Пластиковая бутылка
Изобретение относится к пищевой промышленности. Пластиковая бутылка для напитков образована из горловины, заплечика, корпуса и дна. Форма поперечного сечения корпуса представляет собой правильный многоугольник, количество углов которого является четным числом не менее 4 и не более 32. Каждый угол многоугольника закруглен дугой, радиус которой составляет не более половины радиуса окружности, описанной вокруг формы поперечного сечения в корпусе. Формы поперечных сечений имеют одинаковую форму в любом участке корпуса. Окружности, описанные вокруг форм поперечных сечений, идентичны друг другу. Описанные окружности имеют центр на вертикальной центральной оси корпуса. Форма поперечного сечения корпуса поворачивается вокруг указанной центральной оси пропорционально высоте вдоль указанной центральной оси. Бутылка обладает стойкостью к деформированию при изменении внутреннего давления, вызванного нагревом или охлаждением, и обеспечивает качественное закрепление этикетки. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Настоящее изобретение относится к пластиковым бутылкам для использования в качестве контейнеров для жидкости, в частности к пластиковым бутылкам для напитков, которые подлежат горячему заполнению или асептическому заполнению.
Бутылки дутьевого формования с двухосной вытяжкой, изготовленные из полиэтилентерефталата (РЕТ), широко используются в качестве контейнеров для напитков. Контейнеры обычно заполняют напитками либо путем горячего заполнения, либо путем асептического заполнения. При горячем заполнении контейнеры дутьевого формования с двухосной вытяжкой заполняют напитком, нагретым приблизительно до 90°C, закрывают крышкой и затем охлаждают. При асептическом заполнении контейнеры стерилизуют и затем заполняют в полученной асептической окружающей среде. Горячее заполнение сопровождается проблемой, состоящей в том, что контейнеры расширяются при заполнении или укупорке, а после охлаждения контейнеры сжимаются из-за снижения давления внутри них. При асептическом наполнении также возникает проблема, связанная с тем, что контейнеры сжимаются из-за пониженного давления, которое возникает из-за поглощения кислорода из свободного пространства над жидкостью.
В последнее время бутылки из РЕТ (полиэтилентерефталата) часто выставляют в витринах с подогревом. Это вызывает проблему, связанную с тем, что контейнеры раздуваются из-за увеличенного внутреннего давления при нагреве.
В качестве решения упомянутых проблем бутылки как правило оборудуются на своем корпусе поглощающей деформацию панелью или вогнутыми ребрами, которые раздуваются при расширении бутылки и сжимаются при снижении давления в бутылке и таким образом поглощают деформацию. В другом решении количество полимерного материала увеличивается, посредством чего повышается жесткость бутылок. Эти подходы требуют большой поглощающей деформацию панели, что нарушает внешний вид бутылки. Также с точки зрения общего дизайна эти бутылки лишены неразрывности в очертании (контуре) и поэтому выглядят неуклюжими (громоздкими).
Кроме того, поглощающие деформацию панели имеют вогнуто-выпуклую форму. Поэтому когда на бутылку наносят термоусадочную этикетку для украшения поверхности, могут возникать зазоры между бутылкой и термоусадочной этикеткой, что вызывает проблемы в том, что бутылку трудно удерживать, термоусадочная этикетка отрывается при транспортировке, а при попадании влаги в эти зазоры ее трудно удалить.
Если не используется поглощающая деформацию панель, так что бутылка имеет цилиндрическую форму, позволяющую избежать упомянутых проблем, бутылка неравномерно сжимается при снижении в ней давления, тем самым нарушая внешний вид. Кроме того, если уменьшают количество полимерного материала в бутылке, ее прочность на продольный изгиб снижается, и поэтому бутылки разрушаются при штабелировании. Из-за этих проблем единственным практическим способом добиться того, чтобы бутылки выдерживали снижение давления, является увеличение количества полимерного материала в бутылке, что нежелательно с точки зрения производительности и экономии.
Другим возможным решением является многоугольная бутылка, описанная в заявке Японии на промышленный образец ("дизайн") 935840. Это решение создает проблему в том, что бутылки этой формы имеют небольшую прочность из-за отсутствия поглощающей деформацию панели. Поэтому каждая поверхность, образующая боковую стенку, изгибается в вертикальном направлении при пониженном давлении, что приводит к заметной деформации. Иначе участки с малой толщиной не выдерживают пониженного давления, и, таким образом, только поверхности этих участков изгибаются, проявляя заметную деформацию.
В бутылке, описанной в заявке Японии на промышленный образец 961967, треугольные поверхности расположены геометрически и на верхних и нижних частях скрученной стенки. Такая структура обеспечивает получение прочных бутылок. Кроме того, вертикальное сечение (боковая стенка) имеет ступенчатую форму с углублением, что также способствует прочности. Каждая из скрученных боковых поверхностей сопротивляется деформации в результате указанной структуры, что также служит для упрочнения бутылки. Поэтому форма бутылки, описанная в Японской заявке № 961967, пригодна для повышения прочности бутылки (увеличения жесткости контейнера). Когда к бутылке прилагается пониженное давление, высокая жесткость может привести к вздутию только в тонких областях, что вызывает сильную деформацию. Кроме того, так как вертикальное сечение имеет ступенчатую форму, где сложно расположены треугольные поверхности, существует проблема в том, что на стадии стерилизации при асептическом наполнении поток стерилизующей жидкости может быть недостаточным в некоторых областях, или в том, что стерилизующая жидкость может быть не полностью удалена.
Кроме того, форма бутылок до сих пор была ограничена такой стереотипной формой, как цилиндрическая или квадратная, для обеспечения быстрой и надежной подачи бутылок на линии производства напитка и для обеспечения того, что бутылки не упадут при скольжении и подаче на непрерывные производственные линии, и также для облегчения аккуратной упаковки бутылок в фасовочно-упаковочном автомате.
Для решения упомянутых проблем с традиционными бутылками настоящее изобретение призвано обеспечить, при низкой стоимости, пластиковые бутылки для напитков, которые при асептическом наполнении или горячем наполнении грубо не деформируются при изменении внутреннего давления, вызванном нагревом или охлаждением, способны поглощать декомпрессированный объем и также имеют дизайн, позволяющий избежать неудовлетворительного внешнего вида, удобны для удерживания потребителем, не подвержены разрыву или отслаиванию термоусадочных этикеток при транспортировке, обладают высокой несущей способностью (грузоподъемностью), а также упаковочной прочностью и не создают проблем на линии наполнения бутылок.
Для решения указанных задач пластиковая бутылка по изобретению характеризуется тем, что образована из горловины, заплечика, корпуса и дна, форма поперечного сечения корпуса представляет собой правильный многоугольник, имеющий четное количество углов не менее 4 и не более 32, каждый угол многоугольника закруглен дугой, радиус которой составляет не более половины радиуса окружности, описанной вокруг формы поперечного сечения в корпусе, формы поперечных сечений одинаковы на любом участке корпуса, окружности, описанные вокруг форм поперечных сечений, идентичны друг другу, описанные окружности имеют центры на вертикальной центральной оси корпуса, и форма поперечного сечения корпуса поворачивается вокруг указанной центральной оси пропорционально высоте вдоль указанной центральной оси.
В предпочтительном варианте упомянутых пластиковых бутылок форма поперечного сечения корпуса поворачивается так, что угол поворота составляет 360°/количество углов многоугольника.
В другом предпочтительном варианте упомянутых пластиковых бутылок поперечное сечение заплечика также представляет собой многоугольник, в котором каждый угол закруглен округлой дугой и указанное поперечное сечение не поворачивается.
В другом предпочтительном варианте выполнения пластиковая бутылка изготавливается из полиэтилентерефталата и формуется посредством дутьевого формования с двухосной вытяжкой.
Бутылка, изготовленная при таких условиях, имеет сторону стенки в форме правильного многоугольника, поворачивающегося от дна к заплечику. Когда этот контейнер подвергается декомпрессии, каждая поверхность подвергается воздействию пониженного давления, в то время как контейнер в целом нейтрализует деформацию, вызванную декомпрессией, в направлении изгиба. Таким образом, несмотря на присутствие деформации она незаметна по сравнению с формой контейнера до деформации. Что касается силы сопротивления декомпрессии, вызванной деформацией, бутылка деформируется целиком, с тем чтобы деформация могла быть нейтрализована, и поэтому заметной деформации, такой как так называемое вздутие, сложно возникнуть. Поэтому бутылка по изобретению более прочна к декомпрессии по сравнению с традиционными бутылками с учетом концепции «заметной деформации, которая наносит вред приемлемости продуктов». Можно сказать, что бутылка по изобретению дышит в соответствии с изменением внутреннего давления. Подтверждено, что на основании вышеизложенного, даже несмотря на то, что возникает серьезная деформация, такая как вздутие, бутылка принимает свою первоначальную форму, как только декомпрессия ослабляется, в отличие от традиционных бутылок, упрочненных панелями, которые не принимают вновь свою первоначальную форму.
Это изобретение обеспечивает пластиковая бутылка для напитков, которая при асептическом наполнении или горячем наполнении грубо не деформируется при изменении внутреннего давления, вызываемом нагревом или охлаждением, имеет оригинальный дизайн, обеспечивающий привлекательный внешний вид, удобна для удерживания пользователем, не подвержена отслаиванию термоусадочных этикеток при транспортировке, обладает высокой грузоподъемностью и не создает проблем на линии наполнения бутылок.
В традиционных пластиковых бутылках при изменении внутреннего давления центральная ось сечения горловины отклоняется от центральной оси корпуса бутылки, и, таким образом, возникает деформация. В бутылке по изобретению ее спирали закручиваются более туго вокруг корпуса, что приводит к тому, что высота пластиковой бутылки снижается, и, соответственно, ее объем уменьшается. Или, напротив, если спирали закручены слабее, это приводит к тому, что высота пластиковой бутылки увеличивается, и, соответственно, увеличивается ее объем. Такая деформация предохраняет пластиковую бутылку по изобретению от такого деформирования, что центральная ось сечения ее горловины отклоняется от центральной оси сечения корпуса.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематичный вид варианта бутылки по изобретению.
Фиг.2 - поперечное сечение корпуса бутылки согласно варианту выполнения изобретения.
Фиг.3 - поперечное сечение корпуса бутылки согласно варианту выполнения изобретения.
Предпочтительный вариант выполнения изобретения
На Фиг.1 показан вариант выполнения настоящего изобретения. Пластиковая бутылка (1) настоящего изобретения образована из горловины (2), заплечика (3), корпуса (4) и дна (5), и бутылка (1) закрывается укупорочным средством (6). В качестве укупорочного средства (6) может быть любое приспособление, если оно обеспечивает прочное закрывание. Примеры укупорочных приспособлений включают завинчивающиеся крышки, нажимные крышки и термическое уплотнение, среди которых завинчивающаяся крышка является предпочтительной ввиду повторного закрывания после открытия.
В качестве материала пластиковой бутылки возможны полипропилен, полиэтилен, полиамид, полиэтилентерефталат и слоистый пластик. Любой из этих материалов является допустимым, если при помощи него можно создать желаемую форму бутылки. В целях использования для напитков бутылки дутьевого формования с двухосной вытяжкой, изготовленные из полиэтилентерефталата, являются предпочтительными.
Поперечное сечение (7) корпуса этой пластиковой бутылки (1) представляет собой многоугольник, в котором каждый угол закруглен дугой (8). Любое сечение имеет одинаковую форму между нижним концом (9) и верхним концом (10) корпуса пластиковой бутылки. Благодаря этой особенности на корпусе не образуются вогнутости. Поэтому, когда термоусадочная этикетка помещается в качестве украшения поверхности, не создается зазора между бутылкой и этикеткой, и, таким образом, предотвращается отслаивание или обрыв этикетки при розливе, и, кроме того, предотвращается задерживание воды между бутылкой и этикеткой. Отсутствие зазора между термоусадочной этикеткой и бутылкой делает обращение с бутылкой более удобным для потребителя.
Бутылка по изобретению кроме того характеризуется тем, что любая окружность (11), описанная вокруг поперечного сечения корпуса, имеет одинаковую форму, и тем, что центры (12) таких описанных окружностей расположены на одной оси.
Количество углов правильного многоугольника предпочтительно составляет четное число между 4 и 32. Если число углов более 32, внешняя форма становится не отличимой от формы цилиндрической бутылки. С точки зрения проектирования желательным является шесть или восемь углов. Если число углов нечетное, толщина стенки становится неравномерной, когда бутылка раздувается. Кроме того, линия разделения формы для дутьевого формования может стать сложной, и могут возникнуть царапины, когда бутылка изымается из формы.
Каждый угол многоугольника в корпусе закруглен округлой дугой (8), радиус которой составляет не более половины радиуса окружности (11), описанной вокруг поперечного сечения корпуса. Эта особенность не только приводит к превосходному дизайну, способствуя прекрасному выражению многоугольных поверхностей, но также производит эффект ребристости, когда радиус дуги (8) мал, этот эффект повышает сопротивление вертикальным нагрузкам.
Любое сечение имеет одинаковую форму между нижним концом (9) и верхним концом (10) корпуса пластиковой бутылки. Кроме того, любая окружность (11), описанная вокруг поперечного сечения корпуса, имеет одинаковую форму, и центры (12) этих описанных окружностей располагаются на одной оси. Благодаря этим особенностям менее вероятно заедание бутылок на линии производства.
Поперечное сечение корпуса поворачивается вокруг центра (12) окружности, описанной вокруг поперечного сечения корпуса, пропорционально высоте. Благодаря этой особенности достигается плавное очертание наряду с улучшенным сопротивлением горизонтальным нагрузкам. Благодаря этой форме вращения контактные поверхности бутылки приобретают практически круглую форму, то улучшает вращательные характеристики. Это также облегчает загрузку бутылок в торговый автомат.
Также что касается изменения во внутреннем объеме, которое являлось технической проблемой, бутылки расширяются или сжимаются в вертикальном направлении благодаря вращению и таким образом способны деформироваться без повреждения внешнего вида. Что касается соотношения между углом вращения поперечного сечения корпуса и высотой, оно предпочтительно составляет 0,6°/мм или менее, или, наиболее предпочтительно, 360°/количество углов. Когда угол поворота очень велик по отношению к высоте, поднутрение формы для формования бутылки увеличивается настолько, что затрудняет извлечение бутылки из формы после ее дутьевого формования, и возникают царапины, когда бутылки извлекают из форм. Когда угол поворота составляет 360°/количество углов, не возникает проблем с поднутрением формы, и бутылки формуются без каких-либо трудностей.
Что касается дизайна бутылки, поперечное сечение заплечика может быть также многоугольным, с углами, закругленными дугой, в целях большей выразительности обтекаемой конфигурации. В этом случае предпочтительно не вращать поперечное сечение, чтобы избежать проблем с поднутрением формы.
Пример
Вариант выполнения изобретения далее поясняется на примере практического осуществления.
Бутылка изготовлена дутьевым формованием с двухосной вытяжкой при использовании полиэтилентерефталата. Полимерный материал использован в количестве 29 г, емкость составила 500 мл, максимальный диаметр составил 67 мм и высота составила 270 мм. Бутылка состояла из горловины, заплечика, корпуса и дна. Поперечное сечение корпуса представляло собой правильный шестиугольник. Каждый угол правильного шестиугольника был закруглен дугой. Поперечные сечения имели одинаковую форму на любом участке корпуса. Окружности, описанные вокруг форм поперечного сечения, были идентичны. Центры описанных окружностей располагались на одной оси. Радиус описанной окружности составлял 33,5 мм. Радиус дуги составлял 5 мм.
Форма поперечного сечения корпуса равномерно поворачивалась со скоростью 0,4°/мм вокруг центра, такого как ось, окружностей, описанных вокруг указанной формы поперечного сечения. Общий угол поворота составил 60 градусов. В области заплечика форма поперечного сечения также представляла собой правильный шестиугольник, где каждый угол был закруглен дугой. Это поперечное сечение не вращалось.
Бутылки, сконструированные, как описано выше, имели хорошую приемлемость, а также хорошую «управляемость» (были удобны в обращении). После горячего наполнения, а затем охлаждения, бутылки не вызвали никаких проблем в исправности производственной линии. Бутылки сохранили приемлемый внешний вид. При испытании транспортировкой бутылки не демонстрировали ни отслаивания этикеток, ни вздутия при нагрузке.
Промышленная применимость
Пластиковая бутылка по изобретению пригодна в качестве коммерческого контейнера для напитков.
1. Пластиковая бутылка, характеризующаяся тем, что образована из горловины, заплечика, корпуса и дна; форма поперечного сечения корпуса представляет собой правильный многоугольник, количество углов которого является четным числом не менее 4 и не более 32; каждый угол многоугольника закруглен дугой, радиус которой составляет не более половины радиуса окружности, описанной вокруг формы поперечного сечения корпуса; формы поперечных сечений имеют одинаковую форму в любом участке корпуса; окружности, описанные вокруг форм поперечного сечения, идентичны друг другу; описанные окружности имеют центр на вертикальной центральной оси корпуса и форма поперечного сечения корпуса поворачивается вокруг указанной центральной оси пропорционально высоте вдоль указанной центральной оси.
2. Пластиковая бутылка по п.1, в которой форма поперечного сечения в корпусе поворачивается так, что соотношение между углом поворота и высотой составляет 1°/мм или менее.
3. Пластиковая бутылка по п.1, в которой форма поперечного сечения в корпусе поворачивается так, что угол поворота составляет 360°/количество углов в многоугольнике.
4. Пластиковая бутылка по п.2, в которой форма поперечного сечения в корпусе поворачивается так, что угол поворота составляет 360°/количество углов в многоугольнике.
5. Пластиковая бутылка по п.1, в которой форма поперечного сечения заплечика представляет собой многоугольник, каждый угол которого закруглен дугой, и в которой форма поперечного сечения не поворачивается.
6. Пластиковая бутылка по п.2, в которой форма поперечного сечения заплечика представляет собой многоугольник, каждый угол которого закруглен дугой, и в которой форма поперечного сечения не поворачивается.
7. Пластиковая бутылка по п.3, в которой форма поперечного сечения заплечика представляет собой многоугольник, каждый угол которого закруглен дугой, и в которой форма поперечного сечения не поворачивается.
8. Пластиковая бутылка по п.4, в которой форма поперечного сечения заплечика представляет собой многоугольник, каждый угол которого закруглен дугой, и в которой форма поперечного сечения не поворачивается.
9. Пластиковая бутылка по любому из пп.1-8, которая изготовлена из полиэтилентерефталата и отформована дутьевым формованием с двухосной вытяжкой.
