具有減輕的封閉端的塑料材料的預(yù)成型體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于通過吹塑工藝制備中空體，特別是任意類型和尺寸的瓶的改進的預(yù)成型體。
【背景技術(shù)】
[0002]如本領(lǐng)域?qū)＜宜?，迄今為止，由塑料材料制得的瓶或壺的制備幾乎僅通過2步工藝進行，這意味著具有基本上圓柱體形狀的中空半加工產(chǎn)品(準確地稱為預(yù)成型體或型坯)的制備和使用。因此，在這種工藝的第一步驟中，以高度集中的方式(即由少數(shù)專業(yè)制造者)進行具有大的厚度的中空預(yù)成型體的制備，相對于成品瓶的縱向和橫向尺寸，所述中空預(yù)成型體具有約1:2至1:4的比例的縱向和橫向尺寸。所述預(yù)成型體優(yōu)選通過塑料材料的注塑成型工藝或(盡管不太經(jīng)常)通過在管段壓力下的熱塑性變形工藝而制得。
[0003]在工藝的第二步驟中，將中空預(yù)成型體插入模具中并根據(jù)公知的吹塑工藝塑造，所述第二步驟相反通常在進行待包裝液體的裝瓶的相同的車間進行。這種工藝提供對預(yù)成型體的加熱，直至足以獲得預(yù)成型體所需的軟化的溫度，通過插入預(yù)成型體中的拉伸桿的移動而將預(yù)成型體縱向拉伸直至獲得瓶的最終長度，并因此將適當(dāng)控制的一個或多個流或壓縮空氣引入由此加熱和拉伸的預(yù)成型體中，以使預(yù)成型體的材料粘附至模具壁。
[0004]該制造系統(tǒng)在整個制造鏈中提供了本領(lǐng)域?qū)＜夜乙虼嗽诖瞬槐鼗叵氲娘@著的多種優(yōu)點，如前所述，所述優(yōu)點已確定在世界水平上幾乎普遍采用該制備系統(tǒng)以獲得中空體，特別是任意類型、形狀和尺寸的瓶。
[0005]特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述工藝特別適合于使用晶體塑料材料，例如PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)的應(yīng)用中。在吹塑工藝中，這些材料實際上由于在預(yù)成型體的吹制過程中所確定的縱向和橫向拉伸作用而發(fā)生結(jié)晶結(jié)構(gòu)的雙軸取向，從而賦予瓶特別令人滿意的機械特征，盡管材料具有極低的最終厚度。恰恰與該最后類型的瓶相關(guān)，已持續(xù)尋求優(yōu)化制備工藝以降低(最終瓶的體積相同)所用的塑料材料的量，并因此降低瓶的最終成本，盡管保持不改變瓶的機械阻力的性質(zhì)。其中，顯示出耐壓性、抗裂性和抗傾覆性(通過所謂的廣為已知的“耐破度測試”、“應(yīng)力開裂測試”和“滾出測試”)的特別重要的特征，這些特征如今實際上被普遍采用以評估使用上述制造工藝獲得的瓶的機械特征。
[0006]這種研宄最初進行成品瓶的形狀的改變(目的是確定具有更大的尺寸穩(wěn)定性的形狀)和不同模制參數(shù)(預(yù)成型體的拉伸比、預(yù)成型體加熱溫度的分布、鼓風(fēng)的壓力和流速、拉伸桿的前進速度等)的微調(diào)。
[0007]在研宄的該第一步驟中，預(yù)成型體的常規(guī)形狀因此保持基本上不變，如前所述，所述形狀基本上由具有恒定或變化厚度的中空圓柱形本體組成，設(shè)置有已具有瓶頸區(qū)域的最終形狀的開放端(因此所述開放端也包括用于聯(lián)接螺帽所需的螺紋)和半球形狀的旨在形成瓶底的封閉端。
[0008]為了降低在成品瓶中保持在成品瓶的底部的中心區(qū)域中，并因此不具有改進成品瓶的機械阻力的直接效用的塑料材料的量，已建議并部分使用具有非半球，特別是具有橢圓或拋物線形狀(為了簡化而在領(lǐng)域中如此稱呼，盡管更確切地分別對應(yīng)旋轉(zhuǎn)橢球體和拋物線體的形狀)的封閉端的預(yù)成型體。然而，盡管該類型的預(yù)成型體實際上在預(yù)成型體模制過程中提供一些優(yōu)點(由于相對于具有常規(guī)半球形狀的這種端部的預(yù)成型體，對應(yīng)于預(yù)成型體的封閉端的頂部而注射的熔融塑料材料的流動路徑具有更大線性，從而允許獲得模制時間的適當(dāng)降低)，但它們反而無法獲得預(yù)成型體的重量降低方面的可觀結(jié)果，因為在成品瓶中的材料分布最終并不顯著地不同于由具有半球封閉端的預(yù)成型體所獲得的瓶的材料分布。此外，使用這種預(yù)成型體必然需要對鼓風(fēng)機進行新的調(diào)整，特別是對預(yù)成型體的封閉端的加熱分布的新的調(diào)整，且必須在更低強度水平下便利地調(diào)整所述分布，因為在瓶的吹塑工藝中，相對于具有半球封閉端的預(yù)成型體，橢圓和拋物線形狀的更細長的輪廓決定了阻力的顯著降低，其中頭部本身抵抗由拉伸桿所施加的伸長。
[0009]最近，JP-200206712公開了一種預(yù)成型體，其中通過根據(jù)垂直于預(yù)成型體的軸線的平面而在外部去除底部部分(即，在旨在形成瓶底的中心部分的預(yù)成型體區(qū)域中精確去除材料)，從而改變常規(guī)半球封閉端。然而，盡管這種解決方法可能明顯顯得有效，但所得的對應(yīng)于預(yù)成型體頂點的預(yù)成型體的強的打薄決定了各種缺點。首先，預(yù)成型體壁的厚度通常不能減小低于約1-1.5mm的極限，以在預(yù)成型體的模制工藝中允許定期流動而無塑料材料的早期結(jié)晶。該極限意味著在更小的預(yù)成型體(半升至2升的瓶)(所述瓶因此具有小的壁厚和半球端部的大的曲率)中，使用該系統(tǒng)可獲得的預(yù)成型體的重量的降低被極大地減少。
[0010]此外，預(yù)成型體的平面端需要提供足夠?qū)挼耐獠窟M料通道，因此，對于具有半球封閉端的預(yù)成型體，剩余澆口具有大得多的高度；因此這種類型的澆口使得模制瓶在滾出測試中的行為顯著惡化。最后，在頂點區(qū)域中預(yù)成型體壁的小的厚度在實際應(yīng)用中使得吹塑工藝中的拉伸步驟很成問題。實際上，恰恰在拉伸桿進行其推進的區(qū)域中預(yù)成型體明顯變薄，因此，限定該預(yù)成型體的加熱溫度是很成問題的，所述加熱溫度在一方面足夠高以允許預(yù)成型體正確的拉伸，特別是預(yù)成型體的底部區(qū)域的正確拉伸，并在另一方面不會過高而確定過度的局部變形或甚至預(yù)成型體底部被拉伸桿破壞。
[0011]預(yù)成型體的封閉端的不同的改變已公開于EP-2077934中。實際上，在該文獻中公開的預(yù)成型體中，旨在改變的預(yù)成型體的壁的整體高度和厚度保持不變，并同時改變預(yù)成型體的封閉端的輪廓以包括向外伸出的中心中空附件。因此，相對于具有相同尺寸的常規(guī)預(yù)成型體的半球封閉端，這種輪廓采用更內(nèi)部的樣式，這意味著預(yù)成型體的總重量的至多2-3%的重量(此外，所述降低集中于瓶底的中心區(qū)域中，因此不以任何方式削弱由這種預(yù)成型體吹制的瓶的機械性能)，而不意味著預(yù)成型體壁的厚度的改變。因此，專利JP-200206712的所有如上突出的問題得以避免或甚至更好，預(yù)成型體壁的基本長度和厚度參數(shù)保持不變，該預(yù)成型體的吹塑參數(shù)相對于常規(guī)半球預(yù)成型體必須不改變，因此顯著促進該預(yù)成型體作為現(xiàn)有吹塑工廠中的常規(guī)預(yù)成型體的替代品實施。
[0012]鑒于如上所示的積極特征，EP-2077934中公開的預(yù)成型體在用于已有工廠的轉(zhuǎn)換時具有如下缺點:需要顯著改變預(yù)成型體注塑模具，因為必須改變陰模的腔體的底部(其決定預(yù)成型體的封閉端的外部形狀)以及模具的移動陽模(其用以改變這種封閉端的內(nèi)部形狀)。因此，模具的這些改變的成本以及衍生自在這種操作所隱含的不可忽略的停工時間期間所錯過的生產(chǎn)的那些成本使得上述預(yù)成型體在現(xiàn)有預(yù)成型體模制工廠的轉(zhuǎn)型的應(yīng)用的吸引力較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]問題和解決方法
[0014]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種新概念的更輕的預(yù)成型體，其能夠?qū)崿F(xiàn)由其獲得的瓶底的中心區(qū)域的期望的重量降低，也可用于現(xiàn)有的制備常規(guī)半球封閉端預(yù)成形體的工廠的轉(zhuǎn)型，該轉(zhuǎn)型以降低的成本改變旨在制備常規(guī)半球封閉端預(yù)成形體的模制機的模具。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，通過具有所附獨立權(quán)利要求1中限定的特征的預(yù)成型體而實現(xiàn)所述目的。本發(fā)明的預(yù)成型體的另外的特征在從屬權(quán)利要