具有花瓣状底部的热塑性材料容器的制作方法

专利名称：具有花瓣状底部的热塑性材料容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及对具有花瓣状底部的容器，比如瓶、罐或其它任何有这样的底部的容器的改进，这样的容器是从用热塑性材料注塑的预型件通过吹制工艺、或者先拉制再吹制(注塑-吹制法)而制得的，或者是对滚料先挤压再吹制(挤压-吹制法)而制得的。本发明尤其涉及对所述类型的底部的改进。
多年以来，人们已经知道如何实现具有上述类型的底部的容器。迄今已使用过各种热塑性材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丙烯腈(PAN)以及其它的材料。另外众所周知的是，这些材料可以单独使用，可以混合使用，可与各种添加剂(粘合剂、颜料)一起使用，也可层叠使用。
无论制造方式为何，要盛装的容量有多大，热塑性材料容器的一个公知的问题是其底部的机械强度当装满了的容器跌落或者承受内部超压时，底部就易于损坏、变形或者碎裂。这个特点与制造方法本身有关系，底部区域的材料与容器别的区域相比拉伸较少。事实上，众所周知，在吹制时，材料拉伸得越多，就变得越有强度。实际上，拉制(或者吹制)导致材料结晶度的改变在注塑或者挤压之后不被拉伸的区域保持无定形态，而受到拉伸的区域则变为更佳的结晶度，从而有更高的强度，因此拉伸是很重要的。
然而，用在注塑-吹制法中的预型件，同用在挤压-吹制法中的滚料一样，为待吹制或者先拉制再吹制的管状。
所述预型件或者滚料的纵轴对应于成品容器的纵轴这样就导致，在可能有的拉制以及吹制时，在底部的中心，材料的拉伸为零或几乎近于零，而越靠近容器壁，底部的拉伸程度越大。
已有人提出了弥补这种缺陷的方法，即令容器具有有厚底，因而在底部要使用较多的材料。
至少因为下述两个方面的原因，此方案是难以令人满意的首先，所得到的容器很难看，因此难以推销；其次，由于要在底部使用大量的材料，这种容器具有较高的成本，因为材料费用在所述成本中是决定性因素。
因此又提出了减轻容器底部的重量，使之具有可接受的美观度，并降低成本。
因此人们提出使容器具有花瓣状底部。
这样的容器具有一个圆柱形部分构成容器的主体，在其下部，是总体外凸的底壁，由之伸出几个支脚(一般是4到6个支脚)，支脚是由均匀分布在底部的突起构成的，各突起两两之间由所述凸形底壁的一部分隔开。
底部的构成使得当空容器直立时，在凸形底壁中央部分和所述支脚基部的支承面之间有足够的空隙。该空隙要有这样大当充满的容器因为其盛装物的质量或者因为容器内的内部压强作用(这后一种情况例如是，容器中盛满了碳酸饮料)而变形时，即使所述中央部分在变形时靠近所述支承面，容器也保持稳定。
但迄今为止所知的花瓣状底部具有这样的缺陷简单地说，在可能存在于容器中的内部压强的作用下，有时候会破裂。这种情况是由于所述凸部的形状，以及/或者有支脚与所述凸部以及容器的圆柱形壁相连。
由于上述原因，在某些情况下，所述凸部在其与容器壁的接合处与其中心点之间具有曲率的变化或者反转。
例如，所述凸部的中央区可以是圆形平片状在这种情况下，受内部压强的作用，该区域有时候易于变形，被推向容器下方，从而在该区出现微龟裂，甚至使所述圆片脱离底部的其余部分；又例如，所述总体上凸出的部分的中央区可以是具有朝外的凹形的圆顶形该中央部分的周界构成一个破裂区。
另一个问题是，由于所述公知的花瓣状底部结构，所述底部的高度，从而所述支脚的高度，都应当随直径而比例增加。
这样就导致大直径而小高度的容器的支脚显得极为难看。
本发明的目的就是弥补上面提到的缺陷，提供一种具有高强度花瓣状底部的容器，其比例在任何情况下都可令人满意。
根据本发明，容器具有基本圆柱形的壁，以及延伸该壁的花瓣状底部，该底部具有总体上凸向外部的壁，从之延伸出至少三个由均匀分布于底部圆周上的突起构成的支脚，支脚两两间由所述凸形底壁的一部分分隔开，其特征在于，除了一个与所述圆柱形壁相接合的周围边缘区域之外，所述底壁是半球形的；所述边缘区域的曲率有一个拐点，使得所述底壁与所述周围边缘区域之间的接合如同所述圆柱形壁与所述周围边缘区域之间的接合一样，以近于切向的方式实现；每个支脚的上端接合到所述圆柱形壁上。
这样，具有上述特征的容器就解决了前面提及的所有问题。
这种容器强度高，这是因为，一方面，所述半球形壁的存在可使内部超压或盛装物的质量造成的应力均匀分布，因而不再存在易于产生破裂诱因的应力集中区。
另一方面，所述接合边缘区本身有可能在应力作用下变形，这会更加减少所述半球形壁所承受的应力。但是，所述边缘区的位置和曲率使得其变形受到限制，因而不存在破裂的危险事实上，在该边缘区，材料受到强烈的拉伸，从而提高了其机械强度；另外，其弯曲的形状可使其变形时材料不会进一步拉伸；另外，该边缘区与所述周壁以及与所述半球形部分的几乎切向的接合阻止了折断或者破裂区的出现；最后，由于每个支脚的上端都接合到所述周壁，在两个相邻的支脚的上端以及位于所述支脚之间的弯曲的所述边缘部分之间，就有一种反作用力起作用，这样就限制了所述边缘部分在应力作用下的变形。
这种结构使得，无论容器的尺度如何，都可以使容器保持适当的比例例如，只需为所述半球形部分选择适当的曲率半径，并/或者移动曲率中心相对于容器纵轴的位置，又或者调适所述边缘区的曲率和尺度即可。
根据另一特征，每个支脚在所述半球形部分中心点方向的接合基本在切向上实现。
这样，就不存在斜率的突变，或者，至多，存在于所述支脚和所述半球形区域之间的接合处的微弱坡度使得脆化区不再存在了。
在一种实施例中，所述接合是在紧靠所述半球形部分的中心点的地方实现的。
这样，所述支脚和所述半球形部分就相互加强。在容器是预先注塑的预型件吹制而成的情况下，这种相互加强很有好处事实上，在这种情况下，容器的中心点是由材料的注塑点构成的。然而众所周知，该点是易碎区。在所述支脚和所述半球形部分之间起作用的相互加强效果因而大大提高了容器的强度。
从下文参照附图进行的说明将看到本发明的其它特征和优点，附图中－

图1是应用本发明的塑料容器的侧视图；－图2是根据本发明的底部的仰视简图；－图3是图2中AA剖面的局部图；－图4是图2中BB剖面的局部图；－图5是图2中的底部在内部应力作用下变形后的AA剖面的局部图；－图6A、6B、6C示出了在同样直径的容器上，底部的相对高度可以变化。
示于图1的容器是一个瓶1，用来例如盛装汽水或者碳酸饮料。它是用一种已知的热塑性材料(PET、PAN等)，或者是用若干种材料的混合材料，以挤压-吹制法或者注塑-吹制法实现的。本发明最好应用于这样的容器。
该容器具有一个构成圆柱形壁的主体2，其上有一个肩部3，接着肩部是颈部4，最后是瓶嘴5，瓶嘴上有螺纹、或其它适当方式，以接纳瓶塞(图中未示出)。
容器的底部包括若干从凸向外部的半球形壁7伸出的突起形成的支脚6。每个支脚的上端都接到主体2。
在图2中可以看到，支脚6均匀地分布在底部上，两两之间由半球形壁7的一部分分隔开。
在本实施例中，示出了六个支脚。支脚的数目可以有所不同。
在图3和图4中可以看到，由之伸出支脚6的所述半球形的凸出部分通过一个边缘接合区8而接合到容器1的圆柱形壁2(主体)，所述边缘接合区的曲率有一个拐点9。拐点9的两侧的曲率半径R1和R2使得边缘区8与容器壁2以及与半球形凸出部7的接合的实现都几乎近于切向，也就是说，在接合区没有明显的斜率突变，从而在该区不会产生脆化点。
半球形部分7的曲率半径R最好如此选择，使之为容器1的圆柱形壁2的半径的80％到120％。
如果所述曲率半径小于所述下限，将会使边缘区7的宽度太大，并会使支脚相对于容器的相对高度太大。
如果所述曲率半径大于所述上限，就难以设计出具有特定力学效能的弯曲区。
支脚6的高度这样确定，使得在半球形部分7的中心点10和每个支脚6的支承面11所确定的平面之间存在一个间隙。
每个支脚上沿12的端部直接接合到瓶壁2。
支脚6和瓶壁2之间的接合最好在切向上实现，如图3和图4所示。
最后，每个支脚6和半球形部分7在后者的中心点方向的接合最好以近于切向的方式实现。
在图示的实施方式中，所述接合紧靠所述中心点10实现。
图5以剖面图示出了底部在应力(内部超压或者实沉的液体)作用下的形状。
事实上，主要是位于两个支脚6之间的边缘区8的变形吸收所述应力。半球形部分7本身并不承受明显的变形。实际上，边缘区的曲率凸向外部，延伸了半球形部分的弯曲。在该图中，部分7和8的原始形状以虚线示出。
但是，在支脚以其上端接合到周壁2的情况下，支脚的上述设计限制了底部的整体变形。
如图6A到6C所示，通过调整半球形壁7的曲率半径R，以及/或者边缘区的尺寸和/或形状(宽度和/或平均斜率以及/或曲率半径R1、R2)，可以改变底部和容器的相对高度。
这样，在图6B中，容器的直径与图6A中的一样，半球形部分7的曲率半径Rb也与图6A中相应部分的曲率半径Ra一样，但图6B中的边缘区更宽。
因此，在图6B中，半球形部分的高度Hb更小，因而图6B中底部的总体高度也小于图6A中底部的总体高度Ha。
在图6C中，半球形部分的曲率半径Rc小于图6A和图6B中的曲率半径Ra或Rb，边缘区的宽度及其平均斜率与图6A一样。结果，图6C中底部的高度Hc小于图6A中底部的高度Ha。
本发明并不局限于上述实施例。相反，本发明包括所有等同的实施方式。
权利要求
1．一种容器(1)，具有基本圆柱形的壁(2)以及延伸该壁的花瓣状底部(6，7)，该底部具有总体上凸向外部的壁(7)，从之延伸出至少三个由均匀分布的突起构成的支脚(6)，支脚两两间由所述凸形底壁(7)的一部分分隔开，其特征在于，除了一个与所述圆柱形壁相接合的周围边缘区域(8)之外，所述底壁(7)是半球形的；所述边缘区域(8)的曲率(R1，R2)有一个拐点(9)，使得所述底壁与所述周围边缘区域之间的接合如同所述圆柱形壁与所述周围边缘区域之间的接合一样，以近于切向的方式实现；每个支脚的上端接合到所述圆柱形壁(2)上。
2．如权利要求1所述的容器，其特征在于，所述支脚与所述半球形壁(7)在所述半球形部分的中心点(10)方向的接合基本在切向上实现。
3．如权利要求1或2所述的容器，其特征在于，所述支脚与所述半球形壁(7)在所述半球形部分的中心点(10)方向的接合在紧靠所述中心点的地方实现。
4．如权利要求1到3之一所述的容器，其特征在于，所述半球形壁(7)的曲率半径(R)为所述圆柱形壁(2)的半径的80％到120％。
5．如权利要求1到4之一所述的容器，其特征在于，在所述半球形部分的中心点(10)和每个支脚(6)的支承面(11)之间有一个空隙。
6．如权利要求1到5之一所述的容器，其特征在于，所述支脚(6)的上端与所述圆柱形壁(2)之间的接合以近于切向的方式实现。
7．如权利要求1到6之一所述的容器，其特征在于，该容器另外还具有肩部(3)、颈部(4)以及容器嘴(5)，后者配有可允许用适当装置将其封闭的装置。
全文摘要
本发明涉及一种热塑性材料的容器,比如用注塑－吹制法或挤压－吹制法制得的具有花瓣状底部(6,7)的瓶。按照本发明,所述底部具有一个具有半球形特征的凸壁(7);该凸壁(7)通过一个具有曲率(R1,R2)的边缘区(8)连接到构成容器主体的壁(2)。从所述半球形壁(7)伸出若干支脚(6),各支脚由所述半球形壁的一部分两两分开;每个支脚的上端直接连接到构成所述主体的壁(2)。
文档编号B65D1/02GK1283159SQ9881264
公开日2001年2月7日 申请日期1998年12月21日 优先权日1997年12月23日
发明者文森特·勒盖恩 申请人:赛德尔公司