一种利于拉伸吹塑的瓶坯结构的制作方法

本发明涉及瓶坯结构技术领域，具体涉及一种利于拉伸吹塑的瓶坯结构。

背景技术：

随着生活水平的提高，过去常用的玻璃、陶瓷、金属等构成的容器正日渐被塑料容器所替代，与玻璃、陶瓷、金属等构成的容器相比，塑料容器具有重量轻、不易破损和生产运输成本低的优点。

在饮料包装容器中，最常见的是pet瓶，同时pet瓶也已经广泛应用于生活各处，如食品、化工、药品等众多领域中，因此pet瓶的需求量非常大。据统计，中国在2018年的pet瓶消费量已突破千万吨，而且需求量呈逐步增加势头，因此pet瓶的轻量化是环保节能的重要一环，在pet瓶的轻量化设计中，即使每个pet瓶能够减轻0.1g，对于千万吨的pet瓶消费量而言都是该领域中对环保节能的历史性突破。

pet瓶的制造成型一般是先用注塑机注塑成瓶坯，再由吹瓶机将瓶坯拉伸吹塑成型。如图1至图3所示，目前市面上的pet瓶坯，其底部一般为椭球形、半球形和锥形，在拉伸吹塑成型过程中，瓶坯经由拉伸杆拉伸和气体吹胀成型。pet分子链中的化学键比其分子链之间的作用强很多，在拉伸过程中主要依靠分子内的化学键来抵抗外部的拉力，pet材料的拉伸会使pet材料在沿着拉伸方向的强度有很大的提高。在此过程中，拉伸杆底部与瓶坯底部接触面积越大，接触底部的材料越不易被拉伸。在预吹前，拉伸杆会对瓶坯进行拉伸，瓶坯底部有一部分对拉伸杆进行包络，此部分在吹塑过程不易被拉伸，在瓶坯底部到达模具底部接触到模具时，瓶坯底部材料容易冷却过早，导致还未充分拉伸的坯底更难拉伸。以上种种原因均会导致瓶坯底部的材料拉伸不充分，拉伸吹塑成型的瓶子容易存在底部积料过多、中心点过厚、底部容易因应力开裂等问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种利于拉伸吹塑的瓶坯结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利于拉伸吹塑的瓶坯结构，包括一体注塑成型的瓶坯，所述瓶坯包括依次相连的瓶口、瓶颈、坯身和坯底，所述瓶坯内设有坯腔，所述坯底包括相连的上底部和下底部，相应上底部和下底部的构造线分别为相连的曲线段ⅰ和曲线段ⅱ，所述上底部是以曲线段ⅰ为母线，以瓶坯中心线为旋转轴旋转360°构成；所述下底部是以曲线段ⅱ为母线，以瓶坯中心线为旋转轴旋转360°构成；所述下底部的最底端低于曲线段ⅰ延长线的汇聚点。

作为本发明进一步的改进，所述下底部包括用于避免材料在瓶底成型时形成堆积的凹面和波峰凸起，所述凹面朝坯腔方向凹陷，所述波峰凸起朝坯腔方向凸起，所述凹面设置在坯腔的最底部。

作为本发明进一步的改进，所述瓶坯设有分别用于构成瓶坯内壁和外壁的内构造线和外构造线，所述坯底的内构造线由依次连接的圆弧线ⅰ、圆弧线ⅱ、圆弧线ⅲ和圆弧线ⅳ构成，所述凹面是以圆弧线ⅳ为母线，以瓶坯中心线为旋转轴旋转360°构成；所述波峰凸起是以圆弧线ⅲ为母线，以瓶坯中心线为旋转轴旋转360°构成。

作为本发明进一步的改进，所述坯底的外构造线由依次连接的圆弧线ⅰ、圆弧线ⅱ、圆弧线ⅲ和圆弧线ⅳ，所述圆弧线ⅰ、圆弧线ⅱ、圆弧线ⅲ和圆弧线ⅳ分别与圆弧线ⅰ、圆弧线ⅱ、圆弧线ⅲ和圆弧线ⅳ相对应设置，所述圆弧线ⅱ、圆弧线ⅲ和圆弧线ⅳ分别由圆弧线ⅱ、圆弧线ⅲ和圆弧线ⅳ向外偏移相同的距离形成。

作为本发明进一步的改进，所述圆弧线ⅳ和圆弧线ⅳ的圆心重合，且均位于瓶坯的中心线上。

作为本发明进一步的改进，所述坯身包括依次相连的瓶颈过渡部分、坯主体部分和坯底过渡部分，所述瓶颈过渡部分为中空锥体形状，所述坯主体部分为中空圆柱形状，所述坯底过渡部分两端分别与坯主体部分和坯底连接。

作为本发明进一步的改进，所述瓶颈过渡部分的内构造线和外构造线分别为斜线段ⅰ和斜线段ⅰ，所述斜线段ⅰ的延长线与瓶坯中心线之间的夹角大于所述斜线段ⅰ的延长线与瓶坯中心线之间的夹角，使瓶颈过渡部分的壁厚从靠近瓶颈处向靠近坯主体部分逐渐增加。

作为本发明进一步的改进，所述坯主体部分的内构造线和外构造线分别为相互平行的直线段ⅰ和直线段ⅰ。

作为本发明进一步的改进，所述坯底过渡部分的内构造线和外构造线分别为直线段ⅱ和圆弧线ⅴ。

作为本发明进一步的改进，所述瓶颈为圆环状结构，所述瓶颈的内构造线和外构造线分别为相互平行的直线段ⅲ和直线段ⅱ。

本发明的有益效果是：通过将坯底设置为相连的上底部和下底部，且下底部的最底端低于上底部母线曲线段ⅰ的延长线所形成汇聚点，使坯底在上底部成型的基础上形成了向下凸起的下底部，下底部作为坯底的预拉伸结构，使坯底在拉伸吹塑过程中得到充分展开，避免瓶底积料严重，有更多的材料分布到瓶坯底部的其余部分，从而在瓶坯设计时，可以将坯底壁厚设计更薄一些，实现轻量化的目的；另外，通过坯底中凹面和波峰凸起形成的凹凸面设计，在吹瓶过程中，拉伸杆可利用凹面进行定位，紧邻凹面的波峰凸起用于阻止坯底包络拉伸杆，凹凸面设计能减少瓶坯底部与拉伸杆的接触面积，从而使瓶坯底部可充分展开，避免瓶底中心过厚。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明：

图1为现有技术中坯底为椭球形的瓶坯结构示意图；

图2为现有技术中坯底为半球形的瓶坯结构示意图；

图3为现有技术中坯底为锥形的瓶坯结构示意图；

图4为本实施例瓶坯结构的外部结构示意图；

图5为本实施例瓶坯结构的内部结构示意图；

图6为本实施例坯底的结构示意图；

图7为本实施例瓶坯内外构造线的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例：

如图1至图7所示，本实施例公开了一种利于拉伸吹塑的瓶坯结构，包括一体注塑成型的瓶坯，所述瓶坯包括依次相连的瓶口（1）、瓶颈（2）、坯身（3）和坯底（4），所述瓶颈（2）的轴向长度优选为5～6mm，由于瓶坯用于瓶子吹塑使用，瓶颈（2）作为吹瓶时的夹口，对于标准厚度约为4-4.5mm的瓶颈（2）壁厚而言，若瓶颈（2）的轴向长度低于5mm，容易产生夹伤瓶坯的不良问题，若瓶颈（2）的轴向长度大于6mm，由于瓶颈（2）在吹瓶时不参与拉伸，会造成过多的材料浪费，同时吹塑出来的瓶颈过渡部分（31）容易出现积料现象，影响瓶子外观及市场需求。另外，为了保证瓶坯拉伸吹塑成型后瓶底的成型效果整体性更强，所述坯底（4）的轴向长度占瓶坯轴向长度的比例为9%～15%，所述坯底（4）的轴向长度占瓶坯的轴向长度的比例不能过低，若坯底（4）的轴向长度占瓶坯的轴向长度的比例小于9%，此时瓶坯在拉伸吹塑成型时，由于坯底（4）与坯身（3）之间没有得到足够轴向长度的拉伸距离，使两者的连接处可能会出现肉眼可见的条纹，影响瓶子的外观和耐压能力，甚至会在瓶子灌注液体时出现应力开裂的现象；当然，所述坯底（4）的轴向长度占瓶坯的轴向长度的比例不能过高，若坯底（4）的轴向长度占瓶坯的轴向长度的比例大于15%，此时，容易导致瓶底材料过度堆积，浪费材料，因为瓶坯在拉伸吹塑成型时，拉伸杆是沿瓶口方向进入，沿瓶坯的中心线进行轴向拉伸的，坯底的成型材料会随拉伸杆移动而被拉伸，由于坯底的轴向长度占瓶坯的轴向长度的比例大于15%，将会导致坯底无法得到充分的拉伸而形成瓶底积料。所述瓶坯内设有坯腔（5），所述坯底（4）包括相连的上底部（b）和下底部（d），相应上底部（b）和下底部（d）的构造线分别为相连的曲线段ⅰ（b）和曲线段ⅱ（d），所述上底部（b）是以曲线段ⅰ（b）为母线，以瓶坯中心线为旋转轴旋转360°构成；所述下底部（d）是以曲线段ⅱ（d）为母线，以瓶坯中心线为旋转轴旋转360°构成；所述下底部（d）的最底端低于曲线段ⅰ（b）延长线的汇聚点。该曲线段ⅰ（b）和曲线段ⅱ（d）可以为任何结构形式的曲线段，均可以达到本发明的技术效果。通过将坯底（4）设置为相连的上底部（b）和下底部（d），且下底部（d）的最底端低于上底部（b）母线曲线段ⅰ（b）的延长线所形成汇聚点，使坯底（4）在上底部（b）成型的基础上形成了向下凸起的下底部（d），下底部（d）作为坯底（4）的预拉伸结构，使坯底（4）在拉伸吹塑过程中得到充分展开，避免瓶底积料严重，有更多的材料分布到瓶坯底（4）部的其余部分，从而在瓶坯设计时，可以将坯底（4）壁厚设计更薄一些，实现轻量化的目的。

作为优选的实施方式，所述坯身（3）与坯底（4）之间采用相切连接，所述下底部（b）包括用于避免材料在瓶底成型时形成堆积的凹面（41）和波峰凸起（42），所述凹面（41）朝坯腔（5）方向凹陷，所述波峰凸起（42）朝坯腔（5）方向凸起，所述凹面（41）与波峰凸起（42）之间采用相切连接，所述凹面（41）设置在坯腔（5）的最底部。通过在瓶坯底部设置波峰凸起（42），结合坯身（3）与坯底（4）之间的相切连接结构设计，使坯底（4）在拉伸吹塑过程中可以得到充分展开，避免瓶底积料严重，有更多的材料分布到瓶坯底部的其余部分，从而在瓶坯设计时，可以将坯底（4）壁厚设计更薄一些，实现轻量化的目的；另外，通过坯底（4）中凹面（41）和波峰凸起（42）形成的凹凸面设计，在吹瓶过程中，拉伸杆可利用凹面（41）进行定位，紧邻凹面（41）的波峰凸起（42）用于阻止坯底（4）包络拉伸杆，凹凸面设计能减少瓶坯底部与拉伸杆的接触面积，从而使瓶坯底部可充分展开，避免瓶底中心过厚。

作为优选的实施方式，所述瓶坯设有分别用于构成瓶坯内壁和外壁的内构造线和外构造线，所述坯底（4）的内构造线由依次连接的圆弧线ⅰ（400）、圆弧线ⅱ（401）、圆弧线ⅲ（402）和圆弧线ⅳ（403）构成，优选为相互之间采用相切连接，其中圆弧线ⅰ（400）的圆弧半径最大，占坯主体部分（32）内径的80%～90%，圆弧线ⅰ（400）的圆弧半径不能过小，当圆弧线ⅰ（400）的圆弧半径占坯主体部分（32）内径的比例小于80%时，坯底（4）的壁厚较厚，瓶坯的整体克重会增大，不符合瓶坯轻量化的要求，瓶坯在拉伸吹塑过程中，该部分的材料会随拉伸杆拉伸而向内靠拢，坯底（4）拉伸时可能会存在包络拉伸杆的现象，甚至会出现与坯身分层，无法形成光滑的内壁，导致瓶坯拉伸出的瓶子为残次品；圆弧线ⅰ（400）的圆弧半径也不能过大，而当弧线ⅰ（400）的圆弧半径占坯主体部分（32）内径的比例大于90%时，坯底（4）的壁厚较薄，且圆弧线ⅱ（401）、圆弧线ⅲ（402）和圆弧线ⅳ（403）在整个坯底中的空间占比会被压缩，形成的瓶底耐压能力不足。此时所述凹面（41）是以圆弧线ⅳ（403）为母线，以瓶坯中心线为旋转轴旋转360°构成；所述波峰凸起（42）是以圆弧线ⅲ（402）为母线，以瓶坯中心线为旋转轴旋转360°构成。在本实施例中，为了进一步优化坯底（4）的成型结构，构成凹面（41）的圆弧线ⅳ（403）的圆弧半径优选为2～5mm，圆弧线ⅳ（403）的圆弧半径不能过小，当圆弧线ⅳ（403）的圆弧半径小于2mm时，作为拉伸杆拉伸时的定位处的凹面就会过小，导致拉伸杆无法定位或定位稳定性不高；当然圆弧线ⅳ（403）的圆弧半径也不能过大，当圆弧线ⅳ（403）的圆弧半径大于5mm时，形成的凹面（41）面积就会过大，拉伸杆与坯底的接触面积会随之增大，在该部分的材料不容易被拉伸，容易导致瓶底积料。构成波峰凸起（42）的圆弧线ⅲ（402）的圆弧半径优选为3～5mm，圆弧线ⅲ（402）的圆弧半径不能过小，当圆弧线ⅲ（402）的圆弧半径小于3mm时，波峰凸起（42）与拉伸杆的距离较近，波峰凸起（42）无法阻止坯底（4）包络拉伸杆；而当圆弧线ⅲ（402）的圆弧半径大于5mm时，坯底（4）的克重会大大增加，而且坯底（4）拉伸吹塑形成瓶底时，会由于拉伸不充分而形成积料。凹面（41）底部与波峰凸起（42）顶点的距离优选为0.5～2mm，凹面（41）底部与波峰凸起（42）顶点的距离即凹面（41）和波峰凸起（42）部分所占用的轴向长度的空间距离，若凹面（41）底部与波峰凸起（42）顶点的距离小于0.5mm，则凹面（41）和波峰凸起（42）所形成的拉伸定位和防包杆结构过小，无法形成足够的定位结构和防包杆结构，该瓶坯结构与常规的椭球形或球形坯底的瓶坯结构无异，在拉伸吹塑过程中，也会存在坯底（4）与拉伸杆的接触面积较大，坯底（4）无法得到充分拉伸的问题；若凹面（41）底部与波峰凸起（42）顶点的距离大于2mm，坯底（4）拉伸成型后凹面（41）和波峰凸起（42）会影响整个瓶底的成型，瓶底成型后，瓶底部分依然明显存在凹面（41）和波峰凸起（42）的成型结构，对瓶底的成型存在影响。构成波峰凸起（42）的圆弧线ⅲ（402）两端的法线夹角为α，α是控制波峰凸起（42）大小的因素之一，α的优选范围为18°～30°，若α小于18°，则波峰凸起（42）过小，会导致波峰凸起（42）无法阻止坯底（4）包络拉伸杆；若α大于30度，则波峰凸起（42）过大，则坯底（4）的克重会大大增加，而且坯底（4）拉伸吹塑形成瓶底时，会由于拉伸不充分而形成积料。。

作为优选的实施方式，所述坯底（4）的外构造线由依次连接的圆弧线ⅰ（400’)、圆弧线ⅱ（401’)、圆弧线ⅲ（402’)和圆弧线ⅳ（403’)，优选为相互之间采用相切连接，所述圆弧线ⅰ（400’)、圆弧线ⅱ（401’)、圆弧线ⅲ（402’)和圆弧线ⅳ（403’)分别与圆弧线ⅰ（400）、圆弧线ⅱ（401）、圆弧线ⅲ（402）和圆弧线ⅳ（403）相对应设置，所述圆弧线ⅱ（401’)、圆弧线ⅲ（402’)和圆弧线ⅳ（403’)分别由圆弧线ⅱ（401）、圆弧线ⅲ（402）和圆弧线ⅳ（403）向外偏移相同的距离形成，从而使圆弧线ⅱ（401’)、圆弧线ⅲ（402’)和圆弧线ⅳ（403’)分别对应与圆弧线ⅱ（401）、圆弧线ⅲ（402）和圆弧线ⅳ（403）的形状相同，且相对应圆弧的圆心在同一位置。进一步的，坯底（4）壁厚为坯底（4）内表面上各点的法线到坯底（4）外表面的距离，通过均衡考虑注塑压力与瓶底厚度的要求，坯底（4）壁厚占坯主体壁厚的优选范围为85%～95%，若坯底（4）壁厚过薄，坯底（4）壁厚占坯主体壁厚小于85%的情况下，瓶坯的注塑压力不宜较大，从而影响了瓶坯注塑成型时的注胶速度，影响瓶坯外观成型；若坯底（4）壁厚过厚，坯底（4）壁厚占坯主体壁厚大于95%的情况下，不利于坯底（4）拉伸吹塑工艺的进行，坯底难以实现充分的拉伸，坯底（4）的克重也会随之增加。

作为优选的实施方式，所述圆弧线ⅳ（403）和圆弧线ⅳ（403’)的圆心重合，且均位于瓶坯的中心线上。所述圆弧线ⅱ（401）和圆弧线ⅲ（402）的半径相接近。由于波峰凸起（42）的阻隔以及圆弧线ⅰ（400）的圆弧半径较大，瓶坯在拉伸吹塑成型时，相对于常规的椭球形或球形的坯底（4）在此处的内构造线与拉伸杆距离而言，本发明的坯底过渡部分（33）的内构造线距离拉伸杆更远，即离接触端更远，拐角处的材料更容易拉伸而不至于形成拉伸折点。

作为优选的实施方式，所述坯身（3）包括依次相连的瓶颈过渡部分（31）、坯主体部分（32）和坯底过渡部分（33），所述瓶颈过渡部分（31）为中空锥体形状，所述瓶颈过渡部分（31）的内构造线和外构造线分别为斜线段ⅰ（310）和斜线段ⅰ（310’），所述斜线段ⅰ（310）的延长线与瓶坯中心线之间的夹角大于所述斜线段ⅰ（310’）的延长线与瓶坯中心线之间的夹角，使瓶颈过渡部分（31）的壁厚从靠近瓶颈（2）处向靠近坯主体部分（32）逐渐增加。

作为优选的实施方式，所述坯主体部分（32）为中空圆柱形状，所述坯主体部分（32）的内构造线和外构造线分别为相互平行的直线段ⅰ（320）和直线段ⅰ（320’）。所述坯底过渡部分（33）两端分别与坯主体部分（32）和坯底（4）连接，优选为相切连接。在本实施例中，所述瓶颈过渡部分（31）的轴向长度占坯身（3）轴向长度的15%～22%，瓶颈过渡部分（31）对应为瓶子从瓶颈（2）过渡到坯主体部分（32）的圆锥部分，若长度过短，瓶颈过渡部分（31）的轴向长度占坯身（3）轴向长度小于15%，则在吹塑时使得此过渡部分拉伸变化不均匀，靠近瓶颈（2）的过渡部分偏薄甚至容易造成破口，靠近坯主体部分（32）容易偏厚，造成积料。若该长度过长，瓶颈过渡部分（31）的轴向长度占坯身（3）轴向长度大于22%，则造成与瓶颈过渡部分（31）连接的坯主体部分（32）上端材料不够而偏薄。同理，所述坯底过渡部分（33）的轴向长度占坯身（3）轴向长度的20%～25%，坯底过渡部分（33）对应为瓶子从坯主体部分（32）过渡到坯底的部分，若长度过短，坯底过渡部分（33）的轴向长度占坯身（3）轴向长度小于20%，则此发明设计带来的效果不明显，反而增加了零件加工成本，若该长度过长，坯底过渡部分（33）的轴向长度占坯身（3）轴向长度大于25%，会容易使瓶身下部过渡拉伸而壁厚偏薄，影响瓶子性能与外观，其余部分为坯主体部分（32）。

作为优选的实施方式，所述坯底过渡部分（33）的内构造线和外构造线分别为直线段ⅱ（330）和圆弧线ⅴ（330’）。通过将坯底过渡部分（33）的内构造线设计为直线段的形式，使其在吹塑过程中更容易径向展开，而坯底过渡部分（33）的外构造线设计为圆弧线的形式，从而使坯身（3）和坯底（4）实现光滑连接，减小过渡时材料的流动阻力，经拉伸吹塑成型的瓶子壁厚更均匀，避免瓶底出现应力开裂现象。

作为优选的实施方式，所述瓶颈（2）为圆环状结构，所述瓶颈（2）的内构造线和外构造线分别为相互平行的直线段ⅲ（200）和直线段ⅱ（200’）。

相对于常规的椭球形、半球形和锥形坯底（4）结构的瓶坯，本发明的瓶坯结构通过在坯底（4）设置凹面（41）和波峰凸起（42），同时将圆弧线ⅰ（400）的圆弧半径设置为占坯主体部分（32）内径的80%～90%，由圆弧线ⅰ（400）构成的坯底（4）部分在整个坯底（4）中的占比较大，而在构成波峰凸起（42）的圆弧线ⅲ（402）和圆弧线ⅰ（400）之间设置一条与圆弧线ⅲ（402）的圆弧半径相接近的圆弧线ⅱ（401）进行过渡，从而使本发明的坯底（4）结构相对于常规的坯底（4）结构具有更优的拉伸性能。本发明的瓶坯结构进行拉伸吹塑时，拉伸杆进入坯腔（5）内，拉伸杆端部接触凹面（41）将整个瓶坯进行轴向拉伸，在波峰凸起（42）的阻隔作用下，拉伸杆与瓶坯之间仅存在凹面（41）部分的接触，接触面积相对减小。而且将波峰凸起（42）设置为朝向坯腔（5）凸起的结构，使坯底（4）的波峰凸起（42）的部分在拉伸杆拉伸过程中会提供一个向外支撑的抗变形力，从而阻止坯底（4）的波峰凸起（42）部分与拉伸杆接触，减小了接触面积，使瓶坯在拉伸吹塑过程中具有更多的部分被拉伸，从而使瓶坯得到更充分的拉伸，避免瓶底中心过厚，从而在瓶坯设计时，可以将坯底（4）壁厚设计更薄一些，实现轻量化的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。