárna časť 28 základne 18 je určená spojením rebier 26. Aspoň časť stojky 24 leží v spoločnej vodorovnej rovine 25., na ktorej fľaša spočíva vo zvislej polohe.

Rôzne časti stien základne vykazujú zmeny hrúbky, a to podlá stupňa roztiahnutia materiálu dosiahnutého v priebehu vyfukovania predlisku do konečného tvaru vo forme (nezobrazené). Všeobecne ťažná tyčka privádza stred dna predlisku do styku so stredovou kopulovitou častou formy a potom sú smerom dolu a von vyfukované ramená. Takto sú rebrá 2.6, ktoré sú častou všeobecne polguľovej steny 21 dna, vyfukované menej než ramená a majú teda relatívne menšiu hrúbku tp v porovnaní s hrúbkou t_L ramien (viď Obr. 5a). Velmi významné sú relatívne množstvá materiálu, ktoré sú k dispozícii pre vyfukovanie rebier a príslušných ramien, o ktorých bude vo vzťahu k vynálezu podrobnejšie pojednané nižšie. Kopula 28, aj keď to nie je na výkresoch znázornené, je všeobecne v podstate silnejšia než bočnice 16 (napríklad 4x silnejšia) a hrúbka steny rebra 26 sa postupne v smere radiálne von k bočnici 16 znižuje. Rovnako hrúbka vonkajšej steny ramena sa postupne smerom od bočnice 16 k stojke 24 znižuje.

Nádoba môže byť vytvorená z akéhokoľvek umelohmotného materiálu, ale výhodne je vyrobená z polyesteru a ešte výhodnejšie z homopolyméru alebo kopolyméru polyetylén tereftalátu (PET). Kopolyméry polyetylén tereftalátu (PET) s 3 až 5 % monoméru sú široko používané v priemysle obalov na nápoje sýtené oxidom uhličitým a môže ním byť napríklad živica 9921 predávaná firmou Eastman Chemical, Kingsport, TN, alebo živica

8006 dodávaná firmou Goodyear Chemical, Akron, OH. Ďalšími termoplastickými živicami, ktoré môžu byť použité, sú akrylonitril, polyvinylchlorid a polykarbonáty.

1. Celkové požiadavky na základňu

Návrh jednodielnej tlakovej nádoby

Základné umiestnenie tohto vynálezu bolo navrhnuté pre prenosnú jednodielnu, do formy vyfukovanú nádobu z termoplastickej živice určenú pre nápoje sýtené oxidom uhličitým. S ohľadom na to museli byť splnené nasledujúce požiadavky na funkciu:

- Odolnosť proti vnútornému tlaku

- Odolnosť proti nárazu

- Statická stabilita

- Schopnosť tvárnenia vyfukovaním do formy

- Nízka hmotnosť.

Prvá požiadavka, odolnosť proti vnútornému tlaku, sa týka schopnosti fľaše odolať plniacim tlakom rádovo 275 kPa a vnútorným tlakom okolo 690 kPa alebo viac pri uskladnení, ked je fľaša vystavená pôsobeniu slnka v teplých miestnostiach, v kufroch vozidiel a pod. Všeobecne je najslabšou časťou fľaše spodný koniec. Materiál základne a predovšetkým dole orientovaných rebrových častí môže podliehať tečeniu za tlaku a mat sklon k vydutiu smerom von. Toto tečenie materiálu zväčšuje objem fľaše a tým znižuje hladinu náplne, čo u zákazníka vyvoláva nežiadúci dojem, že fľaša bola neúplne naplnená. V smere dole orientovaných rebrách, ktoré nesú najväčšiu časť zaťaženia, môžu taktiež vznikať únavové trhliny. Zväčšením plochy prierezu (šírky a hrúbky) rebier sa obmedzí tečenie materiálu a únavové trhliny, ale tiež sa zvýši cena flaše (zvýšeným množstvom potrebného materiálu) a môže sa znížiť schopnosť ľahkého vyfukovania ramien do formy, pretože pre tvárnenie ramien je tu k dispozícii menej materiálu. Na zreteli je treba mat všetky tieto úvahy.

Druhé kritérium, odolnosť proti nárazu, sa vzťahuje na schopnosť fľaše odolať pádu bez rozlomenia alebo vzniku netesností. Vzhľadom k tomu je zväčšenie plochy prierezu (šírky a hrúbky) ramena užitočné, ale môže nepriaznivo zvýšiť cenu a/alebo znížiť veľkosť oblasti rebra. Dôležité je tiež vybaviť tvar ramena plynulými prechodmi a zaobleniami, aby nedochádzalo ku vzniku oblastí koncentrácie napätia.

Tretie kritérium, statická stabilita, sa vzťahuje k doprave fľaše na výrobnej linke (t.j. k nevypadávaniu fľaše z dopravníkovej linky v priebehu výroby alebo plnenia) a ku stabilite na polici v sklade alebo v spotrebiteľovej chladničke. Aby nedochádzalo k nakláňaniu nádoby, je požadovaná určitá minimálna vzdialenosť medzi stojkou ramena a kopulou (výška kopule). Všeobecne umiestnením stojky ramena ďalej smerom von k obvodu a zväčšením jej plochy sa vytvorí stabilnejšia základňa, ale taktiež potom môže byť obtiažnejšie vyfúknuť takéto rameno so stojkou a/alebo sa zmenší plocha pre rebrá.

Štvrté kritérium, schopnosť tvárnenia vyfukovaním do formy, sa vzťahuje k jednoduchosti výroby fľaše (výhodným spôsobom vyfukovania do formy) a k minimalizácii počtu zmetkov (t. j. nevhodne vytvarovaných ramien). Plytké rameno je všeobecne ľahšie vyfúknuť, ale potom fľaša nemusí mať dostatočnú statickú stabilitu alebo orientovanosť (pevnosť), požadovanú pre vytvorenie proti deformácii odolnej základne. Zväčšenie plochy stojky za účelom ľahkého vyfukovania zase znižuje plochu rebier, ktorá je významná pre zaistenie pevnosti.

Piata požiadavka, nízka hmotnosť, sa vzťahuje hlavne k menej nákladnej výrobe fľaše. Ťažká základňa môže byt pev19 nejsia a stabilnejšia, ale je nákladnejšia na materiál pri výrobe. Cena je velmi často rozhodujúcim faktorom pri výrobe fliaš určených pre nápoje sýtené oxidom uhličitým za predpokladu, že sú splnené funkčné požiadavky.

Na všetky uvedené požiadavky je treba brať zretel pri návrhu konštrukcie základne podlá tohto vynálezu. Vynález spočíva hlavne v návrhu tvaru základne alebo dna flaše a v špecifikácii veľkostí, tvaru a počtu ramien a rebier.

2. Návrh tvaru základne alebo dna flaše

Obr. 6 až Obr. 8 zobrazujú problém tečenia materiálu u fliaš na nápoje sýtené oxidom uhličitým, ktoré sú vybavené ramenami. Fľaša 50 má horné ústie 52 so závitom, ramennú časť 54 , valcovú bočnú časť 56 a integrálnu základňu 58. Táto základňa 58 má polgulovú stenu 60 dna s množstvom dole vystupujúcich ramien 62 zakončených stojkou 64 , ktoré sú umiestnené medzi susednými rebrami 66 (tvorenými stenou 60 dna). Flaša 50 má zvislú os 57, na ktorej leží ťažisko (bod CG) naplnenej fľaše, a to vo vzdialenosti H_CG nad vodorovnou rovinou 65, na ktorej spočívajú stojky 64.

Obr.6 zobrazuje flašu 50 tesne po naplnení, kde je čiarkované vyznačená hladina 68 náplne označujúca výšku tlakového výrobku (oxidom uhličitým sýteného nápoja) vo fľaši. Po naplnení spôsobuje niekedy vnútorný tlak tečenie flaše (Obr. 7). Ako je vidieť z Obr. 7 zmenami rozmerov dochádza ku zväčšeniu flaše 50¹ a k zníženiu hladiny 68¹ náplne.

Pre ľahké porovnanie práve naplnenej flaše 50 z Obr. 6 a zväčšenej flaše 50¹ (následkom tečenia) z Obr. 7, sú tieto spoločne zobrazené na Obr. 8, ktorý ukazuje kde a akou mierou sa zmenili rôzne rozmery flaše. Pôvodná flaša 50 je tu zobrazená plnými čiarami a zväčšená flaša 50' čiarami čiarkovanými. K veľkej zmene rozmerov dochádza v základni 58/58¹ a pre20 dovšetkým v oblasti rebra 66/66¹. Tieto rebrá 66 sa ohýbajú smerom von a to predovšetkým vo svojej hornej časti 67/67¹, ktorá sa potom v podstate kryje s valcovou bočnicou 56/56¹. Kopula 69/69¹ sa v mieste stredu dna, kde sa stýkajú rebrá, ohýba smerom von a môže dôjsť k úplnej eliminácii výšky základne (t.j. zvislej vzdialenosti od stojky 64 ku kopule 69). čo spôsobuje nakláňanie flaše. Pre zníženie zmien rozmerov základne pôsobením tečenia má základňa alebo dno flaše podlá tohto vynálezu výhodne tvar modifikovanej polgule, ktorý je zobrazený na Obr. 9 a Obr. 10, alebo zrezanej polgule, ktorý je zobrazený na Obr. 11 a Obr. 12. Tvar dna (a z neho vyplývajúce umiestnenie rebier) zostáva v podstate polgulový s jednou z uvedených dvoch modifikácií.

Obr. 9 zobrazuje vo svojej pravej časti (Obr. 9A) polovicu čisto polgulovej základne flaše so štyrmi stojkami a polovicu modifikovanej polgulovej základne so štyrmi stojkami na strane lavej (Obr. 9B). Na Obr. 9Δ má práve naplnená flaša čisto polgulovú základňu s polomerom R zhodným s polomerom hornej valcovej časti (16 na Obr. 1). Výsledkom prebehnutého tečenia je rozšírená základňa 80¹ (zobrazené čiarkované). K rozšíreniu dochádza ako na hornej hrane 81/81¹, tak i na stene 82/82¹ dna základne, kde táto stena dna zahŕňa rameno 83/83 ' , stojku 87/87¹ , rebro 85/85¹, hornú časť 86/86¹ rebra a kopulu 87/87¹. Predovšetkým horná časť 86¹ rebra sa po roztiahnutí kryje s ramenom a hornou valcovou častou telesa nádoby (16 na Obr. 1) a je tak v skutočnosti eliminovaná. Toto je zobrazené v reze na Obr. 9C. Pôvodný trojuholník X^-Y^-Zhornej časti rebra sa stáva (po prebehnutom tečení) oblúkom ^xl' ” ^zl' tak, že pôvodná hĺbka XI - Y1 rebra v mieste rezu pozdĺž čiary 9C je potlačená a rebro a rameno sa prekrývajú v mieste X-^' . Toto rozšírenie v hornej časti rebra je nežiadúce, pretože spôsobuje podstatnú časť poklesu hladiny náplne a vytvára slabé miesto základne.

Ako ukazuje Obr. 9B, je rozšírenie hornej časti rebra v podstate zmenšené vytvorením priamkovej časti 96 (vo zvislom reze) v hornej časti rebra. Základňa 90/90' (pred/po rozšírení) zahŕňa hornú hranu 91,91', stenu 92/92¹ dna, rameno 93/93', stojku 94/94¹, rebro 95/95¹, hornú časť 96/96¹ rebra a kopulu 97/97¹. Priamková čast 96 v hornej časti rebra sa rozprestiera medzi bodom U a bodom Z₂ a má nad bodom Z₂ malý prechodový rádius pre zaistenie hladkého prechodu do hornej valcovej bočnice. Tým sa výrazne znižuje výška 98 základne v porovnaní s výškou 88 základne na pravej strane. Pôvodný trojuholník X₂- Y₂~ Z₂ hornej časti rebra sa po rozšírení stáva oblúkom X₂'-Z₂' (kde sa rebro kryje s ramenom), čo má za následok podstatne menšie zväčšenie objemu základne v porovnaní so zväčšením na Obr. 9A.

Pre priemer fiaše menší než 76 mm je výhodné, aby priamková čast 96 začínala pod uhlom Θ = 35 až 70° od zvislej osy CL. Pre fiaše s priemerom 76 mm a väčším výhodne pod uhlom Θ = 50 až 70°. Na Obr. 10 sú spoločne zobrazené dva príklady modifikovanej základne a čisto polgulovej základne. Plnými čiarami je znázornená polovica čisto polgulovej (Θ = 90°) základne A s výškou základne H_A, čiarkované je znázornená polovica modifikovanej polgulovej základne B s uhlom Θ = 60° a výškou základne Η_β a bodkočiarkovane je znázornená polovica modifikovanej základne C s uhlom Θ = 45° a výškou základne H_c, pričom H_Ä > Hg > Hq.

Všeobecne, ako sa Θ zmenšuje, zväčšuje sa zaťaženie základne, pretože dochádza k väčšiemu odchylovaniu od čisto polgulového tvaru (najpevnejšia konštrukcia základne bez ramien). U nádoby obsahujúcej nápoj sýtený oxidom uhličitým s vyšším tlakom je vhodné použiť väčší Θ napr. θ = 70° a viac. Pre nižšie tlaky je možné použiť nižšie Θ . Zatial čo zmenšovanie uhla Θ znižuje tečenie, môže tiež zväčšiť zaťaženie a tak sa vlastne robí kompromis medzi zmenšením objemovej rozťažnosti a zmenšením množstva únavových trhlín.

Obr. 11 až Obr. 12 zobrazujú návrh druhej modifikovanej základne, u ktorej je obmedzené tečenie. Na pravej strane od stredovej osi CL je znova zobrazená polovica čisto polguľovej základne 80/80¹ (Obr. 11A je zhodný s Obr. 9A) a polovica zrezanej polguľovej základne 100/100¹ v lavej časti (Obr. 11B). Pravá polovica základne 80 má priemer R (zhodný s priemerom valcovej časti), zatial čo lavá polovica základne 100 má priemer K x R, kde K > 1 a základňa je zrezaná (odrezaná) tak, že netvorí úplnú polguľu. Výška 108 základne na ľavej strane je menšia než výška 88 základne na strane pravej. Ľavá základňa 100/100¹ (pred/po zväčšení) zahŕňa hornú hranu 101/101¹, stenu 102/102¹ dna, rameno 103/103'. stojku 104/104¹, rebro 105/105¹, hornú časť 106/106' rebra a kopulu 107/107¹. Horná čast 106 rebra zahŕňa pre zaistenie hladkého prechodu do hornej valcovej bočnice (s polomerom R) malý prechodový rádius nad bodom Z₃. Pôvodný trojuholník X₃ - Y₃ - Z₃ hornej časti rebra prešiel po rozšírení fľaše do oblúku X₃' - Z3' (kde sa rebro kryje s ramenom). Tým dôjde k podstatne menšiemu objemovému rozšíreniu, ako u trojuholníku ~ Zj rebra na pravej strane.

Obr. 12 zobrazuje vzťahy uhla Φ definovaného ako uhlový rozsah zrezanej pologule od zvislej stredovej osy CL. Geometrický vzťah je znázornený na pravej strane obrázku, kde je zobrazená polovica zrezanej pologule vo zvislom reze. Vzťah medzi Θ, K a Φ je daný vzťahom:

1

K = — ((1 + tan Θ - sec Θ) +--) (1 + tan Θ - sec Θ)

Φ = sin^-·'· ( - )

K

V pravej časti Obr. 12 je ďalej uvedená tabuľka príkladných hodnôt Θ, K a Φ. Pre malé fľaše s priemerom menším ako 76 mm sa hodnota K pohybuje výhodne v rozmedzí 1,283 až 1,019 a hodnota Φ v rozmedzí 50 až 80“. Pre fľaše s priemerom väčším ako 76 mm sa výhodne K = 1,105 až 1,019 a uhol Φ je asi 65 až 80°.

U tohto vynálezu sú použiteľné aj iné tvary dna, ako je napr. eliptický tvar s polomerom R' väčším, ako je polomer R hornej bočnej časti 16 nádoby a kde R' sa meria od miesta zvislej stredovej osy tejto nádoby. Výraz v podstate polguľový uvádzaný v tomto opise i v nárokoch zahŕňa čistú polguľu, modifikovanú polguľu podľa Obr. 9 alebo podľa Obr. 11, rovnako ako eliptický tvar. Výhodný je taký tvar, ktorý znižuje výšku základne a predovšetkým je výhodný tvar modifikovaných polgulí z Obr. 9 a Obr. 11.

Zvláštny význam má u v podstate polguľovej steny dna (zahŕňajúcej rebro 26. kopulu 28 a prechod rebra a ramena) plynulý, v podstate hladký povrch bez prudkých zlomov alebo nespoj itostí tvaru, ako sú dovnútra smerujúce časti, ktoré môžu vytvárať koncentráciu napätia a tým znižovať odpor proti vzniku trhlín. Všetky spojenia medzi čisto oblúkovými a priamkovými časťami (Obr. 9) sú plynulé, rovnako ako spojenia rebier a ramien.

3. Konštrukcia rebier a ramien

Konštrukcia tvaru a počet ramien i rebier je daný požiadavkami na konštrukčnú pevnosť, hmotnosť základne, statickú stabilitu a tvárnitelnosť.

Obr. 13 predstavuje schématický pohľad zospodu, zahŕňajúci jedno rameno 22 a dve polovice priľahlých rebier 26 základne podľa tohto vynálezu, vybavenej štyrmi stojkami (rovnakej ako Obr. 2). Základňa má najnižší bod kopule D a vonkajší obvod 20 , kde je pripojená horná valcová bočnica 16. Uhlový rozsah B každého ramena 22 je vymedzený tak, že zahŕňa malý prechodový rádius 27 medzi šikmou bočnicou 23 ramena a rebro 26. ktorého stena vytvára vo vodorovnom reze v podstate priamku (Obr. 5) medzi prilahlými ramenami 22. Uhlový rozsah každej polovice rebra je označený C, pričom B + 2C = A, kde A - 90° pre symetrickú základňu, vybavený štyrmi stojkami. Uhlový rozsah stojky je označený D_F a jej radiálny rozsah Wp.

U vyhotovenia zobrazeného na Obr. 13 majú rebrá uzavretý tvar (napr. hranatý) tak, aby mali rovnaký uhlový rozsah v každej radiálnej vzdialenosti od stredu D k vonkajšiemu obvodu 20, kde sa stretávajú s valcovou bočnicou .16. Alternatívne prevedenia rebier môžu mat iný ako uzavretý tvar, napr. môžu mat rovnobežné strany v časti alebo po celej radiálnej dĺžke alebo môžu mat iné časti s priečne na radiálny smer premennou šírkou. Podstatný význam má uhlový rozsah rebra na odolnost proti tečeniu a odolnosť proti vzniku trhlín. Pre tento účel je najdôležitejšia tá oblasť rebra, ktorá sa rozprestiera medzi dvoma sústrednými kružnicami prechádzajúcimi bodom I (Obr. 14, bod, kde sa rozdeíujú rebrá a vnútorná stena ramena) a bodom G¹ (Obr. 14, vonkajšej hrana stojky). Je to práve táto časť plochy rebra, kde sa vyskytuje väčšina prasklín. Priemerný uhlový rozsah rebra používaný v tomto opise a v nárokoch znamená priemer zobraný medzi dvoma sústrednými kružnicami (zobrazené čiarkovanými čiarami 2,2 na Obr. 13), ktoré ležia medzi asi 25 % a asi 65 % vzdialenosti od stredového bodu D k obvodu 20. U v podstate uzavretého tvaru (kruhového) rebra je uhlový rozsah v akejkoľvek radiálnej vzdialenosti rovnaký, ako priemerný radiálny rozsah.

3a. Konštrukčná pevnosť a hmotnosť základne.

U základne pozostávajúcej z ramien a rebier je hlavná časť zaťaženia vzniknutého pôsobením vnútorného tlaku prenášaná rebrami. Časť tohto zaťaženia je prenášaná i ramenami.

Zaťaženie každého ramena potom môže byť teoreticky vyjadrené ako ekvivalent stupňov rebra tak, že celkové zaťaženie prenášané uhlovým rozsahom je dané vzťahom:

'í'l = N( 2C + K_L) = (T_R + nk_l), kde N je počet ramien, 2C je uhlový rozsah každého rebra a T_R je celkový uhlový rozsah rebier. sa pre všetky tvary rebier všeobecne pohybuje v rozmedzí od 8° do 16°.

Pevnosť tlakom, je rozsahom ΝΕτ základne, t.j. jej odolnosť proti tečeniu pod úmerná celkovému zaťaženiu prenášanému uhlovým a hrúbke t_R steny rebra (viď. Obr. 5). Základňa celkom polguľového tvaru (bez ramien) by mala ^TR zodpovedajúce 360“ a požadovaná hrúbka t₃₆₀ steny je potom daná vzťahom:

P R ^fc36O ⁼ ' ² °max kde P je vnútorný tlak vo fľaši, R je polomer fľaše a a_max je medza pevnosti pre použitý materiál. U základne vybavenej ramenami je potrebná hrúbka t_N steny rebra daná vzťahom:

P R 180 ^ťN ^{= x} <

°max ktorý ukazuje, že hrúbka t_N steny rebra je nepriamo úmerná celkovému zaťaženiu uhlového rozsahu. Hmotnosť W základne je možné odhadnúť nasledovne:

^w = A_s x t_N x d , pričom A_s je plocha povrchu dna bez ramien a d je hustota ma26 teriálu. Pre daný tvar dna a materiál, je hmotnosť W základne nepriamo úmerná celkovému zaťaženiu uhlového rozsahu.

Analýza namáhania modifikovanej polguľovej základne (Obr. 9B) by ukázala, že napätie v základni sa zväčšuje s nižšími hodnotami Θ . Podobne u zrezanej polgule (Obr. 11) sa napätie v základni mení podlá K. Aby toto bolo zohľadnené, je do rovnice hrúbky t_N rebra zavedený súčiniteľ tvaru SF:

P R 180 t_N = - x - x SF (pre modifikovanú polguľu) °max kde SF je súčiniteľ tvaru daný tvarom dna nádoby. Pre základňu s ramenami s vertikálnym prierezom, ktorý je čisto polguľový je SF = 1, pre iné modifikované tvary je SF > 1. Pre určitý tvar dna je hrúbka rebra t_N nepriamo úmerná celkovému zaťaženiu uhlového rozsahu

V prípadoch, kde je cena rozhodujúcim faktorom, môže byť za účelom zvýšenia zaťaženia zvýšené celkové zaťaženie uhlového rozsahu a aby bolo možné vyrábať fľaše s menšou hmotnosťou, môže byť znížená hrúbka rebra (menej materiálu znamená lacnejší výrobok). Najnižšia prípustná hladina náplne by tak bola udržaná. Ak je naopak požadované minimalizovať zníženie hladiny náplne, t.j. minimalizovať tečenie, potom by mal byť prierez rebra (jeho šírka a hrúbka) zväčšený (čo vyžaduje viac materiálu a teda väčšie náklady).

3b. Statická stabilita a tvárniteľnosť

Tvar a velikosť ramena a stojky sú dôležité pre statickú stabilitu a tvárniteľnosť spôsobom vyfukovania do formy. Obr. 13 a Obr. 14 ukazujú v spodnom pohlade a v reze jedno rameno 22 modifikovanej polguľovej základne, vybavené štyrmi stojkami podlá vynálezu, kde:

H_d je výška medzi stojkou a kopulou;

L_F je vzdialenosť od stredu D kopule k vonkajšej hrane stojky, v tomto prípade do bodu G ¹ . v ktorom pretína zvislá čiara vedená zo stredu polomeru R_G stojku (rovnako ako na Obr. 31 alebo na Obr. 13);

Dp je uhlový rozsah vonkajšej hrany 31 stojky, pričom v tomto prípade stojka 24 lichobežníkového tvaru má rovné bočné hrany 32, 34., ktoré sa odkláňajú z krátkej vnútornej hrany 30 smerom von k dlhšej vonkajšej hrane 31;

Wp je šírka stojky od vnútornej hrany 30 k vonkajšej hrane 31 (t.j. dĺžka bočných hrán 3 2); a

Op je uhol, ktorý zviera stojka s vodorovnou rovinou 25.

Ako je vidieť v reze na Obr. 14, zahŕňa rameno 22 , ktoré vychádza z oblúku prechodového rádiusu Rp, kde sa spája s v podstate polgulovou stenou 21 dna, vnútornú priamkovú alebo oblúkovú časť 34 z bodu I do bodu J, zakončenú oblúkom prechodového rádiusu Rj, stojku od bodu J do G¹ o šírke Wp, velký oblúk R_G na vonkajšej hrane stojky od bodu G do bodu K a vonkajšiu priamkovú alebo oblúkovú časť 35 medzi bodmi K a Z, ktorá je tangenciálna k oblúku R_z malého prechodového rádiusu zaisťujúceho hladký prechod do valcovej bočnice 16. Rebro 26 zahŕňa v zvislom reze, vychádzajúcom zo stredu D kopule 33 , čisto polgulovú časť 37 medzi bodmi D a X, definovanú uhlom Θ meraným od stredovej osy CL a polomeru R, a modifikovanú polgulovú (priamkovú) časť 38 od bodu X do bodu Z, kde končí oblúkom R_z malého prechodového rádiusu pre hladký prechod do bočnice 16.

U štvorstojkového uskutočnenia základne podlá tohto vynálezu je viac materiálu dostupného pre vytvorenie stojky, čo umožňuje, aby sa zväčšila plocha stojky a/alebo aby sa stojka posunula radiálne von a tým sa zväčšila statická stabilita nádoby pri zachovaní dobrých vlastností pri vyfukovaní do formy (alebo naopak, aby sa zlepšila tvárnitelnosť fúkaním do formy pri zachovaní plochy stojky a jeho umiestnenia). Šírka W_F a/alebo uhlový rozsah Dp stojky môže byt zväčšený a/alebo celá stojka, alebo aspoň jej vonkajšia hrana 31, môže byť premiestnená smerom k vonkajšiemu obvodu 20 fíaše (t.j. môže sa zväčšiť Lp).

Ešte výhodnejšie je, keď vnútorná stena 34 ramena medzi stojkou 24 a strednou časťou steny 33 dna je súvislou a v podstate hladkou plochou, ktorá zviera ostrý uhol so všeobecnou vodorovnou rovinou 25, na ktorej stojka 24 spočíva. Tento ostrý uhol sa výhodne pohybuje v rozsahu od asi 10° do asi 60“ a ešte výhodnejšie v rozsahu od asi 15° do asi 30°.

3c. Dĺžka náklonu

Zníženie počtu stojok všeobecne znižuje dĺžku náklonu a tým znižuje statickú stabilitu flaše. U riešenia podlá vynálezu je tvar a umiestnenej stojky taký, že nedochádza k zmenšeniu dĺžky náklonu.

Obr. 15 zobrazuje flaša 10, ktorá má ťažisko CG na zvislej stredovej ose 17 vo výške H_CG nad vodorovnou rovinou 25 na ktorej táto flaša 10 spočíva. Flaša 10 je naklonená o maximálny teoretický uhol pri ktorom je ešte v rovnováhe a nespadne dole (t.j. o uhol náklonu θ_τ). Uhol náklonu θ_τ je definovaný ako uhol medzi zvislou osou 17 pri zvislej polohe flaše a zvislou osou 17¹ flaše pri naklonení o maximálny uhol pri ktorom flaša ešte nespadne. Pritom čím väčší je uhol náklonu, tým je flaša stabilnejšia.

DÍžka náklonu Tp je definovaná ako vzdialenosť stredu D kopule od dotyčnice, ktorá spája najvzdialenejšie hrany (pri naklonení ako je zobrazené na Obr. 15) dvoch susedných stojok (viď. Obr. 18). Dĺžka náklonu T_L je funkciou uhla náklonu θ_τ a výšky H_CG ťažiska a je daná vzťahom:

T_T - (tan ©m)H

CG

Pre účely porovnania sú na Obr. 16 až 18 zobrazené dĺžky náklonu u šesťstojkovej, päťstojkovej a štvorstojkovej základne u typickej dvojlitrovej fíaše, ktorá má výšku 301 mm, priemer 109 mm a výšku ťažiska H_CG 143 mm. Na Obr. 16 až 18 tvorí A uhlový rozsah jedného ramena a plôch priľahlých rebier (t.j. A = 360°/N), D_p je dvoch polovíc uhlový rozsah stojky a L_p je vzdialenosť od stredu D kopule k vonkajšej hrane stojky. Šesťstojková základňa (Obr. 16) má dĺžku náklonu T_L = 31,75 mm, zatiaľ čo u päťstojkovej základne je táto dĺžka zmenšená na T_p = 31,62 mm, ako dôsledok zmenšenia počtu ramien, a to aj keď boli stojky posunuté radiálne smerom von (L_p = 35,35 mm u päťstojkovej základne na rozdiel od L_p = 34,54 mm u šesťstojkovej základne) a uhlový rozsah stojky bol zväčšený (D_p = 17“ u päťstojkovej základne proti D_p = 11,34° u základne šesťstojkovej). U štvorstojkovej základne podľa tohto vynálezu (Obr. 18) je dĺžka náklonu rovná dĺžke náklonu u päťstojkovej základne, t.j. T_p = 31,62 mm, čo je zabezpečené jednak podstatným posunutím stojky v radiálnom smere von bližšie k obvodu 20 (L_p = 38,15 mm u štvorstojkovej základne v porovnaní s L_p = 35,35 mm u päťstojkovej základne) a jednak zväčšením uhlového rozsahu stojky (D_p = 20,46° oproti D_p = 17,0“). Aj keď je znížený počet stojok, zostáva dĺžka náklonu zväčšením L_p a/alebo D_p rovnaká (t.j. stabilita fľaše je zachovaná).

3d. Stabilita a tvárniteľnosť

Pri štvorstojkovej základni podľa tohoto vynálezu môže viacej materiálu základne vytvárať rebrá pri zachovaní rovnakých vlastností pri vytváraní ramien spôsobom vyfukovania do formy. Návrhárom fliaš to umožňuje dosiahnuť lepšie vyvážený súbor vlastností - odolnosť proti tečeniu, odolnosť proti vzniku trhlín, rázovú pevnosti, hmotnosť, statickú stabilitu a tvárniteínosť. K znázorneniu tejto vyváženosti vlastností sa vzťahujú nasledujúce vzťahy (viď. Obr.19):

A = 360/N α = (A/2 - D_F/2)

Lp = T_L' sec a

Hodnota T^' je určená hodnotou Lp a teda vonkajšou hranou 31 stojky, keď flaša stojí v zvislej polohe, zatial čo T_L je určená vonkajšou hranou pri naklonení flaše; T_L sa približne rovná T_L'.

Ako bolo skôr uvedené, dĺžka náklonu T_L je merítkom statickej stability. Je zrejmé, že keď sa znižuje počet ramien N, musí sa zväčšiť Lp, aby bola zachovaná rovnaká dĺžka náklonu T_L (viď. Obr.15 až 18). Minimálny uhlový rozsah ramena B_mi_n daný požiadavkou na tvárniteínosť je funkciou Lp a zväčšuje sa s rastúcim Lp. Ak Dp = 90/N a B_mi_n je úmerný (Lp)², potom je B_m^_n úmerný sec² (135/N).

Aby bolo možné graficky zobraziť zlepšenú kombináciu vlastností dosiahnuteínú štvorstojkovou nádobou podía tohoto vynálezu, sú na Obr.20 až 25 znázornené tri kritériá. Ľahkú tvárniteínosť znázorňuje uhlový rozsah ramena B. Pri väčšom B môže viacej materiálov vytvárať rameno so stojkou a ulahčuje tak vytváranie flaše. Stabilitu predstavuje dĺžka náklonu T_L, ktorá je funkciou L_p a D_p, väčšia T_L znamená viac stabilnú flašu. Pevnosť je charakterizovaná buď celkovým uhlovým rozsahom T_R rebier (ktoré prenášajú väčšinu namáhania) alebo celkovým uhlovým rozsahom prenášajúcim zaťaženie (ktorý zahŕňa i zaťaženie prenášané ramenami). Opísané sú tri špecifické príklady štvorstojkovej nádoby s uhlovým rozsahom rebier (2C) 21’, 23° a 24’ .

Hodnoty minimálneho uhlového rozsahu ramena B_mi_n podľa počtu ramien N pre hodnoty T_L - 31,75mm, 32,OOmm a 32,51mm sú uvedené v Tabuľke A a zobrazené na Obr.20. Rovnaké údaje sú zobrazené na grafe B - T_R (Obr.21) s krivkami konštantnej stability T_L. Vzťah medzi T_R a B je lineárny a je daný vzťahom;

B = -(1/N)T_r + (360/N).

Je zrejmé, že väčšia stabilita Tp (smer šípky na Obr.21) vyžaduje väčší B_min, čo ^{ma za} dôsledok nižšiu T_R (pevnosť). Obr.21 zobrazuje najdôležitejšiu skutočnosť, totiž že pri konštantnej stabilite Tp sa maximálna T_R (pevnosť) získa v každom prípade pri N = 4, v porovnaní s N = 3, 5 alebo 6. Obr.21 tiež dokazuje, že nádoba vybavená štyrmi stojkami podľa tohoto vynálezu má lepšiu kombináciu tvárniteľnosti a pevnosti (pri rovnakej úrovni stability) v porovnaní s troj, päť a šesťstojkovými nádobami. Táto lepšia kombinácia vlastností štvorstojkovej nádoby nebola stavom techniky dosiahnutá.

TABUIÍKA A

N

n Dmin	(“)
Tp=31,75mm Tp=	32,Omm	Tp=3 2,51mm
53	54	56
57	58	60
66	67	69
90	92	95

Ďalším dôkazom lepšej vyváženosti vlastností dosiahnutej štvorstojkovou nádobou podľa tohto vynálezu sú hodnoty celkového zaťaženia prenášaného uhlovým rozsahom Ψρ pri danom N pre hodnoty T_L = 31,75 mm, 32,0 mm a 32,51 mm a K_L = 12° uvedené v Tabuľke B a zobrazené v grafe na Obr.22.

TABUĽKA B

N	TL=31,75mm	'i'L (“) Tj^=3 2, Omm	Tl=32,51mm
6	114	108	96
5	135	130	120
4	144	140	132
3	126	120	111
zrejmé,	že pevnosť	sa znižuje	s väčším TL (stabilitou)

a že táto pevnosť je pri danej stabilite T^ maximálna pre prípad N = 4.

Tabuľka C udáva hodnoty T_R (celkového uhlového rozsahu rebier) pre rôzne N a hodnoty - 108°, 120° a 130°. Tieto údaje sú zakreslené v diagrame B - Tp, zobrazenom na Obr.23 so zanesenými krivkami konštantnej pevnosti. Je zrejmé, že pre vyššiu pevnosť (smer šípky A) sa krivky pohybujú smerom doprava a že zvýšená pevnosť vyžaduje vyššie hodnoty Tp.

TABUĽKA C

T_R C)

N	'Í'L = 108°	'i'L = 120°
6	36	48	58
5	48	60	70
4	60	72	82
3	72	84	94

130“

Obr.24, ktorý sa podobá Obr.23 zobrazuje tri krivky rastúcej pevnosti, ale zahŕňa tiež krivku konštantnej stability T_L. Je tu vidieť, že pre určitú stabilitu je pri zvyšujúcich sa požiadavkách na pevnosť optimálny variant, kde N = 4.

Obr.25, ktorý je podobný Obr.21, zväčšujúcej sa stability T^, a tiež zobrazuje tri krivky krivku konštantnej pev33 nosti 'ľjj. Z tohoto Obr. 25 je vidieť, že pri danej požiadavke na pevnosť je stabilita maximálna v prípade N = 4.

Okrem troch rôznych návrhov štvorstojkových základní, ktoré už boli opísané v tabulkách A, B a C a zobrazené na Obr.20 až 25, nasledujú zvláštne príklady uskutočnenia tohoto vynálezu.

Príklad 1

Bola vyrobená 453 gramová štvorstojková prenosná PET nádoba podlá tohoto vynálezu. Táto nádoba mala zníženú výšku základne a zahŕňala konštrukčné znaky obidvoch prevedení zobrazených na Obr.9B (horná priamková časť) a na Obr.llB (zrezaná polguľa). Rozmery nádoby sú uvedené nižšie v stĺpci s nadpisom štyri stojky.

Prevedenie tejto nádoby bolo porovnané so 453 gramovou päťstojkovou nádobou s podobnou základňou so zníženou výškou, ktorej rozmery sú uvedené nižšie v stĺpci s nadpisom päť stojok. Nádoby boli vyrobené z rovnakého druhu živice a spracované podobne pomocou vstrekovacej formy a spôsobom vyfukovania do formy.

štyri stojky päť stojok

R	36,3 2mm	36,32mm
K	1,084	1,084
KR	1,550	1,550
Θ	45°	45“
RZ	6,35 mm	6,35 mm
hd	0 , ÍR	0, ÍR
lf	0,75R	0,65R
θρ	7“	7“
Dp	25°	20“
2C	20°	12“
B	70°	60“

Pre porovnanie štvorstojkovej a päťstojkovej nádoby bolo vykonané množstvo prevádzkových skúšok. Ich výsledky sú uvedené nižšie.

Po prvé, pokial sa týka hmotnosti základne, bola štvorstojková nádoba lepšia, pretože vyžadovala o 0,4g menej PET.

Po druhé, štvorstojková nádoba vydržala do prasknutia tlak 1,3 MPa. Tento tlak bol stanovený naplnením nádoby vodou pri izbovej teplote a natlakovaním nádoby až do jej poškodenia. V oboch prípadoch došlo k poškodeniu steny nádoby pred poškodením základne.

Po tretie, nádoby boli skúšané na poškodenie nárazom. Po naplnení 20 vzoriek každej nádoby 453 g vody sýtenej oxidom uhličitým (4 atm) a uzatvorení bola každá nádoba zhodená z výšky 1,22 m na plochu z tvrdej oceli (pričom základňa dopadla na túto plochu ako prvá). Ako štvorstojková, tak i päťstoj ková nádoba prešla touto skúškou bez poškodenia.

Po štvrté boli nádoby podrobené 24 hodinovému testu tepelnej stability. Desať vzoriek každej nádoby bolo naplnených 453 g vody sýtenej oxidom uhličitým (4 atm), uzatvorených a umiestnených do komory s teplotou 37,77°C a 50% relatívnou vlhkosťou po dobu 24 hodín. Potom bolo zmerané celkové zväčšenie dĺžky nádob, zväčšenie priemeru, zníženie hladiny náplne a zmeny vo výške základne, čo všetko odráža mieru tečenia, ktoré prebehlo v tlakovej nádobe. Ako je možné vidieť z nasledujúcej tabulky, došlo pri štvorstojkovej nádobe k podstatne menšiemu tečeniu.

Po piate, nádoby prešli skúškou rázovej pevnosti. Sto vzoriek každej nádoby bolo naplnených 453 g vody sýtenej oxidom uhličitým (4,5 atm), uzatvorené a ponorené do roztoku činidla spôsobujúceho praskliny. Nádoby boli potom uskladnené v komore pri teplote 37,77°C a 85% relatívnej vlhkosti po do35 bu 14 dní. Poškodenie bolo stanovené vizuálne ako netesnosť alebo prasknutie nádoby. Štvorstojková nádoba vykazovala podstatne znížené poškodenie trhlinami.

štyri stojky päť stojok hmotnosť základne 6,5g tlak pri roztrhnutí 1,3 MPa poškodenia nárazom 0 hod. tepelná stabilita:

-zväčšenie výšky 1,2 %

-zväčšenie priemeru 1,5 %

-znížení hladiny 6,73 mm

-zmena výšky základne 1,06 mm poškodenie trhlinami 40 %

6,9g

1,24 MPa 0

1,3 %

1,7 % 8,10 mm

1,29 mm 61 %

Príklady 2 až 4

Nasleduje opis troch ďalších príkladov uskutočnenia štvorstojkovej PET základne podlá tohoto vynálezu. Príklady 2 až 3 majú zrezanú polgulovú základňu z Obr.llB a príklad 4 má modifikovanú polgulovú základňu z Obr.9B.

Príklad 2

Príklad 3

Príklad 4

ob j em	1,0 1	1,25 1	2.0 1
R	44,27 mm	47,11 mm	55,29 mm
K	1,150	1,093
KR	50,90 mm	51,51 mm
Θ	-	-	70°
RZ	0,143R	0,148R	0,154R
hd	0,115R	0,112R	0,115R
Lp	0,7 5R	0,75R	0,75R
θρ	8 °	8°	8,5°
Dp	27,5°	26°	25°
2C	20 °	26°	20°
B	70°	64°	70°

Boli zistené určité výhodné rozsahy rôznych rozmerov ramena a stojky štvorstojkovej PET fľaše určenej pre nápoje sýtené oxidom uhličitým podľa tohoto vynálezu. S ohľadom na tečenie je požadovaná minimálna výška H_D kopuly, zatiaľ čo ďalšie zväčšenie H_D robí obtiažnejším tvárnenie ramena a stojky. Výška H_d je úmerná polomeru R (valcovej bočnej časti) a výhodne sa pohybuje v rozpätí:

H_d/R = 0,08 až 0,20.

Vzdialenosť L_p je funkciou N, Dp, H_CG a ©_T a výhodne je aspoň rovná 0,60R a ešte výhodnejšie sa pohybuje v rozsahu:

Lp/R - 0,60 až 0,80.

Najvýhodnejšie je, keď vzdialenosť L_p = 0,70R až 0,80R.

Polomer vonkajšej hrany ramena priľahlého k stojke R_G (Obr.14) musí byť dostatočne veľký pre ľahkú tvárniteľnosť a výhodne sa pohybuje v rozpätí:

R_g/R = 0,10 až 0,20.

Šírka stojky W_p je výhodne v rozmedzí:

Wp/R = 0 (tj. priamkový kontakt) až 0,35.

Uhlový rozsah stojky Dp sa výhodne pohybuje v rozmedzí:

Dp = 160/N až 60/N;

pri N = 4, tj. pri štvorstojkovej základni sa Dp pohybuje v rozmedzí od asi 12“ do asi 40° a výhodnejšie od asi 18° do asi 35°. Uhol θρ, ktorý zviera stojka s opornou plochou a ktorý sa zmenšuje keď je nádoba naplnená, je výhodne pred naplnením nádoby v rozmedzí θρ = Ο až 15 ° .

Ďalšie uskutočnenie vynálezu je znázornené na Obr.26. Pri skôr opísanej dvojlitrovej PET flaši na oxidom uhličitým sýtené nápoje môže byť použitá trojstojková základňa. Integrálna trojstojková základňa 118 má obvod 120 o priemere 113 mm (R = 56,5 mm) a v podstate polgulovú stenu 121 dna s tromi symetricky rozmiestnenými a smerom dolu vystupujúcimi ramenami 122, kde každé toto rameno 122 je zakončené v svojom najnižšom mieste stojkou 124. Časť v podstate polgulovej steny 121 dna je medzi každým ramenom tvorená stenou 126 rebra. Stredová kopula 128 je vymedzená spojením rebier 126, pričom stojky 124 ležia v spoločnej vodorovnej rovine. Podobne ako pri označení použitého pre opis štvorstojkovej základne na Obr.13 a Obr.14, má každé rebro 126 trojstojkovej základne uhlový rozsah 2C a každá stojka uhlový rozsah Dp a šírku N_p a vonkajšia hrana 131 stojky je oddelená od stredovej kopule vodorovnou vzdialenosťou Lp.

Obr.20 až 25 zobrazuje vyváženosť vlastností, ktorá môže byť získaná návrhom trojstojkovej základne, pričom určité výhodné rozpätia jednotlivých hodnôt sú uvedené ďalej. Obvodový uhlový rozsah (2C) každej steny rebra je v rozmedzí od asi 16° do asi 44’, výhodnejšie v rozmedzí od asi 22 do asi 38 a najvýhodnejšie od asi 27° do asi 32°. Obvodový uhlový rozsah (Dp) stojok je v rozmedzí od asi 25° do asi 80° a výhodnejšie od asi 35° do asi 50°. Vzdialenosť Lp sa výhodne pohybuje v rozmedzí od 0,65R do 0,90R a šírka stojky (Wp) je výhodne v rozmedzí od 0 (tj. priamkový styk) do asi 0,40R. Pri zvláštnom prevedení je uhol rebra (2C) 30°, Dp = 42° a Lp = 0,8R. Minimálna výška kopule (Hq) je výhodne v rozsahu od 0,08R do 0,20R. Výhodne používa trojstojková základňa v podstate polgulové prevedenie základne podlá predchádzajúceho prevedenia, ktoré má priamkovú hornú časť rebra alebo zrezanú základňu.

Aj keď boli opísané a zobrazené len určité výhodné prevedenia vynálezu, je zrejmé, že môžu byt prevedené rôzne obmeny bez toho, že by došlo k úniku z myšlienky a rozsahu vynálezu charakterizovaného v pripojených nárokoch. Napríklad môžu byt nádoby na nápoje sýtené oxidom uhličitým vyrábané v rôznych iných veľkostiach (t.j. trojlitrové, litrové, pollitrové, 453 gramové atď.), pri ktorých môže byt vhodné zmeniť hodnoty R, Lp, Dp, T_R, B, C atď. Ďalej môžu byť vyrábané iné nádoby ako sú flaše, pričom tieto môžu byť vyrábané z iných umelých živíc, alebo i z ďalších materiálov. Pre väčšiu pevnosť môže byť niekedy vhodné vytvoriť medzi stenou rebra radiálne závity a rebrá potom môžu mať konštantnú šírku. Ďalej môže byť za určitých okolností vhodné použiť zlepšenú nádobu v spojení s iným obalom, ako je napríklad nosný prvok. Všetky obmeny sú pokladané za súčasť tohoto vynálezu definovaného v nasledujúcich nárokoch.

Claims (31)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Prenosná nádoba (10) so zlepšenou kombináciou pevnosti, stability a tvárnitelnosti, pričom táto nádoba má plastové teleso s vytvarovanou dutinou, ktoré zahŕňa v podstate valcovú bočnicu (16), definovanú zvislou strednicou a polomerom R, a integrálnu základňu, kde táto základňa (18) zahŕňa stenu (21) dna s niekoľkými radiálnymi rebrami (26) a s ramenami (22), rozprestierajúcimi sa smerom dolu zo steny (21) dna medzi uvedenými rebrami a kde každé rameno (22) je zakončené v najnižšom mieste stojkou (24), vyznačujúca sa tým, že uvedené zlepšenie zahŕňa:

   stenu (21) dna, ktorá má súvislý hladký povrch bez miest koncentrácie napätia a ktorá je v podstate polguľová so štyrmi radiálnymi rebrami (26) umiestnenými symetricky okolo zvislej stredovej osi, kde každé rebro (26) má stenu rebra, ktorá je časťou, v podstate polguľovej steny (21) dna a ktorá má priemerný uhlový rozsah od asi 15° do asi 30 “ ;

   každé rameno (22) zaberajúce zostávajúci uhlový rozsah medzi každou stenou rebra v rozmedzí od asi 75° do asi 60°;

   každú stojku (24) s vonkajšou hranou radiálne umiestnenou vo vzdialenosti L_p od zvislej stredovej osi a uhlovým rozsahom D_p od asi 12° do asi 40°;

   každé rameno (22) s vnútornou stenou (34) ramena rozprestierajúcou sa medzi najvnútornejšou radiálnou hranou stojky a stredovou časťou steny dna, táto vnútorná stena ramena je súvislá a v podstate hladká plocha, ktorá je pod ostrým uhlom sklonená k všeobecnej rovine na ktorej stojka spočíva; a

   - 40 Ρ[/ /1 35'- 94 každé rameno s vonkajšou stenou (35) ramena rozprestierajúcou sa medzi vonkajšou hranou stojky a bočnicou a zahŕňajúcou oblú čast o polomere Rg prilahlú k vonkajšej hrane stojky, a kde polomer R_G pretína stojku vo vzdialenosti L_p od zvislej stredovej osi, pričom L_p je od asi 0,60R do asi 0,80R a Rg je od asi 0,10R do asi 0,20R.
2. 2. Nádoba podía nároku 1, vyznačujúca sa tým, že priemerný uhlový rozsah každej steny rebra (26) sa pohybuje od asi 20 ° do asi 25 °.
3. 4. Nádoba podía nároku 1 a 2, vyznačujúca sa tým, že ostrý uhol je v rozmedzí od asi 10° do asi 60°.
4. 5. Nádoba podía nároku 4, vyznačujúca sa tým, že ostrý uhol je v rozmedzí od asi 15° do asi 30°.
5. 7. Nádoba podía nároku 1 a 2, vyznačujúca sa tým, že v podstate polguíová stena (21) dna má najnižší stredový bod (D) umiestený vo vzdialenosti Hg nad obecnou rovinou, na ktorej stojka spočíva a kde Hg je v rozmedzí od asi 0,08R do asi 0,20R.
6. 8. Nádoba podía nároku 1, 2 a 7, vyznačujúca sa tým, že každá stojka (24) má radiálnu šírku W_p pohybujúcu sa medzi hodnotou primeranou pre vytvorenie priamkového kontaktu a hodnotou do asi 0,35R.
7. 9. Nádoba podía nároku l, 2, 7 a 8, vyznačujúca sa tým, že D_p je v rozmedzí od asi 18° do asi 35°.
8. 10. Nádoba podía nároku 1, vyznačujúca sa tým, že nádobou (10) je nádoba na nápoje sýtená oxidom uhličitým.
9. 11. Nádoba podía nároku la 2, vyznačujúca sa tým, že teleso nádoby je vyrobené z biaxiálne orientovaného plastu.
10. 12. Nádoba podlá nároku 11, vyznačujúca sa tým, že plast je vybraný zo skupiny pozostávajúcej z polyesteru a akrylonitrilu.
11. 13. Nádoba podlá nároku 12, vyznačujúca sa tým, že plastom je polyester.
12. 14. Nádoba podlá nároku 13, vyznačujúca sa tým, že plastom je homopolymér alebo kopolymér polyetylén tereftalátu.
13. 15. Nádoba podlá nároku 14, vyznačujúca sa tým, že teleso nádoby má objem 2 litre a jeho hmotnosť nie je väčšia ako 54 g.
14. 16. Nádoba podlá nároku 1, vyznačujúca sa tým, že stena rebra (26) je v radiálnom reze v podstate priamka.
15. 17. Nádoba podía nároku 16, vyznačujúca sa tým, že stena rebra (26) je v radiálnom reze mierne ohnutá smerom von.
16. 18. Nádoba podlá nároku 16, vyznačujúca sa tým, že stena rebra (26) je v radiálnom reze mierne ohnutá smerom dovnútra .
17. 19. Nádoba podlá ktoréhokoľvek z nárokov 1 a 2, vyznačujúca sa tým, že v podstate polgulová stena (21) dna vykazuje zníženú základnú výšku v porovnaní s čisto polgulovou stenou dna.
18. 20. Nádoba podía nároku 19, vyznačujúca sa tým, že v podstate polgulová stena (21) dna obsahuje dolnú čisto polgulovú časť (95) a hornú, v zvislom reze v podstate priamkovú časť (96).
19. 21. Nádoba podlá nároku 20, vyznačujúca sa tým, že valcová bočnica (16) má polomer R, ktorý nie je väčší ako asi 38 mm a v podstate priamková časť (96) prebieha pod uhlom Θ, od asi 35° do asi 70“, od zvislej stredovej osi.
20. 22. Nádoba podía nároku 20, vyznačujúca sa tým, že valcová bočnica (16) má polomer R aspoň asi 38 mm a v podstate priamková časť (96) prebieha pod uhlom Θ od asi 50° do asi 70° od zvislej stredovej osi.
21. 23. Nádoba podľa nároku 20, vyznačujúca sa tým, že je prispôsobená pre obsah nápoja sýteného oxidom uhličitým, ktorý je nasýtený týmto oxidom aspoň na 4 atm a kde v podstate priamková časť (96) prebieha pod uhlom Θ, ktorý je aspoň 70° od zvislej stredovej osi.
22. 24. Nádoba podía nároku 1, vyznačujúca sa tým, že v podstate polguíová stena (21) dna je zrezanou polguíou (102) o polomere KR, kde K > 1, za účelom zníženia výšky základne v porovnaní s čisto polguíovou stenou dna.
23. 25. Nádoba podía nároku 24, vyznačujúca sa tým, že R nie je väčšia ako asi 38 mm a zrezaná polguía (102) sa rozprestiera od zvislej stredovej osi do uhlu Φ v rozmedzí od asi 50“ do asi 80“.
24. 26. Nádoba podía nároku 24, vyznačujúca sa tým, že R je aspoň asi 38 mm a zrezaná polguľa (102) sa rozprestiera nahor od zvislej stredovej osi do uhlu Φ od asi 65° do asi 80°.
25. 28. Spôsob určenia umiestnenia základne a umiestnenia množstva ramien (22) v základni (18) prenosnej nádoby, zaisťujúci zlepšenú kombináciu pevnosti, stability a tvárniteľnosti, kde nádobou (10) je plastové teleso vybavené dutinou, ktoré zahŕňa v podstate valcovú bočnicu (16), určenú zvislou stredovou osou a polomerom R, a integrálnu základňu, kde táto základňa (18) zahŕňa stenu (21) dna s množstvom radiálnych rebier (26) a ramena (22), ktoré sa rozprestierajú smerom dolu zo steny (21) dna medzi uvedenými rebrami (26) a kde každé rameno (22) je v najnižšom mieste zakončené nosnou stojkou (24), vyznačujúci sa tým, že spôsob zahŕňa kroky:

    výber v podstate polguľovej steny (21) dna, ktorá má súvislý hladký povrch bez miest koncentrácie napätia;

    výber štyroch rebier (26) a umiestnenie každého z týchto štyroch rebier (26) v oddelenom kvadrante steny dna pre vytvorenie štyroch symetrických rebier okolo zvislej stredovej osi, kde každé rebro (26) má stenu rebra, ktorá je častou v podstate polguľovej steny (21) dna a ktorej stena rebra má pre zaistenie zvýšenej pevnosti priemerný uhlový rozsah od asi 15° do asi 30°; a pre zaistenie lepšej tvárniteľnosti a stability ďalej zahŕňa:

    umiestnenie ramena (22) medzi každú stenu rebra tak, aby zaberalo zostávajúci uhlový rozsah od asi 75 do asi 60“ ;

    výber stojky (24) s vonkajšou hranou umiestenou radiálne vo vzdialenosti L_p od zvislej stredovej osi a s uhlovým rozsahom D_p v rozmedzí od asi 12° do asi 40° ;

    opatrenie každého ramena vnútornou stenou (34) ramena rozprestierajúcou sa medzi najvnútornejšou radiálnou hranou stojky a stredovou častou steny dna, kde vnútorná stena dna má súvislý v podstate hladký povrch, ktorý je pod ostrým uhlom sklonený k obecnej rovine na ktorej spočíva stojka; a opatrenie každého ramena (22) vonkajšou stenou (35) ramena rozprestierajúcou sa medzi vonkajšou hranou stojky a bočnicou a zahŕňajúcou oblú časť o polomere R_G prilahlú k vonkajšej hrane stojky a kde polomer R_G pretína stojku vo vzdialenosti Lp od zvislej stredovej osi, pričom vzdialenosť Lp je v rozmedzí od asi 0,60R do asi 0,80R a polomer R_G je v rozmedzí od asi 0,10R do asi 0,20R.
26. 29. Spôsob podlá nároku 28, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahŕňa :

    výber vzdialenosti Ηθ v rozmedzí od asi 0,08R do asi 0,20R, ako vzdialenosti medzi najnižším stredovým bodom (D) kopuly v podstate polgulovej steny dna a obecnou rovinou, na ktorej spočíva stojka.
27. 30. Spôsob podlá nárokov 28 a 29, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahŕňa:

    výber radiálnej šírky W_F stojky v rozmedzí od hodnoty dostatočnej pre vytvorenie priamkového kontaktu do hodnoty až 0,35R.
28. 31. Spôsob podlá nárokov 28 až 30, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahŕňa:

    zaistenie zníženej výšky základne v porovnaní s čisto polgulovou základňou o polomere R, vytvorením dolnej časti (95) ako čisto polgulovej a hornej časti (96) v podstate priamkovej, ktorá prebieha pod uhlom Θ aspoň asi 35“ od zvislej stredovej osi k bočnici.
29. 32. Spôsob podlá ktoréhokolvek z nárokov 28 až 31, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahŕňa:

    zaistenie zníženej výšky základne v porovnaní s čisto polgulovou základňou o polomere R, vytvorením zrezanej pologulovej plochy (102) o polomere KR, kde hodnota K > 1.
30. 33. Spôsob podlá ktoréhokoľvek z nárokov 28 až 32, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahŕňa:

    výber plastu pre teleso nádoby zo skupiny pozostávajúcej z polyesteru a akrylonitrilu.
31. 34. Spôsob podľa nároku 33, vyznačujúci sa tým, že vybraným materiálom je polyester vybraný zo skupiny tvorenej homopolymérom a kopolymérom polyetylén tereftalátu.