ES2355932T3 - Recipiente, en particular botella, en material termoplástico equipado con un fondo reforzado. - Google Patents

Recipiente, en particular botella, en material termoplástico equipado con un fondo reforzado. Download PDF

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Abstract

Recipiente (1), en particular botella, en material termoplástico tal como PET, que presenta un cuerpo (2) que se extiende entre, por la parte superior, un cuello y, por la parte inferior, un fondo (3) adecuado para soportar sin deformación notable la presión hidrostática debida a la columna de líquido aumentada por una sobrepresión que no supera aproximadamente 2x10 5 Pa, comprendiendo dicho fondo (3): una bóveda (4) cóncava de concavidad girada hacia el exterior del recipiente (1), una cúpula (6) en resalte hacia el interior del recipiente (1) y de concavidad girada hacia el exterior, que se abre al centro de dicha bóveda (4), una zona (5) anular que rodea la base de dicha bóveda y que forma un asiento sustancialmente plano mediante el cual dicho fondo (3) puede apoyarse de manera estable sobre un soporte plano, y unas nervaduras en forma de gargantas abiertas hacia el exterior, de extensión sustancialmente radial que atraviesan dicha zona (5) anular que forma un asiento y que se elevan por la pared (8) de unión con la pared (9) del cuerpo (2) del recipiente, caracterizado porque dicho fondo (3) comprende: - unas zonas (11) en forma de garras, separadas entre sí, que prolongan la parte inferior del cuerpo (2) radialmente en dirección del eje (X) central del fondo (3) y que están desplazadas en resalte externo con respecto a dicha bóveda (4), y - unas gargantas (12) radiales delimitadas entre dichas zonas (11) en forma de garras, gargantas (12) cuyo fondo (13) está formado por unos tramos (4a) radiales de dicha bóveda (4) y que presentan una profundidad (p) radialmente variable que es máxima aproximadamente a nivel de dicha zona (5) anular que forma un asiento.

Description

La presente invención se refiere a perfeccionamientos aportados a los recipientes, en particular a las botellas, en material termoplástico tal como PET, que presentan un cuerpo que se extiende entre, por la parte superior, un cuello y, por la parte inferior, un fondo adecuado para soportar sin deformación notable la presión hidrostática debida a la columna de líquido aumentada por una sobrepresión que no supera aproximadamente 5 2x105 Pa, comprendiendo dicho fondo:
 una bóveda cóncava de concavidad girada hacia el exterior del recipiente,
 una cúpula en resalte hacia el interior del recipiente y de concavidad girada hacia el exterior, que se abre al centro de dicha bóveda,
 una zona anular que rodea la base de dicha bóveda y que forma un asiento sustancialmente plano 10 mediante el cual dicho fondo puede apoyarse de manera estable sobre un soporte plano, y
 unas nervaduras en forma de gargantas abiertas hacia el exterior, de extensión sustancialmente radial que atraviesan dicha zona anular que forma un asiento y que se elevan por la pared de unión con la pared del cuerpo.
Los recipientes destinados a contener un líquido sin gas (por ejemplo, botellas destinadas a contener agua 15 de mesa) están, en la mayoría de los casos, provistos de un fondo abombado en forma general de casquete esférico de concavidad girada hacia el exterior y de relativamente poca altura. Dichos fondos están provistos a menudo de nervaduras que radian de manera sustancialmente radial que están distribuidas alrededor de un refuerzo central, pudiendo presentar dichas nervaduras diversas conformaciones y pudiendo eventualmente desbordar sobre la parte inferior de la pared del cuerpo con el fin de reforzar el asiento (zona periférica por la que el 20 fondo se apoya sobre un soporte). La altura de los fondos de este tipo, incluido el refuerzo central, es normalmente del orden de 10 mm, y puede llegar hasta 15 mm.
Dichos fondos están conformados para soportar sin deformación la columna de líquido sin gas que está por encima. Pero no presentan una resistencia suficiente para soportar un esfuerzo suplementario, pudiendo ser debido, por ejemplo, a una sobrepresión interior, incluso de poco valor. 25
Ahora bien, se conoce, durante el acondicionamiento de ciertos líquidos sin gas fácilmente oxidables (por ejemplo aceite, zumo de frutas), verter una pequeña cantidad líquida (por ejemplo, una gota) de una sustancia inerte de evaporación rápida (por ejemplo, generalmente nitrógeno) en la superficie del líquido sin gas al final de la fase de llenado del recipiente con el fin de evacuar el aire (y por tanto, el oxígeno contenido en éste) del volumen libre por encima de la superficie de líquido inmediatamente antes del taponado del recipiente (operación 30 denominada “inertización” o “inyección de nitrógeno”) o mejorar la puesta a presión del recipiente en el caso de líquidos ligeramente carbonatados. Esta pequeña cantidad de sustancia inerte termina por evaporarse una vez terminado el taponado, de manera que permanece en el recipiente cerrado gas de inertización con una pequeña presión residual inferior a 2x105 Pa, normalmente del orden de 1x105 Pa, incluso del orden de 0,5x105 Pa.
Los fondos poco abombados previstos tradicionalmente para los recipientes destinados a los líquidos sin 35 gas no pueden soportar de manera segura, sin deformación, una presión incluso tan pequeña como la generada por el proceso de inertización.
Se conoce asimismo, para recipientes cuyos contenidos deben experimentar un proceso de inertización, equiparlos con fondos mejorados en cuanto a la resistencia de manera que no se deforman por la acción de la sobrepresión interior. 40
Un fondo reforzado de este tipo muy empleado habitualmente se ilustra actualmente en las figuras 1A a 1D de los dibujos adjuntos. La figura 1A es una vista lateral de la parte inferior de un recipiente 1 (en este caso, una botella de forma general sustancialmente cilíndrica de revolución) en material termoplástico tal como PET, que presenta un cuerpo 2 que se extiende entre, por la parte superior, un cuello (no visible) y, por la parte inferior, un fondo 3. El fondo 3 se representa, solo, en la figura 1B en vista desde abajo, en la figura 1C en sección diametral 45 según la línea IC-IC de la figura 1B, y en la figura 1D en perspectiva desde abajo.
El fondo 3 comprende una bóveda 4 de forma general abombada de concavidad girada hacia el exterior del recipiente 1 y presenta una zona 5 anular que rodea la bóveda 4 y que forma un asiento sustancialmente plano mediante el cual dicho fondo 3 puede apoyarse de manera estable sobre un soporte plano. En su parte central, la bóveda 4 se abre sobre una cúpula 6 abombada igualmente de concavidad girada hacia el exterior, estando esta 50 cúpula, por tanto, situada retirada hacia el interior del recipiente con respecto a la bóveda. En el exterior de la zona 5 anular que forma un asiento, el fondo 3 presenta una pared 8, en retorno, denominada también pared 8 de unión con la pared 9 del cuerpo 2 del recipiente.
Varias nervaduras principales 7 abiertas hacia el exterior, en forma general de canales de bordes sustancialmente paralelos y de profundidad sustancialmente constante, se extienden radialmente en estrella desde 55 la pared 8 en retorno del fondo 3 hasta la cúpula 6 en la que se terminan, atravesando la zona 5 anular que forma
un asiento y la bóveda 4; en el ejemplo ilustrado, las nervaduras principales 7 están en número impar, en este caso igual a cinco. Para mejorar la resistencia mecánica del fondo, se le añaden unas nervaduras secundarias 10, que pueden presentar sustancialmente la misma conformación que las nervaduras principales 7, que se intercalan entre las nervaduras principales 7, aunque se extienden radialmente en estrella desde la pared 8 en retorno del fondo 3 solamente hasta la mitad de la bóveda 4, atravesando la zona 5 anular que forma un asiento. 5
Se debe resaltar que todas las nervaduras, tanto las nervaduras principales 7 como las nervaduras secundarias 10, se forman en hueco en la bóveda 4, que presenta una conformación anular lisa únicamente cortada por las nervaduras tal como aparece claramente en las figuras 1A a 1D.
Ahora bien, los fabricantes de recipientes en material termoplástico tal como PET buscan de manera permanente un aligeramiento de los recipientes, lo cual se traduce entre otros por un aligeramiento de los fondos de 10 los recipientes. Por ello, los fondos de recipientes con formas que eran satisfactorias hace algunos años ya no pueden ser convenientes actualmente debido a la disminución sustancial de la cantidad de material utilizado.
Así, resulta de la experiencia que un fondo reforzado dispuesto tal como se ha expuesto anteriormente ya no podía ser satisfactorio, en su versión aligerada, incluso para sobrepresiones de sólo aproximadamente 1x105 Pa.
Ahora bien, la distribución de las gotas de líquido de inertización necesita, para ser precisa, un material de 15 dosificación que es relativamente costoso y al que los productores evitan recurrir. En estas condiciones, las gotas de líquido de inertización se forman de manera más o menos empírica y su volumen puede variar muy notablemente, en la práctica entre la mitad y el doble del valor teórico deseable. Resulta de esto que la sobrepresión generada en el interior del recipiente puede superar sustancialmente el valor de aproximadamente 1x105 Pa deseado y puede llegar hasta 2x105 Pa. Los fondos mencionados anteriormente, en su versión aligerada, 20 no pueden por tanto soportar de manera garantizada dicha sobrepresión sin hundirse.
A partir del documento FR 2 883 550, se conoce asimismo, un recipiente provisto de un fondo reforzado que estaba destinado a la misma aplicación. No obstante, se trata en este caso además de un recipiente concebido para fabricarse con una cantidad sustancial de material termoplástico y que no permite obtener la versión aligerada que los fabricantes requieren actualmente. 25
Se conoce, en el caso de los líquidos carbonatados (por ejemplo, a una presión del orden de 3 a 4x105 Pa, incluso hasta 10x105 Pa), el diseño de recipientes cuyo fondo presenta una curvatura mucho más pronunciada (denominados “fondos champán” o análogos) que pueden soportar sin deformación unas presiones relativamente elevadas. No obstante, dichos fondos necesitan una cantidad aumentada de material termoplástico tanto debido a su altura más importante como debido a un espesor de pared aumentado por lo menos de manera local en 30 particular en la zona anular que forma un asiento. Los recipientes provistos de dichos fondos resultan, por tanto, más costosos y su conformación correcta durante el moldeo es más delicada. Por tanto, no es deseable recurrir a fondos de este tipo para equipar los recipientes sometidos a una operación de inertización, y menos todavía si están conformados para soportar presiones netamente superiores a las generadas por la operación de inertización: su resistencia elevada y su sobrecoste asociado parecen excesivos para la aplicación prevista. 35
Es en este contexto en el que la invención prevé proponer una conformación perfeccionada de fondo abombado para recipientes adecuados para llenarse con líquidos sin gas y cerrarse en presencia de una presión relativamente pequeña en principio del orden de 1x105 Pa y en la práctica que no supera aproximadamente 2x105 Pa, necesitando sólo un mínimo de material termoplástico, fácil de conformar correctamente en las condiciones habituales de moldeo por soplado o estirado-soplado de recipientes destinados a líquidos sin gas, y 40 que presentan una altura sustancialmente del mismo orden de magnitud que la de los fondos de recipientes tradicionales para líquidos sin gas.
Para ello, un recipiente, en particular una botella, en material termoplástico tal como PET dispuesta tal como se ha mencionado en el preámbulo, se caracteriza porque dicho fondo comprende:
- unas zonas separadas entre sí en forma de garras que prolongan la parte inferior del cuerpo radialmente 45 en dirección del centro del fondo y que están desplazadas en resalte externo con respecto a dicha bóveda, y
- unas gargantas radiales delimitadas entre dichas zonas en forma de garras, gargantas cuyo fondo está formado por dicha bóveda y que presentan una profundidad radialmente variable que es máxima aproximadamente a nivel de dicha zona anular que forma un asiento. 50
Gracias a esta disposición, se realiza un fondo en el que la estructura de refuerzo constituida por las zonas en forma de garras se destaca sobre la bóveda y, ocupando una mayor parte de la superficie de la bóveda, la rigidiza de manera mucho más eficaz de lo que podrían hacerlo las nervaduras de los fondos actuales.
Preferentemente, se prevé que los extremos radiales de dichas zonas en forma de garras estén separados del borde de dicha cúpula, de manera que permanece una zona anular solidaria con la bóveda alrededor de la 55 cúpula. Se llega así a constituir una estructura de tres niveles, es decir, la cúpula central que representa el nivel más profundo (visto desde el exterior), la bóveda que rodea la cúpula y se extiende en estrella para formar los
fondos de las gargantas y que forma un nivel intermedio, y por último las zonas en forma de garras que forman un nivel superior más exterior.
Esta estructura deja numerosas libertades de realización práctica. Así, la cúpula puede ser abombada. La bóveda también puede ser abombada, por ejemplo como zona esférica, o incluso estar conformada como tronco de cono. 5
En la práctica, se puede prever ventajosamente que dicha zona anular que forma un asiento presente un diámetro que esté comprendido entre aproximadamente el 70% y el 90% del diámetro del cuerpo, y que dicha bóveda presente una altura que esté comprendida entre aproximadamente el 10% y el 25% del diámetro de la zona anular que forma un asiento.
También puede ser interesante que el fondo presente una altura que sea superior a aproximadamente el 10 15% del diámetro de la zona anular que forma un asiento.
Asimismo, también puede ser interesante que la altura de la cúpula esté comprendida entre aproximadamente el 10% y el 50% de la altura de la bóveda.
Así, gracias a las disposiciones de acuerdo con la invención, es posible concebir un recipiente en material termoplástico tal como PET que pueda soportar sin deformación unas presiones de inertización que pueden 15 incidentemente llegar hasta 2x105 Pa aproximadamente, siendo al mismo tiempo realizado con una menor cantidad de material. Para fijar las ideas, un recipiente de 1,5 l en PET dispuesto según la invención puede realizarse con un peso de material termoplástico del orden de 22 g, mientras que el peso de recipientes de volumen equivalente en PET de tipo clásico y según el documento FR 2 883 550 mencionados anteriormente era, sólo hace tres años, del orden de 26 a 27 g (es decir, una reducción de aproximadamente el 15% del peso de PET utilizado por recipiente). 20
La invención se pondrá más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada de algunos modos de realización dados únicamente a modo de ejemplos no limitativos. En esta descripción, se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1A es una vista lateral de la parte inferior de un recipiente (en este caso, una botella de forma general sustancialmente cilíndrica de revolución) en material termoplástico tal como PET dispuesto según 25 el estado de la técnica;
- las figuras 1B a 1D son unas vistas respectivamente en vista desde abajo, en sección diametral según la línea IC-IC de la figura 1B, y en perspectiva desde abajo, del fondo solo del recipiente mostrado en la figura 1A;
- las figuras 2A a 2D son unas vistas respectivamente en vista lateral, en vista desde abajo, en sección 30 diametral según la línea IIC-IIC de la figura 2B, y en perspectiva desde abajo, de un fondo dispuesto según la invención; y
- las figuras 3A y 3B son unas vistas, respectivamente en sección diametral y en perspectiva desde abajo (correspondientes respectivamente a las vistas 2C y 2D anteriores), de una variante de realización de un fondo dispuesto según la invención. 35
En la descripción siguiente, se conservarán las mismas referencias numéricas que las utilizadas anteriormente haciendo referencia a las figuras 1A a 1D para designar unas partes o elementos idénticos.
Haciendo referencia, en primer lugar, a las figuras 2A a 2D, el recipiente 1, en este caso una botella de forma general sustancialmente cilíndrica de revolución, en material termoplástico tal como PET, presenta un fondo 3 que comprende: 40
 una bóveda 4 cóncava de concavidad girada hacia el exterior del recipiente;
 una cúpula 6 en resalte hacia el interior del recipiente y de concavidad girada hacia el exterior, que se abre al centro de dicha bóveda 4;
 una zona 5 anular que rodea la base de dicha bóveda 4, en la proximidad, aunque retirada, de la periferia del fondo 3, y que forma un asiento sustancialmente plano mediante el cual dicho fondo 3 puede apoyarse 45 de manera estable sobre un soporte plano; y
 unas nervaduras en forma de gargantas abiertas hacia el exterior, de extensión sustancialmente radial que atraviesan dicha zona 5 anular que forma un asiento y que se elevan por la pared 8 de unión con la pared 9 del cuerpo.
De acuerdo con la invención, el fondo 3 comprende unas zonas 11 en forma de garras, separadas entre sí, 50 que prolongan la parte inferior del cuerpo radialmente en dirección del centro del fondo y que están desviadas en resalte externo con respecto a dicha bóveda 4. Dicho de otro modo, las zonas 11 en forma de garras se presentan como unas mesetas curvilíneas que superan el nivel de la bóveda 4 al mismo tiempo que acompañan su forma
radial, como se observa mejor en la figura 2B y sobre todo en la figura 2D.
Las zonas 11 en forma de garras delimitan entre sí unas gargantas 12 radiales, gargantas cuyo fondo 13 está formado por unos tramos 4a radiales de dicha bóveda 4. Dicho de otro modo, mientras que las nervaduras principales 7 de los fondos actuales están incrustadas en la bóveda 4 tal como aparece claramente en las figuras 1A a 1D, las gargantas 12 del fondo dispuesto según la invención se forman por encima de la bóveda 4, en 5 sobreelevación con respecto a ésta.
Además, las gargantas 12 presentan una profundidad que es variable en dirección radial. La inversión de curvatura, en 16, del fondo 13 de las gargantas 12 está situada aproximadamente en la vertical de la zona 5 anular que forma un asiento, como se puede apreciar en la figura 2C. Es en este lugar en el que la profundidad p de las gargantas 12 es máxima, de manera que el efecto de refuerzo es máximo al nivel del asiento, lo cual garantiza el 10 mantenimiento de la forma, y por tanto de su planeidad. La profundidad de las gargantas 12 decrece progresivamente por ambos lados hasta anularse en los extremos externo e interno de las gargantas, tal como se observa mejor en las figuras 2A, 2C y 2D.
Se debe observar que, en el ejemplo ilustrado en las figuras 2A a 2D, los extremos 14 radiales, los más próximos al eje X central del fondo, de dichas zonas 11 en forma de garras permanecen separados del borde 15 de 15 la cúpula 6 de manera que la cúpula 6 está rodeada de una franja 4b anular de la bóveda 4 que se une a dichos tramos 4a radiales que forman los fondos 13 de las gargantas 12, presentando las partes visibles de la bóveda 4 así el aspecto de una estructura en estrella con ramas radiantes como se aprecia mejor en las figuras 2B y 2D.
También se debe observar que, en el ejemplo ilustrado en las figuras 2A a 2D, la bóveda 4 es abombada, y es en este caso específicamente abombada aproximadamente en forma de zona esférica, aunque se pueden 20 prever perfectamente otras conformaciones abombadas.
En cuanto a lo que se refiere ahora a la conformación geométrica del fondo 3, es ventajoso (véase la figura 2C) que la zona 5 anular que forma un asiento presente un diámetro B que esté comprendido entre aproximadamente el 70% y el 90% del diámetro A del cuerpo 2 del recipiente 1, y que la bóveda 4 presente una altura C que esté comprendida entre aproximadamente el 10% y el 25% del diámetro B de la zona 5 anular que 25 forma un asiento.
Además, también puede ser deseable que el fondo 3 presente una altura E que sea superior a aproximadamente el 15% del diámetro B de la zona 5 anular que forma un asiento.
Asimismo, puede ser deseable que la altura F de la cúpula esté comprendida entre aproximadamente el 10% y el 50% de la altura C de la bóveda, es decir, que la altura D total de la huella formada por la cúpula 6 y la 30 bóveda 4 (dicho de otro modo, alturas acumuladas F de la cúpula 6 y C de la bóveda 4) esté comprendida entre el 1,10% y el 1,50% de la altura C de la bóveda 4.
Por último, la geometría del fondo 3 puede responder ventajosamente a las relaciones siguientes:
35
Gracias a las disposiciones que se acaban de exponer, se realiza un recipiente 1 en material termoplástico tal como PET equipado con un fondo 3 que está dispuesto según la invención y que, al mismo tiempo que está constituido por una menor cantidad de material termoplástico, es adecuado para soportar la presión hidrostática 40 debida a la columna de líquido aumentada por una sobrepresión nominal de aproximadamente 1x105 Pa, pudiendo llegar en la práctica a aproximadamente 2x105 Pa, sin que dicho fondo experimente una deformación notable.
Evidentemente, las disposiciones que se acaban de exponer son susceptibles de dar lugar a numerosas variantes de realización.
Así, en el ejemplo descrito anteriormente y representado en las figuras 2A y 2D, la bóveda 4 es abombada 45 y las zonas 11 en forma de garras constituyen unas mesetas curvilíneas. A título de variante, en el modo de realización del fondo 3 ilustrado en las figuras 3A y 3B, la bóveda 4 es siempre cóncava de concavidad girada hacia el exterior del recipiente; no obstante, esta bóveda ya no es abombada sino troncocónica que rodea la cúpula 6. Así, como se observa mejor en la figura 3A, los fondos 13 de las gargantas 12 son sustancialmente planos e inclinados mientras que las zonas 11 en forma de garras constituyen unas mesetas sustancialmente planas e 50 inclinadas. Por lo demás, el fondo 3 ilustrado en las figuras 3A y 3B permanece idéntico a lo que se ha descrito anteriormente.

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
  2. 1. Recipiente (1), en particular botella, en material termoplástico tal como PET, que presenta un cuerpo (2) que se extiende entre, por la parte superior, un cuello y, por la parte inferior, un fondo (3) adecuado para soportar sin deformación notable la presión hidrostática debida a la columna de líquido aumentada por una sobrepresión que no supera aproximadamente 2x105 Pa, comprendiendo dicho fondo (3):
     una bóveda (4) cóncava de concavidad girada hacia el exterior del recipiente (1), 5
     una cúpula (6) en resalte hacia el interior del recipiente (1) y de concavidad girada hacia el exterior, que se abre al centro de dicha bóveda (4),
     una zona (5) anular que rodea la base de dicha bóveda y que forma un asiento sustancialmente plano mediante el cual dicho fondo (3) puede apoyarse de manera estable sobre un soporte plano, y
     unas nervaduras en forma de gargantas abiertas hacia el exterior, de extensión sustancialmente radial que 10 atraviesan dicha zona (5) anular que forma un asiento y que se elevan por la pared (8) de unión con la pared (9) del cuerpo (2) del recipiente,
    caracterizado porque dicho fondo (3) comprende:
    - unas zonas (11) en forma de garras, separadas entre sí, que prolongan la parte inferior del cuerpo (2) radialmente en dirección del eje (X) central del fondo (3) y que están desplazadas en resalte externo con 15 respecto a dicha bóveda (4), y
    - unas gargantas (12) radiales delimitadas entre dichas zonas (11) en forma de garras, gargantas (12) cuyo fondo (13) está formado por unos tramos (4a) radiales de dicha bóveda (4) y que presentan una profundidad (p) radialmente variable que es máxima aproximadamente a nivel de dicha zona (5) anular que forma un asiento. 20
  3. 2. Recipiente según la reivindicación 1, caracterizado porque los extremos (14) radiales de dichas zonas (11) en forma de garras están separados del borde (15) de dicha cúpula (6).
  4. 3. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la bóveda (4) es abombada.
  5. 4. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la bóveda (4) está en 25 forma de tronco de cono.
  6. 5. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la cúpula (6) es abombada.
  7. 6. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado
    - porque dicha zona (5) anular que forma un asiento presenta un diámetro (B) que está comprendido entre 30 aproximadamente el 70% y el 90% del diámetro (A) del cuerpo (2), y
    - porque dicha bóveda (4) tiene una altura (C) que está comprendida entre aproximadamente el 10% y el 25% del diámetro (B) de la zona (5) anular que forma un asiento.
  8. 7. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el fondo (3) presenta una altura (E) que es superior a aproximadamente el 15% del diámetro (B) de la zona (5) anular que forma un 35 asiento.
  9. 8. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la altura (F) de la cúpula (6) está comprendida entre aproximadamente el 10% y el 50% de la altura (C) de la bóveda (4).
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