用于饮水机的可塌缩塑料瓶的制作方法

发明领域

本发明涉及用于容纳和分配液体的大尺寸热塑性塑料容器，尤其是用于容纳和分配饮用液体产品的大尺寸热塑性塑料容器。

本领域技术状况

大多数液体，特别是饮用液体或饮料，如水，通常保存在塑料容器并在塑料容器中被分配。

对于在诸如办公室、公共建筑、休息室和私人住宅等设施中包装和分配水，使用大尺寸容器或瓶子，其通常具有5升至25升的容量，并且经过适当处理后可以是一次性的或可重复使用的。

大型瓶子，特别是10升至19升瓶子，通常与特定的分配器一起使用，例如，饮水机(waterdispenser)，该特定的分配器还可以冷却瓶子的内容物。

如今饮水机是办公室和工厂中熟悉的物品，并且提供了方便，容易获得的饮用水源。饮水机通常使用由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚碳酸酯(pc)、聚苯乙烯(ps)等热塑性材料制成的可更换水容器。

在各种储存，搬运和安装以及拆卸操作期间，用于饮水机的可回收容器会受到机械损坏，并且因此需要合适的壁厚。

由于在空气进入容器以替代所分配的液体之前，容器必须能够在排空时承受外部压力，所以相对厚的壁厚也是必要的。这个问题尤其与pet制成的容器相关。此外，可回收容器在其可再次使用之前必须妥善洗涤。由于这些原因，可回收的容器相当昂贵、重、难以搬运，并且涉及卫生问题。因此，使可回收的容器具有厚而坚固的壁并不总是经济的。

一次性容器也用作可重复使用的容器的替代品，并且制造商对降低通常在托盘上运输的这种类型的容器的重量有很大的兴趣，以便减少热塑性材料的消耗，主要是减少pet的消耗，选择热塑性材料的原因是因为它的高强度。然而，设计和制造具有薄壁的有效的一次性瓶子对于容量超过5升(l)的大型容器来说并不简单。事实上，在设计这些容器时要处理的主要问题之一是当分配器在工作的同时液体流出容器时发生的内部压力下降，这可能由于容器不能抵抗大气压力导致容器不受控制的塌缩，甚至对于空气进入容器并填充由所分配的液体留下的空隙所需的短暂时间也会导致容器不受控制的塌缩。通常，在这些操作情况下，这些容器必须抵抗50至75毫巴范围内的最大真空压力。对该真空压力的抵抗力受到各种因素的影响，例如肋的数量和形状、材料的分布或容器的重量、形状和总体设计。容器不受控制的塌缩的结果可能是非常不具吸引力的，并可能被市场拒绝。此外，即使在排空时，这种大容器也是不利地体积庞大的和笨重的。

us2011/0036806公开了一种小尺寸的瓶子，即具有多达2升的容量，设计成在响应于轴向挤压力，特别是通过施加轴向压缩力和轴向旋转而在排空之后塌缩。换句话说，通过沿其轴线扭转并推动瓶子而使瓶子塌缩。塌缩通过设有周向交错的多个塌缩发生器的手风琴褶部分(concertinaportion)而被促进。该瓶不适于与饮水机一起使用，并且所述力与大气压力不同。

wo2010007744公开了一种用于饮水机的瓶子，其可以由于顶部和底部之间的手风琴褶部分而使其体积减小。这样的文件没有公开用于手风琴褶部分的具体设计，但是它教导底部的高度必须是手风琴褶部分的高度的60-80％。然而，这种瓶子仍然有进一步改进的空间。例如，已经注意到，手风琴褶部分不允许瓶子的渐进和可控的塌缩，并且瓶子倾向于呈现其原始形状，这主要是因为材料的记忆。

因此，需要这样的一次性热塑性塑料容器，即，其是轻的且具有薄壁，如同可以通过使用pet或具有相同特征的其它热塑性材料实现的那些容器，这样的一次性热塑性塑料容器不会受到上述缺点的影响，并且在排空期间以受控的方式塌缩。

发明简述

因此，本发明的目的是提供一种轻质热塑性塑料容器，特别是大的pet瓶，尤其是大于5升的容量的容器，其克服了在液体的分配期间与内部压力下降或真空压力相关联的问题，并以渐进的、规则的和大体上永久的方式减少其外部形状和总体积。

这些目的通过根据权利要求1所述的可自塌缩容器实现，该容器由pet制成，适合于被填充液体并且以倒置位置与饮用液体分配器一起使用，具有至少5升的容量，界定纵向轴线x，并且包括：

a)颈部，其具有用于流出液体的开口，

b)肩部，

c)底部，

d)中心体，其在所述肩部和所述底部之间，

其中中心体设置有多个相邻的肋，该多个相邻的肋大体上平行于与所述纵向轴线垂直的平面，所述肋中的每一个具有

-靠近颈部的第一侧面，其具有第一直线部分，

-远离颈部的第二侧面，其具有第二直线部分，

-峰部(crest)，其在第一侧面和第二侧面之间，具有第一圆拱部分，

-凹形根部部分，其连接两个相邻的肋，

其中肋的第一直线部分和相邻的肋的面向该第一直线部分的第二直线部分形成包括在70度和90度之间的第一角度c；

凹形根部部分具有包括在0.2和1mm之间的第一曲率半径b；

沿着垂直于纵向轴线x的线在峰部和凹形根部部分之间测量的最大尺寸p包括在5mm至8mm之间；

第二直线部分比第一直线部分6短；

并且其中垂直于纵向轴线x并且穿过凹形根部部分的线y将第一角度c分成由第二直线部分和线y界定的第二角度c1与由第一直线部分和线y界定的第三角度c2，该第二角度c1小于该第三角度c2，

由此在使用时期间，当液体通过分配器从容器流出时，该容器渐进地塌缩，相对于其初始形状轴向地减小其体积，因为外部压力和内部压力之间的差异，该塌缩由于大气压产生的力而发生。

优选地，本发明的容器的容量在5升至25升的范围内，例如在从10升至19升的范围内。

优选地，曲率半径a包括在4mm和8mm之间，更优选地在5mm到7mm之间。

优选地，曲率半径b包括在0.4mm至0.6mm之间。

优选地，角度c包括在72°至80°之间，或在72°至76°之间。

优选地，比率c2/c1，即在第三角度c2和第二角度c1之间的比率在2.5和5.5之间，更优选地在3.5和4.5之间，例如大约4。

优选地，近侧直线部分或第一直线部分的长度是远侧直线部分或第二直线部分的长度的至少四倍或至少五倍或至少六倍；当近侧直线部分的长度是远侧直线部分的长度的至少五倍，优选约六倍时，获得最佳结果。

优选地，最大尺寸p包括在6mm和7mm之间。

优选地，峰部还包括邻近第一圆拱部分的第三直线部分，和在第三直线部分和第二侧面之间的第二圆拱部分。

优选地，中心体的85％至95％的纵向高度设有肋。

优选地，在不考虑颈部重量的情况下，容器的重量/体积比在6.5至9之间，其中重量以克计，体积以升计。这意味着壁很薄。

优选地，中心体的壁厚在0.10和0.20mm之间，尽管它可以低于0.10mm。当液体从容器中排空时，这种薄壁厚度有助于允许受控的渐进的塌缩效应。

壁厚可以是大体上恒定的，或者可以从邻近肩部的肋到与邻近基部的肋从0.10mm到0.20mm变化。壁厚的这种增加可以是渐进的或不是渐进的。例如，中心体的靠近颈部的半部的壁厚度可以是中心体的远离颈部的半部的壁厚度的50-60％，例如分别为0.10mm和0.20mm。

优选地，中心体是容器的最轻的部分，并且优选地也是最大的。

本发明通过利用真空压力本身来克服现有技术的问题。实际上，它被设计成不抵抗所述压力，而是在由于其中包含的液体的分配所引起的内部压力下降期间以受控的渐进的方式塌缩。换句话说，当水从根据本发明的容器流出时，该容器以受控的方式塌缩。有利地，在耗尽时，容器收缩到小于其初始体积(即当其大体上充满水时的体积)的20-25％的外部体积。

具体来说，本发明的容器随着水流出而沿着其纵向轴线竖直地塌缩，因此借助于允许容器以受控方式塌缩的肋的特定设计来减小其高度。容器的体积减小有利地是永久性的，因为仅当施加外部牵拉，即牵引力时，容器才可以恢复其初始形状。换句话说，可能的恢复不是因为热塑性材料的形状记忆。这种永久变形主要是由于肋的特殊设计，这些肋可以卡到彼此，而具有手风琴褶部分的现有技术的容器是不可能实现这一点的。

具体来说，当以倒置位置安装在常规的饮水机上时，即颈部指向下方时，为了补偿由于从容器分配的液体的部分而导致的容器内部压力的变化，容器将渐进地塌缩，由于因外部压力和内部压力之间的差异而由大气压力产生的力而发生该塌缩，因此仅减少液体的上部空隙，并且因此只有容器的纵向高度以受控的方式降低，而靠近颈部的容器中仍含有液体的部分则保持其形状。

优选地，塌缩仅由于因外部压力和内部压力之间的差异而由大气压产生的力而发生。

有利地，容器的塌缩是渐进的或顺序的，即，塌缩在与底部相邻的肋处开始，然后在相邻肋处发生，如此等等，随着水被分配，该运动变得连续，并且该运动将一直持续直到邻近肩部的肋塌缩。

根据本发明的可自塌缩容器比较轻，并且比必须抵抗真空压力的典型非可塌缩式容器具有更薄的壁。作为非限制性示例，12升瓶的重量可以为135g或更少，其中这种重量考虑了颈部的重量。根据本发明的塌缩式容器因为它们的设计允许使用薄壁而在重量上特别轻，同时实现优异的工作性能。有利地，这些容器可以放置在纸箱中来运输。此外，由于重量轻，这些容器允许降低聚合物材料的高成本：比在具有抵抗真空压力的壁的容器的设计中至少少使用50％的聚合物。轻量可自塌缩容器的另一个优点在于能量消耗的减少以及需要被再循环的塑料的较少用量，从而减少其对环境的影响。

有利地，使用诸如pet的热塑性塑料材料允许获得比用大多数其它塑料材料可达到的周壁更薄的周壁。

因此，本发明的可自塌缩容器优选由pet制成，并且特别适用于饮用液体或饮料。此外，它特别适用于饮水机。

在下面的描述中所示的实施方案的容器的肋具有相同的形状，即，在与容器的纵向轴线共面的平面上的它们的突出部的相同轮廓。唯一的例外是邻近肩部的肋和邻近底部的肋，如下面所描述。

肋的形状可以相同或因实施方案而变化。

此外，在未示出的其它实施方案中，在不脱离本发明的范围的情况下，所有肋，即邻近肩部的肋和邻近底部的肋可以具有相同的形状。

优选地，但不必要，肩部设置有多个凹槽。从顶视图看，这些凹槽具有大体上径向的延伸部分，端部在沿着纵向轴线x朝向容器的底部方向上向内延伸。

有利地，这些凹槽允许使用更少的材料，同时保持容器的结构刚度。

根据实施方案，肋的峰部和根部的包络(envelope)是圆柱形的。肩部、中心体和底部可以具有在正交于纵向轴线的平面上的圆形、大体上正方形或多边形或其组合的横截面，例如但不排他，具有圆角的正方形的底部和中心体，以及大体上圆形的肩部。

优选地，当横截面大体上是正方形或是具有圆角的正方形时，每个肋的拐角或角处的壁厚度大于肋的其余部分。

根据另一个实施方案，肋的峰部和根部的包络是截头圆锥形(frustoconicalshape)或截头金字塔形(frustopyramidalshape)。有利的是，这种结构有助于容器以受控的方式塌缩，因为底部的较大的表面积(其是安装在饮水机上的容器的最高点)将更容易地塌缩到连续的肋上，从而有助于每个肋塌缩到相邻的下部的一个肋上。

肩部、中心体和底部可以具有在正交于纵向轴线的平面上的圆形、大体上正方形或多边形或其组合的横截面，例如但不排他，具有圆角的正方形的底部和中心体，以及大体上圆形的肩部。

附图简述

通过非限制性示例，借助于下列附图，根据容器的优选但不排他的的实施方案的详细描述，本发明的其它特征和优点将更加明显，该容器优选地但不排他地由pet制成，适用于饮水机并在与容器的纵向轴线共面的平面上的横截面上具有肋状轮廓，这允许当液体从容器流出时受控地逐渐塌缩，在附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施方案的水容器的透视图；

图2示出了图1的容器的第一细节的在与纵向轴线共面的平面上的横截面轮廓；

图3a和3b分别示出了图1的容器的第二和第三细节的与图2相似的横截面轮廓；

图4示出根据图1的容器的顶视图；

图5a图5b分别示出了根据本发明的第二实施方案的容器的透视图和顶视图；

图6a和6b分别示出了根据本发明第三实施方案的容器的前视图和顶视图；

图7a和7b分别示出了根据本发明的第四实施方案的容器的前视图和顶视图；

图8a和8b分别示出了根据本发明的第五实施方案的容器的前视图和顶视图；

图9a和9b分别示出了根据本发明第六实施方案的容器的前视图和顶视图；

附图中相同的附图标记和字母标识相同的元件或部件。

本发明优选实施方案的详细描述

图1中示出了根据本发明的用于饮水机的可自塌缩容器。容器100界定纵向轴线x，并且包括连接到肩部2的颈部1，肩部2通向中心体3，并且以底部5终止，底部5界定了基部平面。

容器100的可控塌缩是由于在中心体3上制成的多个相邻的肋4、4'、4”。与肩部2和底部5相邻的肋分别由附图标记4'和4”表示。肋4、4'、4”的形状和容器的形状被适当地设计成允许仅在纵向方向上渐进的、受控制的塌缩，并且在排空之后具有较小的总体积。众所周知，这些容器安装在饮水机上，其中颈部翻转向下，并且为了实现容器的可控塌缩，在水大体上通过重力穿过颈部分配时，水位必须始终尽可能保持为靠近底部5，该塌缩在与底部5相邻的肋4'开始，并且顺序地影响下部相邻的肋。

为此，在与纵向轴线x共面的平面上形成的截面中的肋4、4'、4”的轮廓的形状是非常重要的。

图1示出了具有肋的优选形状的容器。肋4的几何形状在图2中详细示出。所有的肋4具有相同的尺寸和形状。

参考平面上的突出部，具体来说，参考在与纵向轴线x共面的平面上的突出部，从其顶部开始，即从靠近颈部1的点开始，每个肋4包括近侧直线部分或第一直线部分6或侧面(flank)、近侧弯曲部分或近侧圆拱部分10、中心直线部分9、远侧弯曲部分12、远侧直线部分或第二直线部分7或侧面以及连接弯曲部分8或凹形根部。近侧弯曲部分10、中心直线部分9和远侧弯曲部分12界定峰部(crest)。近侧直线部分6和近侧弯曲部分10靠近颈部。远侧直线部分7和远侧弯曲部分12远离颈部。远侧直线部分7比近侧直线部分6短。连接弯曲部分8将第一肋的远侧直线部分7与邻近第一肋的第二肋的近侧直线部分6连接，从而界定外周凹槽18。具体来说，第一肋的远侧直线部分面向第二肋的近侧直线部分。近侧弯曲部分10具有由附图字母a表示的曲率半径，并且连接弯曲部分8具有由参考字母b表示的曲率半径。近侧直线部分6倾斜成使得其靠近颈部的端部更接近纵向轴线x，并且远侧直线部分7倾斜成使其远离颈部的端部更靠近纵向轴线x，使得凹槽18的宽度在与纵向轴线方向平行的方向上从中心体3的外部壁朝向纵向轴线减小。

第一肋的近侧直线部分6和与第一肋相邻的第二肋的远侧直线部分7界定角度c，该角度c是外周凹槽18的开口角度。具体来说，角度c由第一肋的远侧直线部分和彼此面对的第二肋的近侧直线部分界定。凹槽18的一部分具有v形轮廓，v形轮廓具有指向纵向轴线x的顶点，并且是圆拱形的。具体来说，顶点是凹形根部。

此外，垂直于纵向轴线x并穿过连接弯曲部分8的最接近纵向轴线x的点的线y将角度c分成两个不相等的角度c1和角度c2。由第一肋的下边缘(即第一肋的远侧直线部分7)和线y界定的角度c1小于由第二肋的上边缘(即第二肋的近侧直线部分6)和线y界定的角度c2。换句话说，角度c1是较小的角度，并且角度c2是较大的角度。

每个肋的深度p定义为沿着正交地穿过纵向轴线x的直线，在平行于纵向轴线x并与该峰部的距所述轴线最远的点相切的线和平行于纵向轴线x并与凹形根部8的距所述轴线最近的点相切的线之间测量的尺寸。

参考图3a，与肩部2相邻的肋4'相应地具有与肩部2相邻的中心直线部分9'、远侧弯曲部分12'、远侧直线部分7'和连接弯曲部分8'，它们分别具有与中央直线部分9、远侧弯曲部分12、远侧直线部分7和连接弯曲部分8相同的形状。

参考图3b，与底部5相邻的肋4”相应地具有近侧直线部分6'、近侧弯曲部分10'和中心直线部分9”，它们分别具有与近侧直线部分6、近侧弯曲部分10和中心直线部分9相同的形状，中心直线部分9”邻近底部5。

通常，连接弯曲部8的曲率半径b必须保持较小，以便获得容器100的良好的自塌缩。相反，对于曲率半径a而言，具有更多的自由度。

优选地，肋的不同参数的范围是：

曲率半径a：包括在4mm至8mm之间，优选地在5mm至7mm之间。

曲率半径b：包括在0.2mm至1mm之间，优选地在0.4mm至0.6mm之间。

角度c：包括在70°至90°之间，优选地在72°至80°之间。

c2/c1比：包括在2.5和5.5之间、优选地在3.5和4.5之间。

深度p：包括在在5mm至8mm之间，优选在6mm与7mm之间。

优选地，近侧直线部分或第一直线部分6的长度为远侧直线部分或第二直线部分7的长度的至少四倍或至少五倍；更优选地，近侧直线部分6的长度是远侧直线部分7的长度的大约六倍。

此外，远侧弯曲部12的曲率半径优选在5mm和7mm之间。

肋的这种构造允许容器在排空期间在真空压力的影响下以受控的方式塌缩，并且不施加任何外部附加的力。受控的塌缩也是由于薄壁和肋的特殊形状，而不需要使用任何其它附加特征来促进塌缩的开始。容器的中心体的壁厚优选在0.10mm和0.20mm之间。作为安装在饮水机上的容器的最高点的底部5将塌缩到连续的肋4”上，连续的肋4”又将在相邻的肋上塌缩，随着水的分配，该运动变得连续，并且该运动将一直持续直到该组塌缩的肋到达肩部2。

在设计容器时，除了肋的形状外，必须考虑其它重要方面，以获得最佳的自塌缩效果。在已经界定肋的几何形状并保持肋的几何形状恒定的情况下，另一方面是容器的几何形状。

根据该实施方案，肋的峰部和根部的包络是圆柱形的。下面描述另外的实施方案，除肋的峰部和根部的包络外以及横截面外，这样的容器大体上与图1的容器相似或相同。

图4示出容器100具有肩部2、中心体3和底部5，底部5的与纵向轴线x垂直的横截面是具有圆角的正方形。此外，肩部2设置有多个凹槽19。从顶视图看，凹槽19具有大体上径向的延伸，端部在沿着纵向轴线x朝向底部的方向上向内延伸。

图5a和图5b示出了具有肩部22，中心体32和底部52的容器200，底部的垂直于纵向轴线x的横截面是四叶草的形状(quatrefoil-shaped)。这种形状允许将容器分成四个连接的部分。肩部22还设有类似于凹槽19的凹槽29。这种横截面形状是与图1至图4所示的前述实施方案的唯一区别。

图6a和6b示出了具有中心体33和底部53的容器300，底部53的垂直于纵向轴线x的横截面是具有圆角的正方形，肩部23具有大体上圆形的横截面形状。在这个实施方案中肩部23的靠近颈部的顶部部分是波纹状的(undulated)。横截面形状和波纹状的肩部是与前面描述的图1至图4中所示的实施方案的唯一区别。

根据图7a和7b中所示的优选实施方案，中心体34具有沿着纵向轴线x的大致截头圆锥形的形状，即肋的峰部和根部的包络是截头圆锥形的，锥度从底部54到颈部14减小。

容器400的底部54和肩部24的与纵向轴线x正交的横截面是具有圆角的正方形，中心体34具有大体上圆形的横截面形状。

肋的形状与上述图1至图4中所示的实施方案相同。

此外，肩部24设置有与凹槽19相似的多个凹槽49。

图8a和8b示出了具有肩部25，中心体35和底部55的容器500，底部55的与纵向轴线x正交的横截面是四叶草形。该横截面形状是与图7a和图7b中所示的前述实施方案的唯一区别。

图9a和9b示出了具有肩部26，中心体36和底部56的容器600，底部56的与纵向轴线x正交的横截面大体上是圆形的。肩部26的顶部部分(即靠近颈部16的部分)是波纹状的。该横截面形状和波纹状的肩部是与图7a和图7b中所示的前述实施方案的唯一区别。

本发明的所有容器可以具有肩部，中心体和在与纵向轴线正交的平面上的圆形、大致正方形或多边形横截面的底部，或其组合。

具体参考一些具体实施方案描述了本发明，但是值得强调的是，在不脱离本发明的精神的情况下，其它实施方案是可能的，本发明的精神是用于饮水机的大容量薄壁容器，其具有带有特定形状的平行肋，其允许通过每个肋的塌缩的容器的塌缩，随着水被分配，从底部开始以连续运动连续地塌缩在相邻的下一个肋上，该运动继续直到容器已经排空并且该组塌缩的肋到达肩部。