专利名称：用于注射吹塑的改进的热流道系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及热塑性预型件(thermoplastic preform)，特别是用于吹塑容 器的类型的热塑性预型件的新发展，且更具体地涉及具有用于抵抗高温变形的结晶颈部 (crystallized neck)的预型件。本发明还涉及一种用于制造所述容器的方法，且特别是涉 及用于所述容器的制造的预型件，以及涉及一种用于制造所述预型件的方法。
背景技术：
在饮料包装中，将塑料容器作为玻璃或金属容器的代替物来使用已经变得越来越 流行。已经使用了若干种类型的塑料，这些塑料的范围从脂肪族聚烯烃和芳香族聚烯烃 (聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)到卤代聚合物(聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯)以及脂肪族聚酰胺 (尼龙)到芳香族聚酯。就刚性食物包装部分而言，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，一种芳香 族聚酯，是迄今用得最广泛的树脂。此种选择是受其独特的材料性质驱动的，该独特的材料 性质除其他以外，还结合了抗粉碎性(shatter resistance)、轻重量、高机械强度、透明性、 可再利用性，…。对于碳酸产品和非碳酸产品的饮料应用构成了对于PET容器的单一最大 应用范围。大多数的PET容器是通过已经由包括注射模塑的工艺制得的预型件的拉伸吹塑 (stretchblow molding)制造的。在一些环境中，优选地，预型件树脂的性质是非晶体的或 者仅轻微半晶质的，因为这样允许拉伸吹塑。如果高度地结晶的预型件可能拉伸吹塑的话， 一般也是困难的。 对于来源于石油的塑料材料(如PET)，不断增加的树脂、石油以及能源价格已经
对包装所有者降低他们的塑料包装配料的所有权总成本产生了重大压力。这进而驱动人
们集中研究寻找能进一步减小这些塑料(如PET)容器(轻重量)的壁厚度同时保持固有
的总体性能特点以及设计灵活性的解决方案。其同样挑战塑料材料吹炼业(converting
industry)以增加在如注射和拉伸吹塑的工艺中其塑料材料吹炼平台的产出。减少的材料
使用和增加的生产制造产出的组合减少了对于预型件和容器的所有权总成本。 与此同时，在一些特定的终端市场应用中，增加的性能规范对包括热稳定性、阻隔
性能以及机械刚度的参数有要求。对PET容器要求增加的性能规范的这一特定的终端市场
应用包括热填充容器，这些热填充容器必须经受填充有热液体产品而没有显著变形，接下
来是由于热填充液体的体积收縮而在容器中产生真空的密封和冷却工艺。 与这些热填充容器关联的具体问题不仅和主体的热稳定性有关，而且特别是和整
个热填充工艺过程中容器的颈部末尾(neck finish)的热稳定性有关，因为工艺过程中的
温度增加引起容器材料的分子驰豫以及收縮。容器的结晶度越高，容器越抵抗所述驰豫。 当基本上非晶体的或仅轻微半晶质的预型件通过拉伸吹塑工艺转化成容器时，该工艺条件
确定不同的容器部分中引起的结晶度的量。除非作了特殊防备和/或包括了附加的工艺步 骤，否则由于拉伸而被夹持和约束的颈部末尾将几乎接收不到任何结晶度的增加。得到的 任何增加和拉伸的主体中引起的增加相比将总是可忽略的。完全由非晶体或仅轻微半晶质 的PET制成的任何容器部分在标准热填充工艺过程中可能不具有足够的尺度稳定性来抵 抗驰豫过程，并因此不能满足在使用标准的带螺纹的盖子(threaded closure)时要求的规范。 容器的不可接受的体积收縮和/或特别是颈部区域的体积收縮可能在颈部和盖 子之间产生泄漏，从而增加对微生物的暴露，同时增加气体进入和/或流出。这可能导致不 合乎规范的质量问题，并且在食物应用的情形中，当病理学微生物能够在包装的食物基质 内部生长时导致消费者潜在受危害的情况。 在这些情形中，包括增加的量的结晶PET，特别是在颈部末尾中包括增加的量的结
晶PET的容器将是优选的，因为其将在热填充工艺过程中保持其形状。 其中塑料容器受到高温的另一个应用包括可高温消毒的容器(pasteurisable
container)，该可高温消毒的容器在填充和密封后，然后被暴露于高温场界定的时间段。在
整个高温消毒过程中，密封容器必须具有尺度稳定性，以便保持紧密并且处于规定的体积
容限内。 另一个高温应用是对于碳酸饮料和非碳酸饮料的可回收的和可再填充塑料容器 的使用，其中容器必须经受清洗和重新使用循环。这样的容器被填充有碳酸饮料或非碳酸 饮料、卖给消费者、回收空容器、并在重新填充之前在热的、可能有腐蚀性的溶液中清洗。这 些暴露于热的重复的循环使其在确保足够的功能性和/或一般的消费者认可度所需的容 限内难以保持总体形状、外观以及带螺纹的颈部末尾。 已经提出了许多方法来处理塑料容器的填充或使用循环的整个过程中对塑料容 器的高温影响的所述问题，从而确保对于体积收縮、形状保持、颈部软化以及其它的要求规 范被满足。 —种这样的方法包括增加附加的制造步骤，该附加的制造步骤为使预型件或容器
的颈部末尾和/或主体部分暴露于加热元件，以使预型件或容器的颈部末尾和/或主体部
分热结晶。然而，要求的资金投入、增加的制造处理时间以及用于特定材料和/或辅助物的
成本导致增加的所有权总成本和增加的总体产品成本。如前文陈述的，生产容器的总体成
本是非常重要的，并且由于竞争的市场和商业压力其需要被严密地控制。 加固颈部末尾的可选择的方法涉及使颈部末尾的选择部分结晶，比如顶部密封表
面和凸缘。同样，这要求附加的加热步骤和增加的处理时间。 另一种可选择的方案是在颈部末尾的一层或多层中使用高玻璃态转变温度材料。
一般地，这涉及更复杂的预型件注射模塑程序，以便在末尾中达到必要的成层结构。 另一种可选择的方法包括特定的容器设计以及设计特性，例如以便补偿在热填充
工艺过程中产生的真空。 和碳酸饮料容器相关并且对于碳酸饮料容器至关重要的特殊性能特性包括阻隔 性能，即气体进入和/或流出的控制。为了保藏饮料的味道并因此增加产品的保质期，容器 中的气体混合物在填充工艺之后尽可能久地保持不变是必不可少的。现在正使用不同的方 法来提高容器壁的阻隔性质，包括被动方法(共挤出多层方法、涂层应用、纳米技术)以及 主动方法(除氧剂掺入)以及这些方法的组合。所有这些方法显著地增加所有权成本。
关于机械性能，由聚酯制成且更具体地由PET制成的一般物品主要依靠制造工艺 过程中引起的一些程度的取向来提高机械性能。 分子取向的程度和所得到的取向物品的物理性质总地(o. a.)受处理过程中施加 的应变率、受拉伸比、受树脂的分子量以及受取向发生时的温度的支配。当将预型件转变成容器时，在拉伸吹塑过程中的双轴取向导致应变引起的结晶。这进而改进机械强度和阻
隔性质。达到的结晶度的量以及晶体形状取决于应变率以及拉伸温度。目前技术水平的生
产方法被优化，以通过在材料特性极限内将非晶体的预型件拉伸到最大强度来提高机械强
度。典型的平均施加的拉伸比合计在圆周方向多达4.5以及在轴向方向多达3.2。超出这
些极限和进入太高的拉伸比范围导致微空隙的产生并且容器提前失效。 考虑到在这些特定区域中可忽略的各自的低拉伸比，吹塑时的具体问题仍然是在
容器的颈部末尾中以及底部部分中产生提高的机械强度。 特别是在拟用于填充碳酸软饮料的容器的情形中，强度的此种局部减少导致更严重的容器变形，并因此导致软饮料中溶解的二氧化碳的减少并导致保质期减小。为了减轻这些特定区域的固有缺陷，将依靠在颈部末尾中和底部区域中呈现出显著较高的壁厚度的预型件。 采用引起的结晶度并将其延伸进入较少取向的区域的另一种广泛使用的方法是叫做热定型的工艺，在该热定型工艺中，从非晶体预型件到结晶容器的转变是在高温下达相当长的暴露循环时间时预成型的。 目前技术水平的制造方法遭受的一种特别限制来源于在将容器拉伸吹塑之前且更具体地在热历史热定型容器受到拉伸吹塑之前的预加热。 在热定型工艺中，预型件和所得到的容器被暴露于显著较高的温度，然后是用于所谓的冷拔瓶，例如用于水和碳酸软饮料的冷拔瓶的情形。用于热定型容器的典型的预成型再加热温度合计13(TC，与之相比，用于冷拔容器的典型的预成型再加热温度则为90-100°C。 在预成型之后是在加热的容器吹制模具中拉伸吹制，其中仅对内部容器壁进行空气冷却。 典型的热定型容器模具温度在16(TC的范围中。相比之下，冷拔容器在保持在2(TC左右的模具中被吹制。 此种热处理破坏了大多数的拉伸引起的取向，因为驰豫过程有足够的时间发展。作为结果，所得到的热定型容器丢失相当大量的机械强度。在热定型瓶中达到的最终机械强度绝大部分是通过在整个长时间的热处理过程中附加的结晶来达到的。所得到的热定型容器的强度总体上低于典型的冷拔容器的强度。 因此，和冷拔容器相比，热定型容器使较高的材料需要、较长的处理循环时间以及施加更多的能量成为必须。 从上述可以清楚的是，期望提供一种制造用于具有抵抗变形，特别是高温变形的颈部末尾的容器的由可结晶聚合物制成的预型件的方法，该方法的特征在于，其是在标准处理时间范围和/或其有限的延长之内生产的。 同样清楚的是，期望提供一种制造用于在优化的壁厚度下具有相等的或较高的终端性能性质的容器的由可结晶聚合物制成的预型件的方法，这些终端性能性质除其它外，还包括抗气体渗透性以及机械强度。 依据本发明的第一实施方式，本发明涉及一种用于用可结晶聚合物制造一般物品，或者更具体地，预型件以及所得到的提供相等的或较高的终端性能特性的拉伸吹塑容器的方法。所述方法包括改进热流道系统，从而在预型件和/或容器的层面引起新结构。
本发明的另 一个实施方式提供了 一种用于成本有效地制造这些一般物品，特别是
注射模塑预型件和拉伸吹塑容器的方法和装置。 发明才既述 本发明描述了一种用于制造由可结晶聚合物制成的预型件和容器，特别是用于拉
伸吹塑容器类型的预型件和容器的方法，并且更具体地，本发明描述了一种用于制造具有
优化的壁厚度但较高的总体性能特性，包括在主体且特别是在颈部末尾中的改进的抗热变
形性、抗气体渗透性以及机械强度的预型件和容器的方法。 详述 在描述中，应用了以下定义-"可结晶聚合物"意思是当冷却到熔点以下的平衡状态时呈现出非晶体区域和结晶区域的聚合物。-"结晶度"意思是压縮在结晶状态中的可结晶聚合物的体积分数。该体积分数是依据P_Pa/P。Pa计算的，这里P是测试材料的密度；Pa是纯非晶体材料的密度(例如PET :1. 333g/cm3);以及Pc是纯晶体材料的密度(例如PET :1. 455g/cm3)。-"预分层结构"意思是预型件截面的不同位置之间的分子预排列/取向和/或结晶度的规则的或不规则的变化序列。"分层结构"意思是容器截面的不同位置之间的分子预排列/取向和结晶度的规则的或不规则的变化序列。 如上文陈述的，虽然对于拉伸吹塑，具有减小的结晶度水平的预型件是优选的，但对于容器的总体提高的终端性能特性，包括在容器的填充或使用循环过程中暴露于高温情形时更好的热稳定性、增加的抗气体渗透性以及较高的机械强度，具有较高程度的结晶度的容器是优选的。 除非在注射模塑工艺过程中做了特殊防备(例如急冷技术)， 一般注射模塑物品，特别是由可结晶聚合物制成的预型件由结晶区域和非结晶或非晶体区域组成，其中在结晶区域，分子通过将它们保持在一起的强短距离链间相互作用规则地且密集地敛集，而在非结晶或非晶体区域，分子敛集(molecular packing)是不规则的且密度较低的，和/或某种程度地不规则但甚至比不规则的非晶体分数密度更小。 由于提到的强短距离分子链间锁定机理，在晶体区域，变形(例如由拉伸吹塑产生的拉伸)更难达到得多。因此，增加晶体区域的比例，即结晶度的增加引起减小的拉伸吹塑能力。 为了促进这样的拉伸吹塑过程通过非晶体链取向的中间步骤显著地将非晶体预型件转变成三维结晶从而转变成稳固容器，因此，目前技术水平实践使在注射腔中熔化的聚合物急冷以防止预型件中的结晶。随着颈部末尾也被急冷，其和主体部分一样缺乏结晶度。然而，和主体部分相反，由于加热和拉伸而被夹持和约束的颈部末尾在拉伸吹塑步骤中不能结晶。 因此，目前技术水平工艺的最终结果是具有取向的结晶主体和较少或非取向的非晶体颈部末尾的容器，这导致如上文所述的颈部软化问题以及当前使用的暂时性解决方案。
基本的支配物理原则如下 当可结晶聚合物的聚合物熔体被迅速地冷却，即被急冷时，能发生结晶化开始之前的材料玻璃化。该玻璃化过程引起大分子分段迁移率(macromolecular segmental mobility)的急剧制约，换言之，玻璃化的大分子不再能够有效地排列其本身以便启动建造 微晶。在急冷的时刻，玻璃化过程也锁定在可能已经呈现在聚合物熔体中的大分子的任何 预排列/取向中。因此，玻璃化材料本质上是非晶体的。 当玻璃化的非晶体材料被加热而为拉伸吹塑过程做准备时，一达到玻璃化温度， 锁定的预排列/取向就被释放。因为加热循环在分子时间尺度上非常缓慢，所以释放过程 能变得主动，并且可能在聚合物熔体先前的玻璃化过程中已经被锁定的各向异性可能再次 消失，使材料在本质上保持较大程度的各向同性。 接下来，在拉伸吹塑过程中，加热的材料被双轴地拉伸。依据拉伸吹塑发生的温
度，诱导结晶的开始和速度可能变化。然而，如本领域技术人员可以理解的，预型件被拉伸
成容器的时间段在分子时间尺度层面上足够长，以便保证结晶化。另外，本领域技术人员已
知，由拉伸过程诱导的结晶化速度比仅使用温度参数实现的任何结晶化速度高得多。 将上述情形转变到使用目前技术水平实践注射和拉伸吹塑过程制造容器，为什么
在拉伸操作结束时颈部末尾呈现比容器的主体部分更小的热稳定性已变得明显 在注射模塑工艺过程中，主体部分被急冷到非晶体状态、被加热并被拉伸吹塑，从
而本质上变成所需的结晶质。 在注射模塑工艺过程中，颈部末尾被急冷到非晶体状态、并且在分别地拉伸吹塑
过程中之前被保持冷却并限制拉伸，并因此保持非晶体本质，且结晶度没有任何增加。 为了增加颈部末尾的热稳定性，其需要本质上变成结晶质。对制造工艺的修改和
添加已经如先前描述的那样被提出。所有这些修改和添加的问题都在于缓慢且因此对制造
工艺增加有价值的且昂贵的时间。对于此问题，其理由见于提到的第二种物理现象热诱导
结晶和机械诱导结晶之间的结晶化速度的差异，机械诱导结晶由剪切、流动、拉伸应变或类
似物产生。 依据本发明，现在已经意外地发现，在聚合物熔体中引发的大分子的预排列/取 向的效果可以是以加速的方式与结晶度的效果协同的。通过两种效果的使用，现在可以得 到一般物品或者更具体地为预型件，以及拉伸吹塑物品，具体地为容器，其具有现有技术中 描述的常规方法从未得到的优良的性质。 依据本发明，聚合物熔体中的大分子的结晶度和预排列/取向支配由可结晶聚合
物制成的一般物品，具体地为预型件，以及拉伸吹塑物品，具体地为容器的性质。 本发明将聚合物熔体中的大分子的预排列/取向的效果与众所周知的结晶度效
果结合，以便在一般物品中，更具体地为预型件和/或容器中，达到协同性能改进。 通过引入热流道系统内部的修改的整个过程中受控的局部摩擦/剪切，构成本发
明的基础的该协同组合允许引入取向梯度以及因此在由可结晶聚合物制成的物品，包括预
型件以及所得到的拉伸吹制容器的壁截面上的分层。 受控的局部摩擦/剪切和可结晶聚合物的预排列/取向和结晶化的协同/累积组 合的机理进而允许产生遍布制造的终端产品，如预型件和容器的预结构及分层结构，导致 终端产品具有高抗热性、抗气体渗透性以及机械强度。 通过产生所述取向梯度和预结构及分层结构，可以制成如预型件的物品，该物品 将导致其以优化的壁厚度制造的容器的相等的或优良的终端性能特性和/或当最终的容
8器在其填充或使用循环的过程中受到高温时，保持颈部末尾和/或主体部分的必须的尺度。 通过在注射过程内控制可结晶聚合物的大分子的局部摩擦/剪切以及引起的预排列/取向，其分子运动的机理、位置和速度在聚合物熔体基质中和在制造的物品中的最终壁基质中被调整，像在预型件中和其拉伸吹塑物品中一样。 更实际地，在依据本发明的方法中，聚合物熔体中的可结晶聚合物的大分子的预
排列/取向的量以及在一般物品中得到的合成的分子取向和取向梯度主要地在热流道系
统内被调节。半结晶或非晶体本质以及遍布于一般物品，特别是在注射模塑工艺之后的预
型件的选定区域的该本质的分布，主要地在注射过程的预型件腔内被调节。 如上文陈述的并且依据本发明，大分子的预排列/取向是通过控制注射过程内的
局部摩擦/剪切而引发的。 为了大致上排列促进一般物品中特别是预型件中想要的取向梯度和预结构及分层结构的产生的大分子，聚合物熔体大分子通过控制局部地施加的摩擦/剪切而在注射系统的热流道中被取向。除其它之外，这可以通过使熔化的聚合物经过特定地设计的内部热流道修改，比如母线(bus)和/或针的压型或者在热流道系统内放置插入物而达到。如果需要，这可以与高注射压力或重复的压縮和解压縮循环组合。 与目前技术水平的注射模塑工艺的热流道形成对比，其中这些热流道被典型地设计成在聚合物流动经过热流道时避免摩擦/剪切，本发明把在所述热流道中局部地施加的摩擦/剪切的控制用作引入大分子的优选的预排列/取向的方法。另外的摩擦/剪切也可以在预型件腔的入口处被引入。 此特性后面的基本原则是选定的材料将流动经过的流动路径或流动通道将从截面的观点以及关于其长度被修改的事实。该热流道结构以迫使聚合物熔体变得预排列/取向的方式被修改。 热流道构造的所述修改的变化包括热流道的构造，该热流道的构造可以通过施加下列非完全列举的或非限制性的调节中的一些来得到的，这些调节可以单独地或组合地使用 i)改变流动通道的直径， ii)引入对于熔体流的文氏管约束(Venturi restriction)，随后是产生流量的连
续扩张的界定长度的通道， iii)所述约束或扩张的合适的斜度。 实际上，非限制性地或非完全列举地，这可以通过针的压型和/或热流道(母线)的外壳和/或在热流道中选定的位置处引入插入物(例如从同心管道、星轮或具有直径变化的区域中的一种或多种选出的几何构造)来实现。 预型件腔入口处的另外的摩擦/剪切可以通过减少热流道内部的孔洞来实现。
在热流道中得到的最终流动通道的设计可以是非常多种多样的，并且根据需要可以是对称的或非对称的，以实现容器的想要的最终分层构造。 不期望受任何理论的约束，现在将描述形成本发明基础的物理和化学现象
各向同性聚合物熔体在一温度时的急冷导致大分子的玻璃化是常识，作为该具体的聚合物的特性，该温度为所谓的玻璃态转变温度。在玻璃态转变温度以下，大分子分段迁移率被急剧地制约，好像大分子被"冻结"一样。在玻璃态转变温度以上，大分子分段迁移率随着温度的增加而稳定地增加。随着大分子分段迁移率的量的增加，被称为驰豫的基质随机化(matrix randomization)变得越来越占主导地位，最终导致各向同性的熔体。
本领域技术人员已知，各向异性，即预排列/取向的聚合物熔体在急冷/冷却时表现得非常不同。依据预排列/取向的程度，玻璃化过程在超过聚合物的特征性玻璃态转变温度的温度下发生，并且玻璃化导致更密实的非晶体结构。 因此，当以不同程度的预排列/取向为特征的聚合物熔体，比如分层的聚合物熔体被急冷时，呈现最高程度的预排列/取向的那些部分将首先玻璃化，即在最高温度下，而不呈现预排列/取向的那些部分将在玻璃态转变温度下玻璃化。以中间程度的预排列/取向为特征的部分将在中间温度下玻璃化。结果是高度各向异性的非晶体聚合物玻璃，其以具有从完全自由即不规则的，到结构化的，即预排列/取向的分子敛集的区域为特征。这些取向梯度转变成密度梯度，同时结构化区域以较高的密度为特征。 在重新加热冷却的玻璃化聚合物基质时，大分子分段迁移的开始将以相反的顺序发生，即玻璃态中的预排列/取向的程度越低，则一旦玻璃态转变温度在加热过程中被跨越，大分子分段迁移(如前文陈述的，其导致随机化进入各向同性结构，即驰豫)的开始越早(即在较低的温度)。 从上文可见，显然在第一急冷过程中冻结进入玻璃态的预排列/取向在将这一聚合物基质加热到其玻璃态转变温度以上之后被保持。依据加热循环中达到的最终温度，聚合物基质中的一些区域，即具有在超过加热循环中达到的温度下玻璃化的增加程度的预排列/取向的那些区域，将保持玻璃化。 这些现象因此使得能够在拉伸吹塑之前的预加热过程中保持注射过程中在预型件引发的预结构和分层结构，并且随后在拉伸吹塑过程中能够将分层的非晶体结构转变成分层的结晶质结构。 注射腔中的冷却/急冷速度的变化使玻璃化聚合物熔体的本质_非晶体或半晶质能合理化。 尽管快速急冷将预排列/取向锁定在玻璃的玻璃化状态，但是减小的冷却/急冷速度允许玻璃化和结晶化过程之间的渐进地发展的竞争。 如本领域技术人员知道的，预排列/取向关于热诱导结晶急剧地加速结晶化的速
度，冷却速度的相对较小的差异可以在冷却的聚合物基质中引起本质的显著差异。 与像前文描述的那样处理的应用在当前技术水平中的另外的加热步骤相反，在预
结构及分层结构中的强预排列/取向的聚合物分数的结晶化在小得多的时间尺度上发生，
并且良好地位于对于目前技术水平的预型件注射循环时间和/或其有限的延长部分的典
型的时间范围内。 上述现象允许预型件的截面的不同位置之间的分子预排列/取向(见图IOA和
图10B)和/或结晶度的规则的或不规则的变化序列的引入。 适当地调节注射腔中的冷却/急冷速度(即时间和位置方式)将促进注射模塑工艺中具有实质上预分层结构的预型件的制造。此预型件将在单一拉伸吹塑工艺过程中被转变成结晶容器，而不需要加强颈部末尾的另外的加热或处理步骤。 上述现象同样地允许容器的截面的不同位置之间的分子预排列/取向和/或结晶度的规则的或不规则的变化序列的引入。 通过适当地调节注射腔中的冷却/急冷速度(即时间和位置方式)，其将促进注射模塑工艺中主体部分中具有实质上分层结构的容器的制造。此容器将不需要用于加强颈部末尾的另外的加热或处理步骤。 不同程度的冷却优选地通过要求较低的冷却速度的区域的热绝缘来保持。此热绝缘可以例如通过将低导热材料和高导热材料的组合用作插入物来完成。 对于通过当前在预型件制造中使用的标准方法的类似尺寸、设计和重量的标准PET预型件，依据本发明的工艺优选地在优选的循环时间内和/或其有限的延长部分内完成预型件的制造。所述工艺通过工具设计和过程技术来实现，以允许在预型件上的特定位置的取向梯度和不同程度的结晶度的同步发生。 预型件区域中的模具的冷却是通过循环经过模具腔和模芯的选定区域的冷却流
体完成的，对于该预型件区域中的模具，材料优选地为大致上非晶体的或半晶质的。 铭记关于到目前为止描述的本发明的机理的考虑，将容易地理解，注射过程条件
可以被优化到良好规定的范围以便制造一般物品，更具体地为本发明的预型件以及所得到
的拉伸吹塑容器。 本发明可以被应用于各种可结晶聚合物以便制造一般物品，特别是通过包括注射和拉伸吹塑的工艺制造预型件和容器。 预型件和容器可以单一地由PET或另一种可结晶聚合物制成，该另一种可结晶聚合物优选地但非排他性地为芳香族聚酯或者脂肪族聚酯、芳香族聚酯或脂肪族聚酯的混合物、芳香族或者脂肪族聚酯共聚物或以上这些物质的任何组合。 优选的例子包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸丙二醇酯(polytrimethylene n即hthalate) (PTN)、聚乳酸(PLLA)以及以上这些物质的共聚物和混合物。 由可结晶聚合物制成的预型件优选地为单层的，即包括单层的基底材料，或者这些预型件也可以为多层的，包括但不限于那些包括基底材料和阻隔材料的组合的材料。这些层中的每一层中的材料可以为单独类型的可结晶聚合物或者其可以为可结晶聚合物的混合物。 依据本发明，也已发现，非晶体大分子的预排列/取向可以进一步地通过具有较高的分子量的可结晶聚合物的应用被积极地影响，因为一旦实现取向，则来自具有较高的分子量的可结晶聚合物的预排列的大分子呈现较高抗驰豫性，因此在较长时间段内保持取向。 显然，和现有技术的方法相比，依据本发明的方法可以具有有说服力的优势。具体地，对于一般物品，或者更具体地对于由可结晶聚合物通过包括注射和拉伸吹塑的制造工艺而制成的预型件和容器，通过达到注射模塑步骤过程中在主体和颈部末尾中的分层，可以得到想要的最终利益，除其它外，这些利益还包括由于在颈部末尾中达到的较高平均水平的结晶度而使在高温下颈部末尾中的尺度变化最小化、相等的或更好的抗气体渗透性以及较高的机械强度。 此外，通过本发明的工艺，可以消除现有技术的暴露于热加热元件的步骤、选择部分的结晶化的步骤、高玻璃态转变温度材料结合更复杂的注射模塑工艺的利用的步骤和/或包括模塑后的热结晶化的过程的步骤，并且所述预型件和容器的制造发生在普通的标准制造时间范围内和/或其有限的延长部分内。 特别是对于通过包括注射和/或拉伸吹塑操作的工艺制成的一般物品，且更具体
地对于由可结晶聚合物制成的预型件和容器，本发明可导致物品的壁厚度的进一步减小，
而给出从跨越物品壁的分层的产生得到的增加的机械强度。进而，壁厚度的减小可以产生
注射和/或拉伸吹塑工艺的操作输出的实质上的增加。这些组合的益处允许生产的一般物
品，特别是由可结晶聚合物制成的预型件和容器的所有权总成本的进一步减小。 最终吹制的容器具有增加的机械强度还允许在液体冷却时真空的吸收，这使得能
够制造和具有真空面材和/或其他具体地设计的特征的常规容器相比在允许真空吸收的
瓶几何形状中具有更简单的设计和几何形状的容器。 上述优势使得本发明的物品非常适合于高度的专业应用，这些高度的专业应用包
括热填充应用和各种碳酸和/或非碳酸饮料应用。
例子 1.泮射系统(图1) a.商用级可结晶聚合物，如PET，取自0.78-0.82的经典IV范围内，像参照M&GCobiter 80那样。 b.参照la下的聚合物材料在经典的注射机器比如Huskey类型的机器上被转变，
该转变以如下典型的机器设置操作 挤出机料筒 270-290°C 喷嘴 270-290°C 歧管 275-295 °C 门 280-300°C 模具冷却水 10_15°C 循环时间 10-60秒 c.像参照M&G Clearful Max那样，位置lb重复地用于商用级可结晶聚合物，如PET，在O. 82-0. 86的增加的IV范围内。 d.像参照M&G Clearful 8006那样，位置lb重复地用于商用级可结晶共聚物，如基于PET的可结晶共聚物，在0. 78-0. 82的经典IV范围内。
2.热流道系统 a.位置la直到Id使用用于注射的预型件生产的普通经典热流道构造执行。
b.如在图2直到图9被引用的那样，位置la直到ld通过结合特定的热流道改进被重复。 3.注射预型件 a.在l和2下描述的位置通过适合于选定体积尺寸的注射拉伸吹塑瓶的工业可得的预型件的使用而被执行。 b.位置3a被重复，但是通过适合于注射拉伸吹塑瓶的工业可得的预型件的使用，对于选定的体积尺寸，预型件具有减小的轴向拉伸比。 c.对于颈部和/或主体区域，通过8t:到6(rC之间的适合的预型件模具温度，位置3a被重复。
d.对于颈部和/或主体区域，通过8t:到6(rc之间的适合的预型件模具温度，位置
3b被重复。 4.綱储爐讨禾罕 a.从位置3a直到3d得到的预型件在常规吹塑机器，比如Sidel上被再加热，在9(TC到95t:的预型件再加热温度范围下被操作。 b.从位置3a直到3d得到的预型件在常规吹塑机器，比如Sidel上被再加热，在IO(TC到ll(TC的预型件再加热温度范围下被操作。 c.从位置3a直到3d得到的预型件在常规吹塑机器，比如Sidel上被再加热，在12(TC到13(TC的预型件再加热温度范围下被操作。
5.吹塑过禾呈 a.从位置4a直到4c得到的预型件在适合于在23°C的模具温度下操作的选定尺寸的注射拉伸吹塑瓶的常规吹制模具中被吹制。 b.从位置4a直到4c得到的预型件在适合于在80°C的模具温度下操作的选定尺寸的注射拉伸吹塑瓶的常规吹制模具中被吹制。 c.从位置4a直到4c得到的预型件在适合于在160°C的模具温度下操作的选定尺寸的注射拉伸吹塑瓶的常规热定型吹制模具中被吹制。 上面的例子论证了关于最终功能性质的描述中阐明的益处，这些最终功能性质包括在普通注射和吹塑工艺产出时对机械强度、阻隔性能、尺度稳定性以及所得到的拉伸吹制容器的约O. 2mm的优化的壁厚度的改进。所得到的容器理想地被用于热填充应用(收縮率小于约4% )并被用于各种碳酸和/或非碳酸饮料应用。 在说明书和附图中仅公开了代表性的实施方式。特定术语已被用于一般的和描述性的意义而不是用作限制性的目的。对于本领域技术人员，显然应理解，本发明不应被不适当地限制到如上文阐明的说明性例子。
1权利要求
一种用于制造容器的注射吹塑方法，其包括以下步骤经由热流道系统将熔化的可结晶聚合物注射到预型件模具中，以及通过吹制双轴地拉伸预型件，从而形成容器，所述方法的特征在于，所述预型件包括所述预型件的截面的不同位置之间的分子预排列/取向的规则的或不规则的变化序列。
2. —种用于制造容器的注射吹塑方法，其包括以下步骤经由热流道系统将熔化的可 结晶聚合物注射到预型件模具中，以及通过吹制双轴地拉伸预型件，从而形成容器，所述方 法的特征在于，所述预型件包括所述预型件的截面的不同位置之间的分子预排列/取向的 规则的或不规则的变化序列和结晶度的规则的或不规则的变化序列。
3. —种用于制造容器的注射吹塑方法，其包括以下步骤经由热流道系统将熔化的可 结晶聚合物注射到预型件模具中，以及通过吹制双轴地拉伸预型件，从而形成容器，所述方 法的特征在于，所述方法还包括选择性地改变所述热流道系统内的熔化的可结晶聚合物的 流动路径的方法。
4. 一种用于制造容器的注射吹塑方法，其包括以下步骤经由热流道系统将熔化的可 结晶聚合物注射到预型件模具中，以及通过吹制双轴地拉伸预型件，从而形成容器，所述方 法的特征在于，所述容器包括所述容器的截面的不同位置之间的分子预排列/取向的规则 的或不规则的变化序列和结晶度的规则的或不规则的变化序列。
5. 如权利要求l-4所述的方法，其中，在所述热流道系统中，聚合物熔体流动路径包括位于针内、位于母线内或其组合内的压型。
6. 如权利要求l-4所述的方法，其中，在所述热流道系统中，聚合物熔体流动路径包括将插入物放置在所述热流道系统内。
7. 如权利要求2-3所述的方法，其中，注射模塑腔具有恰当的冷却供给，以影响所述预 型件的截面的不同位置之间的分子预排列/取向和结晶度的规则的或不规则的变化序列。
8. 如权利要求1-4所述的方法，其中，所述可结晶聚合物为PET、高IV PET或改良的 PET或者其组合。
9. 如权利要求8所述的方法，其还包括以下步骤提供适合于改变所述预型件的物理 特性的共聚物，例如但不限于聚酰胺、PGA、 PEN或其混合物。
10. 如权利要求8所述的方法，其还包括以下步骤提供添力0剂，例如抗氧化剂、，-吸 收剂、染料、着色剂、成核剂、填料及其混合物。
11. 一种预型件，其适合于吹塑并由可结晶聚合物制成，所述预型件的特征还在于，所 述预型件包括分子预排列/取向的规则的或不规则的变化序列。
12. —种预型件，其适合于吹塑并由可结晶聚合物制成，所述预型件的特征还在于，所 述预型件包括所述预型件的截面的不同位置之间的分子预排列/取向的规则的或不规则 的变化序列和结晶度的规则的或不规则的变化序列。
13. 如权利要求11、12所述的预型件，其中，所述可结晶聚合物为PET、高IV PET或改 良的PET或者其组合。
14. 如权利要求13所述的预型件，其还包括以下步骤提供适合于改变所述容器的物 理特性的共聚物，例如但不限于聚酰胺、PGA、 PEN或其混合物。
15. 如权利要求13所述的预型件，其还包括以下步骤提供添加剂，例如抗氧化剂、 UV-吸收剂、染料、着色剂、成核剂、填料及其混合物。
16. —种容器，其通过可结晶聚合物的吹塑制成，所述容器的特征还在于，所述容器包 括所述容器的截面的不同位置之间的分子预排列/取向的规则的或不规则的变化序列和 结晶度的规则的或不规则的变化序列。
17. 如权利要求16所述的容器，其中，所述可结晶聚合物为PET、高IV PET或改良的 PET或者其组合。
18. 如权利要求17所述的容器，其还包括以下步骤提供适合于改变所述容器的物理 特性的共聚物，例如但不限于聚酰胺、PGA、 PEN或其混合物。
19. 如权利要求17所述的容器，其还包括以下步骤提供添加剂，例如抗氧化剂、UV-吸 收剂、染料、着色剂、成核剂、填料及其混合物。
20. 如权利要求16所述的容器，在热填充操作过程中，所述容器的收縮率小于约4%。
21. 如权利要求16或20所述的容器，其具有壁厚度小于约lmm、优选为约0. 2mm的部分。
22. 如权利要求16或20所述的容器的用途，用于热填充应用。
23. 如权利要求16或20所述的容器的用途，用于碳酸或非碳酸饮料应用。
全文摘要
一种用于制造容器的注射吹塑方法，所述方法包括以下步骤经由热流道系统将熔化的可结晶聚合物注射到预型件模具中，以及通过吹制双轴地拉伸预型件，从而形成容器，所述方法的特性在于，所述方法还包括选择性地改变热流道系统内的熔化的可结晶聚合物的流动路径的方法。
文档编号B29C45/28GK101743112SQ200880023773
公开日2010年6月16日 申请日期2008年5月30日 优先权日2007年5月31日
发明者史蒂文·迪尔希克斯 申请人:商业解决方案联盟(A4Bs)