專(zhuān)利名稱(chēng)：具有增強(qiáng)容器底座成型部分的塑料預(yù)型件及其所形成的容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在吹模塑料(plastic)容器制作中新穎而實(shí)用的改進(jìn)措施，特別涉及具有一個(gè)增強(qiáng)容器底座成形部分的改良預(yù)型件。
在吹模塑料容器(尤其是聚酯樹(shù)脂容器)的成形過(guò)程中，一個(gè)預(yù)型件被注模成形，然后在一吹模內(nèi)部加壓，結(jié)果使預(yù)型件的樹(shù)脂在容器成形過(guò)程中沿軸向和圓周兩個(gè)方向伸延。然而，預(yù)型件有兩部分不產(chǎn)生材料上的延伸。第一部分是預(yù)型件的頸端部，它并未被送到吹模，因而不會(huì)延伸。另一部分是預(yù)型件的容器底座成形部分，尤其是其中心部分，實(shí)際上保持著無(wú)一定方向的非取向狀態(tài)。由于預(yù)型件的這部分保持其不定向狀態(tài)，它不具備通過(guò)雙軸定向而被強(qiáng)化的優(yōu)點(diǎn)。
盡管所產(chǎn)生的吹模容器的底座外形可根據(jù)具體容器和應(yīng)用場(chǎng)合而改變，由于該底座的中部保持在無(wú)一定方向的非取向狀態(tài)，當(dāng)該容器在加壓情況下被一種制品(例如一種碳化液體)充滿時(shí)，該底座中部同時(shí)受到壓力，這可能導(dǎo)致兩個(gè)商業(yè)上的問(wèn)題(1)在壓力下(特別是在高溫時(shí))該低強(qiáng)度的不定向部位會(huì)出現(xiàn)外向變形(即蠕變);(2)如果容器暴露在有引起應(yīng)力裂紋的介質(zhì)中(如傳送帶潤(rùn)滑劑、塑料洗滌用化學(xué)藥品、高濕度儲(chǔ)存條件等)，在所產(chǎn)生容器的不定向中心部分會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力裂紋。
按照本發(fā)明，建議采用形成多層結(jié)構(gòu)預(yù)型件的方法在容器底座成形部分加強(qiáng)此預(yù)型件，在多層結(jié)構(gòu)中至少有一層是借助于增加模量(或剛度)或者提高耐軟化溫度(或Tg)，使之由一種比形成預(yù)型件主要部分的樹(shù)脂具有較高強(qiáng)度和較高耐軟化溫度的樹(shù)脂所構(gòu)成。
已經(jīng)知道用一種上述的樹(shù)脂來(lái)制造注模預(yù)型件。例如在1986年9月2日授予Krishnakumar等人的專(zhuān)利4609516號(hào)中就披露了這樣一種注模工藝。這個(gè)專(zhuān)利在

圖16中示出一個(gè)典型的吹模瓶，它有一個(gè)不定向的瓶頸端部136和一個(gè)底部132，其中心部比本體130要厚得多，底部中心處于不定向狀態(tài)。
本發(fā)明也適用于其它的容器底座結(jié)構(gòu)，包括一種凹形底座結(jié)構(gòu)，它是由在預(yù)型件的底座成形部分內(nèi)部整體模制的肋加強(qiáng)的，如同在1982年6月15日授予Krishnakumar等人的4334627號(hào)專(zhuān)利中所披露的那樣。
本發(fā)明也可以連同一種可再次填充的聚酯飲料瓶一起應(yīng)用，這種瓶子如在1988年7月5日授予Collette的4755404號(hào)專(zhuān)利中所披露的那樣。
尤其是，這種改進(jìn)了的預(yù)型件底座結(jié)構(gòu)可以與形成一種裝有多底腳的容器底座部分一起使用，這種容器底座如同在1971年8月10日授予Adomaitis等人的3598270號(hào)專(zhuān)利中所披露的那樣。
按照上述目的和下文出現(xiàn)的其它目的，參照下面詳細(xì)的敘述、附加的權(quán)利要求以及在附圖中表示的幾個(gè)視圖，將會(huì)更清楚地了解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
圖1是按照本發(fā)明構(gòu)造的一種典型預(yù)型件的半剖視圖。
圖2是該預(yù)型件容器底座成形部分放大的局部半剖視圖，并表示出一種三層結(jié)構(gòu)的底座成形部分，制作預(yù)型件的基本材料形成了核心層。
圖3是類(lèi)似于圖2的另一個(gè)放大的局部剖視圖，并示出預(yù)型件的容器底座成形部分，其中該容器底座成形部分也具有三層結(jié)構(gòu)，但其核心層是由不同于基本樹(shù)脂的一種材料形成的。
圖4是通過(guò)一個(gè)吹模容器的底座部分所取的垂直剖面圖，部分地表示出該預(yù)型件的剖面，部分地表示出采用圖2預(yù)型件的容器的剖面。
圖5是采用圖3預(yù)型件、類(lèi)似于圖4的垂直剖面圖。
現(xiàn)在參照附圖作詳細(xì)敘述，首先參考圖1，圖中示出一個(gè)常規(guī)的注模塑料預(yù)型件，以數(shù)字10標(biāo)明。預(yù)型件10本質(zhì)上具有常規(guī)的結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)特殊形狀以頸端12構(gòu)成的上部，用來(lái)承受一個(gè)以螺紋擰入的密封蓋。在頸端12下面，預(yù)型件10包含一錐形臺(tái)肩成形部分14。預(yù)型件10的主要部分是由本體成形部分16構(gòu)成的，該本體部分在其下端終止于一閉合的容器底座成形部分18。本發(fā)明特別涉及到該底座成形部分18的改進(jìn)。
不言而喻，預(yù)型件10通常是靠把可流動(dòng)的樹(shù)脂注入到模芯和預(yù)型件底部的一個(gè)注模(未示出)之間的型腔中而形成的。
該預(yù)型件10的構(gòu)造通過(guò)形成該容器底座成形部分18而得到改進(jìn)，以致于具有三層結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)層20，外層22和芯層24。
在圖2的實(shí)施例中，通常按照Krishnakumar等人的4609516號(hào)專(zhuān)利所講的，將一預(yù)定量的第一種樹(shù)脂注入到注模型腔中，然后用基本樹(shù)脂充滿注模型腔。這第二種注入的樹(shù)脂穿過(guò)第一種注入的樹(shù)脂而流動(dòng)，以使得第一種注入樹(shù)脂分成兩層，20和22，并注滿注模型腔，結(jié)果預(yù)型件10主要由第二種注入樹(shù)脂形成，該樹(shù)脂也形成了芯層24。
特別要了解的是，這兩種樹(shù)脂是不同的，形成層20、22的樹(shù)脂比通常構(gòu)成預(yù)型件10的樹(shù)脂具有更高的強(qiáng)度性能。
目前，預(yù)型件10一般由一種聚酯樹(shù)脂構(gòu)成，較好的樹(shù)脂是聚乙烯甲脂(PET)。
預(yù)型件通常是由具有0。70～0。76IV的PET構(gòu)成的，而按照本發(fā)明，層20、22是由一種具有0。80～0。86數(shù)量級(jí)IV的聚酯樹(shù)脂構(gòu)成的，這種樹(shù)脂比通常使用的樹(shù)脂要貴，但可提供高得多的強(qiáng)度。目前，這兩種樹(shù)脂典型地都可以是PET。
為了敘述清楚，這里應(yīng)指出，IV代表固有速率，并且是PET聚合物鏈的分子量(即總長(zhǎng)度)的量度。較高IV的樹(shù)脂顯示出較強(qiáng)的抗裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展的能力，因此具有一層這種較高IV樹(shù)脂的容器底座部分基本上消除了目前單層容器的應(yīng)力破裂問(wèn)題。
在PET樹(shù)脂制造過(guò)程中通過(guò)與時(shí)間有關(guān)的固化工藝來(lái)控制樹(shù)脂的IV值。較高IV值的樹(shù)脂相對(duì)于較低IV值的樹(shù)脂要求較長(zhǎng)的存留時(shí)間，因此其固有的生產(chǎn)成本較高。對(duì)于0。72IV與0。84IV的PET來(lái)說(shuō)，每磅的價(jià)格差大約為5%。
現(xiàn)在參考圖4，由圖可見(jiàn)，當(dāng)圖1和2中的預(yù)型件在注模中形成在Adomaitis等人的專(zhuān)利中所公開(kāi)的那種類(lèi)型的容器底座時(shí)，該容器底座在中部的厚度與該預(yù)制件10在中部的厚度相同。從圖4中可清楚地看到，該容器底座的厚度從外面沿徑向逐漸減小。還要理解，隨著容器底座材料的厚度減小，材料的定向性增加了，一般來(lái)說(shuō)只有容器底座的中心部分保持著無(wú)一定方向和非取向狀態(tài)。
盡管圖4中標(biāo)有數(shù)字30的容器沒(méi)有全部示出，但應(yīng)當(dāng)理解其上端具有對(duì)應(yīng)于頸端12的瓶頸端部，而其它部分一般具有類(lèi)似于Adomaitis等人的專(zhuān)利中所示出的結(jié)構(gòu)。容器30也包括一個(gè)一般標(biāo)有數(shù)字32的底座部分，該底座部分由多個(gè)沿圓周相間隔的支撐腿34構(gòu)成，這些腿由一般為半球狀的底座部分36相隔開(kāi)。
雖然采用比通常所用的樹(shù)脂具有較高IV值的樹(shù)脂確實(shí)可達(dá)到增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，但在某些情況下，特別是當(dāng)容器用來(lái)裝熱制品時(shí)，可能要求形成具有較高的玻璃溫度(Tg)的聚酯樹(shù)脂層20、22。高Tg的共聚酯由于它們的熔溶性和所產(chǎn)生的對(duì)PET的附著力而被優(yōu)先選用。非聚酯如丙烯腈苯乙烯、苯乙烯丙烯腈共聚物，聚碳酸酯等等也可以被采用。
這種組合的吹模容器相對(duì)于單層的PET容器具有改善了的耐熱性能(即在高溫和壓力下抗變形的能力)。這種改善了的耐熱性能又可以用來(lái)擴(kuò)大容器的性能范圍，(1)在同樣性能水平的條件下允許增加底座最大可能直徑;或(2)允許底座部分壁厚總體上減少(在注塑周期方面和/或材料消耗方面有效益)。
根據(jù)底座類(lèi)型所作的具體改進(jìn)如下Adomaitis等人的底座類(lèi)型-1/2至4公升-較高的碳化水平，表現(xiàn)為最大份量從4增加到5或6。
-較低的底座熱變形(蠕變)，使得環(huán)境應(yīng)力破裂的趨勢(shì)有所減少。
-容器總重量有可能減輕5±2%。
-提供熱灌注能力，灌注溫度最大值從現(xiàn)在的160°F提高到180-200°F。
Collette4755404專(zhuān)利中示出的標(biāo)準(zhǔn)底座類(lèi)型-熱穩(wěn)定性有所改善，從180～190°F增加到200±10°F。
-減少了底座重量而不損失其熱性能(可減少總重量達(dá)10%)。
-在較大的容器直徑下有可接受的熱穩(wěn)定性(直徑可從4。5英寸增大到6。5英寸)。
Krishnakumar等人4334627號(hào)專(zhuān)利中有加強(qiáng)肋的底座-較高的碳化水平，份量從4增加到5或6。
-較大的容器直徑，從2英寸增大到4英寸。
-容器總重量可減少10%。
-改善底座部分的耐沖擊性。
-當(dāng)采用非熔解的高Tg值聚合物時(shí)，由于裂紋不能通過(guò)PET/非PET交界面擴(kuò)展，使得底座部分抗斷裂的耐沖擊性得到改善。
如在Collette4755404號(hào)專(zhuān)利中公開(kāi)的用于可再填充容器的底座結(jié)構(gòu)-容器直徑從2。5英寸增大到3。5英寸。
-總重量可減少10%。
-在內(nèi)部增壓過(guò)程中由于減少了底座蠕變，改善了抗腐蝕斷裂的性能。
盡管本發(fā)明對(duì)于圖2中的預(yù)型件10和圖4的組合吹模容器30已作了專(zhuān)門(mén)描述，但也可以采用其它的預(yù)型件底座和容器結(jié)構(gòu)。這里特別要指出的是，圖4中容器30的底座通常是按照Adomaitis等人的專(zhuān)利采用的。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，從圖中可見(jiàn)有一個(gè)改進(jìn)了的預(yù)型件40的底座38。預(yù)型件40除了底座結(jié)構(gòu)以外均與預(yù)型件10相同。根據(jù)圖3，一定預(yù)選量的第一種聚酯被注入到該預(yù)型件注模中，基本上充滿了注模。然后靠第二種塑料材料的注入將注模完全充滿，這種材料可以是一種較高IV值的PET或一種高Tg的樹(shù)脂。第一種材料以數(shù)字42表示，構(gòu)成了預(yù)型件40中除了其底座38以外的所有部分。第一種材料42也確定了內(nèi)層和外層44、46，它們被第二種材料以芯層48的形式隔開(kāi)。
圖3的預(yù)型件40在吹模時(shí)形成了具有一種底座結(jié)構(gòu)的容器50，以半剖面示出。類(lèi)似于Adomaitis等人專(zhuān)利的底座結(jié)構(gòu)。該視圖也以半剖面表示出預(yù)型件40的底座部分38。
權(quán)利要求
1.一種用于容器吹模的塑料預(yù)型件，上述預(yù)型件包括一個(gè)頸端部、一個(gè)本體成形部分和一個(gè)底座成形部分；上述頸端部和上述本體成形部分具有單層厚度，而上述底座成形部分至少有一部分具有三層結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)層、外層和芯層；上述內(nèi)層和外層由同樣的第一種材料構(gòu)成，而上述芯層由第二種不同的材料構(gòu)成，上述單層厚度部分的材料和構(gòu)成上述內(nèi)外層兩者中所選定的一層以及芯層的材料相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種塑料預(yù)型件，其中上述材料中的一種與另一種具有不同的材料特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種塑料預(yù)型件，其中上述兩種材料都屬于同樣的樹(shù)脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的一種塑料預(yù)型件，其中上述兩種材料都是同樣的樹(shù)脂，其中一種材料比另一種材料具有較高的固有速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的一種塑料預(yù)型件，其中上述一種材料比另一種材料具有較高的Tg值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的一種塑料預(yù)型件，其中上述一種材料構(gòu)成了上述芯層。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的一種塑料預(yù)型件，其中，上述一種材料構(gòu)成了上述芯層，而上述另一種材料構(gòu)成了上述單層部分和上述內(nèi)外層部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的一種塑料預(yù)型件，其中上述一種材料構(gòu)成了上述內(nèi)外層。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的一種塑料預(yù)型件，其中上述一種材料構(gòu)成了上述內(nèi)外層，而上述另一種材料構(gòu)成了上述單層部分和上述芯層。
10.根據(jù)權(quán)利要求3的一種塑料預(yù)型件，其中上述一種材料構(gòu)成了上述芯層。
11.根據(jù)權(quán)利要求3的一種塑料預(yù)型件，其中上述一種材料構(gòu)成了上述芯層，而上述另一種材料構(gòu)成了上述單層部分和上述內(nèi)外層。
12.根據(jù)權(quán)利要求3的一種塑料預(yù)型件，其中上述一種材料構(gòu)成了上述內(nèi)外層。
13.根據(jù)權(quán)利要求3的一種塑料預(yù)型件，其中上述一種材料構(gòu)成了上述內(nèi)外層，而上述另一種材料構(gòu)成了上述單層部分和上述芯層。
14.根據(jù)權(quán)利要求6的一種塑料預(yù)型件，其中上述一種材料比另一種材料具有較高的Tg值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的一種塑料預(yù)型件，其中上述兩種材料是同樣的樹(shù)脂。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的一種塑料預(yù)型件，其中上述預(yù)型件是由注模形成的。
17.一種吹模塑料容器由權(quán)利要求1的預(yù)型件形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的一種吹模塑料容器，其中上述容器具有一個(gè)多腿的底座。
全文摘要
一種通常由單一樹(shù)脂(例如PET)預(yù)型件形成的吹模塑料容器，其中具有三層結(jié)構(gòu)的底座中至少有一層或由高IV值的PET構(gòu)成，或由高Tg值的樹(shù)脂構(gòu)成。第二種樹(shù)脂或者以芯層形式注入到注模預(yù)型件的底座中，或者一開(kāi)始就注入底座的內(nèi)層和外層。采用少量的第二種樹(shù)脂可以獲得較高的強(qiáng)度以及在較高溫度下具有較大的抗破裂性，同時(shí)還能減少該組合容器的總重量。
文檔編號(hào)B29B11/08GK1043465SQ89108920
公開(kāi)日1990年7月4日 申請(qǐng)日期1989年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月1日
發(fā)明者萬(wàn)尼·N·卡洛特, 休帕亞·M·克里斯庫(kù)瑪 申請(qǐng)人:康丁塔皮特技術(shù)公司