具有减轻的封闭端的塑料材料的预成型体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于通过吹塑工艺制备中空体，特别是任意类型和尺寸的瓶的改进的预成型体。
【背景技术】
[0002]如本领域专家所公知，迄今为止，由塑料材料制得的瓶或壶的制备几乎仅通过2步工艺进行，这意味着具有基本上圆柱体形状的中空半加工产品(准确地称为预成型体或型坯)的制备和使用。因此，在这种工艺的第一步骤中，以高度集中的方式(即由少数专业制造者)进行具有大的厚度的中空预成型体的制备，相对于成品瓶的纵向和横向尺寸，所述中空预成型体具有约1:2至1:4的比例的纵向和横向尺寸。所述预成型体优选通过塑料材料的注塑成型工艺或(尽管不太经常)通过在管段压力下的热塑性变形工艺而制得。
[0003]在工艺的第二步骤中，将中空预成型体插入模具中并根据公知的吹塑工艺塑造，所述第二步骤相反通常在进行待包装液体的装瓶的相同的车间进行。这种工艺提供对预成型体的加热，直至足以获得预成型体所需的软化的温度，通过插入预成型体中的拉伸杆的移动而将预成型体纵向拉伸直至获得瓶的最终长度，并因此将适当控制的一个或多个流或压缩空气引入由此加热和拉伸的预成型体中，以使预成型体的材料粘附至模具壁。
[0004]该制造系统在整个制造链中提供了本领域专家公知且因此在此不必回想的显著的多种优点，如前所述，所述优点已确定在世界水平上几乎普遍采用该制备系统以获得中空体，特别是任意类型、形状和尺寸的瓶。
[0005]特别地，已经发现上述工艺特别适合于使用晶体塑料材料，例如PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)的应用中。在吹塑工艺中，这些材料实际上由于在预成型体的吹制过程中所确定的纵向和横向拉伸作用而发生结晶结构的双轴取向，从而赋予瓶特别令人满意的机械特征，尽管材料具有极低的最终厚度。恰恰与该最后类型的瓶相关，已持续寻求优化制备工艺以降低(最终瓶的体积相同)所用的塑料材料的量，并因此降低瓶的最终成本，尽管保持不改变瓶的机械阻力的性质。其中，显示出耐压性、抗裂性和抗倾覆性(通过所谓的广为已知的“耐破度测试”、“应力开裂测试”和“滚出测试”)的特别重要的特征，这些特征如今实际上被普遍采用以评估使用上述制造工艺获得的瓶的机械特征。
[0006]这种研宄最初进行成品瓶的形状的改变(目的是确定具有更大的尺寸稳定性的形状)和不同模制参数(预成型体的拉伸比、预成型体加热温度的分布、鼓风的压力和流速、拉伸杆的前进速度等)的微调。
[0007]在研宄的该第一步骤中，预成型体的常规形状因此保持基本上不变，如前所述，所述形状基本上由具有恒定或变化厚度的中空圆柱形本体组成，设置有已具有瓶颈区域的最终形状的开放端(因此所述开放端也包括用于联接螺帽所需的螺纹)和半球形状的旨在形成瓶底的封闭端。
[0008]为了降低在成品瓶中保持在成品瓶的底部的中心区域中，并因此不具有改进成品瓶的机械阻力的直接效用的塑料材料的量，已建议并部分使用具有非半球，特别是具有椭圆或抛物线形状(为了简化而在领域中如此称呼，尽管更确切地分别对应旋转椭球体和抛物线体的形状)的封闭端的预成型体。然而，尽管该类型的预成型体实际上在预成型体模制过程中提供一些优点(由于相对于具有常规半球形状的这种端部的预成型体，对应于预成型体的封闭端的顶部而注射的熔融塑料材料的流动路径具有更大线性，从而允许获得模制时间的适当降低)，但它们反而无法获得预成型体的重量降低方面的可观结果，因为在成品瓶中的材料分布最终并不显著地不同于由具有半球封闭端的预成型体所获得的瓶的材料分布。此外，使用这种预成型体必然需要对鼓风机进行新的调整，特别是对预成型体的封闭端的加热分布的新的调整，且必须在更低强度水平下便利地调整所述分布，因为在瓶的吹塑工艺中，相对于具有半球封闭端的预成型体，椭圆和抛物线形状的更细长的轮廓决定了阻力的显著降低，其中头部本身抵抗由拉伸杆所施加的伸长。
[0009]最近，JP-200206712公开了一种预成型体，其中通过根据垂直于预成型体的轴线的平面而在外部去除底部部分(即，在旨在形成瓶底的中心部分的预成型体区域中精确去除材料)，从而改变常规半球封闭端。然而，尽管这种解决方法可能明显显得有效，但所得的对应于预成型体顶点的预成型体的强的打薄决定了各种缺点。首先，预成型体壁的厚度通常不能减小低于约1-1.5mm的极限，以在预成型体的模制工艺中允许定期流动而无塑料材料的早期结晶。该极限意味着在更小的预成型体(半升至2升的瓶)(所述瓶因此具有小的壁厚和半球端部的大的曲率)中，使用该系统可获得的预成型体的重量的降低被极大地减少。
[0010]此外，预成型体的平面端需要提供足够宽的外部进料通道，因此，对于具有半球封闭端的预成型体，剩余浇口具有大得多的高度；因此这种类型的浇口使得模制瓶在滚出测试中的行为显著恶化。最后，在顶点区域中预成型体壁的小的厚度在实际应用中使得吹塑工艺中的拉伸步骤很成问题。实际上，恰恰在拉伸杆进行其推进的区域中预成型体明显变薄，因此，限定该预成型体的加热温度是很成问题的，所述加热温度在一方面足够高以允许预成型体正确的拉伸，特别是预成型体的底部区域的正确拉伸，并在另一方面不会过高而确定过度的局部变形或甚至预成型体底部被拉伸杆破坏。
[0011]预成型体的封闭端的不同的改变已公开于EP-2077934中。实际上，在该文献中公开的预成型体中，旨在改变的预成型体的壁的整体高度和厚度保持不变，并同时改变预成型体的封闭端的轮廓以包括向外伸出的中心中空附件。因此，相对于具有相同尺寸的常规预成型体的半球封闭端，这种轮廓采用更内部的样式，这意味着预成型体的总重量的至多2-3%的重量(此外，所述降低集中于瓶底的中心区域中，因此不以任何方式削弱由这种预成型体吹制的瓶的机械性能)，而不意味着预成型体壁的厚度的改变。因此，专利JP-200206712的所有如上突出的问题得以避免或甚至更好，预成型体壁的基本长度和厚度参数保持不变，该预成型体的吹塑参数相对于常规半球预成型体必须不改变，因此显著促进该预成型体作为现有吹塑工厂中的常规预成型体的替代品实施。
[0012]鉴于如上所示的积极特征，EP-2077934中公开的预成型体在用于已有工厂的转换时具有如下缺点:需要显著改变预成型体注塑模具，因为必须改变阴模的腔体的底部(其决定预成型体的封闭端的外部形状)以及模具的移动阳模(其用以改变这种封闭端的内部形状)。因此，模具的这些改变的成本以及衍生自在这种操作所隐含的不可忽略的停工时间期间所错过的生产的那些成本使得上述预成型体在现有预成型体模制工厂的转型的应用的吸引力较低。
【发明内容】
[0013]问题和解决方法
[0014]因此，本发明的目的在于提供一种新概念的更轻的预成型体，其能够实现由其获得的瓶底的中心区域的期望的重量降低，也可用于现有的制备常规半球封闭端预成形体的工厂的转型，该转型以降低的成本改变旨在制备常规半球封闭端预成形体的模制机的模具。
[0015]根据本发明，通过具有所附独立权利要求1中限定的特征的预成型体而实现所述目的。本发明的预成型体的另外的特征在从属权利要