可斷裂的容器的製造方法
2023-05-26 17:46:06
可斷裂的容器的製造方法
【專利摘要】在此披露了一種沿著破裂路徑可斷裂的容器，該容器在該破裂路徑附近具有總體上恆定的壁厚度。為了提供一個特定的破裂路徑而不降低該容器的結構完整性，該容器的本體被配置成沿著該破裂路徑使應力集中。
【專利說明】可斷裂的容器
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及一種容器，並且更具體地涉及一種為了打開的可斷裂的容器。【背景技術】
[0002]容器是由不同材料製成的，包括玻璃、金屬以及塑料。近來，塑料容器由於其輕質構造和低成本而受到喜愛。具體地說，塑料容器可以由已知的模製工藝和熱成型工藝製成。為了經受住船運、裝卸和儲存，該塑料應當是堅固的。當今優選的塑料包括PET和高抗衝聚苯乙烯。具體地說，對這些塑料進行選擇以便在施加預料到的和未預料到的力時防止斷裂。
[0003]許多已知的被密封容器包括限定了用於接納材料的腔室的一個本體以及用於密封該腔室的一個蓋或蓋件。在某些容器中，該蓋件通過一種機械互聯(如卡扣配合連接或螺紋連接)而被連接到該本體上。在其他容器中，該蓋件可以通過黏合劑和熱封法而被連接到該本體上。在這些容器的一些中，該蓋件可以被容易地從該本體上移除以便允許觸及所儲存的材料。然而，對於小的容器，移除該蓋件可能是困難的。
[0004]其他容器可以被配置成使得蓋件保持連接在本體上，並且該本體可以在施加力時斷裂。為了提供一個可斷裂的開口而維持由PET或高抗衝聚苯乙烯製成的容器的總體強度，該容器的其中一個壁將具有一個削弱的區段、例如該壁的一個削薄的壁區段或多個穿孔。
[0005]包括削弱區段的塑料容器通常是通過一種基本的模製過程製成的，因為壁的厚度在該模製過程中可以改變。其他帶有削弱區段的塑料容器是熱成型而成，其中該削弱區段是由切削或穿孔造成的。由於與熱成型的容器相關聯的減小的壁厚度，該削弱區段在這些容器的總體上平坦區段上產生以使得可以維持一個最小壁厚度，由此提供了一種結構穩定性措施而同時將一個區段削弱成是充分可斷裂的。
[0006]該削弱區段允許這個包裝沿著該容器本體的大部分維持在PET或高抗衝聚苯乙烯中固有的結構完整性。然而，通過削弱該容器本體的一個區段，該容器可能會由於施加在該容器本體上的力或者由於該容器中的內部壓力而受到不希望的損害，從而得到被解除密封的容器。
[0007]為了降低採用削弱區段的影響，已知的熱成型容器將該削弱區段定位成沿著一個拐角或者該容器的其他較小區段延伸。這個最小化的削弱區段所產生的小的開口不會使儲存在腔室中的產品在重力作用下自由流動。雖然這樣有助於降低從該腔室中不希望的分發，但使用者必須擠壓或者使該容器變形，而不是簡單地傾斜該容器就分發內容物。
[0008]許多容器包括一個內部塗層或層以便對內容物提供進一步的保護。儘管對於有待儲存在該容器中的特定材料或者特定環境而言這些塗層是有效的，但這些塗層並不旨在適應由這個削弱的壁區段導致的該容器本體的受損的完整性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是一個容器的透視圖；[0010]圖2是圖1的容器的一個中間部分的放大透視圖；
[0011]圖3是圖1的容器被使用者握緊時的透視圖；
[0012]圖4是圖1的容器的側面立視圖並且是示出該容器的中性軸沿其長度的相對位置的一個曲線圖；
[0013]圖5是圖1的容器的中間部分的一個放大的側面立視圖；
[0014]圖6是圖1的容器的中間部分的一個放大的側面立視圖，示出了一個部分斷裂的本體；
[0015]圖7是圖1的容器的一個中間部分的側面立視圖的放大截面視圖；
[0016]圖8是圖1的容器的一個中間部分在該容器上施加力的情況下的側面立視圖的放大截面視圖；
[0017]圖9是圖1的容器的一個中間部分的側面立視圖的放大截面視圖，示出了由於在該容器上施加力所導致的一個斷裂的下表面；
[0018]圖1OA是圖1的容器的一個側面立視圖；
[0019]圖1OB是圖1OA的容器的一個端面立視圖的截面視圖；
[0020]圖1lA是圖1的容器的一個側面立視圖；
[0021]圖1lB是圖1lA的容器的一個端面立視圖的截面視圖；
[0022]圖12A是圖1的容器的一個側面立視圖；
[0023]圖12B是圖12A的容器的一個端面立視圖的截面視圖；
[0024]圖13A是圖1的容器的一個側面立視圖；
[0025]圖13B是圖13A的容器的一個端面立視圖的截面視圖；
[0026]圖14A是圖1的容器的一個側面立視圖；
[0027]圖14B是圖14A的容器的一個端面立視圖的截面視圖；
[0028]圖15A是圖1的容器的一個側面立視圖；
[0029]圖15B是圖15A的容器的一個端面立視圖的截面視圖；
[0030]圖16A是圖1的容器的平面視圖；
[0031]圖16B是圖16A的容器的一個側面立視截面圖；
[0032]圖17是圖1的容器沿著彎曲部處的端面立視截面圖，示出了一個成角的楔形輪廓和中性軸；
[0033]圖18是圖1的容器沿著彎曲部處的端面立視截面圖，示出了一個替代的修圓的楔形輪廓和中性軸；
[0034]圖19是圖1的容器沿著彎曲部處的端面立視的截面圖，示出了一個帶有乳頭部的替代的修圓的楔形輪廓和該中性軸；
[0035]圖20是應力與距中性軸的距離y的線性關係的比較圖；
[0036]圖21是在該容器本體包括多個減輕張力的肋的情況下應力與距中性軸的距離y的線性關係的比較圖；
[0037]圖22是圖1的容器的一個中間部分的側面立視圖的放大截面視圖，示出了通過一個壁部分的突出部與另一個壁部分的摩擦接合而重新閉合的一個斷裂的本體。
【具體實施方式】[0038]在圖1中示出了用於將可分發的物品密封在一個腔室中的一個容器2。容器2包括一個本體4，該本體限定了用於接納這些可分發的物品的腔體。本體4的上邊緣6限定了該腔室的一個開口。容器2的一個凸緣8從本體4的上邊緣6延伸。凸緣8的上表面10具有一個總體上平坦的表面以用於將一個蓋件12附加到其上。本體4和蓋件12提供了用於儲存這些可分發的物品的一種密封環境。為了容易觸及這些物品，容器2在其寬度14上沿著一個特定的破裂路徑16是可斷裂的。為了確保該容器中的被密封環境的完整性，本體4甚至沿著破裂路徑16都具有一個總體上恆定的壁厚度18。
[0039]如圖1至圖3中所示，本體4包括一種狹長結構，儘管其他結構是想得到的。本體4包括兩個相反的末端20和22，一個中間部分24被定位在這些相反末端20與22之間。如圖1至圖9中所示，破裂路徑16被定位在本體4的中間部分24之中。如圖3中所示，本體4包括從第一末端20延伸到破裂路徑16的一個手柄部分26、以及從第二末端22延伸到破裂路徑16的一個遠端部分28。手柄部分26被配置成由使用者握緊以允許實現對容器2的單手操作和使用。遠端部分28的一個可接合表面30被配置成與使用者(例如使用者的拇指)接合以便在本體4的遠端部分28上施加一個開啟力從而使得本體4沿破裂路徑16斷裂。如圖3中所示，可接合表面30是與手柄部分26的下表面31偏離的並且是弧形的，例如近似一個手指，以提供一種符合人體工程學的接合。
[0040]如圖1OA至圖16B中所示，在破裂路徑16周圍的總體上恆定的壁厚度18降低了在填充、裝卸以及儲存過程中無意損害容器2的完整性的傾向。為了提供增強的結構完整性，容器2被配置成當在本體4的遠端部分28的可接合表面30上施加力時使得在一個基礎表面32處沿著容器2的破裂路徑16的應力最大。
[0041 ] 具體地說，如圖1、圖2、以及圖4至圖9中所示，本體4包括一個彎曲部34，該彎曲部在本體4的寬度14上延伸並且限定了該破裂路徑16。除此之外，如圖1和圖2中所示，容器2還包括在本體4的中間部分24中的一個楔形輪廓36以及凸緣8的鄰接該破裂路徑16的一個擴大的凸緣部分38。
[0042]本體4的彎曲部34是通過熱成型工藝提供的。可以通過彎折一個預成型的本體來提供摺痕而提供一個類似的彎曲部。然而，彎折可能不是優選的，因為彎折可能沿該彎曲部產生應力，這可能降低本體4的總體強度並且可能導致不希望的斷裂。相比之下，熱成型的彎曲部34不會對本體4造成額外的應力。
[0043]在對遠端部分28的可接合表面30施加力時，本體4的彎曲部34在彎曲部34的基礎表面32上沿著本體4的外表面33提供額外的應力。如圖7至圖9所示，在對可接合表面30施加力時彎曲部34變直。具體地說，圖7示出了在不施加力時本體4的截面。如圖8中所示，當對可接合表面30施加力時，彎曲部34的基礎表面32處於張力下，從而在本體4上產生應力。如圖9中所示，一旦沿著基礎表面32的應力超過了使彎曲部34變直所需要的張力，彎曲部34就會變直並且沿著彎曲部34的基礎表面32形成一個裂痕40。一旦斷裂，彎曲部34就限定了解理撕裂沿其蔓延的該破裂路徑16。引發斷裂所需要的力大於使撕裂沿破裂路徑16蔓延所需要的力。其結果是，容器2能夠經受住較高的應力並且維持一種被密封狀態，但是一旦容器2已經斷裂則允許容易地打開。
[0044]彎曲部34包括由本體4的位於彎曲部34的各側上的壁部分42和44所限定的一個角度角度皮配置成用於促進沿著彎曲部34的斷裂。具體地說，在使彎曲部34變直時一個較大的角度°^沿彎曲部34提供了增大的應力。為了提供所希望的增大的應力，角度-是至少約70度。在某些情況下，角度-的範圍是從約70度到約90度。
[0045]如以上指示的，本體4包括用於提高彎曲部34的基礎表面32上的應力量的其他特徵。在彎曲部34的基礎表面32處的應力可以用伯努利-歐拉(Bernoull1-Euler)梁應
力方程來表徵:
My
[0046]Or =..........................................1χ
[0047]σ -梁部件上的平均應力。
[0048]M-由在表面30處施加的力所提供的力關於一個中性軸58的力矩。
[0049]y_從中性軸58到失效點的垂直距離，該失效點由一個未斷裂的容器2中的彎曲部34的基礎表面32表示。
[0050]Ix-關於中性軸58的截面二次矩。
[0051]本體4包括用於既增大中性軸58與彎曲部34的基礎表面32之間的距離y又減小截面二次矩(Ix)的多個特徵，確切地說是在所希望的斷裂或破裂路徑16處。本體4的在破裂路徑16附近的楔形輪廓36減少了遠離中性軸58設置的材料量。進一步地，本體4的高度在破裂路徑16處被降低以便明確地減小截面二次矩(Ix)。
[0052]如圖4至圖6中所示，容器2包括一條中性軸58，沿該中性軸的點不存在縱向應力。更確切地說，在可接合 表面30上施加力時，壓縮應力作用在容器2的從中性軸58延伸到凸緣8的一個部分60上。進一步地，拉伸應力作用在容器2的從中性軸58延伸到基礎表面32的一個部分62上。中性軸58的位置是基於容器2的形狀以及質量分布而確定的。如圖4中所示，當本體4的形狀或幾何尺寸改變時，中性軸58的位置沿著容器2的長度變化。如以上描述的，該伯努利-歐拉方程表示了在向可接合表面30施加力時，在容器2的任何給定點處的應力與該點距中性軸58的距離y是成比例的。
[0053]為了引導本體4沿破裂路徑16斷裂，容器2的凸緣8包括沿著中間部分24、鄰接該破裂路徑16的多個擴大的凸緣部分38。這些擴大的凸緣部分38增大了鄰接該破裂路徑16的凸緣8相對於本體4的質量。如圖4中所示，沿著凸緣8的質量增大使得位於容器2的中間部分24中的中性軸58朝向凸緣8偏移並且離開彎曲部34的基礎表面32。其結果是，基礎表面32進一步離開中性軸58，由此成比例地增大了在基礎表面32處沿著破裂路徑16的應力並且減小了克服本體4的拉伸強度所需要的力的量。
[0054]當基礎表面32斷裂並且本體4破裂時，中性軸58朝向凸緣8偏移直到這種破裂到達凸緣8。具體地說，由於與這些擴大的凸緣部分38相關聯的質量增大，中性軸58朝向這些擴大的凸緣部分38偏移。中性軸58的這種移動指引了撕裂沿著破裂路徑16進行。
[0055]如圖1、圖2、圖10B、圖11B、圖12B以及圖13B中所示，本體4的上邊緣6包括在破裂路徑16的這些末端處的多個向內延伸的部分63。這些向內延伸的部分63對應於凸緣8的這些擴大的部分38，由此提供了本體4的在這些擴大的凸緣部分38之間延伸的一個減小的寬度。
[0056]可替代地，想到了提供這個擴大的凸緣部分38的其他配置，包括改變鄰接該破裂路徑16處的凸緣8的厚度或者進一步向外延伸該凸緣8。進一步地，想到了凸緣8可以從本體4的上邊緣6向內延伸，或者進行向內或向外延伸的組合形式。[0057]為了進一步沿破裂路徑16來集中應力，如圖1、圖2以及圖17至圖19中所示，本體4包括楔形輪廓36。楔形輪廓36提供了基礎表面32的一個減小的寬度46，這使得通過在可接合表面30上施加力而產生的應力集中在一個較小的面積中。其結果是，與具有較寬本體的容器相比，減小了產生足以使本體4的彎曲部34變直的應力所需要的力的量。
[0058]楔形輪廓36包括沿著破裂路徑16該基礎表面32的一個頂峰48。如圖17中所示，頂峰48可以包括一個成角的構形49以使得寬度46最小化並且由此將應力集中在一個甚至更小的面積上。可替代地,如圖18中所示，頂峰48可以包括一個修圓的構形50。這個修圓的構形48也提供了減小的寬度46，該寬度稍微大於這個成角的構形49的寬度。儘管這樣需要更大的力來使本體4斷裂，但所得到的開口更大並且可以適應對腔室的內容物更快且更容易的分發。
[0059]除了減小本體4的基礎表面32的寬度46之外，由於與更加方形的輪廓相比而言提供楔形輪廓36所使用的材料減少，楔形輪廓36還影響了中性軸58的位置。其結果是，中性軸58朝向凸緣8並且離開基礎表面32發生偏離，由此在對可接合表面30施加力時進一步地增大了沿基礎表面32的應力。
[0060]頂峰48可以進一步在本體4的修圓的構形48上包括一個乳頭部52。如圖2和圖19最佳所示，乳頭部52從這個修圓的構形48延伸以提供一個成角的或幾乎成角的乳頭部基礎表面54。乳頭部基礎表面54提供的乳頭部寬度56會小於這個修圓的構形48的寬度46、但卻寬於一個成角的構形49。雖然添加乳頭部52可能使中性軸58偏移離開凸緣8，但基礎表面32與中性軸58之間的距離y增大了一個更大的量。乳頭部52由此導致應力沿著一個更小的面積集中，類似於在一個成角的構形49的情況下所觀察的，但卻提供了與這個修圓的構形50相關聯的一個增大的開口尺寸。
[0061]如圖1和圖2中所示，容器2包括在本體4的手柄部分26上的多個向內伸出的肋64。這些肋64包括開向本體4的一個凹陷部分70的一對間隔開的邊緣66和68以及凸緣8的一個相應的加寬區段72。在向可接合表面30施加力時，這些肋64減輕了沿本體4的拉伸應力。具體地說，本體4上的增加的應力促使這些間隔開的邊緣66和68彼此遠離，由此使肋64的這個凹陷部分70變平。
[0062]在缺少這些肋64的情況下，如圖20中所示，在沿著本體4的多個單獨位置處的應力總體上與距中性軸58的距離Y成正比。本體4上的平均應力是橫跨本體4寬度在這些單獨位置處應力的平均。然而，包括肋64將起到減小沿著本體4在鄰近凸緣8處的應力的作用。由於沿著本體4的多個部分處的應力減小，沿著本體4的其他部分處的應力則增大，以使得沿著本體4的平均應力不變。如圖21中所示，包括肋64導致應力隨著距離y沿一條曲線增長，該曲線與圖20中所示線性關係相比更極為類似於一條指數曲線。其結果是，本體4上鄰近凸緣8處的應力減小,而在基礎表面32處的應力卻顯著增大。
[0063]如圖1OB中所示，這些肋64的凹陷部分70被配置成使得凸緣8的鄰接這些肋64的加寬區段72不寬於凸緣8的鄰接該破裂路徑16的這些擴大的部分38。如果這些加寬區段72更寬，則中性軸58將會受影響並且裂痕將遵循一條凹凸不齊的路徑朝向這些肋64而不是沿著破裂路徑16遵循一條預定的平滑路徑。
[0064]這些肋64進一步地對容器2提供了結構強度以抵抗容器2的塌陷。
[0065]如圖1至圖4中所示，本體4和凸緣8優選地被形成為單一構件。本體4和凸緣8可以由已知的工藝、特別是熱成型來形成。本體4和凸緣8優選地是由一種足夠結實而能用於裝卸、填充以及運輸的材料構成。進一步地，該材料必須是足夠脆的以便允許本體4沿彎曲部34斷裂。優選地，該材料具有低的撕裂蔓延強度而使得在彎曲部34開始斷裂之後，解理可以繼續而不需要過大的力。具體地說，示例性的材料包括天然的或低抗衝的聚苯乙烯、中等抗衝聚苯乙烯、以及雙軸取向的聚苯乙烯。
[0066]本體4具有的壁厚度18被選擇成用於提供一種可以經受住嚴酷的填充、分配以及裝卸的堅固容器。如以上指示的，壁厚度18在破裂路徑16周圍保持總體上恆定。在一些實例中，壁厚度18的範圍可以是從約0.3mm至約6mm。在其他實例中，壁厚度18的範圍可以是從約0.6mm至約1mm。進一步地,在某些情況下可能希望的是具有沿整個本體4總體上恆定的壁厚度，以提供沿容器2的恆定的保護等級。
[0067]為了適應儲存在容器2中的特定材料或者為了提供額外的保護等級，可以將一個功能性內塗層或層施加在本體4的內表面74上。該內塗層提供了額外的保護，例如用作一種密封劑或隔氧層。當斷裂發生並且是在本體4的外表面33上引發時，在本體4的內表面74上添加塗層並不影響斷裂過程。這樣，該塗層應用的量是為了提供功能特性而不是提供結構支持。
[0068]外蓋件12是由一種柔韌的材料製成。外蓋件12可以在該腔室被填充後通過永久的粘性密封、熱焊接、或超聲波焊接而被附加到本體4上。該外蓋件的材料被選擇為一旦彎曲部34斷裂則能夠用作手柄部分26與遠端部分28之間的鉸鏈。這樣，外蓋件12被選擇成在本體4斷裂時不發生斷裂或破裂。外蓋件12可以是與本體4相同或不同的材料。例如，蓋件12可以是由一種單層聚合物片材(如聚丙烯)或者由包含例如聚合物、紙或鋁箔層的組合的一種疊層材料製成。可以對蓋件12進行印刷以標識出儲存在容器2中的產品或內容物。
[0069]凸緣8可以被配置成當該本體斷裂時保持完整並且與蓋件12 —起用作手柄部分26與遠端部分28之間的鉸鏈。在某些情況下，本體4被配置成如在2007年6月29日提交的美國專利申請號11/771,372中披露的是可重新關閉的，特此將該專利申請以其整體結合在此。
[0070]例如，這些壁部分42和44可以被配置成用於在本體4斷裂之後在其之間提供一種摩擦配合。具體地說，如圖22中所示，壁部分44可以包括沿其外表面30延伸的一個突出部76。突出部76可以被配置成接納在該腔室中並且接合壁部分42的內表面74，由此抵抗遠端部分26圍繞該鉸鏈的樞轉。
[0071]雖然通過明確參照具體的方法和產品實施例已經具體說明了本發明，但將理解的是，不同的更改、修改、以及改編可以基於本披露進行、並且旨在位於本發明的如由以下權利要求限定的範圍之內。
【權利要求】
1.一種容器,包括: 一個本體，該本體具有至少一個壁，該至少一個壁限定了用於儲存可分發的內容物的至少一個腔室； 該本體的一個上邊緣，該上邊緣限定了用於填充該腔室的一個開口 ； 一個凸緣，該凸緣沿著該本體的上邊緣延伸； 一個蓋件，該蓋件被附加到該凸緣上以便將這些可分發的內容物密封在該腔室之中；該本體的壁的一個中間部分的一個彎曲部，在該彎曲部的任何一側上施加的力超過一個預定水平時該本體即沿著該彎曲部斷裂； 該本體的中間部分的一個楔形構形，該楔形構形用於提供該本體的一個減少的寬度，這樣使得當在該彎曲部的任何一側上時施加這個力時應力沿著這個減少的寬度集中；在該彎曲部處該凸緣的一個擴大的部分，該擴大的部分用於在該彎曲部的任何一側上施加這個力時使該容器的一條中性軸朝向該凸緣偏移從而沿著該彎曲部提供增大的應力；以及 該本體的壁的、沿著該中間部分的一個總體上恆定的厚度。
2.如權利要求1所述的容器，其中，該彎曲部包括一個修圓的構形。
3.如權利要求1所述的容器，其中，該彎曲部總體上限定了至少約70度的角度。
4.如權利要求1所述的容器，其中，該彎曲部總體上限定了範圍從約70度到約90度的角度。
5.如權利要求1所述的容器，其中，該本體包括與該彎曲部間隔開的一個凹痕，以便在該彎曲部的相反兩側上施加力時減少該本體上的應力。
6.如權利要求1所述的容器，其中，該凸緣從該本體的上邊緣向外延伸。
7.如權利要求1所述的容器，其中，該凸緣具有一個總體上恆定的厚度。
8.如權利要求1所述的容器，其中，該本體的上邊緣包括一對向內延伸的部分，這些部分對應於該凸緣的擴大的部分。
9.如權利要求1所述的容器，其中，該楔形構形包括一個成角的部分以減少該中間部分處的寬度。
10.如權利要求1所述的容器，其中，該楔形構形包括下表面的一個修圓的部分。
11.如權利要求10所述的容器，其中，該楔形構形包括一個乳頭部，該乳頭部具有的寬度小於這個修圓的部分的一個減少的寬度以便沿著該乳頭部集中應力。
12.如權利要求1所述的容器,其中，該本體包括苯乙烯。
13.如權利要求1所述的容器，其中，該本體包括選自下組的一種材料，該組由以下各項組成:低抗衝聚苯乙烯、中等抗衝聚苯乙烯以及雙軸取向的聚苯乙烯。
14.如權利要求1所述的容器,其中，該本體的整個壁具有一個總體上恆定的厚度。
【文檔編號】B65D75/52GK103429504SQ201280011323
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年2月6日 優先權日:2011年3月4日
【發明者】布雷德利·唐納德·蒂斯, 大衛·史蒂文斯 申請人:桑德斯創新有限公司