擠壓吹塑模制式容器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于由一種或多種類型的聚合材料形成擠壓吹塑模制式容器的工藝 和系統。
【背景技術】
[0002] 消費者很重視看見其包裝的內容物的能力。消費者還很欣賞由聚酯制成的容器的 韌性和光澤。因為這種屬性組合，通過注塑拉伸吹塑模制工序（ISBM)而生產的由聚酯合成 纖維（PET)制成的容器是市場上最常見類型的透明容器。然而，ISBM工藝通常局限于均勻 形狀的容器的生產，并且不能生產包括各種類型的手柄的瓶子，例如貫通手柄。在最終消費 者厭煩抓住圓形或方形容器的場合，在較大容積的瓶子和容器中時常需要手柄。包含貫通 手柄的較大容積的瓶子最高效地通過擠壓吹塑模制（EBM)工藝來生產。
[0003] 典型的擠壓吹塑模制工藝開始于在擠壓機中熔化聚合材料以生產熔化的樹脂的 步驟，熔化的樹脂然后可通過壓模進行擠壓，從而形成一管熔化的聚合物（即型坯）。具有 所需容器形狀的兩個半模被夾緊在型坯周圍，之后將空氣或其它加壓流體吹送到模具中， 以使擠壓物充脹，從而填充模腔的內部。然后冷卻模制品，并從模具中頂出。最后，在使用、 運輸或儲存最終容器之前可通過各種機械方法除去保留在容器的邊緣和底座周圍的過量 的聚合材料，其通常被稱為"飛邊（flash)"。
[0004] 不幸的是，由某些聚酯樹脂制成的擠壓吹塑模制式容器傾向于是剛性的，易碎的， 并且面臨修剪的挑戰。由這些類型聚酯制成的擠壓吹塑模制式容器傾向于具有較差的跌落 沖擊性能，這至少部分地是由于最終容器的高剛度的緣故。相反，利用聚烯烴類，例如高密 度聚乙烯（HDPE)生產的擠壓吹塑模制式容器呈現較小的剛度，并且傾向于呈現較好的跌 落沖擊強度。
[0005] 許多因素可影響擠壓吹塑模制式容器的跌落沖擊完整性，例如型坯的熔化溫度、 容器和飛邊穴口的模具溫度、模具的閉合速度（也被稱為模具襯墊水平）、半模之間的間距 (也被稱為隙距或夾距）、在頂出容器和其去飛邊之間的時間、在模具中的冷卻時間（也被 稱為模具循環時間）和/或各個半模的特定的結構形態。在某些情況下，選擇改變一個或 多個上面列出的參數以便增強跌落沖擊強度實際上會導致最終容器的一個或多個特性的 下降或老化。因而，優化擠壓吹塑模制式容器的跌落沖擊強度是難以實現的非常復雜的工 藝。例如，雖然增加某一容器的冷卻時間或去飛邊時間可增加跌落沖擊強度，但是生產該容 器所需要的更長的工藝時間將降低該工藝的經濟活力，尤其在商業規模下。類似地，升高用 于創造容器的聚合物的熔化溫度可增加其強度，但是這種變化時常導致較差的型坯穩定性 和/或在處理期間增加聚合物的降解作用。
[0006] 另外，雖然在處理期間增加半模間距可增加跌落沖擊強度，但是這種改變還將極 大地增加從最終容器的周邊除去"飛邊"或過量聚合物所需要的作用力（例如"去飛邊扭 矩")。相反，減少半模之間的間距可造成所得飛邊更容易進行修剪，但這種變化將造成所得 容器的跌落沖擊強度受影響。
[0007] 因而，對用于生產耐用的擠壓吹塑模制式容器的工藝和系統存在需求，這種容器 具有高的跌落沖擊強度，但仍易于去飛邊（或修剪）。這種容器應能夠在商業規模下低成本 地高效地進行生產。
【發明內容】
[0008] 本發明的一個實施例涉及一種用于生產容器的擠壓吹塑模制（EBM)系統。這種 EBM系統包括一種模具組件，其包括第一半模和第二半模。這種模具組件可在打開形態和 閉合形態之間移動，在打開形態下，半模彼此間隔開，在閉合形態下，至少半模的一部分彼 此接觸并限定了分型面，當模具組件處于閉合形態下時，半模沿著該分型面彼此接觸。各個 半模呈現底座成形表面和與底座成形表面相鄰的尾部成形表面，并且各個半模限定了夾擠 線，其沿著底座成形表面和尾部成形表面的結合部而延伸。當模具組件處于閉合形態時，在 各個半模的夾擠線之間形成了至少〇. 001英寸的夾擠點間隙。各個半模的底座成形表面呈 現瓶底成形表面和與瓶底成形表面相鄰的突邊（bead)成形表面，并且各個半模限定了突 邊底線，其沿著瓶底成形表面和突邊成形表面的結合部而延伸。各個半模的突邊成形表面 在突邊底線和半模的夾擠線之間延伸，并且各個半模限定了穿過突邊底線和夾擠線而延伸 的突邊角基準線。在分型面和突邊角基準線之間限定了至少20度且不超過70度的突邊擴 展角。
[0009] 本發明的另一實施例涉及一種擠壓吹塑模制式容器，其包括頸部、本體和底座。容 器的底座包括由于在吹塑模制設備中形成所述容器而造成的至少一個底座分型線以及用 于增強所述底座分型線的至少一部分的分型線支承突邊。支承突邊的高度對其寬度的比率 至少是0. 05:1，并且不超過2:1。
[0010] 本發明的又一實施例涉及一種擠壓吹塑模制式容器，其包括頸部、本體、底座和受 支承的尾部飛邊，受支承的尾部飛邊至少沿著底座的一部分而延伸。受支承的尾部飛邊包 括聯接在底座上的支承突邊和至少從支承突邊的一部分向外延伸的伸長部分。尾部飛邊的 伸長部分配置為用于從支承突邊上除去它。從支承突邊上除去伸長部分所需要的扭矩至少 比從類似的不包括支承突邊的擠壓吹塑模制式容器上除去尾部飛邊所需要的扭矩小15%。
[0011] 本發明的又一實施例涉及一種用于生產擠壓吹塑模制式容器的工藝。這種工藝 包括如下步驟：(a)將聚合材料擠壓到末端開口的型坯中；(b)在兩個可移動的半模的相對 的夾擠點之間關閉至少型坯的一部分，從而形成密封的型坯；（c)利用加壓流體使至少密 封的型坯的一部分充脹到在兩個可移動的半模之間所限定的模腔的內表面上，從而提供初 始的吹塑模制式容器，其包括底座分型縫和至少從底座分型縫的一部分延伸出來的尾部飛 邊；（d)從模腔中除去初始吹塑模制式容器；和（e)從初始容器的底座分型縫中除去至少尾 部飛邊的一部分，以便提供去飛邊的容器，其中去飛邊的容器包括支承突邊，其至少沿著底 座分型縫的一部分而延伸，并且所述除去步驟（e)是在比從類似沒有支承突邊的瓶子上除 去尾部飛邊所需要的扭矩至少小大約15%的扭矩下執行的。
【附圖說明】
[0012] 以下將參照附圖詳細地描述本發明的各種實施例，其中： 圖1是根據本發明一個實施例的瓶子的側立視圖，其尤其顯示了定位在瓶的底座上的 支承突邊； 圖2是圖1中所描繪的瓶子的底平面圖； 圖3是沿著圖1的線3-3看去的局部截面圖，其尤其顯示了圖1中所描繪的支承突邊 的橫截面； 圖4是根據本發明一個實施例的模具組件的橫截面圖； 圖5是圖4中所描繪的模具組件的一半的側立視圖； 圖6a是圖4中所示的模具組件的下面區域的放大的局部視圖，其尤其顯示了各個半模 的相對的夾擠區域的形態； 圖6b是圖6a中所示的模具組件的夾擠區域的放大的局部視圖； 圖7是圖6中所描繪的其中一個夾擠區域的放大的局部視圖； 圖8a是根據本發明一個實施例而配置的模具組件的局部視圖，其尤其顯示了配置為 用于限定直角三角形突邊基準橫截面的突邊成形表面； 圖8b是根據本發明另一實施例而配置的模具組件的局部視圖，其尤其顯示了配置為 用于限定三角形突邊基準橫截面的突邊成形表面； 圖8c是根據本發明又一實施例而配置的模具組件的局部視圖，其尤其顯示了配置為 用于限定多邊形突邊基準橫截面的突邊成形表面； 圖8d是根據本發明又一實施例而配置的模具組件的夾擠區域的局部視圖，其尤其顯 示了配置為用于限定階梯形突邊基準橫截面的突邊成形表面； 圖9是根據本發明一個實施例而配置的擠壓吹塑模制（EBM)系統的示意圖，其尤其顯 示了在EBM工藝中擠壓型坯的步驟； 圖IOa是根據本發明一個實施例而配置的EBM系統的示意圖，其尤其顯示了在EBM工 藝中將半模閉合到型坯上的步驟； 圖IOb是圖IOa中所示的模具組件的夾擠區域的放大的局部視圖； 圖11是根據本發明一個實施例而配置的EBM系統的示意圖，其尤其顯示了 EBM工藝的 吹塑或充脹步驟； 圖12是瓶子的側立視圖，其具有根據本發明一個實施例而配置的尾部飛邊； 圖13a是圖12中所示的尾部飛邊的放大的局部視圖； 圖13b是圖13a中所示的尾部飛邊的夾擠部分的放大的局部視圖； 圖14是根據示例1中所述而生產的具有貫通手柄的瓶子的透視圖； 圖15a是一種對比模具組件的夾擠區域的示意圖，其用于形成示例1中的瓶子； 圖15b是一種新穎的模具組件的夾擠區域的示意圖，其用于形成示例1中的瓶子； 圖16a是根據示例1中所述利用本發明的模具組件而生產的瓶子的底座區域的示意性 的橫截面，其具有根據圖15b中所示而配置的夾擠區域； 圖16b是根據示例1中所述利用對比模具組件而生產的瓶子的底座區域的示意性的橫 截面，其具有根據圖15a中所示而配置的夾擠區域； 圖17是旋開式平臺壁架的示意圖，其具有可變的高度調整能力，以用于測試示例1中 所生產的瓶子的跌落沖擊強度； 圖18顯示了 3-英尺跌落沖擊通過率對扭矩的曲線圖，該扭矩是針對利用圖15a和圖 15b中部分顯示的對比模具組件和本發明的模具組件而生產的若干個瓶子進行去飛邊所需 要的扭矩；且 圖19顯示了平均跌落高度對扭矩的曲線圖，該扭矩是針對利用圖15a和圖15b中部分 顯示的對比模具組件和本發明的模具組件而生產的若干個瓶子進行去飛邊所需要的扭矩。
【具體實施方式】
[0013] 根據本發明的一個或多個實施例的擠壓吹塑模制（EBM)工藝和系統可用于生產 具有超高強度且增強可加工性的容器。這里使用的詞語"容器"指任何用于保持或儲存材 料的接受器。典型的容器可包括，但不局限于瓶子、指管、管子和壇子。根據本發明實施例 而生產的容器在許多行業中具有廣泛的應用，包括，例如食品、飲料、化妝品、醫療和個人護 理行業。在一個實施例中，這里所述的EBM工藝和系統可用于生產一種或多種類型的瓶子。 這里使用的"瓶子"指任何由熱塑性材料制成的用于儲存或保持液體的接受器。現在將參 照附圖詳細地描述根據本發明的一個或多個實施例而配置和生產的瓶子的一個實施例。
[0014] 開始轉到圖1-3,總地顯示瓶子10包括頸部12、本體14以及與本體14整體成形 的底座16。雖然這里參照瓶子進行描述，但是應該懂得本發明的實施例可同等地適用于任 何合適類型的容器，包括上面列出的那些容器。轉回到圖1-3中所示的瓶子10,頸部12可 包括定位在開口 20上或其附近的一個或多個螺紋或其它閉合裝置18,開口 20設置在瓶子 10的上面部分上。瓶子10還可包括手柄22,其聯接在至少本體14的一部分上，并且在一 個實施例中，瓶子10可為一種貫通手柄的瓶子。
[0015] 在圖2所示的一個實施例中，瓶子10的底座16包括用于將瓶子10支承于大致平 坦表面上的支承部分24以及略微從支承部分24升高的瓶底部分26。另外，瓶子10的底座 16包括至少一個底座分型縫28,其是由于在擠壓吹塑模制設備中（在圖1中未顯示）形成 瓶子10而產生的。關于根據本發明的EBM工藝和系統的各種實施例的補充細節將在不久 進行詳細地論述。
[0016] 根據本發明的一個實施例，擠壓吹塑模制式瓶子10可包括至少一個支承突邊30， 其沿著底座16而延伸，用于增強至少底座分型縫28的一部分。如圖2中所示，底座分型縫 28和支承突邊30可平行于底座16的長度L而延伸。這里使用的詞語"長度"指事物或構 件最大或最長的尺寸。在一個實施例中，底座16的長度可為至少大約2英寸、至少大約4 英寸、至少大約6英寸，并且/或者不超過大約12英寸、不超過大約10英寸或不超過大約 8英寸。在另一實施例中，長度可在大約2至大約12英寸、大約4至大約10英寸、或大約6 至大約8英寸的范圍內。當底座16具有非對稱的橫截面時，如圖2中所示還可限定第二長 的尺寸或寬度W。底座16的寬度可為至少大約2英寸、至少大約3英寸、至少大約4英寸， 并且/或者不超過大約8英寸、不超過大約6英寸或不超過大約6英寸。在另一實施例中， 寬度可在大約2至大約10英寸、大約3至大約8英寸或大約4至大約6英寸的范圍內。
[0017] 在本發明的一個實施例中，支承突邊30的長度（1)相對底座16的長度（L)的比 可為至少大約〇. 25:1、至少大約0. 35:1、至少大約0. 50:1，并且/或者不超過大約1:5、 不超過大約1. 2:1、不超過大約1:1、不超過大約0. 95:1、不超過大約0. 90:1、不超過大約 0. 85:1、不超過大約0. 80:1或不超過大約0. 75:1。在另一實施例中，這個比率可在大約 0.25:1至1.5:1、大約0.35:1至大約1.2:1、或者大約0.50:1至大約0.95:1的范圍內。在 某些實施例中支承突邊的長度相對底座的長度的比率大于1:1，支承突邊可沿著至少瓶子 10的其中一個側壁的一部分而向上延伸。
[0018] 現在轉到圖3,其提供了沿著圖1中的線3-3看去的支承突邊30的橫截面圖。如 圖3中所示，支承突邊30可具有高度（H s)和寬度（Ws)。在一個實施例中，支承突邊30的 高度可為至少大約〇. 005英寸、至少大約0. 01英寸、至少大約0. 02英寸，并且/或者不超 過大約0. 10英寸、不超過大約0. 075英寸或不超過大約0. 050英寸。在一個實施例中，支 承突邊30的高度可在大約0. 005至大約0. 10英寸、大約0. 010至大約0. 075英寸或大約 0. 02至大約0. 05英寸的范圍內。根據一個實施例，支承突邊30的高度相對其寬度的比率 (HS:WS)是至少大約0. 05:1、至少大約0. 010:1