專利名稱:拉伸容器及制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及模制塑料容器和制造這種容器的方法，更具體地說，涉及模制的塑料瓶、碗、罐和其他“寬口”容器以及制造這種容器的方法。
背景技術：
在塑料容器的制造中，例如單層或多層聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)容器，通常注?；驂耗＞哂兄黧w和瓶頸的容器預型件，該瓶頸具有一個或多個外螺紋。在瓶等的制造中，該瓶頸和主體通常模制成初始尺寸和幾何形狀，該初始尺寸和幾何形狀有助于高生產(chǎn)量模制操作。隨后，根據(jù)所希望的容器主體該瓶頸和主體被吹模成其最終的希望尺寸和幾何形狀。雖然這種制造技術用于制造主體部分是令人滿意的，但是用于制造該瓶頸的螺紋不太令人滿意。通常，吹模工藝得不到具有準確尺寸的瓶頸螺紋和完工容器所需要的細部。
為了解決該制造問題，預型件被模制成具有細瓶頸，然后該瓶頸在吹模操作之前或之后用單獨的拉伸精加工機拉伸成最終尺寸。雖然這種技術能夠用于細頸預型件，并且因此在預型件模制階段期間保持高生產(chǎn)量，但是該技術的缺點在于增加另外的制造步驟和該容器制造過程的相關設備，這往往增加生產(chǎn)成本并降低工藝產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明一方而，提供一種用于用預型件形成容器的設備，該預型件具有封閉端、相對地設置的開口端、從該封閉端延伸并且在開口端終止于瓶頸部分的主體部分以及至少一個內(nèi)徑。該設備包括在一端具有錐形部分的心軸。該錐形部分具有其尺寸大于該預型件的至少一個內(nèi)徑的外徑。該錐形部分可移動進入該預型件的開口端使得該心軸被接納在該預型件內(nèi)，以便將該預型件的終結(jié)部分和主體部分兩者擴大成該容器被拉伸的終結(jié)部分和被拉伸的主體部分，以便形成至少部分地成形的封閉端。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，該心軸的錐形部分可收縮進該心軸的主體部分，以便定形該預型件的封閉端。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用預型件形成容器的方法，該預型件具有封閉端、相對地設置的開口端、以及從該封閉端延伸并且在開口端終止于瓶頸部分的主體部分，該預型件具有至少一個內(nèi)徑。根據(jù)該方法，提供一個心軸，該心軸在其一端具有錐形部分和至少一個外徑，該外徑的尺寸大于該預型件的至少一個內(nèi)徑。移動該心軸進入該預型件的開口端以擴大該預型件的瓶頸部分。進一步移動該心軸進入該預型件，還擴大該預型件的主體部分，直到該心軸的一端至少部分地將該預型件的封閉端形成為該容器的至少部分地成形的封閉端。然后將該心軸從該容器中退出。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，該心軸的錐形部分能夠收縮進該心軸的主體部分，以定形該預型件的封閉端。
附圖簡要說明從下面的描述、權利要求
和附圖能夠最好地理解本發(fā)明和本發(fā)明的附加目的、特征、優(yōu)點以及各方面，其中圖1A是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法用于預熱預型件的預加熱步驟的示意圖，圖1B是圖1的預型件和根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的一種方法用于拉伸該預型件的實心心軸的部分剖視圖，圖1C是圖2的預型件和心軸在中間階段的部分剖視圖，其中該心軸被移動進入該預型件以拉伸該預型件，圖1D是具有由圖1A-圖1C所示的設備和方法步驟生產(chǎn)的具有錐形封閉端的容器的剖視示意圖，圖2A是圖1D的容器和根據(jù)本發(fā)明另一個示例性實施例的另一種方法用于進一步拉伸該預型件的第二個心軸的部分剖視圖，圖2B是該第二心軸已經(jīng)完全移動進入圖2A的容器中以形成具有平坦封閉端的容器的部分剖視示意圖，圖2C是由圖1A-圖2B所示的設備和方法步驟生產(chǎn)的容器的剖視示意圖，圖3A是預型件和根據(jù)本發(fā)明又一個示例性實施例的又一種方法用于拉伸該預型件的可收縮心軸的部分剖視示意圖，圖3B是該可收縮心軸已經(jīng)完全移動進入圖3A的預型件中以形成具有平坦封閉端的容器的部分剖視示意圖，圖3C是由圖1A和圖3A-圖3B所示的設備和方法步驟生產(chǎn)的容器的剖視示意圖，圖4是沿著圖3A的4-4線截取的圖3A的的可收縮心軸的剖視圖。
具體實施方式圖1A示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的起始方法步驟，其中預型件10用所希望的任何預加熱裝置(未示出)預熱。對本領域普通技術人員來說各種預加熱裝置是廣為人知的，例如嵌入工藝裝置中的石英燈輻射加熱裝置、感應加熱裝置、電阻加熱裝置等。
如圖1A和圖1B所示，該預型件10包括封閉端12、相對地設置的口部或開口端14、與該封閉端12為一體的并且從其軸向延伸離開的主體部分16、以及在該預型件10的開口端14終止該主體部分16的瓶頸部分18。該瓶頸部分18包括帽蓋或支撐凸緣20和諸如外螺紋或螺紋段22的一個或多個連接特征。該預型件10可以具有任何合適的塑性結(jié)構，例如單層PET或聚丙烯(PP)、或與中間層交替的PET或PP層的多層結(jié)構，該中間層優(yōu)選為諸如乙烯乙烯醇(EVOH)或尼龍的阻透樹脂層。這種中間層或多個中間層可以設置在該預型件主體部分16中，并且可以或可以不延伸進入該預型件瓶頸件部分18中，也可以采用二次使用樹脂(PCR)層。預型件10可以用注模法或壓模法制造并且在不同的部位可以包括不同的材料。例如，主體可以包括PET，而瓶頸部分可以包括PET、二次使用樹脂(PCR)、工藝二次粉碎物料(REG)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等。而且，在瓶頸件部分18具有聚酯結(jié)構(例如PET、PEN或工藝二次粉碎物料)的情況下，模制時該瓶頸部分18可以整個地或部分地結(jié)晶(crystallized)。這可以通過采用或用于制造該瓶頸部分18的快速結(jié)晶材料或適當?shù)臒嵊不に嚄l件實現(xiàn)，例如在高模制溫度、慢速模制冷卻、模制工藝裝置中的加熱區(qū)等?？蛇x地，該瓶頸部分18在后模制操作中是整個地或部分地結(jié)晶的。應當理解本發(fā)明決不限于這些示例性材料和處理。
在任何情況下，并且如圖1B所示，實心心軸24在預型件的開口端14上設置成與其基本上同軸對齊。該心軸24包括部分26和錐形部分28。該主體部分26具有外徑30，而部分28具有由在尺寸上等于該主體部分26的外徑30的最大直徑32和在該錐形部分28的平坦端部部36的最小直徑34限定的可變的直徑。該心軸24的外徑30的尺寸大于預型件10的內(nèi)徑17。一旦心軸24如圖所示到位之后，朝著該預型件10移動該心軸24進入其開口端14中。
如圖1C所示，移動該心軸24以徑向地和周向地拉制或拉伸圖1B的預型件10的瓶頸部分18，以形成部分地拉制或拉伸的該預型件110的被拉伸的瓶頸部分118。該瓶頸部分118現(xiàn)在具有拉伸的凸緣120和拉伸的外螺紋122，該外螺紋122的幾何形狀類似于圖1B的的預型件外螺紋22。換句話說，與圖2B的預型件螺紋22相比，外螺紋122被徑向向外移動并拉伸，然而在別的方面卻具有由預型件螺紋22在模制時的幾何形狀所確定的幾何形狀，該幾何形狀與由吹模獲得的螺紋相比其被更準確地形成并且更細化。因此，預型件螺紋22和瓶頸18應當比拉伸的螺紋122和瓶頸118的最終所希望的尺寸大且厚，以在拉伸之后達到適當?shù)某叽?。如上所述，該預型件瓶頸18可以在拉伸之前和拉伸期間被加熱，例如通過被加熱心軸24的傳導和/或通過諸如輻射加熱的其他裝置等。預型件瓶頸18和螺紋22的拉伸實現(xiàn)有利的分子取向和在拉伸的瓶頸118和螺紋112中的強度?？梢韵胂?，瓶頸18、118在擴大期間或擴大之后可以是整個地或部分地結(jié)晶的，以防止明顯的松弛和收縮，特別是對于熱填充應用。這種結(jié)晶可以在包括螺紋22、122的該瓶頸18、118的外表面上進行，或者可以延伸完全通過該瓶頸18、118的厚度。這種結(jié)晶可以與預型件瓶頸18的擴大和螺紋22的拉伸同時或之后實現(xiàn)。
還如圖1C所示，心軸24進一步移動進入部分地被拉伸的預型件110以徑向和周向地拉制或拉伸圖1B的該預型件10的主體部分16，以形成被拉伸的主體部分116。該心軸24還移動直到該心軸24的平坦端部部36至少部分地形成或整平該部分地被拉伸的預型件110的成一定輪廓的封閉端12。
圖1D示出前述方法步驟和設備的結(jié)果，其中容器210制成具有開口端214、拉伸的瓶頸部分218、拉伸的主體部分216以及部分地成形的封閉端212，作為例子該部分地成形的封閉端是部分錐形的。該容器210優(yōu)選是瓶、碗等，但是不限于此。對于某些產(chǎn)品用途，該容器210可以認為是未完工的，直到該錐形封端212基本上被整平。因此，圖2A-圖2C示出本發(fā)明的另一個實施例。
圖2A示出圖1C的錐形封閉端容器210和在該容器210的開口端214之上設置成與其基本上軸向?qū)R的第二實心心軸224。該第二心軸224包括主體部分226，該主體部分的外徑230的尺寸如果不等于圖1B-圖1C的第一心軸24的外徑30的話，則優(yōu)選基本類似于圖1B-圖1C的第一心軸24的外徑30。該外徑230可以，但是不必，進一步徑向地或周向地擴大該容器210的瓶頸部分218或主體部分216。該第二心軸224也包括定形端236，也就是，例如，基本上是平坦的。該定形端236可以可選地包括多個半徑、凹進部分等，并且優(yōu)選它包括任何幾何形狀，當該容器被擱置在平坦表面上，該幾何形狀沿豎立方向支撐該容器，但不限于此。一旦心軸224如圖所示到位之后，朝著該容器210移動該心軸224并且進入其開口端214。移動該第二心軸224進入該預型件210，其中心軸224的平坦端部部236徑向地并且周向地拉制或拉伸該容器210以定形或整平該容器210的錐形的封閉端212，以形成基本上完成的封閉端312，該封閉端可以如圖2B所示基本上是平坦的。圖2C示出前述方法步驟和設備的結(jié)果，其中完工的容器310具有開口端214、在前拉伸的瓶頸部分218、拉伸的主體部分216、以及剛剛定形或整平的封閉端312。
圖3A-圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一個示例性實施例的設備并示出方法步驟。圖3A示出與圖1A和圖1B相同的預型件10。但是，圖3A示出伸縮式的或可收縮的心軸424，該心軸具有主體部分426、錐形部分428以及基本上平坦的端部436。該主體部分426具有外徑430，而該錐形部分428具有可變直徑，該可變直徑由在尺寸上基本上等于該主體部分426的外徑430的最大直徑432，到最小直徑434形成。該心軸424的一個或多個直徑在尺寸上大于該預型件10的內(nèi)徑17。優(yōu)選地，該最小直徑434的尺寸稍大于該預型件10的內(nèi)徑17。還如圖4所示，心軸424包括主體或外套筒438、以可移動方式設置在該外套筒438內(nèi)的內(nèi)套筒440、以可移動方式設置在該內(nèi)套筒440內(nèi)的內(nèi)芯442。在圖3A中，第一彈簧444設置在該內(nèi)外套筒440、438之間，以將內(nèi)套筒440朝著所示的延伸位置偏置。同樣，第二彈簧446設置在該內(nèi)芯442和內(nèi)套筒440之間，以將內(nèi)芯442朝著所示的延伸位置偏置。該內(nèi)外套筒440、438和內(nèi)芯442凹進以形成彈簧槽448、450、452、454，當內(nèi)芯442和內(nèi)套筒440被收縮進該外套筒438中時，以容納該彈簧444、446的壓縮的高度。
在加工中，并參考圖3A和3B，該可收縮的心軸424在該預型件的開口端14之上設置成與該預型件10基本上同軸地對齊。當該心軸424處于如圖所示到位之后，朝著該預型件10移動該心軸424并進入其開口端14中。該心軸424將圖3A的預型件10的瓶頸部分18徑向地并周向地拉制或拉伸成圖3B的被拉伸的容器410的被拉伸的瓶頸部分418。該瓶頸部分418現(xiàn)在具有被拉伸的外螺紋422，其幾何形狀類似于該預型件外螺紋22，但是與該瓶頸部分418的其余部分一起被徑向地和周向地擴大。因此，與預型件外螺紋22相比該外螺紋422被擴大和拉伸。進一步移動該心軸424深深地進入該預型件10，以徑向地和周向地拉制或拉伸該主體部分16直到該心軸424的錐形部分428收縮。該心軸424收縮使得內(nèi)芯442首先在該預型件10的分封閉端12上觸底，并且隨后收縮在該內(nèi)套筒440內(nèi)。隨后，內(nèi)套筒442在該預型件10的封閉端12上觸底，并且然后收縮在外套筒438內(nèi)。最后，外套筒438接觸該預型件10的封閉端12，并且該外套筒的438的平坦端部436與內(nèi)套筒440和內(nèi)芯442的平坦端部456、458一起拉伸該預型件10，以形成圖3B的容器410的平坦封閉端412。還考慮到，如果希望的話，套筒438、440和內(nèi)芯442中的一個或多個可以是圓錐形的，以將心軸424更加逐漸地引入該預型件10中。更具體地說，內(nèi)套筒440和內(nèi)芯442兩者可以是圓錐形的，以便從該內(nèi)芯442的平坦端部458到該心軸424的平坦端部436提供連續(xù)的錐度。
圖3C示出前述方法步驟和設備的結(jié)果，其中該容器410制造成具有拉伸的瓶頸部分418、拉伸的主體部分416和平坦封閉端412。
已經(jīng)如此描述容器、和制造該容器的方法和設備的各種實施例，這些實施例滿足前面提出的一個和多個目的和目標。本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合其當前優(yōu)選實施例被公開，并且已經(jīng)討論了多個修改和變化。根據(jù)前面的說明本領域的技術人員將很容易提出其他修改和變化。例如結(jié)合相對于該預型件可移動的心軸公開了本發(fā)明。然而，本發(fā)明也考慮使用固定的心軸以及能夠相對于該心軸移動的預型件。可以提供這種可供選擇的方案而不脫離該公開。諸如頂、底、上、下、徑向的、圓周的等方向性詞語用于說明而不是限制。實際上，本發(fā)明旨在涵蓋權利要求
范圍內(nèi)的所有修改和變化。
權利要求
1.一種用于從預型件形成容器的設備，該預型件具有封閉端、相對地設置的開口端、從所述封閉端延伸并在所述開口端處終止于瓶頸部分的主體部分，所述預型件具有至少一個內(nèi)徑，所述設備包括在一端具有錐形部分的心軸；所述錐形部分具有外徑，該外徑的尺寸大于所述預型件的所述至少一個內(nèi)徑，所述錐形部分能夠移動進入所述預型件的所述開口端中，從而使所述心軸被接納在所述預型件內(nèi)，以便將所述預型件的所述瓶頸部分還有所述主體部分擴大成所述容器的被拉伸的瓶頸和主體部分，以便形成至少部分地成形的封閉端。
2.如權利要求
1所述的設備，其中所述心軸具有主體部分，并且所述錐形部分在伸出位置和縮回位置之間是可移動的，其中在該伸出位置所述錐形部分伸出，在該縮回位置所述錐形部分收縮進所述心軸主體部分中。
3.如權利要求
2所述的設備，其中所述心軸主體部分至少部分地由外套筒形成，而所述錐形部分至少部分地由至少一個設置在所述外套筒內(nèi)的內(nèi)部件形成，所述內(nèi)部件是可收縮進所述外套筒中的，所述心軸能夠被移動進入所述預型件主體中并到所述預型件的所述封閉端，直至所述至少一個內(nèi)部件收縮在所述外套筒內(nèi)，并且所述外套筒和所述至少一個內(nèi)部件基本上形成所述容器的封閉端。
4.如權利要求
3所述的設備，其中所述至少一個內(nèi)部件包括設置在所述外套筒內(nèi)的內(nèi)套筒和設置在所述內(nèi)套筒內(nèi)的內(nèi)芯，使得所述心軸能夠移動進入所述預型件的所述主體部分中，并到所述預型件的所述封閉端，直至所述內(nèi)芯收縮在所述內(nèi)套筒內(nèi)，并且所述內(nèi)套筒收縮在所述外套筒內(nèi)，從而所述外套筒、內(nèi)套筒和所述內(nèi)芯基本上形成所述容器的所述封閉端。
5.如權利要求
1所述的設備，包括第二心軸，該第二心軸具有定形端和至少一個外徑，該外徑的尺寸基本上類似于所述心軸的所述至少一個外徑，其中所述第二心軸可移動進入所述容器的所述開口端，以進一步形成所述預型件的所述至少部分地成形的封閉端，直至所述第二心軸的定形端將所述容器的所述至少部分地成形的封閉端定形，以形成所述容器的基本上完成的封閉端。
6.一種從預型件形成容器的方法，該預型件具有封閉端、相對地設置的開口端、從所述封閉端延伸并在所述開口端處終止于瓶頸部分的主體部分，所述預型件具有至少一個內(nèi)徑，所述方法包括以下步驟(a)提供心軸，該心軸在其一端具有錐形部分和至少一個外徑，該外徑的尺寸大于所述預型件的所述至少一個內(nèi)徑；(b)移動所述心軸進入所述預型件的所述開口端，以擴大所述預型件的所述瓶頸部分；(c)進一步移動所述心軸進入所述預型件從而還擴大所述預型件的所述主體壁部分，直至所述心軸的所述一端將所述預型件的所述密封端至少部分地形成為所述容器的至少部分地成形的封閉端，以及(d)從所述容器退出所述心軸。
7.如權利要求
6所述的方法，其中所述容器包括所述至少部分地成形的封閉端、相對地設置的開口端、從所述至少部分地成形的封閉端延伸并在所述開口端處終止于瓶頸部分的主體部分，所述方法包括如下步驟(e)提供第二心軸，該第二心軸具有定形端和至少一個外徑，該外徑的尺寸基本上類似于所述心軸的所述至少一個外徑；(f)移動所述第二心軸進入所述容器的所述開口端，以將所述預型件的所述至少部分地成形的封閉端定形，以形成所述容器的完成的封閉端，由此完成所述容器，以及(g)將所述第二心軸從所述容器退出。
8.如權利要求
6所述的方法，其中所述心軸的所述錐形部分是可收縮的，并且其中進一步移動所述心軸進入所述預型件的所述步驟(c)還包括進一步移動所述心軸以進一步擴大所述所述預型件的所述主體部分直至所述心軸的所述錐形部分收縮，由此形成所述容器的完成的封閉端，該封閉端的直徑基本上類似于所述心軸的所述至少一個外徑。
9.如權利要求
8所述的方法，其中所述步驟(a)包括提供具有所述錐形部分的所述心軸，該錐形部分由外套筒和至少一個內(nèi)部件形成，所述內(nèi)部件是可收縮進入所述外套筒的，而且其中所述步驟(c)包括繼續(xù)移動所述心軸進入所述預型件的所述主體部分并到所述封閉端，直至所述至少一個內(nèi)部件收縮在所述外套筒內(nèi)，并且所述外套筒和所述至少一個內(nèi)部件基本上形成所述容器的所述完成的封閉端。
10.如權利要求
9所述的方法，其中所述步驟(a)包括由所述外套筒和所述至少一個內(nèi)部件形成所述錐形部分，所述至少一個內(nèi)部件包括設置在所述外套筒內(nèi)的內(nèi)套筒和設置在所述內(nèi)套筒內(nèi)的內(nèi)芯，而且其中所述步驟(c)包括繼續(xù)移動所述心軸進入所述主體部分并到所述預型件的所述封閉端，直至所述內(nèi)芯收縮在所述內(nèi)套筒內(nèi)，并且所述內(nèi)套筒收縮在所述外套筒內(nèi)，從而所述外套筒、內(nèi)套筒和所述內(nèi)芯基本上形成所述容器的所述完成的封閉端。
11.如權利要求
6所述的方法，包括在所述步驟(b)之前或所述步驟(b)期間加熱所述預型件。
12.一種用權利要求
6所述方法制造的容器。
專利摘要
一種用預型件形成容器的設備和方法，該預型件具有封閉端、相對地設置的開口端、從所述封閉端延伸并在所述開口端終止在瓶頸部分的主體部分，該預型件具有至少一個內(nèi)徑。提供心軸，該心軸在其一端具有錐形部分和至少一個外徑，該外徑的尺寸大于該預型件的該至少一個內(nèi)徑。移動該心軸進入該預型件的開口端，以擴大該預型件的瓶頸部分。進一步移動該心軸進入該預型件還擴大該預型件的主體部分，直到該心軸的一端將該預型件的封閉端至少部分地形成該容器的至少部分地成形的封閉端，其后該心軸從該容器中退出。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，該心軸的錐形部分可以收縮進該心軸的主體部分中，以便定形該預型件的封閉端。
文檔編號B29C51/00GK1997501SQ20058001867
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月3日
發(fā)明者邁克爾·J·隆斯韋 申請人:格萊漢姆包裝Pet技術公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan