УСТОЙЧИВЫЙ КОНТЕЙНЕР C ПЕТАЛОИДНЫМ ОСНОВАНИЕМ
STABLE CONTAINER C PETALOID BASE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устойчивому контейнеру, в частности к петалоидному основанию для такого контейнера. Контейнеры могут быть изготовлены выдувным формованием пластиковых материалов, например полиэтилентерефталата (ПЭТ).
Уровень техники
Из уровня техники известно, что понятие «ПЭТ» включает в себя составы, имеющие в качестве основного компонента полиэтилентерефталат, но также, возможно, содержащие и другие компоненты. Например, может быть использована композиция, содержащая примерно 95% полиэтилентерефталата и 5% нейлона. Как известно из уровня техники, эти материалы могут быть смешаны или могут присутствовать в различных слоях, например, при многослойном инжекционном формовании и многокомпонентном формовании.
ПЭТ контейнеры, изготовленные выдувным формованием, уже долгое время используют в качестве емкостей для напитков. В последнее время было предложено использовать такие контейнеры в качестве емкостей-кегов для транспортировки, хранения и разлива напитков, например, пива. Пример данной емкости-кега представлен в публикации WO 2007/064277.
Документ WO 2007/064277 представлен только в качестве примера и исключительно для ссылки: полная концепция настоящего изобретения не ограничена конкретным применением, материалом или способом изготовления контейнера. Тем не менее, изобретение имеет особенные преимущества в случае использования для тонкостенных контейнеров, изготовленных выдувным формованием, которые могут быть выполнены из полиэтилентерефталата. Поэтому изобретение описано именно в связи с такими контейнерами.
Первые ПЭТ-контейнеры имели простое полусферическое основание и считались устойчивыми благодаря тому, что к основанию прикрепляли отдельно формованный профиль. Несмотря на то, что само по себе полусферическое основание вполне просто, легко и прочно, использование дополнительного профиля повышает себестоимость и затраты на материал и затрудняет дальнейшую переработку.
Сейчас хорошо известно, что для того чтобы сделать ПЭТ-контейнер устойчивым без использования отдельной накладки, можно снабдить контейнер отформованным с ним за одно целое петалоидным основанием. Термин «петалоидный» относится к конструкции основания с несколькими «ножками», которые расположены под углом друг к другу по всему основанию, в результате чего конструкция основания напоминает лепестки цветка (petal), если посмотреть снизу вверх на дно контейнера. Контейнер обычно имеет цилиндрическую боковую стенку, которая образует окружность в горизонтальном поперечном сечении, тогда ножки основания, как правило, располагаются на окружности касания, концентрической к окружности поперечного сечения боковой стенки, и имеющей диаметр меньше, чем диаметр окружности поперечного сечения боковой стенки. Ножки обеспечивают устойчивую многоточечную опору для контейнера.
Производители контейнеров постоянно стремятся к снижению затрат на материал и себестоимости, а также облегчению процесса переработки. Однако не только это послужило причиной использования цельных контейнеров с петалоидным основанием; сейчас предпринимаются попытки улучшить петалоидное основание таким образом, чтобы стало возможным изготавливать контейнеры с меньшими затратами при сохранении надежности во время хранения, транспортировки и эксплуатации. Особенно желательно снизить количество материала, необходимое для того, чтобы контейнер обладал надлежащей прочностью и устойчивостью для коммерческого использования. Даже малая экономия материала на один контейнер будет колоссально влиять на стоимость производства от десяти миллионов до миллиардов контейнеров в год.
Оптимальное соотношение количества используемого материала и прочности контейнера особенно важно при использовании контейнера в качестве герметичного сосуда. Например, контейнер можно использовать для хранения, транспортировки и разлива напитков, например, пива. Напиток может быть газированным изначально, или же при избыточном давлении в контейнер может нагнетаться газ-пропеллент, который вытесняет из него напиток. Подобный контейнер должен оставаться устойчивым к действию этих внутренних давлений при различных внешних условиях. Наряду с устойчивостью к внутренним давлениям, контейнер должен выдерживать грубое обращение при транспортировке.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение было разработано в соответствии с этими предпосылками. В одном аспекте изобретение предусматривает петалоидное основание для устойчивого контейнера, которое имеет сфероидальный контур нижнего основания и несколько сфероидальных опорных образований, которые прерывают нижнее основание и выступают из него, формируя соответствующую совокупность ножек.
Так как ножки являются сфероидальными, следует понимать, что их контакт с плоской поверхностью, на которой стоит основание, осуществляется посредством выпуклой поверхности. Следовательно, предпочтительно, чтобы контакт конкретной ножки с плоской поверхностью осуществлялся в точке на криволинейной поверхности этой ножки.
Для того чтобы максимально увеличить прочность и вместимость контейнера, одновременно минимизируя расход материала, предпочтительно, чтобы контур нижнего основания был по существу полусферическим. Например, контур может иметь форму сжатого у полюсов сфероида, полярная ось которого совпадает с центральной осью основания. По тем же причинам опорные элементы должны быть удлиненными соответствующим образом и иметь форму частичного эллипсоида или вытянутого сфероида. В предпочтительном варианте воплощения изобретения опорные элементы имеют овальную форму (частично яйцевидную форму), в этом случае точки соприкосновения ножки наиболее удобно определяются самой широкой частью поперечного сечения каждого опорного основания, смещенной в сторону внутреннего конца опорного элементы. Другими словами опорные элементы в большей степени сужаются на своих радиально наружных участках, чем на своих радиально внутренних участках по отношению к центральной оси основания.
Предпочтительно, чтобы основание содержало такие опорные элементы, как ножки, форма которых является по существу вращательно симметричной относительно оси. Например, предпочтительными являются такие вращательно симметричные относительно оси формы ножек, как сфероиды, эллипсоиды и овоиды. Если эти формы, которые образуют основание, являются вращательно симметричными, то количество материала, используемого для производства этих структур, может быть выгодным образом минимизировано. При этом также может быть увеличена внутренняя вместимость основания и его прочность.
Для того чтобы использовать для ножек минимальное количество материала, предпочтительно, чтобы удлиненные опорные элементы имели соответствующие продольные оси, лежащие в плоскостях, радиально расходящихся от центральной оси основания. Эти оси опорных элементов соответственно конически проходят наружу и вверх от центральной оси основания.
Каждый опорный элемент может иметь эллиптическое или предпочтительно яйцевидное пересечение с нижним контуром основания. Для того чтобы уменьшить концентрацию напряжения предпочтительно, чтобы область пересечения имела вогнутый профиль.
Для того чтобы повысить прочность основания опорные элементы предпочтительно должны расходиться радиально от центрального выступа. Этот выступ может быть многогранным, при этом количество сторон соответствует количеству ножек.
Опорные элементы разделены углублениями, которые, например, могут радиально расходиться от многоугольного выступа. Для того чтобы минимизировать расход материала, предпочтительно, чтобы углубления расширялись по направлению к внешнему концу основания. Каждое углубление может иметь, например, внутренний и внешний участки, а стенки углублений могут расходиться на внешнем участке более резко, чем на внутреннем. Однако стенки углублений могут расходиться как на внешнем, так на внутреннем участках.
На виде в плане каждый опорный элемент может иметь увеличенную центральную область, от которой опорный элемент сужается внутрь через всю внутреннюю часть к внутреннему концу. В этом случае внутренние части опорных элементов расположены, соответственно, сегментарно вокруг всего основания. Для минимизации расхода материала предпочтительно, чтобы каждый опорный элемент на виде в плане сужался от увеличенной центральной области наружу через всю внешнюю часть по направлению к внешнему краю опорного элемента.
Концепция изобретения распространяется на такие контейнеры, как бочки, кеги или бутылки, имеющие основание по изобретению.
Предпочтительно, чтобы контейнер был изготовлен выдувным формованием преформы, наиболее предпочтительно выполненной из ПЭТ.
Если использован такой материал, как ПЭТ, предпочтительно, чтобы контейнер имел отношение среднего сопротивления давлению к коэффициенту расхода материала более 3 МПа/кг. Более предпочтительно, чтобы отношение среднего сопротивления давлению к коэффициенту расхода материала составляло более 3,75 МПа/кг. Также предпочтительно, чтобы контейнер имел отношение вместимости к коэффициенту расхода материала более 40 л/кг. Более предпочтительно, чтобы отношение вместимости к коэффициенту расхода материала составляло более 80 л/кг.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания изобретение будет описано посредством примеров со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
На Фиг.1 представлен вид снизу контейнера с петалоидным основанием согласно изобретению;
На Фиг.2 представлен вид сбоку петалоидного основания контейнера, изображенного на Фиг.1;
На Фиг.3 представлен вид в продольном разрезе петалоидного основания контейнера, изображенного на Фиг.1;
На Фиг.4(a), 4(b) и 4(c) представлены, соответственно, вид снизу, вид сбоку и вид в перспективе контейнера с основанием, показанным на Фиг.1-3, на примере бутылки 0,33 л;
На Фиг.5(a), 5(b) и 5(c) представлены, соответственно, вид снизу, вид сбоку и вид в перспективе другого контейнера с основанием, показанным на Фиг.1-3, на примере кега объемом 20 л;
На Фиг.6(a), 6(b) и 6(c) представлены, соответственно, вид снизу, вид сбоку и вид в перспективе другого контейнера с основанием по изобретению, на примере бутылки объемом 1,5 л; в этом примере основание представляет собой вариант с семью ножками;
На Фиг.7 представлен вид снизу контейнера, изображенного на Фиг.1, на котором приведены линии сечения, относящиеся к Фиг.8 и 9;
На Фиг.8 представлен увеличенный частичный вид продольного сечения петалоидного основания контейнера, изображенного на Фиг.7, выполненного по линиям сечения VIII-VIII на Фиг.7;
На Фиг.9 представлен увеличенный частичный вид продольного сечения петалоидного основания контейнера, изображенного на Фиг.7, выполненного по линиям IX-IX на Фиг.7;
На Фиг.10 представлен вид сбоку контейнера с петалоидным основанием с пятью ножками, показанным на Фиг.1-3, на примере кега с нецилиндрической боковой стенкой объемом 18 л;
На Фиг.11 представлен вид сбоку пластиковой преформы для выдувного формования кега объемом 18 л, показанного на Фиг.10; и
На Фиг.12 представлен увеличенный вид продольного сечения основания контейнера, изображенного на Фиг.3, а также трубки дозировки напитков внутри контейнера.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 и 2 контейнер 10 содержит полый корпус, изготовленный из ПЭТ методом выдувного формования. Корпус контейнера 10 имеет круглое горизонтальное сечение, радиус окружности которого проходит ортогонально центральной продольной оси 12, которая проходит по центру через закрытое основание 14 контейнера 10. Над основанием 14 (на Фиг.1 и 2 не показано) по существу цилиндрическая боковая стенка заканчивается горловиной. Боковая стенка выполнена за одно целое с основанием 14, которое закрывает ее на нижнем конце; в свою очередь, боковая стенка выполнена за одно целое с верхней частью в области горловины контейнера 10.
Опорная форма основания 14 представляет собой слегка уплощенную полусферу, являющуюся вращательно симметричной относительно центральной продольной оси 12 контейнера 10. Другими словами, нижняя форма основания 14 представляет собой сжатый у полюсов сфероид, представляющий собой вращательно симметричный эллипсоид, у которого диаметр на полярной оси (совпадающей с центральной продольной осью 12) меньше диаметра экваториальной окружности, плоскость которой делит его на две части. Эта приблизительно полусферическая форма максимально увеличивает сопротивление внутреннему давлению, снижает концентрацию напряжения во избежание появления трещин, а также максимально увеличивает внутренний объем при минимизации расхода материала.
В соответствии с изобретением основание 14 содержит цельно формованные обтекаемые ножки, имеющие петалоидное расположение вокруг основания. В данном примере ножки заданы пятью полыми яйцеобразными опорными элементами 16, которые расположены равномерно и радиально расходятся от относительно небольшого по существу пятиугольного выпуклого выступа 18 на центральной продольной оси 12. В более общем смысле опорные элементы 16 представляют собой удлиненные эллипсоиды в форме вытянутых сфероидов, диаметр которых вдоль их полярной оси больше их экваториального диаметра.
Полярные оси 20 сферических опорных элементов 16 направлены наружу и вверх в плоскостях, расположенных радиально с одинаковым интервалом относительно центральной продольной оси 12 контейнера 10. Таким образом, полярные оси 20 опорных элементов 16 (см. Фиг.2) лежат на воображаемой поверхности усеченного конуса, расположенного вокруг центральной продольной оси 12.
Расположенные рядом друг с другом на окружности пары опорных элементов 16 разделены углублениями 22, которые расходятся равномерно по окружности от верхушки 24 пятиугольного центрального выступа 18. Основания углублений повторяют сферическую форму основания 14 и открываются на своих внешних краях на внешней части основания 14, которая располагается радиально снаружи ниже опорных элементов 16. При этом каждый опорный элемент 16 соединен с центральным выступом 18 с помощью переходной части, которая плавно изогнута без каких либо разрывов и переходов.
Таким образом, как показано на Фиг.3, опорный элемент 16, плавно изогнутая переходная часть и центральный выступ 18 вместе образуют волнообразный профиль.
Как показано на Фиг.3, выпуклый центральный выступ 18 имеет радиус кривизны r, меньший, чем общий радиус кривизны R сферического основания 14: R>r. Более того, выпуклый центральный выступ 18 располагается на уровне на расстоянии от самой нижней точки контура нижнего основания, то есть фактически под ней. Также выпуклый центральный выступ 18 располагается в пределах высоты опорных элементов 16, то есть фактически над ними.
Опорные элементы 16 выдаются наружу от нижнего сфероидального контура основания 14 благодаря яйцеобразным выпуклым стенкам. Выпуклая стенка каждого опорного элемента 16 окружена вогнутой переходной зоной 26 имеющей замкнутый яйцеобразный контур. Переходная зона 26 проходит плавно в сфероидальной стенке основания с большим радиусом кривизны и способствует уменьшению концентрации напряжения и снижению вероятности появления трещин. Переходные зоны 26 расположенных рядом на окружности опорных элементов 16 частично задают углубления 22 между этими опорными элементами 16.
Каждый опорный элемент 16 имеет по существу эллиптическую (в данном примере яйцеобразную) форму при виде снизу, и достигает максимальной ширины в увеличенной центральной области 28 между его внутренним концом 30 и внешним концом 32. Таким образом, каждый опорный элемент 16 сужается в противоположных направлениях от самой широкой части центральной области 28: вдоль внутренней части 34 внутрь к центральной продольной оси 12 и внешнему концу 30; а также вдоль внешней части 36 наружу от центральной продольной оси 12 к внешнему концу 32.
На виде снизу сужающиеся по конусу внутрь внутренние части 34 опорных элементов 16 расположены близко к смежным элементам на круглом основании 14, подобно долькам апельсина. Внутренние части 34 опорных элементов 16 чередуются с разделяющими их узкими внутренними секциями 38 углублений 22, которые могут быть практически параллельны, но в приведенном примере они слегка расширяются по мере удаления от пятиугольного центрального выступа 18 по направлению к внешнему краю. Однако там, где они переходят в наружные секции 40 за пределами самой широкой части опорных элементов 16, углубления 22 расширяются почти экспоненциально между сужающимися внешними частями 36 опорных элементов 16, пока не достигают максимальной ширины между наружными концами 32 соседних опорных элементов 16.
Таким образом, при продвижении вдоль углублений 22 от центральной продольной оси 12 по направлению к внешнему контуру основания 14 расстояние между опорными элементами 16 увеличивается. Для сравнения в известном петалоидном основании, раскрытом в ЕР 06711331, это расстояние уменьшается.
Если смотреть сбоку, опорные элементы 16 расположены за пределами самой нижней точки основания 14 на пятиугольном выступе 18, то есть фактически под ней. Все опорные элементы 16 расположены на одном уровне. Таким образом, на этом уровне каждый опорный элемент 16 имеет контактную точку 42, которая устойчиво лежит на плоской опорной поверхности (не показана) перпендикулярной центральной продольной оси 12 контейнера 10.
На Фиг.3 показано, что опорные элементы имеют форму, напоминающую яйцо, причем самая широкая часть их профилей слегка смещена внутрь и вниз по направлению к внутренним концам 30.
y
Контактные точки 42 опорных элементов 16 равноудалены друг от друга на окружности касания с центром на центральной продольной оси 12 контейнера 10. Диаметр (x) окружности касания относится к диаметру (D) боковой стенки контейнера 10 как:
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>D</mi><mi>y</mi></msub></mrow><mrow><mn>0,5</mn><mi>x</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mi>k</mi></mrow>
Согласно изобретению, k предпочтительно имеет значение в диапазоне между 3,6 и 5,5, более предпочтительно между 4,0 и 5,3, еще более предпочтительно между 4,2 и 5,0, а обычно составляет 4,7. Эту характеристику можно сравнить с типичными ПЭТ-бутылками, присутствующими на рынке, которые обычно имеют коэффициент k в интервале от 2,5 до 3,5. Относительно большое значение k по изобретению обусловлено относительно малым значением x. Это является преимуществом, так как маленькая окружность касания создает маленькую - и, следовательно, более крепкую - диафрагму жесткости между контактными точками 42.
В результате центральная часть в пределах окружности касания между контактным точками 42 опорных элементов 16 является достаточно жесткой и, следовательно, устойчивой к движениям за счет внутреннего давлении вплоть до давления разрыва. Жесткость этой области внутри окружности касания усилена волнообразной секцией стенки, задаваемой внутренними частями 34 опорных элементов 16, углублениями 22 между ними и центральным выступом 18.
Прочность области в пределах окружности касания важна не только в отношении разрывающего давления, но также и для устойчивости, потому что самая нижняя точка центральной продольной оси (самая нижняя точка основания 14 на центральном пятиугольном выступе 18) имеет тенденцию «выталкиваться» вниз под действием внутреннего давления. Если самая нижняя точка достигнет поверхности, используемой в качестве опоры, контейнер не сможет устойчиво стоять на контактных точках 42 опорных элементов 16. Прочность формы основания по изобретению означает, что расстояние от центральной вершины основания до опорной поверхности относительно мало по сравнению с уже существующими решениями, что обеспечивает устойчивость и вместимость по отношению к высоте контейнера.
При рассмотрении любого опорного элемента 16 в продольном направлении (то есть со стороны стенки контейнера 10 по направлению к центральной продольной оси 12), контур опорных элементов 16 описывает по существу постоянный радиус выпуклости между радиусами вогнутости переходных зон 26 к каждой стороне. Традиционное петалоидное основание обычно имеет плоские поверхности с V-образными углублениями между ножками, чтобы максимально снизить затраты на материал и концентрацию напряжения. Концентрации напряжения создают области в контейнере, которые подвержены появлению трещин под действием высокого внутреннего давления.
Конструкция основания 14 настоящего изобретения особенно подходит для контейнеров, предназначенных для дозирования жидкости под давлением. В частности, увеличенное значение величины k делает основание более прочным и, следовательно, более подходящим для сохранения устойчивости, когда контейнер подвергается действию высокого внутреннего давления. Более того, при увеличении значения величины k возможно, что выгнутый центральный выступ 18 будет располагаться ниже в направлении центральной оси, чем это было бы возможно для контейнера, который подвергается действию высокого внутреннего давления. Это может максимально увеличить объем напитка, который может быть разлит из контейнера 10. Это преимущество обсуждается со ссылкой на Фиг.12, на которой представлен тот же самый продольный разрез основания контейнера 14, изображенного на Фиг.3, а также трубка 120 для дозирования напитков.
В этой связи, контейнер используют в качестве пивного кега 10, который снабжен закрывающим устройством на горловине кега 10. Трубка 120 прикреплена к закрывающему устройству (не показано) и расположена вдоль центральной продольной оси 12 до основания кега 10. Самый нижний по оси край трубки 120 проходит до центрального выступа 18. Конец трубки 120 попадает внутрь центрального выступа 18 и висит внутри вершины центрального выступа 18, таким образом обеспечивая кольцевой зазор, через который напиток может проходить из кега 10 в трубку 120 и обратно. Форма центрального выступа 18 также позволяет правильно расположить нижний по оси конец трубки 120 и удерживать его внутри центрального выступа при установке и эксплуатации.
При разливе напитка кег 10 находится в вертикальном положении. Закрывающее устройство позволяет вводить газ под давлением в верхнее пространство кега 10 для того, чтобы выдавить напиток через трубку 120. Так как нижний по оси край трубки 120 расположен внутри центрального выступа 18, центральный выступ 18 находится в относительно низком по оси положении внутри кега 10, что гарантирует извлечение практически всего объема напитка, содержащегося в кеге 10.
Еще более увеличить количество напитка, которое можно извлечь из кега 10 можно с помощью помещения трубки 120 в один из опорных элементов 16. При этом трубку 120 нужно будет сместить с центральной продольной оси 12 в сторону ее нижнего края. Хотя это может значительно увеличить количество напитка, которое можно извлечь из кега 10, это также может затруднить процесс установки закрывающего устройства и трубки 120 на кег 10. В частности, установка изогнутой трубки 120 в кег 10 может потребовать более сложного автоматизированного процесса установки. Более того, изгиб трубки 120 и отклонение от центральной продольной оси 12 может подвергнуть неравномерным нагрузкам закрывающее устройство, к которому трубка 120 прикреплена верхним концом. Это может снизить надежность закрывающего устройства, что имеет особое значение для кега 10, который подвергается действию высокого внутреннего давления.
Петалоидное основание изобретения может применяться при изготовлении многих видов контейнеров, таких как бутылки и кеги. На Фиг.4(a), 4(b) и 4(c) и Фиг.5(a), 4(b) и 4(c) изображено основание согласно настоящему изобретению, имеющее пять ножек, использованное, соответственно для бутылки 44 объемом 0,33 л, которую обычно используют для газированных безалкогольных напитков, и для кега 46 объемом 20 л, который обычно используют для пива. На этих изображениях показаны характеристики, не приведенные на Фиг.1 и 2, а именно цилиндрическая боковая стенка 48, увенчанная горловиной 50. Боковая стенка 48 выполнена за одно целое с основанием 14, которым она заканчивается снизу; в свою очередь, боковая стенка 48 выполнена за одно целое с горловиной 50 наверху контейнера, которой она заканчивается сверху.
На Фиг.10 показано основание с пятью ножками на примере кега 104 объемом 18 л с нецилиндрической боковой стенкой 108. В приведенном примере боковая сторона 108 является выпуклой относительно оси центральной продольной оси кега 104 и, по существу, следует яйцеобразной форме. В нижней по оси части боковая сторона плавно огибает сфероидальный контур нижнего основания по изобретению. В верхней по оси части, которая сужается значительно больше, чем нижняя часть, боковая стенка плавно огибает вогнутую горловину кега 104. Выпуклая боковая стенка 108 имеет такую форму, при которой сопротивление внутреннему давлению максимально, повышена внутренняя вместимость кега 104 и минимизирован расход материала. На Фиг.11 показан увеличенный вид сбоку пластиковой преформы для выдувного формования контейнера, изображенного на Фиг.10.
Без выхода за рамки сущности настоящего изобретения возможны его различные вариации. Например, вариант основания по изобретению, изображенного на Фиг.6(a), 6(b) и 6(c), можно использовать для бутылок 52 объемом 1,5 л. Этот вариант имеет семь опорных элементов 54 вместо пяти и многосторонний центральный выступ 56 между ними. Как и в варианте с пятью ножками, основание с семью ножками может быть использовано для контейнеров любых размеров, например бутылок объемом 0,33 л, 0,5 л, 1 л, 1,5 л или больше, а также кегов объемом 20 л и др.
Для обеспечения оптимальной устойчивости более предпочтительно нечетное количество ножек, по меньшей мере три (в этом случае центральный выступ обычно имеет форму на основе треугольника), но предпочтительно не более семи; наличие пяти или семи ножек наиболее предпочтительно.
Без ограничения сущности изобретения, определенной в формуле изобретения, могут быть приведены различные примеры пространственных характеристик контейнеров.
Таблица 1 содержит результаты сравнения объемов традиционных оснований и основания по изобретению, в отношении основания с пятью ножками. Объемы в таблице выражены в миллилитрах (мл). Под объемом понимается внутренняя вместимость основания, то есть той части контейнера, которая расположена ниже цилиндрической боковой стенки контейнера. Следует отметить, что основание по изобретению имеет объем примерно в пять раз больше объема традиционного петалоидного основания контейнера, а также лучшие параметры с точки зрения компактности и использования материалов для каждого конкретного объема.
Таблица 1
Контейнер с пятью ножками
Обычное основание
Основание по изобретению
Кег 20 л, d=235 мм
128 (20%)
634
Бутылка 0,33 л, d=60 мм
2,7 (18%)
15
Бутылка 0,5 л, d=65 мм
3,5 (18%)
19
Бутылка 1,0 л, d=80 мм
6,5 (18%)
36
Бутылка 1,5 л, d=95 мм
11 (20%)
55
В Таблицах 2-8 приведены различные параметры и размеры, которые помогают определить форму основания для каждого из вышеперечисленных объемов контейнера.
Таблица 2
Контейнер с пятью ножками
Радиус контура нижнего основания
Радиус перехода от контура нижнего основания к боковой стенке
Кег 20 л, d=235 мм
135,0 мм
49,6 мм
Бутылка 0,33 л, d=60 мм
34,5 мм
19,1 мм
Бутылка 0,5 л, d=65 мм
37,4 мм
20,7 мм
Бутылка 1,0 л, d=80 мм
46,0 мм
25,4 мм
Бутылка 1,5 л, d=95 мм
54,6 мм
30,2 мм
Таблица 3
Контейнер с пятью ножками
Радиальный выступ опорных элементов ниже радиуса контура нижнего основания
Диаметр окружности касания
Кег 20 л, d=235 мм
18,1 мм
99,9 мм
Бутылка 0,33 л, d=60 мм
5,3 мм
28,6 мм
Бутылка 0,5 л, d=65 мм
5,5 мм
31,0 мм
Бутылка 1,0 л, d=80 мм
7,1 мм
38,1 мм
Бутылка 1,5 л, d=95 мм
8,4 мм
45,3 мм
Таблица 4
Контейнер с пятью ножками
Длина опорных элементов по полярной оси∗
Ширина опорных элементов по полярной оси∗
Кег 20 л, d=235 мм
80,2 мм
59,5 мм
Бутылка 0,33 л, d=60 мм
22,9 мм
15,6 мм
Бутылка 0,5 л, d=65 мм
24,8 мм
16,9 мм
Бутылка 1,0 л, d=80 мм
30,6 мм
20,8 мм
Бутылка 1,5 л, d=95 мм
36,6 мм
24,7 мм
∗ включая переходную зону
Таблица 5
Контейнер с семью ножками
Радиус контура нижнего основания
Радиус перехода от контура нижнего основания к боковой стенке
Кег 20 л, d=235 мм
135,0 мм
49,6 мм
Бутылка 0,33 л, d=60 мм
34,2 мм
18,9 мм
Бутылка 0,5 л, d=65 мм
37,3 мм
20,7 мм
Бутылка 1,0 л, d=80 мм
46,2 мм
25,6 мм
Бутылка 1,5 л, d=95 мм
54,6 мм
30,2 мм
Таблица 6
Контейнер с семью ножками
Радиальный выступ опорных элементов ниже радиуса контура нижнего основания
Диаметр окружности касания
Кег 20 л, d=235 мм
18,1 мм
99,9 мм
Бутылка 0,33 л, d=60 мм
5,3 мм
28,5 мм
Бутылка 0,5 л, d=65 мм
5,8 мм
31,0 мм
Бутылка 1,0 л, d=80 мм
7,2 мм
38,5 мм
Бутылка 1,5 л, d=95 мм
8,4 мм
45,4 мм
Таблица 7
Контейнер с семью ножками
Длина опорных элементов по полярной оси∗
Ширина опорных элементов по полярной оси∗
Кег 20 л, d=235 мм
78,9 мм
54,8 мм
Бутылка 0,33 л, d=60 мм
22,4 мм
14,0 мм
Бутылка 0,5 л, d=65 мм
24,4 мм
15,3 мм
Бутылка 1,0 л, d=80 мм
30,3 мм
19,0 мм
Бутылка 1,5 л, d=95 мм
35,7 мм
22,4 мм
∗ включая переходную зону
Таблица 8
Радиус переходной зоны (пять ножек)
Радиус переходной зоны (семь ножек)
Кег 20 л, d=235 мм
12,0 мм
8,0 мм
Бутылка 0,33 л, d=60 мм
3,15 мм
1,88 мм
Бутылка 0,5 л, d=65 мм
3,44 мм
2,05 мм
Бутылка 1,0 л, d=80 мм
4,26 мм
2,54 мм
Бутылка 1,5 л, d=95 мм
5,0 мм
3,0 мм
На Фиг.7-9 представлена дополнительная информация о пространственных характеристиках в отношении кега объемом 20 л с основанием 14 с пятью ножками. На Фиг.10 и 11 соответственно представлена информация о размерах кега 104 объемом 18 л с основанием с пятью ножками и его преформы.
На Фиг.8 показан увеличенный частичный вид продольного сечения петалоидного основания кега объемом 20 л, изображенного на Фиг.7, сечение выполнено вдоль линии сечения VIII-VIII. Полученная секущая плоскость пересекает опорный элемент 16 в его контактной точке 42, а также параллельна и расположена радиально на расстоянии 50 мм от центральной продольной оси 12 кега 10. В этом сечении опорного элемента 16 его контур имеет по существу постоянный радиус выпуклости, имеющий значение 23,0 мм, который расположен между углублениями с радиусом 12,0 мм переходных зон 26 и каждой стороной.
На Фиг.9 представлен увеличенный частичный вид продольного сечения петалоидного основания кега объемом 20 л, показанного на Фиг.7, сечение выполнено вдоль линии IX-IX. Полученная секущая плоскость выровнена с центральной продольной осью 12 кега 10 и пересекает тот же опорный элемент 16, как показанный на Фиг.8, в контактной точке 42. Вид на Фиг.9 соответствует виду, приведенному на Фиг.3, но на нем указана следующая дополнительная информация о размерах кега объемом 20 л, приведенная в Таблицах 9 и 10.
Таблица 9
Радиус
Радиус контура нижнего основания
135,0 мм
Радиус вогнутого центрального выступа
35,0 мм
Радиус вогнутой переходной зоны между вогнутым центральным выступом и радиально внутренним концом опорного элемента
12,0 мм
Радиус опорного элемента в области внутренней части вблизи радиально внутреннего конца опорного элемента
35,0 мм
Радиус опорного элемента в области внутренней части между радиально внутренним концом и центральной областью опорного элемента
43,0 мм
Радиус опорного элемента в центральной области между окружностью касания и внутренней частью
50,0 мм
Радиус опорного элемента в центральной области, которая расположена радиально внутри и вблизи окружности касания
20,5 мм
Радиус опорного элемента в центральной области, которая расположена радиально за пределами и вблизи окружности касания
24,0 мм
Радиус опорного элемента в центральной области между окружностью касания и внешней частью
32,0 мм
Радиус опорного элемента в области внешней части между радиально внешней частью и центральной областью опорного элемента
27,75 мм
Радиус опорного элемента в области внешней части вблизи радиально внешнего края
120,0 мм
Радиус вогнутой переходной зоны между контуром нижнего основания и радиально внешним концом опорного основания
12,0 мм
Радиус перехода от контура нижнего основания к боковой стенке
49,6 мм
Эти данные о размерах радиусов применимы также к точкам на других опорных элементах 16 контейнера 10. Такие точки обычно расположены внутри любой плоскости, в которой лежит как центральная продольная ось 12 контейнера, так и полярная ось конкретного опорного элемента 16.
Таблица 10
Расстояние
Расстояние вдоль центральной продольной оси между выгнутым центральным выступом и плоскостью, содержащей окружность касания
3,0 мм
Осевая глубина центрального выпуклого выступа вдоль центральной продольной оси
4,5 мм
Расстояние вдоль центральной продольной оси от контура нижнего основания до плоскости, содержащей окружность касания
8,0 мм
Расстояние вдоль оси, параллельной центральной продольной оси, от переходной зоны (между центральным выступом и опорным элементом) до плоскости, содержащей окружность касания
7,5 мм
Осевая глубина части основания (расстояние по оси от плоскости, содержащей окружность касания до нижнего по направлению оси края цилиндрической боковой стенки)
91,2 мм
Радиальная длина участка от центральной продольной оси до перехода между контуром основания и опорным элементом
84,66 мм
В дополнение к вышеприведенным пространственным характеристикам в Таблице 11 приведена информация, полученная в результате испытаний по оценке разрывающего давления. Это данные, указывающие на стандартное разрывающее давление в кеге 10 объемом 20 л с петалоидным основанием 14 с пятью ножками согласно настоящему изобретению. Для целей сравнения испытания по оценке давления проводили также для традиционного петалоидного основания при аналогичных условиях.
Таблица 11
Испытание
Разрывающее давление традиционного основания (бар)
Разрывающее давление основания по изобретению (бар)
1
9,29
9,55
2
7,68
9,04
3
9,09
8,59
4
8,92
9,57
5
8,8
9,29
6
5,99
7,78
7
5,96
8,69
8
6,25
8,08
9
9,14
9,31
10
8,82
8,33
Среднее
7,99
8,82
Максимальное
9,29
9,57
Минимальное
5,96
7,78
Дифференц.
3,33
1,79
Таким образом, видно, что среднее разрывающее давление в кеге объемом 20 л с основанием с пятью ножками составляет примерно 8,8 бар (880 кбар). При этом расход материала на кег объемом 20 л соответствует 0,234 кг полиэтилентерефталата. Соответственно, можно рассчитать соотношения сопротивления давлению, вместимости и расхода материалов для данного кега объемом 20 л:
Отношение среднего сопротивления давления к расходу материалов = 3,76 МПа/кг
Соотношение вместимости к расходу материалов = 85 л/кг
Понятно, что подобные соотношения можно экстраполировать на контейнеры различных форм и размеров с основанием, описанным в настоящем изобретении.
На Фиг.10 и в Таблице 12 приведена дополнительная информация о размерах для кега 104 объемом 18 л.
Таблица 12
Радиус кривизны выпуклого контура нижнего основания
135,0 мм
Диаметр корпуса в самой широкой точке
287, 0 мм
Радиус кривизны выпуклого контура корпуса
352,0 мм
Радиус кривизны области контура между корпусом и горлышком
185,0 мм
Радиус кривизны контура вогнутого горловины
65,0 мм
Диаметр горловины
65,0 мм
Общая длина по оси
490,0 мм
Длина по оси от основания до шейки горловины
472,0 мм
Длина по оси от впускного отверстия кега до метки наполнения напитка, которая обозначает 18 литров от уровня дна
112,5 мм
На Фиг.11 и Таблице 13 представлена дополнительная информация о размерах преформы 106 для кега 104 объемом 18 л, изображенного на Фиг.10.
Таблица 13
Общая длина по оси
195,0 мм
Длина по оси от основания до венчика горловины
177,0 мм
Толщина основания по оси
6,0 мм
Толщина каждой цилиндрической боковой стенки
11,0 мм
Длина по оси части цилиндрической горловины ниже венчика
15,0 мм
Длина по оси части горловины ниже венчика до цилиндрической боковой стенки (включая цилиндрическую часть горловины и коническую часть горловины)
57,3 мм
Диаметр цилиндрической части горловины
64,2 мм
Диаметр цилиндрической боковой стенки
77,0 мм
Внутренний диаметр преформы
55,0 мм
Диаметр венчика горловины
81,0 мм
Примерное разрывающее давление для данного кега объемом 18 л с основанием с пятью ножками составляет примерно 14 бар (1400 кбар). Расход материала на кег объемом 18 л составляет 0,468 кг полиэтилентерефталата. Соответственно, отношения сопротивления давлению, вместимости и расхода материала на кег объемом 18 л можно рассчитать следующим образом:
Отношение среднего сопротивления давления к расходу материалов = 3 МПа/кг
Отношение вместимости к расходу материалов = 41 л/кг
Для основания с пятью ножками могут быть использованы следующие соотношения:
Бочка объемом 20 литров:
Длина опорных элементов вдоль полярной оси / ширина
опорных элементов по полярной оси = 1,35
Диаметр окружности касания / ширина опорных элементов по
полярной оси = 1,68
Радиус контура нижнего основания / диаметр боковой стенки = 0,57
Радиус контура нижнего основания / радиус перехода от контура нижнего основания к боковой стенке = 2,72
Радиальный выступ опорных элементов ниже радиуса контура нижнего основания / радиус контура нижнего основания = 1,13
Бутылки различных объемов:
Длина опорных элементов вдоль полярной оси / ширина
опорных элементов по полярной оси = 1,47
Диаметр окружности касания / ширина опорных элементов по
полярной оси = 1,83
Радиус контура нижнего основания / диаметр боковой стенки = 0,58
Радиус контура нижнего основания / радиус перехода от контура
нижнего основания к боковой стенке = 1,81
Радиальный выступ опорных элементов ниже радиуса контура
нижнего основания / радиус контура нижнего основания = 1,15
Аналогично, основанию с семью ножками соответствуют такие соотношения как:
Бочка объемом 20 литров:
Длина опорных элементов вдоль полярной оси / ширина
опорных элементов по полярной оси = 1,44
Диаметр окружности касания / ширина опорных элементов по
полярной оси = 1,82
Радиус контура нижнего основания / диаметр боковой стенки = 0,57
Радиус контура нижнего основания / радиус перехода от контура нижнего основания к боковой стенке = 2,72
Радиальный выступ опорных элементов ниже радиуса контура нижнего основания / радиус контура нижнего основания = 1,13
Бутылки различных объемов:
Длина опорных элементов вдоль полярной оси / ширина
опорных элементов по полярной оси = 1,59
Диаметр окружности касания / ширина опорных элементов по
полярной оси = 2,03
Радиус контура нижнего основания / диаметр боковой стенки = 0,57
Радиус контура нижнего основания / радиус перехода от контура нижнего основания к боковой стенке = 1,8
Радиальный выступ опорных элементов ниже радиуса контура нижнего основания / радиус контура нижнего основания = 1,15
Из вышеизложенного описания следует, что улучшенная форма петалоидного основания изобретения имеет различные дополнительные преимущества. В частности, преимуществом является плавно изогнутая форма без острых углов, которая способствует лучшему сопротивлению трещинообразованию. Также важно, что площадь поверхности основания меньше, чем площадь поверхности известных эквивалентов. Таким образом, для определенного количества полимера изобретение позволяет выполнить стенки более толстыми, а значит, позволяет получить более прочное основание. В качестве альтернативы, можно уменьшить вес и расход материала при сохранении прочности основания. Прочное основание особенно важно в случаях, когда на контейнеры действует повышенное внутреннее давление и/или повышенная температура, например газированные напитки, пиво и горячие или пастеризованные жидкости.