专利名称：用于液体制品的容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于盛装液体的容器，该容器包括至少一个加强装置。所述加强装置设置在该容器的侧壁上，并且改进了所述侧壁的耐鼓胀性和所述容器的耐顶部负载性。
背景技术：
包装的变形问题在包装工业中是众所周知的。该包装的变形可能是随着在一个不透气的包装内部和环境压力之间存在的压力差而产生的，包装变形的另一个可能性可能是由所述包装上的顶部负载产生的。例如，当其它相同的容器堆叠在所述包装上时，在一个包装上就产生顶部负载。对某些包装材料如某些塑料或金属来说，这种包装变形可能是不可恢复的。薄壁的局部柔性包装对这个问题特别敏感。
有许多可能的因素可以导致在上述包装的内部和外部之间存在压力差。例如，包装的内含物在化学上可能是不稳定的，或者易同包装顶部空间中可能存在的气体反应，或者，在某些特定的情况下，可以同包装材料本身反应。任何涉及液体内含物的化学反应都可能导致产生气体并因此导致在包装中产生过高压力，或者导致吸收任何顶部空间气体并由此造成包装中压力不足。
当容器充填和密封期间的温度与装载、运输和贮藏期间的外部温度显著不同时，容器内部的压力和周围大气压力之间的压力差也可能出现。另一种产生压力差的可能性可以由容器充填时的环境压力与不同地理位置处的另一个环境压力不同而引起，例如当气密密闭式瓶子在海平面处被充填并移至山区时，或者反之亦然。
容器内部和外部之间的压力差可能造成容器本身的鼓胀。例如，在容器内部所积累的压力能够使底壁向外鼓胀。当所述容器处于直立位置时，底壁的这种鼓胀可以使容器不稳定并最终使容器倒下。欧洲专利EP-A-534012和EP-572722说明了用热塑塑料制造用于盛装液体的容器，它包括一个显示有改进的耐鼓胀性的底壁。
上面所提到的现有技术的容器不能防止它们侧壁的鼓胀。而且，我们发现，这些容器侧壁的耐向内变形性比耐向外鼓胀性要差。下面，“向内变形”被称之为“塌缩”。例如，当一个气密性容器内部的压力低于该容器外部的压力时，侧壁就塌缩。我们发现，侧壁的抗拉强度不能以足够的阻力对抗所述侧壁的塌缩。反之，所述侧壁的抗拉强度足以抵抗所述侧壁的向外鼓胀。因而，侧壁塌缩是由于所述气密性容器内部压力不足引起的，该塌缩的侧壁可以以这种方式变形而使其起皱。最终，所述起皱可以成为裂纹，因而相应的容器可能失去它的密封性。
这同样适用于所述容器必须经受顶部负载时的情况。耐顶部负载性是容器的另一个重要参数。如前所述，当例如在贮藏和运输过程中集装箱内的其它容器堆叠在一个处于直立位置的容器上时，该容器就经受一种顶部负载。至于塌陷，当顶部负载量超过所述容器某一最大耐力限度时，所述侧壁可以变形而使该侧壁起皱。最后，所述起皱也可以成为裂纹，因而相应的可能失去它的密封性。在该技术中，侧壁的耐塌缩性和耐顶部负载性通常是利用增加容器的厚度和重量来解决的。但这是不合适的，因为由于使用较大量的材料来制造所述容器而使制造这些容器的成本增加。
因此本发明的目的是提供一种用于液体制品的容器，它包括一个侧壁，该侧壁显示出一种改进的耐塌缩性和耐顶部负载性，而未增加用来制造所述容器的材料量。
发明概述本发明是一种容器，它包括一个侧壁和一个底壁。所述侧壁包括至少一个加强肋。该加强肋在一个平行于所述侧壁垂直轴线(A)的横截面平面中是该侧壁的最厚部分。所述加强肋在垂直于所述容器垂直轴线的平面中处处围绕着所述侧壁。所述加强肋遍布所述侧壁的一个有限部分。
附图简述
图1a是在本发明的一个实施方案中沿着一个平行于所述容器垂直轴线的平面切开的容器截面图，图1b是图1a的容器沿着垂直于该容器垂直轴线的平面中的线5-5切开的横截面图，而图1c是图1a的容器沿着垂直于该容器垂直轴线的另一个平面中的线5a-5a切开的横截面图。
图2是在本发明的另一实施方案中也是沿着平行于所述容器垂直轴线的一个平面的容器的截面图。
图3a是具有均匀壁厚分布技术的容器的前视图。图3b是具有图3a中容器的相同形状、但包括按照本发明所限定的壁厚分布的容器的前视图。
图4是挤压吹塑法的示意图，该方法能生产本发明的容器。
发明详述下面，“容器的垂直轴线”是垂直于该容器支承面的轴线。所述支承面是所述容器以其底壁(11)处于直立状态时所处的平面。此外，“壁厚”在下面被定义为一个壁的内表面和外表面之间的最小距离，所述壁限定容器的边界。
如图1所示，按照本发明的容器(10)包括一个底壁(11)和一个侧壁(12)。最好是，所述容器(10)用一种热塑塑料制成。这类热塑塑料在该技术中已广泛地加以说明并且包括氯乙烯基树脂、由烯烃衍生的聚合物和共聚物、丙烯酸聚合物和共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯，或者它们的混合物。所述容器可以用这些材料单层或多层挤压制成。它还可以包括回收的热塑塑料。此处使用的一种优选热塑塑料是聚乙烯。本发明的所述容器在垂直于该容器的垂直轴线(图1，A)的平面中的横截面可以是方形或矩形、卵形或圆形。在本发明的一个优选实施例中，所述横截面是圆形。
所述容器(10)还包括一个上面部分或瓶颈部分(14)。该上面部分或瓶颈部分(14)位于所述底壁的对面。最好是，该上面部分或瓶颈部分限定一个分配开口(15)。最好是，该分配开口可以啮合一个盖，以便所述容器能够以一种气密和密封方式密闭。所述容器还可以包括一个手柄。
本发明的一个必要特征是底壁(11)。该底壁是所述容器(10)的一部分，所述容器依靠该底壁以直立状态位于支承面(B)上。该底壁连接到所述侧壁(12)上。最好是，所述底壁显示一种改进的耐鼓胀性。当所述密闭容器内部的压力与外部压力不同时，可以出现所述底壁的鼓胀。更准确地说，该密闭容器内部的压力可以比外部压力更高，因而所述底壁可以向外鼓胀，或者该密闭容器内部的压力可以低于其外部的压力，在这种情况下所述底壁可以向内变形或塌缩。在此引入作为参考的欧洲专利EP-A-534012或EP-A-572722中所说明的具有改进的耐鼓胀性的底壁可以用来作为本发明所述容器上的底壁。
所述侧壁(12)是本发明的另一个必要特征。该侧壁(12)是一个围绕所述容器(10)的轴线(A)设置并连接到底壁(11)上的壁。所述侧壁和底壁限定该容器的一个空心体(15)。该空心体能以密封方式盛装一种液体制品。如上所述，我们发现，现有技术容器侧壁的耐顶部负载性和耐向内变形性较差。以后，“向内变形”被称之为“塌缩”。而且，在下文中术语“耐力”包括耐顶部负载力和/或耐塌缩力。由于塌缩应力或顶部负载应力作用的结果，无耐受性的侧壁可以以这种方式变形成为不可逆的起皱。最后，所述起皱可以成为裂纹，因而相应的容器可能会失去它的密封性。
因此，作为另一个必要特征，本发明包括至少一个加强肋(20)。所述加强肋在平行于所述侧壁(12)垂直轴线(A)的截面平面中是该侧壁的最厚部分。该加强肋在垂直于所述容器垂直轴线的平面中围绕着所述侧壁。该加强肋遍布所述侧壁整个高度(H)的一个有限部分(W)。正如从图1b和1c切开的横截面中可以看到的，所述加强肋(20)增加了所述侧壁的厚度，也就是说，所述具有加强肋的容器厚度(Dr)大于正好位于该加强肋的下面和上面的侧壁厚度(Dc)。在图1a中，所述加强肋是所述侧壁(12)内表面的一部分。该加强肋(20)也可以是如图2中所示的侧壁外表面的一部分。
我们发现，这个加强肋(20)增强了所述侧壁(12)。实际上，我们发现，所述侧壁显示出一种改进的耐受性，同时减少了所述侧壁的变形。而且，无需增加整个侧壁的厚度，而只是在该侧壁的有限部分上增加侧壁的厚度就达到整个侧壁的这种增强作用。因而，能够控制和限制所述容器的重量和成本而对耐受性没有损害。我们进一步发现，至少和现有技术的容器相比，包括所述加强肋的容器的重量及由此其成本可以降低。
所述容器的耐受性和重量可以通过确定所述加强肋(20)的某些参数进行优化。我们发现，所述加强肋的主要参数是该加强肋(20)在所述侧壁(12)上的尺寸和位置。所述加强肋的尺寸由该加强肋的厚度(图1b，Dr)和宽度(图1a，H)确定。所述加强肋的位置是加强肋在所述侧壁上的位置。在下文中，该位置由高度限定，而高度是从支承面开始测量的。我们发现一种通过分析方法来检验一组优化参数的方法。所谓“分析方法”意谓一种能够计算出容器物理特性而实际上无需制造这种容器的方法。以这种方式，能够在制造容器本身之前确定用于容器上的加强肋的最佳参数组。我们发现，这种分析方法用所谓“有限元分析”可以完成。
“有限元分析”在后面简称为FEA，它是一种能够模拟外部应力及其影响容器性能和耐受性的方法。这个方法可以考虑到壁的形状、厚度分布及用于所述容器的材料。这些参数对FEA而言足够表征所述容器。FEA能够在外部作用力施加到容器上时研究对该容器的影响。FEA可以采用的可能外部作用力是下面几种a)为模拟顶部负载而施加到所述容器上的重量；b)模拟所述容器内部和外部之间压力差的力，也就是说，它能模拟所述容器壁的塌缩和向外鼓胀。
这种FEA可以作为一种计算机程序进行。这种计算机程序也能利用一个图来表示当施加一个具有一定强度的力时在所述容器上产生的影响。例如，能够在将一个顶部负载施加到所述容器上或在所述侧壁由于压力不足而塌缩时，分析对容器侧壁的影响。
作为一个例子，我们采用一个对照容器，该容器具有如图3a所表示的形状，它用一种塑料如高密度聚乙烯制成。这个对照容器在该容器的整个高度范围内具有均匀的壁厚。在这种情况下，这个均匀的壁厚是0.6mm，如图3a中所示。这个对照容器的总重量是45g(克)。当施加一个模拟所述对照容器内部负压情况的力时，也就是说，所述力导致侧壁趋向于塌陷时，FEA能够计算出最大的抗塌缩力。这种“最大的抗塌缩力”在下面定义为在观察到所述壁由于塌缩而产生不可恢复变形之前该壁抵抗的最大负压。该不可恢复的变形可以导致在所述壁中产生裂纹。在图3a的对照容器情况下， FEA计算出一个约为226毫巴(mbar)的最大抗塌缩耐力。利用包括直圆柱形的各种形状的容器可以得到类似的改进。
在图3b中，示出另一种容器。这种容器具有与图3a中容器相同的外部形状并且用同样的材料制成，但它还包括一个加强肋(20)。该加强肋引入相对于所述容器其它部分不均匀的壁厚分布，正如示意图示出的。实际上，该加强肋部分具有0.7mm的壁厚，而正好位于该加强肋下方和上方的部分具有0.5mm的壁厚。剩下的两部分，也就是上面部分和底壁部分仍具有0.6mm的壁厚。这种壁厚分布能得到一种总重量为41g的容器，也就是说，比图3a的对照容器少4g。我们发现，尽管图3a中的容器总重量已经减少了，但该容器的耐受性可以改进。实际上，包括位于所述侧壁中间高度处的加强肋的重量减少的图3b所示容器具有约为272毫巴的最大抗塌缩耐力。因此，一般一种包括加强肋的容器比一个没有任何加强肋的对照容器更抗塌缩。
对于顶部负载，我们已进一步发现，在任何不可恢复的变形发生之前，可以施加到具有图3b所示加强肋的容器上的最大顶部负载与图3a中没有任何加强肋的容器相比相对要高。这些结果也已由一个实际试验加以证实。令人惊奇的是，尽管减少了所述包括加强肋的容器的总重量，也得到了这种改进的耐受性。因此，能够减少所述容器的总重量和成本，而同时增加该容器的耐受性。
我们已经发现，通过在所述容器(10)的瓶颈部分(14)中采用至少另一个加强肋可以进一步改进耐顶部负载性。可以预见，在所述侧壁(12)上有两个以上加强肋。我们发现，加强肋的最适宜的数目由所述侧壁的外部形状和长度决定。加强肋的数目也可以由所述侧壁的台肩(图3b，16)数目决定。最好是，每个台肩(16)最好包括一个加强肋。最佳的加强肋数目和这些加强肋彼此相对的位置也可以用FEA确定。所述加强肋的宽度取决于瓶子的尺寸及其几何形状。在一个优选的实施方案中，加强肋的宽度是在5mm到50mm之间，对1.0lt瓶子来说，更优选的宽度是在10mm到40mm之间。
我们已经进一步发现，所述容器(10)的耐受性可以通过减少已充填容器的气体顶部空间进一步被改进。该气体顶部空间是在所述容器充填并气密式密闭之后留在所述容器中气体的体积。显然，所述气体顶部空间位于所述容器在所盛装液体制品的顶部液面和所述分配开口(15)之间的瓶颈部分(14)中。较小量的气体顶部空间意谓着在所述充填容器的内部，小量的体积是可压缩的。实际上，液体制品相反，它被认为是不可压缩的。因而，装入的不可压缩的液体制品增强了所述容器的侧壁(12)和底壁(11)，从而改进了该容器的耐顶部负载性。而且，也改进了耐塌缩性。由于所述容器的内部和外部之间的压力差，气体顶部空间是可压缩的。类似地，当环境温度增加时，在塑料瓶上可以见到的鼓胀作用减少了。上述盛装在顶部空间中的气体体积随温度的增加而增加。
因而，可供塌缩的较小气体顶部空间体积导致所述侧壁的变形量减少。塌缩量或侧壁变形量的减少减小了在侧壁中产生裂纹的可能性。优选地，所述气体顶部空间的体积占所述容器总容积的不到10％，更优选地，所述气体项部空间的体积占总容积小于5％。
所述容器(10)可以用注塑法或挤压吹塑法制造。更准确地说，挤压吹塑法必须在制造所述容器期间能控制所述底壁(11)和沿着所述侧壁(12)的厚度分布。实际上，挤压吹塑法包括下面三个连续的步骤1)挤出制造所述容器的塑料；2)制造一种具有一定壁厚分布的型坯，并因而通过一种型坯控制系统实现这种型坯的壁厚分布；3)将型坯放在一个模具中吹塑，以形成所需形状的容器，因而在型坯控制系统中已经确定了壁厚的分布。
挤压吹塑法最难以处理的部分是利用型坯控制系统来确定壁厚分布。通常，所述型坯控制系统将所述容器的高度分成许多等距离的带，称之为“型坯带”。在每个型坯带中，型坯的壁厚都可以改变。这意味着在利用型坯控制系统确定壁厚分布的过程中，可采用的型坯带的数量越大，可以获得更高的对壁厚分布的分辨能力。
一种市场上可以买到的能以高达约300个型坯带控制型坯厚度的型坯控制系统的例子是享卡尔实验室公司(Hunkar Laboratories Inc.)生产的“智能盒”，该公司的地址是美国俄亥俄州45244辛辛那提的河谷路7007号(7007 Valley Avenue，Cincinnati，Ohio 45244 U.S.A)。我们发现，由“智能盒”所提供的型坯控制系统适合在所述侧壁的所需位置获得一定壁厚。采用这种特定的型坯控制系统，能够将一个加强肋设置在容器侧壁上的所需位置，并使该加强肋具有所需的尺寸，其中包括它的厚度。因此，能够用挤压吹塑法制造具有复杂壁厚分布的容器。
所述容器(10)可以充填任何液体制品。优选地，所述液体制品是一种洗涤剂组成物。所述洗涤剂组成物可用于衣物、盘子或硬质表面的清洁。更优选地，所述洗涤剂组成物包括漂白剂、如次氯酸盐或过氧漂白剂。
权利要求
1.一种用于液体制品的容器(10)，该容器包括一个侧壁(12)、一个底壁(11)和与所述底壁相对的一个瓶颈部分(14)，其特征在于，所述侧壁包括一个加强肋(20，20′)，该加强肋在平行于所述侧壁垂直轴线(A)的截面中是该侧壁的最厚部分，该加强肋在垂直于所述容器垂直轴线的平面中围绕着所述侧壁。
2.按照权利要求1所述的容器，其特征在于，所述加强肋(20，20′)是所述侧壁(12)内表面的一部分。
3.按照前述权利要求中任一项所述的容器，其特征在于，所述加强肋(20，20′)设置在所述侧壁(12)的中间高度处。
4.按照前述权利要求中任一项所述的容器，其特征在于，所述容器包括两个加强肋。
5.按照前述权利要求中任一项所述的容器，其特征在于，所述容器充满一种液体洗涤剂。
6.按照权利要求5所述的容器，其特征在于，所述液体洗涤剂包括一种次氯酸盐或过氧漂白剂。
7.按照前述权利要求中任一项所述的容器，其特征在于，所述容器在充填后包括少于10％总容积的气体顶部空间体积。
8.一种制造按照前述权利要求中任一项所述容器(10)的方法，其特征在于，所述制造方法是一种挤压吹塑法。
9.按照权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述挤压吹塑法包括以下步骤1)挤出制造所述容器的塑料；2)制造一种具有一定壁厚分布的型坯，并因而通过一种型坯控制系统实现这种型坯的壁厚分布；3)将型坯放在一个模具中吹塑，以形成所需形状的容器，因而在型坯控制系统中已经确定了壁厚的分布。
10.按照权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述型坯控制系统以高达约300个型坯带控制型坯的厚度。
全文摘要
本发明涉及一种用于液体制品的容器,该容器包括一个底壁(12)和一个侧壁(11),因而所述容器具有一种改进的耐顶部负载性和耐其侧壁向内鼓胀的性能。这种改进通过一种其侧壁包括至少一个加强肋(20)的容器来实现,实际上,所述加强肋能够减少向内鼓胀的量并从而改进耐顶部负载性,因此减少了在所述侧壁上产生裂缝的危险。
文档编号B65D1/02GK1193304SQ96196276
公开日1998年9月16日 申请日期1996年6月18日 优先权日1995年6月26日
发明者L·波尼法思, A·罗夫雷多 申请人:普罗格特-甘布尔公司