[发明专利]由聚合物材料制成的瓶子

说明书

本发明涉及一种由聚合物材料制成的瓶子。

具体而言，本发明涉及由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的瓶子，应理解的是，可以将本发明的原理应用到其它类型的材料，例如PLA(聚交酯)、OPP(定向聚丙烯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等。

通常这些瓶子由圆柱形预制件制成，该圆柱形预制件在合适地加热之后被引入模具中并且连续地经受拉伸和吹制步骤。

在PET瓶子填充工艺中，还未经填充的瓶子必须具有使得承受因沿着整个生产线的运动而产生的应力的形式。随后，当瓶子被填充时，它们必须能够承受托盘化和运输操作期间出现的应力。

为此，将瓶子设计成具有使得确保最好的可能的机械性能并且避免过度变形的几何形状。

然而，机械性能不是必须考虑的唯一因素。

为了实现满意的机械强度，瓶子的形状应当非常复杂，相关生产工艺不可能十分简单。具体而言，型坯吹制操作可能不能确保瓶子特别是底部的区域的足够的再现度。

换言之，具有对机械应力高阻抗的几何形状的瓶子可能太复杂以致不能借助于拉伸和吹制工艺来制作。因此，聚合物瓶子设计者的经验尝试实现归因于瓶子的几何学、空重量(empty weight)(即，在拉伸和吹制工艺中待分布的材料的量)的容器的刚性与容器的“吹成性(blowability)”之间的合适折衷，理解为用于再现给定的形式同时保持整个瓶子的材料的大约恒定的厚度的能力的意思。

而且，制造商倾向于逐渐降低瓶子的重量，目的在于实现节约材料成本和减小环境影响。

在水容器的情况下，瓶子的低容量值使得甚至更希望实现容器的重量的减少。这已导致形成瓶子的聚合物材料的越来越小的壁厚度降至范围在0.05mm和0.3mm之间的最小厚度值。

当瓶子填充有液体例如水时，出现了与其抓握相关的问题，即壁在径向方向和轴向方向的压缩，当壁的厚度减小时该压缩甚至更明显。

为了使瓶子更结实并且更抵抗前述变形，已提出并实施的一个解决方案是接在填充步骤之后且就在加盖步骤之前在容器的顶部处的空间的内部将呈液态的氮气添加至瓶子的内容物。氮气在液体和盖子之间的真空区(empty space)的内部蒸发并膨胀。因此，瓶子被增压并且能够比无氮气的瓶子承受更大的轴向和径向负载应力。

当用水或未添加有气体的其它液体填充具有非常轻的重量且不能确保自身足够的机械性能的瓶子时，特别应用该技术。

然而，瓶子的增压在某些情况下产生应力，以致应力使瓶子且特别是其底部过度变形，若底部不足够结实，则可能向外弯折或弯曲。

底部的向外弯折导致瓶子未放置在其正常支撑区域上而是在底部的中心点上的不稳定性，使瓶子不稳定，在运输和使用以及由终端使用者抓握方面均有明显问题。

在现有技术状态下，存在增压的其它方法，该增压使用在气体饮料的情况下所用的混合的无菌压缩空气或二氧化碳来实施。在这些应用的情况下，另外，这些改进和问题与当用氮气进行填充时所遇到的那些相似。

因此，尽管现有技术已广泛确定，但是仍然不是没有缺点。

实际上，迄今，使用凭借于肋状物增强底部的刚性的常规解决方案来设计瓶子底部的几何形状以优化对高内部压力的结构阻抗，沿着支撑表面突出的肋部的中心具有径向进展(radial progression)。就此而论，图1示出了根据现有技术的瓶子的底部。术语“肋状物”被理解为意味着瓶子的底部的弯曲部(curvature)，该弯曲部形成在纵向方向指向瓶子的内部的突起(protuberance)，以致对观察者而言它们看起来是凹口。

而且，为了增强对由于用氮气或其它增压系统增压而产生的应力的阻抗，已尝试增加径向肋状物的数量和深度，然而由于结构原因且特别是因为模具操作非常复杂而未实现预期的成功。

内部压力倾向于使底部变形，使它呈现最接近地(以理论极限值)类似半球体的形式的形式。因此常规肋状物的延伸线将倾向于呈现位于球体上并且连接底部的最外面的点与底部的中心点的纹的形式。

在常规解决方案中，内部压力倾向于使底部变形，该底部在垂直于径向方向的惯性横截面中仅承受包含瓶子的纵向轴线的径向平面中所含有的力矩。

因此，本发明的目的是克服现有技术的缺点。

本发明的第一任务是提供一种非常轻且底部非常轻微地(即，以使得确保瓶子当空时和当满时的稳定地定位的量)向外弯折的瓶子。

第二任务是确保具有上述特征的瓶子还可以通过常见的型坯吹塑法容易地制备。

利用本文所述的瓶子实现了该目的和上述任务。