预成型件和容器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于以拉伸吹塑成型法制造塑料容器的注塑成型的预成型件。
【背景技术】
[0002]大量现今使用的塑料瓶和类似的塑料容器以拉伸吹塑成型法制造。在所述方法中，首先制造通常长形的、小管状的构造的所谓的预成型件，所述预成型件在其一个纵向端部上具有底部并且在另一个纵向端部上具有颈部部段，所述颈部部段具有用于以形状配合的方式固定配设有相符的接合机构的封闭件的机构。用于以形状配合的方式固定封闭件的机构例如是在颈部件的外壁部上构成的螺纹部段或卡口式的凸出部或凹陷部。将预成型件插入到吹模的模腔中并且通过在超压下吹入的介质、通常为空气吹鼓。在此，将预成型件附加地借助穿过颈部开口移入的拉伸芯轴沿轴向方向拉伸。在拉伸/吹塑过程之后，将制成的塑料容器从吹模中脱模。
[0003]在所谓的一步式拉伸吹塑成型法中，将预成型件在没有中间接入的冷却和储存的情况下直接在其以注塑成型法制造之后改型成塑料容器。然而，通常，将塑料容器以两步式拉伸吹塑成型法制造，其中首先将预成型件注塑成型、冷却并且暂时储存以用于稍后的应用。制造塑料容器在空间和时间上分开地以单独的拉伸吹塑成型法制造。在所述稍后的拉伸吹塑成型法中，将预成型件再次加热，以便由此制造塑料瓶。例如，为此，借助于红外辐射在预成型件的轴向和/或径向延伸之上设定期望的温度变化，所述温度变化是拉伸吹塑成型法所需要的。在将预成型件插入到模具中之后，将所述预成型件借助于在超压下吹入的气体径向地成型并且在此借助拉伸杆沿轴向方向拉伸。之后，将制成的塑料容器脱模。
[0004]在制造批量产品、例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成的塑料瓶时，材料使用是竞争性和环境平衡的决定性因素。通过制造塑料瓶的非常高的件数，材料重量的在十分之一克的范围中的减少能够非常快地引起吨量级的材料节约。因此，在过去对减小用于塑料瓶、尤其是PET瓶的预成型件的材料重量做出非常大的努力。借助从现有技术中已知的预成型件，被认为已经达到最佳值，由预成型件制成的塑料瓶也必须达到所要求的机械强度、温度稳定性和气体阻挡特性。迄今对于减小材料重量所做出的努力的缺点是，其要求拉伸吹塑成型设备和灌装设施的多种改型。这从拉伸吹塑成型设备的操作者的角度和从由预成型件制成的塑料容器的灌装者的角度来看是极其不满意的状态。
[0005]从现有技术中已知的预成型件在颈部部段中具有0.9mm至2mm的最小壁厚。所述壁厚是需要的，以便即使在外部温度提高的情况下仍给予在拉伸吹塑成型法中不再抗拉的颈部部段对于容纳封闭件所需要的机械强度、气密性和内部抗压强度。预成型件的颈部部段因此对于总重量进而预成型件的材料使用的贡献并非是微不足道的。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的是，如下改进用于以拉伸吹塑成型法制造任意的塑料容器、例如塑料瓶的预成型件，使得能够更进一步地减少材料使用。预成型件应当能够批量地以注塑成型法制造并且应适合于在常规的拉伸吹塑成型设备上加工。在此，应能够避免对拉伸吹塑成型设备和装填设施的改型。应确保由预成型件制成的塑料容器的机械强度、气密性和内部抗压强度和热稳定性。
[0007]所述目的的解决方案在用于以拉伸吹塑成型法制造塑料容器、尤其是塑料瓶的注塑成型的预成型件中得出，所述预成型件具有在权利要求1中列举的特征。本发明的改进方案和/或有利的实施变型形式是从属权利要求的主题。
[0008]通过本发明，提供一种用于以拉伸吹塑成型法制造塑料容器、尤其是塑料瓶的注塑成型的预成型件，所述预成型件具有基本上长形的预成型体，所述预成型体的一个纵向端部构成为是闭合的。在其相对置的纵向端部上，设有倾倒开口的颈部部段连接于预成型件，在所述颈部部段的外壁部上构成有用于以形状配合的方式固定配设有相符的接合机构的封闭件的固定机构。颈部部段具有至少一个至少局部环绕的狭窄部位，所述狭窄部位具有0.4mm至0.8mm的壁厚。注塑成型的塑料材料至少在至少一个狭窄部位上以高度取向的、通过注塑成型工艺产生的至少部分结晶的状态存在。
[0009]令人意外地，预成型件的颈部部段没有通过狭窄部位或薄壁区域变薄弱。更确切地说，塑料材料的分子链在狭窄部位上经受高度取向的定向。在取向的分子链之间出现分子间力，所述分子间力引起提高的刚性和抗拉强度。分子链相对于彼此定向并且彼此靠近。这引起密度的可测量的提高。在密度提高超出预定值的情况下，狭窄部位的光学特性能够改变。入射到狭窄部位中的光由此能够更密集地散射，使得所述狭窄部位能够显现为是朦胧的或乳白色的。
[0010]对于本发明的定义，密度的确定根据在标准ASTM D1505-10中描述的测量方法进行。所述测量方法能够实现以0.0Olg和更小的精度确定密度。所测量到的密度允许推断狭窄部位的取向、结晶和强度。当然，无定形的PET能够与掺入的共聚物和/或添加物相关地实现不同的密度值。已知地，数值位于1.320g/cm3和1.339g/cm3之间。
[0011]为了虽然存在掺入无定形的PET的共聚物和/或添加物仍使用在标准ASTM D1505-10中描述的测量方法，在本发明的范围中规定，预成型件的在支撑环下方确定的平均密度为第一基准值。如果预成型件不应具有支撑环，那么确定在预成型体的下述区域中的密度，所述区域直接邻接于颈部部段下方。优选地，沿着预成型件的环周在至少三个彼此不同的测量点上确定密度并且由此确定平均密度。与尽可能实际存在的结晶无关地，在本发明的范围中限定，在一个或多个确定第一基准值的测量点上不存在结晶，即结晶度为0%。此外，在本发明的范围中，规定第二基准值，所述第二基准值比所确定的第一基准值大
0.120g/cm3。所述第二基准值按照定义相应于100%的结晶度。位于两个基准值之间的结晶度直接与所确定的密度值成比例。
[0012]例如，作为第一基准值确定为1.330g/cm3的平均密度。根据上述定义，所述平均密度相应于0%的结晶度。根据定义，结晶度在密度为1.450g/cm3时为100%，所述密度为第二基准值。由于密度值和结晶度之间的直接的成比例性，因此，结晶度在密度为1.360g/cm3时为25%，在密度为1.390g/cm3时为50%并且在密度为1.420g/cm 3时为75%。
[0013]结晶基本上仅在狭窄部位上在颈部部段中进行。通常，在设置在颈部部段上的用于固定用于封闭倾倒开口的封闭件的固定机构上不出现结晶，因为在所述固定机构的区域中的壁厚通常大于0.4mm至0.8mm。
[0014]本发明利用下述效果:穿过非常薄壁的区域按压的塑料熔融物在该区域中抗拉伸并且以高度取向的、通过注塑成型工艺产生的至少部分结晶的状态存在。塑料材料的例如可经由密度确定而确定的结晶度至少在狭窄部位上是非常高的。根据本发明将可经由密度确定而确定的取向度视作为高度取向的状态，所述取向度小于3%。塑料材料的在颈部部段的狭窄部位上的高度取向的状态通常也引起塑料材料的非常强的光学各向异性，这在塑料透明的情况下能够再三引起狭窄部位的朦胧或白色的变色。所述朦胧和变色都被自觉接受。这在预成型件的颈部部段或由此制成的塑料容器上通常也没有意义，因为这通常反正通过所施加的封闭件遮盖。通过有针对性地设置一个或多个至少局部环绕的狭窄部位，能够在预成型件的颈部部段中节