专利名称：拉伸吹塑模制的容器及方法
技术领域：
本发明大体涉及拉伸吹塑模制的容器，包括由聚丙烯组成的容器，且本发明涉及用于制造此类容器的方法。
背景技术：
注射拉伸吹塑模制(ISBM)是容器行业所熟知的技木。使用ISBM技术可高速生 产塑料容器。ISBM技木通常用于生产聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)容器。聚丙烯或聚丙烯(PP)也是塑料容器领域所熟知的热塑性聚合物。聚丙烯制成的容器结实耐用，并可抗多种化学物质，而且已知聚丙烯容器有多种用途。但是，由于聚丙烯的塑性与PET截然不同，因此，在PET背景下，生产聚丙烯容器的传统エ艺通常无法达到与ISBM技术相关的高速生产速率。此外，聚丙烯的密度和比热通常比PET低，因此聚丙烯可显示出更窄的エ艺窗ロ。此外，聚丙烯通常比PET更不透明，从而有损聚丙烯的外观/美感。因此，人们不可以只将PET技术应用到PP预制件和容器，并期望在产品或生产方面固有地实现相同或甚至类似的结果。通常使用ISBMエ艺形成塑料预制件，并将该预制件运输到吹塑机或吹塑模制机。在进入吹塑机之前，预制件通常会被加热，以使塑料的温度升高至可在模具中对预制件进行拉伸的温度。预制件加热的时间与预制件进入模具以进行吹塑模制的时间之间有一定量的时间t。在这段时间t内，所述预制件会自然散热，因为周围温度通常显著低于受热的预制件。这会产生问题。如果构成预制件的材料在吹塑机中的温度过低，则可能无法适当拉伸预制件。但是，如果根据预制件的厚度将预制件加热到太高的温度，则预制件的外部可能会过热或“烧毀”。加热预制件的方式有多种。加热预制件的一些已知方法包括，但不限于，使用红外能和石英灯。但是，通常在预制件的外部提供热源，且能量或热量必须从外部向内部穿透预制件主体。由于经常需要使预制件的内部处于足够的温度T，因此，仅仅用这种方法加热ー般会导致预制件的内部具有温度T，而预制件的外部具有更高的温度，例如，T+10° F。使用这种方法的风险是，达到理想的内部温度吋，外部温度不理想，继而可导致在吹塑模制所得容器(resultant container)时出现问题。一些传统ISBM机具有通风设备，以在加热预制件时或该时间左右冷却预制件外部的温度，从而试图更好地平衡预制件内部部分和外部部分的温度。所属领域中已知的通风系统包括约800英尺每分的气流。此类通风设备通常与标准PET瓶结合使用，但所述通风设备并不足以对聚丙烯容器进行注射拉伸吹塑模制。此外，涉及高度定向的预制件通常需要增强气流，这是由于预制件内部与外部之间的温度平衡可影响生产市场所接受的容器。
聚丙烯预制件可以用通常适于PET容器的标准ISBM机进行加工。但是，此类聚丙烯预制件通常会在加热区损坏。这是因为典型的聚丙烯预制件可能需要加热到约230° F的温度，而当此类预制件在传统ISBM机中加工时，预制件的内部温度通常比该预制件的外部温度低约10° F。但是，如上所述，通常希望提供温度平衡或均衡的预制件，即，内外温度差是或接近O° F。
发明内容
本发明掲示一种用于制造容器的方法。在一项实施例中，所述方法包括提供预制件；向所述预制件的至少一部分施加热量或能量，以使所述部分升温，且因此加热所述预制件的内表面；以及向所述预制件施加气流。在一项实施例中，气流至少为约2，200ft/min,以将预制件受热的那部分的内表面与外表面之间的温差維持在约20° F内。随后，可吹塑模制所述预制件，以形成容器。在本发明的各实施例中，聚丙烯预制件可与用于高速生产聚丙烯容器的注射拉伸吹塑模制(ISBM)技术结合使用。
现在将參考附图通过实例的方式来描述本发明的实施例，其中图I是可用于吹塑模制预制件过程的离心式鼓风机的透视图；图2大体代表图I所示类型的鼓风机相关的气流图；图3是可用于本发明的各项实施例的管道式鼓风机的透视图；图4是由多个管道式鼓风机组成的鼓风机组的透视图；图5和图6大体描绘根据本发明的一项实施例配置的预制件；图7和图8大体描绘根据本发明的教示形成的容器；图9和图10大体描绘根据本发明的教示形成的其他容器；以及图11和图12大体描绘与图9和图10相关的放大局部图。
具体实施例方式现在将详细描述本发明的各实施例，各实施例的实例在本文中描述且在附图中说明。虽然将结合各实施例来描述本发明，但应理解，并不希望将本发明限于这些实施例。相反，本发明既定涵盖可在如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围内的替代方案、修改及等效物。本发明认识到，在有预制件的情况下，最好向ISBM过程提供内外温度平衡或均衡接近0° F的热预制件。在本发明的一项实施例中，可修改ISBM过程，使经由位于隔热罩后面的鼓风机的气流为至少2，200英尺每分。请注意，对某些实施例而言，鼓风机气流可为至少3，000英尺每分。例如，在本发明的一项实施例中，这种气流可通过提供相对较大的管道式鼓风机来实现，所述管道式鼓风机以大体均匀且可控制的方式将气流分布在预制件的表面上。图I大体描绘离心式鼓风机10的实例，所述离心式鼓风机设于在隔热罩的后面，以用于吹塑模制PET预制件的ISBM过程。图2大体代表与图I所示类型的鼓风机相关的气流图。然而，已发现，与这种传统鼓风机相关的气流通常太少，无法用于聚丙烯加工。此外，如图2大体所示，此类传统鼓风机会因相关的风扇设计而提供不均匀的气流。此外，本发明可至少将热量或能量(例如，通过红外或石英加热器/灯)提供给预制件的外部(例如，以间接加热预制件的内表面或内部)，而且本发明可使用能够以更均匀地方式向预制件，可能包括聚丙烯预制件，提供显著增加的气流(例如，2，200英尺每分或更多)的鼓风机。图3大体描绘可用于本发明的较大管道式鼓风机20的实例，但本发明不限于此。此外，如图4大体所示，多个管道式鼓风机20可以合并成鼓风机组30。然后，预制件可在后续操作中拉伸吹塑模制，以形成所得容器。此外，已发现，对冷却预制件所使用的方法作出的此类变更可使用更厚的预制件，包括比本行业以前使用的那些预制件厚很多的预制件。就是说，由于通风动カ增加，因此，将预制件加热到更高温度和/或加热更长时间的能力让预制件设计具有更大的壁厚度(因为更厚的壁需要更多的热量或时间，才能使预制件的内部达到所需温度)。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，包括至少为I升的容器，以及可能为2升或更大体积的容器。
图5和图6大体描绘根据本发明的教示配置的由聚丙烯组成的预制件100。例如，图5中所示的示例性预制件100可具有超过6mm的壁厚度和约为70±2克的主体重量。例如，參考图5，预制件的总高度或长度L为5. 056英寸(128. 42mm) ±0. 06英寸(I. 524mm)，而且预制件的侧壁厚度T1为O. 243英寸(6. 17mm) ±0. 01英寸(O. 254mm)，且底部厚度T2为O. 194英寸(4. 93mm) ±0. 01英寸(O. 254mm),但本发明不限于此。图6所示的示例性预制件100包括倒锥形配置，该预制件的壁厚度小于6mm(例如，5. 9mm)，且主体重量为75±2克。例如，參考图6，所述预制件的总高度或长度L为5. 031英寸(127. 79mm) ±0.06英寸(I. 524mm)，而且所述预制件的侧壁厚度T1为O. 233英寸(5. 92mm) ±0. 01英寸(O. 254mm)，且底部厚度T2为O. 186英寸(4. 72mm) ±0.01英寸(O. 254mm)，但本发明不限于此。此外，如图6—般所示，预制件100还可设有比相关支架凸部(support ledge) 120宽(直径)的主体110。此外，本发明还可生产和使用“较短”预制件，包括聚丙烯预制件。例如，此类预制件100可用于形成2040ml的聚丙烯容器，但此类预制件的长度L (例如，分别为4. 862±0. 30英寸和4. 848±0. 30英寸)类似于用于形成600ml和1080ml容器的预制件的相关长度，但本发明不限于此。此外，预制件100可经受2以上的L/L拉量(draw)。此外，通过更好地控制预制件，包括聚丙烯预制件的内部和外部的相关温度，可提高所得容器的质量。在一项实施例中，可使预制件的外表面温度处干/維持在约240° F到245° F的范围内。在这种情况下，已发现，经常需要使外表面温度处于或低于约250° F。就此类实施例而言，可使预制件内表面上的温度处干/維持在约240° F到约280° F的范围内。此外，已发现，通过这样有目的地控制预制件的内部温度和外部温度(以及内部与外部之间的温差)，可获得显著优势。此外，像这样控制加热，以及防止预制件过热可产生雾度显著降低的容器，即，数量上较不“模糊”的容器。根据本发明的教示进行注射拉伸吹塑模制的聚丙烯容器可具有降低的霾系数(haze factor)(即，穿透雾度(transmissionhaze))。例如，若干常用容器体积的穿透雾度可低于35. O。此外，已发现，拉伸比(预制件到所得容器的扩展)越大，相关霾系数一般会越小。例如，600ml、1080ml及2040ml容器的实施例分别显示出低于35. O、低于33. O及低于25. O的穿透雾度，但本发明不限于此。这种情况较为理想因为聚丙烯最初通常是比PET模糊的树脂，且本行业已知的传统PP容器生产方法通常生产出霾系数为许多行业和客户在美观上无法接受的容器。通过提供“更清晰的’TP容器，更多行业可选择产品包装。“穿透雾度”可描述为光线在穿透时从近乎透明的样本的表面向前分散。例如，可使用传统仪器，例如亨特立(HunterLab) D25P传感器(用于测量前述穿透雾度)来測量穿透雾度。可在，但不限于，亨特立操作说明第6版(06/08)第9卷(色彩见解)(HunterLab Application Note, vol. 9, no. 6 (06/08) (Insight on Color))找到关于雾度测量的更多信息。图7和图8描绘了根据本发明教示形成的聚丙烯容器200的实例，但本发明不限于此。如图所示，如果需要，此类容器200可包括夹持部分(grip portion)，一般用210表示。与图8所示的配置相比，图7所示的夹持部分210的配置可提供ー些额外的好处。例如，去除图8中大体所示的水平肋(horizontal rib) 220可有利于某些设计。此外,延伸的椭圆形指状槽(finger well) 230可有助于消除弯曲。虽然具体提及那些特征，但必须注意，、本发明并不限于此，而且各种其他结构配置也在本发明的范围和精神内。图9和图10中描绘根据本发明教示形成的聚丙烯容器300的其他实例，但本发明不限于此。例如，图9所示容器300的总高度或长度L为9. 432英寸(239. 57mm) ±0. 060英寸(I. 524mm),且底部宽度W为3. 650英寸(92. 71mm) ±0. 060英寸(I. 524mm)，但本发明不限于此。类似地，图10所示容器300的总高度或长度L为8. 100英寸(205. 74mm) ±0. 060英寸(I. 524mm),且底部宽度W为3. 071英寸(78. OOmrn) ±0. 060英寸(I. 524mm)，但本发曰月不限于此。图11和图12分别大体描绘图9和图10所示侧壁中的部分的放大截面图。例如，关于图11和图12所示的部分(或肋部分)，肋角度Θ可为30° ±5° ;肋宽度D1和D3可为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)；且肋插入距离为D2和D4可为0. 100英寸(2. 54mm) ±0.05英寸(I. 27mm),但本发明不限于此。此外，除了提高聚丙烯容器的质量之外，本发明还可有助于减少生产时间。例如，采用传统ISBM生产聚丙烯容器会使容器质量较差，且加工速度为每小吋、每腔约600至650个容器。通过实施如本文所述本发明的教示,可生产出较高质量的容器,而且速度为每小时、每腔900或更多个容器，这样，效率提高了至少38%，且可能达到50%或更高。上述对本发明的特定实施例的描述用于说明和描述。但所述描述并不在于作彻底说明或将本发明限于所掲示的确切形式，且依照以上教示，各种修改和变化都是可能的。所选择并描述的实施例是为了阐释本发明的原理及其实际应用，从而使所属领域的技术人员能够通过适于所预期的特定用途的各种修改来利用本发明和各实施例。本发明的范围将由权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种用于制造容器的方法，其包括 提供预制件； 向所述预制件的至少一部分施加外部热量或能量，以使其升温，这样，所述热量或能量便会加热所述预制件的内表面；以及 向所述预制件施加至少为约2，200ft/min的气流，以将所述预制件受热的那部分的内表面与外表面之间的温差维持在约20° F内。
2.根据权利要求I所述的方法，其包括吹塑模制所述预制件，以形成容器。
3.根据权利要求I所述的方法，其中，所述预制件由聚丙烯组成。
4.根据权利要求I所述的方法，其中，向所述预制件施加的所述气流至少为约3,000ft/min。
5.根据权利要求I所述的方法，其中，所述气流大体上均匀地施加给所述预制件，且以可控方式分布在所述预制件的表面上。
6.根据权利要求I所述的方法，其中，所述外部热量或能量由红外线加热器或灯提供。
7.根据权利要求I所述的方法，其中，所述外部热量或能量由石英加热器或灯提供。
8.根据权利要求I所述的方法，其中，所述预制件具有超过6mm的侧壁厚度，以及约70±2克的主体重量。
9.根据权利要求I所述的方法，其中，所述预制件具有倒锥形的配置、小于6_的侧壁厚度，以及约75±2克的主体重量。
10.根据权利要求I所述的方法，其中，所述预制件的主体的一部分径向向外延伸至超过所述预制件的颈部设有的支架凸部。
11.根据权利要求I所述的方法，其中，所述预制件经模制以形成2040ml的容器，且所述预制件的长度为4. 848 ±O. 30英寸。
12.根据权利要求I所述的方法，其中，所得容器由所述预制件形成，且所述所得容器的长度大于所述预制件长度的两倍。
13.根据权利要求I所述的方法，其中，使所述预制件的所述外表面的所述温度处于或维持在约250° F以下。
14.根据权利要求I所述的方法，其中，使所述预制件的所述外表面的所述温度处于或维持在约240° F到245° F的范围内。
15.根据权利要求I所述的方法，其中，使所述预制件的所述内表面的所述温度处于或维持在约240° F到280° F的范围内。
16.根据权利要求I所述的方法，其中，通过注射拉伸吹塑模制所述预制件，形成容器，且所述容器具有低于35. O的穿透雾度。
17.根据权利要求I所述的方法，其中，通过注射拉伸吹塑模制所述预制件，形成容器，且 所述容器具有低于33. O的穿透雾度。
18.根据权利要求I所述的方法，其中，通过注射拉伸吹塑模制所述预制件，形成容器，且所述容器具有低于25. O的穿透雾度。
19.根据权利要求I所述的方法，其中，容器由所述预制件形成，且所述容器包括夹持部分。
20.根据权利要求I所述的方法，其中，容器的生产速率为每小时900个或更多。
全文摘要
本发明揭示一种用于制造容器的方法。在一项实施例中，所述方法包括提供预制件；向所述预制件的至少一部分施加热量或能量，以使所述部分升温，且因此加热所述预制件的内表面；以及向所述预制件施加气流。在一项实施例中，气流至少为约2,200ft/min，以将所述预制件受热那部分的内表面与外表面之间的温差维持在约20°F内。随后，可吹塑模制所述预制件，以形成容器。在本发明的各实施例中，聚丙烯预制件可与用于高速生产聚丙烯容器的注射拉伸吹塑模制(ISBM)技术结合使用。
文档编号B29C49/06GK102666069SQ201080053049
公开日2012年9月12日 申请日期2010年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者R·C·达雷 申请人:普莱斯提派克包装公司