Полиэтилентерефталатная емкость

 

Сущность изобретения: емкость содержит верхнюю часть, обеспечивающую герметичность , боковую стенку и основание, интегральное с боковой стенкой. Основание имеет периферийное опорное кольцо, купол с кольцевой стенкой, связанной с периферийным кольцом, оканчивающимся центральным диском. Кольцевая стенка армирована ребрами жесткости. Каждое из ребер жесткости включает вертикальные армирующие стенки с соединительными участками между ними и расположено по траектории эвольвенты центрального диска. 5 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР ((ОСПАТЕНТ СССР) фП САНИЕ ЗОБ ЕТЕН Я

ПАТЕНТУ (sI)s В 65.D 1/02 (21) 4831964/13 (2 ) 18,12,90 (46) 30.08.93. Бюл, N. 32 (3 1) 452638 (3P) 19.12,89 (3 )US (71) Хувер Юниверсал, Инк. (US) (7 ) Теодор Фоукар Эбепле (03) (5 ) Патент США М 4598831, к . В 65 D 1/02, 1986, (5 ) ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТНАЯ ЕМК() СТ6

Изобретение относится к полиэфирным емкостям, а точно к полиэфирным емкостям, полученным из полиэтилентерефталата (РЕТ) и обеспеченным улучшенной конфигур цией основания с возможностью заполн ть емкости горячими жидкостями без д формации.

Типично полиэтилентерефталатные емк сти получают процессами, в которых удлин нная трубчатая заготовка, изготовленная и жекционными формованием или другими и оцессами, нагревается и расширяется до с ответствия с внутренней поверхностью ф рмы, при этом получают полужесткие тонкостенные емкости. Т.к. емкость в процессе и оизводства и использования подвергаетс действию давления и различных нагруз к, она должна быть сконструирована .та им образом, чтобы сопротивляться таким физическим воздействиям с сохранением. К2 1838li97АЗ (57) Сущность изобретения: емкость содержит верхнюю часть, обеспечивающую герметичность, боковую стенку и основание, интегральное с боковой стенкой. Основание имеет периферийное опорное кольцо, купол с кольцевой стенкой. связанной с периферийным кольцом, оканчивающимся центральным диском. Кольцевая стенка армирована ребрами жесткости, Каждое из ребер жесткости включает вертикальные армирующие стенки с соединительными участками между ними и расположено по траектории эвольвенты центрального диска. 5 ил. предварительно заданной и требуемой конфигурации. Беспорядочные или асимметричные утолщения или деформация емкости приводят к выпуску продукции, не отвечающей эстетическим и промышленным требованиям и поэтому их необходимо исключить.В процессе производства полиэтилентерефталатной емкости методом раздува в форме, заготовку обычно растягивают и раздувают для получения как осевого, так и радиального удлинения в материале. В технологии такое формование известно как (д) двуосное удлинение. Двухосное удлинение вызывает усадочные напряжения внутри материала, которые, если отсутствует релаксация или физическое ограничение, стремятся заставить изделие усаживаться и деформироваться в направлении формы до удлинения..3

1838197

Влияние таких неотрелаксированных усадочных напряжений особенно существенно на определенных стадиях производственного процесса. Во-первых, это немедленно происходит после извлечения емкости из формы, На этой стадии увеличенная температура действует на изделие, которое имеет значительно меньшую жесткость, чем конечный продукт. Определенно, усадочные напряжения имеют большее значение в течение этой фазы производственного процесса, где "память" ..полиэтилентерефталата стремится заставить емкость принять свою первоначальную форму до формования, .Другая фаза производственного процесса, где усадочные напряжения значительны, происходит в случае так называемого "горячего заполнения" емкости, где емкость заполняют напитком или продуктом с повышенной температурой.

Повышенная температура напитка вызывает дополнительные механические напряжения на структуру емкости. Немедленно после заполнения емкости горячей жидкостью, температура жидкости снижает жесткость полиэтилентерефталатного материала и снова емкость становится чувствительной к действию неотрелаксированнаго усадочного напряжения.

После окончания производственных процессов конструкция емкости должна обеспечивать сохранение требуемой конфигурации при изменении внутреннего давления s емкости. Например, после охлаждения горячей жидкости, она уменьшается в объеме с соответствующим получением отрицательного давления внутри емкости. В процессе использования, емкость должна сопротивляться деформации, вызванной при внезапном увеличении внутреннего давления, которое происходит при манипулировании емкостью или при ее падении.

B промышленности хорошо известно, что полиэтилентерефталат в стенке дна не имеет молекулярного соответствия, относительно молекулярной ориентации, по всему поперечному сечению основания, Стенка дна состоит из аморфной области в центре основания, где полиэтилентерефталат имеет значительную толщину и не растянут или не имеет двухосной ориентации при проведении процесса раздува, и одновременно ориентированной области, где полиэтилентерефталат растянут и имеет двухосную ориентацию. Однородно ориентированная область примыкает к периферийной кромке, соединяющей основание с боковой стенкой.

Обе вышеназванные области сопротивля50 выполненный в основном по линии 5 — 5 фиг.3.

Фиг,1 иллюстрирует пример емкости, изготовленной из полиэтилентерефталата, котооая как иелое обозначена поз. 10. Емкость

10 обычно включает боковую стенку 12, верхний закрываемый патрубок 14 и основание

1б. Боковая стенка 12 при формовании может иметь большое число конфигураций для обеспечения требуемых эстетических целей, идентификации продукции и структурных ются действию усадочного напряжения, центральная аморфная область, благодаря своей увеличенной толщине, и однородно ориентированная область из-за своей двух5 осной ориентации. Однако, между аморфной и однородной областями существует переходная кольцевая область, которая не имеет ни значительной толщины, ни однородной ориентации, и поэтому не обладает сопротивлением к усадочному напряжению, В патент США ¹ 4.598.831 показан метод изменения формы и ориентации части переходной области в основании с получением радиального ряда секций трехгранных

15 пирамид, поверхность дна которых достаточно растянута и ориентирована. Однако, в выше упомянутом патенте значительная часть переходной области остается переходной и поэтому не ориентированной и не имеющей сопротивления к усадочному напряжению.

В соответствии с данным изобретением получена полиэтилентерефталатная емкость, имеющая структуру основания улучшенной конфигурации, которая поддерживает структурную жесткость и сопротивление против случайных деформаций и усадки вследствие ранее описанных механических и тепловых напряжений. Это достигается созданием спирального ряда усиливающих выпуклостей, ребер или других структурных образований, в . области, находящейся между аморфной полиэтилентерефталатной и однородно ориентированной частями основания, На фиг,1 представлен вид сбоку емкости, имеющей структуру основания в.соответствии с данным изобретением, часть дна показана в разрезе в виде искривленной секции; на фиг.2 — вид поперечного сечения

40 внутренней части формы для раздува с емкостью, обеспеченной улучшенной структурой основания данного изобретения и также возможное осевое удлинение заготовки, из которой получают емкость; на фиг.3 — вид дна структуры основания емкости данного изобретения; на фиг.4 — вид фрагмента растянутой секции части структуры основания, выполненный по линии 4 — 4 фиг,3; на фиг.5 — вид поперечного сечения, i838197

10

30

50

55 характеристик. Патрубок 14 приспособлен под крышку (не показана) и имеет кольцо жесткости, которое противостоит механическим нагрузкам от этой крышки. Основание

16 включает кольцо 18, которое определяет плоскость опоры 20 и обычно купол 22, вогнутый в объем емкости 10 и ограничивающий расположенный в центре диски 24.

Поверхность купола 22 может иметь форму сферы, параболическую форму. форму конуса, может быть плоской или иметь подобные формы. Конфигурация основания 16, которое включает особенности данного изобретения, более детально будет описана ниже, В процессе производства емкости 10, заготовка 26, имеющая форму аналогичную с испытательной лабораторной трубкой, помещается внутрь формы для раздува 28, Форма для раздува 28 включает правую половину формы 30, левую половину формы 32 и дно формы 34. После размещения внутри формы 28, заготовка 26 нагревается и плунжер 36 используется для осевого удлинения заготовки. Одновременно с осевым растяжением, заготовка 26 также расширяется за счет разницы давлений, которое создается через вход 38.плунжера 36, Заготовка 26 расширяется до принятия соответствия внутренней поверхности формы 28, В процессе этого расширения, емкость 10 подвергается действию комбинации как осевого, так и радиального удлинения. Как отмечалось ранее, недостаточное удлинение вызывает усадочные напряжения в готовом продукте.

Усадочное напряжение значительно увеличивается а переходной области 40, расположенной между центральным диском-24 и однородно ориентированной частью 42, примыкающей к периферийному кольцу 18. Материал переходной области 40 подвергается увеличенному удлинению относительно центрального диска 24. Однако. пол иэтилентерефталат в этой переходной области 40 не достаточно растянут и ориентирован и поэтому очень чувствителен к случайным или асимметрическим утолщением, вызванным тепловыми и механическими напряжениями.

Половинки 30 и 32 формы обеспечены охлаждающими каналами 44 для контроля температуры самой формы 28. Создание различных температур внутри формы 28 дает возможность получить различные характеристики материала в заранее определенных участках емкости 10. Использование этого типа форм описано в патенте

С ША N. 4.497,855 и 4.318.882 и здесь введено в ссылку. Вышеупомянутые патенты опи-. сывают емкости, которые формуют до первой конфигурации и затем повторным формованием до второй конфигурации с увеличенным объемом, допускающей возвращение емкости к своей первой конфигурации. как ответ на "память" полиэтилентерефталата, при уменьшении объема "горяче наполненной" жидкости в процессе ее охлаждения, Емкость 10, в соответствии с данным изобретением, также можно формовать при использовании технологии, раскрытой в этих патентах.

Часть 16 основания в соответствии с этим изобретением лучше описывать в ссылке на рис.3, 4 и 5. Центр выпуклого купола 22 определен утолщенным центральным диском 24, как отмечалось ранее. Ряд усиливающих спиральных ребер 46, начинающихся около центрального диска 24, расходятся из одного центра за пределы купола

22 по закрученной или спиральной траектории. Касательный вектор в любой точке спиральной траектории меняется в трех направлениях и траектории, представлена как непрерывно изменяющаяся трехмерная траектория, При нанесении нэ плоскую поверхность, кривую ребер 46 можно матемэтически представить различными кривыми, включая, но не только ограничиваясь или, спираль Архимеда, параболическую спираль или логарифмическую спираль. Спираль Архимеда можно определить как плоскую кривую, полученную движением точки вперед и в сторону от фиксированной точки с постоянной скоростью, при постоянной скорости вращения радиального вектора аз фиксированной точки.

В данном примере показано восемь ребер, т.к. это количество обеспечивает расположение ребер, при котором расстояние между соседними ребрами 46 приближается к ширине ребра, что приводит к тому; что купол 22 структуры основания практически полностью заполнен рядом ребер.46. Можно использовать большее или меньшее чйсло ребер, но тэк чтобы они заполняли купол

22, Каждое ребро 46 образует дугу вокруг центрального диска 24, при увеличивающемся расстоянии оттуда и обычно распространяясь по куполу 22, до исчезновения и определения кольцевого армирующего обода.48. Кольцевой обод 48 определяет площадь контакта кольца 18 с куполом 22.

Круглая внутри, внешняя боковая стенка 12 емкости 10 определяет наружную кромку кольца 18 и основания 16, Как показано на фиг.4, каждое ребро имеет форму поперечного сечения, соответствующую конфигурацией 50 обычной подковы. Подкова 50 расположена таким образом, чтобы закрытый изгиб 52 был рас1838197

10

30

45

55 положен и поднимался в объем 11 емкости

10. Поэтому, каждое ребро 46 также поднимается во внутрь объема 11. Каждое ребро

46 не имеет острых кромок для исключения развития внутренних концентраций напряжений.

Между каждыми соседними ребрами 46 находится спиральная желобчатая часть 54.

Каждый желоб 54, аналогично каждому ребру 46, берет начало от центрального диска

54, радиально расходится и спускается до трехмерной кривой, и также определяя кольцевой обод 48; контактирующий с периферийным кольцом 18, Снова,-при проицировании на плоскую поверхность, крйвая желобова 54 может быть математически представлена различными кривыми, включая спираль Архимеда, параболическую спираль или логарифмическую спираль.

Спиральная конфигурация части .основания 16 обеспечивает ряд преимуществ, Форма поперечного сечения, в виде подковы 50, спиральных ребер 46 обеспечивает структурную жесткость и усиление всего основания 16 против как изменения размеров, вызванных неотрелаксированным усадочным напряжением, когда полиэтилентерефталат находится при повышенной температуре, так и изменения размеров, вызванных уменьшенным внутренним давлением. Выполняя усиливающие функции в переходной области 40, спиральные ребра

46 также продолжают в однородноориентированную внешнюю часть 42 с обеспечением структурной поддержки, Спиральная природа данного изобретения позволяет значительно уменьшить размеры переходной области 40, при дальнейшем увеличении размера области однородноориентированного полиэтилентерефталата 42 в основании 16, В данных емкостях, полученных раздувом в форме, часть заготовки, которая становится основанием, растягивают в осевом и радиальных направлениях от центра диска по куполу, полученному дном формы. Когда раздув осуществляется таким образом, то возможная степень удлинения двухосноориентирован ного полиэтилентерефталата ограничена, В данном изобретении, по мере того, как нагретая заготовка 26 раздувается в соответствии со спиралями дна формы 34, полиэтилентерефталат подвергается растяжению по кривым как спиральных ребер, так и желобов. Кривая спиралей позволяет увеличить количество достаточно растянутого и однородно ориентированного полиэтилентерефталата, образующего купол 22 и основание 16. Как спиральные ребра 46, так и спиральные желобы 52 контролируют неотрелаксированное усадочное напряжение в основании 16 емкости 10, когда емкость 10 подвергается действию повышенной температуры при ее извлечении из формы или процесса горячего заполнения.

Данное изобретение отличается от обычной технологии формования раздувом в том, что не требуется применение ряда формованных внизу и недостаточно вытянутых радиальных секций в качестве несущих нагрузку усилителей основания 16. В данном изобретении, спиральные ребра 46 и желоба 52 оба вынуждают более высокую степень вытяжки. Дополнительно спиральные ребра 46 также обеспечивают требования по способности нести нагрузку.

Подковообразная форма 50 ребер 46 обеспечивает структурное усиление по всему основанию 16 и в частности вокруг центрального диска 24, с сопротивлением увеличению внутреннего давления внутри емкости 10 в результате манипуляции или внезапного удара. Как результат, без жертвы структурйой жесткости в основании 16 уменьшили общее количество недостаточно ориентированного полиэтилентерефталатного материала.

Формула изобретения

Полиэтилентерефталатная емкость, образованная способом дутьевого формирования и допускающая заполнение жидкостью с температурой выше комнатной, включающая верхнюю часть, обеспечивающую герметичность емкости, боковую стенку и основание, образованное интегрально с боковой стенкой, причем основание имеет периферийное опорное кольцо на нижнем конце боковой стенки, которое расположено концентрично с ней, купол, образованный интегрально с периферийным кольцом, направленный внутрь емкости и оканчивающийся центральным диском, который также расположен концентрично с боковой стенкой, при этом купол содержит кольцевую стенку, расположенную между диском и периферийным кольцом, кольцевая стенка армирована ребрами жесткости, разнесенными и расположенными поперек кольцевой стенки, отличающаяся тем, что, с целью повышения структурной жесткости и сопротивления деформациям, вызываемым наполнением емкости горячей жидкостью, каждое из ребер жесткости включает вертикальные армирующие стекки с соединительными участками между ними и расположено по траектории эвольвенты центрального диска.

1838197

lO

Ф

1

1838197

Составитель А,Ульянова

Техред M.Mîðãåíòàë KoPPeKTQP А. Козориз

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г: Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2895 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5