专利名称：热装容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及能装满热液体的塑料材料容器。
象能装热饮料，如热果汁的瓶子这样的容器有很多优点，因为液体的热量既能使其本身消毒又能对瓶子消毒。但是，也存在缺点，即热量可能使保持在瓶子中的应力被消除，结果造成瓶子扭曲变形。例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇脂)瓶子通常只能在最高到达60℃的情况下保持热稳定。
对瓶子进行消毒的方法如下液体的碳酸化，该法仅适用于软饮料而不适用于非碳酸化的饮料；γ辐射法，该法成本很高；添加臭氧，对于包含有机物质的饮料这是不可能的；添加防腐剂，但是防腐剂往往有毒；玻璃瓶子的热装，典型地在85℃-92℃之间。
PP(聚丙环)耐热，但是通常不适用于食品，因为这种材料具有嘴能感觉到的口味且不透明。PET是食品级(food grade)材料，它获得了食品医药管理局(美国)(FDA)的认可。PET透明度很高，既无嘴能感觉到的口味又无气味，但是不耐热，至少在普通的瓶子的形式的情况下不耐热。
为了提高PET的耐热性，已经作出了许多努力。主要如下添加PEN(聚萘二甲酸乙二醇脂)。这种聚合物很昂贵且难于加工，具有很小的加工范围。而且，它储存寿命较短。
消除由于吹制瓶子而包含在聚合物中的应力的附加加工。该法通常包括吹制超过尺寸的瓶子，对瓶子加热使其收缩，以及然后再将瓶子吹制成最终尺寸。但此法效率低，需要使用两套模具，且需要足够的用来制造超过最终尺寸的瓶子的大量的聚合物。而且，在收缩步骤中需要辐射热。
本发明的目的是提供改进的热装(hot-fill)瓶以及类似的容器。
根据本发明的第一方面，提供一种成型塑料材料容器的本体的方法，包括下列步骤在把成型的成品形状给予容器本体的模具中将加热的注射成型的型坯吹塑成成型的成品形状，吹塑容器后，保持吹成的容器本体与在高温下的模具接触持续经过第一时间段，以使内部的吹塑应力得到松弛，降低模具温度，并且保持容器本体与在低温下的模具同样地接触持续经过第二时间段，以在容器本体的固化温度以下使其冷却，而无容器的内部应力，从模具中取出容器。
“固化温度”指的是这样的温度，在该温度处或在该温度以下容器在环境温度中保持其成型的成品形状。
理想的是，在该第一时间段的过程中，高压、方便地吹塑压力被保持在容器内。
优选地，在该第二时间段的过程中，在保持容器与模具接触的情况下使容器的内部冷却。方便地，在该第二时间段的过程中，通过在容器本体内环流的冷却压力空气来实现这种内部冷却。
优选地，该容器是PET材料制成。
优选地，模具以及与模具接触的容器所保持处于的高温是130℃±30℃。而且，该步骤优选地被保持持续5±2秒。
优选地，模具以及与模具接触的容器所保持处于的低温是90℃±30℃。而且，该步骤优选地被保持持续6±2秒。
通常，模具的温度将从高温降低降低到低温，降低的幅度在40和50摄氏度之间。
在优选的实施例中，通过使水通过在模具中的冷却通道实现在两个时间段之间的温度的降低。此后，使空气通过模具中的冷却通道以在冷却时间段中的其余时间保持模具的温度。在模具冷却时间段，容器的内部被在容器中的环流的冷空气冷却，尽管该空气仍然被保持在压力下。
优选的，在该冷却的第二时间段，使冷却空气通过容器。在该循环的末尾，模具通过电阻加热器被再次加热到高温。
根据本发明的第二方面，提供一种塑料材料容器，该容器基本上无内部成型应力，以此该容器适于热装(hot-filling)，该容器是用本发明第一方面的方法形成的。
根据本发明的第三方面，提供一种在本发明的第二方面的容器的本体的成型和处理方法中使用的模具，该模具具有吹塑型腔；用于水和空气环流的多个冷却通道；用于加热流体的环流和/或电阻加热器的模具中的多个加热通道；能在吹塑型腔闭合前被布置在容器的颈部中以吹塑该容器的吹塑棒(blowing pin)；以及从该吹塑棒中穿过以对型坯进行拉伸的拉伸棒(stretch pin)。
优选地，拉伸棒具有多个用于该容器的内部冷却的小的空气环流孔。
冷却水通道最好适于在每个模塑循环过程中在水环流之后接着进行空气环流。
加热装置可以被构造成多个加热通道的形状。
设想出加热通道可以适于象油这样的加热流体的环流，在优选的实施例中，这些加热通道适于容纳多个电阻加热器。
根据本发明的第四方面的内容，提供一种对塑料材料容器的内部颈部进行处理的方法，该处理包括下列的步骤将容器的型坯的颈部组装到一个外部支承件上；对于第一时间段，将加热棒用于颈部的内侧；对于第二时间段，将冷却棒用于颈部的内侧；从该外部支承件上取下该颈部型坯。
通常，内部颈部的加热和冷却将使其内部颈部材料结晶化从而使其变得热稳定。
当在容器的吹塑中常见的生产线中模制型坯时，该外部支承件可以由用于模制型坯的颈部的模具型腔的一部分构成。或者，颈部支承件将被制成与颈部互补的形状，以紧密地支承该颈部。在优选的实施例中，该支承件是径向地分开的且该支承件本身被一个颈状板(neck plate)从外部支承。
为帮助理解本发明，现在将结合附图通过举例的方式描述本发明的一个具体的实施例，图中
图1是装满热液体的热装瓶的侧视图；图2、3和4是根据本发明形成的热装瓶的一组侧视图；图5和6是更详细的侧面和平面的横截面图，表示用于成型瓶子的模具中的温度控制通道；图7和8是型坯颈部内侧的热处理模具的侧视图；以及图9是更大的比例的与图4很相似的图。
首先参见图1，图中示出一个瓶子2形式的热装容器1，瓶子2具有颈部3和本体4。图1表示出瓶子装满接近沸点的热的水基液体5。该液体足够热，典型地是95℃，以对瓶子的内部进行基本上的消毒。如果瓶子是按常规地用PET材料制成，在该温度处，由于对瓶子进行拉伸和吹塑产生的存在于瓶子中的任何实质上的应力都易于使瓶子收缩到更小的尺寸。收缩的范围和位置无法预测。本发明考虑的就涉及消除这些应力。
图2示出一个在颈部支承件12中的型坯11，该颈部支承件组装到用于生产具有成型的最终形状的本发明的瓶子的吹塑模具型腔14的口部13上。型坯是热的，典型的是160℃左右—该温度可以通过下面的方法实现或者在该型坯被注射成型之后紧接着立刻就将其组装到吹塑模具型腔上，或者对型坯进行再次加热，见下面—吹塑模具型腔大约为130℃±30℃。通过带有一组小孔的拉伸棒15并施加内部气体压力，型坯被拉伸并被吹塑到其成型的最终形状，见图3。吹塑后，保持瓶子中的气体G的压力能保持瓶子的本体5与吹塑模具型腔接触并将其温度升高到型腔的温度。为了加速加热，可以用围绕拉伸棒周围流入容器并从拉伸棒中流出的热空气使瓶子中的气体6能被环流，拉伸棒配有一组小孔15A。瓶子的本体被保持在高温持续经过足够的时间以松弛因为拉伸而产生的任何应力。据预计，在100℃和160℃之间的温度范围并保持该本体在该温度条件下持续经过3到7秒对应力松弛是有效的。
在该温度下打开模具而取出瓶子将使得瓶子太热以致不能保持其成型的最终形状。因此，模具被冷却到60℃和120℃之间持续经过8秒，见图4。在该时间段的过程中，冷却空气被环流进入容器并通过在拉伸棒中的小孔出来，而在容器中压力被保持。这样使容器固化—而不会引起应力—以便可以将其从模具中取出。制成的瓶子在装满接近沸点即92到98℃的水时是热稳定的。
为了对模具进行快速加热和冷却，模具配设有两组通道16、17。前者容纳电阻加热器18；而后者与水和空气供应管线19、20连接。
打开模具后，加热器18被打开以快速地把模具加热到高温。型坯在其颈部处被组装到模具的口部内，支承件12邻接在重新闭合的模具中的座12。型坯被拉伸和吹塑。模具被恒温地控制在高温，在该第一时间段的末尾，加热器被关闭。通过操纵联动阀22，冷却水立刻流过冷却通道17以将温度降到低温，从而充分固化容器本体。为了防止温度降低得太多，考虑到需要在下一个循环重新对其加热，在冷却时间段阀门被操纵以用在通道17中的空气环流取代水环流。同时，冷却空气在压力下在瓶子的内部环流以对本体的内部进行冷却。
现在看图7和8，所示的模具在台51内容纳一个型坯11，台51带有用于在对型坯进行拉伸和吹塑之前对其进行预加热的加热器52。型坯的颈部被保持在径向地分开的支承件53内，支承件53位于外部保持环54内。为了以与瓶子的本体相同的方式对内部颈部进行热处理，首先，加热棒55被插入到颈部，以升高其温度到约120℃到160℃的范围—如图7所示—以松弛内部应力。在该第一时间段之后，加热棒被取出并把冷却棒56插入以冷却该颈部到约60℃到100℃—如图8所示。
一旦冷却棒被取出，现在，被预加热的型坯带着支承件53被移动到模具14以进行拉伸吹塑和热处理。一旦支承件53被放置在吹塑模具的口部处，吹塑棒65被插入到瓶子的颈部内。然后，拉伸棒15穿过吹塑棒，如图9所示，该图基本上示出与图4相同的图，但是更详细。这样，如上所述瓶子就形成了。
权利要求
1.一种成型塑料材料容器的方法，包括下列步骤在一个将成型的最终形状给予容器本体的模具内，将被加热的注射成型的型坯吹塑成成型的最终形状，吹塑后，保持被吹塑的容器与在高温下的模具接触持续第一时间段以使内部吹塑应力松弛，降低模具温度，并保持被吹塑的容器与在低温下的模具同样地接触持续续第二时间，以便在其固化温度以下对其进行冷却，而无容器的内部应力。从模具中取出容器。
2.如权利要求1的方法，其特征在于在第一时间段的过程中容器内保持高压。
3.如权利要求1或2的方法，其特征在于在第二时间段的过程中容器内保持高压。
4.如权利要求1、2或3的方法，其特征在于在第二时间段的过程中当容器被保持与模具接触时，容器的内部被冷却。
5.如权利要求4的方法，其特征在于在第二时间段的过程中冷却是通过在容器内环流的冷却压力空气来进行的。
6.如权利要求2到5之一的方法，其特征在于高压是型坯被吹塑所处在的压力。
7.如前述任一权利要求的方法，其特征在于容器的材料是PET材料，容器被保持处于的高温是130℃±30℃。
8.如权利要求7的方法，其特征在于高温被保持持续5±2秒的第一时间段。
9.如前述任一权利要求的方法，其特征在于容器的材料是PET材料，模具被冷却达到的低温是90℃±30℃。
10.如权利要求9的方法，其特征在于低温被保持持续6±2秒的第二时间段。
11.如前述任一权利要求的方法，其特征在于模具的温度从高温被降到低温，降低的幅度在40和50摄氏度之间。
12.如前述任一权利要求的方法，其特征在于包括使水流过模具中的冷却通道的步骤以实现在两个时间段之间的温度降低。
13.如权利要求12的方法，其特征在于在使水从模具中流过以降低其温度后，使空气从模具中流过以保持其温度直到冷却时间段的末尾。
14.如前述任一权利要求的方法，其特征在于在第二冷却时间段以后，模具通过电阻加热器被再加热到高温。
15.一种塑料材料容器，容器基本上无内部成型应力，以此其适用于热装，而该容器是用权利要求1到14之一所述的方法制成的。
16.一种在如权利要求15所述的容器本体的处理和成型的方法中使用的模具，该模具具有吹塑型腔；用于水和空气环流的多个冷却通道；用于加热流体的环流和/或用于电阻加热器的在模具中的多个加热通道；能在型腔被闭合以前布置在容器的颈部以吹塑容器的吹塑棒；以及从吹塑棒中穿过以拉伸型坯的拉伸棒。
17.如权利要求16到20之一所述的模具，其特征在于拉伸棒具有用于容器内部冷却的多个小的空气环流孔。
18.如权利要求16或17所述的模具，其特征在于冷却水通道最好适于在每一个模制循环过程中在水环流之后接着进行空气的环流。
19.如权利要求16、17或18所述的模具，其特征在于加热装置构成为多个加热通道的形状。
20.如权利要求19所述的模具，其特征在于加热通道适于象油这样的加热流体的环流。
21.如权利要求19所述的模具，其特征在于加热通道适于容纳多个电阻加热器。
22.一种对塑料材料容器的颈部进行处理的方法，该处理包括下列步骤将容器的型坯的颈部组装到外部支承件上；对于第一时间段将加热棒用于颈部的内部；对于第二时间段将冷却棒用于颈部的内部；从外部支承件中取出颈部型坯。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于容器的颈部被与型坯上的其他的随后的操作分开地处理。
24.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于该型坯在容器的吹塑中常见的生产线上被模制的，将颈部组装到外部支承件上的步骤是型坯的模制中的一个步骤，外部支承件构成用于型坯的模制的模具型腔的一部分。
全文摘要
一种PET热装瓶(2)具有一个颈部(3)和一个本体(4)。其在型腔(14)中被拉伸并被吹塑，而内部压力保持本体紧贴型腔。在第一时间段的过程中，型腔被加热到100℃到160℃持续3到7秒以松弛在本体中的应力。在第二时间段的过程中，型腔被冷却到60℃到120℃持续4到8秒。这使容器固化—而不引起应力—以致容器可以被从模具中取出来。制成的瓶子在装满接近其沸点即92℃到98℃的水时是热稳定的。为了快速加热和冷却模具型腔，模具配设有两组通道(16、17)。前者容纳电阻加热器(18)，而后者与水和空气供应管线(19、20)连接。
文档编号B29C35/04GK1434762SQ00819158
公开日2003年8月6日 申请日期2000年2月25日 优先权日2000年2月25日
发明者钱德拉·利曼贾亚 申请人:钱德拉·利曼贾亚