带有整体式手柄的容器、预成型件及制造方法

专利名称：带有整体式手柄的容器、预成型件及制造方法
引言本发明涉及一种预成形件，诸如PET容器之类的容器可由这种预成型件吸制而成，更具体地说，涉及一种预成形件和由其制得的一种带有整体式手柄的容器。
背景技术：
人们已试图将整体手柄与PET或类似的注射吹塑容器合为一体，例如参见Thompson的美国专利常4,629,598号，该专利已转让给TritechSystems International公司。用来生产美国专利第4,629,598号中的带手柄瓶子的玻璃半成品如

图1所示。然而迄今为止，制造这样一种实用的、能大量生产的装置的努力都是不成功的。反之，商业实践中出现的最好方法，是在容器本身成形之后，在一个单独的生产步骤中再将吹制成的容器装上夹接或插入式手柄。这可以参看Thompson的两个申请WO82/02371和WO82/02370。
注射-拉伸-吹塑是一个将玻璃半成品沿轴向和径向进行拉伸，结果导致双轴取向的方法。
由于双轴向取向使分子排列更紧密，因此可得到增大的抗拉强度(最大载荷)，低渗透性，以及可以提高容器的抗冲击性，透明度和轻度。
并不是所有的热塑性材料都可进行定向拉伸。主要使用的热塑性材料是聚对苯二甲酸乙酯(PET)，聚丙烯腈(PAN)，聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)。PET是一种体积最大的材料，接下来是PVC，PP，PAN。
具有大范围热塑性的非晶形物质，如PET，与诸如PP之类的部分晶化材料相比更容易拉伸吹制。能产生容器最优性能的熔融和拉伸温度大约是材料熔融温度℃拉伸温度℃PET280 107PVC180 120PAN210 120
PP240 160基本上有两种拉伸-吸塑的方法1)在同一级中制成预成型件，并在同一机器上进行瓶子的吹制；2)在两级中完成，先在一个机器上制成预成型件，再在另一个机器上吹制。
一级设备可用来生产PVC，PET和PP。制成了预成型件后(无论是模压的还是注塑的)，它通过调节工作台时被升温至拉伸温度。一级系统可使从原材料到成品的过程在一个机器上进行，但由于工艺装置不易改变，因此这个方法最适用于专门的及低容量的场合。
定向拉伸PVC容器最常见地是由一级挤压型机器制得的。玻璃半成品在单头或双头元件上被挤压。根据机器的不同设计，可用不同的方法进行温度调节，拉伸和螺纹成型。现在使用的许多方法是专利方法。
许多定向拉伸的PET容器是由一级机器制得的。先对预成型件进行注塑，然后放入温度调节工作台，接着进行吹塑操作，将预成型件拉伸-吹制成瓶子，最后送入推出工作台。
通过使用两级方法，可对生产预成型件和吹制瓶子的工艺参数进行优化。加工者可不必象在一级设备上那样要兼顾预成型件的设计和重量，生产速度，以及瓶的质量。他可以自制也可以购买预成型件。并且如果选择自制预成型件，他能在适应其市场的一个或多个地方进行生产。高产量机和低产量机两种都可获得。通常使用两级挤压型机器来生产双向拉伸的PP瓶。在一个典型的方法中，对预成型件进行再挤压，冷却，定长切割，再加热，在对颈部进行修整时进行拉伸然后推出。应用两级方法生产定向拉伸的PET容器成本最低。对预成型件进行注塑后再送到吹塑工段的两级方法，使得生产厂家能成为预成型件的生产者，并可将产品卖给吹塑生产者。这样希望用定向拉伸PET容器进入市场的生产厂家就能减少基建投资。两级拉伸-吹塑方法也用于定向拉伸PVC容器的生产。预成型件的设计和它与成品容器的关系依然是一个最关键的因素。如果容器能更好地盛装预定的产品，则应选择合适的轴向和环向拉伸比。材料拉伸比定向拉伸温度°FPET 16/1 195～240PVC 7/1 210～240PAN 9/1 220～260
PP 6/1 260～280本发明的目的是用可定向拉伸的热塑性材料生产一种实用的，易通过注射-拉伸-吹塑成形的，带手柄的容器，手柄是在所述注射-拉伸-吹塑操作中形成的并做为容器的一部分。
发明概述根据本发明的一个方面，提供了一种用来制造包括可定向拉伸热塑性材料的容器的预成型件，这可以使最终吹制而成的容器包括一个柄或类似的支撑结构；该预成型件包括一个吹塑结构，该结构具有颈部和位于颈部以下的可膨胀部分，该颈部包括一个位于可膨胀部分上方的定位环和一个由可定向拉伸热塑性材料制成的硬把，该硬把从定位环处伸出并与容器压成一体，当制成容器时就形成了手柄。
优选的是，该硬把从所述定位环处，并从紧挨定位环下方的温度过渡区伸出。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造带整体式手柄容器的方法，该方法包括(a)制成一个带有颈部以及在颈部以下有可膨胀部分的预成型件，该颈部包括一个位于可膨胀部分上方的定位环，以及一个从定位环处伸出并与之压制成一体的，由可定向拉伸热塑性材料制成的硬把。
(b)对所述预成型件进行吹塑操作，使可膨胀部分膨胀，从而构成容器的瓶体。
优选的是，该硬把从所述定位环和紧挨定位环下方的温度过渡区伸出。
在本发明的一个优选形式中，颈部和整体式手柄都要经过结晶过程。
优选的是，吹塑操作包括支撑把手的过程，而预成型件用下述方式吹制，即至少管体外侧的一部分膨胀到能围绕至少把手的下部，从而在外侧和硬把之间形成一个封闭的手握部分。
优选地是，封闭的手握部分可使成人手掌的至少两个手指通过。
在本发明的一个具体优选形式中，把手至少在从所述管体的外侧伸出的部分上有I型的横截面。手柄的轮廓可以进行弯曲，以提供更大的强度。
在本发明的一个更广的形式中，有一种用于注射拉伸吹塑方法的玻璃半成品，该玻璃半成品是由包括两个单独注射点的注射方法制得的。
优选的是，注射的第一点可注入不可回收的PET或类似的热塑性材料。优选的是，注射的第二点可注入包括至少一部分可回收材料的PET或类似的热塑性材料。
优选的是，所述注射的第一点用于形成在玻璃半成品的拉伸吹塑操作中将被拉伸的部分。优选的是，所述注射的第二点用于形成在玻璃半成品的拉伸吹塑操作中保持不膨胀或基本不膨胀的那部分。
在本发明的另一个更广的形式中，提供了一种采用两级注射拉伸吹塑工艺制成的容器，该容器包括一个至少在第一和第二点上固定到容器上的可握手柄，从而在手柄和瓶子之间形成一个封闭区，人的手指可以从中穿过。
优选的是，所述第一连接点包括一个位于手柄和容器之间的整体式连接部分，该连接部分是在所述二级操作的第一步中完成的。
优选的是，所述第二连接点是在所述二级操作的第二步中完成的。
优选的是，所述手柄在第二连接点包括一个球形部分，当它在第二操作的第二步中被吹制时，该球形部分至少被容器的一部分局部覆盖，从而可在手柄的第二连接点与容器形成一个机械互锁连接。
在一个具体的优选形式中，该球形部分包括一个向上伸出的钩，一个向下伸出的钩，一个球形部分或一个或多个上述部分的组合。
附图简述现参考附图，通过实例对本发明的实施方案进行说明，附图中图1是现有技术玻璃半成品的侧视图；图2是带有根据本发明实施方案特征的玻璃半成品的侧视图；图3是根据本发明一个实施方案的预成型件制得的吹塑PET容器的局部侧视图；图4表示了根据本发明另一实施方案的玻璃半成品的制造步骤；图5A是根据本发明另一实施方案的预成型件的侧视图；图5B是由图5A中的预成型件制成的容器的侧视图；图6是用于生产预成型件的一个处于打开状态的模具的侧视图；图7是图6中模具处于封闭位置的视图；图8是图6和7中模具的侧视图，示出了位于其中的预成型件把手。
附图详述图3所示的是根据本发明的一个优选实施方案的容器10。它包括一个颈部11和一个膨胀部分12。
颈部11有一个螺纹部分13和一个定位环14。把手15与环14注塑为一体，把手15的第一部分15a从环14向外伸出，第二部分15b与第一部分15a成一定倾角，使它与容器10的垂直轴近乎平行。在这种情况下，第一部分15a与壁20之间的夹角略大于45°，第二部分15b与壁20的夹角约为20°。
把手15具体形状的选择使得，当它作为手柄的时候能被人的手指握住。
把手15的端部16大致沿容器10封闭端的方向向下延伸。
在这种情况下，把手15的横截面为I型，用来克服预成型件10的吹制操作中，把手15与环14的连接点17上或附近的不良效应。
具体地讲，这些不良效应包括由于不同横截面处预成型件体积不同而导致的不均匀冷却，从而引起的应力效应和气体夹杂物。
在本发明的这个优选实施方案中，预成型件由PET制成，并且是通过使用热模来制备的。
为生产容器10，可将根据本发明实施方案的玻璃半成品或预成型件26(见图2)放入一个吹塑机中(未示出)，然后按照双轴向拉伸吹塑技术对其进行吹塑加工，颈部11放在模子中，使其不会膨胀。首先，可将位于颈部下方预成型件的可膨胀部分向下机械拉伸到模子的底部，然后通过使用压缩空气来将预成型件的主体向外吹，直至在把手端部16形成一个支撑部分18，这样可通过对容器10的吹塑，在成形的过程中在容器10的壁20和把手15之间形成一个封闭区域19。
在本发明一个具体的优选形式中，封闭区域19有足够的横截面积，使之可以让人的至少两个手指插入其中，从而握住手柄15来支撑住容器10。
进行吹塑操作的目的是为了通过对优选的PET材料的分子进行双轴向拉伸，使瓶子或容器具有最佳强度，同时还可提高抗渗性，以降低氧化。
根据本发明的一个实施方案，可通过对颈部11和手柄15进行过度加热来使预成型件上的这些部分结晶。手柄的结晶过程提高了它的刚度，这有助于预成型件的定向拉伸和减少材料的用量。
颈部和手柄的结晶可通过把热油浇在颈部和手柄上，使用开口框架或吹热空气来实现。
手柄15在环14上的位置保证了在对预成型件的其余部分进行吹塑时干扰最小。可以使用一级或两级方法。
其他实施方案详述图1所示的是美国专利第4,629,598号中现有技术的预成型件或玻璃半成品21。现有技术公开内容中的原理是，在玻璃半成品21的不可膨胀部分22上的定位环处形成一个手柄部分23。
通过参看图2和优选实施方案详述，将根据本发明在许多方面对图1的设计进行修改。
插图2A，2B和2C表示了构成把手端部16的球形部分17的形状，分别为向下延伸的钩形24a，球形24b和向上延伸的钩形24c。
这些部分外型上的共同点是都能与容器10的吹制部分机械结合，吹制部分可包住球状部分27。
能对玻璃半成品26的可膨胀部分12进行第二阶段吹制，从而使把手端部16球状部分27被包住的工艺是拉伸吹制，双轴向拉伸步骤。
图4所示的是根据本发明另一实施方案生产玻璃半成品的一种具体方法。它包括使用注塑工艺将玻璃半成品成形的两级方法。在阶段1中，第一注塑入口28使塑性材料流入，用于形成玻璃半成品26的膨胀部分12(参看图3，在容器成形的吹塑阶段进行膨胀)。
在玻璃半成品26成形的注塑过程第二阶段中，第二注塑入口29使塑性材料流入，用于形成玻璃半成品26不可膨胀部分25。
两级注射方式使得可通过第一注塑入口28和第二注塑入口29注入不同的塑性材料。
在一个特别优选的形式中，从第一注塑入口28注入的塑性材料是不可回收或基本上不可回收的塑性材料，而从第二注塑入口29注入的塑性材料是可回收的或至少是可部分回收的塑性材料。
这种方式可控制可回收和不可回收塑性材料的使用比例，从而可实现玻璃半成品26结构的最优经济性。
在这种设计的一个修改方案中，阶段2的步骤可包括在不可膨胀部分25中形成包括内壁51和外壁52两壁的过程。内壁51由纯净的或未受污染的PET材料制成，并作为相对于可回收材料52制成的壁52的隔离层。可以通过使用滑芯装置来生产双层壁，这种装置是对下面图6、7和8中将要进行详细说明的模子设计和工艺过程的一个修改。
当然图4中的阶段1和阶段2可在顺序上互换。
图5A和B分别表示了根据本发明另一实施方案的玻璃半成品和最终生产的容器。类似部分与前面实施方案中的编号相同。
在这个实施方案中，玻璃半成品21包括一定位环14，紧挨其下方是第一不可膨胀区30和第二不可膨胀区31。所形成的第一不可膨胀区30可以略高或与玻璃半成品21的可膨胀部分分开。第二不可膨胀区31可不与玻璃半成品21的可膨胀部分分开，但在应用中，吹制操作可以保证第二不可膨胀区31在吹制过程中不膨胀。
在这种情况下，把手15包括一个与定位环14连为一体并从其伸出的第一筋板32。把手15还包括一个与第二不可膨胀区31连为一体并从其伸出的第二筋板33。把手15还包括一个与第一不可膨胀区30连为一体并从其伸出的筋板连接部分34，该部分在把手15整个长度方向上在第一筋板32和第二筋板33之间形成了连续的连接。
然后对图5A中的玻璃半成品36用上述的方法进行吹制，从而形成图5B中所示容器37的腔体35。当玻璃半成品36的可膨胀部分36被双轴向拉伸形成容器37的主腔体35时，包括把手15，环14，第一不可膨胀区30和第二不可膨胀区31在内的颈部保持不变。根据前面所述的实施方案，把手端部16可包括球形部分，来与容器37相连，或者可替代地或额外地包括应用粘接材料，通过使用化学介质在把手端部16和容器壁17之间形成化学键。
在一个对图5A和图5B实施方案的修改方案中，第一不可膨胀区30和第二不可膨胀区31可构成一个单独不可膨胀区的一部分。
在另一个修改方案中，第二不可膨胀区31可位于容器的温度过渡区，从而在吹塑步骤中产生较小的膨胀。
在另一个修改方案中，第一不可膨胀区30和第二不可膨胀区31都可位于紧挨定位环14下方的温度过渡区，在吹制过程中，这些区域产生较小的膨胀。
通过参看后两种变化方案，就可知下述内容的优点，即能够通过适当的模压设计和工艺控制来限制温度过渡区的膨胀，这样就能控制由温度过渡区30，31通过第二筋板33和筋板连接部分34到环14(或颈部11的其它不可膨胀部分)的刚性连接引起的不良崎变效应。
在应用中，预成型件和由其吹制的容器可通过下面的方法来生产预成型件由可定向拉伸的热塑性材料制成，最好在注塑工艺中为PET或类似的材料。图6，7和8中所示的滑动模具包括滑芯40，滑块41，壳体42，底座43，推动块44和弹簧夹持器45。图6所示的模具处于开放位置，图7所示的模具处于封闭位置，图8表示的是装入把手14之后的侧视图。
完整的预成型件在第二而且最好是单独的步骤中通过拉伸吹塑机，预成型件在那里先被重新加热至适当的转变温度(参看引言)。包括定位环14和把手15在内的预成型件的不可膨胀部分通过适当的挡板基本上与重新加热过程隔离。在大多数情况下，很有可能在图5A，5B所示的区域30，31处形成一个温度过渡区。
然后将重新加热过的预成型件放入模子中，象现有技术那样进行双轴向拉伸和将可膨胀部分吹制到实物尺寸。在这个过程中，预成型件在颈部14处，还可在把手15处进行支撑。尽管把手15的端部16可能会被吹制成的容器外壁部分包住，但把手15不参与吹制过程。
上述内容仅是一些本发明的实施方案，那些对于本领域技术人员来说很显而易见的修改方案，在不背离本发明的范围和精神的条件下也可实施。
工业适用性本发明的实施方案适用于生产容器，该容器由可定向拉伸热塑性材料制成，并包括与容器连为一体的手柄或类似的抓握附件。
权利要求
1.一种容器的预成型件，它包括可定向拉伸的热塑性材料，其设计使得最终的吹制容器包括一个手柄或类似的支撑结构；该预成型件包括一个具有颈部和位于颈部下方的可膨胀部分的模压结构，该颈部包括一个位于可膨胀部分上方的定位环，以及一个由可定向拉伸热塑性材料制成，从定位环处伸出并与之连为一体的硬把，该硬把当容器成形时就形成了手柄。
2.一种生产带有整体式手柄容器的方法；该方法包括(a)形成一个预成型件，它具有颈部和一个位于颈部下方的可膨胀部分，该颈部包括一个位于可膨胀部分上方的定位环和一个由可定向拉伸热塑性材料制成，从定位环处伸出并与之连为一体的硬把；(b)对所述预成型件进行吹塑操作，使可膨胀部分膨胀，从而形成容器的壳体。
3.权利要求2的方法，其中颈部和整体式手柄都要经过结晶过程。
4.权利要求2的方法，其中吹塑操作包括当用某种方式对预成型件进行吹制时支撑把手的步骤，这种方式使管外侧的至少一部分膨胀到包住至少把手的下部，从而在外壁和硬把之间形成一个封闭的手握部分。
5.权利要求4的方法，其中封闭手握部分的大小使成人的至少两个手指可以从中穿过。
6.权利要求2的方法，其中所形成的把手至少在其从管外壁伸出的那部分有I形的横截面。
7.一种用于注射拉伸吹塑方法的预成型件，该预成型件是由包括两个单独注射点的注射方法制成的。
8.权利要求7的预成型件，其中第一注射点可允许注入不可回收的PET或类似的热塑性材料。
9.权利要求7或8的预成型件，其中第二注射点可允许注入包括至少一部分可回收材料在内的PET或类似的热塑性材料。
10.权利要求7或8的预成型件，其中所述第一注射点用于形成在对预成型件进行拉伸吹塑操作的过程中将被拉伸的那部分。
11.权利要求9的预成型，件其中所述第二注射点用于形成在对预成型件进行拉伸吹塑操作的过程中将保持不膨胀或基本上不膨胀的那部分。
12.一种由两级注射拉伸吹塑工艺制得的容器，该容器包括一个至少在第一和第二点连接在容器上的可握住的手柄，从而在手柄和瓶体之间形成一个封闭区域，人的手指可从中通过。
13.权利要求12的容器，其中所述第一连接点包括一个在手柄和容器之间的整体连接部分，并且该连接是在所述两步操作的第一步中完成的。
14.权利要求13的容器，其中所述第二连接点是在所述两步操作的第2步中完成的。
15.权利要求14的容器，其中所述手柄在第二连接点处包括一个球形部分，当它在两步操作的第二步中被吹制时，至少被容器的一部分包住，这样在手柄与容器的第二连接点处形成了一个机械互锁连接。
16.权利要求15的容器，其中所述球形部分包括一个向上伸出的钩，一个向下伸出的钩，一个球形部分或一个或多个上述的组合。
17.权利要求12至16中任一的容器，其中使用粘合剂在第二连接点处帮助连接。
18.权利要求1的预成型件，它还包括一个定位环，该定位环位于紧挨第一不可膨胀区和第二不可膨胀区的下方。
19.权利要求18的预成型件，其中形成的第一不可膨胀区略高于或与玻璃半成品的可膨胀部分分开。
20.权利要求18或19的预成型件，其中第二不可膨胀区不与玻璃半成品的可膨胀部分分开。
21.权利要求18-20中任一的预成型件，其中把手包括一个与定位环连为一体并从其伸出的第一筋板。
22.权利要求21的预成型件，它还包括一个与所述第二不可膨胀区连为一体并从其伸出的第二筋板。
23.权利要求22的预成型件，它还包括一个与第一不可膨胀区连为一体并从其伸出的筋板连接部分，该部分沿把手的整个长度在第一筋板和第二筋板之间形成了一个连续的连接。
24.权利要求18-23中任一的预成型件，其中所述第二不可膨胀区构成了温度过渡区的一部分。
25.权利要求18-24中任一的预成型件，其中所述第一不可膨胀区构成了温度过渡区的一部分。
26.权利要求24或25的预成型件，其中温度过渡区的变形发生在拉伸吹塑工艺过程中。
27.权利要求18-26中任一的预成型件，它由两级注塑工艺生产而成，其中材料在不同位置注入模中，从而形成了由一种以上材料制成的预成型件。
28.权利要求27的预成型件，其中在两级方法的至少一个阶段中形成了预成型件的内壁和外壁，该内壁可由不同于该外壁的材料制成。
29.一种容器，由权利要求18-28中任一的预成型件经过拉伸吹塑而制成。
30.一种容器，由PET材料并且由权利要求18-29中任一的预成型件经过拉伸吹塑而制成。
全文摘要
一种容器的预成型件,它包括可定向拉伸的热塑性材料,这使得最终的吹制容器将包括一个手柄或类似的支撑结构;预成型件包括一个具有颈部和颈部以下的可膨胀部分的模压结构,颈部包括一个在可膨胀部分上方的定位环,以及一个由可定向拉伸热塑性材料制成,从定位环伸出并与之连为一体的硬把,当容器成型时它形成手柄。在一个优选实施方案中,紧挨定位环下方有两个不可膨胀区,第一不可膨胀区略高于或与另一个分开。一个带筋板的手柄与定位环和不可膨胀区相连。
文档编号B29C49/20GK1189121SQ96194894
公开日1998年7月29日 申请日期1996年4月19日 优先权日1996年4月19日
发明者格林·罗伯特·贝尔勒 申请人:格林·罗伯特·贝尔勒