專(zhuān)利名稱(chēng)：有支腳的大半徑容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及適于盛放壓力下的液體(包括充氣飲料等)的塑料瓶。特別是，本發(fā)明涉及一種有支腳的塑料瓶，它具有連成一體的底部，該底部可穩(wěn)定地支承塑料瓶，以使該塑料瓶可以直立于水平表面上。
軟飲料之類(lèi)的充氣飲料通常由重量較輕的、柔性的塑料容器包裝。因?yàn)榕c玻璃容器相比它們的剛性較低，因此早期大多致力于制造具有半球形底部結(jié)構(gòu)的塑料容器。半球形底部結(jié)構(gòu)通過(guò)均勻分配壓力所產(chǎn)生的應(yīng)力可承受較高的內(nèi)部壓力和由沖擊帶來(lái)的外部壓力。半球形底部結(jié)構(gòu)在一給定塑料量的情況下可獲得最大的容量，而且使較薄的塑料容器可以承受高達(dá)100p.s.i.(磅/吋2)內(nèi)壓而不會(huì)破裂。
然而，半球形底部的容器也不是沒(méi)有問(wèn)題的。半球形底部的容器需要一個(gè)另外的底盤(pán)才能使塑料容器直立。制造和安裝這種分開(kāi)的底盤(pán)未必總是符合成本-效果法則的，部分地是因?yàn)樗黾恿酥圃斐杀?，另外它還需要容易出差錯(cuò)的底盤(pán)附件制造工序的配合。
為了避免這些問(wèn)題，塑料瓶制造廠家生產(chǎn)了多種單體式塑料容器，它們改用非半球形的底部以便支承容器。例如，美國(guó)專(zhuān)利3，722，726；4，108，324；4，247，012；和4，249，666公開(kāi)的“香檳酒”型底部，它具有一個(gè)完整的圓環(huán)，從而能在水平表面上站立。雖然這種單體式香檳酒型塑料瓶不需要底盤(pán)，且是穩(wěn)定的，但它仍需要顯著地增加塑料樹(shù)脂以形成底部，而且即使增加了塑料樹(shù)脂，與半球形瓶子相比，它仍然易于在跌落碰撞時(shí)受到破壞。
然后出現(xiàn)了一種代替半球形和香檳酒形底部的替代物。通常稱(chēng)為“有支腳的”容器，這種形式的底部(例如)在美國(guó)專(zhuān)利3，598，270；4，294，366；4，368，825；4，865，206和4，867，323有所揭示。有支腳的容器一般有若干個(gè)支腳，它們從半球形底部向外隆起或突出。制造這種有支腳的容器比較困難，因?yàn)樵诘撞康乃芰蠘?shù)脂的不均勻分布在容器裝滿(mǎn)充氣液體時(shí)會(huì)使支腳產(chǎn)生不均勻的突起，從而形成一個(gè)“搖滾底部”，使容器產(chǎn)生搖晃。此外，支腳的結(jié)構(gòu)會(huì)在支腳處形成過(guò)分增加的應(yīng)力集中，從而又會(huì)增加受碰撞破裂的后果。另外，當(dāng)這種容器裝滿(mǎn)充氣液體時(shí)，容器底部的軸向部分可能塑性變形，或向下與支承表面接觸，或甚至向下突出超過(guò)支腳底部所在的平面，再度形成“搖滾底部”，使容器產(chǎn)生搖晃。
本發(fā)明提供一種抗應(yīng)力的、適于盛放諸如充氣飲料等高壓液體的有支腳的容器。本發(fā)明的塑料容器包括一繞一垂直軸線成對(duì)稱(chēng)狀的圓筒形瓶體部，和一與瓶體部形成一體的底部。底部有若干可使容器在水平表面上直立的支腳。底部在橫截面上由一條第一線所限定，該第一線包括一組從瓶體部通過(guò)軸線到各支腳最下點(diǎn)、半徑逐漸減小的圓弧。該組合圓弧具有交替位于容器內(nèi)側(cè)和外側(cè)的曲率中心。一般地說(shuō)，該組合圓弧的最大半徑圓弧的第一端與容器的圓筒形瓶體部相切。該第一線結(jié)束于一線形部分，該線形部分把組合圓弧的最小半徑圓弧在相對(duì)于組合圓弧最大半徑圓弧的第一端的一點(diǎn)處與圓筒形瓶體部相連。
在諸較佳的實(shí)施例里，沿著形成塑料容器底部的第一線的組合圓弧的最大的圓弧半徑略小于或等于圓筒形瓶體部的半徑。沿著第一線的組合圓弧的最小圓弧半徑的尺寸的絕對(duì)值大于1厘米。而沿著第一線的組合圓弧的最小圓弧半徑的相對(duì)尺寸大于圓筒形瓶體部半徑的五分之一。
在一個(gè)較佳的實(shí)施例里，塑料容器底部的第一線基本上包括五個(gè)圓弧，該組合圓弧中的第一和第二個(gè)圓弧的曲率中心位于塑料容器軸線的第一側(cè)，而其余圓弧的曲率中心位于軸線的第二側(cè)。在另一個(gè)較佳的實(shí)施例里，塑料容器底部的第一線基本上包括五個(gè)圓弧，該組合圓弧中的第一和第二個(gè)圓弧的曲率中心位于塑料容器軸線上，而其余圓弧的曲率中心位于離軸線的第二側(cè)處。而第三和第四個(gè)圓弧的曲率中心可與軸線有相同的徑向距離，當(dāng)然這并非是必需的。
通常，塑料容器的支腳還被在第一線最低點(diǎn)與第一線相交的第二線進(jìn)一步限定，各第二線包括位于同一平面上的、與所述軸線有恒定距離的、在第一線各側(cè)并靠近第一線的圓弧部分。形成容器的若干支腳的第二線形成一不連續(xù)的支承環(huán)，以供支承其上的容器。形成若干支腳的各相鄰的一對(duì)第二線可通過(guò)一直立的曲線部分端部與端部地連在一起，該曲線部分可以包括在支腳之間最高點(diǎn)處的一線性部分。
在支腳之間最高點(diǎn)處沒(méi)有線性部分的情況下，從第二線所在平面起的直立曲線部分的垂直位移h一般由下列公式確定h=k(1-COS(2πNβ/(2π-Nα)))其中，K是一比例常數(shù)，N是支腳的個(gè)數(shù)，α是所述第二線的角長(zhǎng)度(angular length)，β是從在一支腳上的所述第二線的一端到相鄰支腳的角位移。
塑料容器的各支腳還可由一組平行于第二線的圓弧部分進(jìn)一步限定，該組圓弧部分的長(zhǎng)度從第二線到塑料容器軸線逐步減小。該組圓弧部分的長(zhǎng)度一般由下列公式確定S＝a(r-r0)/(rs-r0)，(r0≤r≤rs)其中，rs是從軸線到形成支承環(huán)的第二線的半徑，r0是從軸線到最內(nèi)側(cè)圓弧部分的半徑。
在一最佳實(shí)施例里，塑料容器包括一繞一縱軸線基本對(duì)稱(chēng)的圓筒形瓶體部，以及一與瓶體部成一體的、具有若干支承容器使其在水平表面上能直立的支腳的底部。底部在橫截面上由一第一線所限定，第一線的第一端與容器的圓筒形瓶體部相切，第一線基本上由連續(xù)的五個(gè)圓弧組成。這五個(gè)圓弧的半徑從第一端通過(guò)軸線到各支腳的最低點(diǎn)依次縮小，而該組合圓弧的曲率中心交替地位于容器的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。各支腳還進(jìn)一步由與第一線在第一線的最低點(diǎn)相交的第二線所限定，各第二線包括一位于一共同平面上的、與軸線有恒定距離的、位于第一線各側(cè)并靠近第一線的圓弧部分。第二線形成容器的支承環(huán)，而各支腳通過(guò)一直立的曲線部分端部對(duì)端部地連接起來(lái)。各支腳還進(jìn)一步由一組平行于第二線的圓弧部分所限定，該組圓弧部分自所述第二線向所述縱軸到直接在第一線上的第三和第四圓弧的曲率中心之間的一點(diǎn)的長(zhǎng)度逐步減少。
其優(yōu)點(diǎn)是，按照本發(fā)明的塑料容器的底部結(jié)構(gòu)與其它類(lèi)型的有支腳的瓶子結(jié)構(gòu)相比，在高壓條件下具有較高的穩(wěn)定度。具有上述的獨(dú)特支腳底部的塑料容器在不加壓時(shí)、或在充滿(mǎn)通常的加壓液體時(shí)將不會(huì)出現(xiàn)“搖滾底面”。
本發(fā)明的這些和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)對(duì)下面的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明的研究可以清楚看出，而這些較佳實(shí)施例是作為目前知道的、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最好方式的例子。


圖1是按照本發(fā)明的一瓶子的底面的示意的等高線圖，該瓶的底部有五個(gè)向下突出的、以支承瓶子的支腳；圖2是沿圖1所示瓶子上的2-2線的示意性的剖視圖；圖3是一輪廓線圖，它是圖1所示瓶子底部的側(cè)視圖；圖4是沿圖3所示底部上的4-4線的示意性剖視圖5是一輪廓線圖，它是圖1所示瓶子的一種變型的底部的側(cè)視圖；圖6是沿圖5所示底部上的6-6線的示意性的剖視圖；圖7是連接圖1和圖3所示底部的相鄰支承環(huán)的曲線的示意性的平面投影圖；圖8是類(lèi)似圖7的、表示連接圖5所示底部的相鄰支承環(huán)的曲線的示意性的平面投影圖。
按照本發(fā)明的一吹制成形的熱塑性樹(shù)脂瓶10如圖1-3所示，它相對(duì)于縱軸線11呈對(duì)稱(chēng)狀。從圖2可以清楚地看出，瓶子10包括由位于環(huán)16上面的邊緣14所限定的瓶口12。環(huán)16位于整體形成的支承環(huán)18之上。瓶子的其余部分還包括頸部20，肩部22，一基本上是筒形的或管形的瓶體部24，以及一用來(lái)支承瓶子10的底部26。圓筒形瓶體部24的半徑按常規(guī)是圓筒形瓶體部的壁和縱軸線11之間的垂直距離。
最好用通常的方式吹制聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate)型坯來(lái)制造瓶子10，從而可得到雙軸取向的壁，以便于承受通常的充氣飲料壓力。這種型坯一般只需不到25克的聚合物就可制成一升容量的容器，從而使材料使用量降到最低，但仍能提供足夠的強(qiáng)度以盛放被充氣加壓的液體。
底部26由依次有序排列的、整體向下的突起部28形成，該突起部28形成5個(gè)徑向?qū)ΨQ(chēng)、有序的“支腳”以支承瓶子。這些突起部28由半球形部分30隔開(kāi)，這些半球形部分30在突起部28之間成弧形，并使圓筒形瓶體部24和底部26的中心相連。附圖中畫(huà)了有五個(gè)支腳的容器，它可用于1.5升和3.5升容量的容器，但也可使用其它數(shù)量的支腳。由于空間和吹制成型的限制，較多數(shù)量的支腳(如7個(gè)或9個(gè)支腳)只能用于大于3升容量的瓶子。對(duì)于小于1升容量的瓶子，只能使用3個(gè)支腳。
從圖2的示意性剖視圖可以清楚地看出，底部26上只畫(huà)了一個(gè)支腳，它分別由半徑42，44，46，48和50形成的一系列的圓弧32，34，36，38和40所形成。圓弧32到40形成一條連續(xù)的弧線(所有的點(diǎn)都是可微的)，它從圓筒形瓶體部24和底部26之間的連接處的第一點(diǎn)52起向底部的另一側(cè)延伸。如圖1所示，該組合圓弧延伸通過(guò)各半球形部分30的中心，通過(guò)軸線11，接著通過(guò)相對(duì)位置上的向下的突起部28。由組合圓弧32-40形成的第一線在線形部分54處結(jié)束，線形部分54將最小半徑的圓弧部分40與圓筒形瓶體部24(在與最大半徑圓弧部分的第一端52相對(duì)的點(diǎn)56處)連接起來(lái)。將最小半徑圓弧40與圓筒形瓶體部24連接起來(lái)的線形部分54也可由具有大于圓筒形瓶體部直徑的半徑的圓弧所形成。
圓弧32，34，36，38和40從與瓶體部24相連的第一端52起，通過(guò)軸線11到各支腳28分別具有依次逐步減小的半徑。亦即半徑42最大，而半徑44，46，48和50逐漸縮小。此外，一組5個(gè)圓弧32-40的曲率中心交替地位于由該組圓弧形成的第一線的各側(cè)，在圖中分別由半徑42-50表示。在所述的較佳的實(shí)施例里，各半徑的曲率中心交替地位于瓶子10的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。
在圖1所述的實(shí)施例里，圓弧32和34的曲率中心在縱軸線11的同一側(cè)，而其余的圓弧36，38和40在縱軸線11的另一側(cè)。圓弧32和34的曲率中心可位于軸線11上，還可與圓弧36，38和40的曲率中心一起位于縱軸線11的同一側(cè)。圓弧36和38的曲率中心可與軸線有相同的徑向距離，當(dāng)然這并不是必須的。該組合圓弧的曲率的最大半徑約等于圓筒形瓶體部24的半徑R。此外，該組合圓弧的曲率的最小半徑一般大于或等于圓筒形瓶體部24的半徑R的五分之一。任一圓弧如果使用太小的曲率半徑都將導(dǎo)致應(yīng)力的產(chǎn)生，從而有可能使瓶子損壞。
合起來(lái)形成瓶子10的“支腳”的各向下突起部28還由第二條線58進(jìn)一步限定，這第二線58在圓弧40的最下點(diǎn)60處與該組合圓弧垂直相交。圖1清楚地畫(huà)出了第二線58，它由位于一共同平面上的、長(zhǎng)度為α的圓弧部分形成，它與縱軸線11有一個(gè)恒定的半徑，且它位于形成各支腳28的組合圓弧32-40的各側(cè)，并靠近組合圓弧32-40，這條線58成為容器的支承環(huán)，它包括在瓶子垂直旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際與水平面接觸的那些點(diǎn)。
從圖3可以清楚地看出，形成各支腳的第二線58通過(guò)直立的曲線62被端對(duì)端地連在一起。直立的曲線62從支承環(huán)平面起的垂直位移h如圖7所示。直立的曲線62與將相鄰兩支腳28隔開(kāi)的半球形部分30相交。沿圖3中的4-4線剖視的底部26的水平剖視圖如圖4所示，它包括一組半徑為R1(從軸線11量起)的圓弧部分64。具有從軸線11量起的較小半徑R2的第二組較小圓弧部分66位于各相鄰的一對(duì)圓弧部分64之間，并與將相鄰兩支腳28隔開(kāi)的半球形部分30相交。圓弧部分64和66的端部通過(guò)一對(duì)具有較小曲率半徑72和74的圓弧68和70而互相連接。
圖5和6表示底部26的一種變形，其中，支腳28的徑向尺寸α增加，而將相鄰兩支腳28分離的半球形部分30有一弧形的、而基本上不是平的橫截面。這樣可減少圓弧部分66的徑向距離，從而可使曲線70在與圓弧部分64連接的曲線68之間是連續(xù)的。圖8所示的直立的曲線58在圖5所示的底部的相鄰兩支腳28之間延伸，它近似地由下列公式限定h=k(1-COS(2πNβ/(2π-Nα)))其中，K是比例常數(shù)，N是支腳的個(gè)數(shù)；α是所述第二線的角長(zhǎng)度；β是從在一支腳28上的第二線58的一端到相鄰一支腳的角位移。
組合形成瓶子10的支腳的各向下的突起部28還由一組平行于圖1所示第二線58的圓弧部分76限定，該組圓弧部分76從線58向縱軸線11方向到點(diǎn)78的長(zhǎng)度逐步減小，點(diǎn)78一般在圓弧36和38的曲率中心之間。所述的平行于線58的該組圓弧部分76的長(zhǎng)度S一般由下列公式限定S＝a(r-r0)/(rs-r0)，(r0≤r≤rs)其中，rs是從軸線11到形成支承環(huán)的第二線58的半徑，r0是從軸線到最內(nèi)側(cè)圓弧部分的半徑，而α是線58的弧長(zhǎng)。
雖然本發(fā)明參照幾個(gè)較佳實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，然而在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)還可作出許多改變和改進(jìn)，本發(fā)明的范圍和精神實(shí)質(zhì)由附后的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種塑料容器，包括一繞一縱軸線成對(duì)稱(chēng)狀的圓筒形瓶體部，以及一與瓶體部成一體的、具有使容器能直立在水平表面上的諸支腳的底部，該底部在橫截面上由一條第一線所限定，該第一線包括一組從瓶體部通過(guò)軸線到各支腳的、半徑依次逐步縮小的圓弧，該組合圓弧具有交替位于容器內(nèi)側(cè)和外側(cè)的曲率中心。
2.如權(quán)利要求1所述的塑料容器，其特征在于，所述第一線包括在組合圓弧的最大半徑圓弧上的、與容器的圓筒形瓶體部相切的第一端。
3.如權(quán)利要求2所述的塑料容器，其特征在于，所述第一線結(jié)束于一線形部分，該線形部分把組合圓弧的最小半徑圓弧與圓筒形瓶體部在相對(duì)于所述組合圓弧的最大半徑圓弧的第一點(diǎn)的一點(diǎn)處連接起來(lái)。
4.如權(quán)利要求1所述的塑料容器，其特征在于，各支腳還被與第一線在第一線的最低點(diǎn)相交的一第二線所進(jìn)一步限定，各第二線包括一位于一共同平面上的、與所述軸線有恒定半徑的、位于第一線的各側(cè)并靠近第一線的圓弧部分。
5.如權(quán)利要求4所述的塑料容器，其特征在于，限定各支腳的第二線由一直立的曲線部分以端部對(duì)端部的方式連在一起。
6.如權(quán)利要求4所述的塑料容器，其特征在于，從第二線所在平面起的直立曲線部分的垂直位移h由下列公式確定h=k(1-COS(2πNβ/(2π-Nα)))其中，K是比例常數(shù)，N是支腳的個(gè)數(shù)，α是所述第二線的角長(zhǎng)度，β是從所述第二線的一端起的角位移。
7.如權(quán)利要求4所述的塑料容器，其特征在于，各支腳還被一組平行于第二線的圓弧部分進(jìn)一步限定，該組圓弧部分的長(zhǎng)度從所述第二線向所述軸線逐漸減小。
8.如權(quán)利要求7所述的塑料容器，其特征在于，所述一組圓弧部分的長(zhǎng)度S由下列公式確定S＝a(r-r0)/(rs-r0)，(r0≤r≤rs)其中，rs是從軸線到形成支承環(huán)的第二線的半徑，a是第二線的弧長(zhǎng)，r0是從軸線到最內(nèi)側(cè)圓弧部分的半徑。
9.如權(quán)利要求1所述的塑料容器，其特征在于，沿著第一線的組合圓弧的所有曲率的最大半徑小于圓筒形瓶體部的半徑。
10.如權(quán)利要求1所述的塑料容器，其特征在于，沿著第一線的組合圓弧的所有曲率的最小半徑大于1厘米。
11.如權(quán)利要求1所述的塑料容器，其特征在于，沿著第一線的組合圓弧的所有曲率的最小半徑大于圓筒形瓶體部半徑的五分之一。
12.如權(quán)利要求1所述的塑料容器，其特征在于，第一線包括五個(gè)端部與端部連續(xù)連接的圓弧。
13.如權(quán)利要求12所述的塑料容器，其特征在于，組合圓弧的第一和第二圓弧的曲率中心位于所述軸線的第一側(cè)，而其余圓弧的曲率中心位于所述軸線的第二側(cè)。
14.如權(quán)利要求12所述的塑料容器，其特征在于，所述組合圓弧的第三和第四圓弧的曲率中心與軸線有相同的徑向距離。
15.一種塑料容器，包括一繞一縱軸線基本對(duì)稱(chēng)的圓筒形瓶體部，以及一與瓶體部成一體的、具有在水平表面上可以支承容器直立的諸支腳的底部，該底部在橫截面上由一第一線所限定，該第一線包括一組連接的、半徑依次減少的五個(gè)圓弧，第一線從在瓶體部的第一點(diǎn)起通過(guò)軸線向各支腳延伸，該組合圓弧具有交替位于容器內(nèi)側(cè)和容器外側(cè)的曲率中心，各支腳還由與第一線在第一線的最低點(diǎn)處相交的第二線所進(jìn)一步限定，各第二線包括一位于一共同平面上的、與所述軸線有恒定半徑的、在第一線的各側(cè)并靠近第一線的圓弧部分，第二線形成容器的支承環(huán)，限定各支腳的第二線通過(guò)一直立曲線部分以端對(duì)端的方式連接在一起，各支腳進(jìn)一步由一組平行于第二線的圓弧部分所限定，該組圓弧部分的長(zhǎng)度從第二線向所述軸線到在第一線的第三和第四圓弧的曲率中心之間的一點(diǎn)逐步縮小。
16.如權(quán)利要求15所述的塑料容器，其特征在于，組合圓弧的第一和第二圓弧的曲率中心位于所述軸線上，而其余圓弧的曲率中心位于所述軸線的一側(cè)。
17.如權(quán)利要求16所述的塑料容器，其特征在于，所述第一線結(jié)束于一線形部分，該線形部分將組合圓弧的最小半徑圓弧與圓筒形瓶體部在相對(duì)組合圓弧最大半徑圓弧上的所述第一端的一點(diǎn)處連接起來(lái)。
18.如權(quán)利要求17所述的塑料容器，其特征在于，沿著第一線的組合圓弧的所有曲率中的最小半徑大于圓筒形瓶體部半徑的五分之一。
19.如權(quán)利要求17所述的塑料容器，其特征在于，沿著第一線的組合圓弧的所有曲率中的最大半徑小于圓筒形瓶體部的半徑，而沿著第一線的組合圓弧的所有曲率中的最小半徑大于圓筒形瓶體部半徑的五分之一。
20.如權(quán)利要求17所述的塑料容器，其特征在于，將組合圓弧的最小半徑圓弧與圓筒形瓶體部連接的所述線形部分沿著一第六圓弧向上朝圓筒形瓶體部彎曲，該第六圓弧有一大于圓筒形瓶體部直徑的半徑。
21.一種塑料容器，包括一繞一縱軸線成對(duì)稱(chēng)的圓筒形瓶體部，以及一與瓶體部成一體的、具有在水平表面上能支承容器直立的諸支腳的底部，該底部在一橫截面上由一第一線所限定，該第一線包括一組連續(xù)的、半徑依次縮小的五個(gè)圓弧，第一線從在瓶體部上的第一點(diǎn)起延伸通過(guò)軸線到各支腳，該組合圓弧具有交替地位于容器內(nèi)側(cè)和外側(cè)的曲率中心，沿著第一線的組合圓弧的所有曲率的最小半徑大于圓筒形瓶體部半徑的五分之一。
全文摘要
一種可盛放高壓液體的塑料容器。該塑料容器包括一繞一縱軸基本對(duì)稱(chēng)的圓筒形瓶體部，以及一與瓶體部成一體的、具有在一水平表面上能支承容器直立的諸支腳的底部。容器的底部在橫截面上由第一線所限定，該第一線包括一組從瓶體部通過(guò)軸線到各支腳半徑逐漸縮小的圓弧。該組合圓弧具有交替地位于容器內(nèi)側(cè)和外側(cè)的曲率半徑。
文檔編號(hào)B65D1/02GK1097706SQ9410628
公開(kāi)日1995年1月25日 申請(qǐng)日期1994年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月16日
發(fā)明者斯特林L·斯圖爾德, 保羅R·考夫曼, 戴維A·布倫森 申請(qǐng)人:康星塑料股份有限公司