用于制造模塊化互鎖制品的成型系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關申請案的奪叉引用
[0002] 本申請是2012年2月21日提交的發(fā)明名稱為"模塊化互鎖容器（Modular Interlocking Containers) "的第13/385, 439號美國專利申請的部分繼續(xù)申請，并且所述 美國專利申請以全文引用的方式并入本文。本申請是2012年2月21日提交的發(fā)明名稱 為"模塊化互鎖容器（Modular Interlocking Containers) "的第13/385, 438號美國專利 申請的部分繼續(xù)申請，并且所述美國專利申請以全文引用的方式并入本文。本申請是2011 年10月1日提交的發(fā)明名稱為"具有增強的橫向連接特征的模塊化互鎖容器（Modular Interlocking Containers With Enhanced Lateral Connectivity Features) '，的第 13/251，249號美國專利申請的部分繼續(xù)申請，所述美國專利申請主張2010年10月10日 提交的發(fā)明名稱為"具有增強的橫向連接特征的模塊化互鎖容器（Modular Inter locking Containers With Enhanced Lateral Connectivity Features)" 的第 61/389, 191 號美國 臨時專利申請的權益，并且所述專利申請以全文引用的方式并入本文。
技術領域
[0003] 本發(fā)明涉及一種用于使用吹塑成型技術成型例如瓶子或容器等塑料制品的制程、 裝置和設備。
【背景技術】
[0004] 本發(fā)明及其實施例涉及可擴展的、模塊化的并且可與其它相似容器橫向和豎直鎖 定的容器。提供此類可擴展的、模塊化的、互鎖容器的各種實施例用于多種應用。本發(fā)明的 互鎖容器的一個用途是用作用于存放和/或輸送可流動材料的器皿，所述可流動材料例如 液體、可傾倒固體、以及相對容易經由傾倒而排空的其它此類小顆粒狀材料?；ユi容器的另 一個用途是用作具有標準化性質的堅固的、模塊化的、低成本、易于組合的構建材料。它們 還可以用作用于輸送及飲用水和其它液體的瓶子或罐子。容器自身可以作為構建材料再循 環(huán)以建造例如用于國際救援與發(fā)展用途的基本結構和住所和/或用于軍事應用的結構和 住所。進一步的用途是由容器（圍繞和以另外的方式）構建的結構的拆卸的附帶物，例如 因為需求改變而出于重新定位和/或重新配置單元的目的拆卸。減小尺寸設定的實施例具 有其它用途，例如用于建模劑或模型玩具或家具零件。
[0005] 吹塑成型是用于制造例如瓶子、容器、汽車零件或箱子等塑料制品的眾所周知的 技術。在一步法或"單步法"吹塑成型機中，制程以在第一站處制造中空塑料材料的熱的注 塑成型預成型件或"型坯"開始，在第二站處進一步調節(jié)預成型件并且接著在第三站處移動 和定位預成型件，其具有呈待成型的最終制品形狀的具有內壁的模腔。在"二步法"機器中， 在外部制造預成型件，但是輸送到調節(jié)站并在調節(jié)站處再加熱隨后移動到吹塑空腔。
[0006] 注拉吹塑成型（ISBM)是本領域術語并且主要（如果不是完全地）是指由預成型 件雙軸PET吹塑成型。ISBM技術僅使用約35年。其它種類的吹塑成型塑料瓶不是由這些 實施例使用的類型的試管形預成型件吹塑而成，而是實際上從閉式模具在底端處夾斷的擠 壓管開始。ISBM用以提供塑料容器或由預成型件在機器上形成的其它適用制品，其首先在 軸向方向上拉伸，并且接著在模具中通過高壓空氣在環(huán)向方向上吹塑。熱預成型件可以在 "一步法"或"單步法"拉伸吹塑成型機上經由注塑成型站制造，隨后所述預成型件經過溫度 調節(jié)，接著拉伸吹塑成型為最終制品，并且最后在同一機器上冷卻隨后推出。
[0007] 歸因于它們的高階熱塑性，在吹塑成型中用來形成塑料制品的材料包含聚乙烯 (PE)和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)。
[0008] 單步法ISBM機的基本操作順序如下。PET通常以包含于大小合適的盒子（"蓋洛 德盒子（gaylord)"）中的一小片形式遞送到機器部位。一旦蓋洛德盒子打開，PET顆粒就 立即開始從環(huán)境空氣吸收過量的水分。因此，幾乎所有單步法ISBM機通過干燥器來運行 PET材料。所述材料接著進入意圖在PET輸送到預成型件成型站期間維持PET的熱量和干 燥性的"歧管"，其中通過將液化PET材料注入到模腔中形成型坯，其中型坯厚度及其內部 輪廓取決于按規(guī)格加工的預成型插入棒的形狀。一旦足夠冷卻能輸送，成型的預成型件就 移至調節(jié)站，其中在內部及在型坯外表面兩者上為型坯實現理想的（瓶子特定的）預吹塑 溫度。調節(jié)后的型坯接著移至吹塑站，其中壓縮空氣與拉伸棒一起作用以使PET樹脂膨脹 直到與模腔壁接觸，在所述部位處PET樹脂迅速冷卻并硬化，在此之后模具段打開并收縮 以允許瓶子推出。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明的優(yōu)選的和替代實施例提供一種改進的模具組合件，其可以用來制造具有 獨特互鎖特征的例如瓶子等大量模塊化的互連制品。
[0010] 在這種情況下，設計和制造目的是形成水平地互鎖（經由沿著器皿側的一連串舌 部和凹槽互鎖，經由豎直滑動運動接合）以及豎直地互鎖（經由與瓶子頂部組合件幾乎相 同形狀的底部凹處互鎖，以緊密貼合的方式接收此類頂部組合件）的模塊化的多用途瓶 子。
[0011] 另一考量是允許所含材料的順利倒出，而不會有小規(guī)模的材料陷在拐角和其它緊 繃位置中。
[0012] 進一步的考量是允許并規(guī)劃具有在此類大小之間的全互鎖的不同瓶子容量。
[0013] 因為PET塑料是堅韌的、輕質的、耐用的且透明的，所以它是用于行業(yè)性的瓶子的 優(yōu)選材料以及此處的應用中的優(yōu)選材料，這更加因為它對于再循環(huán)的高可控制性。盡管如 此，還期望實現并維持用廣泛范圍的可再循環(huán)材料生產（在可能的情況下）互鎖瓶子的能 力。然而，PET瓶子通常用ISBM方法形成并且因此在能夠執(zhí)行ISBM的機器上形成。
[0014] 因為以最小的每單位成本的高容積和在地理上分散的生產是重要的考慮因素，所 以期望能夠使用通?？捎玫拇邓艹尚蜋C，盡管需要一定必要的調適和調整。
[0015] 所有用途還因通過再循環(huán)減少了廢物流而大大有益于環(huán)境。由（一般來說）固 體廢物和（具體來說）塑料容器產生的環(huán)境問題是眾所周知的。美國環(huán)境保護局報告，從 1980年到2005年，城市固體廢物的量增加了 60%，導致在美國2005產生2. 46億噸固體廢 物。本發(fā)明技術提供對重復使用容器的鼓勵，不僅用于類似用途（例如用以容納材料）而 且用于其它應用（例如，用作創(chuàng)造性建?；蛴螒蛟蛴糜诶缱∷ㄔ斓冗m用結構的構 建塊）。例如，容納固體和液體食物或其它商品的容器和瓶子的某些實施例再循環(huán)為用作 建造材料的用途，由此減少固體廢物。常用替代方案是通過收集、分揀和重處理容器來使容 器再循環(huán)。另一替代方案是針對購買容器時的其原始目的重復使用容器而不是使容器再循 環(huán)。
[0016] 消費者設定大小的容器的實施例還可以提高再循環(huán)為其它用途的潛力，這可以減 少在美國由扔掉塑料水瓶產生的兩百萬噸垃圾。由塑料或其它包裝材料制成的容器造成另 外極大部分的垃圾流。消費者更可能在這些可互鎖容器的原始用途之后將它們"集中"使 得相當更有可能的是：一旦容器的二級用途已經終止，容器將以類似高比例被再循環(huán)，即以 必然顯著地改進末期再循環(huán)率的模式在循環(huán)。
[0017] 較小的消費者設定大小的容器或瓶子的實施例還提高了再循環(huán)為其它用途的潛 力，繼而減少了目前由丟棄塑料飲料瓶等產生的大部分固體廢物。較大的實施例還具有人 道主義目的。所得的簡單的壁式結構易于經受當地/傳統(tǒng)屋頂解決方案的檢驗或經受緊急 救援屋頂技術和材料的檢驗。關于又其它重要的效益，示例性容器的各種實施例通過消除 不必要的細節(jié)而允許有成本效益的、有能源效益的和有材料效益的成型。
[0018] 用于任何目的大量容器的高效輸送可以是具有挑戰(zhàn)性的。通常，通過避免奇異形 狀并通過消除或至少顯著地減少由不必要的伸出部分引起的損壞有助于容器的高效封包 和輸送。示例性容器包含此類優(yōu)點并且另外是可擴展的以符合運輸標準，包含托盤和容器 的常用尺寸。
[0019] 容器的完全或接近完全可擴展性允許制造在相關行業(yè)中經常使用的（包含在國 際救援與發(fā)展領域的遞送中顯著使用的）大小和容積，而且允許其它實用的和/或業(yè)余愛 好的用途，包含能夠容納飲料和其它消費品的大小。實施例包含適用于所有地理區(qū)域的可 重復使用的容器。優(yōu)勢之一是力量受到挑戰(zhàn)的事故遇難者和/或無構建經驗的個人易于組 合。不需要砂漿、鋼筋或任何其它連接添加物或僅需要有限的砂漿、鋼筋或任何其它連接添 加物，并且無論不需要砂漿或加固元件或僅需要有限的砂漿或加固元件，所得結構都能夠 耐受例如狂風和地震等應力。
【附圖說明】
[0020] 附圖用來進一步說明各種實施例并且解釋各種原理和優(yōu)點，在附圖中，貫穿各個 視圖相似的參考標號指代相同的或在功能上類似的元件，并且附圖連同下文的詳細描述一 起并入說明書中并形成說明書的一部分：
[0021] 圖1是八邊形的模塊化互鎖容器的實施例；
[0022] 圖2是圖1中說明的八邊形互鎖容器的實施例的頂部部分的平面圖；
[0023] 圖3是圖1中說明的八邊形互鎖容器的底部部分的透視圖；
[0024] 圖4是圖1中說明的八邊形互鎖容器的實施例的底部部分的平面圖；
[0025] 圖5是容器的橫向連接的示例性底切的詳細視圖；
[0026] 圖6說明底切和橫向互鎖機構設計的多個實施例；
[0027] 圖7是示例性容器的橫截面?zhèn)纫晥D，用以進一步說明互連特征；
[0028] 圖8是示出互連特征的圖7的容器的線框側視圖；
[0029] 圖9是水平地互連的多個示例性容器的平面圖；
[0030] 圖10是豎直地和水平地互連的多個示例性容器的視圖；
[0031] 圖11是根據實施例制得的型坯的側視圖；
[0032] 圖12是根據實施例的型坯空腔的橫截面視圖；
[0033] 圖13是根據實施例的型坯調節(jié)站的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0034] 圖14是體現本發(fā)明的固定格式的拉伸吹塑成型設備的分解等距視圖；
[0035] 圖15是實施例的肩部和主體空腔模具區(qū)段的外形或輪廓的分解等距視圖；
[0036] 圖16是圖15中說明的肩部和主體模具區(qū)段的外形或輪廓的分解側視圖；
[0037] 圖17是圖15和16的組合后的肩部區(qū)段模具的更詳細等距視圖；
[0038] 圖18是圖17中的肩部區(qū)段組合件的外形或輪廓的部分平面圖；
[0039] 圖19是根據實施例的吹塑空腔主體模具半邊區(qū)段的等距視圖；
[0040] 圖20是圖6中的吹塑空腔主體的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0041] 圖21是根據實施例的吹塑空腔頂部模具的半邊區(qū)段的橫截面平面圖；
[0042] 圖22是圖21中的吹塑空腔頂部的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0043] 圖23是根據實施例的吹塑空腔底部的半邊區(qū)段的橫截面平面圖；
[0044] 圖24是圖23中的吹塑空腔底部的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0045] 圖25是根據實施例的底部插入區(qū)段的等距視圖；
[0046] 圖26是圖25中的底部插入區(qū)段的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0047] 圖27是圖25中的底部插入區(qū)段的橫截面平面圖；
[0048] 圖28是根據實施例的吹塑站組合件的橫截面?zhèn)纫晥D。
【具體實施方式】
[0049] 在詳細描述實施例之前，應注意，實施例主要存在于設備組件和/或方法步驟，涉 及模具的各種實施例，所述模具是可以制造具有后續(xù)實用性的可擴展的、模塊化的或互鎖 容器或制品的拉伸吹塑成型裝置的一部分。因此，已在適當時通過附圖中的常規(guī)符號呈現 設備組件和/或方法步驟，這僅展示與理解實施例有關的那些具體細節(jié)，以免混淆本發(fā)明 的將對受益于本文描述的所屬領域的一般技術人員容易顯而易見的細節(jié)。雖然在所說明的 實施例中模具設備描述為適用于拉伸吹塑成型機，但是所屬領域的技術人員應理解，體現 本發(fā)明的設備可以用于其它成型或壓鑄應用中，包含但不限于擠出吹塑成型、注塑成型或 翻轉成型。
[0050] 在此文檔中，關系術語，例如，第一和第二、頂部和底部等可以僅用于區(qū)分一個實 體或動作與另一個實體或動作，而不必需要或意指此類實體或動作之間的任何實際此類關 系或排序。術語"包括"或其任何其它變化意圖涵蓋非排他的包含物，使得包括一列元件的 制程、方法、制品或設備不是僅包含那些元件，而是可以包含并未明確地列出的或并非此類 制程、方法、制品或設備固有的其它元件。跟隨在"包括"后的元件在沒有更多約束的情 況下不排除在包括所述元件的制程、方法、制品或設備中存在另外的相同元件。
[0051] 本發(fā)明的實施例包含具有多用途和應用的可擴展的、模塊化的、互連的且互鎖的 容器。第一示例性用途是用于輸送和/或存放例如液體或可傾倒固體等可流動材料。第二 示例性用途是用于創(chuàng)造性建?；蛴糜诰哂袠藴驶再|的堅固的、低成本的、易于組合的構 建模塊材料。實施例可以用于構建外殼、儲存?zhèn)}或其它實用結構，主要包含（但不限于）用 于賑災、人道主義研發(fā)項目，用于軍隊或防御目的以及用于其它實用和建模目的的應用程 序。實施例包含與具有相同或不同大小的其它模塊化單元互鎖的單個單元。每個模塊化單 元與其它單元滑動鎖定以形成可以填充液體（例如水、天然土、沙子或其它天然或經加工 材料）的牢固的壁和構建結構，由此形成堅固的結構而不需要砂漿，并且可以適用于在自 然地形中常見的不均勻的底表面。
[0052] 關于附圖中的圖式描述可擴展的、模塊化互連容器的實施例。圖1說明直立容器 100的透視圖，并且圖2說明容器100的頂部部分的平面圖，所述頂部部分在本文中稱為頂 端組合件部分或區(qū)段200。圖3展示倒轉的容器100的透視圖，并且圖4說明容器100的底 部的平面圖，所述底部在本文中稱為底端組合件部分或區(qū)段400。容器100是可以用塑料、 金屬、樹脂或復合物構造的中空或部分中空元件。例如，在某些實施例中，容器100由PET 或其它熱塑性材料制成。所屬領域的技術人員將認識到，容器100可以由適當高強度并且 可以提供足夠的可堆疊和可連接剛性的任何剛性材料構造。容器100可以形成有具有呈幾 何橫截面模式的任何數目的直立側面的壁或可以形成有單個圓柱體壁。容器100既定用以 容納液體、固體或氣體但是還可以適用作不容納任何內部材料的建?；驑嫿ㄔ?br>[0053] 在圖1中說明的實施例中，示出容器100具有相等或不同高度的八個縱向壁102， 其形成大體上八邊形的橫向橫截面。然而，實施例并不限于八邊形的橫截面，并且可以形成 為例如圓形、三邊形、正方形、長方形或六邊形。所屬領域的