具有改进的承载能力的容器的制造方法
【专利摘要】提供了具有改进的承载特征的容器。在一个通常的实施例中，本发明提供了在侧壁与底壁相交的位置处具有至少一个斜切部分的容器。在另一个实施例中，容器包括底壁和至少四个侧壁，侧壁形成相邻的侧壁相交的拐角。所述拐角在拐角与底壁相交的位置处具有斜切的形状。本发明的容器与不具有所述至少一个斜切部分且壁厚更厚的相似容器具有基本上相同的轴向压缩承载能力。
【专利说明】具有改进的承载能力的容器
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及容器。更具体地，本发明涉及具有改进的承载能力的容器。
【背景技术】
[0002]当前，市场上存在许多具有不同形状和尺寸的能够容纳消费品的容器。容器的形状和尺寸除了其它之外可以取决于其中待容纳的产品的量、其中待容纳的产品的类型、消费者需求、美观需求、成本考虑或结构要求。例如，如果最终产品将能够以具有竞争力的价格提供给消费者，则可能重要的是提供制造成本低的消费品容器。
[0003]可替代地，也可能重要的是，提供具有结构完整性、即通过防止容器在通常与包装、运输、存储和展示该产品相关的压力下压缩而提供改进的结构和美学特征的消费品容器。这种类型的压力的一个示例包括顶部载荷力。在这方面，容器可以在包装、运输和展示过程中一个堆叠在另一个上面。因此，所述容器应制造成能够承受由放置在该容器顶部上的一个或多个被填充的容器所施加的压缩力而不发生屈曲。因此，需要具有改进的结构特征的消费品容器，其提供可负担的、结构合理的容器。
【发明内容】
[0004]本发明涉及用于容纳消费品的承载容器。在一个通常的实施例中，本发明提供了在侧壁与底壁相交的位置处具有至少一个斜切(beveled)部分的容器。该容器与不具有所述至少一个斜切部分且壁厚更厚的相似容器具有基本上相同的轴向压缩承载能力。
[0005]在另一个实施例中，提供了一种容器，该容器包括:由底部和一壁部形成的内部；在所述壁部与底部相交的位置处具有至少一个斜切部分；并且该容器与不具有所述至少一个斜切部分且壁厚更厚的相似容器具有基本上相同的轴向压缩承载能力。
[0006]在又一个实施例中，提供了一种容器，该容器包括底壁和至少四个侧壁。所述侧壁在相邻的侧壁相交处形成拐角，该拐角在其与底壁相交处具有斜切的形状。
[0007]在一个实施例中，所述相似容器由厚度为约52mil的片材形成。
[0008]在一个实施例中，轴向承载能力为约50ft_lbs。
[0009]在一个实施例中，所述容器包括至少2个斜切部分，或至少3个斜切部分，或至少4个斜切部分。
[0010]在一个实施例中，斜切部分的角度范围为从约10°至约60°，或从约20°至约50°，或从约30°至约40°，或约10°，或约15°，或约20°，或约25°，或约30°，或约35°，或约40°，或约45°，或约50°，或约55°，或约60°。
[0011]在一个实施例中，所述容器包括在大致垂直于侧壁的方向上延伸的凸缘部分。该凸缘可具有平坦的顶面。
[0012]在一个实施例中，所述容器包括沿着所述容器的顶部的包边(border)部分。该包边部分可包括纹理特征，诸如，多个脊。该纹理特征可以帮助改进消费者对容器的抓握或容器的堆叠能力。
[0013]在一个实施例中，所述容器还包括盖子。该盖子可以由从包括塑料、硬纸板、卡片纸、纸板、泡沫塑料或它们的组合的组中选择的材料制成。
[0014]在一个实施例中，所述容器的容积范围为从约1.0盎司至10.0盎司，或从约2.0盎司至9.0盎司，或从约3.0盎司至8.0盎司，或从约4.0盎司至7.0盎司，或从约5.0盎司至6.0盎司。
[0015]在一个实施例中，所述容器构造成容纳从包括固体、半固体、液体、凝胶或它们的组合的组中选择的消费品。
[0016]在一个实施例中，所述容器构造成容纳从包括婴儿食品、幼儿食品或它们的组合的组中选择的消费品。
[0017]在一个实施例中，所述容器由从包括聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或它们的组合组成的组中选择的材料制造而成。
[0018]在一个实施例中，所述容器具有从包括立方体、长方体、圆柱、棱柱或它们的组合的组中选择的形状。
[0019]在又一个实施例中，提供了一种用于减小容器的壁厚同时保持容器的轴向压缩承载能力的方法。该方法包括:形成具有底壁和至少四个侧壁的容器，侧壁在相邻的侧壁相交处形成拐角，并且拐角在其与底壁相交的位置处具有斜切的形状。
[0020]在一个实施例中，所述容器构造成保持轴向压缩承载能力，同时与不具有所述至少一个斜切部分的相似容器相比具有减小的壁厚。
[0021]在另一个实施例中，提供了一种用于降低制造容器的成本的方法。该方法包括形成在侧壁与底壁相交的位置处具有至少一个斜切部分的容器，该容器与不包括所述至少一个斜切部分且壁厚更厚的相似容器具有基本上相同的轴向压缩承载能力。通过由比用于形成相似容器的预成型件更薄的预成型件形成所述容器而降低成本。
[0022]在另一个实施例中，提供了一种用于减少制造容器所需的原材料的量的方法。该方法包括形成在侧壁与底壁相交的位置处具有至少一个斜切部分的容器，该容器与不包括所述至少一个斜切部分且壁厚更厚的相似容器具有基本上相同的轴向压缩承载能力。通过由比用于形成相似容器的预成型件更薄的预成型件形成所述容器而减少原材料的量。
[0023]在又一个实施例中，提供了一种用于减少来自容器的废弃材料的方法。该方法包括形成在侧壁与底壁相交的位置处具有至少一个斜切部分的容器，该容器与不包括所述至少一个斜切部分的壁厚更厚的相似容器具有基本上相同的轴向压缩承载能力。通过由比用于形成相似容器的预成型件更薄的预成型件形成所述容器而减少废弃材料。
[0024]本发明的一个优点是提供了一种改进的容器。
[0025]本发明的另一个优点是提供了一种具有改进的承载特征的容器。
[0026]本发明的又一个优点是提供了一种具有斜切拐角以分配轴向压缩载荷的容器。
[0027]本发明的另一个优点是提供了一种构造和布置成防止在通常与制造、包装和零售分销相关的压缩载荷下屈曲的容器。
[0028]本发明的又一个优点是提供了一种维持轴向压缩承载能力同时使用较少原材料制造的容器。
[0029]本文描述了其它特征和优点，这些特征和优点将从以下详细描述和附图中显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1示出了根据本发明的一个实施例的容器的立体图。
[0031]图2示出了根据本发明的一个实施例的图1的容器的侧视图。
[0032]图3示出了根据本发明的一个实施例的容器的侧视图。
[0033]图4示出了本发明的示例中所述的对照/控制容器。
[0034]图5示出了本发明的示例中所述的具有阶梯底部的容器。
[0035]图6示出了在本发明的示例中所述的有限元分析中使用的对照容器的厚度区。
[0036]图7示出了根据本发明的实施例的对照容器、具有阶梯底部的容器和具有斜切部分的容器的力(N)/位移(mm)响应的曲线图。
[0037]图8示出了在本发明的示例中所述的有限元分析中使用的根据本发明的实施例的具有斜切部分的容器的厚度区。
[0038]图9示出了根据本发明的实施例的具有不同厚度的具有斜切部分的容器的力(N)/位移(mm)响应的曲线图。
【具体实施方式】
[0039]本发明涉及用于提供消费品的承载容器。该容器构造和布置成保持承载性能，同时限制生产该容器所必需的材料的量。
[0040]在包装、分销和零售库存的过程中，容器可能被暴露至通过例如温度和压力的变化、容器的堆叠、容器的跌落等因素造成的大范围的力。此外，容器也可能被暴露至由消费者施加的力，例如容器的堆叠、抓握压力和为使容器塌陷的压力(例如为了回收)。因此，需要生产一种能够承受所需量的力但使用较少量的材料来制造(例如为了成本和回收目的)的消费品容器。
[0041] 申请人:已经令人惊奇地开发出一种容器，该容器能够通过改进容器的顶部承载/载荷而优化容器的性能，这提供了材料减薄的机会。改进的容器结构包括斜切的拐角，该斜切的拐角帮助消除当前市售的容器的发生在容器的底部拐角中的失效点。改进的容器的结构还相应地允许材料在整个容器内更均匀地分布。类似地，通过提供改进的轴向压缩承载能力， 申请人:能够减少产生不可出售而必须丢弃的损坏的产品。通过减少不可出售的容器的数量，并通过使用较少的原料制造容器， 申请人:能够显著降低生产容器的成本。
[0042]本发明的容器可构造成在其中容纳任何类型的消费品，包括固体、半固体、液体、凝胶等。在一个实施例中，该容器构造成容纳固体或半固体的消费品，例如婴幼儿食品。
[0043]用于制造本发明的容器的适合的材料可以包括例如聚合物材料。具体地，用于制造本发明的瓶子的材料可包括但不限于聚乙烯(“PE”)、低密度聚乙烯(“LDPE”)、高密度聚乙烯(“HDPE”)、聚丙烯(“PP”)、聚苯乙烯(“PS”)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)。此外，本发明的容器可以使用诸如热成型、常规的挤出吹塑成型、拉伸吹塑成型、注射拉伸吹塑成型之类的任何合适的制造工艺来制造。
[0044]本发明的容器可使用片材的原材料进行制造。片材的材料可以具有任何厚度，包括例如约45mil,或约46mil,或约47mil,或约48mil,或约49mil,或约50mil,或约51mil,或约52mil,或约53mil,或54mil,或约55mil。本领域技术人员可以理解的是,“mil”是等于一英寸的千分之一(10) (0.0254毫米)的长度单位。
[0045]所述容器可以定尺寸成具有任何合适的容积，例如，从约1.0盎司到约10盎司，或从约2盎司到约9盎司，或从约3盎司到约8盎司，或从约4盎司到约7盎司，或从约5盎司到约6盎司，或约2.0盎司，2.5盎司，3.0盎司，3.5盎司，4.0盎司，4.5盎司，5.0盎司等。
[0046]类似地，所述容器可具有任何合适的形状，包括平底和斜切边以保持轴向压缩承载，但允许减少制造该容器所使用的材料的量。例如，该容器可以具有的形状是立方体、长方体、圆柱、棱柱等。因此，本领域技术人员将理解的是，虽然附图中示出了大致立方体或长方体的容器，但可以制造具有本文所述的结构特征的其它形状。
[0047]如图1和2所示，以及在一个实施例中，本发明提供了容器10，该容器包括在拐角14处相交的侧壁12、底壁16和位于容器10的顶部的凸缘18。拐角14在容器10下部的拐角14与底壁16相交处包括斜切部分20。然而，本领域技术人员将理解的是，在容器10具有不包括拐角的形状(例如，圆柱形，椭圆形等)的实施例中，容器的斜切部分可位于侧壁与底壁的相交处。
[0048]在一个实施例中，容器10还包括侧壁12与凸缘18之间的包边部分22。包边部分22可以具有比由侧壁12形成的周长稍小或稍大的周长值。此外，包边部分22可包括有助于改进消费者对容器10的抓握或容器10的堆叠性的纹理或结构特征。例如，包边部分22可包括脊部24，其朝向容器10的内部突出并在容器10的外表上提供凹部。脊部24可改进消费者对容器10的抓握，或可有助于将空的容器彼此堆叠。
[0049]凸缘18位于容器10的顶部部分并可在大致垂直于侧壁12的方向上延伸。凸缘18可以延伸超过由侧壁12限定的周边，并且可以具有大致平坦的顶部以用于方便堆叠容器10和允许盖子(未示出)被放置在容器10的顶部上。任何合适的遮盖物或盖子包括例如薄膜、扣合盖、摩擦配合盖、粘合盖等都可以与容器10 —起使用。因此，与容器10 —起使用的任何覆盖物或盖子可以使用任何合适的材料来制造，包括但不限于塑料、硬纸板、卡片纸、纸板、泡沫塑料等。
[0050]斜切部分20可相对于底壁16具有任何合适的角度。例如，斜切部分20可以具有的倾角?范围为从约10°至约60°，或从约20°至约50°，或从约30°至约40°，或约10。，15。，20。，25。，30。，35。，40。，45。，50。，55。，60。等。例如，并且如图 2 中所示，容器10可具有约20°的斜切拐角部分20。然而，在另一个实施例中，如图3所示，容器10可具有约45°的斜切拐角部分20。
[0051]正如将在下面的示例中进一步说明的， 申请人:已经惊奇地发现，具有斜切部分20的容器10与其它类似形状的容器相比提供了结构方面的优点。为了证明斜切部分20的结构方面的优点， 申请人:进行了数个实验，将图1中的具有斜切部分的容器的形状与图4中的对照图的形状以及图5中的具有阶梯底部的容器进行比较。如下面进一步描述的， 申请人:惊奇地发现，本发明的具有斜切部分的容器10能够使用较少的材料来制造，但仍保持着容器的压缩承载性能。
[0052]如上所述的，当容器10大量生产用于零售分销时，它们可能以使容器暴露于顶部载荷的堆叠位置被包装、运输、存储和/或展示。然而， 申请人:已惊奇地发现，当被暴露于顶部载荷或压缩力时，某些结构特征(如斜切的拐角)可以帮助改进容器的性能。
[0053]本文所述的容器的结构特征有利地允许使用质量较小的预成型件。减少容器中树脂的使用量与不具有这种结构特征的容器相比提供了单件成本较低和增加的持久性的优点。此外，通过使用较少量的原材料制造本发明的容器，该容器可以提供较少的环境和废弃物影响。同样，该容器可以构造成比设计用于相似用途的其它容器使用较小的废弃容积。
[0054]此外，本发明的容器还可以提高使用的方便性和生产商、零售商和消费者的操作性。在这方面，本文所述的结构特征提供了改进的顶部载荷，这减少了为了生产、包装、运输、展示等需要对容器做出的特殊处理。
[0055]通过示例而不是限制，下面的示例是对本发明的各种实施例的示例性说明。
[0056]示例
[0057]示例 I
[0058] 申请人:使用有限元分析(“FEA”)进行了若干实验来研究各种容器结构的承载能力，并研究减少材料而不损失压缩承载性能的可能性。该分析包括评估如图1所示的本发明的容器以及如图4所示的对照容器和如图5所示的阶梯设计容器。除非另有说明，所述容器使用市售的用于热成型的52mil的片材制造。该实验设计成首先关联对照容器结构在轴向压缩载荷下的基线屈曲模式，然后使用经验证的有限元模型分析本发明的容器结构以预测其性能。最后，实验评估了为使容器具有特定结构特征而不影响容器的压缩承载性能而减少材料的可能性。
[0059]为了构建用于FEA的模型， 申请人:将图4的对照容器分成十三(13)个不同厚度的区域，如图6中所示。多个所制造的对照容器的实际厚度测量值被用来构建FEA模型。此夕卜，为了模型构建而做出以下假设:(i)固定的和移动的压板被模拟为刚体；(ii)为用于承载的顶板提供位移廓形；(iii)由于杯子质量较小，惯性作用被认为可以忽略不计；以及(iv)不考虑应变率影响。
[0060]图4和如实验中所使用的对照容器具有约93.7cc的容积，图1和如实验中所使用的具有斜切部分的容器具有约93.6cc的容积，图5和如实验中所使用的具有阶梯底部的容器具有约93.77cc的容积。这些容器中的每一个的初始压缩载荷表明了对照容器和具有阶梯底部的容器在接近容器底部的拐角的较低部分处出现拐角屈曲。相比而言，本发明的具有斜切部分的容器结构将屈曲位置沿着拐角向上移动至拐角上的中间高度位置。
[0061]此外，如图7中所示，本发明的具有斜切部分的容器的屈曲载荷从约116N增加至约142N(比对照容器的屈曲载荷增加了约22% )。图7中还示出，具有阶梯底部的容器的屈曲载荷从约116N增加至约131N(比对照容器的屈曲载荷增加了约13% )。更具体地， 申请人:发现对照容器的平均峰值顶部载荷(ft-lbs)是约40.3，具有阶梯底部的容器是约40.8，本发明的具有斜切部分的容器是约57.6。因此， 申请人:惊奇地发现，本发明的具有斜切边缘的容器与具有相似尺寸但不同形状的容器相比提供了结构优势。
[0062]示例 2
[0063]为了研究使用较少材料来制造容器但保持容器的压缩承载性能的可能性， 申请人:使用本发明的具有对照厚度的具有斜切部分的容器进行轴向压缩承载测试。然后， 申请人:将本发明的具有斜切部分的容器的厚度减少了约5 %，并进行相同的轴向压缩承载测试。最后， 申请人:将本发明的具有斜切部分的容器的厚度减少了约10%，并进行相同的轴向压缩承载测试。换句话说，具有对照厚度的具有斜切部分的容器与前面所述的使用市售的用于热成型的52mil片材的容器相同。为了评估厚度减少5%的情况，使用约49mil的市售片材，以及为了评估厚度减少10%的情况，使用约47mil的市售片材。
[0064]与上面所述的初始FEA相似，为了构建用于材料厚度测试FEA的模型， 申请人:将本发明的具有斜切部分的容器分成十五(15)个不同厚度的区域，如图8中所示。多个所制造的容器的实际厚度测量值被用来构建材料厚度测试FEA模型。
[0065]如图9所示，厚度减少5%的本发明的具有斜切部分的容器提供了与图4的对照容器相同或相似的屈曲载荷(例如约116N)。厚度减少10%的本发明的具有斜切部分的容器提供了约103N的屈曲载荷，这与图4的对照容器相比降低了约11%。更具体地， 申请人:发现本发明的具有斜切部分的容器的平均峰值顶部载荷(ft-lbs)是约49.2，而对照容器是约 32.7。
[0066]因此， 申请人:惊奇地发现，本发明的具有斜切部分的容器的拐角厚度在改进和/或维持容器的压缩承载性能时发挥重要作用。 申请人:还发现，优化材料分布还可以提高屈曲承载能力。
[0067]示例 3
[0068]经过以上的实验2中的初步测试表明，使用49mil片材形成本发明的具有斜切部分的容器具有积极的结果，测量了 30个这种容器的样本。此外， 申请人:进行实验以将49mil的本发明的具有斜切部分的容器与49mil的对照容器、52mil的对照容器和55mil的对照容器进行比较。所述对照容器的结构在图4中示出。
[0069]测试每个容器的大约30个样本后， 申请人:发现49mil的本发明的具有斜切部分的容器的平均峰值载荷(ft-lbs)是约49.2，52mil的对照容器是约40.l，55mil的对照容器是约30.6。 申请人:惊奇地发现，当使用相同的成形工艺但将容器结构从对照容器改变成本发明的具有斜切部分的容器时，顶部载荷强度增加了 80%。 申请人:还惊奇地发现，49mil的具有斜切部分的容器比52mil和55mil的对照容器两者都更好。
[0070]应理解的是，对于本领域技术人员而言，对本文描述的当前优选实施例进行的各种改变和修改将是显而易见的。这些改变和修改可以在不脱离本发明的精神和范围下进行而不减少本发明的预期优点。因此，这意味着，这样的改变和修改被包括在所附的权利要求中。
【权利要求】
1.一种容器,该容器包括: 位于侧壁与底壁相交的位置处的至少一个斜切部分，该容器与不包括所述至少一个斜切部分且壁厚更厚的相似容器具有基本上相同的轴向压缩承载能力，其中，所述容器包括至少四个侧壁和由底部与侧壁形成的内部，并且其中，所述斜切部分的角度范围为从约10° 至约 60°。
2.根据权利要求1所述的容器，还包括在大致垂直于侧壁的方向上延伸的凸缘，其中，凸缘具有平的顶面。
3.根据权利要求1所述的容器，还包括沿着容器的顶部部分的包边部分，其中，包边部分包括纹理特征。
4.根据权利要求3所述的容器，其中，所述纹理特征改进了消费者对容器的抓握。
5.根据权利要求3所述的容器，其中，所述纹理特征改进了容器的堆叠性。
6.根据权利要求1所述的容器，还包括盖子。
7.根据权利要求1所述的容器，其中，所述容器包括从约1.0盎司至10.0盎司的容积范围。
8.根据权利要求1所述的容器，其中，所述容器构造成容纳从包括固体、半固体、液体、凝胶和它们的组合的组中选择的消费品。
9.根据权利要求1所述的容器，其中，所述容器构造成容纳从包括婴儿食品、幼儿食品和它们的组合的组中选择的消费品。
10.根据权利要求1所述的容器，其中，所述容器具有从包括立方体、长方体、圆柱、棱柱和它们的组合的组中选择的形状。
11.一种用于降低制造容器的成本的方法，该方法包括: 形成在侧壁与底壁相交的位置处具有至少一个斜切部分的容器，该容器与不包括所述至少一个斜切部分且壁厚更厚的相似容器具有基本上相同的轴向压缩承载能力，其中，通过由比用于形成所述相似容器的预成型件更薄的预成型件形成容器而降低成本。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括在大致垂直于侧壁的方向上延伸的凸缘，其中，凸缘具有平的顶面。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括沿着容器的顶部部分的包边部分，其中，包边部分包括纹理特征。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述纹理特征改进了消费者对容器的抓握。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述纹理特征改进了容器的堆叠性。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括盖子。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述容器包括从约1.0盎司至10.0盎司的容积范围。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述容器构造成容纳从包括固体、半固体、液体、凝胶和它们的组合的组中选择的消费品。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述容器构造成容纳从包括婴儿食品、幼儿食品和它们的组合的组中选择的消费品。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，所述容器具有从包括立方体、长方体、圆柱、棱柱和它们的组合的组中选择的形状。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，降低用于制造容器的成本包括减少制造容器所必需的原材料的量。
【文档编号】B65D1/26GK104271456SQ201380023784
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年4月30日 优先权日:2012年5月8日
【发明者】J·J·沃尔夫, T·H·哈拉考特, W·A·博尔茨, M·T·斯克林杰 申请人:雀巢产品技术援助有限公司