專利名稱：用于制備具有整體模塑柄部的拉伸吹塑容器的方法
技術領域：
本發明涉及用于制備拉伸吹塑容器的方法，所述容器具有整體模塑柄部，優選地有具備良好人體工程學的柄部。
背景技術：
通過拉伸吹塑法來形成一體式柄部是人們高度期望的，并且該領域包含了許多解決這些固有問題的嘗試，但這些嘗試尚未被證明是成功的。整體模塑柄部一般比單獨(例如夾合)的柄部要廉價。以前公開的用于提供一體式柄部的方法通常要在瓶體中形成一對相對的凹陷或腔體，所述凹陷或腔體構成柄部的結構基礎。然后可將這些凹陷焊接在一起， 并且可移除由焊接所包圍的中心部分以便形成完全空檔，手指和/或拇指可通過所述空檔而插入(“貫通”柄部)，或作為另外一種選擇，可使所述凹陷簡單地形成抓握部。如果所形成的抓握部足夠寬且深使得手可在抓握部上握合而指尖不觸碰凹槽的底部，則人體工程學研究已表明所得抓握部的功能與貫通柄部的功能一樣好。實現該目的的一種方法公開于EP0346518B1中，其為包括以下的的方法作為第一步驟，在模腔中吹塑預成型件；然后作為第二步驟，在預成型件膨脹至基本上填充吹模的內腔之后且在預成型件冷卻至低于樹脂的玻璃化轉變點的溫度之前，在吹模內的一對相對的活動突出構件之間按壓并保持所拉伸的預成型件的某個區域。此類方法的第一個問題是，拉伸吹塑步驟和柄部拉伸步驟必須緊接著進行，否則溫度就會降至玻璃化轉變溫度以下。保持溫度會消耗大量能量，因而費用昂貴。本發明的目的是提供創造深凹形抓握部的方法，所述抓握部提供人體工程學的柄部。本領域需要以下方法，所述方法耗用較少的密集型能源，并且其中拉伸吹塑步驟和柄部拉伸步驟可為去耦的。希望具有更廣的操作溫度范圍而不必保持特定的高溫。因此， 第二步驟可在遠離第一步驟的位置執行。還需要所述材料在柄部拉伸期間耐受高應力以防止材料損壞。發明概述本發明涉及用于制備具有一體式柄部的容器的方法，所述方法包括以下步驟a)在模腔⑵中提供預成型件(1)；b)拉伸吹塑預成型件(1)以形成半成品容器(3)；c)施加一個或多個向內移動的模塞(5)以形成一個或多個凹形抓握區域，同時保持在半成品容器(3)內的壓力高于1巴，并且同時保持在半成品容器的抓握區域中的材料的溫度為低于玻璃化轉變溫度Tg的溫度；d)釋放在容器內的過度壓力，優選地在從容器內抽出模塞(5)之前釋放；以及e)從模腔(2，4)中頂出成品容器(6)。附圖簡述圖IA至D圖解示出了根據本發明的方法的步驟。圖2示出了根據DIN33402測量的抓握部直徑。
圖3示出了根據本發明制備的具有一體式柄部的瓶子的透視圖。發明詳述所謂“拉伸吹塑”在本文中是指一種方法，其中將預成型件加熱至高于它們的玻璃化轉變溫度，然后使用高壓空氣在模具中吹制它們以形成中空體諸如容器或瓶子。作為所述方法的一部分，通常用芯棒來拉伸預成型件。所謂“預成型件”在本文中是指在膨脹而形成成品物件之前所制備的模塑型件。預成型件必須要略小于成品。預成型件一般在超過熔融溫度的高溫下通過例如注射模塑法來制備。所謂“深拉伸”在本文中是指材料被塑性變形，其中材料流出片材的平面和厚度外。術語“深抓握部”在本文中用來表示一種實心柄部，即一種如下的抓握部件，其允許使用者的拇指和手指包裹在柄部周圍，但不允許手指從后面完全穿過柄部。“貫通”型柄部可通過如下方式來獲得切除在柄部和容器主體之間形成的材料纖維網的一部分或全部。雖然深抓握部是優選的，但深抓握部柄部和貫通柄部(從其中切除了纖維網)均在本發明的范圍內。所謂“雙軸取向”在本文中是指在導致分子重新取向的條件下在兩個方向上拉伸塑料或其他制品的方法。預成型件由塑性樹脂材料制成。可用于本發明的塑性樹脂材料可為聚烯烴、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乳酸(PLA)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。在一個實施方案中，塑性樹脂材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。尤其優選的為具有低特性粘度(IV)的聚對苯二甲酸乙二醇酯。在一個實施方案中，所述聚對苯二甲酸乙二醇酯具有小于0. SdL/ g 的 IV。玻璃化轉變溫度和熔融溫度可方便地參考ASTM D3418來測量。深拉伸為金屬片成形行業中的一種成形方法。通過沖桿的機械作用將金屬片坯料徑向地拉伸到成型模中。材料可成形性的一個指標是極限拉伸比，其被定義為可被安全地拉伸成杯件而無凸緣的最大坯料直徑與沖桿直徑的比率。液體機械深拉伸是一種非常規的深拉伸方法，其中模頭被液壓反壓力替代。深拉伸方法也可用于各種由熱塑性塑料制成的產品并且在行業中很受青睞，因為所述方法能夠產生高的制造速率并且能夠生成定向機械特性。在深拉伸期間，材料被塑性變形，其中材料流出片材的平面和厚度外。在本領域中，將所述片材加熱至高于材料的Tg的溫度以便減小流動應力并最小化在深拉伸期間所產生的內部應力。雙軸取向為在導致分子重新取向的條件下在兩個方向上拉伸塑料或其他制品的方法。本領域認為，在深拉伸過程中使用較低溫度意味著所述塑料的脆性過大并將導致材料損壞。然而，已令人驚訝地發現， 材料在較低溫度下的雙軸取向改善了可拉伸性，因為在深拉伸期間材料在其損壞之前可耐受更高的應力。當熱塑性材料被變形時，分子將趨于在應力方向上自身對齊，這稱作分子取向。在再加熱拉伸吹塑過程中(其中預成型件被變形為容器)，材料在兩個方向上被變形被拉伸桿軸向拉伸，并且被吹塑壓力徑向拉伸。結果是材料的雙軸取向。分子取向導致機械特性的各向異性；不斷增加的取向會增加機械特性比如堆積體積模量。
當半成品容器的材料被雙軸取向時，執行柄部拉伸步驟。這有利地允許材料在柄
部拉伸過程中耐受更高的應力。 現在將參照附圖更詳述地說明本發明。參照
圖1可很好地理解本發明的方法。圖1以圖解的形式示出了以下步驟a)在模腔⑵中提供預成型件⑴，圖IA ；b)拉伸吹塑預成型件⑴以形成半成品容器⑶，圖IB ；任選地將半成品容器轉移到單獨的深拉伸腔體(4)中，并且任選地再加熱半成品容器，圖IC ；c)施加一個或多個向內移動的模塞(5)以形成一個或多個凹形抓握區域，同時保持在半成品容器(3)內的壓力高于1巴，并且同時保持在半成品容器的抓握區域中的材料的溫度為低于玻璃化轉變溫度Tg的溫度，圖IC ；d)釋放在容器內的過度壓力，優選地在從容器內抽出模塞(5)之前釋放；以及e)從模腔(2,4)中頂出成品容器(6)，圖1D。圖IA所示的步驟可通過注射拉伸吹塑或再加熱拉伸吹塑來進行，其中在后者中注射和拉伸吹塑在兩個單獨機器上進行。優選地，預成型件為聚對苯二甲酸乙二醇酯預成型件。圖IB所示的步驟示出了分別從吹腔中選擇提供深拉伸腔體。如果在吹制步驟和 /或轉移至深拉伸腔體期間抓握區域冷卻得太多，則在該轉移期間可再加熱所述容器。在一種變型中，如果圖IA和圖IC中的步驟在相同的腔體中發生，則可消除圖IB 中所示的步驟。這具有如下優點，介于吹塑和深拉伸之間的時間被最小化，并且容器上的容限(具體地講，圍繞深抓握部的容限)會更緊密，因為不存在容器與模塞的相對運動。整合在一個腔體中會使得吹模的構造復雜化，因為吹模需要具有一個或多個活動模塞，吹模機需要適于控制深拉伸步驟，并且總循環時間會隨著模塞加入到吹制循環中的運動而增加。在圖IC所示的步驟中，半成品容器的抓握區域中的材料被保持在低于玻璃化轉變溫度Tg的溫度。PET的玻璃化轉變溫度為81°C。在另一個實施方案中，半成品容器的抓握區域中的材料被保持在玻璃化轉變溫度！；和6°C之間的溫度。在另一個實施方案中，半成品容器的抓握區域中的材料被保持在玻璃化轉變溫度Tg和15°C之間的溫度。在另一個實施方案中，半成品容器的抓握區域中的材料被保持在玻璃化轉變溫度1；和211之間的溫度。抓握區域中的材料的形狀可為基本上平坦的或平面的，換句話講其符合半成品容器的側部輪廓。在另一個實施方案中，抓握區域中的材料的形狀為凸形的。換句話講，一個或多個抓握區域與半成品容器的側部輪廓相比為凸形的。在另一個實施方案中，抓握區域中的材料的形狀為凹形的。換句話講，一個或多個抓握區域與半成品容器的側部輪廓相比為凹形的。半成品容器中的抓握部的表面積可等于最終容器中的深抓握部的表面積。在另一個實施方案中，半成品容器中的抓握部的表面積小于最終容器中的深抓握部的表面積。這在深拉伸期間導致附加表面拉伸并且產生附加分子取向。這也可改善最終抓握部分的美觀性。此外，在圖IC所示的步驟中，對瓶子進行增壓以使瓶子在腔體中能夠處于正位置，并且將模塞助壓的活塞擠入到抓握區域中以深拉伸所期望的深抓握部凹槽。當凸形模塞完全接合時，將約1巴至約20巴的過壓施加在容器內以便有效地用作常規氣脹/模塞助壓的深拉伸方法的凹模部分。瓶內壓力執行不同的功能。首先，其將瓶子按壓到冷卻深拉伸腔體中，所述腔體在吹制之后用作輔助冷卻循環。已表明其在防止最終容器中的側片和基座變形方面非常重要，具體地講如果利用的是熱吹塑時情況就是如此。有時候需要高于5 巴的壓力以避免瓶子變形。已表明更高的壓力有益于避免抓握部分附近的局部變形，所述局部變形是由抓握部鄰近部分中的徑向張力和切向壓縮應力引起的。最后，瓶內壓力也用作凹液壓模，所述凹液壓模使熱塑性塑料適形于活塞的金屬表皮。這也確保了容器的非深抓握部分在凸形模塞深拉伸深抓握部分時不變形。在凸形模塞被完全接合之后，塑料即適形于模塞，并且獲得最終深抓握部幾何形狀。在圖ID所示的步驟中，優選地首先釋放壓力，然后回縮模塞助壓的活塞，并且頂出瓶子。圖IB至ID所示深抓握部成形方法的優選特征如下1.深抓握部在材料雙軸取向之后形成；2.形成深抓握部的模塞為最終深抓握部的相同凸形；和/或3.容器在阻止機械變形的溫度(低于Tg)下頂出，并且材料結晶成最終期望的形狀。在第2)條中，已發現不具備最終深抓握部的凸形的模塞在深抓握部中導致非期望的褶皺和折疊，所述褶皺和折疊對美觀和性能具有負面影響。下表按溫度、期望的分子取向狀態和期望的深抓握部幾何形狀捕獲了尤其優選的方法設定值。
權利要求
1.一種制備具有一體式柄部的容器的方法，所述方法包括以下步驟a)在模腔(2)中提供預成型件⑴；b)拉伸吹塑所述預成型件(1)以形成半成品容器(3)；c)施加一個或多個向內移動的模塞(5)以形成一個或多個凹形抓握區域，同時保持在半成品容器(3)內的壓力高于1巴，并且同時保持在半成品容器的抓握區域中的材料的溫度為低于玻璃化轉變溫度Tg的溫度；d)釋放在容器內的過度壓力，優選地在從容器內抽出模塞(5)之前釋放；以及e)從模腔(2,4)中頂出成品容器(6)。
2.如權利要求1所述的方法，其中在步驟c)中，在所述半成品容器的抓握區域中的材料的溫度被保持在介于玻璃化轉變溫度Tg和6°C之間的溫度。
3.如任一項前述權利要求所述的方法，其中所述預成型件為聚對苯二甲酸乙二醇酯預成型件。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述聚對苯二甲酸乙二醇酯的玻璃化轉變溫度Tg為 81 "C。
5.如任一項前述權利要求所述的方法，其中在整個步驟c)中，在所述半成品容器的抓握區域中的材料為雙軸取向的。
6.如任一項前述權利要求所述的方法，其中步驟b)在吹塑腔體(2)中執行，并且其中步驟c)在單獨的深拉伸腔體(3)中執行，并且其中在這兩個步驟之間將所述半成品容器 (3)從所述吹塑腔體(2)轉移到所述深拉伸腔體(4)。
7.如任一項前述權利要求所述的方法，其中所述模塞(5)的外部輪廓對應于所述凹形抓握區域的內部輪廓。
8.如任一項前述權利要求所述的方法，其中提供了用于使所述相對的凹形抓握區域彼此互鎖的裝置以便在抓握時基本上消除任何相對運動。
9.如任一項前述權利要求所述的方法，其中所述成品容器的抓握區域包括深抓握部掌托X，(7)；深抓握部指托y，(8)；深抓握部凹槽深度z，(9)，并且優選地其中x+2y+2z之和大于107mm，并且優選地所述深抓握部凹槽(9)的深度大于20mm(z > 20mm)。
全文摘要
本發明涉及用于制備具有一體式柄部的容器的方法，所述方法包括以下步驟a)在模腔(2)中提供預成型件(1)；b)拉伸吹塑預成型件(1)以形成半成品容器(3)；c)施加一個或多個向內移動的模塞(5)以形成一個或多個凹形抓握區域，同時保持在半成品容器(3)內的壓力高于1巴，并且同時保持在半成品容器的抓握區域中的材料的溫度為低于玻璃化轉變溫度Tg的溫度；d)釋放在容器內的過度壓力，優選地在從容器內抽出模塞(5)之前釋放；以及e)從模腔(2，4)中頂出成品容器(6)。
文檔編號B29C49/06GK102481718SQ201080039509
公開日2012年5月30日 申請日期2010年9月1日 優先權日2009年9月4日
發明者C·G·F·格爾拉赫, P·J-F·埃特澤 申請人:寶潔公司