热灌装饮料瓶结构专利分析
顾志平
（国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心，四川 成都 610213）
摘 要： 文章从专利分析的角度对国内外热灌装饮料瓶的结构方面的专利进行统计分析，对专利申请量年度发展趋势、主要技术分支和重点申请人、以及热灌装饮料瓶结构专利技术的发展演进等方面进行了分析，为国内相关企业进行热灌装饮料瓶结构的专利技术开发和布局提供一定的参考。
关键词： 热灌装；热填充；饮料；瓶；真空；压力补偿
引言
热灌装是指将果蔬汁等饮料经高温杀菌后立即灌装到清洗过的瓶内，将瓶子封口后倒置10-30分钟，对瓶盖进行杀菌，然后迅速冷却至室温。热灌装封盖后，瓶内液体温度将由85℃降至室温，从而使体积缩减超过3%，形成瓶内真空，在大气压的作用下造成瓶子内陷变形[1]。针对瓶子因真空变形的问题，可通过选用性能更好的材料、改善加工工艺以及优化结构设计等方法克服[2]。从结构设计方面考虑，为防止瓶子变形，业内普遍使用的方法是设置真空板、可变形底壁、柔性盖、加强结构等。本文以热灌装饮料瓶结构相关的专利为对象，分析了该领域内的专利申请趋势、主要技术分支及重点申请人，归纳出了该领域的技术演进路线。
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由图4可以看出，水力旋流器内压力分布呈轴对称状态，旋流器内壁附近的压力最大，且为正值，沿径向方向压力值随半径的减小而降低，在柱体部分，到达中心区域附近，压力降低为负压，且在中心区域附近四种结构的压力无明显区别。而在锥体部分，特征线上的压力有明显区别，且径向上压力值随半径的减小而降低，但恒为正压。由图4还可以看出，与其他上锥段底角相比，上锥段底角45°水力旋流器内径向压力梯度最大。由于径向压力梯度产生指向中心方向的力，使颗粒有向中心移动的趋势，这也是两相介质发生分离的重要原因之一[12]，说明适当的减小上锥段底角可以增大旋流器内径向压力梯度从而增大颗粒所受指向轴心的径向力。
1 热灌装饮料瓶结构专利申请量年度发展趋势
基于专利数据库的检索，得到关于热灌装饮料瓶结构的专利申请量年度分布图，如图1所示。
从图1中可以看出，在全球范围内，对热灌装饮料瓶结构的研究始于20世纪70年代，1985年-2000年之间平稳发展，在2001-2013年期间高速发展，但近几年的申请量逐渐减少。2002年后，国外申请人向中国申请专利的数量开始增多，在过去15年期间有大量的国外申请人向国内申请；近几年，世界申请量和向中国申请的申请量越来越趋近，可见国外企业越来越重视中国市场，国外的多数专利申请都进入了中国；然而，国内在该领域的专利申请很少，从1995年至今，平均每年的申请量只有几件。
2 热灌装饮料瓶结构专利主要技术分支及重点申请人
图1 申请量年度分布
（1）横向分析。瓶盖压力补偿：总体而言，在瓶盖上设置压力补偿结构的申请文献很少，20世纪80年代出现柔性瓶盖的压力补偿结构，通过盖体向瓶内的收缩来补偿瓶内的压力；之后一段时间，很少有人对瓶盖结构进行改进，直到20世纪初，有少量关于瓶盖补偿结构的专利申请，并出现了使用柔性内盖配合外盖的压力补偿结构。申请量少的一个原因是，瓶盖上的压力补偿结构影响密封和美观。颈部压力补偿：在颈部设置压力补偿的方式出现较早，从20世纪80年代出现至今，不断有大量申请文献，这种补偿结构常与其他补偿结构相结合。侧壁压力补偿：在侧壁上设置压力补偿结构的几种方式中，沿瓶体轴线方向设置竖直的补偿板最早出现且应用最广泛，并且这种方式常与设置瓶体水平环形补偿槽的方式相结合，而沿瓶体轴线方向设置两个对称凹槽的压力补偿结构则大多单独设置。底壁压力补偿：20世纪90年代初便有底壁可向瓶内收缩变形的补偿结构，但在随后的一段时间内，与该技术相关的申请文献都很少；从21世纪初到现在，该技术得到了较大的发展，并出现了补偿作用更明显的底壁翻转（瓶底壁由向瓶体外凸变为向瓶体内凹）的补偿结构。瓶体加强：最早出现的加强方式是设置多层瓶身，随后在瓶底设置加强肋；最近十年的申请文献中，很少有关于多层瓶身加强的专利申请，因为这种加强方式从工艺、成本上来说都不占优势，而在瓶底设置加强肋的方式一直沿用至今，且可以与瓶侧壁和瓶颈的压力补偿方式相结合。
图2 重要申请人的技术分布
（2）纵向分析。瓶盖与瓶体是两个独立的结构，两者的压力补偿或加强结构可以结合使用，但专利申请时通常将两者分开申请。瓶颈、瓶侧壁和瓶底壁之间相对独立，可在不同区域设置不同的压力补偿结构或者加强结构。从图3中可以看出，瓶颈补偿结构与其余补偿结构相结合是普遍采用的方法，其次是瓶底与瓶侧壁或瓶颈结合的结构，如瓶底加强肋与瓶颈压力补偿结构相结合，可伸缩或可变形的瓶底与瓶颈相结合的结构。
3 热灌装饮料瓶结构专利技术演进
热灌装饮料瓶结构领域的专利技术演进路线如图3所示，其中，图示专利均是各阶段、各分支中具有代表性的专利。
对于热灌装饮料瓶，在瓶盖、瓶颈、瓶侧壁或瓶底壁上均可设置可变形的压力补偿结构来抵消瓶内灌装后的负压；同时，也可通过加强瓶身和瓶底来防止灌装后负压导致的瓶体变形。因此，热灌装饮料瓶结构的专利主要分为瓶盖、瓶颈、瓶侧壁或瓶底壁压力补偿以及瓶身或瓶底加强共5个技术分支。在全球范围内，对排名前6位的申请人的申请文献进行人工标引后，得到图2所示的重要申请人的技术分布。
图3 专利技术演进图
从单个申请人的角度分析，设置侧壁补偿结构的是解决瓶体变形的主要方式，其占比超过一半，其次是设置底壁补偿结构，而设置其余补偿结构以及设置加强结构等方式所占比例很都较小。从技术分支上分析，所有申请人都涉及侧壁补偿结构的研究，多数申请人对颈部补偿结构和底壁补偿结构有所研究，而对瓶盖补偿结构、瓶底加强和瓶身加强结构进行研究的主要公司是GRPK（GRPK为申请人在数据库中的代码，表示美国，Graham，格莱汉姆包装公司）和CONC（美国，Cont PET，大陆PET技术公司/大陆石油技术公司）。GRPK主要研究了侧壁补偿结构，相关专利占申请总量的57.4%，该公司对底壁补偿结构也有一定的专利申请，占17.2%；相对而言，AMCL（澳大利亚，Amcor，阿美科有限责任公司）公司对底壁补偿结构研究得较多，其申请的专利中有38.1%涉及底壁补偿结构。图2中其余公司名称：YOSK（日本，株式会社吉野工业所）；CONS-N（美国，Constar，康斯达国际公司/康星塑料股份有限公司）；PLTK（美国，普拉斯蒂派克包装公司）。
（3）总结。在瓶颈和侧壁上设置补偿结构是热灌装饮料瓶最常用的结构设计，两者从20世纪80年代出现至今，都有广泛的应用和相当多的专利文献，两者可以相互结合来增强压力补偿的效果，同时与瓶底加强结构结合，从而提高瓶底的强度，方便瓶的放置。在底壁上设置压力补偿结构方式大量出现在21世纪初，直到现在也是改进的重点。侧壁补偿虽然是本领域中最常用的方式，但侧壁上的真空板不利于贴标签，且影响瓶体的外观设置，因此Amcor包装公司、Graham包装公司、Ball和Constar等大多数主要的国际热成型PET瓶制造商都已开发出不同形式的无板条技术塑料瓶[3]，即将补偿结构设置在瓶底，而侧壁上不设置补偿结构。图3中也体现了这种趋势，20世纪初出现的瓶底补偿结构能得到广泛的应用，这也得益于新材料、新工艺和新设备的使用；并且各大公司也在不断改进瓶体结构，在结构和外观上都取得了不小的进步[4，5]。
4 结束语
本文对热灌装饮料瓶结构的相关专利进行了检索、整理和分析，包括专利申请量年度发展趋势、主要技术分支和重点申请人以及热灌装饮料瓶结构专利技术的发展演进。由以上分析可知，虽然热灌装饮料瓶结构的专利技术发展已经比较成熟，但在保证瓶体压力补偿的基础上，如何优化结构设计使得瓶体质量更轻、结构更美观，仍是当前值得研究的。
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参考文献：
[1]余晓辉.PET瓶在茶饮料包装的应用及发展[J].聚酯工业，2002，15（5）：5-6.
[2]区少梅，黄冠宾.BOPP瓶与PET瓶在热灌装果汁及饮料应用上之比较[J].饮料工业，2001，4（2）：12-16.
[3]刘圣涛.聚焦热灌装OPP和无真空板的PET瓶[J].塑料包装，2008，18（1）：56-60.
[4]郑宁来.新型热灌装 PET 瓶[J].聚酯工业，2016（1）：23-23.
[5]佚名.热吹塑PET容器获2016年度杜邦包装钻石奖[J].流程工业，2016（16）：55-55.
Abstract： From the point of view of patent analysis， this paper makes a statistical analysis on the patents of hot fill beverage bottle structure at home and abroad.The annual development trend of patent application，the main technical branches and key applicants，and the development and evolution of patent technology for hot fill beverage bottle structure are analyzed.This provides a certain reference for domestic enterprises to develop and layout the patent technology of hot fill beverage bottle structure.
Keywords： hot fill;beverage;bottle;vacuum;pressure compensation
中图分类号： T-18
文献标志码： A
文章编号： 2095-2945（2019）27-0027-03
作者简介： 顾志平（1990，10-），男，汉族，四川德阳人，硕士研究生，研究实习员，主要从事专利实质审查工作。
标签：热灌装论文; 热填充论文; 饮料论文; 瓶论文; 真空论文; 压力补偿论文; 国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心论文;