专利名称：具有增强容器底座成型部分的塑料预型件及其所形成的容器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及在吹模塑料(plastic)容器制作中新颖而实用的改进措施，特别涉及具有一个增强容器底座成形部分的改良预型件。
在吹模塑料容器(尤其是聚酯树脂容器)的成形过程中，一个预型件被注模成形，然后在一吹模内部加压，结果使预型件的树脂在容器成形过程中沿轴向和圆周两个方向伸延。然而，预型件有两部分不产生材料上的延伸。第一部分是预型件的颈端部，它并未被送到吹模，因而不会延伸。另一部分是预型件的容器底座成形部分，尤其是其中心部分，实际上保持着无一定方向的非取向状态。由于预型件的这部分保持其不定向状态，它不具备通过双轴定向而被强化的优点。
尽管所产生的吹模容器的底座外形可根据具体容器和应用场合而改变，由于该底座的中部保持在无一定方向的非取向状态，当该容器在加压情况下被一种制品(例如一种碳化液体)充满时，该底座中部同时受到压力，这可能导致两个商业上的问题(1)在压力下(特别是在高温时)该低强度的不定向部位会出现外向变形(即蠕变);(2)如果容器暴露在有引起应力裂纹的介质中(如传送带润滑剂、塑料洗涤用化学药品、高湿度储存条件等)，在所产生容器的不定向中心部分会出现应力裂纹。
按照本发明，建议采用形成多层结构预型件的方法在容器底座成形部分加强此预型件，在多层结构中至少有一层是借助于增加模量(或刚度)或者提高耐软化温度(或Tg)，使之由一种比形成预型件主要部分的树脂具有较高强度和较高耐软化温度的树脂所构成。
已经知道用一种上述的树脂来制造注模预型件。例如在1986年9月2日授予Krishnakumar等人的专利4609516号中就披露了这样一种注模工艺。这个专利在
图16中示出一个典型的吹模瓶，它有一个不定向的瓶颈端部136和一个底部132，其中心部比本体130要厚得多，底部中心处于不定向状态。
本发明也适用于其它的容器底座结构，包括一种凹形底座结构，它是由在预型件的底座成形部分内部整体模制的肋加强的，如同在1982年6月15日授予Krishnakumar等人的4334627号专利中所披露的那样。
本发明也可以连同一种可再次填充的聚酯饮料瓶一起应用，这种瓶子如在1988年7月5日授予Collette的4755404号专利中所披露的那样。
尤其是，这种改进了的预型件底座结构可以与形成一种装有多底脚的容器底座部分一起使用，这种容器底座如同在1971年8月10日授予Adomaitis等人的3598270号专利中所披露的那样。
按照上述目的和下文出现的其它目的，参照下面详细的叙述、附加的权利要求以及在附图中表示的几个视图，将会更清楚地了解本发明的实质。
图1是按照本发明构造的一种典型预型件的半剖视图。
图2是该预型件容器底座成形部分放大的局部半剖视图，并表示出一种三层结构的底座成形部分，制作预型件的基本材料形成了核心层。
图3是类似于图2的另一个放大的局部剖视图，并示出预型件的容器底座成形部分，其中该容器底座成形部分也具有三层结构，但其核心层是由不同于基本树脂的一种材料形成的。
图4是通过一个吹模容器的底座部分所取的垂直剖面图，部分地表示出该预型件的剖面，部分地表示出采用图2预型件的容器的剖面。
图5是采用图3预型件、类似于图4的垂直剖面图。
现在参照附图作详细叙述，首先参考图1，图中示出一个常规的注模塑料预型件，以数字10标明。预型件10本质上具有常规的结构，包括一个特殊形状以颈端12构成的上部，用来承受一个以螺纹拧入的密封盖。在颈端12下面，预型件10包含一锥形台肩成形部分14。预型件10的主要部分是由本体成形部分16构成的，该本体部分在其下端终止于一闭合的容器底座成形部分18。本发明特别涉及到该底座成形部分18的改进。
不言而喻，预型件10通常是靠把可流动的树脂注入到模芯和预型件底部的一个注模(未示出)之间的型腔中而形成的。
该预型件10的构造通过形成该容器底座成形部分18而得到改进，以致于具有三层结构，包括内层20，外层22和芯层24。
在图2的实施例中，通常按照Krishnakumar等人的4609516号专利所讲的，将一预定量的第一种树脂注入到注模型腔中，然后用基本树脂充满注模型腔。这第二种注入的树脂穿过第一种注入的树脂而流动，以使得第一种注入树脂分成两层，20和22，并注满注模型腔，结果预型件10主要由第二种注入树脂形成，该树脂也形成了芯层24。
特别要了解的是，这两种树脂是不同的，形成层20、22的树脂比通常构成预型件10的树脂具有更高的强度性能。
目前，预型件10一般由一种聚酯树脂构成，较好的树脂是聚乙烯甲脂(PET)。
预型件通常是由具有0。70～0。76IV的PET构成的，而按照本发明，层20、22是由一种具有0。80～0。86数量级IV的聚酯树脂构成的，这种树脂比通常使用的树脂要贵，但可提供高得多的强度。目前，这两种树脂典型地都可以是PET。
为了叙述清楚，这里应指出，IV代表固有速率，并且是PET聚合物链的分子量(即总长度)的量度。较高IV的树脂显示出较强的抗裂纹产生和扩展的能力，因此具有一层这种较高IV树脂的容器底座部分基本上消除了目前单层容器的应力破裂问题。
在PET树脂制造过程中通过与时间有关的固化工艺来控制树脂的IV值。较高IV值的树脂相对于较低IV值的树脂要求较长的存留时间，因此其固有的生产成本较高。对于0。72IV与0。84IV的PET来说，每磅的价格差大约为5%。
现在参考图4，由图可见，当图1和2中的预型件在注模中形成在Adomaitis等人的专利中所公开的那种类型的容器底座时，该容器底座在中部的厚度与该预制件10在中部的厚度相同。从图4中可清楚地看到，该容器底座的厚度从外面沿径向逐渐减小。还要理解，随着容器底座材料的厚度减小，材料的定向性增加了，一般来说只有容器底座的中心部分保持着无一定方向和非取向状态。
尽管图4中标有数字30的容器没有全部示出，但应当理解其上端具有对应于颈端12的瓶颈端部，而其它部分一般具有类似于Adomaitis等人的专利中所示出的结构。容器30也包括一个一般标有数字32的底座部分，该底座部分由多个沿圆周相间隔的支撑腿34构成，这些腿由一般为半球状的底座部分36相隔开。
虽然采用比通常所用的树脂具有较高IV值的树脂确实可达到增加结构强度的要求，但在某些情况下，特别是当容器用来装热制品时，可能要求形成具有较高的玻璃温度(Tg)的聚酯树脂层20、22。高Tg的共聚酯由于它们的熔溶性和所产生的对PET的附着力而被优先选用。非聚酯如丙烯腈苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物，聚碳酸酯等等也可以被采用。
这种组合的吹模容器相对于单层的PET容器具有改善了的耐热性能(即在高温和压力下抗变形的能力)。这种改善了的耐热性能又可以用来扩大容器的性能范围，(1)在同样性能水平的条件下允许增加底座最大可能直径;或(2)允许底座部分壁厚总体上减少(在注塑周期方面和/或材料消耗方面有效益)。
根据底座类型所作的具体改进如下Adomaitis等人的底座类型-1/2至4公升-较高的碳化水平，表现为最大份量从4增加到5或6。
-较低的底座热变形(蠕变)，使得环境应力破裂的趋势有所减少。
-容器总重量有可能减轻5±2%。
-提供热灌注能力，灌注温度最大值从现在的160°F提高到180-200°F。
Collette4755404专利中示出的标准底座类型-热稳定性有所改善，从180～190°F增加到200±10°F。
-减少了底座重量而不损失其热性能(可减少总重量达10%)。
-在较大的容器直径下有可接受的热稳定性(直径可从4。5英寸增大到6。5英寸)。
Krishnakumar等人4334627号专利中有加强肋的底座-较高的碳化水平，份量从4增加到5或6。
-较大的容器直径，从2英寸增大到4英寸。
-容器总重量可减少10%。
-改善底座部分的耐冲击性。
-当采用非熔解的高Tg值聚合物时，由于裂纹不能通过PET/非PET交界面扩展，使得底座部分抗断裂的耐冲击性得到改善。
如在Collette4755404号专利中公开的用于可再填充容器的底座结构-容器直径从2。5英寸增大到3。5英寸。
-总重量可减少10%。
-在内部增压过程中由于减少了底座蠕变，改善了抗腐蚀断裂的性能。
尽管本发明对于图2中的预型件10和图4的组合吹模容器30已作了专门描述，但也可以采用其它的预型件底座和容器结构。这里特别要指出的是，图4中容器30的底座通常是按照Adomaitis等人的专利采用的。
现在参照图3，从图中可见有一个改进了的预型件40的底座38。预型件40除了底座结构以外均与预型件10相同。根据图3，一定预选量的第一种聚酯被注入到该预型件注模中，基本上充满了注模。然后靠第二种塑料材料的注入将注模完全充满，这种材料可以是一种较高IV值的PET或一种高Tg的树脂。第一种材料以数字42表示，构成了预型件40中除了其底座38以外的所有部分。第一种材料42也确定了内层和外层44、46，它们被第二种材料以芯层48的形式隔开。
图3的预型件40在吹模时形成了具有一种底座结构的容器50，以半剖面示出。类似于Adomaitis等人专利的底座结构。该视图也以半剖面表示出预型件40的底座部分38。
权利要求
1.一种用于容器吹模的塑料预型件，上述预型件包括一个颈端部、一个本体成形部分和一个底座成形部分；上述颈端部和上述本体成形部分具有单层厚度，而上述底座成形部分至少有一部分具有三层结构，包括内层、外层和芯层；上述内层和外层由同样的第一种材料构成，而上述芯层由第二种不同的材料构成，上述单层厚度部分的材料和构成上述内外层两者中所选定的一层以及芯层的材料相同。
2.根据权利要求1的一种塑料预型件，其中上述材料中的一种与另一种具有不同的材料特性。
3.根据权利要求2的一种塑料预型件，其中上述两种材料都属于同样的树脂。
4.根据权利要求2的一种塑料预型件，其中上述两种材料都是同样的树脂，其中一种材料比另一种材料具有较高的固有速率。
5.根据权利要求2的一种塑料预型件，其中上述一种材料比另一种材料具有较高的Tg值。
6.根据权利要求2的一种塑料预型件，其中上述一种材料构成了上述芯层。
7.根据权利要求2的一种塑料预型件，其中，上述一种材料构成了上述芯层，而上述另一种材料构成了上述单层部分和上述内外层部分。
8.根据权利要求2的一种塑料预型件，其中上述一种材料构成了上述内外层。
9.根据权利要求2的一种塑料预型件，其中上述一种材料构成了上述内外层，而上述另一种材料构成了上述单层部分和上述芯层。
10.根据权利要求3的一种塑料预型件，其中上述一种材料构成了上述芯层。
11.根据权利要求3的一种塑料预型件，其中上述一种材料构成了上述芯层，而上述另一种材料构成了上述单层部分和上述内外层。
12.根据权利要求3的一种塑料预型件，其中上述一种材料构成了上述内外层。
13.根据权利要求3的一种塑料预型件，其中上述一种材料构成了上述内外层，而上述另一种材料构成了上述单层部分和上述芯层。
14.根据权利要求6的一种塑料预型件，其中上述一种材料比另一种材料具有较高的Tg值。
15.根据权利要求12的一种塑料预型件，其中上述两种材料是同样的树脂。
16.根据权利要求1的一种塑料预型件，其中上述预型件是由注模形成的。
17.一种吹模塑料容器由权利要求1的预型件形成。
18.根据权利要求17的一种吹模塑料容器，其中上述容器具有一个多腿的底座。
全文摘要
一种通常由单一树脂(例如PET)预型件形成的吹模塑料容器，其中具有三层结构的底座中至少有一层或由高IV值的PET构成，或由高Tg值的树脂构成。第二种树脂或者以芯层形式注入到注模预型件的底座中，或者一开始就注入底座的内层和外层。采用少量的第二种树脂可以获得较高的强度以及在较高温度下具有较大的抗破裂性，同时还能减少该组合容器的总重量。
文档编号B29B11/08GK1043465SQ89108920
公开日1990年7月4日 申请日期1989年12月1日 优先权日1988年12月1日
发明者万尼·N·卡洛特, 休帕亚·M·克里斯库玛 申请人:康丁塔皮特技术公司