專利名稱：可重新灌裝的聚酯容器及生產它的預型件的制作方法
技術領域：
本發明是關于對塑料容器的新的和有用的改進，更具體說是關于一個具有改進底部的吹模聚脂容器，這種底部可防止張力破裂，以及吹模制造這種容器的預型件。
作為一種經濟上和商業上實用的方法，可重新灌裝的塑料瓶解決了與一次性使用塑料瓶(更具體說由PET制造塑料容器)相關的占用土地和回收問題。此外，可重新灌裝的將允許安全，輕便的塑料瓶進入現在由玻璃占領的市場，在市場上法律禁止使用不可回收的包裝。
例如1982年6月15日審定的美國專利No.4，334，627具體討論了由聚脂制成的可重新灌裝的容器的要求。該專利的說明書在這里作為參考。
目前，應當知道幾種聚脂可提供生產可重新灌裝的塑料瓶所需的理想透明度和物理性質。這些聚脂包括聚乙烯對酞酸鹽(PET)，丙烯腈，聚丙烯酸脂，聚碳酸脂等。目前商品化的聚脂可提供性質和成本/性能比的最佳平衡。
美國專利No.4，334，627中具體公開的容器已被改進，并公開于1988年2月16日審定的美國專利No4725464中。該專利具體參考了美國專利No.4，334，627。
本發明是關于對美國專利No.725，464公開的容器的改進以及吹模制造這種容器的預型件。
每當一個重新使用一個可重新灌裝的容器時，它必須經過一個循環過程。該過程包括(1)對空瓶的苛性沖洗，(2)污染檢測和產品的灌裝/加蓋，(3)倉庫存儲，(4)分配給批發商及零售點和(5)由消費者購買，使用和空瓶存儲，然后最終返回給制瓶商。正是加熱的苛性沖洗對重新使用一個吹模聚脂容器最具有決定性。業已發現經受苛性沖洗的雙軸定向吹模聚脂容器的失效(經裂紋的開始和擴展)最開始產生于底部特別是定向程度小或無定向的底部中心區。本發明所涉及的正是對雙軸定向吹模聚脂容器特別是PET瓶和類似物品的承受能力的改進。
根據本發明，預型件的底部形成部分的具體形狀被改進，從而提供一個改進的容器底部。
參照下面的詳細描述，權利要求書以及在附圖中所示的幾個視圖，可以更清楚地了解本發明上述和其它目的及性質。
圖1是一個示意圖，示出了一個可重新灌裝容器所必須經過典型過程或步驟。
圖2是一沿本發明所涉及的容器形狀所取的垂直剖視圖。
圖3是沿圖2所示容器的底部所示的局部放大垂直剖視圖。
圖4是沿形成圖2所示容器的預型件所取的垂直剖視圖。
圖5是沿圖4的5-5線所取的水平剖視圖，示出了預型件瓶體部分的橫剖視圖。
圖6是沿圖4的6-6線所取的水平橫剖視圖，具體示出了預型件的容器底部形成部分的厚度增加。
圖7是沿預型件的底部所取的局部放大垂直剖視圖，示出了改進的預型件結構的具體形狀。
圖8是一局部垂直剖視圖，示出了圖7的底部，其中底部的中心部分與一拉延吹模中心桿嚙合。
圖9是一沿吹模底部所取的局部垂直剖視圖，其中圖4的預型件被吹模制造成圖2所示的容器。
首先每個容器都要經受一次典型的大規模苛性洗滌液的沖洗，按重量計該洗滌液是由3.5的氫氧化鈉與來自水制備的。在一大型洗瓶系統中，洗滌液被保持在140°F，并且不帶蓋的容器被浸泡在洗滌液中15分鐘。
在從洗滌液中取出后，容器由自來水漂洗，然后重新灌裝一種所需的液狀產品，這種產品可以是在4.0±0.2的大氣壓下灌裝和加蓋的碳酸飲料。這種灌裝后的容器必須在24小時內在50%RH下承受100°F的溫度。
圖1示出了在容器的一次使用中一個容器所要經過的一般過程。
一般來說，一個拉延吹模容器的上肩部和底部的分子定向程度低于該容器的瓶體部分或標牌部分的分子定向程度。在一個可重新灌裝的容器中，所有是潛在應力集中處的特征(例如凹槽，槽和臺階)都避免位于上肩部和底部。任何裝飾性的浮雕，凹槽，槽等等應當限制在分子定向程度較高的部分。
為了在熱的苛性洗滌液中在蠕變體積增長和熱收縮之間取得良好的平衡，形成容器標牌部分的預型件的總厚度減小率為7.5到10.5，圓周方向的拉延率為3.2到3.5，在軸向方向的拉延率為2.3到2.9。
預型件的下瓶體和底部形成部分具有部分PQ，QR，RS和ST。這些部分分別形成了圖3所示容器的部分pq，qr，rs和st。
現在詳細參見附圖，首先參照圖4，其中示出了根據本發明的一個預型件的垂直剖視圖，預型件通常由數字10表示。預型件10的上部的構造與美國專利No.4，725，464的預型件相同，包括一個螺紋頸部12，在其下端有一個加蓋凸緣14。在加蓋凸緣14的下面，有一個通常為圓柱形的部分16，其徑端是一個外徑逐漸增大的部分18，以提供增加的壁厚。在部分18下面，有一細長的瓶體部分20，其最下端形成一個容器底部形成部分的上部，該容器底部形成部分通常由數字22表示。底部形成部分22至少包括在其上部的部分QR(圖7)。如圖7所示，在部分QR，預型件10的內徑在24處逐漸減小，其中部分RS的壁厚增加。
從圖7中還可看出，部分ST的直徑逐漸減小從而減小了部分ST的壁厚。此外，部分ST的下部在26處逐漸地具有一半球形形狀。此外，部分ST的內表面在28處也逐漸地具有一半球形形狀，但是表面26和28具有不同的圓心，因而壁厚連續地逐漸減小。
在部分ST的中心T，有一個平滑過渡的直立凸起30，它被容納于一個拉延吹模對中心桿的下端(如圖8所示)，并將在下文中對其更詳細地進行描述。此外，在中心T的底端，有一個指向下方的軸向凸起32，其形式為一個細長的澆口。預型件10的外表面26平滑地過渡成凸起32的外表面。
現在參照圖9，其中示出了一個吹模空腔36的底部的形狀，該吹模空腔是由一個普通類型的吹模36限定的。在吹模36底部的吹模空腔36有一通常為半球形的下部外表面38，其末端是一半徑為C的底部，它與中點的距離B是吹模容器的通體半徑A的50%至75%。半徑C是半徑A的5%至15%。
可以看出吹模36有一個中心半徑形隆起40，其高底D的尺寸為半徑A的20%至40%。
還可以看出半球形隆起40帶有一個中心凹入42，其尺寸和形狀可以容納凸起32。此外，空腔34的隆起表面還包括一個表面部分44，它逐漸傾斜成凹入42。
此時還應指出預型件在斷面U處的壁厚(圖7)約為預型件在部分RS處斷面的50%至70%。
預型件10被預加熱至所需的玻璃轉變溫度，并以傳統方式被置于吹模36內，與一個拉延吹模對中桿50嚙合(如圖8所示)，通過內部增壓使其膨脹以便在軸向和周向拉延從而與空腔34的形狀相符并形成一個圖2所示的容器(由參考數字52表示)。此時，應當注意桿50在其底部有一凹入54以容納凸起30。同時，凸起32被容納于凹入42中。結果，當在吹模36內吹模制造容器52時，底部的內側表面和外側表面(由容器52的數字56表示)均不會成為應力集中處。
容器52將包括原始形狀的螺紋頸部12和加蓋或支承凸緣14。緊靠著凸緣14的下面，容器52將有一個無定向的厚壁部分58，其末端是一薄壁肩部60，它是由預型件的部分18形成的。在肩部60的下面，有容器體62。在所示的容器形式中，容器體62帶有一個細長的標牌部分64，它具有一減小的橫斷面并用來固定一個適當的標牌(未示出)。在標牌部分64的下面容器體繼續成為66，其末端是底部56，該底部56如前所述帶有隆起。
底部56以上的容器52各部分的壁厚均顯示于圖2中。此時應當指出容器52是一個1.5升的瓶子并且預型件10這樣成形以形成容器52。
現在參照圖3，其中放大示出了底部56。應當注意各條線P、Q、R、S和T分別對應于容器52的線p、q、r、s和T。底部56起始于線P并包括一個軸向延伸及徑向向內的外表面68，它通常是半球形的。可以看出線p和q之間的壁厚略有增加，而隨著底部在一個凹邊C處終止，部分q和r的壁厚逐漸增加，該凹邊形成支承圓。在部分r，s，隨著底部56在72處隆起，壁厚持續增加，并且壁厚持續增加直到它到達點70，該點70對應于傾斜表面44的外邊緣。然后，底部56以稍大一點的比率繼續平滑地增加，直到外表面在凸起32處終止，內表面在凸起30處終止。
為了在底部56的凹邊C處獲得所需的厚度(圖3)，部分RS的壁厚約為1.10至1.30×部分PQ的厚度。如前所述從薄壁部分到厚壁部分的過渡是逐漸和平滑的。這樣就避免了在部分qr有急劇的厚度變化。
通過使底部形狀最佳化和逐漸減小預型件在部分ST處的壁厚，可在底部56的隆起部分獲得較高程度的定向。
在t處的凸起30，30保證了在此區域的一個結晶部分(如果有的話)不會削弱此部分。正如上面所指出的，細長的澆口32在吹模期周不受擠壓。
由于隨著定向的減弱底部的壁厚逐漸增加，可以看出采用平滑的彎曲表面(它大大降低了應力破裂的可能性)可使底部56達到所需的強度要求。
一般認為28%-30%的結晶度對一個可重新灌裝的PET容器來說是最佳值，該容器最好是一個形式為帶有注模螺紋頸部的瓶。此外，應當理解預型件，及其容器，可由多層結構加工而成，包括內阻擋層以便延長其壽命。如果容器灌裝的是非食品產品并且在洗滌和灌裝后會有產品污染的話，采用這種多層預型件可降低污染吸收。
盡管前文中僅具體舉出了一個可重新灌裝的塑料瓶以及生產它的預型件的實施例，應當理解在不背離由權利要求書所限定的本發明的精神和范圍內可對容器，或者預型件或者生產用于制造容器的預型件的吹模作最小的改動。
權利要求
1.一個用于吹模制造可重新灌裝的容器的預型件，所述預型件是由一種聚脂制成的注模件，所述預型件具有一形成一容器體的細長體，并在一端封閉而相對的一端敞開，所述預型件敞開端帶有一個頸部，所述頸部和所述細長體之間的所述預型件帶有一錐狀壁厚部分以形成一個容器的肩部，所述封閉的一端由一個底部限定，該底部通常帶有一個半球形外表面，在所述封閉的一端和所述預型件體之間有一個圓柱狀的形成容器底部的加厚部分，與所述預型件體相比該加厚部分的壁厚增加，由所述底部改進的預型件還通常有一個半球形的內表面，所述底部的壁厚朝所述一端逐漸減薄。
2.根據權利要求1所述的預型件，其中所述底部外表面的終端是一個形式為細尖澆口的軸向凸起。
3.根據權利要求1所述的預型件，其中所述底部包括一個用于限定對中裝置的內部中心軸向凸起，在所述預型件的吹模期間它與一個中桿嚙合。
4.根據權利要求3所述的預型件，其中所述內部軸向凸起和所述內表面不帶尖銳的角。
5.根據權利要求1所述的預型件，其中圓柱狀的形成容器底部的加厚部分與形成容器體的部分通過一個厚度逐漸增加的錐狀部分相連。
6.根據權利要求1所述的預型件，其中所述加厚部分厚度超過所述預型件體厚度的一般范圍為10%至30%。
7.根據權利要求1所述的預型件，其中在形成容器底部的加厚部分的上方的所述預型件體的下部形成所述形成容器底部部分的上部。
8.一個用于重新灌裝的容器，所述容器是一個由一聚脂制成的吹模件，所述聚脂由一預型件加工而成，隆起型的改進底部改善了所述容器，所述底部包括一個向下敞開的隆起部分，其壁厚從中心到一支承圈逐漸減薄，所述底部的直徑向上到一個圓柱體逐漸增加，而所述底部的壁厚在厚度上持續地逐漸減薄。
9.根據權利要求8所述的容器，其中所述支承圓在內部和外部均被平滑地彎曲。
10.根據權利要求8所述的容器，其中所述隆起部分被中心地向下凹入。
11.根據權利要求8所述的容器，其中所述隆起部分被中心地向下凹下并且其壁厚朝所述隆起部分的中心有較大的逐漸增加。
12.根據權利要求8所述的容器，其中所述隆起部分被中心地向下凹下，并且在兩個方向包括軸向凸起。
13.根據權利要求8所述的容器，其中所述隆起部分被中心地向下凹下，并包括一個內部平滑過渡的拉延吹模對中桿嚙合凸起。
14.根據權利要求8所述的容器，其中所述隆起部分被中心地向下凹下，并包括一個形式為細長澆口的外部懸垂軸向凸起。
15.根據權利要求12所述的容器，其中所述軸向凸起沒有拉延定向。
16.根據權利要求8所述的容器，其中包括一個瓶體，其一部分由一個直徑減小的貼標簽部分限定，所述一部分的總厚度減薄率為7.5至10.5。
17.用于吹模一加熱預型件以生產一個帶有內部隆起底部的容器的吹模，所述吹模限定了一個空腔，包括一個形成底部的部分，并且所述形成底部的部分帶有一個與一預型件上的懸垂軸向部分的形狀相配的凹入。
18.根據權利要求17所述的吹模，其中所述凹入的形狀為一個細長的澆口。
19.根據權利要求17所述的吹模，其中所述空腔朝所述凹入傾斜，以使相關容器的中心隆起部分的壁厚增加。
全文摘要
本發明是關于一個可重新灌裝的容器，其形式為一個吹模聚酯雙軸定向瓶，其中所述容器包括一個隆起的底部，在隆起的中央壁厚逐漸及平滑地增加至最大。本發明還關于一個生產這種容器的預型件，和容納一個帶有底面軸向凸起的預型件的吹模空腔，該凸起的形式為一個細長的澆口。
文檔編號B29C49/04GK1054565SQ9011001
公開日1991年9月18日 申請日期1990年12月25日 優先權日1990年3月5日
發明者薩佩安·M·科瑞史納卡馬, 韋恩·N·科來特, 托馬斯·E·納黑爾 申請人:大陸石油技術公司