專利名稱：注坯拉伸吹塑的管形容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及注坯拉伸吹塑的管形容器。此外，本發(fā)明涉及具有高強(qiáng)度和良好的防滲性能的薄壁管形容器的注坯拉伸吹塑。
管形容器被用于分配許多不同的產(chǎn)品。該管形容器是這樣一種容器，即它們被設(shè)計(jì)成不以其底面站立，是半剛性的并且有有限的彈性變形。這些容器被設(shè)計(jì)成用擠壓分配所盛裝的產(chǎn)品而且通常是可被壓扁的。由于是可被壓扁的，就意味著管形容器在施加和去掉變形力后保持變形的狀態(tài)。不會(huì)在最終將空氣回吸入管形容器中時(shí)重新獲得原有的形狀。
這種容器的應(yīng)用包括食品、口腔保健產(chǎn)品和個(gè)人護(hù)理用品。它們?cè)诜峙淇谇槐＝∑泛蛡€(gè)人護(hù)理用品時(shí)特別有用。這些產(chǎn)品是粘滯的材料，如洗液、軟膏或凝膠。目前所使用的管形容器包括一系列的材料和許多制造技術(shù)。這些管子包括金屬管、多層層合軟管、擠塑管和擠坯吹塑管。金屬管通常是可被壓扁的鋁管。多層層合軟管可以僅僅由聚合物層組成，或可含有紙和/或金屬箔層。紙層可以是印刷層(print layer)，而箔層則可以是防滲層同時(shí)也是形成一個(gè)可被壓扁的管子的層。擠塑管由切成所要求的長度的連續(xù)擠塑管制成。它可以具有單層的或多層的塑料結(jié)構(gòu)。
在多數(shù)層合管或擠塑管中，管體與管肩和管嘴分開制造。管肩與管嘴是注塑制件，然后在很多情況下粘接到管體上。如果不粘接在管體上，則它們將被壓塑在管體上。在此技術(shù)中，管嘴與肩部是在它們被粘接至管體上的同時(shí)形成的。
吹塑管目前由擠坯吹塑技術(shù)生產(chǎn)。在此技術(shù)中，將材料成管形地?cái)D出，然后將其放置在一其形狀為所要求的管子的模子中并將氣體如空氣吹入擠塑物，使其形成模子的形狀。于是，此管子在從模子中取出時(shí)就具有了完全成形的肩部和管嘴以及側(cè)壁。底端也被封閉。如果管形容器的頂部開口有足夠的直徑，就可從該頂部開口進(jìn)行充灌。如果不是如此，就可以切開底端，從而可以從管子的底部灌裝產(chǎn)品。當(dāng)從底部灌裝時(shí)，通過折皺密封底部并在另一端裝上封蓋。不過，最好還是具有一足夠大的用于頂部灌裝的開口并從頂部進(jìn)行灌裝。
與多層層合管和擠塑管相反，但是與擠坯吹塑管相似，本發(fā)明的注坯拉伸吹塑管是按成品形狀制造的。不需要有附加的成型，如與肩部和管嘴相連的成型。但是，本發(fā)明的吹塑管也是針對(duì)目前已知的擠坯吹塑管的改進(jìn)。本發(fā)明的注坯拉伸吹塑管在吹制管子的同時(shí)還沿縱向受拉伸。這產(chǎn)生了一個(gè)具有新穎的和改進(jìn)的防滲性能和強(qiáng)度的雙軸取向的管子結(jié)構(gòu)。此管子可以具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。它還可以由單室組成或者是多室管。在材料方面，它可以由任何能被注坯拉伸吹塑的聚合物制成。此管子可以具有薄的但仍很結(jié)實(shí)的壁，可以以可被壓扁的形式制造，并且有良好的防滲漏性能。
在本發(fā)明中，管形容器基本上可以以任何形狀生產(chǎn)。其形狀取決于模子的形狀。這樣，它們可以被做成圓形、橢圓形或?qū)嵸|(zhì)上為任意的多邊形的形狀。在多數(shù)應(yīng)用中，它們按圓形或橢圓形生產(chǎn)。還可以將它們做成用于頂部灌裝，以便保留并利用注坯拉伸吹塑的增強(qiáng)的強(qiáng)度性能。如果通過切去管形容器底部的一部分而改換成底部灌裝，然后折皺密封底部，則薄弱部位將是折皺密封處。該折皺密封將會(huì)先于管形容器的其它部分損壞。雖然并非最好的，但是還是可以選擇從底部充灌管形容器。
可用注坯拉伸吹塑法制造瓶子。這種瓶子包括單室瓶和多室瓶。像那些用于碳酸飲料的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶都由注坯拉伸吹塑制造。它們的大小可從小于一升至大于兩升。多室瓶的吹塑示于美國專利5,232,108中。在此專利中示出了為每個(gè)室采用一個(gè)拉幅桿地由多室型坯吹塑多室瓶。但是，沒有公開用這種工藝制造管形容器。曾經(jīng)用擠坯吹塑法制造這種管形容器，但是沒有拉伸。用其它方法制造的管形容器不具備同樣理想的防滲性能和強(qiáng)度性能，而且不能使用某些可以在注坯拉伸吹塑法中使用的塑料。
本發(fā)明的方法解決了如何生產(chǎn)具有下列性能的管形容器的問題，即它具有改進(jìn)的防滲性能，提高的強(qiáng)度，比較薄的壁，而且可在分配之后由于空氣和產(chǎn)品返回至管中的回吸減少而能被壓扁。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可被壓扁的薄壁高強(qiáng)度管形容器，包括多室管形容器，都可以采用注坯拉伸吹塑技術(shù)來制造。在此方法中，注塑一型坯。此型坯將具有與最終的管形容器相同的室數(shù)。將此型坯加熱至大約玻璃轉(zhuǎn)變溫度并放在一個(gè)具有管狀容器的所需形狀的模子中。將拉幅桿放入每個(gè)室中并在拉幅桿向下移動(dòng)，以縱向拉伸管子型坯時(shí)注射氣體或流體，與此同時(shí)，吹塑管子型坯，以橫向拉伸管子型坯。管子的最終形狀將是模子的形狀。該管形容器被完全成形地并在應(yīng)有位置地做有肩部與管嘴。肩部與管嘴在注塑型坯時(shí)形成。底部可任選地從管形容器上切去，以提供一個(gè)用于底部充灌管子的較大開口。不過，最好是設(shè)有一個(gè)足夠大的頂部開口，用于頂部灌裝管形容器。這可保存由注坯拉伸吹塑產(chǎn)生的高強(qiáng)度性能。
注坯拉伸吹塑的管形容器應(yīng)當(dāng)有一約大于6的總?cè)∠?，較好地是約大于10，最好大于約14。管形容器厚度最小的地方的壁厚應(yīng)當(dāng)小于約250μm，較好地是小于約200μm，最好小于約150μm。這種管形容器的爆破強(qiáng)度大于約7kg/cm2，較好的是大于約8.5kg/cm2，最好大于約10kg/cm2，此強(qiáng)度約為其它管形容器的3～5倍左右或更大。
注坯拉伸吹塑的方法優(yōu)于其它的用于制造管形容器的技術(shù)，包括未結(jié)合以縱向拉伸作用的吹塑技術(shù)如擠坯吹塑。它包括更結(jié)實(shí)的具有減小壁厚的管形容器，較好的防滲性能和以減小的成本生產(chǎn)多室管形容器的能力。這種管形容器還可以以可被壓扁的形式生產(chǎn)。當(dāng)是可被壓扁的形式時(shí)，它可以重疊成用得很好的層合鋁制管形容器的形式。
附圖的簡要說明

圖1是具有圓形截面的注坯拉伸吹塑管形容器的側(cè)視圖；圖2是具有雙室的注坯拉伸吹塑管形容器的側(cè)視圖；圖3是圖1所示注坯拉伸吹塑管形容器的橫截面圖；圖4是圖2所示注坯拉伸吹塑雙室管形容器的橫截面圖。
本發(fā)明針對(duì)管形容器的注坯拉伸吹塑。與擠坯吹塑管狀容器、箔層合管狀容器和全塑料層合管相比，這種管形容器具有明顯增強(qiáng)的防滲性能和強(qiáng)度性能。注坯拉伸吹塑方法雙軸地取向塑料。這種雙軸取向步驟大大地提高了塑料的強(qiáng)度。經(jīng)過雙軸取向的管形容器的爆破值約為箔層合管形容器或全塑料層合管形容器的3至5倍或更多。
在各種管形容器上進(jìn)行了爆破試驗(yàn)。試驗(yàn)是一種氣壓試驗(yàn)或一種水壓試驗(yàn)，這取決于預(yù)定的爆破壓力。對(duì)于高達(dá)約4kg/cm2的爆破壓力，采用氣壓試驗(yàn)。超過此水平，就采用水壓試驗(yàn)。在氣壓試驗(yàn)中，管的分配端牢固地裝在氣體噴嘴上，該噴嘴有一在線示警式氣體壓力表，用于示出所達(dá)到的最高壓力。使像空氣這樣的氣體流入管形容器中，直至容器爆破。然后記下所達(dá)到的最大壓力。水壓試驗(yàn)包括用像水這樣的液體充灌管子并將其放在一夾持器中，該夾持器密封地抓住管子的頸部并有一導(dǎo)管，該導(dǎo)管借助于遞增地添加的氣體向位于管形容器中的液體施加不斷增大的壓力。一示警式壓力表測量液體壓力。在管形容器損壞時(shí)，壓力計(jì)示出所達(dá)到的最高壓力。記錄此壓力?？捎玫难b置為由賓西法尼亞州Butler的AGR國際公司生產(chǎn)的6159000型塑料壓力試驗(yàn)儀。
用此爆破試驗(yàn)方法試驗(yàn)了各種管狀容器。箔層合材料A由一90μm的低密度聚乙烯層、一37μm的聚乙烯層、一36μm的乙烯-丙烯酸粘結(jié)劑層、一25μm的鋁層、一20μm的聚乙烯層和一70μm的低至中密度聚乙烯層組成。塑料層合材料B由一36μm的中密度聚乙烯層、一113μm的高密度聚乙烯層、一7.5μm的粘結(jié)劑層、一25μm的乙烯-乙烯醇層、一7.5μm的粘結(jié)劑層、一73μm的高密度聚乙烯層和一14μm的低至中密度聚乙烯層組成。箔層合材料A的總厚度為278μm，而塑料層合材料B的總厚度為276μm。一注射拉伸但是未經(jīng)吹塑的管子由具有126μm厚度的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯組成。管壁已縱向拉伸但未橫向拉伸。注坯拉伸吹塑的管形容器含有厚度為126μm的聚對(duì)苯二甲酸乙烯醇酯。這些管形容器中的每一個(gè)都按照上述步驟進(jìn)行試驗(yàn)，以確定管形容器的爆破強(qiáng)度。爆破強(qiáng)度值與壁厚值一起在表1中給出。
表1
1代表用氣壓試驗(yàn)2代表用水壓試驗(yàn)在表2中給出了直徑為32mm、長度為22.4cm的管形容器的膨脹率和水壓試驗(yàn)爆破壓力。壁厚在名義上為200μm，平均爆破壓力為12.84kg/cm2。
表2
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PET注坯拉伸吹塑管形容器的強(qiáng)度的關(guān)鍵原因?yàn)镻ET材料的總?cè)∠虻亩葦?shù)。總?cè)∠驗(yàn)檠乜v向的拉伸乘以沿橫向的拉伸，對(duì)于在每個(gè)方向上都有較大的拉伸的材料而言，這被稱為雙軸取向，即使分子沿軸向(X軸)和橫向(Y軸)取向。分子的雙軸取向?yàn)槿萜魈峁┝颂岣叩膹?qiáng)度。為了使管形容器具有高的爆破強(qiáng)度，取向的總角度應(yīng)當(dāng)大于6左右，更好一些，大于10左右，最好大于14左右。最終結(jié)果為，壁厚為125μm的管形容器所具有的爆破強(qiáng)度大約為壁厚為250-300μm的管形容器的3至5倍或更多。這樣就最終節(jié)約了提高強(qiáng)度所用的材料。此外，由于注坯拉伸吹塑管形容器的壁厚可在大約75-150μm的范圍內(nèi)，故壁將是可被壓扁式的而不是只能變形的?？杀粔罕庖馕吨苄稳萜髟谌サ袅俗冃瘟χ髮⒈３謮罕獾臓顟B(tài)。而可變形的管形容器則是在去掉變形力時(shí)恢復(fù)其原有形狀的容器。優(yōu)選的是可被壓扁的管形容器，因?yàn)樵诜峙湟院?，空氣不?huì)被向下回吸入管子中。許多包裝在管子中的產(chǎn)品是會(huì)受到空氣的影響的。
本發(fā)明的管形容器有一在大約0.05和大約0.5之間的強(qiáng)度系數(shù)。強(qiáng)度系數(shù)用下式計(jì)算
當(dāng)材料具有此強(qiáng)度系數(shù)時(shí)，它將具有高的爆破強(qiáng)度。
圖1至4示出了本發(fā)明的管形容器的結(jié)構(gòu)情況。這些管子實(shí)質(zhì)上可具有任何形狀。在圖1中，管形容器10具有側(cè)壁12、肩部14和頸部16。開口18是管形容器的分配孔。圖2是一雙室注坯吹塑管形容器20的局部剖開以示出兩個(gè)室的視圖。此管形容器有側(cè)壁22、肩部24和頸部26。開口28(a)和28(b)是分配孔。室分隔壁30將此管子分隔成兩個(gè)室。圖1所示管形容器薄側(cè)壁的橫截面示于圖3中。圖4用橫截面視圖示出了圖2所示的用注坯拉伸吹塑制造的雙室管形容器的薄壁結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的管形容器用各種已知的注坯拉伸吹塑技術(shù)中的任何一種制造。它包括由注塑形成型坯，并在加熱至大約樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變溫度的同時(shí)將型坯放在模子中；用拉幅桿沿軸向拉伸型坯，同時(shí)將空氣吹入型坯中，以沿橫向?qū)⑿团骼熘聊１?，所生產(chǎn)的管形容器被同時(shí)沿縱向和橫向拉伸。這樣就提供了一個(gè)具有高強(qiáng)度和良好的防滲性能的雙軸取向管。該管形容器具有整體的結(jié)構(gòu)。
肩部和管嘴是在注塑型坯時(shí)形成的。為了生產(chǎn)爆破強(qiáng)度大于約7kg/cm2管形容器，對(duì)于壁厚小于大約250μm的管，總?cè)∠驊?yīng)當(dāng)大于6左右。當(dāng)總?cè)∠蛟黾又脸^10左右，并進(jìn)一步超過14左右時(shí)，對(duì)于給定的壁厚，爆破強(qiáng)度將提高。當(dāng)壁厚加大至150μm左右并進(jìn)一步加大至200μm左右時(shí)，爆破強(qiáng)度同樣將提高。爆破強(qiáng)度主要隨著總?cè)∠虻脑黾佣岣咧脸^約8.5kg/cm2并進(jìn)一步地超過約10kg/cm2。管形容器可以用任何能被注坯拉伸吹塑的塑料形成。優(yōu)選的塑料為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯。這類塑料可以以較小的壁厚尺寸雙軸取向至高強(qiáng)度。
本發(fā)明針對(duì)優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了描述。但是本發(fā)明可以用與前述優(yōu)選實(shí)施例不同的實(shí)施方式實(shí)施。
權(quán)利要求
1．一種注坯拉伸吹塑的管形容器，它包括具有一個(gè)下主體部分和一個(gè)上肩部部分的整體結(jié)構(gòu)，上述下主體部分一端封閉，另一端在上述肩部處終止，上述肩部在一開口處終止，上述管形容器由可被壓扁的材料構(gòu)成，它具有小于約250μm的壁厚、大于約7kg/cm2的爆破強(qiáng)度和按照下式計(jì)算的強(qiáng)度系數(shù)
該強(qiáng)度系數(shù)約為0.05～0.5。
2．如權(quán)利要求1所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述管形容器的爆破強(qiáng)度大于約8.5kg/cm2。
3．如權(quán)利要求2所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述管形容器的爆破強(qiáng)度大于約10kg/cm2。
4．如權(quán)利要求1所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述壁厚小于約200μm。
5．如權(quán)利要求4所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述壁厚約為75～150μm。
6．如權(quán)利要求1所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述材料的總?cè)∠虼笥?左右。
7．如權(quán)利要求6所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述材料的總?cè)∠虼笥?0左右。
8．如權(quán)利要求7所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述材料的總?cè)∠虼笥?4左右。
9．一種注坯拉伸吹塑的管形容器，它包括具有一個(gè)下主體部分和一個(gè)上肩部部分的整體結(jié)構(gòu)，上述下主體部分的一端封閉，另一端在上述肩部處終止，上述肩部在一開口處終止，由可被壓扁的材料構(gòu)成的上述管形容器的總?cè)∠虼笥?左右，壁厚小于200μm左右、爆破強(qiáng)度大于約7kg/cm2并且具有按下式計(jì)算的強(qiáng)度系數(shù)
強(qiáng)度系數(shù)約為0.05～0.5。
10．如權(quán)利要求9所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述管形容器的爆破強(qiáng)度大于8.5kg/cm2左右。
11．如權(quán)利要求10所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述管形容器的爆破強(qiáng)度大于10kg/cm2左右。
12．如權(quán)利要求9所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述壁厚小于約150μm。
13．如權(quán)利要求12所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述壁厚約為75～150μm。
14．如權(quán)利要求9所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述材料的總?cè)∠虼笥?2左右。
15．如權(quán)利要求14所述的注坯拉伸吹塑的管形容器，其特征為，上述材料的總?cè)∠虼笥?4左右。
全文摘要
管形容器可以用注坯拉伸吹塑法制造。這種方法包括在型坯被轉(zhuǎn)變成管形容器時(shí)雙軸向拉伸型坯。型坯在縱向上由拉幅桿拉伸,在橫向上借助于吹氣的壓力受到拉伸。用此方法制造的管形容器具有為其它管形容器的3～5倍的爆破強(qiáng)度并可按可被壓扁的薄壁形式生產(chǎn)。此外,該管形容器可以是單室容器或多室容器。
文檔編號(hào)B65D1/02GK1235583SQ97199330
公開日1999年11月17日 申請(qǐng)日期1997年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月1日
發(fā)明者肯尼思·R·伯杰, 帕特里克·A·康南, 羅伯特·L·雷迪 申請(qǐng)人:科爾加特·帕爾莫利弗公司