專利名稱：拉伸吹塑模制的容器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及拉伸吹塑模制的容器，包括由聚丙烯組成的容器，且本發(fā)明涉及用于制造此類容器的方法。
背景技術(shù)：
注射拉伸吹塑模制(ISBM)是容器行業(yè)所熟知的技木。使用ISBM技術(shù)可高速生 產(chǎn)塑料容器。ISBM技木通常用于生產(chǎn)聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)容器。聚丙烯或聚丙烯(PP)也是塑料容器領(lǐng)域所熟知的熱塑性聚合物。聚丙烯制成的容器結(jié)實耐用，并可抗多種化學(xué)物質(zhì)，而且已知聚丙烯容器有多種用途。但是，由于聚丙烯的塑性與PET截然不同，因此，在PET背景下，生產(chǎn)聚丙烯容器的傳統(tǒng)エ藝通常無法達到與ISBM技術(shù)相關(guān)的高速生產(chǎn)速率。此外，聚丙烯的密度和比熱通常比PET低，因此聚丙烯可顯示出更窄的エ藝窗ロ。此外，聚丙烯通常比PET更不透明，從而有損聚丙烯的外觀/美感。因此，人們不可以只將PET技術(shù)應(yīng)用到PP預(yù)制件和容器，并期望在產(chǎn)品或生產(chǎn)方面固有地實現(xiàn)相同或甚至類似的結(jié)果。通常使用ISBMエ藝形成塑料預(yù)制件，并將該預(yù)制件運輸?shù)酱邓軝C或吹塑模制機。在進入吹塑機之前，預(yù)制件通常會被加熱，以使塑料的溫度升高至可在模具中對預(yù)制件進行拉伸的溫度。預(yù)制件加熱的時間與預(yù)制件進入模具以進行吹塑模制的時間之間有一定量的時間t。在這段時間t內(nèi)，所述預(yù)制件會自然散熱，因為周圍溫度通常顯著低于受熱的預(yù)制件。這會產(chǎn)生問題。如果構(gòu)成預(yù)制件的材料在吹塑機中的溫度過低，則可能無法適當(dāng)拉伸預(yù)制件。但是，如果根據(jù)預(yù)制件的厚度將預(yù)制件加熱到太高的溫度，則預(yù)制件的外部可能會過熱或“燒毀”。加熱預(yù)制件的方式有多種。加熱預(yù)制件的一些已知方法包括，但不限于，使用紅外能和石英燈。但是，通常在預(yù)制件的外部提供熱源，且能量或熱量必須從外部向內(nèi)部穿透預(yù)制件主體。由于經(jīng)常需要使預(yù)制件的內(nèi)部處于足夠的溫度T，因此，僅僅用這種方法加熱ー般會導(dǎo)致預(yù)制件的內(nèi)部具有溫度T，而預(yù)制件的外部具有更高的溫度，例如，T+10° F。使用這種方法的風(fēng)險是，達到理想的內(nèi)部溫度吋，外部溫度不理想，繼而可導(dǎo)致在吹塑模制所得容器(resultant container)時出現(xiàn)問題。一些傳統(tǒng)ISBM機具有通風(fēng)設(shè)備，以在加熱預(yù)制件時或該時間左右冷卻預(yù)制件外部的溫度，從而試圖更好地平衡預(yù)制件內(nèi)部部分和外部部分的溫度。所屬領(lǐng)域中已知的通風(fēng)系統(tǒng)包括約800英尺每分的氣流。此類通風(fēng)設(shè)備通常與標(biāo)準(zhǔn)PET瓶結(jié)合使用，但所述通風(fēng)設(shè)備并不足以對聚丙烯容器進行注射拉伸吹塑模制。此外，涉及高度定向的預(yù)制件通常需要增強氣流，這是由于預(yù)制件內(nèi)部與外部之間的溫度平衡可影響生產(chǎn)市場所接受的容器。
聚丙烯預(yù)制件可以用通常適于PET容器的標(biāo)準(zhǔn)ISBM機進行加工。但是，此類聚丙烯預(yù)制件通常會在加熱區(qū)損壞。這是因為典型的聚丙烯預(yù)制件可能需要加熱到約230° F的溫度，而當(dāng)此類預(yù)制件在傳統(tǒng)ISBM機中加工時，預(yù)制件的內(nèi)部溫度通常比該預(yù)制件的外部溫度低約10° F。但是，如上所述，通常希望提供溫度平衡或均衡的預(yù)制件，即，內(nèi)外溫度差是或接近O° F。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明掲示一種用于制造容器的方法。在一項實施例中，所述方法包括提供預(yù)制件；向所述預(yù)制件的至少一部分施加熱量或能量，以使所述部分升溫，且因此加熱所述預(yù)制件的內(nèi)表面；以及向所述預(yù)制件施加氣流。在一項實施例中，氣流至少為約2，200ft/min,以將預(yù)制件受熱的那部分的內(nèi)表面與外表面之間的溫差維持在約20° F內(nèi)。隨后，可吹塑模制所述預(yù)制件，以形成容器。在本發(fā)明的各實施例中，聚丙烯預(yù)制件可與用于高速生產(chǎn)聚丙烯容器的注射拉伸吹塑模制(ISBM)技術(shù)結(jié)合使用。


現(xiàn)在將參考附圖通過實例的方式來描述本發(fā)明的實施例，其中圖I是可用于吹塑模制預(yù)制件過程的離心式鼓風(fēng)機的透視圖；圖2大體代表圖I所示類型的鼓風(fēng)機相關(guān)的氣流圖；圖3是可用于本發(fā)明的各項實施例的管道式鼓風(fēng)機的透視圖；圖4是由多個管道式鼓風(fēng)機組成的鼓風(fēng)機組的透視圖；圖5和圖6大體描繪根據(jù)本發(fā)明的一項實施例配置的預(yù)制件；圖7和圖8大體描繪根據(jù)本發(fā)明的教示形成的容器；圖9和圖10大體描繪根據(jù)本發(fā)明的教示形成的其他容器；以及圖11和圖12大體描繪與圖9和圖10相關(guān)的放大局部圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的各實施例，各實施例的實例在本文中描述且在附圖中說明。雖然將結(jié)合各實施例來描述本發(fā)明，但應(yīng)理解，并不希望將本發(fā)明限于這些實施例。相反，本發(fā)明既定涵蓋可在如所附權(quán)利要求書界定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替代方案、修改及等效物。本發(fā)明認(rèn)識到，在有預(yù)制件的情況下，最好向ISBM過程提供內(nèi)外溫度平衡或均衡接近0° F的熱預(yù)制件。在本發(fā)明的一項實施例中，可修改ISBM過程，使經(jīng)由位于隔熱罩后面的鼓風(fēng)機的氣流為至少2，200英尺每分。請注意，對某些實施例而言，鼓風(fēng)機氣流可為至少3，000英尺每分。例如，在本發(fā)明的一項實施例中，這種氣流可通過提供相對較大的管道式鼓風(fēng)機來實現(xiàn)，所述管道式鼓風(fēng)機以大體均勻且可控制的方式將氣流分布在預(yù)制件的表面上。圖I大體描繪離心式鼓風(fēng)機10的實例，所述離心式鼓風(fēng)機設(shè)于在隔熱罩的后面，以用于吹塑模制PET預(yù)制件的ISBM過程。圖2大體代表與圖I所示類型的鼓風(fēng)機相關(guān)的氣流圖。然而，已發(fā)現(xiàn)，與這種傳統(tǒng)鼓風(fēng)機相關(guān)的氣流通常太少，無法用于聚丙烯加工。此外，如圖2大體所示，此類傳統(tǒng)鼓風(fēng)機會因相關(guān)的風(fēng)扇設(shè)計而提供不均勻的氣流。此外，本發(fā)明可至少將熱量或能量(例如，通過紅外或石英加熱器/燈)提供給預(yù)制件的外部(例如，以間接加熱預(yù)制件的內(nèi)表面或內(nèi)部)，而且本發(fā)明可使用能夠以更均勻地方式向預(yù)制件，可能包括聚丙烯預(yù)制件，提供顯著增加的氣流(例如，2，200英尺每分或更多)的鼓風(fēng)機。圖3大體描繪可用于本發(fā)明的較大管道式鼓風(fēng)機20的實例，但本發(fā)明不限于此。此外，如圖4大體所示，多個管道式鼓風(fēng)機20可以合并成鼓風(fēng)機組30。然后，預(yù)制件可在后續(xù)操作中拉伸吹塑模制，以形成所得容器。此外，已發(fā)現(xiàn)，對冷卻預(yù)制件所使用的方法作出的此類變更可使用更厚的預(yù)制件，包括比本行業(yè)以前使用的那些預(yù)制件厚很多的預(yù)制件。就是說，由于通風(fēng)動カ增加，因此，將預(yù)制件加熱到更高溫度和/或加熱更長時間的能力讓預(yù)制件設(shè)計具有更大的壁厚度(因為更厚的壁需要更多的熱量或時間，才能使預(yù)制件的內(nèi)部達到所需溫度)。此外，使用增加的壁厚度的能力可在某些容器配置及其部分中提供更好的壁分布，包括至少為I升的容器，以及可能為2升或更大體積的容器。
圖5和圖6大體描繪根據(jù)本發(fā)明的教示配置的由聚丙烯組成的預(yù)制件100。例如，圖5中所示的示例性預(yù)制件100可具有超過6mm的壁厚度和約為70±2克的主體重量。例如，參考圖5，預(yù)制件的總高度或長度L為5. 056英寸(128. 42mm) ±0. 06英寸(I. 524mm)，而且預(yù)制件的側(cè)壁厚度T1為O. 243英寸(6. 17mm) ±0. 01英寸(O. 254mm)，且底部厚度T2為O. 194英寸(4. 93mm) ±0. 01英寸(O. 254mm),但本發(fā)明不限于此。圖6所示的示例性預(yù)制件100包括倒錐形配置，該預(yù)制件的壁厚度小于6mm(例如，5. 9mm)，且主體重量為75±2克。例如，參考圖6，所述預(yù)制件的總高度或長度L為5. 031英寸(127. 79mm) ±0.06英寸(I. 524mm)，而且所述預(yù)制件的側(cè)壁厚度T1為O. 233英寸(5. 92mm) ±0. 01英寸(O. 254mm)，且底部厚度T2為O. 186英寸(4. 72mm) ±0.01英寸(O. 254mm)，但本發(fā)明不限于此。此外，如圖6—般所示，預(yù)制件100還可設(shè)有比相關(guān)支架凸部(support ledge) 120寬(直徑)的主體110。此外，本發(fā)明還可生產(chǎn)和使用“較短”預(yù)制件，包括聚丙烯預(yù)制件。例如，此類預(yù)制件100可用于形成2040ml的聚丙烯容器，但此類預(yù)制件的長度L (例如，分別為4. 862±0. 30英寸和4. 848±0. 30英寸)類似于用于形成600ml和1080ml容器的預(yù)制件的相關(guān)長度，但本發(fā)明不限于此。此外，預(yù)制件100可經(jīng)受2以上的L/L拉量(draw)。此外，通過更好地控制預(yù)制件，包括聚丙烯預(yù)制件的內(nèi)部和外部的相關(guān)溫度，可提高所得容器的質(zhì)量。在一項實施例中，可使預(yù)制件的外表面溫度處干/維持在約240° F到245° F的范圍內(nèi)。在這種情況下，已發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常需要使外表面溫度處于或低于約250° F。就此類實施例而言，可使預(yù)制件內(nèi)表面上的溫度處干/維持在約240° F到約280° F的范圍內(nèi)。此外，已發(fā)現(xiàn)，通過這樣有目的地控制預(yù)制件的內(nèi)部溫度和外部溫度(以及內(nèi)部與外部之間的溫差)，可獲得顯著優(yōu)勢。此外，像這樣控制加熱，以及防止預(yù)制件過熱可產(chǎn)生霧度顯著降低的容器，即，數(shù)量上較不“模糊”的容器。根據(jù)本發(fā)明的教示進行注射拉伸吹塑模制的聚丙烯容器可具有降低的霾系數(shù)(haze factor)(即，穿透霧度(transmissionhaze))。例如，若干常用容器體積的穿透霧度可低于35. O。此外，已發(fā)現(xiàn)，拉伸比(預(yù)制件到所得容器的擴展)越大，相關(guān)霾系數(shù)一般會越小。例如，600ml、1080ml及2040ml容器的實施例分別顯示出低于35. O、低于33. O及低于25. O的穿透霧度，但本發(fā)明不限于此。這種情況較為理想因為聚丙烯最初通常是比PET模糊的樹脂，且本行業(yè)已知的傳統(tǒng)PP容器生產(chǎn)方法通常生產(chǎn)出霾系數(shù)為許多行業(yè)和客戶在美觀上無法接受的容器。通過提供“更清晰的’TP容器，更多行業(yè)可選擇產(chǎn)品包裝?！按┩胳F度”可描述為光線在穿透時從近乎透明的樣本的表面向前分散。例如，可使用傳統(tǒng)儀器，例如亨特立(HunterLab) D25P傳感器(用于測量前述穿透霧度)來測量穿透霧度?？稍?，但不限于，亨特立操作說明第6版(06/08)第9卷(色彩見解)(HunterLab Application Note, vol. 9, no. 6 (06/08) (Insight on Color))找到關(guān)于霧度測量的更多信息。圖7和圖8描繪了根據(jù)本發(fā)明教示形成的聚丙烯容器200的實例，但本發(fā)明不限于此。如圖所示，如果需要，此類容器200可包括夾持部分(grip portion)，一般用210表示。與圖8所示的配置相比，圖7所示的夾持部分210的配置可提供ー些額外的好處。例如，去除圖8中大體所示的水平肋(horizontal rib) 220可有利于某些設(shè)計。此外,延伸的橢圓形指狀槽(finger well) 230可有助于消除彎曲。雖然具體提及那些特征，但必須注意，、本發(fā)明并不限于此，而且各種其他結(jié)構(gòu)配置也在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。圖9和圖10中描繪根據(jù)本發(fā)明教示形成的聚丙烯容器300的其他實例，但本發(fā)明不限于此。例如，圖9所示容器300的總高度或長度L為9. 432英寸(239. 57mm) ±0. 060英寸(I. 524mm),且底部寬度W為3. 650英寸(92. 71mm) ±0. 060英寸(I. 524mm)，但本發(fā)明不限于此。類似地，圖10所示容器300的總高度或長度L為8. 100英寸(205. 74mm) ±0. 060英寸(I. 524mm),且底部寬度W為3. 071英寸(78. OOmrn) ±0. 060英寸(I. 524mm)，但本發(fā)曰月不限于此。圖11和圖12分別大體描繪圖9和圖10所示側(cè)壁中的部分的放大截面圖。例如，關(guān)于圖11和圖12所示的部分(或肋部分)，肋角度Θ可為30° ±5° ;肋寬度D1和D3可為0. 100 英寸(2. 54mm) ±0. 05 英寸(I. 27mm)和 0. 056 英寸(I. 42mm) ±0. 03 英寸(0. 762mm)；且肋插入距離為D2和D4可為0. 100英寸(2. 54mm) ±0.05英寸(I. 27mm),但本發(fā)明不限于此。此外，除了提高聚丙烯容器的質(zhì)量之外，本發(fā)明還可有助于減少生產(chǎn)時間。例如，采用傳統(tǒng)ISBM生產(chǎn)聚丙烯容器會使容器質(zhì)量較差，且加工速度為每小吋、每腔約600至650個容器。通過實施如本文所述本發(fā)明的教示,可生產(chǎn)出較高質(zhì)量的容器,而且速度為每小時、每腔900或更多個容器，這樣，效率提高了至少38%，且可能達到50%或更高。上述對本發(fā)明的特定實施例的描述用于說明和描述。但所述描述并不在于作徹底說明或?qū)⒈景l(fā)明限于所掲示的確切形式，且依照以上教示，各種修改和變化都是可能的。所選擇并描述的實施例是為了闡釋本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，從而使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠通過適于所預(yù)期的特定用途的各種修改來利用本發(fā)明和各實施例。本發(fā)明的范圍將由權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種用于制造容器的方法，其包括 提供預(yù)制件； 向所述預(yù)制件的至少一部分施加外部熱量或能量，以使其升溫，這樣，所述熱量或能量便會加熱所述預(yù)制件的內(nèi)表面；以及 向所述預(yù)制件施加至少為約2，200ft/min的氣流，以將所述預(yù)制件受熱的那部分的內(nèi)表面與外表面之間的溫差維持在約20° F內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其包括吹塑模制所述預(yù)制件，以形成容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述預(yù)制件由聚丙烯組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，向所述預(yù)制件施加的所述氣流至少為約3,000ft/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述氣流大體上均勻地施加給所述預(yù)制件，且以可控方式分布在所述預(yù)制件的表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述外部熱量或能量由紅外線加熱器或燈提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述外部熱量或能量由石英加熱器或燈提供。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述預(yù)制件具有超過6mm的側(cè)壁厚度，以及約70±2克的主體重量。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述預(yù)制件具有倒錐形的配置、小于6_的側(cè)壁厚度，以及約75±2克的主體重量。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述預(yù)制件的主體的一部分徑向向外延伸至超過所述預(yù)制件的頸部設(shè)有的支架凸部。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述預(yù)制件經(jīng)模制以形成2040ml的容器，且所述預(yù)制件的長度為4. 848 ±O. 30英寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所得容器由所述預(yù)制件形成，且所述所得容器的長度大于所述預(yù)制件長度的兩倍。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，使所述預(yù)制件的所述外表面的所述溫度處于或維持在約250° F以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，使所述預(yù)制件的所述外表面的所述溫度處于或維持在約240° F到245° F的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，使所述預(yù)制件的所述內(nèi)表面的所述溫度處于或維持在約240° F到280° F的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過注射拉伸吹塑模制所述預(yù)制件，形成容器，且所述容器具有低于35. O的穿透霧度。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過注射拉伸吹塑模制所述預(yù)制件，形成容器，且 所述容器具有低于33. O的穿透霧度。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過注射拉伸吹塑模制所述預(yù)制件，形成容器，且所述容器具有低于25. O的穿透霧度。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，容器由所述預(yù)制件形成，且所述容器包括夾持部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，容器的生產(chǎn)速率為每小時900個或更多。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于制造容器的方法。在一項實施例中，所述方法包括提供預(yù)制件；向所述預(yù)制件的至少一部分施加熱量或能量，以使所述部分升溫，且因此加熱所述預(yù)制件的內(nèi)表面；以及向所述預(yù)制件施加氣流。在一項實施例中，氣流至少為約2,200ft/min，以將所述預(yù)制件受熱那部分的內(nèi)表面與外表面之間的溫差維持在約20°F內(nèi)。隨后，可吹塑模制所述預(yù)制件，以形成容器。在本發(fā)明的各實施例中，聚丙烯預(yù)制件可與用于高速生產(chǎn)聚丙烯容器的注射拉伸吹塑模制(ISBM)技術(shù)結(jié)合使用。
文檔編號B29C49/06GK102666069SQ201080053049
公開日2012年9月12日 申請日期2010年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者R·C·達雷 申請人:普萊斯提派克包裝公司