用于制備具有一體式柄部的拉伸吹塑容器的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了用于制備具有一體式柄部的容器的方法，包括下列步驟：a)提供預(yù)成型件(6)；b)拉伸吹塑該預(yù)成型件(6)以形成半成品容器(8)，該半成品容器包括從半成品容器向外伸出的凸起部分(9)，該凸起部分(9)具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；c)當(dāng)半成品容器(8)內(nèi)的壓力高于約1巴且同時(shí)凸起部分(9)的溫度低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，用具有驅(qū)動(dòng)方向的向內(nèi)移動(dòng)的柱塞(5)使凸起部分(9)反向以形成凹形抓持區(qū)(13)，從而當(dāng)凸起部分被反向時(shí)所述凸起部分上的位點(diǎn)以基本上直線路徑平移；和d)釋放容器內(nèi)的多余壓力；其中柱塞具有包括接觸表面區(qū)域(21)的接觸表面(20)，該接觸表面包括初始接觸表面(25)和鄰近初始接觸表面的次級(jí)接觸表面(30)，該次級(jí)接觸表面傾斜于驅(qū)動(dòng)方向。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于制備具有一體式柄部的拉伸吹塑容器的方法發(fā)明領(lǐng)域
[0001]一種用于制備具有一體式柄部的拉伸吹塑容器的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]采用拉伸吹塑方法形成的一體式柄部可為有利的。一體式模塑的柄部一般比分開(kāi)的柄部諸如耳掛式柄部便宜一些。用于提供一體式柄部的方法通常需要在瓶子的主體中形成一對(duì)相對(duì)的凹陷部或腔體，它們形成柄部的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。然后可將這些凹陷部焊接在一起，并且可移除由焊接所包圍的中心區(qū)段以便形成完全空檔，手指和/或拇指可通過(guò)所述空檔插入(貫通柄部)，或作為另外一種選擇，可使所述凹陷部只是形成抓持。如果抓持件被形成得非常寬且深，使得手可圍攏抓持件而不會(huì)讓手指尖接觸凹陷的底部，則抓持件在人體工程學(xué)上是合格的并可達(dá)到相當(dāng)于貫通柄部的程度。
[0003]與用于提供一體式柄部的可用方法相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題之一是，在這些凹陷部中材料的分布可能不均勻。這可由于使預(yù)成型件變形成容器柄部的凹陷的不同部分所需的拉伸程度不同而發(fā)生。不同的拉伸程度可導(dǎo)致不規(guī)則的壁厚和不規(guī)則的機(jī)械性能和美學(xué)性能。
[0004]形成一體式柄部的一種方法需要在吹制過(guò)程期間使用模具的活動(dòng)部分來(lái)壓縮擴(kuò)展的預(yù)成型件并且形成深的凹陷部。這種方法可導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題。第一，這種方法在材料接觸模具后需要顯著水平地材料拉伸。這可導(dǎo)致柄部區(qū)域中壁厚高度不規(guī)則和材料在應(yīng)力下失效。第二，移動(dòng)模具部分克服吹塑容器所需的高吹制壓力例如超過(guò)20巴所需的復(fù)雜度要求模具設(shè)計(jì)機(jī)械上復(fù)雜并且昂貴。
[0005]可供選擇的方法是制備具有凸?fàn)畈糠值陌氤善啡萜鳎鋈萜骺稍谝粋€(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)區(qū)周?chē)騼?nèi)機(jī)械地變形以形成凹狀抓持部分。這種方法允許拉伸比更均勻并從而壁厚更均勻。然而，凸?fàn)畈糠值姆聪蚩蓪?dǎo)致圍繞柄部區(qū)域的顯著變形，其可產(chǎn)生美學(xué)缺陷。這些缺陷可難以控制，因?yàn)閲@柄部的變形的精確性能將高度依賴(lài)于壁厚上的微小變化。利用多個(gè)關(guān)節(jié)區(qū)來(lái)使提供抓持件幾何形狀從凸到凹的完全反向的問(wèn)題最小化可導(dǎo)致限制性的設(shè)計(jì)幾何形狀并且在形成抓持件的塑料片材中可未消除殘余應(yīng)力，導(dǎo)致不可取的褶皺和欠佳的人體工程學(xué)。
[0006]提供產(chǎn)生提供人體工程學(xué)柄部的深凹狀抓持的方法是本發(fā)明的目標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]—種用于制備具有一體式柄部的容器的方法，包括以下步驟:a)提供預(yù)成型件6 ；
b)拉伸吹塑所述預(yù)成型件6以形成半成品容器8，所述半成品容器包括從所述半成品容器向外伸出的凸起部分9，所述凸起部分9具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；c)當(dāng)所述半成品容器8內(nèi)的壓力高于約I巴且同時(shí)所述凸起部分9的溫度低于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，用具有驅(qū)動(dòng)方向的向內(nèi)移動(dòng)的柱塞5使所述凸起部分9反向以形成凹形抓持區(qū)，從而當(dāng)所述凸起部分被反向時(shí)，所述凸起部分上的位點(diǎn)按基本直線路徑平移；和d)釋放容器內(nèi)的多余壓力；其中所述柱塞具有包括接觸表面區(qū)域的接觸表面，所述接觸表面由初始接觸表面和鄰近所述初始接觸表面的次級(jí)接觸表面組成，所述次級(jí)接觸表面傾斜于所述驅(qū)動(dòng)方向；其中所述接觸表面具有包括突出的平面區(qū)域接觸表面周邊；其中所述接觸表面區(qū)域大于所述突出的平面區(qū)域；其中所述接觸表面相對(duì)于所述接觸表面周邊是基本上凸?fàn)畹?；并且其中所述接觸表面基本上與所述凹形抓持區(qū)相一致。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是模具腔體。
[0009]圖2是具有凸起部分的半成品容器。
[0010]圖3是貼合模具。
[0011]圖4是成品容器。
[0012]圖5是柱塞的側(cè)視圖。
[0013]圖6是柱塞的透視圖。
[0014]圖7A是凸起部分。
[0015]圖7B不出了與圖7A所不凸起部分接觸的柱塞。
[0016]圖7C相比于圖7B示出了當(dāng)所述柱塞在驅(qū)動(dòng)方向上被移動(dòng)時(shí)，所述柱塞使凸起部分反向及凸起部分本身被部分地反向。
[0017]圖7D相比于圖7C示出了當(dāng)所述柱塞在驅(qū)動(dòng)方向上被移動(dòng)時(shí)，所述柱塞使凸起部分反向及凸起部分本身被進(jìn)一步反向。
[0018]圖7E示出了圖7A中的凸起部分本身已經(jīng)被完全反向以形成抓持件。
[0019]圖8是具有一體式柄部的成品容器的透視圖。
[0020]圖9是抓持件的直徑d的圖解，其定義為當(dāng)圍合圓錐時(shí)由拇指和手指圍成的圓的最小直徑(根據(jù)DIN 33402)。

【具體實(shí)施方式】
[0021]對(duì)于拉伸吹塑，在本文中的含義是，其中將預(yù)成型件加熱到高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，然后采用高壓氣體在模具中吹制以形成中空主體諸如容器或瓶子的方法。作為本方法的一部分，預(yù)成型件可用芯棒進(jìn)行拉伸。
[0022]對(duì)于預(yù)成型件，在本文中的含義是，在伸展之前被產(chǎn)生以形成成品的模塑形式。預(yù)成型件不可避免地一定程度地小于成品。預(yù)成型件一般在超過(guò)熔體溫度的高溫下通過(guò)例如注塑來(lái)產(chǎn)生。
[0023]如本文所用，傾斜的是指不平行的。
[0024]熱成形是用于將塑料樹(shù)脂轉(zhuǎn)換加工成可用產(chǎn)品的許多制造方法之一。熱成形的基本概念如下。將預(yù)先加工的熱塑性塑料片材加熱，直到它變得柔軟易彎曲為止。所述片材可為例如平面結(jié)構(gòu)或容器預(yù)成形件。然后它受力貼靠模具的輪廓，直到它冷卻到其初始狀態(tài)為止。一旦它已經(jīng)冷卻，在仍保持模具的形狀的同時(shí)就將它從模具中移除。熱成形是廣義的術(shù)語(yǔ)并且具有許多不同類(lèi)型的熱成形方法。對(duì)于深熱成形，可利用氣脹模塞助壓成形。這種成形技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，因?yàn)槠漕A(yù)拉伸步驟，它改善了材料分布。在此過(guò)程中，它能夠控制形成制品的厚度，因?yàn)樗銎谋焕煲源_保壁厚均勻。一旦所述片材已經(jīng)被放置在機(jī)架中并且受熱，受控的氣壓就產(chǎn)生泡狀物。這個(gè)泡狀物拉伸材料到預(yù)定水平。凸柱塞輔助件接著被降低，迫使拉伸件向下進(jìn)入腔體中。凸柱塞被正常地加熱以避免使塑料過(guò)早地冷卻。所述柱塞被制成盡可能地大，這樣塑料被拉伸接近于成品的最終形狀。凹?？杀环艢庖栽试S滯留空氣從塑料和模具之間逸出。
[0025]熱成形可發(fā)生在兩個(gè)維度上，從而使表面變形，或者發(fā)生在三個(gè)維度上，除了兩維變形之外，還發(fā)生厚度的改變。
[0026]氣脹模塞助壓熱成形技術(shù)可被用來(lái)解決在拉伸吹塑容器上形成深抓的問(wèn)題。
[0027]本文采用術(shù)語(yǔ)深抓來(lái)代表盲柄，所述盲柄是允許使用者的拇指和手指圍繞柄部環(huán)繞但其不允許手指完全通過(guò)柄部的后面并且穿過(guò)柄部的抓持特征結(jié)構(gòu)。貫通型柄部可通過(guò)切掉在容器的柄部和主體之間形成的部分或全部幅材材料而獲得。
[0028]可被用來(lái)形成一體式柄部的塑料樹(shù)脂材料可包括熱塑性材料?？杀挥脕?lái)形成一體式柄部的塑料樹(shù)脂材料包括常用的聚酯諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)。適用于具有一體式柄部的容器的其它材料包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚乳酸(PLA)。
[0029]所利用聚合物的溫度歷程可為在變形行為中的重要因素。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度被定義為在其以下聚合物表現(xiàn)像易碎的玻璃態(tài)固體并且在其以上聚合物表現(xiàn)像橡膠并易于變形的溫度。熔體溫度是在該溫度下所有結(jié)晶被熔化并且聚合物表現(xiàn)像流體一樣的溫度。半結(jié)晶聚合物的重結(jié)晶溫度Tc是當(dāng)從熔體冷卻下來(lái)時(shí)在該溫度下非取向聚合物在特定時(shí)段通常幾分鐘內(nèi)顯示顯著的晶體生長(zhǎng)的溫度。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔體溫度遵循ASTM D3418進(jìn)行測(cè)量。
[0030]表1:特定聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，重結(jié)晶溫度T。和熔體溫度Tm。
[0031]
典型溫度[pet [pp[ps
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg8TC -10°c 82V
重結(jié)晶溫度TJ對(duì)于時(shí)間〈lmin)~90Γ IlCTC 不適用(完全非晶態(tài))
熔體溫度 Tm265。。 170。。 240°C
[0032]圖1-4示出了用于制備具有一體式柄部的容器的方法。首先，提供了預(yù)成型件6，如圖1所示。
[0033]接下來(lái)，預(yù)成形件6在模具腔體I中被拉伸吹塑以形成半成品容器8，所述半成品容器包括從半成品容器8向外伸出的凸起部分9，如圖2所示。通常，拉伸吹塑方法在大于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的溫度下進(jìn)行。凸起部分9可為凸形泡狀物。
[0034]接下來(lái)，如圖3所示，當(dāng)半成品容器8內(nèi)的壓力高于約I巴，凸起部分9用具有由與每個(gè)柱塞5相關(guān)聯(lián)的箭頭指示的驅(qū)動(dòng)方向的向內(nèi)移動(dòng)的柱塞5進(jìn)行反向以形成凹形抓持區(qū)，從而當(dāng)凸起部分9從凸起位置被反向到凹形位置時(shí)，凸起部分9上的位點(diǎn)以基本上直線路徑平移。凸起部分9可在模具腔體I中被反向，如果模具腔體I提供有可移動(dòng)的柱塞5或多個(gè)柱塞5來(lái)使凸起部分9反向。凸起部分9可在單獨(dú)的貼合模具3中被反向，所述貼合模具提供有可移動(dòng)的柱塞5或多個(gè)柱塞5來(lái)使凸起部分9反向。
[0035]在反向步驟被完成之后，成品容器10中的多余壓力被釋放。成品容器從其中執(zhí)行了反向步驟的模具中被釋放，其中成品容器10具有圖4所示的深抓持區(qū)13。
[0036]柱塞5的示意圖的側(cè)視圖示于圖5中以及圖5所示柱塞5的附隨透視圖示于圖6中。向內(nèi)移動(dòng)的柱塞5可具有包括接觸表面區(qū)域21接觸表面20。接觸表面20是當(dāng)凸起部分9被反向時(shí)柱塞5接觸到凸起部分9的那部分。
[0037]接觸表面20可由初始接觸表面25和鄰近所述初始接觸表面25并且傾斜于柱塞
5的驅(qū)動(dòng)方向的次級(jí)接觸表面30構(gòu)成。次級(jí)接觸表面30具有次級(jí)接觸表面區(qū)域32。初始接觸表面25可具有初始接觸表面區(qū)域27。次級(jí)接觸表面30可毗鄰或靠近或鄰近初始接觸表面25。次級(jí)接觸表面30可通過(guò)柱塞5的一個(gè)或多個(gè)凸面部分與初始接觸表面25分開(kāi)并且仍被認(rèn)為是鄰近初始接觸表面25，如果凸面部分的表面區(qū)域小于初始接觸表面區(qū)域27。
[0038]驅(qū)動(dòng)方向可為直線。柱塞5的初始接觸表面25是當(dāng)柱塞5在驅(qū)動(dòng)方向上進(jìn)行移動(dòng)時(shí)柱塞5首先接觸到凸起部分9的那部分。柱塞5的次級(jí)接觸表面30在初始接觸表面25已經(jīng)接觸凸起部分9之后接觸到凸起部分9。通過(guò)使次級(jí)接觸表面30在初始接觸表面25已經(jīng)接觸凸起部分9之后接觸到凸起部分9，凸起部分9上的位點(diǎn)在凸起部分9本身進(jìn)行反向時(shí)以基本上直線路徑被平移。此外，據(jù)認(rèn)為具有傾斜于驅(qū)動(dòng)方向的次級(jí)接觸表面30也可為可取的，因?yàn)楫?dāng)最終容器10從其中執(zhí)行反向步驟的模具中被頂出時(shí)，它可允許最終容器10與柱塞5被容易地分開(kāi)。不受理論的約束，據(jù)認(rèn)為沿著柱塞5的側(cè)面的剪切阻力可抵抗施加到最終容器10以頂出最終容器10的力，從而防止或阻礙頂出。
[0039]接觸表面20可具有接觸表面周邊35。當(dāng)凸起部分9被反向時(shí)，接觸表面周邊35由柱塞5接觸到凸起部分9的最大范圍限定。借助于非限制性例子，如果柱塞5具有初始接觸表面25和次級(jí)接觸表面30，則接觸表面周邊35將界定柱塞5包含初始接觸表面25和次級(jí)接觸表面30的那部分。
[0040]接觸表面周邊35具有突出的平面區(qū)域，所述突出的平面區(qū)域是接觸表面20在與柱塞5的驅(qū)動(dòng)方向?qū)?zhǔn)的方向上突出的平面區(qū)域。接觸表面區(qū)域21大于突出的平面區(qū)域。用于接觸表面20的一種可能幾何形狀是錐形截頭，所述錐形截頭是通過(guò)用平行于底部進(jìn)行的切割切開(kāi)圓錐而產(chǎn)生的截頭。如果接觸表面20具有錐形截頭的形狀并且柱塞5的驅(qū)動(dòng)方向與錐形截頭的徑向軸線對(duì)齊，則接觸表面周邊的突出的平面區(qū)域是具有錐形截頭底部半徑的圓。初始接觸表面25將是錐形截頭頂部的區(qū)域以及次級(jí)接觸表面30將是錐形截頭的斜表面。初始接觸表面區(qū)域27將是錐形截頭頂部的區(qū)域。次級(jí)接觸表面區(qū)域32將是η乘以斜高乘以錐形截頭頂部半徑和錐形截頭底部半徑的總和。對(duì)于是錐形截頭的柱塞5而言，總的初始表面區(qū)域27和次級(jí)接觸表面區(qū)域32大于錐形截頭的突出的平面區(qū)域。
[0041]接觸表面20相對(duì)于接觸表面周邊25可為基本上凸?fàn)畹?。即，柱?可如同手指，推入凸起部分9以使凸起部分9反向。接觸表面20可與通過(guò)使凸起部分9反向所形成的凹形抓持區(qū)13基本上相對(duì)應(yīng)。接觸表面20可與通過(guò)使凸起部分9反向所形成的凹形抓持區(qū)13完全對(duì)應(yīng)。不受理論的約束，據(jù)信通過(guò)讓接觸表面20是在成品容器10的抓持件的形狀的鏡像，當(dāng)凸起部分9被反向時(shí)，不可取的褶皺和折疊就不會(huì)發(fā)生。不可取的褶皺和折疊可對(duì)成品容器10的美觀和性能具有負(fù)面影響。
[0042]圖7A至7E顯示了柱塞5可如何使凸起部分9反向的示意圖。在7A中，以橫截面顯示和描繪了凸起部分9的一部分的橫截面。凸起部分9可全部是曲線的、由平面部分組成或者為曲線和平面部分的組合。在圖7B中，柱塞5的初始接觸表面25被接觸到凸起部分9。當(dāng)柱塞5在驅(qū)動(dòng)方向上向內(nèi)移動(dòng)時(shí)，凸起部分9開(kāi)始在其自身反向，如圖7C所示。當(dāng)凸起部分9被反向時(shí)，反向點(diǎn)11的位點(diǎn)從凸起部分9與柱塞5的初始接觸表面25接觸的位置向外象波浪一樣前進(jìn)，其最終將為成品容器10的主體12的一部分，如圖7B、7C和7D所示，并且在正交于柱塞5的驅(qū)動(dòng)方向的方向上形成凸起部分9的材料的側(cè)向運(yùn)動(dòng)不會(huì)發(fā)生或很少發(fā)生。即，對(duì)于映射在凸起部分9上的特定位點(diǎn)，該特定位點(diǎn)以基本上平行驅(qū)動(dòng)方向的基本上直線運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，映射在凸起部分9上的特定位點(diǎn)可被認(rèn)為是以基本上平行于驅(qū)動(dòng)方向的基本上直線運(yùn)動(dòng)，條件是當(dāng)從映射在凸起部分9上的特定位點(diǎn)的初始位置偏離在驅(qū)動(dòng)方向的方向上與驅(qū)動(dòng)方向一致的直線測(cè)量時(shí)，映射在凸起部分9上的特定位點(diǎn)在小于或等于約10°，或者小于或等于約5°，或者小于或等于約3°的偏差內(nèi)行進(jìn)。
[0043]本發(fā)明的方法可參照以圖解方式顯示的圖1-4進(jìn)行理解，步驟如下:
[0044]a)提供預(yù)成型件6，圖1 ;
[0045]b)在模具腔體I中拉伸吹塑預(yù)成型件6以形成半成品容器8，所述半成品容器包括至少一個(gè)、可能至少兩個(gè)凸起部分9，圖2 ;任選地，將半成品容器8轉(zhuǎn)移進(jìn)單獨(dú)的貼合模具3中，并且任選地重新加熱半成品容器，圖3 ；
[0046]c)當(dāng)保持半成品容器8內(nèi)的壓力高于I巴的同時(shí)且在半成品容器的抓持區(qū)中材料的溫度處在低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的同時(shí)，利用向內(nèi)移動(dòng)的柱塞5使所述或每個(gè)凸起部分9變形以形成一個(gè)或多個(gè)凹形抓持區(qū)，圖3 ；
[0047]d)釋放容器內(nèi)的多余壓力(可在從容器內(nèi)撤回柱塞5之前釋放壓力以幫助保留抓持區(qū)13的形狀)；和
[0048]e)從凸起部分在其中被反向的模具(模具腔體I或貼合模具3)中頂出成品容器10，圖 4。
[0049]圖1所示的步驟可通過(guò)注入拉伸吹塑或者重加熱拉伸吹塑來(lái)進(jìn)行，其中在后一方法中，注入和拉伸吹塑在兩個(gè)單獨(dú)的機(jī)器上被完成。
[0050]圖3所示的步驟顯示提供與吹塑在其中執(zhí)行的模具腔體I分開(kāi)的貼合模具3的選項(xiàng)。如果在吹塑步驟和/或轉(zhuǎn)移到貼合模具3期間或之后，凸起部分9已經(jīng)冷卻太多的話，半成品容器8可在該轉(zhuǎn)移期間被重新加熱。
[0051]在一個(gè)變型中，如果模具腔體I提供有可移動(dòng)的柱塞5或多個(gè)柱塞5以在其中形成了半成品容器8的同一模具中使凸起部分9反向，則凸起部分9可在模具腔體I中被反向。此類(lèi)方法可具有以下優(yōu)點(diǎn):即凸起部分9的吹塑和反向之間的時(shí)間被最小化，而且具體地在凸起部分9周?chē)娜萜魃系墓罡鼑?yán)格，因?yàn)槿萜鲗?duì)柱塞沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。整合在一個(gè)腔體中使吹模的構(gòu)造復(fù)雜，因?yàn)榇的Ｐ枰哂锌梢苿?dòng)的柱塞5，吹塑機(jī)需要適合于控制熱成形步驟，并且總的循環(huán)時(shí)間增加，因?yàn)橹倪\(yùn)動(dòng)增加到吹制循環(huán)。
[0052]在圖3所示的步驟中，容器被加壓以能夠?qū)⑵孔诱ㄎ辉谇惑w中，并且柱塞5受力進(jìn)入凸起部分9中使凸起部分9反向以形成期望的深抓持區(qū)13。當(dāng)柱塞5完全接合時(shí)，約I至約5巴的超壓被施加在容器的里面以有效地起到常規(guī)氣脹/模塞助壓熱成形方法的凹模部分的作用。這也確保當(dāng)凸柱塞5熱成形深抓部分時(shí)容器的非深抓部分未被變形。一旦凸柱塞5被完全接合，塑料就貼合于柱塞5并且獲得了最終的深抓幾何形狀。使凸起部分
(9)反向的方法可在與吹模I分開(kāi)的貼合模3中執(zhí)行。
[0053]一種合格的一體式柄部可通過(guò)以上方法來(lái)提供，所述方法通過(guò)當(dāng)借助于向內(nèi)移動(dòng)的柱塞5使凸起部分9或每個(gè)凸起部分9變形以形成一個(gè)或多個(gè)凹形抓持區(qū)13時(shí)，使凸起部分(9)的溫度處在低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。出乎意料地，凸起部分(9)中的材料不需要高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg來(lái)允許從半成品容器8變形成為成品容器10。凸起部分(9)的溫度可低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg并且在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的約35°C內(nèi)。凸起部分(9)的溫度可低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg并且在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的約25°C內(nèi)。凸起部分(9)的溫度可低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg并且在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的約15°C內(nèi)。對(duì)于PET，抓持區(qū)中的材料可具有介于約50°C和約81°C之間的溫度。在約50°C和約75°C之間的溫度范圍內(nèi)，PET的材料剛度大于在Tg(81°C )以上的材料剛度，從而限制了大材料變形。當(dāng)柱塞5形成凹形抓持區(qū)時(shí)，材料應(yīng)變和應(yīng)變速率是適度的。所述變形通常是彎曲，沒(méi)有或具有有限的拉伸應(yīng)變。如果沒(méi)有拉伸應(yīng)變，則不施加應(yīng)變速率。據(jù)信讓材料彎曲附帶有施加少量拉伸應(yīng)變可為有益的。拉伸應(yīng)變可為約1%至約100%或者可為約10%至約50%。應(yīng)變速率于是可為約50至100mm/sec或者于是可為約100至500mm/sec。
[0054]在使凸起部分9或多個(gè)凸起部分9變形的步驟期間采用低于Tg的溫度可減少生產(chǎn)成品容器所需的能量，從而降低容器的成本，并且可提高轉(zhuǎn)換加工效率，因?yàn)椴恍枰谧冃沃皩⑼蛊鸩糠?重新加熱到高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的時(shí)間。此外，加熱凸起部分9或多個(gè)凸起部分9到高于Tg的溫度可導(dǎo)致在凸起部分9和深抓區(qū)域13中或鄰近具有材料分布的問(wèn)題，其由使凸起部分9或多個(gè)凸起部分9反向而造成。
[0055]圖4所示的步驟中，壓力可首先被釋放，然后柱塞5被回縮，并且瓶子被頂出。成品容器10可在Tg以下的溫度下被頂出，其可阻止進(jìn)一步的機(jī)械變形并且按預(yù)期形狀保留成品容器10。
[0056]在一個(gè)實(shí)施例中，深抓可為凸起部分9的鏡像形狀。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果凸起部分9的表面區(qū)域略微小于深抓的表面區(qū)域(小約1%至約50%)，則它可具有優(yōu)點(diǎn)。在凸起部分9的表面區(qū)域小于深抓的表面區(qū)域的情況下，存在著凸起部分9的三維變形來(lái)形成深抓。凸起部分9形成深抓由此而生的壁厚減少可具有賦予深抓細(xì)部良好清晰度的優(yōu)點(diǎn)。不受理論的約束，據(jù)信凸起部分9的表面區(qū)域不應(yīng)當(dāng)大于深抓的區(qū)域，因?yàn)椤斑^(guò)大的”表面可形成折疊和褶皺，對(duì)美觀和性能具有負(fù)面影響。凸起部分9可具有泡狀物的形狀。
[0057]凸起部分9至成品容器10上的抓持件的總體變形可很大。抓持凹陷(圖8中的尺寸Z)可大于約1mm并且通?？纱笥诩s20mm。在凸起部分9是成品容器10的抓持件的鏡像的情況下，構(gòu)成抓持件的材料將移動(dòng)兩倍抓持凹陷距離，即，大致超過(guò)約20mm，并且通常超過(guò)約40mm。然而，當(dāng)每種材料元素貼靠正在行進(jìn)到最終位置的凸柱塞的形狀滾動(dòng)時(shí)，其僅經(jīng)歷小的變形。在鏡像形狀凸起部分9的情況下，變形是彎曲，不具有拉伸應(yīng)變或具有有限量的拉伸應(yīng)變。如果凸起部分9小于最終抓持件的表面，它可為有益的。如果那樣，材料將發(fā)生彎曲和拉伸應(yīng)變。所述拉伸應(yīng)變可在約50%內(nèi)，在約10%內(nèi)，在約5%內(nèi)，在約1%內(nèi)，或在約0.1 %內(nèi)。
[0058]深抓持可被成形符合人體工程學(xué)用于幫助消費(fèi)者保持容器并且從容器中傾倒產(chǎn)品。人體分析學(xué)研究表明，當(dāng)圍合成圓錐時(shí)由拇指和食指形成的圓的最小抓持直徑(根據(jù)DIN33402)對(duì)于年齡20-59的女性是34mm，其對(duì)應(yīng)于107mm的內(nèi)部周長(zhǎng)。因此，深抓可提供至少這個(gè)數(shù)量的可抓持展開(kāi)長(zhǎng)度以確保人體工程學(xué)功能性等于貫通柄部的人體工程學(xué)功能性。
[0059]圖8是成品容器10的圖畫(huà)，其具有以下關(guān)鍵深抓功能尺寸:深抓掌托x，52 ;深抓指托y，54 ;深抓凹陷深度Z，56。
[0060]圖9顯示抓持件的直徑d，其定義為當(dāng)圍合成圓錐時(shí)由拇指和手指形成的圓的最小直徑(根據(jù)DIN 33402)。
[0061]深抓可盡可能深，主要限制是瓶子的占有面積。深抓可具有不超過(guò)生成約107_的展開(kāi)長(zhǎng)度所需深度的深度。在如圖8所示的對(duì)稱(chēng)深抓設(shè)計(jì)的情況下，則x+2y+2z可不小于約107mm。
[0062]深抓的掌托(X)可足夠大，使得瓶子可直觀地靠在手掌上，并且打開(kāi)所述手足夠?qū)?，即各手指在深抓持凹陷的底部中不接觸。通過(guò)人體工程學(xué)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可需要至少約30mm(x>約30mm)的掌托寬度以提供與貫通柄部相等程度的舒適抓握。
[0063]每個(gè)深抓凹陷的深度(Z)可不小于約10mm(z>約10mm)。
[0064]相對(duì)的深抓半邊不需要關(guān)于深度和形狀是對(duì)稱(chēng)的，因?yàn)椴粚?duì)稱(chēng)性可改善容器的人體工程學(xué)性能。
[0065]在柱塞5中包括通氣孔可為有利的，所述通氣孔被設(shè)計(jì)類(lèi)似于通常用于吹模中的通氣孔。當(dāng)預(yù)拉伸的泡狀物被熱成形以形成凹形抓持區(qū)時(shí)，所述材料的表面將緊密適形于柱塞5的外部輪廓，并且凸起部分(9)和柱塞5之間的空氣可通過(guò)通氣孔逸出。此外，當(dāng)剛好在容器頂出之前撤回柱塞5時(shí)，通氣孔防止在凹形抓持區(qū)和柱塞5之間建立真空，其可導(dǎo)致深抓的扭曲。
[0066]提供用于互鎖相對(duì)的凹形抓持區(qū)彼此抵靠的部件諸如消除抓持時(shí)的任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)也可為有利的。一種此類(lèi)部件的例子是在兩個(gè)抓持區(qū)匯合之處的栓和銷(xiāo)。在凸起部分9被反向之后栓和銷(xiāo)可被對(duì)齊并互鎖。在一個(gè)實(shí)施例中，栓和銷(xiāo)可在凸起部分9中被形成凹形，然后在反向深抓的步驟期間成形成它們的最終凸起形狀。
[0067]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可為:用已經(jīng)基本上拉伸到其恰當(dāng)比率的材料產(chǎn)生最終深抓區(qū)域的形成。這防止貼靠冷模壁顯著拉伸的需求。柱塞也僅需要克服較低的壓力(通常小于5巴)移動(dòng)，極大地簡(jiǎn)化模具構(gòu)造。此外，因?yàn)樯钭バ纬晌窗l(fā)生在已經(jīng)與冷模壁具有顯著緊密接觸的半成品容器中，而是在吹塑半成品容器之后的步驟期間代之以低應(yīng)變彎曲，所述材料可在深抓形成上具有小得多的應(yīng)力，導(dǎo)致深抓區(qū)域中內(nèi)部應(yīng)力低。
[0068]實(shí)例 I
[0069]Equipolymerli C93 PET被用于在90-95°C下拉伸吹塑具有凸起部分的容器。當(dāng)凸起部分9處于介于30°C和81°C之間的溫度下時(shí)，所述容器從吹制腔體被轉(zhuǎn)移到貼合模3。選擇用于轉(zhuǎn)移的條件，使得在深抓形成步驟之前和期間，PET材料保持基本上非晶態(tài)。此外，選擇用于轉(zhuǎn)移的溫度/時(shí)間曲線以限制晶體生長(zhǎng)，除此之外，其可發(fā)生在拉伸吹塑期間。容器在熱成形腔體中被壓縮到1-5巴，接著深抓通過(guò)利用氣壓缸被熱成形。深抓在Tg以下的溫度下被形成。采用具有與最終深抓匹配的接觸表面的柱塞來(lái)使凸起部分反向。容器被放氣，接著在在61 °C以下的溫度下被頂出。
[0070]就PET而言，在熱成形步驟將吹制腔體加熱到60°C以獲得吹制容器的所需溫度(介于30和81°C之間)可具有優(yōu)點(diǎn)。
[0071]本文所公開(kāi)的量綱和值不可理解為嚴(yán)格限于所引用的精確數(shù)值。相反，除非另外指明，每個(gè)這樣的量綱旨在表示所述的值以及圍繞該值功能上等同的范圍。例如，公開(kāi)為“40mm”的量綱旨在表示“約40mm”。
[0072]【具體實(shí)施方式】中的所有引用文獻(xiàn)的相關(guān)部分均以引用方式并入本文；任何文獻(xiàn)的引用不可解釋為對(duì)其作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。當(dāng)本文獻(xiàn)中術(shù)語(yǔ)的任何含義或定義與引入本文以供參考的文獻(xiàn)中相同術(shù)語(yǔ)的任何含義或定義沖突時(shí)，將以賦予本文獻(xiàn)中那個(gè)術(shù)語(yǔ)的含義或定義為準(zhǔn)。
[0073]盡管舉例說(shuō)明和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講顯而易見(jiàn)的是，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可作出許多其它的改變和變型。因此，旨在在所附權(quán)利要求中涵蓋屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有此類(lèi)改變和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制備具有一體式柄部的容器的方法，包括以下步驟: a)提供預(yù)成型件(6)； b)拉伸吹塑所述預(yù)成型件￠)以形成半成品容器(8)，所述半成品容器包括從所述半成品容器向外延伸的凸起部分(9)，所述凸起部分(9)具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度； c)當(dāng)所述半成品容器(8)內(nèi)的壓力高于約I巴且所述凸起部分(9)的溫度低于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，用具有驅(qū)動(dòng)方向的向內(nèi)移動(dòng)的柱塞(5)使所述凸起部分(9)反向以形成凹形抓持區(qū)(13)，從而當(dāng)所述凸起部分被反向時(shí)所述凸起部分上的位點(diǎn)以基本上直線路徑平移；和 d)釋放所述容器內(nèi)的多余壓力； 其中所述柱塞具有包括接觸表面區(qū)域(21)的接觸表面(20)，所述接觸表面由初始接觸表面(25)和鄰近所述初始接觸表面的次級(jí)接觸表面(30)構(gòu)成，所述次級(jí)接觸表面傾斜于所述驅(qū)動(dòng)方向； 其中所述接觸表面具有包括突出的平面區(qū)域的接觸表面周邊(35)； 其中所述接觸表面區(qū)域大于所述突出的平面區(qū)域； 其中所述接觸表面相對(duì)于所述接觸表面周邊是基本上凸?fàn)畹模徊⑶? 其中所述接觸表面基本上對(duì)應(yīng)于所述凹形抓持區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述凸起部分是凸形泡狀物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中所述凸起部分具有凸起部分表面區(qū)域，所述抓持區(qū)具有抓持區(qū)表面區(qū)域，并且所述凸起部分表面區(qū)域小于所述抓持區(qū)表面區(qū)域。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述半成品容器包括兩個(gè)凸起部分。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟d)包括在從所述容器內(nèi)縮回所述柱塞之前釋放所述容器內(nèi)的多余壓力。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟b)在吹塑腔體(I)中執(zhí)行，并且其中步驟c)在單獨(dú)的貼合腔體(3)中執(zhí)行，并且其中在這兩個(gè)步驟之間所述半成品容器從所述吹塑腔體被轉(zhuǎn)移到所述貼合腔體。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟e)處所述成品容器從所述模具腔體中被頂出的溫度低于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述容器包括彼此抵靠而互鎖的兩個(gè)凹形抓持區(qū)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述容器的所述抓持區(qū)包括深抓掌托X，(52);深抓指托y，(54);和深抓凹陷深度z，(56)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中x+2y+2z大于約107_。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述深抓凹陷的深度z大于約20mm。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中當(dāng)所述凸起部分被反向時(shí)，所述凸起部分上的所述位點(diǎn)以基本上直線路徑平移，使得當(dāng)從映射在所述凸起部分上的所述特定位點(diǎn)的初始位置偏離在所述驅(qū)動(dòng)方向的方向上與所述驅(qū)動(dòng)方向一致的直線進(jìn)行測(cè)量時(shí)，映射在所述凸起部分上的特定位點(diǎn)在小于或等于約10度的偏差內(nèi)行進(jìn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中當(dāng)所述凸起部分被反向時(shí)，所述凸起部分上的所述位點(diǎn)以基本上直線路徑平移，使得當(dāng)從映射在所述凸起部分上的所述特定位點(diǎn)的初始位置偏離在所述驅(qū)動(dòng)方向的方向上與所述驅(qū)動(dòng)方向一致的直線進(jìn)行測(cè)量時(shí)，映射在所述凸起部分上的特定位點(diǎn)在小于或等于約5度的偏差內(nèi)行進(jìn)。
【文檔編號(hào)】B29C49/08GK104136196SQ201380008993
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月13日
【發(fā)明者】C·G·F·格拉赫 申請(qǐng)人:寶潔公司