Nếu để ý kỹ, phần đáy của nhiều chai nhựa PET không hề phẳng như đáy cốc hay chai thủy tinh. Thay vào đó, chúng được tạo thành từ nhiều múi cong, lồi thường có hình dáng giống một bông hoa. Trong kỹ thuật sản xuất chai, kiểu thiết kế này thường được gọi là đáy petaloid (petaloid base).
Đặc biệt, thiết kế này xuất hiện phổ biến ở các chai đựng nước ngọt có ga, nơi chai phải chịu áp suất từ khí CO₂ bên trong. Dưới đây là những tác dụng của cách thiết kế này.
Chống lại áp lực bên trong
Khi mở một chai nước ngọt có ga, tiếng "xì" quen thuộc chính là dấu hiệu cho thấy bên trong chai đang tồn tại áp suất cao hơn môi trường bên ngoài.
Áp suất này tác động lên toàn bộ thành chai, trong đó phần đáy cũng phải chịu lực đáng kể. Nếu thiết kế đáy quá phẳng, lực có thể khiến đáy bị biến dạng, phồng hoặc mất ổn định.
Thay vì làm đáy chai thật dày để chống lại áp lực, các nhà sản xuất sử dụng hình học để tăng độ ổn định.
Đáy chai nước thường lồi lõm (ảnh minh họa).
Các múi cong ở đáy giúp phân bố lực trên nhiều vùng khác nhau, hạn chế việc áp suất tập trung vào một điểm. Hình dạng cong cũng giúp đáy chai chống biến dạng tốt hơn so với một bề mặt phẳng có cùng lượng vật liệu.
Việc tối ưu những khu vực này có thể giúp giảm ứng suất cực đại và tăng khả năng chống nứt của chai.
Giúp chai đứng vững
Các phần nhô xuống ở đáy tạo thành nhiều "chân" nhỏ tiếp xúc với mặt bàn hoặc kệ. Nhờ vậy, chai có thể đứng tương đối ổn định dù đáy không phải một mặt phẳng hoàn toàn.
Nếu đáy chỉ được tạo thành một vùng cong lớn mà không có các điểm tựa được bố trí hợp lý, chai sẽ dễ lắc hoặc nghiêng.
Thiết kế dạng cánh hoa giải quyết đồng thời hai vấn đề: tạo điểm tiếp xúc với mặt phẳng và duy trì độ cứng cần thiết cho phần đáy.
Vì sao chai nước ngọt có ga đặc biệt cần thiết kế này?
Không phải chai PET nào cũng có đáy giống nhau.
Với chai đựng nước lọc hoặc những loại đồ uống không có ga, áp suất bên trong nhìn chung thấp hơn nên yêu cầu đối với đáy chai không giống chai nước ngọt có ga.
Trong khi đó, với đồ uống có ga, CO₂ hòa tan tạo áp lực lên thành chai. Vì thế, thiết kế đáy đã trở thành một giải pháp phổ biến để tăng khả năng chịu áp suất.
Đây cũng là lý do khi quan sát các loại chai khác nhau, người tiêu dùng có thể nhận thấy chai nước ngọt có ga thường có phần đáy được tạo hình cầu kỳ hơn chai nước lọc.
Điều thú vị là thiết kế đáy chai không đơn giản theo nguyên tắc "càng nhiều múi càng tốt". Các kỹ sư phải tính toán rất kỹ hình dạng, độ sâu của các rãnh, độ cong, vị trí tiếp xúc với mặt đất và độ dày của vật liệu.
Nếu thiết kế không hợp lý, chính những vùng lõm giữa các múi có thể trở thành nơi tập trung ứng suất. Đây là những vị trí cần được kiểm soát để hạn chế nguy cơ nứt hoặc hư hỏng chai. Bởi vậy, hình dạng đáy chai là sự cân bằng giữa nhiều yếu tố: khả năng chịu áp lực, độ ổn định, lượng nhựa sử dụng và khả năng sản xuất hàng loạt.
Đây cũng là lý do các nhà sản xuất không đơn giản làm một lớp nhựa thật dày ở đáy. Một thiết kế hình học hợp lý có thể giúp chai đạt độ bền cần thiết mà không phải sử dụng quá nhiều vật liệu.
