挤压吹塑模制式容器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于由一种或多种类型的聚合材料形成挤压吹塑模制式容器的工艺 和系统。
【背景技术】
[0002] 消费者很重视看见其包装的内容物的能力。消费者还很欣赏由聚酯制成的容器的 韧性和光泽。因为这种属性组合，通过注塑拉伸吹塑模制工序（ISBM)而生产的由聚酯合成 纤维（PET)制成的容器是市场上最常见类型的透明容器。然而，ISBM工艺通常局限于均匀 形状的容器的生产，并且不能生产包括各种类型的手柄的瓶子，例如贯通手柄。在最终消费 者厌烦抓住圆形或方形容器的场合，在较大容积的瓶子和容器中时常需要手柄。包含贯通 手柄的较大容积的瓶子最高效地通过挤压吹塑模制（EBM)工艺来生产。
[0003] 典型的挤压吹塑模制工艺开始于在挤压机中熔化聚合材料以生产熔化的树脂的 步骤，熔化的树脂然后可通过压模进行挤压，从而形成一管熔化的聚合物（即型坯）。具有 所需容器形状的两个半模被夹紧在型坯周围，之后将空气或其它加压流体吹送到模具中， 以使挤压物充胀，从而填充模腔的内部。然后冷却模制品，并从模具中顶出。最后，在使用、 运输或储存最终容器之前可通过各种机械方法除去保留在容器的边缘和底座周围的过量 的聚合材料，其通常被称为"飞边（flash)"。
[0004] 不幸的是，由某些聚酯树脂制成的挤压吹塑模制式容器倾向于是刚性的，易碎的， 并且面临修剪的挑战。由这些类型聚酯制成的挤压吹塑模制式容器倾向于具有较差的跌落 冲击性能，这至少部分地是由于最终容器的高刚度的缘故。相反，利用聚烯烃类，例如高密 度聚乙烯（HDPE)生产的挤压吹塑模制式容器呈现较小的刚度，并且倾向于呈现较好的跌 落冲击强度。
[0005] 许多因素可影响挤压吹塑模制式容器的跌落冲击完整性，例如型坯的熔化温度、 容器和飞边穴口的模具温度、模具的闭合速度（也被称为模具衬垫水平）、半模之间的间距 (也被称为隙距或夹距）、在顶出容器和其去飞边之间的时间、在模具中的冷却时间（也被 称为模具循环时间）和/或各个半模的特定的结构形态。在某些情况下，选择改变一个或 多个上面列出的参数以便增强跌落冲击强度实际上会导致最终容器的一个或多个特性的 下降或老化。因而，优化挤压吹塑模制式容器的跌落冲击强度是难以实现的非常复杂的工 艺。例如，虽然增加某一容器的冷却时间或去飞边时间可增加跌落冲击强度，但是生产该容 器所需要的更长的工艺时间将降低该工艺的经济活力，尤其在商业规模下。类似地，升高用 于创造容器的聚合物的熔化温度可增加其强度，但是这种变化时常导致较差的型坯稳定性 和/或在处理期间增加聚合物的降解作用。
[0006] 另外，虽然在处理期间增加半模间距可增加跌落冲击强度，但是这种改变还将极 大地增加从最终容器的周边除去"飞边"或过量聚合物所需要的作用力（例如"去飞边扭 矩")。相反，减少半模之间的间距可造成所得飞边更容易进行修剪，但这种变化将造成所得 容器的跌落冲击强度受影响。
[0007] 因而，对用于生产耐用的挤压吹塑模制式容器的工艺和系统存在需求，这种容器 具有高的跌落冲击强度，但仍易于去飞边（或修剪）。这种容器应能够在商业规模下低成本 地高效地进行生产。
【发明内容】
[0008] 本发明的一个实施例涉及一种用于生产容器的挤压吹塑模制（EBM)系统。这种 EBM系统包括一种模具组件，其包括第一半模和第二半模。这种模具组件可在打开形态和 闭合形态之间移动，在打开形态下，半模彼此间隔开，在闭合形态下，至少半模的一部分彼 此接触并限定了分型面，当模具组件处于闭合形态下时，半模沿着该分型面彼此接触。各个 半模呈现底座成形表面和与底座成形表面相邻的尾部成形表面，并且各个半模限定了夹挤 线，其沿着底座成形表面和尾部成形表面的结合部而延伸。当模具组件处于闭合形态时，在 各个半模的夹挤线之间形成了至少〇. 001英寸的夹挤点间隙。各个半模的底座成形表面呈 现瓶底成形表面和与瓶底成形表面相邻的突边（bead)成形表面，并且各个半模限定了突 边底线，其沿着瓶底成形表面和突边成形表面的结合部而延伸。各个半模的突边成形表面 在突边底线和半模的夹挤线之间延伸，并且各个半模限定了穿过突边底线和夹挤线而延伸 的突边角基准线。在分型面和突边角基准线之间限定了至少20度且不超过70度的突边扩 展角。
[0009] 本发明的另一实施例涉及一种挤压吹塑模制式容器，其包括颈部、本体和底座。容 器的底座包括由于在吹塑模制设备中形成所述容器而造成的至少一个底座分型线以及用 于增强所述底座分型线的至少一部分的分型线支承突边。支承突边的高度对其宽度的比率 至少是0. 05:1，并且不超过2:1。
[0010] 本发明的又一实施例涉及一种挤压吹塑模制式容器，其包括颈部、本体、底座和受 支承的尾部飞边，受支承的尾部飞边至少沿着底座的一部分而延伸。受支承的尾部飞边包 括联接在底座上的支承突边和至少从支承突边的一部分向外延伸的伸长部分。尾部飞边的 伸长部分配置为用于从支承突边上除去它。从支承突边上除去伸长部分所需要的扭矩至少 比从类似的不包括支承突边的挤压吹塑模制式容器上除去尾部飞边所需要的扭矩小15%。
[0011] 本发明的又一实施例涉及一种用于生产挤压吹塑模制式容器的工艺。这种工艺 包括如下步骤：(a)将聚合材料挤压到末端开口的型坯中；(b)在两个可移动的半模的相对 的夹挤点之间关闭至少型坯的一部分，从而形成密封的型坯；（c)利用加压流体使至少密 封的型坯的一部分充胀到在两个可移动的半模之间所限定的模腔的内表面上，从而提供初 始的吹塑模制式容器，其包括底座分型缝和至少从底座分型缝的一部分延伸出来的尾部飞 边；（d)从模腔中除去初始吹塑模制式容器；和（e)从初始容器的底座分型缝中除去至少尾 部飞边的一部分，以便提供去飞边的容器，其中去飞边的容器包括支承突边，其至少沿着底 座分型缝的一部分而延伸，并且所述除去步骤（e)是在比从类似没有支承突边的瓶子上除 去尾部飞边所需要的扭矩至少小大约15%的扭矩下执行的。
【附图说明】
[0012] 以下将参照附图详细地描述本发明的各种实施例，其中： 图1是根据本发明一个实施例的瓶子的侧立视图，其尤其显示了定位在瓶的底座上的 支承突边； 图2是图1中所描绘的瓶子的底平面图； 图3是沿着图1的线3-3看去的局部截面图，其尤其显示了图1中所描绘的支承突边 的横截面； 图4是根据本发明一个实施例的模具组件的横截面图； 图5是图4中所描绘的模具组件的一半的侧立视图； 图6a是图4中所示的模具组件的下面区域的放大的局部视图，其尤其显示了各个半模 的相对的夹挤区域的形态； 图6b是图6a中所示的模具组件的夹挤区域的放大的局部视图； 图7是图6中所描绘的其中一个夹挤区域的放大的局部视图； 图8a是根据本发明一个实施例而配置的模具组件的局部视图，其尤其显示了配置为 用于限定直角三角形突边基准横截面的突边成形表面； 图8b是根据本发明另一实施例而配置的模具组件的局部视图，其尤其显示了配置为 用于限定三角形突边基准横截面的突边成形表面； 图8c是根据本发明又一实施例而配置的模具组件的局部视图，其尤其显示了配置为 用于限定多边形突边基准横截面的突边成形表面； 图8d是根据本发明又一实施例而配置的模具组件的夹挤区域的局部视图，其尤其显 示了配置为用于限定阶梯形突边基准横截面的突边成形表面； 图9是根据本发明一个实施例而配置的挤压吹塑模制（EBM)系统的示意图，其尤其显 示了在EBM工艺中挤压型坯的步骤； 图IOa是根据本发明一个实施例而配置的EBM系统的示意图，其尤其显示了在EBM工 艺中将半模闭合到型坯上的步骤； 图IOb是图IOa中所示的模具组件的夹挤区域的放大的局部视图； 图11是根据本发明一个实施例而配置的EBM系统的示意图，其尤其显示了 EBM工艺的 吹塑或充胀步骤； 图12是瓶子的侧立视图，其具有根据本发明一个实施例而配置的尾部飞边； 图13a是图12中所示的尾部飞边的放大的局部视图； 图13b是图13a中所示的尾部飞边的夹挤部分的放大的局部视图； 图14是根据示例1中所述而生产的具有贯通手柄的瓶子的透视图； 图15a是一种对比模具组件的夹挤区域的示意图，其用于形成示例1中的瓶子； 图15b是一种新颖的模具组件的夹挤区域的示意图，其用于形成示例1中的瓶子； 图16a是根据示例1中所述利用本发明的模具组件而生产的瓶子的底座区域的示意性 的横截面，其具有根据图15b中所示而配置的夹挤区域； 图16b是根据示例1中所述利用对比模具组件而生产的瓶子的底座区域的示意性的横 截面，其具有根据图15a中所示而配置的夹挤区域； 图17是旋开式平台壁架的示意图，其具有可变的高度调整能力，以用于测试示例1中 所生产的瓶子的跌落冲击强度； 图18显示了 3-英尺跌落冲击通过率对扭矩的曲线图，该扭矩是针对利用图15a和图 15b中部分显示的对比模具组件和本发明的模具组件而生产的若干个瓶子进行去飞边所需 要的扭矩；且 图19显示了平均跌落高度对扭矩的曲线图，该扭矩是针对利用图15a和图15b中部分 显示的对比模具组件和本发明的模具组件而生产的若干个瓶子进行去飞边所需要的扭矩。
【具体实施方式】
[0013] 根据本发明的一个或多个实施例的挤压吹塑模制（EBM)工艺和系统可用于生产 具有超高强度且增强可加工性的容器。这里使用的词语"容器"指任何用于保持或储存材 料的接受器。典型的容器可包括，但不局限于瓶子、指管、管子和坛子。根据本发明实施例 而生产的容器在许多行业中具有广泛的应用，包括，例如食品、饮料、化妆品、医疗和个人护 理行业。在一个实施例中，这里所述的EBM工艺和系统可用于生产一种或多种类型的瓶子。 这里使用的"瓶子"指任何由热塑性材料制成的用于储存或保持液体的接受器。现在将参 照附图详细地描述根据本发明的一个或多个实施例而配置和生产的瓶子的一个实施例。
[0014] 开始转到图1-3,总地显示瓶子10包括颈部12、本体14以及与本体14整体成形 的底座16。虽然这里参照瓶子进行描述，但是应该懂得本发明的实施例可同等地适用于任 何合适类型的容器，包括上面列出的那些容器。转回到图1-3中所示的瓶子10,颈部12可 包括定位在开口 20上或其附近的一个或多个螺纹或其它闭合装置18,开口 20设置在瓶子 10的上面部分上。瓶子10还可包括手柄22,其联接在至少本体14的一部分上，并且在一 个实施例中，瓶子10可为一种贯通手柄的瓶子。
[0015] 在图2所示的一个实施例中，瓶子10的底座16包括用于将瓶子10支承于大致平 坦表面上的支承部分24以及略微从支承部分24升高的瓶底部分26。另外，瓶子10的底座 16包括至少一个底座分型缝28,其是由于在挤压吹塑模制设备中（在图1中未显示）形成 瓶子10而产生的。关于根据本发明的EBM工艺和系统的各种实施例的补充细节将在不久 进行详细地论述。
[0016] 根据本发明的一个实施例，挤压吹塑模制式瓶子10可包括至少一个支承突边30， 其沿着底座16而延伸，用于增强至少底座分型缝28的一部分。如图2中所示，底座分型缝 28和支承突边30可平行于底座16的长度L而延伸。这里使用的词语"长度"指事物或构 件最大或最长的尺寸。在一个实施例中，底座16的长度可为至少大约2英寸、至少大约4 英寸、至少大约6英寸，并且/或者不超过大约12英寸、不超过大约10英寸或不超过大约 8英寸。在另一实施例中，长度可在大约2至大约12英寸、大约4至大约10英寸、或大约6 至大约8英寸的范围内。当底座16具有非对称的横截面时，如图2中所示还可限定第二长 的尺寸或宽度W。底座16的宽度可为至少大约2英寸、至少大约3英寸、至少大约4英寸， 并且/或者不超过大约8英寸、不超过大约6英寸或不超过大约6英寸。在另一实施例中， 宽度可在大约2至大约10英寸、大约3至大约8英寸或大约4至大约6英寸的范围内。
[0017] 在本发明的一个实施例中，支承突边30的长度（1)相对底座16的长度（L)的比 可为至少大约〇. 25:1、至少大约0. 35:1、至少大约0. 50:1，并且/或者不超过大约1:5、 不超过大约1. 2:1、不超过大约1:1、不超过大约0. 95:1、不超过大约0. 90:1、不超过大约 0. 85:1、不超过大约0. 80:1或不超过大约0. 75:1。在另一实施例中，这个比率可在大约 0.25:1至1.5:1、大约0.35:1至大约1.2:1、或者大约0.50:1至大约0.95:1的范围内。在 某些实施例中支承突边的长度相对底座的长度的比率大于1:1，支承突边可沿着至少瓶子 10的其中一个侧壁的一部分而向上延伸。
[0018] 现在转到图3,其提供了沿着图1中的线3-3看去的支承突边30的横截面图。如 图3中所示，支承突边30可具有高度（H s)和宽度（Ws)。在一个实施例中，支承突边30的 高度可为至少大约〇. 005英寸、至少大约0. 01英寸、至少大约0. 02英寸，并且/或者不超 过大约0. 10英寸、不超过大约0. 075英寸或不超过大约0. 050英寸。在一个实施例中，支 承突边30的高度可在大约0. 005至大约0. 10英寸、大约0. 010至大约0. 075英寸或大约 0. 02至大约0. 05英寸的范围内。根据一个实施例，支承突边30的高度相对其宽度的比率 (HS:WS)是至少大约0. 05:1、至少大约0. 010:1