專利名稱：制造具有自平穩(wěn)底部的瓶類容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙軸向熱塑性材料的瓶子、罐子或類似容器的改進，這種容器能夠承受相對比較嚴酷的使用條件而不發(fā)生明顯的變形，容器具有向內(nèi)凹進的曲面底部(香檳酒瓶底)，其厚度明顯大于容器側(cè)壁的厚度，更確切地，本發(fā)明涉及對這種容器制造方法的改進。
本發(fā)明所涉及的容器為在使用過程中將遇到和承受嚴酷條件而不會發(fā)生明顯變形的容器。例如將灌裝熱液體和/或?qū)Ψ忾]在容器中的液體進行巴斯得法滅菌，在壓力下灌裝液體(例如充二氧化碳的飲料)，在容器重復(fù)使用時，用液體和/或洗滌劑清洗。
首先，人們已知道如何制造上述容器(見FR-A-2595294)，它有一個向外凸的底部，可以是半球形，也可以是復(fù)雜形狀。這種形狀帶來困難，因為需要加一個底托，以便能夠穩(wěn)定地放在支撐物上。加入底托的工作較困難，因為它需要有附加的涂膠和將底托相對于容器底部對中的工序。另外，這將有兩個不同材料的元件，使重復(fù)利用廢棄容器的材料變得困難。這種容器的另外一個問題是加入的底托無法承受重復(fù)利用容器時的清洗工序底托和底部的連接(用粘結(jié)的方法)在與洗滌劑(例如燒堿)接觸過程中將被破壞，另外，這種連接是不密封的，洗滌劑和清洗劑將滲入底托中，很難清除出去。
為了消除這些問題，人們試圖設(shè)計一種與前述底部相反的向內(nèi)凹底部(稱為香檳酒瓶底)。在香檳酒瓶底中具有向相反方向(向外)凸出的中間部分，以便加強其機械強度，根據(jù)容器使用過程中承受的應(yīng)力，底部的厚度比本體側(cè)壁的厚度大(至少4倍)，但這并不能排除底部的不穩(wěn)定性。它在清洗過程中受化學(xué)制劑的作用會碎裂，在溫度的作用下會變形(脫出)。
本發(fā)明的主要目的是克服上述問題，提出一種新的制造具有自平穩(wěn)底部的容器的方法，它可以得到不管在使用過程中遇到什么樣的處理均具有穩(wěn)定形狀的容器，另外本發(fā)明還有一個特殊的、但不是唯一的用途，即用于可重復(fù)利用和高溫洗滌的容器。
為此，提出了一個制造上述容器方法，這個方法的主要步驟如下a)將毛坯的未成型本體至少加熱到其熱塑性材料的軟化溫度；b)將加熱的毛坯本體成型，構(gòu)成容器半成品的本體；●其高度相當于最終容器高度的15％到30％，其橫向尺寸比最終容器的橫向尺寸大0到30％，模具模腔壁的溫度控制在10℃到180℃之間，最好為大約60℃，●其底部向內(nèi)凹，上面有一個不向外凸出的中間部分，底部的形狀基本為最終獲得的容器的底部形狀，它的直徑等于或略大于最終獲得容器底部的直徑，模具模腔對應(yīng)這一部分的腔壁冷卻到比對應(yīng)本體中間部分的腔壁略低的溫度，在2℃到20℃之間，最好為大約10℃，毛坯中構(gòu)成底部中間部分的熱塑性材料的拉伸比小于或最多等于1.8，這相應(yīng)于材料擴展的有限拉伸，或沒有明顯的拉伸；c)然后，至少加熱半成品容器的本體，本體側(cè)壁被加熱到160℃到230℃，底部的加熱溫度在60℃到120℃之間，這樣，就得到一個本體收縮的半成品，其底部具有最終得到容器的形狀和尺寸；d)最后，用吹制的方法對收縮的容器半成品的側(cè)壁進行新的一次成型，而底部沒有明顯的拉伸。
不向外凸出的中間部分的存在在香檳酒瓶底中間構(gòu)成一種拱頂，使得底部的穩(wěn)定性大大改善，防止它失去原有的特性。
在一個實例中，利用現(xiàn)有的底部具有注塑口的毛坯，中間部分包括微微向外凸出的注塑口，這樣，整個中間部分除了注塑口之外均不向外凸出。
在一個實例中，最終吹制模底部的形狀和尺寸與收縮半成品底部的形狀和尺寸相同。
在一種變型中，在半成品底部下面的模具上設(shè)置了一個壓力補償，以補償吹制力，以便得到最終的容器。
為了制造本發(fā)明的容器，盡管上述制造方法可以得到具有優(yōu)點的最終容器，也可以用傳統(tǒng)的一步成型方法，其步驟為a)將毛坯的未成型本體至少加熱到其熱塑性材料的軟化溫度；b)用吹制或吹制-拉伸的方法使熱毛坯的本體在模具中成型，以獲得最終的容器，其底部向內(nèi)凹，底部中有一個不向外凸出的中間部分，根據(jù)不同的實例，模具的腔壁可以是冷的，也可以是熱的。
在一個可能的實例中，瓶底中間部分的形狀象一個平臺，沿軸向向內(nèi)部偏移，或者向內(nèi)凹進，為拱頂狀。
作為優(yōu)點，這個中間部分比底部的周圍部分向容器的內(nèi)部至少凹進1毫米，中間部分的厚度大約等于底部其它部分的厚度。
在一個實例中，中間部分大體上是圓的，中間部分的橫向尺寸約為底部橫向尺寸的10％到40％，最好為30％；側(cè)壁下部的厚度最好從等于底部厚度的基部開始向上逐漸規(guī)則地減薄到側(cè)壁的正常厚度。
在另一個實例中，整個底部具有連續(xù)的曲面，構(gòu)成連續(xù)的拱頂，沒有折成角度的線，也沒有相反彎曲的部分(除了前面提到的注塑口)。
同樣，也設(shè)置了中間部分，以連接香檳酒瓶底的的中心，以防止底部在溫度和/或壓力作用下塌陷。
為了進一步加強香檳酒瓶底的下部和容器放置時與支持物接觸的環(huán)形部分，還可以使側(cè)壁下面鄰近底部的部分也具有比側(cè)壁其它部分大的厚度，加厚的下面部分的高度大致不超過香檳酒瓶底的高度，這個部分的厚度最好是均勻變化的，從下面具有與底部相同的厚度向上均勻減少到側(cè)壁的正常厚度。
通過下面對幾個非限制性實例的詳細描述將更好地理解本發(fā)明，有關(guān)的附圖為-

圖1到圖4為本發(fā)明四個不同實例的容器底部的示意性剖視圖；-圖5A到圖5E分別示出本發(fā)明容器制造過程中的毛坯、中間狀態(tài)容器和最終得到的容器；-圖6A到圖6C為本發(fā)明的另一制造方法中從毛坯到最終容器的過程示意圖。
先看圖1到圖4。本發(fā)明的一個例如瓶子、罐子或類似的容器是由雙軸向的熱塑性材料制成，材料一般為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚苯二甲酸乙二醇酯(PEN)，或者是共聚合物或PET-PEN的混合物，但并不限于這些材料。這種容器能夠承受相對比較嚴酷的使用條件而不發(fā)生明顯的變形，嚴酷的使用條件可以是溫度方面的(如在容器內(nèi)灌入熱液體，灌裝后對灌裝物進行巴斯德法消毒，高溫洗滌)，也可以是化學(xué)方面的(如容器所接觸藥水的腐蝕性，例如可重復(fù)利用容器用含燒堿溶液洗滌)，或者是機械方面的。更確切地說，如圖1到圖4所示，所涉及的是一個具有向內(nèi)凹進的曲面底部2(稱為香檳酒瓶底)的容器1，底部的厚度明顯大于構(gòu)成容器主體側(cè)壁3(在后面稱之為容器的中間部分)的厚度。
底部2有一個中間部分4，它不向外凸出，除了可能存在的注塑口(圖上未示出)之外基本上是平的。這個中心區(qū)可以大致為軸向向內(nèi)凹進的平臺4a(圖1)，或者為彎曲向內(nèi)鼓起的圓頂狀4b(圖2)。
這樣，中心區(qū)4相對于底部的周邊部分向容器內(nèi)部凹進至少1毫米(在圖1和圖2中用h表示這個凹進的高度)。在一個典型的例子中，凹進部分大約為5毫米。這個中心區(qū)4的厚度基本上是一致的，和底部其它部分的厚度大致相同。這個厚度E大約為容器側(cè)壁厚度e的三到八倍。
對于其余部分，中間部分4可以為各種所需的形狀；不管怎樣，考慮到后面介紹的制造過程，其周邊為近似圓形，能使制造簡單。其橫向尺寸d(圓形的直徑)大約為底部橫向尺寸D的10％到40％，最好為35％。
在一個更簡單的例子中，整個底部為連續(xù)的曲線狀，構(gòu)成一個連續(xù)的拱頂，將中間部分連成一個整體，沒有折線，沒有向相反方向彎的曲面(除了前面提到的注塑口)，如圖4所示。
前面介紹的香檳酒瓶底的結(jié)構(gòu)，特別是底部的中間部分，在所有可能遇到的嚴酷使用條件下具有很好的底部穩(wěn)定性，包括它作為重復(fù)使用的容器時。為了進一步提高底部的穩(wěn)定性，特別是側(cè)壁與底部周邊部分連接處構(gòu)成的支持部分5的穩(wěn)定性，這個部分處于一個平面上，可以使容器穩(wěn)定地放在支撐物上，側(cè)壁3與底部連接部分6的厚度最好大于側(cè)壁其它部分的厚度，它可以從下面向上逐步減薄(在下面它的厚度與底部的厚度相同)，達到側(cè)壁的正常厚度；加厚部分6的高度不超過具有中間凸臺4的香檳酒瓶底高度的兩倍。在圖3中的具有拱頂4b的例子和圖4中的例子具有這種結(jié)構(gòu)。
為了制造上面所說的容器，需要進行下面的過程首先，將毛坯9的未成型本體7(圖5A和圖5B)至少加熱到其熱塑性材料的軟化溫度。如圖5A所示，毛坯9至少在其下部10(包括底部和相鄰的部位)的厚度比較大，在制造過程完成后，它構(gòu)成容器的底部。作為一種變化，可以如圖5B所示，使用包括底部在內(nèi)所有部分厚度為常數(shù)的毛坯，容器厚度較大部分是靠特殊的加熱階段和隨后的成型階段來實現(xiàn)。
在加熱了毛坯的本體7之后，用吹制或拉伸-吹制的方法將加熱的毛坯本體7成型，成為容器半成品12的本體11(圖5C)，它比最終成型的容器的體積大。
在容器半成品12中，本體11的高度比最終容器的高度大15％到30％，其橫向尺寸比最終容器的橫向尺寸大0到30％，模具模腔壁的溫度控制在10℃到1800℃之間，最好為大約60℃。
在這第一次成型過程中，底部向內(nèi)凹，構(gòu)成一個香檳酒瓶底和一個除了注塑口之外不向外凸出的中間部分(也就是說要么是連續(xù)拱頂形，要么是如圖5C中的鼓包狀，要么是平臺狀)；具有中間部分14的底部13的形狀即為最終獲得的容器的底部形狀，其直徑等于或略大于最終獲得的容器的底部直徑(例如大0％到4％)，而模具模腔對應(yīng)這一部分的腔壁冷卻到比對應(yīng)本體11中間部分的腔壁低的溫度；這個溫度大約為2℃到20℃，最好為大約10℃。毛坯中構(gòu)成整個底部的熱塑性材料的總拉伸率小于或等于1.8，這相應(yīng)于材料擴展的有限拉伸，或沒有明顯的拉伸；在位于瓶口和構(gòu)成容器底部之間的毛坯中間部分的縱向拉伸率比較高，等于或小于3.2。
在第一次成型之后，至少半成品容器的本體被加熱(在這個階段，瓶口也可以進行熱處理)，加熱將是不同的本體的中間部分將加熱到160℃到230℃，時間最好在30到130秒之間，而底部的加熱溫度在60℃到120℃之間，最好是75℃，時間在10到130秒之間，但是它可以與中間部分的加熱時間不同。
這樣，得到一個本體16收縮和變形的半成品15(見圖5D)，底部17也可以有微小的收縮(例如接近1％，但不超過4％)，使得底部17仍然具有最終得到的容器的形狀和尺寸(可能的變形量級在直徑方面為0到1％，深度方面為0到2％)。
值得指出，在這個階段得到的半成品的長度可以大于最終得到的容器的長度，如文獻FR-9315920中所描述的。
隨后，用吹制或拉伸-吹制的方法進行第二次成型，主要是針對半成品15本體，對底部17沒有明顯的拉伸，以便形成最終的容器(圖5E)。在成型過程中，在半成品15的底部施加一個壓力補償，以補償吹制壓力，防止構(gòu)成底部的材料受到太大的作用力而被拉伸。這個壓力補償?shù)膶崿F(xiàn)方法可以如文獻FR9315920中描述的那樣，在模具中設(shè)置一個底部，它不對半成品15的底部施加任何軸向推力，但是當半成品受到吹制壓力時，模具的底部就靠在半成品的底部上。可以利用上述文獻中的活動的模具底部。
在成型階段中，模具模腔對應(yīng)本體中間部分16的腔壁溫度在110℃到160℃之間，最好大約為140℃，對應(yīng)底部17的腔壁在20℃到130℃之間，最好在90℃到120℃之間。
盡管上述由圖5A到圖5E顯示的過程對于獲得最終容器的優(yōu)點是必須的，但是用傳統(tǒng)的一次吹制-拉伸成型法也可以得到上述的香檳酒瓶底。
將毛坯9的未成型本體7至少加熱到其熱塑性材料的軟化溫度。毛坯可以如前面那樣下面部分10較厚(圖6A)，或者具有基本一致的厚度(圖6B)。
在加熱毛坯的本體7過程之后，用吹制、最好是吹制-拉伸結(jié)合將毛坯的熱本體7加工成最終的容器1(圖6C)，其底部與前面描述的一樣。
根據(jù)已知的方式，可以用熱腔壁的模具，也可以用冷腔壁的模具。不管怎樣，這種方法的工藝條件(毛坯溫度、吹制壓力、以及模具腔壁的溫度)是本行業(yè)人員所熟悉的。
權(quán)利要求
1.用雙軸向熱塑性材料的毛坯制造例如瓶子、罐子或類似容器的方法，這種容器能夠承受相對比較嚴酷的使用條件而不發(fā)生明顯的變形，容器具有向內(nèi)凹進的曲面底部(2)(香檳酒瓶底)，其厚度明顯大于容器側(cè)壁(3)的厚度，其特征為，制造方法包括以下步驟a)將毛坯(9)的未成型本體(7)至少加熱到其熱塑性材料的軟化溫度；b)將加熱的毛坯本體成型，構(gòu)成容器半成品(12)的本體(11)●其高度相當于最終容器高度的15％到30％，其橫向尺寸比最終容器的橫向尺寸大0到30％，模具模腔壁的溫度控制在10℃到180℃之間，最好為大約60℃，●其底部(13)向內(nèi)凹，上面有一個不向外凸出的中間部分(14)，底部(13)的形狀基本為最終獲得的容器的底部形狀，它的直徑等于或略大于最終獲得容器底部的直徑，模具模腔對應(yīng)這一部分的腔壁冷卻到比對應(yīng)本體中間部分的腔壁略低的溫度，在2℃到20℃之間，最好為大約10℃，毛坯中構(gòu)成底部中間部分的熱塑性材料的拉伸比小于或等于1.8，這相應(yīng)于材料擴展的有限拉伸，或沒有明顯的拉伸；c)然后，至少加熱半成品容器的本體(11)，本體側(cè)壁被加熱到160℃到230℃，底部的加熱溫度在60℃到120℃之間，這樣，就得到一個本體(16)收縮的半成品(15)，其底部(17)具有最終得到容器的形狀和尺寸；d)最后，用吹制的方法對收縮的容器半成品(15)的側(cè)壁進行新的一次成型，而底部沒有明顯的拉伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征為步驟c)中，本體收縮的半成品(15)比最終得到的容器要長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為步驟b)得到的容器半成品底部的直徑在最終得到的容器的底部直徑的0到15％之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一條所述的方法，其特征為在步驟c)中，容器半成品本體的側(cè)壁加熱時間大約在30到130秒之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任意一條所述的方法，其特征為在步驟c)中，容器半成品底部的加熱時間大約在10到130秒之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任意一條所述的方法，其特征為在步驟d)，對應(yīng)本體中間部分的模具腔壁的溫度在110℃到160℃之間，最好大約為130℃，對應(yīng)底部的腔壁溫度在20℃到130℃之間，最好大約在90℃到120℃之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任意一條所述的方法，其特征為在步驟d)中，在半成品底部下面施加一個壓力補償，可以在模具中設(shè)置一個底部，它不對半成品(15)的底部施加任何軸向推力，但是當半成品受到吹制壓力時，模具的底部就靠在半成品的底部上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2和7所述的方法，其特征為模具的底部可以是活動的。
9.用雙軸向熱塑性材料的毛坯制造例如瓶子、罐子或類似容器的方法，這種容器能夠承受相對比較嚴酷的使用條件而不發(fā)生明顯的變形，容器具有向內(nèi)凹進的曲面底部(2)(香檳酒瓶底)，其厚度明顯大于容器側(cè)壁(3)的厚度，其特征為，制造方法包括以下步驟a)將毛坯(9)的未成型本體(7)至少加熱到其熱塑性材料的軟化溫度；b)用吹制或吹制-拉伸的方法使熱毛坯的本體在熱腔壁的模具中成型，以獲得最終的容器，其底部向內(nèi)凹，底部中有一個不向外凸出的中間部分。
10.用雙軸向熱塑性材料的毛坯制造例如瓶子、罐子或類似容器的方法，這種容器能夠承受相對比較嚴酷的使用條件而不發(fā)生明顯的變形，容器具有向內(nèi)凹進的曲面底部(2)(香檳酒瓶底)，其厚度明顯大于容器側(cè)壁(3)的厚度，其特征為，制造方法包括以下步驟a)將毛坯(9)的未成型本體(7)至少加熱到其熱塑性材料的軟化溫度；b)用吹制或吹制-拉伸的方法使熱毛坯的本體在冷腔壁的模具中成型，以獲得最終的容器，其底部向內(nèi)凹，底部中有一個不向外凸出的中間部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任意一條所述的方法，其特征為在步驟a)中，毛坯(9)的厚度至少在其下部(10)比較大，在制造完成后將構(gòu)成容器半成品中厚度較大的底部。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任意一條所述的方法，其特征為在步驟a)中，毛坯(9)的厚度基本上是一致的，容器半成品中厚度較大的底部是在成型步驟b)中實現(xiàn)的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任意一條所述的方法，其特征為將側(cè)壁中鄰近底部部分的厚度做得比側(cè)壁其它部分大，厚度較大的下部的高度最多為香檳酒瓶底高度的兩倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任意一條所述的方法，其特征為中間部分的形狀象一個平臺(4a)，沿軸向向內(nèi)部偏移。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任意一條所述的方法，其特征為中間部分為一個向內(nèi)凹進的拱頂(4b)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到15中任意一條所述的方法，其特征為中間部分(4)比底部(2)的周圍部分至少凹進1毫米。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到16中任意一條所述的容器，其特征為中間部分的厚度大約等于底部(2)其它部分的厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到17中任意一條所述的容器，其特征為中間部分(4)的橫向尺寸約為底部(2)橫向尺寸的10％到40％，最好為35％左右。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任意一條所述的方法，其特征為整個底部為一個連續(xù)的曲面。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19中任意一條所述的方法，其特征為側(cè)壁(3)鄰近底部(2)的下部的厚度也大于側(cè)壁的其它部分，厚度大的側(cè)壁下部(6)的高度不大于香檳酒瓶底高度的兩倍。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征為側(cè)壁下部的厚度從基本等于底部厚度的基部開始向上逐漸規(guī)則地減薄到側(cè)壁的正常厚度。
22.根據(jù)權(quán)利要求1到21中任意一條所述的方法，其特征為底部(2)的厚度大約為薄側(cè)壁(3)厚度的三到八倍。
全文摘要
如瓶子、罐子或類似的雙軸向熱塑性材料的容器,能夠承受相對比較嚴酷的使用條件而不發(fā)生明顯的變形,容器具有向內(nèi)凹進的曲面底部(2)(香檳酒瓶底),其厚度明顯大于容器側(cè)壁(3)的厚度,其特征為:底部上有一個不向外凸的中間部分。
文檔編號B65D1/00GK1177950SQ9619245
公開日1998年4月1日 申請日期1996年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月9日
發(fā)明者呂克·德蘇泰, 居伊·弗約萊, 讓－特里斯坦·烏特勒曼, 保羅·拉巴爾 申請人:塞德爾公司