CN101115608A - 具有一体式柄部的容器的制造方法和由此方法制造的容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种吹塑容器的方法，所述容器包括柄部，其中所述方法包括以下步骤：(i)将预成型件(2)引入模具腔体，并且用拉伸杆拉伸预成型件(2)；(ii)增加预成型件(2)内的压力，以便在第一吹塑步骤中使预成型件(2)在模具腔体内膨胀，在第一吹塑步骤中的压力为0.1MPa(1巴)至1MPa(10巴)；(iii)使夹具(3，4)在模具腔体内向内移动，以使膨胀着的预成型件(2)部分地夹在柄部区域内的夹具之间；(iv)随后增加预成型件(2)内的压力，其中在第二吹塑中最大压力大于1MPa(10巴)，以便在第二吹塑步骤中预成型件(2)膨胀到模具腔体的限界，从而形成容器；并且其中向内移动夹具(3，4)在第一吹塑步骤内完成。
Description
本发明涉及一种具有一体式柄部的容器的制造方法。此方法尤其适于制造透明的带有柄部的塑性材料容器。适用的透明塑性材料的实例为聚丙烯。本发明还涉及包括中空柄部的用双轴定向聚丙烯制成的容器。
聚丙烯在本领域已知为一种制造透明容器的适合材料。常规使用挤压吹塑法。虽然此方法能够产生一体式柄部，但会使瓶子具有低透明性和低冲击强度。
于2004年5月11日公布的US-A-6,733,716公开了一种方法。所述方法包括：用拉伸杆拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)预成型件；在模具中将预成型件吹塑成瓶子的形状；将吹气自拉伸杆排到将要形成柄部的内壁表面上；并且将吹模内的可移动模区段自第一回缩位置推进到第二位置上，从而将制品的内壁表面紧压到与瓶子的对面内壁表面接触，以使表面在高温粘结，并且形成自吹模制品外壁延伸的一体式柄部。
然而，在利用移动模区段前完成容器成形预吹的现有技术方法导致在柄部区域延展性材料过度拉伸，或者需要使用显著较厚壁的预成型件和最好的瓶子。此外，由于聚对苯二甲酸乙二醇酯的表面特性及其熔温和吹温之间的差异，聚对苯二甲酸乙二醇酯不适合自身粘结。因此，修剪粘结区段同时又在柄部保持液体密封性变得难以施行。
因此，仍然需要一种制造包括一体式柄部的透明容器的经济方法。
发明概述
本发明涉及一种吹塑容器的方法，其中在第一吹塑步骤中，在模具腔体内使预成型件内的压力增加到0.1MPa(1巴)至1MPa(10巴)的范围内，以便预成型件在模具腔体内膨胀，并且在同一第一吹塑步骤中，使膨胀着的预成型件被部分夹挤，并且优选地在柄部区域中向内移动的夹具之间熔融；随后，在第二吹塑步骤中，使预成型件内压力增加到大于1MPa(10巴)，以便预成型件膨胀到模具腔体的限界，从而形成容器。
附图概述
图1示意性地显示在第一吹塑步骤前通过具有***的预成型件的模具腔体的横截面。
图2显示在第一吹塑步骤期间与图1相同的视图。
图3显示在第一吹塑步骤结束时与图1相同的视图。
图4显示在第二吹塑步骤结束时与图1相同的视图。
图5显示根据本发明制造的容器的具有切开部分的侧视图。
发明详述
透明容器(例如瓶子)为用于诸如饮料、食品、洗涤和家用清洁产品、洗发剂及其它个人护理产品的消费品的非常理想的包装。
相对较大的包装，例如两升和两升以上的包装，还应理想地具有柄部，以便即使是在包装充满时消费者也能够很方便地拿起产品并从包装中倒出。
这些目的的前一目的是透明容器，该目的已利用各种热塑性材料实现，但最通常利用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并且最通常在注射拉伸吹模工艺中制造。
这些目的的后一目的是具有柄部的容器，该目的也已利用包括聚乙烯和聚丙烯的各种热塑性材料实现，最通常在挤压吹塑工艺中制造。在此工艺中，聚乙烯和聚丙烯容器是被吹塑的，并且这些热塑性材料的流动性应使该材料在模具腔体内围绕固定插件流动，从而形成柄部。由聚乙烯和聚丙烯挤压吹塑制造的容器显示具有低透明性和低冲击强度。
本发明还涉及一种注射拉伸吹模方法。此方法适于提供具有柄部的容器。此外，本发明利用在注射拉伸吹模方法后变成双轴定向的聚丙烯。所得双轴定向的聚丙烯显示具有优良的透明性，也就是说基本为“透明性”。
本文所述“模具”一般包括两个或多个部件。所述部件可闭合成“模具腔体”并且打开，以允许预成型件***模具和/或允许吹塑的产品自模具移出。在实际操作中，可在连续高速机器上组合多个模具腔体。
本文所指的“预成型件”为一种在膨胀成完成物体前制造的模塑型件。预成型件当然要略小于完成的物体。预成型件一般在超过熔融温度的高温通过例如注射模塑法制造。适于聚丙烯的适合拉伸温度介于约140℃和150℃之间。
本文所指的“拉伸吹模”为一种方法，其中预成型件一般首先通过拉伸销或压杆纵向拉伸，随后在高于玻璃化转变温度的温度进行吹塑步骤，其设计旨在以吹向得到保留定向，以便所得构型为“双轴定向”。本发明的拉伸吹模方法包括两个步骤：第一吹塑步骤和优选随后立即进行的第二吹塑步骤。在第一吹塑步骤中，在模具腔体内向内移动的夹具部分夹挤膨胀着的预成型件。在本发明的一个优选实施方案中，向内移动的夹具夹挤并熔融膨胀着的预成型件。向内移动夹具在第一吹塑步骤内完成。在第一吹塑步骤期间在预成型件内施加的压力为0.1MPa(1巴)至1MPa(10巴)，优选为0.3MPa(3巴)至0.8MPa(8巴)。随后，在第二吹塑步骤中增加在预成型件内施加的压力。在第二吹塑步骤中，压力大于0.1MPa(10巴)，优选地最大压力为1.2MPa(12巴)至2MPa(20巴)。
在另一个优选的步骤中，然后将所完成的瓶子自模具顶出，并且将通过使塑性材料在移动的夹具间一起熔合而形成的焊接柄部区段移除，以产生完全通过的柄部。
聚丙烯容易以工业级获得。具有熔融强度、重新加热性能、透明性和处理窗大小适合组合的材料可购自供应商，例如Borealis，BP，和Total，例如Total的PPR7225。与利用聚对苯二甲酸乙二醇酯时不同，利用此类材料能够对聚丙烯进行注射拉伸吹模，并且当结合聚丙烯在接近吹模法所需温度焊接的能力时，使模具内夹焊成为一种可行方法。此外，由于聚丙烯不象聚对苯二甲酸乙二醇酯那样以规定拉伸比显著应变***，由于柄部区段复杂性在整个瓶子中必然出现的拉伸变化也不是什么问题。
此外，近来聚丙烯的材料和加工的发展已致使注射拉伸吹模在大规模、经济可行工艺中的适用性得到改善。具有熔融强度、重新加热性能、透明性和处理窗大小适合组合的聚合物已沿靠设备改善得到发展，使得注射拉伸吹模制造的聚丙烯瓶能够以超过1000瓶/腔体/小时的产量在高速设备上生产。注射拉伸吹模制造聚丙烯瓶的优点是优良的透明性和光泽与改善的冲击强度，然而标准注射拉伸吹模法不允许制造一体式柄部。
本发明的方法提供了一种吹塑容器。该容器包括主瓶腔体和一体式模塑的中空柄部腔体，并且其中主瓶腔体和中空柄部腔体互连，使得流体能够在两个腔体之间自由流动。吹塑容器包括双轴定向的聚丙烯。
吹塑容器包括具有两个相对端的中空柄部，并且两端以这样一种方式互连到容器的主腔体，流体能够通过中空柄部的一端或两端在中空柄部和主腔体之间自由流动，或者可供选择地吹塑容器包括具有两个相对端的中空柄部，两端的一端互连到容器的主腔体，而另一端封闭。流体可只通过中空柄部的一端在中空柄部和主腔体之间自由流动。有时将此容器称为具有“开放柄部”。
对于工业应用实施，吹塑容器典型例如由标签或套管装饰。标签的实例为绕贴标签、湿胶贴标签和模内标签。套管的实例为拉伸套管和收缩套管。尽管原则上可将任何类型装饰应用到本发明的第一或第二实施方案，但绕贴标签尤其适用于第一实施方案，而套管更优选地收缩套管尤其适用于第二实施方案的开放柄部瓶。封套开放式柄部瓶的一种特殊方法描述于2002年9月11日公布的EP-A-1 238 916中，此专利引入本文以供参考。
优选地标签或套管包括用透明材料制成的薄膜基底。这使消费者能够看到装饰(例如商标、徽标、图象等)、成分说明、使用说明、条形码、全息图像等，同时仍能保留透明容器的有益审美效果。这种装饰由包装领域已知的任何技术印刷于薄膜基底上。
在本发明的一个特别有利的实施方案中，标签或套管包括聚丙烯薄膜基底。材料循环非常有利，因此也更为经济可行，因为瓶材料和薄膜基底均用聚丙烯制成，并且不需要将它们分离成单独的循环流。此外，如果将附加元件配到瓶上，例如环或封口，优选地这些附加元件也出于相同原因由聚丙烯制成。容器与环、封口、标签、套管和附加元件组成了成品包装。优选地成品包装包括按重量计至少95％聚丙烯。
任选地，吹塑的容器可用一个单片式或双片式自动排水封口盖上。自动排水容器在本领域是已知的。这些容器包括用于使由浇注喷管外面向下滴或流到容器主体的内容物返回的部件。现有技术的自动排水封口的实例显示于美国专利4,550,864和美国专利4,640,855中。
在本发明的一个特别有利的实施方案中，自动排水喷管为容器的一个一体式部件。这可通过将自动排水喷管注塑成为预成型件的一部分，以便吹塑容器最终成为一个一体式自动排水容器来实现，如美国专利5,114,659。
以下关于附图更详细地描述本发明的一个优选实施方案。
在图1中，常规预成型件(2)被引入模具腔体(1)中。常规预成型件(2)可通过任何已知的技术制造，这些技术包括注射模塑、挤压吹塑或压缩模塑，并且优选地由聚丙烯的专用ISBM级制成。可将预成型件(2)重新加热到约110℃至150℃的适合模塑温度，或者在自1-阶段ISBM机的注射模塑步骤冷却后已处于此温度。将该预成型件(2)***模具腔体(1)，并且将模具腔体(1)封闭。然后将拉伸杆引入热的预成型件(2)，并用其纵向拉伸该材料。在杆接触预成型件(2)的基座的点时或之前，将接近0.5MPa(5巴)至1MPa(10巴)的高压吹气施加到预成型件(2)的内侧，迫使预成型件(2)膨胀进入已排气的模具腔体(1)。模具腔体(1)包含两个初始缩进的可移动模夹具(3，4)。
在图2中，预成型件膨胀，其壁变薄，而可移动模具区段(3，4)在模具内向内移动，压挤正在膨胀的预成型件。由于在瓶子未完全拉伸时需要附加拉伸来产生被夹缩区域，这降低了在这些区域和最终部件中其它区域之间的壁厚度的不均匀性。在一个优选的实施方案中，可移动的模夹具具有被加热的顶端，以在接触时增加瓶壁之间的焊接。虽然这些区段的侧边温热得允许某种程度的壁厚平衡，但它们处在低于材料熔融温度的温度，所以在接触时发生显著的材料凝固。这不仅进一步改善了壁厚的稳定性，而且在某些情况下使柄部区域比主瓶壁更厚，从而产生增强的区段。此外，可将低摩擦材料或光洁区域施用到模具内部，这样使材料跨模具表面流动，以最大程度地提高壁厚度分布的稳定性。
在图3中，拉伸的预成型件材料开始接触模具壁(11)，可移动的夹具(3，4)将完全围绕预成型件材料闭合，开始形成焊缝(10)。然后将附加吹气加到瓶的内侧，以使内部压力增加到约1MPa(10巴)至2MPa(20巴)。在图4中，这迫使预成型件材料和模具壁之间完全紧密接触，凝离，形成存在的表面光洁或装饰细部，并因此形成容器(20)。
然后自模具(1)顶出容器(20)。如果需要，利用直接加热、间接红外、超声焊接或任何其它标准方法进行附加焊接步骤，并通过一系列可能的技术将此区段移除，这些技术包括机械冲压、激光切割或热冲压。
在图1-4所示的特别优选的实施方案中，利用接近方形横截面的容器，且其中所形成的柄部跨角落与边缘成45°角。此设计在截然不同的需要之间获得折衷，既使横截面最接近圆形以易于瓶的吹塑，又使接***行的壁区段适于夹缩和形成柄部。
图5显示根据本发明制造的瓶(20)的侧视图。瓶包括主瓶腔体(21)和中空的柄部腔体(22)。在可移动夹具之间一起熔融的材料已经移除，从而形成完成的柄部(23)。
Claims (7)
1.一种用于吹塑容器的方法，所述容器包括柄部，其中所述方法包括以下步骤：
(i)将预成型件(2)引入模具腔体，并且用拉伸杆拉伸预成型件(2)；
(ii)增加预成型件(2)内的压力，以便在第一吹塑步骤中使预成型件(2)在模具腔体内膨胀；
(iii)使夹具(3，4)在模具腔体内向内移动，以使膨胀着的预成型件(2)部分地夹在柄部区域内的夹具之间；
(iv)随后增加预成型件(2)内的压力，以便在第二吹塑步骤中预成型件(2)膨胀到模具腔体的限界，从而形成容器；
特征在于所述夹具(3，4)的向内移动在第一吹塑步骤内完成，在第一吹塑步骤中所述压力为1巴至10巴，并且在第二吹塑步骤中所述最大压力大于10巴。
2.如权利要求1所述的方法，其中在向内移动的夹具(3，4)闭合期间所述预成型件内的压力为3巴至8巴。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中在第二吹塑步骤中所述最大压力为12巴至20巴。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述预成型件在夹具之间熔融，并且其中所述吹塑容器自模具腔体(1)移除，并且在柄部区域中的所述熔融材料(10)被移除以形成柄部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述预成型件(2)由聚丙烯制成，并且所述容器由双轴定向的聚丙烯制成。
6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法包括(v)在自模具顶出容器后对容器进行的附加焊接步骤。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述附加焊接步骤利用直接加热、间接红外、超声焊接或任何其它标准方法，并且所述的焊接区段优选地通过机械冲压、激光切割或热冲压来移除。
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