Зачем на дне бутылки с газировкой делают пять выступов

Пустая бутылка из-под газировки кажется почти невесомой: её стенку легко продавить пальцами. Но пока внутри находится напиток, та же тонкая оболочка удерживает давление газа и переносит перевозку в ящиках и упаковках. Особенно необычно устроено дно. Вместо ровной площадки на нём часто сделаны пять округлых выступов, между которыми глубоко вдаются борозды.

Что давит на бутылку изнутри

Газированную воду разливают с растворённым углекислым газом и закрывают герметичной крышкой. Часть газа находится над жидкостью, часть остаётся в напитке. В закрытой бутылке устанавливается давление выше атмосферного. Оно действует на стенки, дно и крышку, а не только на небольшой участок над водой.

Когда крышку открывают, давление снижается, и углекислый газ начинает выходить из раствора пузырьками. До открытия бутылка должна сохранять форму при хранении и перевозке. Условия при этом меняются: в тёплом месте давление может стать выше, чем в прохладном. Поэтому тару рассчитывают с запасом и проверяют испытаниями.

Если сделать у тонкостенной бутылки просто плоское дно, под давлением оно будет стремиться выгнуться наружу. Даже без разрыва это создаст проблему: выпуклая поверхность плохо стоит на столе. Бутылка начнёт качаться или наклоняться. Значит, днище должно одновременно выдерживать давление и оставаться устойчивой опорой.

Как округлое дно научили стоять

Выпуклые поверхности давно используют в сосудах под давлением. У округлого днища давление в основном растягивает оболочку, а плоскую пластину заставляет изгибаться. Поэтому округлая форма позволяет выдерживать давление при небольшой толщине стенки. Но бутылка с полусферическим низом сама по себе стоять не сможет.

У ранних ПЭТ-бутылок для газированных напитков эту задачу решали отдельной подставкой. Основная ёмкость имела округлое дно, а снизу к ней присоединяли пластиковый стаканчик с ровной опорой. Конструкция работала, однако требовала дополнительной детали и отдельной операции сборки.

Лепестковое дно позволило совместить ёмкость и подставку в одном изделии. Округлые выступы образуют опоры, а углубления между ними помогают придать нижней части нужную жёсткость. Центральная область приподнята над столом. Бутылка касается поверхности несколькими участками по краям и стоит без отдельного стаканчика.

Если посмотреть на дно снизу, выступы напоминают лепестки цветка, поэтому такую конструкцию и называют лепестковой. Однако работает вся форма целиком: высота выступов, глубина борозд, переходы к стенке и распределение толщины пластика. Просто продавить в произвольном дне пять углублений недостаточно, чтобы получить хорошую бутылку для газировки.

Почему выступов часто именно пять

Пять «ножек» — распространённый вариант, который позволяет разместить опоры вокруг дна и сформировать между ними укрепляющие участки. Но это не универсальное число, предписанное физикой. Существуют конструкции с другим количеством выступов; например, в патентных описаниях встречается лепестковое дно с семью опорами.

Само по себе число пять не делает бутылку устойчивее вариантов с четырьмя или шестью опорами. Устойчивость зависит ещё и от того, насколько широко расставлены опоры, как расположена масса бутылки и не деформируется ли дно под нагрузкой. Важно, чтобы опоры сохраняли форму и находились на общей плоскости.

Для производителя выбор конструкции связан ещё и с расходом пластика. Дно можно усилить, увеличив толщину стенки, но тогда каждая бутылка станет тяжелее. Чтобы сохранить прочность и обойтись меньшим количеством материала, геометрию тщательно рассчитывают. Разработчики меняют уклоны, рёбра и переходы, сравнивают варианты в компьютерных моделях, а затем испытывают настоящие образцы.

Пятилепестковое дно оказалось удобным и широко распространилось в таре для газированных напитков. Из этого не следует, что любая другая форма хуже. Для конкретной бутылки оценивают всю конструкцию, её объём, массу, содержимое и условия использования. Одно количество выступов не позволяет судить о качестве упаковки.

Откуда берутся эти выступы

Бутылку не собирают из отдельных стенок и дна. Сначала из полиэтилентерефталата, сокращённо ПЭТ, отливают небольшую толстостенную заготовку — преформу. Она похожа на короткую пробирку с уже готовым горлышком. Затем заготовку нагревают, помещают в форму, растягивают вдоль и раздувают воздухом.

Размягчённый пластик прижимается к внутренней поверхности формы и повторяет её рельеф. Так за одну операцию появляются корпус, борозды и выступы на дне. При этом материал растягивается неодинаково, поэтому конструктору приходится учитывать не только окончательную форму, но и то, как пластик распределится при выдуве.

После охлаждения получается цельная лёгкая ёмкость. Её проверяют не только на давление: важны сохранение формы, устойчивость и способность переносить обычные нагрузки при перевозке. Именно поэтому похожие на первый взгляд бутылки могут различаться глубиной выемок, размером опор и толщиной нижней части.

У бутылки для негазированной воды условия другие: удерживать давление газировки ей обычно не требуется. Поэтому на ней может быть неглубокое донышко совсем иной формы. Для горячего розлива тоже применяют свои конструкции. Пять «ножек» встречаются на множестве привычных бутылок, но их назначение связано прежде всего с задачами конкретной упаковки, а не с общим правилом для всего пластика.