專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造具有整體模塑手柄的拉伸吹塑容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造具有整體模塑手柄的、優(yōu)選使手柄具有良好人體工程學(xué) 性質(zhì)的拉伸吹塑容器的方法。
背景技術(shù)：
高度希望通過(guò)拉伸吹塑工藝來(lái)成形一體式手柄，并且所述技術(shù)包含已證明沒(méi)有成 功的解決固有問(wèn)題的許多嘗試。整體模塑的手柄一般比獨(dú)的例如夾式手柄便宜。以前所公 開(kāi)的提供一體式手柄的方法通常要求在形成手柄的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的瓶子主體上成形一對(duì)相對(duì) 的凹陷或空穴。這些凹陷然后也可被焊接到一起，并且被焊點(diǎn)所包圍的中心部分可被移除 以形成完全敞開(kāi)的空間，通過(guò)該空間可插進(jìn)手指和/或拇指(“通”柄)或者作為另外一種 選擇保留以只是形成抓手。如果將抓手成形為足夠?qū)捄妥銐蛏钜员闶挚蓢鷶n抓手而不讓指 尖接觸凹槽的底部，則人體工程學(xué)研究已經(jīng)顯示，所得的抓手功能與通柄的功能一樣好。與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是，材料在這些凹陷上的分布不均勻。由于在從初始 的預(yù)成形件拉伸到這些凹槽的不同部分方面的顯著差異，形成了不規(guī)則的壁厚分布，從而 導(dǎo)致不利的機(jī)械和美學(xué)性質(zhì)。1989年12月20日公布的ΕΡ_Α_0 346 518中所詳細(xì)說(shuō)明的一種方法要求在吹塑 過(guò)程中使用模具的移動(dòng)部分來(lái)壓縮膨脹的預(yù)成形件并形成這些深槽。然而，這種方法導(dǎo)致 兩個(gè)問(wèn)題。第一，這種方法要求在與模具接觸之后顯著地拉伸材料。這導(dǎo)致在手柄區(qū)域壁 厚非常不規(guī)則以及材料通常在應(yīng)力下會(huì)破裂。此外，在所要求的超過(guò)20巴的壓力下移動(dòng)模 具部分來(lái)吹塑瓶子所要求的復(fù)雜性導(dǎo)致模具既昂貴又難以維護(hù)。2006年10月26日公布的W0-A-2006/113428中所詳細(xì)描述的一種可供選擇的 方法是生產(chǎn)具有凸?fàn)畈糠值陌氤善啡萜?，該凸?fàn)畈糠挚上騼?nèi)機(jī)械地變形以形成凹狀抓手部 分。這種方法使設(shè)計(jì)者能夠產(chǎn)生更均勻的拉伸比并因此獲得更均勻的壁厚。然而，該部分 的倒置導(dǎo)致所述手柄周?chē)鷧^(qū)域的顯著變形，從而產(chǎn)生美學(xué)缺陷。此外，這些缺陷非常難以控 制，因?yàn)樽冃蔚木_性將高度取決于壁厚上的微小變化。W0-A-2006/113428描述了多個(gè)接 合區(qū)以便使問(wèn)題最小化以允許抓手幾何形狀完全倒置(從凸到凹)。這導(dǎo)致設(shè)計(jì)幾何尺寸 受到很大限制并且在形成抓手的塑料片中不能消除殘余應(yīng)力，從而導(dǎo)致不理想的褶皺和較 差的人體工程學(xué)性質(zhì)。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種產(chǎn)生提供人體工程學(xué)手柄的深凹抓手的方法。發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種用于制造具有一體式手柄(integral handle)的容器的方法，所 述方法包括以下步驟a)在模腔(1)中提供預(yù)成形件(6)；b)拉伸吹塑預(yù)成形件(6)以形成包括至少一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)凸形泡(bubble) (9)的 半成品容器⑶；c)借助于向內(nèi)移動(dòng)的塞子(plug) (5)使所述或每個(gè)凸形泡(9)變形以形成一個(gè)或 多個(gè)凹形抓握區(qū)域，同時(shí)將半成品容器(8)內(nèi)部的壓力保持在1巴之上，并且同時(shí)將在半成品容器的抓握區(qū)域中的材料的溫度保持在介于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和熔融溫度Tm之間。d)優(yōu)選地在從所述容器內(nèi)部撤回塞子(5)之前，釋放所述容器內(nèi)部的過(guò)剩壓力； 和e)從模腔(1，3)中頂出成品容器。附圖概述

圖1顯示通過(guò)用于執(zhí)行本發(fā)明的工藝的熱成形裝置截取的垂直橫截面。圖2顯示沿著中心線2-2過(guò)圖1所示的熱成形裝置截取的水平橫截面。圖3示意性地示出了依照本發(fā)明的方法的步驟。圖4顯示根據(jù)DIN33402測(cè)量的抓手直徑。圖5顯示依照本發(fā)明制成的具有一體式手柄的瓶子的透視圖。圖6是顯示由聚丙烯制成的圖5所示瓶子的頂部載荷隨時(shí)間發(fā)展的曲線。發(fā)明詳述“拉伸吹塑”在本文中是指其中將預(yù)成形件加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上，然后采用 高壓空氣在模具中吹塑以形成中空體例如容器瓶子的方法。通常作為所述工藝的一部分， 所述預(yù)成形件用芯棒進(jìn)行拉伸?！邦A(yù)成形件”在本文中是指在膨脹形成成品件之前產(chǎn)生的模塑件形式。預(yù)成形件當(dāng) 然要略小于成品件。預(yù)成形件一般通過(guò)例如在超過(guò)熔融溫度的高溫下注塑而產(chǎn)生。術(shù)語(yǔ)“熱成形”本文中用于在其玻璃化轉(zhuǎn)變/脆化溫度以上的溫度下廣義的材料 變形。熱成形描述于 John Wiley & Sons，Inc.的 Brody，A. L.和 Marsh，K. S.編輯的“The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology”，第 2 版，1997，第 914 至 921 頁(yè)，其以引 用方式并入本文。熱成形是將塑料樹(shù)脂轉(zhuǎn)換加工成可用的日用品的許多制造工藝之一。速度和成本 效率是熱成形提供的突出特性，其導(dǎo)致該工藝的方法在今天的工業(yè)中變得如此重要。熱成 形的基本概念十分簡(jiǎn)單。加熱預(yù)先制造的熱塑性片材，直到它變軟并易彎曲。然后，用力使 它抵靠模具的輪廓，直到它冷卻為其初始狀態(tài)。一旦它已經(jīng)冷卻，將它從模具中移除，同時(shí) 仍保持模具的形狀。熱成形是一個(gè)寬泛的術(shù)語(yǔ)；具有很多不同種類(lèi)的熱成形工藝。對(duì)于深 熱成形，氣脹模塞助壓成形是一種重要的工藝。這種成形技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，因?yàn)樗念A(yù)拉伸步 驟的緣故，它改善了材料分布。通過(guò)這種工藝，控制所成形制品的厚度是可能的，因?yàn)槠?受到拉伸以保證壁厚均勻。一旦將片材安放在機(jī)架中并進(jìn)行加熱，受控的氣壓產(chǎn)生泡。該 泡將材料拉伸到預(yù)定水平。然后降下凸形塞子輔助，迫使拉伸的坯料向下進(jìn)入腔體中。正 常地加熱凸形塞子以避免塑料過(guò)早地冷卻。將塞子制成盡可能地大，這樣塑料被拉伸接近 于成品的最終形狀。凹模必須進(jìn)行排氣以允許積聚的空氣能夠從塑料和模具之間逸出。熱成形可在兩個(gè)尺寸上發(fā)生，為此使表面得到變形，或者除了兩個(gè)尺寸變形之外 在三個(gè)尺寸上發(fā)生，厚度的變化也會(huì)發(fā)生。本發(fā)明采用氣脹模塞助壓熱成形技術(shù)解決了在拉伸吹塑容器上成形整體模塑的 手柄的問(wèn)題。術(shù)語(yǔ)“深抓”在本文中用來(lái)表示盲手柄，S卩，允許使用者的拇指和手指環(huán)繞著手柄 的抓握部件，但是其不允許手指完全通到后面并穿過(guò)手柄。“貫通”型手柄可通過(guò)切掉在手 柄和容器的主體之間所成形的材料纖維網(wǎng)的一部分或全部來(lái)獲得。深抓柄和其中纖維網(wǎng)已經(jīng)被切掉的貫通手柄這二者均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，盡管深抓是優(yōu)選的。用于本發(fā)明的優(yōu)選塑料樹(shù)脂材料是熱塑性材料，并且最普通的是樹(shù)脂例如聚對(duì) 苯二甲酸乙二酯(PET)。適于本發(fā)明的其它材料是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯 (PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚乳酸(PLA)。尤其優(yōu)選的樹(shù)脂材料是熱固化聚對(duì)苯二甲酸乙二酯 (CSPT)。因?yàn)樵谒械木酆衔锕に囍校瑴囟葰v史對(duì)變形行為起著重要作用。對(duì)于非晶態(tài)聚 合物例如聚苯乙烯，成形溫度一般高于聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的 定義是低于該溫度，聚合物會(huì)表現(xiàn)的象脆性的玻璃狀固體；如果高于該溫度，則聚合物會(huì) 表現(xiàn)的象橡膠并可容易地變形。對(duì)于半結(jié)晶聚合物，非晶態(tài)區(qū)域就像上述的非晶態(tài)聚合物 一樣對(duì)溫度作出反應(yīng)，但是由微晶結(jié)構(gòu)構(gòu)成的結(jié)晶區(qū)域需要更多的熱能來(lái)拆散/剪切微晶 分子并根據(jù)深抓成形的需要能夠大變形。結(jié)晶度的百分比和結(jié)晶比率很大程度地取決于結(jié) 晶溫度、在該溫度下的時(shí)間和結(jié)晶期間分子取向的程度。通常，半結(jié)晶材料接近于熔融溫度 Tm變形。熔融溫度是指其中所有的微晶被熔化以及聚合物屬性象流體的溫度。半結(jié)晶聚合 物的另一個(gè)特性溫度是再結(jié)晶溫度T。。再結(jié)晶溫度的定義是其中無(wú)定向的聚合物在從熔融 冷卻下來(lái)時(shí)在特定時(shí)間段(通常為幾分鐘)內(nèi)顯示明顯的晶體生長(zhǎng)的溫度。因?yàn)榫w生長(zhǎng) 在低溫下較慢，如果規(guī)定的時(shí)間段被延長(zhǎng)，則T。實(shí)際上下降。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、再結(jié)晶溫度和熔融溫度可參照ASTM D3418便利地進(jìn)行測(cè)量。如以上例證性實(shí)例所述，通常用于再加熱拉伸吹塑容器的全同立構(gòu)無(wú)規(guī)共聚物聚 丙烯等級(jí)在60-80°C下晶體生長(zhǎng)開(kāi)始之前顯示1至3分鐘結(jié)晶抑制時(shí)間。因此，如果將結(jié) 晶的時(shí)間段設(shè)定在1分鐘，在T。以下，60-80°C是有效的，甚至當(dāng)在接近于熔融溫度的溫度 下雙軸拉伸聚合物時(shí)。已知PET在拉伸吹塑期間顯示最多20-25%結(jié)晶度的應(yīng)力誘發(fā)的結(jié) 晶。如果接著將聚合物快速冷卻到Tg以下的溫度，則將不發(fā)展額外的結(jié)晶度。但是，如果 保持在90°C以上的溫度(T。)，則聚合物將在幾分鐘內(nèi)結(jié)晶最多35%。在?。缓停。恢g的溫 度下，在最早的1至2分鐘內(nèi)，有很少的進(jìn)一步晶體生長(zhǎng)，其對(duì)于內(nèi)部所述的加工是優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
制造具有一體式手柄的容器的方法，所述方法包括以下步驟a)在模腔(1)中提供預(yù)成形件(6)；b)拉伸吹塑所述預(yù)成形件(6)以成形包括至少一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)的凸形泡(9)的半成品容器(8)；c)借助于向內(nèi)移動(dòng)的塞子(5)使所述或每個(gè)凸形泡(9)變形以形成一個(gè)或多個(gè)凹形抓握區(qū)域，同時(shí)將所述半成品容器(8)內(nèi)的壓力保持在1巴以上并且同時(shí)將所述半成品容器的抓握區(qū)域中的材料的溫度保持在介于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和熔融溫度Tm之間的溫度；d)釋放所述容器內(nèi)部的過(guò)剩壓力，優(yōu)選在從所述容器內(nèi)部撤回所述塞子(5)之前；和e)從所述模腔(1，3)中頂出成品容器。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟c)中，將所述半成品容器的抓握區(qū)域中的材 料的溫度保持在介于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和再結(jié)晶溫度T。之間的溫度。
3.如權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的方法，其中在整個(gè)步驟c)中，在所述半成品容器 的抓握區(qū)域中的材料處于非晶態(tài)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中在吹塑腔體(1)中執(zhí)行步驟b)，并且 其中在分開(kāi)的熱成形腔體(3)中執(zhí)行步驟c)，并且其中在這兩個(gè)步驟之間將所述半成品容 器(8)從吹塑腔體(1)轉(zhuǎn)移到熱成形腔體(3)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述半成品容器(8)在步驟b)，拉伸吹塑步驟，和步 驟c)，熱成形步驟之間再加熱。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述半成品容器(8)的所述或每個(gè)凸 形泡(9)的表面積等于或小于所述成品容器的凹形抓握區(qū)域的表面積。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述塞子(5)的外部輪廓對(duì)應(yīng)于所述 凹形抓握區(qū)域的內(nèi)部輪廓。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟e)從所述模腔頂出的成品容器 的溫度低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中提供了用于互鎖例如相互抵靠的相對(duì) 的凹形抓握區(qū)域以在被抓握時(shí)基本上消除任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述成品容器的抓握區(qū)域包括深抓 掌托x，52 ；深抓指托y，54 ；深抓凹槽深度z，56，并且優(yōu)選地其中所述x+2y+2z之和大于 107mm,并且優(yōu)選地所述深抓凹槽56的深度大于20mm (z > 20mm)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造具有一體式手柄的容器的方法，所述方法包括以下步驟a)在模腔(1)提供預(yù)成形件(6)；b)拉伸吹塑所述預(yù)成形件(6)以成形包括至少一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)凸形泡(9)的半成品容器(8)；c)借助于向內(nèi)移動(dòng)的塞子(5)使所述或每個(gè)凸形泡(9)變形以形成一個(gè)或多個(gè)凹形抓握區(qū)域，同時(shí)將所述半成品容器(8)內(nèi)的壓力保持在1巴以上并且同時(shí)將所述之間容器的抓握區(qū)域中的材料保持在介于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和所述熔融溫度Tm之間的溫度；d)釋放所述容器內(nèi)部的過(guò)剩壓力，優(yōu)選在從所述容器內(nèi)部撤回所述塞子(5)之前；和e)從所述模腔(1，3)中頂出所述成品容器。
文檔編號(hào)B29C49/12GK101977754SQ200980109475
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者C·G·F·格爾拉赫, C·蘭布, P·J-F·埃泰塞, W·J·C·康諾利 申請(qǐng)人:寶潔公司