专利名称：用于碳酸饮料的塑料容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如充碳酸的软饮料、啤酒等压力液体的塑料容器。特别是，本发明涉及用于碳酸饮料用塑料瓶的瓶底，它能提供一种高度最低并能抵抗膨胀、裂纹和应力破裂的稳定容器。
背景技术：
能够可靠地盛装内部压力高达100磅/平方英尺(psi)或更高的碳酸饮料且制造成本低、形状美观的塑料容器是工作在本领域内人员十分关注的一个技术问题。
有最大的容积表面积比的球形提供内部压力产生的壁应力的最佳均匀分布，从而对于给定的材料壁厚能达到最可靠和最有效的强度。事实上非球形容器的内部压力促使非球形容器趋向于球形。然而，球形作为商业的饮料容器是不能接受的，在其他明显的理由中，球形没有稳定的基础，使用困难，并且不能有效地使用零售和批发商以及制造商的货架和贮存空间。
本领域的工作人员已经想到研制圆柱形塑料饮料容器，它能可靠并有吸引力地盛装碳酸饮料产品，易于使用，制造成本低，装或不装饮料都具有稳定性，并且本领域的工作人员已设计出各种各样的容器以满足这些要求。
这种容器经常用塑性材料，如用聚乙烯对二苯甲酸盐(PET)制造，例如，用吹模法将一个PET型坯吹入一个具有容器形状的模具腔，用吹模法使PET产生的双向膨胀给予成形的PET材料刚性和强度，吹模PET能提供经济上可接受的壁厚，使形状相对复杂的有吸引力的容器具有透明度，有足够强度承受高达100磅/平方英尺和更高的压力，并防止气体通过，这会减少盛装的碳酸饱和饮料。
然而，本领域工作人员在容器设计中经常检查的一个因素是，PET倾向屈服于对应力破坏和裂纹的有害影响，这当塑料中几乎看不见的纹理，在由于应力和其他环境因素最终导致完全破裂是明显的。塑料容器的延展相对小的部分，如中底部分，由于缺少双向扩张而结晶度低，对裂纹和应力破裂特别敏感。延展相对较小的容器底部的中心部分也经常有多个附属支点，这形成了抗膨胀，但也形成了应力集中区，并且由于容器内部压力和外部环境因素，例如暴露在应力破裂因素(如腐蚀剂、水、油和通常任何塑料溶剂或软化剂)下，作用在这种区域的应力和应变的复合影响能够导致产生裂纹、应力破裂和容器底部失效。
一种试图避免这些问题的商业上的圆柱形饮料容器已形成，它带有一个完整的半球形底部并有一个固定在半球形底部的分离式塑料基础件，为容器提供一个稳定的基础。这种容器普遍用于大型多升碳酸饮料容器，虽然分离式塑料基础件结构增加了容器的高度，并在每个容器成本上增加了制造和材料成本。对由于附加分离式基础件而造成成本增加的补偿，是使用半球形底部以允许减小底部壁厚，力求达到在给定底部厚度的情况下承受最大的压力，并减少容器部分的塑料材料的成本。
本领域的工作人员已经制造出包括“香槟”型基础的商业容器，这种底部包括凹面或“圆拱顶”抗翻转中心底部，与圆柱形容器侧壁在一个圆环处汇合，形成容器的一个稳定基础。香槟基础的塑料容器的中心圆拱顶部分通常形成容器的门区空隙，以试图抵抗由于容器内部压力造成的变形，但对应力破裂很敏感。不幸的是，具有香槟型基础的容器在基础部分需要较大的壁厚，以抵抗膨胀和内部压力的反转力，并在凹面中心底部部分和圆柱侧壁之间的环形基础形成的过渡区处造成应力集中，当容器跌落时易造成应力破裂和碰裂。记载了这一问题的容器设计披露在美国4,249,666号专利上。
尽管这种商业容器具有香槟型基础，但是其底部的膨胀，内部容积的增大至足以使液面明显下降并不罕见，尤其是在炎热的夏季，对消费者来说这是一种不能接受的产品形式，并且在某些情况下，膨胀超过了它们预计的基础，生成不稳定的和不能接受的“摇摆器”。
近来，本领域的人员在设计中将半球形底部和凹面香槟型底部结合使用，在吹模容器的底部形成多个支点，这些设计经常追求由多个环绕支点构成的抗翻转凹面中心底部，各支点之间由多个通常向下凸出的半球肋部相互连接，许多这种有支点的瓶的容器设计在商业上已获得应用。
在没有相对较厚的底壁部分的情况下，这些容器设计，仍然受由于能产生“摇摆器”的内部高压其凹面中心膨胀并显著增大容器内部容积和导致液面变低的支配，所有这些都是购买者所不能接受的。增大具有较薄底部壁厚的带支点容器的凹面底部抗翻转和抗膨胀的尝试经常导致底部有小的曲率半径和在连接面之间有不连续的过渡，这会产生应力集中、裂纹和应力破裂部位，某些容器设计，如美国4,865,206和5,353,954号专利，已记载了应力集中、应力破裂和冲击阻抗的问题。从成本、制造性和可靠性的角度来看，这些容器设计没有一个是完全令人满意的。
也希望这些塑料容器具有最小的高度和最大的容积、容易处理的直径和最大高度的圆柱侧壁，为产品标签提供大的表面积。这些迫切愿望的实现要求这些容器底部占有容器高度的最小部分，这与在圆柱侧壁和底部中心之间使用向下凸出的半球形肋部是不相容的。
发明摘要本发明提供的碳酸饮料容器的成本低、重量轻、可用塑性材料由吹模法制造。其壁部用最少的塑性材料，在容易处理的直径上以最小的高度具有最大的体积，具有最大高度的圆柱侧壁部分，因为它们的宽支点跨距和它们底部的抗膨胀性而具有在盛装或不装饮料的情况下都具有极好的稳定性，以及因为它们相对没有很高的应力集中、裂纹和应力破裂而具有的耐久性。
本发明提供的塑料容器基础具有空心支点构成部分和插入的向下凸出的平滑弯曲的底块，它通过最小高度的容器底部在给定容器高度时提供几乎是最大的容器容积、最大的圆柱侧壁标签高度，较低的重心和宽支点使容器在盛装和未装饮料时都有较大的容器稳定性，并且具有最小的应力集中和应力破裂的危险以及抵抗由于内部压力引起的膨胀。
根据本发明，容器底部由多个空心支点构成部分和多个插入的向下凸出的径向伸展条状块构成，条状块基本上平滑地弯曲并从容器底部中心伸展到相邻的圆柱侧壁。我们所谓的平滑弯曲，是指向下凸出的条状块部分从容器中心向外、向上伸展到相邻的圆柱形侧壁，在与容器纵轴和其中心区共面的平面横截面中，由一个不变的曲率半径、或连续变化的曲率半径构成的曲线，或由有多个不同曲率的弯曲部分构成的复合曲线(曲线之间不含非切线接合，即各曲线部分在接合点是相切的)。在较小的容器中，该向下凸出的平滑弯曲横截面可以是形成球面部分的圆。在较大的容器中，向下凸出的平滑弯曲部分中最好在截面中包括双曲线部分，可在容器的纵轴上与一个通常与容器支点平面相平行的平面相切，并且，其上部成切线地接近圆柱形侧壁的垂直截面，或者椭圆部分与一个与容器支点的共同平面相平行的平面在容器纵轴处相切，并且在其上部与圆柱形侧壁的垂直截面相切。在这种大型容器中包括例如容积为超过约0.6升至约1升的容器，或最大直径超过约8厘米(约3英寸)的容器，底部由在其中心部分有双曲线或椭圆横截面的平滑弯曲的向下凸出块构成，可以减小底部容器部分的高度，最多可达零点几英寸，基本上可以消除过大的应力集中，减少裂纹和应力破裂的危险，并且如下面所描述的，当与空心支点构成部分结合时可以承受碳酸饮料产生的内部压力而没有不能接受的底部膨胀，并按容器的单位高度增大容器的体积，使容器有较大的标签表面，较低的容器重心，当盛装或未装饮料时都增大容器的稳定性。
本发明的一种塑料容器包括一个上部开口构成部分，一个圆柱形侧壁部分和一个下部底部构成部分，该下部底部构成部分包括多个周边间隔开的、从圆柱形侧壁向下伸展的凸出块和多个插入、周边间隔开并完全凸出的空心支点构成部分，它们从中心底部部分径向伸展，并且从向下凸出块向下伸展，形成凹陷中心底部部分的空隙。
在这种容器里，每个周边间隔开的向下凸出块在通过它的中心区域并与容器纵轴共面的平面内有一个平滑弯曲截面。在某些直径小于约3.27英寸的优选容器中，该平滑弯曲截面是圆形，而在某些直径大于约3.27英寸的优选容器中，该平滑弯曲截面是双曲线形或椭圆形。此外，在某些优选容器中，该向下凸出块在它们与容器侧壁相汇合的上部延伸处扩张，例如，向外扩展超过200％，并且经常高达400％，在侧壁汇合处相对地没有应力集中。
在这种优选的容器中，支点构成底部部分的间隙构成部分可以包括大体上为零点几英寸(最好是最大为零点几英寸)的相反曲率半径构成的复合弯曲偏移，该复合弯曲偏移从中心底部部分向下向外弯曲，在绕底部构成部分之上的曲率中心弯曲之前先绕底部构成部分之下的曲率中心弯曲。相反的曲率半径最好位于支点构成底部部分接触半径的约15％-约30％的范围内。
本发明的一种优选塑料容器，除了绕中心纵轴的上部开口构成部分和一个圆柱形侧壁部分之外，还包括较低基础构成部分，它包括多个从较低基础构成部分的中心部分向外伸展的空心支点构成部分以构成多个支点，每个支点构成部分包括在所说的基础构成部分的中心部分和其支点之间的一个底部间隙构成部分，它包括由大约零点几英寸的相反曲率半径构成的复合弯曲偏移，所说的复合弯曲偏移从所说的中心部分向下弯曲，即绕基础构成部分的底部上方的曲率半径弯曲之前先绕基础构成部分的底部下方的曲率半径弯曲，进一步包括多个在相邻的成对空心支点构成部分之间的平滑弯曲的向下凸出块，每个所说的向下的凸出块在所说的相邻空心支点形成部分之间向上伸展，且最好向外扩展，在其上端汇入所说的圆柱形侧壁部分。在较小的容器中，如容器的侧壁直径小于约3.27英寸，如约2.90英寸的20盎斯容器，向下的凸出块在其中心部分可以有圆形截面，而在较大的容器中，例如2升的容器，其侧壁直径大于约3.27英寸，如约4.28英寸，向下凸出块在其中心部分可以有双曲线截面。而且，在这种优选的容器中，所说的底部间隙构成部分的相反曲率半径最大为零点几英寸。
在本发明的描述中，“完全凸出”是指从容器的外部观察，一个表面在它的弯曲部分由从容器的内表面朝远离观察者的眼睛伸展的曲率半径定义，这样的曲率半径被称为“内半径”。因此，“外半径”是从容器的外表面朝观察者的眼睛伸展的半径。“反向半径”，是指从表面的反侧面伸展，并定义了切线圆(即外半径和内半径的组合，接合处相切而构成一个复合弯曲表面)的半径。此外，容器部分的截面部分是指位于包含(即共面)容器纵轴的平面的截面，除非另有定义。
本发明的进一步的实施例、特点和优点，在附图和随后的本发明优选实施例的更详尽描述中会十分明显。
图1是本发明容器的侧视图；图2是图1容器的仰视图；图3是图1和2容器的透视图，从容器下方说明本发明容器的基础；图4是从图1-3所示的本发明基础的一个支点构成部分下方的局部透视5是图1-4的容器底的剖面视图，取自与容器纵轴共面且通过支点构成部分的中心的平面，即图2中所示的5-5线；图6是取自图5的局部平面6-6处，图1-5的容器底部球形块的局部剖面视图；图7A是图1-6容器的一个支点构成部分的剖面图，有一系列的垂直横截面7B，以便进一步表示该支点构成部分；图7B包含一系列横截面，取自与图7A垂直的系列平面7B处；
图8是本发明优选的较小容器的侧视图；图9A是图8中的容器的仰视图；图9B是图9A的一个放大视图，表示底部一个优选的加宽的向下凸出条状块；图9C是图8-11的容器底部向下凸出条状块的局部剖面视图，取自图11中局部平面9C-9C处；图10是图8和图9中容器的从其下方的透视图，进一步表示本发明容器的基础；图11是图8-10中容器的底部剖面视图，取自与容器纵轴共面并通过过支点构成部分的中心部分的平面，如图9B中的11-11线所示；图12是本发明优选的较大容器的侧视图；图13是图12中容器的剖面视图，取自与容器的纵轴、向下凸出底块之一和空心支点构成部分之一的中心部分共面的平面；图14是图12和13的容器从其下方的透视图，进一步表示本发明容器的基础；和图15所示为图12-14中容器的平滑弯曲向下凸出块的剖面，虚线表示椭圆和其它可能的向下凸出块的平滑弯曲横截面。
发明的详细描述图1-7B所示为用碳酸饮料塑料瓶表示的本发明的容器10，其容积为2升。
如图1和3所示，这种容器10包括一个上部瓶颈和开口构成部分11，一个绕容器纵轴10a伸展的圆柱形侧壁部分12和下部基础构成部分13。上部11有一个引至容器开口15的瓶颈构成过渡部分14。本发明的容器的过渡部分14可以采取任何方便可用的并能模压的形状，如截头圆锥体的，半球形的、卵形的或其他可被容器设计者选用的形状。邻近开口15的容器末端16表示为一个接收螺帽的螺纹，一般用作密闭碳酸饮料瓶；然而，本发明容器的开口构成部分可以是螺纹封闭以外的、本领域工作人员知道的其他适合封闭的手段。
如图1-5和图7A所示，容器10的底部13包括一个中心部分20和多个用来支撑容器10的围绕中心部构成的支点构成部分21。支点构成部分21向下伸展并且被多个凸状周围间隔开的球形块26所隔开。球形块26从圆柱形侧壁12向下伸展。正如下面进一步指出的，这种球形块对于较大的容器(如2升容器)不是最佳的，因为它导致这种较大容器底部所不期望的高度。容器的下部基础构成部分13和它的底，由于有多个空心支点构成部分21，因而有一个稳定的容器基础和底部空隙以及刚性，当盛装或未装饮料时均保持容器的稳定性而不发生应力集中、裂纹和应力破裂。
本发明容器的支点构成部分21更详细地示于图5的剖面视图、图4的透视图和图7A、7B的剖面视图中。每个支点构成部分21包括一个空隙构成部分23，它从容器的纵轴10a伸展到相邻的每个支撑点22。正如下面将要更详细说明的和图3-5所示的，每个支点构成部分21的空隙构成部分23在容器底的中心部分20和支撑点22的平面25之间有一个基本的空隙高度24，并且包括一个抵抗膨胀的复合弯曲偏移23b，它由相反曲率半径形成，并首先绕下面的曲率中心31，而后绕上面的曲率中心30向下向外弯曲而成，该复合弯曲中间部分23b提供了间隙高度的主要部分(即30％-50％)。
图4和剖面图5更清楚地表示了支点构成部分21的一个优选空隙构成部分23，它从中心纵轴10a径向且向下伸展，沿其最下面的表面包括三个连续区。这三个最下面的区是位于纵向轴10a中心的稍稍向下弯曲的中心球形部分23a，复合弯曲偏移23b和最外面和最下面的稍稍下降的部分23c，它从复合弯曲位移部分23b向外伸展到支撑点22并汇入外弯曲部分23d，外弯曲部分23d从支撑点22向上向外朝容器侧壁12伸展。
如图5和图7A清楚地表示，空隙24包括下降表面部分23a和23c以及偏移的斜坡状中间部分23b。尽管根据容器直径、承受的内部压力和要求的底部间隙，其他的下降角度也可用于本发明，但在本发明的这个优选容器中，空隙构成部分23c的下降角度28(图5)最好大约为10°-15°。如图5所示，复合弯曲偏移部分23b最好由基本上是零点几英寸的相反曲率半径30和31形成。“基本上是零点几英寸”，用在本申请上，是指从约0.1英寸到约0.6英寸。在本发明的容器中，中心部分23a和另一部分23c之间的偏移部分23b提供了零点几英寸的空隙距离24的主要部分，并且在容器的支点构成部分21中抵抗膨胀。从支撑点22伸展的向外向上伸展的底表面部分23d最好也由大体上为零点几英寸的曲率半径38形成。
如图2-4、图7A和7B所示，支点构成部分21的每个复数最好是在球底结构27的插入大体为球形的块26之间径向、圆周方向地向下伸展。表面部分在图4的透视图中表示成23a、23b、23c和23d，对应于图5和图7A的横截面的四个区域23a、23b、23c和23d。如图2-4所示，表面部分23c最好基本上是平面的。本发明容器的“基本平面的”部分包括相对平的壁部分，其最小曲率半径为圆柱形容器侧壁在正方向半径的数倍。
这样，如图4中的透视图所表示的，当本发明的支点构成部分21(图4中仅表示出其中的一种)径向地向外伸展时最好也圆周方向地伸展，并包括向下伸展的马鞍形过渡，该过渡从其空隙构成部分的凹入中心的球形部分23a到基本上平面的第3部分23c，实际上为零点几英寸。该马鞍形过渡最好由一个大体上零点几英寸的外半径31(图5)和一个至少大体上零点几英寸的内半径形成，内半径在一个正交于容器纵轴的平面内，从支点构成部分21的内部向其中心伸展(例如，见图7B的r71和r72)。该马鞍形过渡以内曲率半径30平滑地弯曲进入基本平面的第3部分23c，并且，马鞍形过渡与弯曲过渡的结合提供一个基本的抵抗膨胀的中心底部23a的偏移，和支点22和中心底部23a之间的基本空隙高度24。
如图1-4(图4最清楚)所示和图7A和7B中所表示的，本发明的支点构成部分21基本上是完全凹面的。如图7A和7B所示，取自平面71-82的截面经过支点构成部分21，经过纵轴10a并平行于支点22的平面25，支点构成部分的壁由绕内半径(如，r71和r72)从容器内部向外弯曲的表面构成，在每个截面71-82处在支点构成部分21内伸展，这样，壁基本上形成完全凸出的支点构成部分(从图4的透视图可以看出)。
如图1-4和图6所示，支点构成部分21包括基本上平面的侧壁板34，它弯入并连接容器底的球面块26，如图1-4和图7B所表示的，支点构成部分21的外侧表面部分35，由曲率半径大体上也为零点几英寸的弯曲过渡34a连接于侧壁板34。此外，支点构成部分21的外表面部分35在与容器纵轴共面的平面内的截面里最好有曲率半径36，它基本上大于圆柱形侧壁12的半径，不过表面35可能是以一个适当的曲率半径汇入圆柱形侧壁的截圆锥表面。
本发明的这种容器能很好地抵抗基础移动，抵抗裂纹和应力破裂。在本发明的这种容器中，中心底部20(即最上部的底部表面23a)不会轴向下移到如此程度，以致它成为容器的接触面，并且，即便容器底部中心在压力下膨胀，支点接触直径40也基本上保持不变。由于有多个完全凸出的偏移过渡部分23b，本发明的容器在底的中心部分20和支点22的平面25之间提供一个较大的空隙距离24，进一步减小出现“摇摆器”瓶的趋势。在本发明的容器中，支点构成部分21是完全凸出的壁，由基本上为零点几英寸的内半径构成，形成偏移过渡部分23b，以大大地减小这个相对不膨胀的容器底部中心区的应力集中，并提供了经改善应力破裂性质而不失稳定性的瓶。
图8-11以碳酸饮料塑料瓶的形成表示本发明的一个当前优选容器，其容积为20盎斯，容器的最大直径小于约3.27英寸。该容器的底部画有“线框架”格式，有助于本发明的形象化。
如图8和图10所示，这种容器100包括上部瓶颈和瓶嘴构成部分101，圆柱形侧壁部分102和下部基础件构成部分103，所有这些都围绕容器纵轴100a伸展。上部101有一个引向于容器嘴105的瓶颈构成过渡104。本发明容器的该过渡部分104可采用任何方便可用的并可模压的形状，例如截圆锥形、半球形、卵形或其他被容器设计者选用的形状。邻近容器嘴105的容器末端106可采用适应于密闭容器的任何可用的形式，本领域的工作人员十分清楚这一点。容器的下部基础构成部分103提供稳定的容器基础和容器的稳定性，并且当容器装满碳酸饮料时提高容器免除于应力集中、裂纹和应力破裂。
如图8-11所示，容器100的底部103包括一个中心部分120和用来支撑容器100的绕中心部分形成的多个空心支点构成部分121。支点构成部分121自多个向下凸出的球形块126向下伸展，并在其间被分隔开，球形块126在相邻的空心支点构成部分之间向上伸展，并且向外扩展，在其上端126a处汇合入圆柱形侧壁部分102。每个支点构成部分121包括一个空隙构成部分123，它从容器底部的中心部分120向支点122伸展。这样构成的多个支撑点122位于接触直径122a(图11)，为容器提供稳定的支撑。
如图11所示，并且如下面更详细的描述，每个支点构成部分121的空隙构成部分123提供了位于容器底部的中心部分120和支撑点122的平面25之间的基本空隙高度124，并且最好包括一个抵抗膨胀的复合弯曲偏移123，它由相反曲率半径形成，并且是首先绕在复合弯曲偏移部分123的底表面下面的曲率中心131，然后绕在复合弯曲偏移部分123的底表面上面的曲率中心130向下并向外弯曲，以提供空隙高度124。相反曲率半径最好是在本发明优选实施例中接触直径约15％-30％的范围内；在某些实施例中也可以位于容器外直径约10％-20％的范围内。
如图10和图11(图11更清楚)所示，两升容器100的底部103的中心部分120可以包括向下凸出的球形表面120，它对着最好约为50°(从中心129a测量)的立体角129。
在图8-11所表示的实施例中，其中向下的凸出块通常为具有圆截面的球形块，该圆截面可以有与中心球形底部120同样的半径，并且由此在空心支点构成部分121之间向上伸展，并在其上端126a处向外加宽或扩展，与容器侧壁部分102相汇合。向下凸出块126向外扩展与容器侧壁102汇合并通常承受属于其的张力载荷，并且在与容器侧壁102汇合处有最小的应力集中。在图8-11的实施例中，向下的凸出部分126与图1-7的容器的块26相比，以使应力最小，有助于保持空隙距离124，并减小应力/应变梯度的方式，承受更大部分的施于容器底部的力。
如图8-10所表示的，且图9B比较详细地示出，通常球形向下凸出块126，在向上伸展而与容器侧壁部分102汇合时向外扩展，其角度增加超过200％，并且最好超过300％，并高达约400％-500％。例如，如图9所示，通常球形向下凸出块126的中心部分126b，可以对着一个约7°-8°的角，在它们的与容器侧壁汇合的上端126a处，块126可以对着一个约20°-30°的角，最好是30°或超过30°。向下凸出的通常球形块126的上部126a减小了扩张外部135汇合的周边范围，这是由于在空心支点构成部分121处径向和圆周向扩张的结果。
图9C是容器底的局部剖面视图，取自对应于图11的9c-9c线的部分平面，表示向下凸出的通常球形块126的中心部分126b在与其圆心在容器纵轴120a上的圆基本相切的平面内的截面。中心部分126b以基本上零点几英寸的外径汇入126d部分。角126c由从条状部分126到扩张的外部135的容器底部过渡形成，其角度，例如，可以是约50°。
向下凸出块126的作用就像从圆柱形侧壁向中心底部120伸展的多个条，将由容器内的物质和内部压力施加给底部103的力的一部分以张力形式传递给容器侧壁102。条状块126取消了先前技术容器的支点构成部分之间常用的固定肋状部分，并减小了与使用由小半径曲率构成的底部有关的高应力集中区，以试图固定底部，例如，在图1-7的容器中，在容器的26部分与容器10的圆柱形侧壁12相交与汇合处取消急剧弯曲的过渡。如图1和图3所示，图1-7的容器的26部分，当为了汇合入容器10的侧壁部分12而向上伸展时，不扩张或扩展。如图6所示，26部分被构造成加固底部13，以承受容器内的物质和其内压力以压力形式所施加的载荷。
于是，图8-11的优选的较小容器的实施例中，块126是加宽的，用一个球形作为设计基础，在其上端126a处伸展以与侧壁汇合。在块126与侧壁部分102的汇合处的局部应力被大大减小。如图1和3所示，图1-7的容器的26部分以相当高的倾角与容器圆柱形部分12相交，并以小的半径圆角在界面处弯曲。在图8-11的优选实施例中，在块126的上部的多数部分的应力和应变大大地减小，并且通过多个块126使载荷分布更加均匀。条状块126与图1-7容器的肋26不同，肋26的功能是作为加强件(例如C形)，此处的变形是通过抵抗弯曲来控制的，而在张力状态下条代替其作用，此处应变是通过压力下均匀分布来控制的。
图8-11的容器支点构成部分121和图1-7的容器的支点构成部分21一样，从中心部分120径向地向外并向下向支撑点122伸展，并且在支撑点122和中心部分120之间形成复合弯曲的空隙构成部分123。支点构成部分121也可以圆周方向伸展到加宽的外部135。如图11所示，复合弯曲的空隙构成部分123最好是用相反均一的曲率半径130和131形成，它们最好位于容器支点接触直径的约15％至超过约30％的范围内，例如，一个接触直径为1.982英寸的容器内，相反的最大曲率半径基本上为零点几英寸，例如约0.6英寸到约0.72英寸。
在图8-11的容器中，中心部分120和支点122之间的偏移部分123可以有一个基本上为零点几英寸的空隙距离124，并且，与扩展的条状块126一起有助于抵抗容器的支点构成部分121处的膨胀。与图1-7的容器相比，底部103的中心部分120包括向下凸出的球形表面120(被多个向下凸出的通常球形块126所支撑)和在支点122的上方的基本上为零点几英寸的空隙构成部分123。图8-11的优选实施例中不包括图1-7中容器的稍稍向下弯曲的中心球面部分123a，并且多个支点构成部分121不包括对应于图1-7的123c部分的共面部分，而是从形成复合弯曲偏移部分123(带有支点接触直径的约15％至超过约30％范围内的反向曲率半径130和131)获得空隙距离124。
图8-11的优选实施例底部103和图1-7中容器的底部13之间的变化改善了容器的非晶体门区(通常是在容器底部靠近纵轴(10a，100a)的中心部分(20，120)内)应力破裂阻抗。由于底部103有一个向下的凸出的球面中心部分120和采用了这种相反半径来形成空隙构成部分123，非晶体门区的应力被减小，并且在底部中心部分120的高应力区从纵轴100a向外移动到底103的更加标定的和非晶体较少的区。实施例1在能装20盎斯的碳酸饮料瓶中，本发明的塑料容器的整体高度为约8.5英寸，加约1.63英寸的瓶嘴。任何末端部分106均可与本发明的容器一起使用；碳酸饮料瓶的一种优选的末端部分可以包括一个带PC0-28末端的螺纹开口。直立侧圆柱壁102可以有最一个2.89英寸数量级的最大直径102a和一个减小的2.67英寸的标签牌直径，在圆柱形侧壁和瓶嘴105之间的瓶颈构成过渡104可如图示为卵形，从瓶嘴105之下约1英寸处向下伸展，并在瓶嘴105之下大约3.03英寸处弯入圆柱形侧壁102。半球形底部120和块126的曲率半径139约等于1.75英寸，空隙高度124约等于0.145英寸，这种瓶的下部基础构成部分103可以从支撑点122的平面25向上伸展一个约为1.01英寸的距离103a。
凸出的球形中心部分20和通常球形向下凸出块126的曲率半径139可以是约为1.75英寸，并且从位于容器纵轴100a的中心伸展一个距离139a，该距离139a在支撑点122的平面25之上约1.895英寸。凸出的球形中心部分120可以对着一个约为50°的立体角129，取自位于自支点122和纵轴100a的平面上约为0.55的距离129a的中心129b。反向曲率半径130和131可以相等并约为0.600英寸。曲率半径131可以从某一中心伸展，该中心位于底壁之下，向上距容器中心纵轴100a的距离137约0.368英寸，距支点122的平面25之下的距离143约为0.425英寸；曲率半径30可以从某一中心伸展，该中心在底壁之上，从容器中心纵轴100a向上的距离144约0.991英寸，距支点122的平面25之上的距离约0.600英寸。曲率半径130和131的中心这样定位，以便由此构成的偏移过渡表面123平滑(即相切)地与球形表面部分120(由曲率半径129构成)及支点122(由内半径128构成)的外表面部分相汇合。由曲率半径130和131形成的表面一起产生空隙距离124。支撑点122位于一个绕容器纵轴100a约为1.982英寸的接触直径上，并为瓶提供一个稳定的支撑。支点构成的最外表面135的曲率半径138(指向圆柱形侧壁102)大约是2.00英寸。
在图8-11的优选实施例中，块126与圆柱形侧壁102相汇合的区域的局部应力减小约12％，由于形成底部空隙构成部分123的相反曲率半径约为容器接触直径30％，在门区的应力从19％减小到43％，应变从33％减小到60％，并且，最大应力集中区重新定位远离容器中心轴100a。
图12-14用塑料碳酸饮料瓶的方式表示本发明的另一个较大的200容器的实施例，其容积为2升，直径大于约3.27英寸，例如，约4.28英寸。图12和14也以“线框架”格式表示，以利于本发明的直观性，图13表示了图12中容器的一个截面，取自与中心纵轴200a共面，并通过一个向下凸出的底块226和它的一个空心支点构成部分221的中心的中部的平面。
如图12-14所示，容器200包括上部瓶颈和瓶嘴构成部分201，圆柱形侧壁部分202和下部基础构成部分203，所有这些部分都环绕容器纵轴200a伸展(图13)。上部201包括引向容器嘴205的瓶颈构成过渡204。容器的该过渡部分204可采用任何常规可用的和可模压的形状，例如截圆锥形、半球形、卵形或被容器设计者选用的任何其他形状。邻近容器嘴205的容器末端206可采用任何适合密闭容器的可用形式，这是本领域人员十分清楚的。
正如上面表示和描述的，本发明存在于容器的下部基础构成部分203。容器200的空心支点构成部分221最好是基本上类似于上面所描述的图8-11的容器中的空心支点构成部分。如图13和15所示，图12-14的容器的向下凸出部分226在其中心部分的截面最好是双曲线的，并且在其上端向外扩展超过200％，与圆柱形侧壁部分202基本成切线汇合，并且在多个空心支点构成部分211之间形成基础构成部分203的中心部分220。由于向下凸出部分226有双曲线截面，容器底部203可以占有容器高度的最小部分，对给定的容器高度可以有最大的容器容积，为标签提供最大圆柱形侧壁高度，可以有较低的容器重心和经改善的容器稳定性，并减小应力集中，裂纹和应力破裂。实施例2这种容积为2升的本发明的碳酸饮料瓶200的整体高度约为11.8英寸，包括瓶嘴205约1.2英寸。任何末端206都可以用于本发明的容器；用于碳酸饮料的一个优选末端可以包括一个有PC0-28末端的螺纹开口。直立圆柱形侧壁202可以有约4.28英寸数量级的直径，圆柱形侧壁202和瓶容器嘴205之间的瓶颈构成过渡204如图所示类似卵形，从瓶嘴205下面1英寸左右处向下伸展并弯入到瓶嘴202之下大约4英寸处的圆柱形侧壁202。如图13和15所表示的，这种瓶的下部基础构成部分203可以从支点222的平面25向上伸展一个约2英寸的距离203a，到达空心支点构成部分221和向下凸出的双曲线块226汇入圆柱形侧壁202之处。向下凸出的双曲线块226在中心底部220和其与圆柱形侧壁202汇合处之间也可以向外扩展(即圆周方向延伸)约200％。空心支点构成部分221的外表面235的曲率半径约为5.75英寸，这样定位的目的是使外表面235相切地汇入圆柱侧壁部分和半径228(图15)。由向下凸出块226构成的双曲线截面在其顶部与圆环侧壁部分202的截面基本对称，在其底部与一与之平行的平面相切，该平面位于容器支点222的平面25之上，与平面25的距离224约为0.3英寸，且曲率系数约为0.75。
空心支点构成部分221可以包括空隙构成部分223，它从容器底的中心部分220伸展到其支点区域222。空隙构成部分最好是，由约为0.900英寸的相反半径230、231构成，这样构成的容器支点222有一个约为2.95英寸的接触直径222a。在支点222和它们的外侧表面235之间的支点构成部分221的这一部分最好是由约0.42英寸的内曲率半径228构成，其中心位于一个直径与支点接触直径222a相等的一个圆上，并且其位置应使之与支点222的平面25相切，立体角229最好是40°。
如上所表示，本发明的优选容器底包括在其空心支点构成部分之间的向下凸出块，它们是平滑地弯曲的，例如图1-11中的容器的具有圆截面的块，和图12-14中的容器的具有双曲线截面的块。向下弯曲的凸出块可以有其它平滑弯曲截面，例如图15中用虚线表示的椭圆截面326和图15用虚线所示的复合弯曲截面426。这种光滑曲线可以从高阶多项式方程推导出，并且可用CAD/CAM系统，如位于2Highland Drive，Tewksbury，MA01876的Matra Data Vision推出的“EUCLID”系统进行开发。
本发明可以提供碳酸饮料用的塑料容器，具有成本低，重量轻，能用塑料以吹模法制造，在其壁具有最少的塑料，在容易处理的直径内具有最小高度和最大容积，具有最大高度的圆柱侧壁部分，由于其宽支点跨度和能抵制底部膨胀，因而在装满或不装情况下具有良好的稳定性，由于相对地没有超高应力集中，裂纹和应力破裂，因而具有耐久性。
本领域的技术人员应当认识到，当本发明现在已知的优选实施例在上面已经描述后，本发明的其他实施例可从下述权利要求范围内被设计出。
权利要求
1.一种用于碳酸饮料的吹模塑料容器，包括一个上部开口构成部分，一个圆柱形侧壁部分和一个下部基础构成部分，所有这些都围绕中心纵轴，所述下部基础构成部分包括多个空心支点构成部分，它们从该下部基础构成部分的中心部分向外伸展以构成实际上位于接触直径上的多个支点，每个支点构成部分在所述基础构成部分的中心部分和其支点之间包括一个底部空隙构成部分，该底部空隙构成部分包括一个基本上零点几英寸的、由两个相反的曲率半径构成的复合弯曲偏移，该复合弯曲偏移从该中心部分先绕基础构成部分的底部之下的曲率半径向下弯曲，然后绕该基础构成部分底部之上的曲率半径弯曲，还进一步包括多个位于相邻的各对空心支点构成部分之间的向下凸出块，所述每个向下凸出块在该相邻的空心支点构成部分之间向上伸展，并向外扩展，在其上端汇入该圆柱形侧壁部分。
2.如权利要求1所述的塑料容器，其中所述中心部分是向下凸出的，并且所述向下凸出块是通常向下凸出的球形块。
3.如权利要求2所述的塑料容器，其中所述每个支点构成部分在作径向伸展时，其圆周上的尺寸增加。
4.如权利要求1所述的塑料容器，其中所述空心支点构成部分的所有内半径都基本上为零点几英寸。
5.如权利要求1所述的塑料容器，其中所述两个相反的半径是相等的。
6.如权利要求1所述的塑料容器，其中所述每个空心支点构成部分，以曲率为零点几英寸的条汇合入所述相邻的向下凸出块。
7.如权利要求1所述的塑料容器，其中所述底部空隙构成部分的相反曲率半径位于所述接触直径的约15％至超过约30％的范围内。
8.如权利要求1所述的塑料容器，其中所述底部空隙构成部分的相反曲率半径位于小于该容器外侧直径的约10％至超过约20％的范围内。
9.如权利要求1所述的容器，其中所述多个向下凸出块的每一个在其与该容器纵轴共面的中心部分的径向伸展平面里都有一截面，通常在该容器的中心基础部分和圆柱侧壁之间形成一个圆锥形截面。
10.如权利要求9所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径小于约3.27英寸，并且所述圆锥形截面通常是圆形。
11.如权利要求9所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径大于约3.27英寸，并且所述圆锥形截面通常是椭圆形。
12.如权利要求9所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径大于约3.27英寸，并且所述圆锥形截面通常是双曲线形。
13.一种塑料容器包括一个圆柱形侧壁，一个上部开口构成部分和一个下部底部构成部分，所有这些都围绕一个中心纵轴，所述底部构成部分包括多个向下凸出空心支点构成部分，其从多个插入的向下凸出块径向且向下地伸展，并且在接触直径上构成多个支点支撑该容器；所述每个支点构成部分包括一位于其支撑点和中心纵轴之间底部空隙构成部分，每个底部空隙构成部分包括一个基本上零点几英寸的复合弯曲偏移，它由位于该接触直径的约15％至超过约30％范围内的相反曲率半径形成，所述每个复合弯曲偏移先绕该底部构成部分之下的曲率中心向下弯曲，然后绕该底部构成部分之上的曲率中心弯曲；每个所说的向下凸出块在相邻的支点构成部分之间向外向上扩展，与所说的圆柱形侧壁汇合。
14.如权利要求所述13的容器，其中所述多个向下凸出块的每一个都在其与该容器纵轴共面的中心部分的径向伸展的平面内，有一个平滑弯曲的截面。
15.如权利要求13所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径小于约3.27英寸，并且所述平滑弯曲的截面通常是圆形的。
16.如权利要求13所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径大于约3.27英寸，且所述平滑弯曲的截面通常是双曲线形的。
17.如权利要求13所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径大于约3.27英寸，且所述平滑弯曲的截面通常是椭圆形的。
18.一种用于碳酸饮料的吹模塑料容器，包括一个上部开口构成部分，一个圆柱形侧壁和一个下部基础构成部分，所有这些都围绕着一根中心纵轴，该容器包括多个圆周上间隔的向下凸出块和多个插入且圆周上间隔的凸出空心支点构成部分，它们从该容器纵轴径向向外地伸展到扩展的外表面与侧壁汇合，并从圆周上间隔的向下凸出块向下伸展，每个向下凸出块向外向上伸展200％以上与该侧壁汇合。
19.如权利要求18所述的容器，其中所述多个向下凸出块的每一个在其与该容器纵轴共面的中心部分的径向伸展的平面内都有一个截面，通常在该容器的中心基础部分和圆柱侧壁之间形成一个圆锥形截面。
20.如权利要求19所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径小于约3.27英寸，且所述圆锥形截面通常是圆形。
21.如权利要求19所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径大于约3.27英寸，且所述圆锥形截面通常是双曲线形。
22.如权利要求19所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径大于约3.27英寸，且所述圆锥形截面通常是椭圆形。
23.如权利要求18所述的塑料容器，其中所述每个底部空隙构成部分包括一个复合弯曲的偏移，它是在所述纵轴和容器侧壁之间由两个相反的、在围绕纵轴直径的约15％至超过约30％的范围内的曲率半径形成，所述支点构成部分在纵轴处与支撑表面接触，所述复合弯曲位移先绕所述底部构成部分之下的曲率中心向下弯曲，然后绕该底构成部分之上的曲率中心弯曲。
24..如权利要求18所述的塑料容器，其中所述每个向下凸突出块向外并向上扩展至少约400％与所述侧壁汇合。
25.如权利要求20所述的塑料容器，其中所述下部基础构成部分包括一个在所述多个支点构成部分之间的中心向下凸出中心部分。
26.一种塑料容器，包括一个一般的圆柱形侧壁部分，一个上部开口构成部分和底部，所有这些都围绕中心纵轴，所述底部包括多个间隔开的完全凸出空心支点构成部分，它们从中心底部径向且向下伸展，以构成邻近容器圆周处的支撑点和多个复合弯曲底部空隙构成部分，所述底部进一步包括多个位于所述多个空心支点构成部分之间的间隔开的向下凸出块，该向下凸出块向外向上扩展汇入通常的圆柱形侧壁部分。
27.如权利要求26所述的塑料容器，其中所述支点构成部分在其与所述纵轴共面的中心平面里有由两个相反半径限定的复合弯曲截面。
28.如权利要求27所述的塑料容器，其中所述两个相反半径位于绕所述纵轴直径的约15％至超过约30％的范围内，此处所述支点构成部分接触一支撑面。
29.如权利要求27所述的塑料容器，其中所述两个相反的半径位于该容器的圆柱形侧壁部分直径的约10％-约20％的范围内。
30.如权利要求28所述的塑料容器，其中所述两个相反的半径位于所述接触直径的约30％-约36％的范围内。
31.如权利要求26所述的塑料容器，其中所述向下凸出块向外且向上扩展超过其两倍的宽度与通常的圆柱形侧壁部分汇合。
32.如权利要求27所述的塑料容器，其中所述向下凸出块向外且向上扩展超过其四倍的宽度与通常圆柱形侧壁汇合，并且所述两个相反半径位于绕所述纵轴的直径的约15％至超过约30％的范围内，此处所述支点构成部分接触一个支撑面。
33.如权利要求32所述的塑料容器，其中所述两个相反半径位于所述接触直径的约30％-36％的范围内。
34.如权利要求26所述的容器，其中所述多个向下凸出块的每一个在其与该容器纵轴共面的中心部分的径向伸展平面内具有一个截面，通常在容器的中心底部与圆柱形侧壁之间构成一平滑曲线。
35.如权利要求34所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径小于约3.27英寸，且所述平滑曲线通常是圆形。
36.如权利要求34所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径大于约3.27英寸，且所述平滑曲线通常是曲率系数为0.75的双曲线。
37.如权利要求34所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径大于约3.27英寸，且所述平滑曲线是一个复合曲线，不含与其弯曲部非切线的汇合。
38.一种用于碳酸饮料的吹模塑料容器，包括一个上部开口构成部分；一个圆柱形侧壁部分和一个下部基础构成部分，所有这些都围绕一个中心纵轴；所述下部基础构成部分包括多个空心支点构成部分，它们从中心基础部分向外向下伸展，进一步包括多个平滑弯曲的向下凸出块，它们从相邻的空心支点构成部分之间的该中心基础部分向上伸展，在其上端向外扩展并与该圆柱形侧壁部分相汇合。
39.如权利要求38所述的容器，其中所述多个向下凸出块的每一个在其与该容器纵轴共面的中心部分的径向伸展平面里都有一个截面，通常在容器的中心基础部分和圆柱形侧壁之间形成一个圆锥形截面。
40.如权利要求39所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径小于约3.27英寸，且所述圆锥形截面通常是圆形。
41.如权利要求39所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径大于约3.27英寸，且所述圆锥形截面通常是椭圆形。
42.如权利要求39所述的容器，其中所述圆柱形侧壁的直径大于约3.27英寸，且所述圆锥形截面通常是双曲线型。
43.如权利要求38所述的容器，其中所述平滑弯曲向下的凸块具有曲率系数为约0.68-约0.75的截面。
全文摘要
一种塑料容器包括一个下部基础构成部分,该部分包括多个圆周上间隔开的向下凸出块(126)和多个插入的、圆周上间隔的、完全凸出的空心支点构成部分(121),空心支点构成部分从中心底部(120)径向伸展且从向下凸出块向下构成中心底部的空隙(124)。向下凸出块在通过其中心区且与容器纵轴(120a)共面的径向伸展平面里有平滑弯曲的截面。每个支点构成部分的空隙形成部分(123)包括由位于支点接触直径约15%至超过约30%的范围内的两个相反曲率半径构成复合弯曲偏移,该复合弯曲偏移,首先绕底部构成部分之下的曲率中心(131)向下向外弯曲,然后绕底部构成部分之上的曲率中心(130)弯曲。
文档编号B65D1/02GK1241162SQ97180852
公开日2000年1月12日 申请日期1997年12月17日 优先权日1996年12月20日
发明者克雷格·P·戴维斯, 丹尼尔·M·富特雷尔, 约翰·P·亨德森, 斯蒂芬·R·林恩 申请人:博尔公司