用于制造诸如饮料容器的容器的方法和设备的制作方法
【专利摘要】一种用于制造容器(802)的方法，包括：-提供预成型件(705)，该预成型件大体呈管状并设有封闭端(709)、腔(707)以及与该腔(707)相通的开放端(710)；-相对于预成型件(705)定位至少一个限制装置(711，714)，以限定至少一个限制区并限制预成型件(705)在上述至少一个限制区中的扩张；-通过开放端(710)将预定体积的不可压缩流体(800)注射至预成型件(705)的腔(707)中，驱使预成型件(705)通过扩张而塑性地变形，该预成型件(705)在位于上述至少一个限制区之外的至少一个扩张区中自由地扩张；以及-用于制造饮料容器(802)。
【专利说明】用于制造诸如饮料容器的容器的方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于制造容器的方法。更具体地，本发明涉及通过吹制成型法生产用于存储饮料的容器，其中通过注射不可压缩流体来完成这种吹制成型过程。本发明还涉及用于执行这种方法以产生如上所述的容器的设备以及通过上述方法制造的饮料容器。
[0002]背景
[0003]传统拉伸吹制成型过程从制造被称为“预成型件”的物体开始。预成型件呈使人想起试管的长型形状，并具有大体柱状的本体，该本体具有由一个封闭端和与腔相通的开放端限定的内部腔。预成型件的开放端还可设有外螺纹、肩部或边、或通常与密封装置或闭合装置一起作用的其他特征。
[0004]最通常，通过注射成型使用塑性成型领域中已知的设备和技术来制造预成型件。预成型件的开放端的制造通常配置成基本在注射成型步骤中完成，从而预成型件的开放端与完成的容器的开口具有实质相同的配置。
[0005]一旦制造了预成型件，则必须预热预成型件。通常使用烤箱、辐射加热器、热气射流或其他方法来完成预热过程。优选地，预成型件的位于开放端附近的部分未被预热，以维持已设置在该开放端处的螺纹等的形状和结构完整性。预成型件被加热，直到预成型件到达制造该预成型件的具体类型的塑料的玻璃态转化温度，预成型件在该温度软化并且变得可进行机械加工。
[0006]此时，预成型件准备好进行成型。预成型件大体围绕在模具内，其中该模具基本由非常紧密地锁定起来的三个部分(底部和两个侧部)组成。模具组件通常设有开口，以使得预成型件的管状部分设置成位于模具内，并且预成型件的开放端(即，开口部分)设置在该模具外。开口部分未变形或以其他方式改变，并且在该过程的随后步骤中，预成型件的其余部分变形。模具的内侧被配置成为这样的容器的反像，其中预成型件最终将制造成该容器。
[0007]一旦模具包围预成型件，则开始膨胀步骤。空气被用作工作流体，并且在非常高的压强下通过预成型件的开放端注射至预成型件中，致使软化的预成型件扩张，直到该预成型件符合由模具的内侧面限定的表面。可加热空气，以促进预成型件的变形。一旦预成型件已充分地膨胀至由模具腔限定的形状，则释放预成型件内部的压缩空气，然后现在完成了容器。从容器周围撤回模具部分，并从机器移除容器。此时，机器被重设为开始另一预成型件的成型周期。刚制造的容器通常将进行清洗、填充、密封以及包装以供分发。
[0008]现有技术的过程在多个方面是不利的。最重要地，需要大量的能量来实施现有技术的过程。因为空气用作工作流体以适当地实施膨胀步骤，所以必须在极其高的压强供给空气以抵消空气的可压缩性。在多个操作中，这意味着空气必须压缩至约25巴的最小压强，从而需要大量能量并且生成大量的废热。通常，大部分废热消散至周围环境中。总而言之，这意味着根据现有技术中已知的技术，需要大量能量的连续源来成功地使塑料容器吹制成型。
[0009]现有技术的过程在以下方面也是不利的:可实现的生产量由必须使用的成型设备的结构限制。现有技术的过程使用由数个部分组成的模具。这些部分最通常由固态铝块加工成，并且这些部分通常非常沉重且不灵便。
[0010]当模具部分集合在预成型件周围时，模具部分必须有力地夹持起来，然后当膨胀步骤完成时释放模具部分并移走模具部分，以使得可移除容器并重复成型过程。这样减慢了吹制成型机的操作并增大了完成一个成型周期的时间(也叫做“循环时间”)，从而减小了所使用的每个吹制成型机的总输出。
[0011]此外，该过程在以下方面是不利的:该过程需要容器外表面的完整模具。如上所述，这种模具通常必须从固态金属块加工而成，以实现使用在吹制成型机中所需的物理健壮度。作为模具，根据定义其还必须包括完成的容器的每个表面特征，并加工至非常高的表面光洁度，以避免模具中的任何缺陷转印至其所制造的容器的表面。模具部分还必须极其紧密地安装起来，以避免在扩张步骤中压强降低或模具部分之间塑料的任何泄漏(也叫做“溢料”)。吹制成型机中的这种高压、严格的公差和大生产运行可快速地使模具组件磨损至不能再用于形成容器的程度，从而需要再抛光或替换。
[0012]因此，适当构造的模具需要数个大固态金属块，必须在极其严格的公差内并且以非常高质量的抛光来加工完成的容器的准确形状。这在以下方面也是不利的:这种精公差的加工对象通常需要机械工人相当大量的时间和专业技术，从而增大了实施该制造方法的代价。
[0013]在现有技术中，已试图解决以上问题中的每一个。最显著地，第2006/0097417号美国申请描述了用于制造容器的方法，其中在高压强情况下通过使用流体(液体或气体)来使塑料预成型件膨胀。预成型件准许自由地扩张，从而生产呈泪珠状的容器。
[0014]该过程在以下方面是不利的:通过不均匀地预热预成型件来实现对预成型件的变形或所制造的容器的形状的唯一控制。虽然可在容器的大概形状上实施一些控制，但是通过该方法制造的容器实质上仍然呈同样的泪珠状。超过该情况的任何形成容器的过程需要额外步骤，在该额外步骤中工具被压至容器中以使容器变形，该额外步骤在膨胀步骤之后但在填充步骤之前执行。
[0015]因此，本发明的一个目的为提供用于制造容器的过程，该过程不需要大量的能量、笨重且昂贵的成型工具或耗时的额外步骤来制造可用的容器。
[0016]根据第一方面，本发明涉及用于制造容器的方法，该方法包括:提供预成型件，该预成型件大体呈管状并设有封闭端、腔以及与该腔相通的开放端；相对于预成型件定位至少一个限制装置，以约束在至少一个限制区中的扩张；以及通过开放端将预定体积的不可压缩流体注射至预成型件的腔中，驱使预成型件从而通过扩张塑性地变形，该预成型件在位于上述至少一个限制区之外的至少一个扩张区中自由地扩张。
[0017]该方法与现有技术的方法相比是有利的，这是因为该方法与已知方法相比需要较少能量来实施。首先，在任何吹制成型过程中，工作流体(可压缩的或不可压缩的)必须达到足够的压强，以实现预成型件的扩张。在现有技术中，工作流体为气体，通常为空气。将空气压缩至足够的压强以使预成型件成型需要大量能量并且还生成大量废热。在本发明中，工作流体为不可压缩流体，与可压缩流体相比其需要较少能量来达到所需的压强。这可使用泵来完成，泵在本领域中是众所周知的、能够容易得到的并且容易适于大量的连续作业。
[0018]此外，本发明在以下方面是有利的:本发明不需要像现有技术那样实施完整的多部分模具组件来限定其所制造的容器的最终形状。作为替代，由注射至预成型件中以使预成型件扩张的不可压缩流体的体积以及通过至少一个限制装置对预成型件的扩张的局部限制来限定容器的最后形状。
[0019]在注射步骤中，当通过开放端将流体注射至预成型件的腔中时预成型件将扩张。限制区用来局部地约束这种扩张:预成型件将一致地扩张，直到其外表面遇到限制装置。此时，预成型件的外表面将符合如限制装置所限定的限制区，并且预成型件至扩张区域的扩张将增加以进行补偿。通过战略性地定位至少一个限制装置，预成型件可扩张成完成的饮料容器，而不需要制造和使用完整的模具组件。
[0020]不存在完整的多部分模具组件、不存在于预成型件周围封闭该模具组件以及打开该模具组件以移除完成的容器的步骤因此使得本发明的方法与现有技术中已知的方法相比可更快且更经济地实施。
[0021]此外，不使用完整的模具组件减小了制造和维持实施该过程所需的合适工具的费用。仅必须制造一个或多个限制装置而不是由固态金属块制造模具部分。这些限制装置可配置成远小于完整的多部分模具组件，可能由板而不是块制成，或由更便宜的材料制成。这种限制装置可更快、更便宜且更容易地制造，因此费用更低地制造和替换。
[0022]根据另一特征，在提供预成型件的步骤之后，该方法包括用于沿该预成型件的纵向轴线拉伸该预成型件的步骤。
[0023]这样便于预成型件在注射步骤中的纵向形变，促进预成型件的一致形变，并因此实现了沿所得到的饮料容器的表面的一致的壁厚度和物理特征。以这种方式，可制造更多种容器，并且仍然维持容器的均匀性和一致的结构完整性。
[0024]根据又一特征，在注射步骤中注射至预成型件的上述预定体积的不可压缩流体密封在容器中。
[0025]这在以下方面是有利的:如果用于使容器扩张的工作流体还是该容器旨在最后包括的流体，则准许同时制造和填充该容器。结合扩张的步骤和填充的步骤因此用来缩短包装液态产品的过程并减少了实施该过程所需的设备数量，从而降低了由操作者所产生的费用。
[0026]根据又一特征，至少一个限制装置为标签。
[0027]这在以下方面是有利的:其准许结合形成容器的步骤和形成标签的步骤。这样减少了制造形成和填充的容器所需的步骤数目，从而与根据现有技术的生产线相比从体现本发明的生产线产生更快且更经济的输出。
[0028]根据本发明的又一特征，本发明的特征还在于，在注射预定体积的不可压缩流体的步骤之前，该方法包括用于预热预成型件的至少一部分的额外步骤。
[0029]这在以下方面是有利的:当预成型件被充分预热时，预成型件将更容易地设置成塑性形变。这准许预成型件在注射步骤中与在没有这种预热的情况下可能的情况相比更大程度地变形。以这种方式，与不利用本发明的过程的情况相比，利用本发明的过程可制造更多种类的饮料容器，从而增大本发明的灵活性。
[0030]根据又一特征，预成型件被分成多个区域，每个区域的预热被独立地控制。
[0031]这在以下方面是有利的:其准许根据在任一具体区域中期望的形变度将预成型件预热至更高或更低的程度。以这种方式，可使用于预热预成型件的总能量最小化，因为仅在必须的位置处执行预热，并且预热仅执行至满足所考虑的具体应用的要求所需的程度。以这种方式，可以以尽可能能量有效且成本有效的方式实现利用添加预热步骤实现的灵活性。
[0032]根据第二方面，本发明涉及用于制造容器的设备，其包括用于通过开放端将预定体积的不可压缩流体注射至预成型件的腔中的装置，该预成型件大体呈管状并设有封闭端，该开放端与上述腔相通；以及限定至少一个限制区的至少一个限制装置；其中上述至少一个限制装置相对于预成型件设置成在将上述的预定体积的不可压缩流体注射至预成型件的腔中时，预成型件的扩张在至少一个限制区中被约束并且预成型件在位于上述至少一个限制区之外的至少一个扩张区中自由地扩张。
[0033]使用至少一个限制装置而不是完整的多部分模具减少了使容器成型所需的时间，这是因为其减少了准备机器以形成预成型件所需的时间。
[0034]另外，因为使用不可压缩流体来形成容器比空气或其他可压缩流体需要更少的能量来达到适当的工作压强，所以减少了能量消耗。以这种方式，相对于现有技术中已知的设备，实现了显著的能量节约并且同时提高了输出和降低了每个所制造单位的总费用。
[0035]根据有利的特征，该设备包括沿上述预成型件的纵向轴线拉伸预成型件的装置。
[0036]在不使用拉伸装置的情况下，变形的预成型件的自然趋势为以相同的速率在所有方向上向外扩张。这意味着对于长度大于宽度的容器而言，在预成型件的表面的每个位置处，预成型件的扩张可能并不适当，从而导致了具有不均匀壁厚度的容器。
[0037]使用拉伸装置促进了预成型件均匀地变形成具有均匀壁厚度以及通过扩张在其表面上具有一致物理特征的高容器。以这种方式，该设备可用于制造更多种类的容器，从而增大了该设备在操作中的灵活性。
[0038]根据另一特征，至少一个限制装置设置成与上述预成型件的纵向轴线共轴，以限制上述预成型件在径向方向的扩张。
[0039]这在以下方面是有利的:这样配置的限制装置将在限定限制区的部分表面上约束预成型件的径向扩张，因此约束如此形成的容器的半径。然后，以这种方式，完成的容器的半径在一个或数个区域处可被限定，而预成型件的其余部分自由地扩张。从而可制造更多种类的容器，并且在其尺寸和属性方面具有更大的控制。
[0040]根据又一特征，至少一个限制装置为标签。
[0041]这在以下方面是有利的:这样配置的设备将生产在一个步骤中制造和标记的容器。这样增大了装瓶操作的速度和输出，因为消除了在制造步骤与标记步骤之间传输容器的时间。从而使得制造过程更快、更有效且更成本有效。
[0042]根据本发明的又一特征，上述至少一个限制装置包括管，该管设置在预成型件周围，以与该预成型件的纵向轴线共轴并且限制该预成型件在径向方向的扩张。
[0043]这在以下方面是有利的:其制造了具有大体圆形横截面的长型容器，该形状对于饮料容器来说是期望的。在一些实施方式中，这种管可由普通管制成。这准许在不产生制造完整的多部分模具的费用的情况下使用该设备。因此，进一步增大了体现本发明的该设备的输出并且变得更经济的。
[0044]根据又一特征，至少一个限制装置设置成与上述预成型件的纵向轴线垂直，从而限制上述预成型件在纵向方向的扩张。
[0045]这在以下方面是有利的:这样配置的限制装置将在限定限制区的部分表面上约束预成型件的纵向扩张，并因此约束如此形成的容器的长度。然后，以这种方式，完成的容器的长度在一个或数个区域处可被限定，而预成型件的其余部分准许自由地扩张。然后，以这种方式，限制装置可配置成产生具有所需的尺寸属性并在其他位置处自由地扩张的完成的容器。从而可制造更多种类的容器，并且在其尺寸和属性方面具有更大的控制。
[0046]根据另一特征，上述至少一个限制装置包括基板，该基板设置成限定容器的底端。
[0047]这在以下方面是有利的:根据其尺寸及预定的应用，可期望容器在其基部处具有具体的、限定的形状。利用成基板形式的限制装置将生产这样的容器，该容器的形状以其他方式由注射至预成型件中的不可压缩流体的体积限定，但是该容器的基部部分由基板限定。这样使得本发明更灵活，从而准许在更多的应用中实现本发明的优点。
[0048]根据又一特征，该设备包括多个基部销，该多个基部销可收回地设置并且布置成垂直于上述的纵向轴线。
[0049]这在以下方面是有利的:预成型件在基部销周围延伸，从而在所形成的饮料容器的底部中形成多个瓣状凸起。上述销可收回地安装以使得在完成形成步骤之后可移除该容器。因为这种瓣状凸起高度耐压强并且给予容器良好的结构刚度和强度，所以这种瓣状凸起使用在在压强作用下保持充有碳酸气的液体或其他类似物质的容器的底部。通过本发明的特征，可在不使用完整的多部分模具以及不产生制造完整的多部分模具的附带费用的情况下，形成具有瓣状基部的容器。以这种方式，可以最小的代价和调整实现瓣状基部的优点，并且具有本发明的其他特征和方面所导致的增大的效率和生产率。
[0050]根据又一特征，至少一个限制装置设置成相对于上述预成型件的纵向轴线倾斜。
[0051]这在以下方面是有利的:其准许制造这样的容器，该容器的表面的一个区域相对于开放端倾斜，并且该区域大体由限制装置限定。以这种方式，本发明变得更灵活并且能够制造成更多种形状的容器。
[0052]根据第三方面，本发明涉及由如上所述的方法制造的饮料容器。
[0053]这在以下方面是有利的:这种饮料容器体现制造该饮料容器的方法的优点。该饮料容器因此将更好地适于其所预定的用途并且比通过现有技术中已知的方法制造的可比较的饮料容器更便宜。
【专利附图】
【附图说明】
[0054]通过以下描述还将呈现本发明的其他特点和优点。
[0055]在通过非限定性示例给出的附图中:
[0056]-图1是在注射步骤之前的包括预成型件和限制装置的用于制造第一饮料容器的设备的剖视图；
[0057]-图2是在注射步骤之后的用于制造第一饮料容器的设备的正交剖视图；
[0058]-图3是在用于预热预成型件的第一步骤中的用于制造第二饮料容器的设备的正交视图；
[0059]-图4是在用于定位预成型件的第二步骤中的用于制造第二饮料容器的设备的轴测图；
[0060]-图5是在用于注射不可压缩流体的第三步骤中的用于制造第二饮料容器的设备的轴测图；
[0061]-图6是第二饮料容器的轴测图；
[0062]-图7是配置成用于定位预成型件的第一步骤的用于制造第三饮料容器的设备的部分剖视图；
[0063]-图8是在用于注射不可压缩流体的第二步骤中的用于制造第三饮料容器的设备的部分剖视图；以及
[0064]-图9是在用于注射喷射第三饮料容器的第三步骤中的用于制造第三饮料容器的设备的部分剖视图。
【具体实施方式】
[0065]首先，下面将参照图1和图2描述用于制造第一饮料容器的方法和设备。
[0066]图1示出了在注射步骤之前的设备，其中第一预成型件100通过扩张而变形。第一预成型件100大体呈管状、具有包括外表面102和内表面103的壁101、并且配置成在第一端部104处封闭并在第二端部105处开放。第二端部105设有开口 106，开口 106与第一预成型件100中通过上述壁101和第一端部104限定的腔107相通。第二端部105还设有凸缘108和第一螺纹109。理想地，第一预成型件100制造成相对于纵向轴线110对称。
[0067]在一个实施方式中，第一预成型件100由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为通常用于制造坚硬、耐用、便宜且容易制造的饮料容器的热塑性聚合物。其还是一种在制造中其特性已充分理解且可预测的材料。然而，根据待形成的饮料容器以及该饮料容器的应用，可使用其他各种聚合物。
[0068]PET是尤其有利的，从绝对意义上和相对于可用于制造饮料容器的其他热塑性聚合物来说，PET可实现高结晶度。这种结晶化提供了包括PET的物体的强度和弹性。
[0069]此外，当这种物体处于PET的玻璃态转变温度(约80°C )以下时，物体的变形将在PET中诱导部分结晶。该过程在物体内生成热，而热将进一步促进物体的变形。由PET制成的预成型件(如第一预成型件100)因此理想地适于该方法。
[0070]该设备自身包括头部111，头部111设有流体口 112。预定体积的不可压缩流体113经由通道114穿过流体口 112注射至腔107中。头部111设有第二螺纹115，第二螺纹115与位于第一预成型件100的第二端部105处的第一螺纹109相接合，从而使流体口 112维持与腔107密封且压力密闭的连通。虽然本实施方式使用螺纹连接，但是其他实施方式可使用不同的装置以维持压力密闭连通。
[0071]在以压强116注射预定体积的不可压缩流体113的同时，拉伸杆117在方向118前进至腔107中，直到末端119接触接触点120，其中接触点120位于第一预成型件100的第一端部104处的内表面103上。这时，第一预成型件100开始变形，并且壁101的厚度在第一预成型件100扩张时变小。
[0072]虽然该设备使用了插设至第一预成型件100的腔107中的杆，但是用于拉伸预成型件的其他装置可使用在本发明的其他实施方式中。这种装置可包括但不限于夹持器和吸力装置。可选择用于拉伸预成型件的装置，以实现该装置将用于的具体应用的最优结果。
[0073]该设备还设有限制装置121。限制装置121设置成使得扩张的第一预成型件100将与限制装置121的面122接触。限制装置121阻止第一预成型件100的扩张，从而沿面122约束第一预成型件100。面122因此限定出限制区。
[0074]在该实施方式中，使用板形的限制装置121，但是根据应用的需要可使用其他更复杂的形式。诸如形状、尺寸、表面图案等这些方面可被改变，以更好地适应使用限制装置121的具体应用。
[0075]图2示出了注射步骤之后的设备。第一预成型件100 (这里示出了第一预成型件100的轮廓以供参考)已完全扩张成第一饮料容器200。拉伸杆117已延伸至第一饮料容器200的全长。
[0076]在第二端部105附近，第一饮料容器200实质上相对于第一预成型件100没有改变，以使得开口 106、凸缘108以及第一螺纹109大体呈与其在第一预成型件100上的形式相同的形式。对于螺旋帽或相似封闭件的应用，开口 106、凸缘108以及第一螺纹109因此维持在最佳情况。
[0077]然而，第一预成型件100的其余部分进行了扩张，以使得壁101变薄并且腔107填充有已注射的预定体积的不可压缩流体113。除如上所述的位于第二端部105附近的特征以外，在注射步骤中，第一预成型件100关于其表面自由地变形，从而根据注射在第一预成型件100中的预定体积的不可压缩流体113而变化。第一饮料容器200的体积因此基本由用于形成第一饮料容器200的不可压缩流体113的预定体积限定。
[0078]然而，在限制装置121的区域中，第一饮料容器200的壁101的扩张被限制，以使得面122限定出限制区。限制区大体位于饮料容器200的壁101接触限制装置121的面122的位置处。
[0079]第一饮料容器200的形成因此由以下两个因素限定:由面122限定的限制区对第一预成型件100的扩张的约束，以及在注射预定体积的不可压缩流体113过程中第一预成型件100的其他部分的自由扩张。
[0080]其次，下面将参照图3至图6描述用于制造第二饮料容器的方法和设备。图3至图6示出了通过预热第二预成型件、相对于至少一个限制装置定位该第二预成型件以及使该预成型件扩张成饮料容器的用于制造第二饮料容器的方法。
[0081]图3示出了该方法的第一步骤，用于预热第二预成型件的步骤。提供了第二预成型件300，该第二预成型件300由热塑性聚合物制成并包括壁301、封闭的第一端部302、以及开放的第二端部303，其中该第二端部设有开口 304、螺纹305以及凸缘306，并且第二预成型件300围绕腔307。
[0082]在第一步骤中，第二预成型件300定位成与加热装置(如这里示出的辐射加热器308)邻近。辐射加热器308向第二预成型件300发射红外波309，这样升高了壁301的温度。优选地，第二预成型件300绕其纵向轴线310进行旋转，以保证均匀地加热第二预成型件300的整个壁301。这种预热致使第二预成型件300软化、变得有延展性并且更易变形。
[0083]第二预成型件300的壁301还分成多个区域311至315。在该实施方式中示出了五个区域；根据待制造的饮料容器的形状，其他实施方式可使用更多或更少的区域。辐射加热器308配置成使得其输出可沿其长度变化，从而改变每个区域311-315中的加热强度(本文中由符号i表示)。任一区域311-315中的加热强度越大，则在区域311-315中第二预成型件300的壁301将变得越软，并且在区域311-315中的变形越大。
[0084]用于每个区域311-315的强度i可描述为平均强度x的倍数。平均强度x适于预成型件300的尺寸、预成型件300的壁301的厚度、制造预成型件300的材料以及在后面的步骤中预成型件300扩张的程度。在该实施方式中，例如，在区域313中照射在预成型件的壁301上的红外波308的强度i等于平均强度X，而区域314中的强度i为平均强度x的
2.5倍，并且完全没有加热区域311。因此，预成型件300的壁301在一些区域中比在其他区域中更易于变形。
[0085]图4示出了该方法的第二步骤，用于在注射步骤之前定位预热的第二预成型件的步骤。
[0086]第二预成型件300相对于基板400和标签401进行定位。可通过自动化装置来完成基板400和标签401的位置以及第二预成型件300的定位和成形，该自动化装置可源自构建组装线的领域中已知的技术。然而，在该图中，为了清晰起见，省略了这种装置。
[0087]优选地，第二预成型件300、基板400以及标签401都关于轴线402对称并且与轴线402共轴。这将导致形成轴向对称的饮料容器，从而便于之后的处理、运输以及存储。
[0088]基板400位于第二预成型件300下面。在该实施方式中，基板400设有凹陷403和多个脊状突起404 ;理想地，基板400的凹陷403和脊状突起404被配置以限定饮料容器的底部。
[0089]标签401理想地为塑料环，其预先印有产品商标405及其他信息。标签401关于第二预成型件300共轴地定位，并且内表面406面朝预成型件300。理想地，在随后的注射步骤之后，标签401将保持附接至所得到的饮料容器。
[0090]图5示出了该方法的第三步骤，用于注射不可压缩流体的步骤，其中预热且定位后的第二预成型件被扩张成第二饮料容器。
[0091]预定体积的不可压缩流体500在压强501下通过开口 304注射至第二预成型件300中(这里示出了第二预成型件300的轮廓以供参考)。为了清晰起见，省略了用于将不可压缩流体500注射至第二预成型件300中的设备。
[0092]以压强501将不可压缩流体500注射至第二预成型件300中的步骤致使上述第二预成型件300通过扩张而塑性变形。通过上文描述且在图3中示出的预热步骤促进了这种变形，其中该预热步骤已使得第二预成型件300变软且有延展性。注射不可压缩流体500的步骤致使第二预成型件扩张成第二饮料容器502。
[0093]如上文所描述的以及在图3中所示的，部分地通过应用至第二预成型件300的预热步骤来控制第二预成型件300扩张成第二饮料容器502。第一饮料容器502被分成多个部分，每个部分对应于预成型件的一个区域:颈部部分503，对应于区域311 ;上部部分504，对应于区域312 ;中间部分505，对应于区域313 ;下部部分506，对应于区域314 ;以及基部部分507，对应于区域315。扩张度以及因此第一饮料容器在每个部分503-507中呈现的形式为预成型件300的每个区域311-315中预热强度的结果。
[0094]在该实施方式中，上部部分504和下部部分506中的扩张程度大于中间部分505的扩张程度。这部分地由于标签401作为限制装置并且标签401的内表面406因此限定出限制区的事实。第二预成型件300的扩张因此在标签401内被约束但在标签401外是自由的。
[0095]这样的结果是上部部分504和下部部分506的直径大于中间部分505的直径。所得到的第二饮料容器502因此呈美观且人体工学的“沙漏”状。第二饮料容器502的沙漏形状还用来将标签401保持在适当的位置，而不需要粘合剂或其他固定装置，从而改进了饮料容器的制造的经济性。
[0096]基板400还作为限制装置，限制第二预成型件300在向下方向的扩张。当第二预成型件300扩张时，第二预成型件300填充基板400的凹陷403并呈现基板400的形状(包括脊状突起404的形状)，从而使所得到的第二饮料容器502的基部部分507成型。凹陷403因此还限定出限制区。
[0097]图6示出了完成的第二饮料容器。帽600旋拧到第二饮料容器502上，从而密封第二饮料容器502并将预定体积的不可压缩流体500包围在上述第二饮料容器502中。饮料容器的基部设有多个支脚601，支脚601反映如在上文描述的并在图4中示出的基板400的形状。
[0098]再次，下面将参照图7-图9描述用于制造第三饮料容器的方法和设备。
[0099]图7示出了配置成用于定位预成型件的第一步骤的用于制造第三饮料容器的设备。图7的设备包括管700，管700具有环形横截面并且竖直地定向。管在底端701处开放，并且管的顶端702设有两个颈部板703。颈部板703可滑动地设置在管700的顶端处，并且配置成使得当两个颈部板703被拉在一起时，提供预成型件孔704。
[0100]该设备配置成容纳第三预成型件705。如上述的第一预成型件100和第二预成型件300那样，第三预成型件705大体呈管状，具有与该第三预成型件705内部的腔707相通的开口 706以及位于该第三预成型件705的开口附近的凸缘708。预成型件705因此设有封闭的第一端部709和开放的第二端部710。
[0101]预成型件孔704配置成准许第三预成型件705与其凸缘708位于颈部板703上面并且第三预成型件705的大部分突出至管700的内部711中。颈部板703可以可选地设有锪孔712，凸缘708位于锪孔712中。理想地，颈部板703、预成型件孔704、以及锪孔712配置成使得管700和第三预成型件705沿纵向轴线713是共轴的。这将保证第三预成型件705相对于管700的一致定位。
[0102]管700还设有多个可收回销714，可收回销714穿过管700的壁放射状地突起至管700的内部711中。在注射步骤中，在第三预成型件705的扩张过程中，可收回销714作为限制装置。内部711和可收回销714因此沿其表面限定出限制区。
[0103]根据使用所制造的饮料容器的具体应用，可改变使用的可收回销714的数目；图7-图9的实施方式使用了 3个可收回销714，其中两个是可见的。
[0104]图8示出了在第二步骤中用于注射不可压缩流体的设备。利用压强801穿过开口将不可压缩流体800注射至第三预成型件705 (这里以虚线示出)中，从而使第三预成型件705扩张成第三饮料容器802。第三预成型件705放射状地扩张，直到其接触管700的内表面803，在管700的内表面803处，第三预成型件705的放射状扩张被限制。第三饮料容器802因此与管700的内部具有约相同的直径。
[0105]第三预成型件705还沿纵向轴线713自由地扩张，超过可收回销714第三预成型件705沿纵向轴线705并超过可收回销714的自由扩张导致多个瓣状凸起804。因为通过自由扩张形成瓣状凸起，所以瓣状凸起的尺寸因此为不可压缩流体800的体积的函数，以及通过扩张得到的第三饮料容器整体的体积因此也是不可压缩流体800的体积的函数，其中在注射步骤中不可压缩流体800用于形成第三饮料容器802。
[0106]此外，第三饮料容器802可支承在上述瓣状凸起804上。这样准许第三饮料容器802在不必须使用诸如套环或托盘的额外结构和在不必须执行额外步骤以将这种额外结构与第三饮料容器集成的情况下直立。
[0107]图9示出了在第三步骤中用于喷射第三饮料容器的设备。此时，第三饮料容器802已完全形成，并且不可压缩流体800的全部体积已注射在第三饮料容器802中。现在可从该设备移除第三饮料容器802。
[0108]颈部板703被收回，从而使凸缘708与锪孔712脱离。可收回销714也被收回，从而使可收回销714从完成的瓣状凸起804之间撤回并准许完成的第三饮料容器802穿过管700的开放底端701在方向900上掉落。完成的第三饮料容器802然后可运输至其他地方以进行进一步的处理，例如加盖或标记。
[0109]虽然该设备理想地配置成使得第三饮料容器802通过重力从管自由地掉落，但是在一些实施方式中，还必须提供用于驱使第三饮料容器802在方向900上从管700掉落的
目.ο
[0110]这可通过以下方式来完成:略微减小第三饮料容器802内不可压缩流体800的压强，以使得第三饮料容器802的弹性使其收缩到足够小从而准许其从管700自由地掉落。用于驱使喷射第三饮料容器802的其他装置可包括但不限于机械推动器或夹持器或吸引装置。
[0111]当然，本发明不限于上文描述及在附图中示出的实施方式。在不背离本发明的保护范围的情况下，尤其仍然可对各元件的结构或通过技术等同物的替换来进行修改。
[0112]尤其是，应理解，虽然本公开涉及饮料容器饮料制造，但是以上公开中的方法和设备并不必须限制于用于饮料的容器的制造。相反，可采用上述的方法和设备用于制造用于多种物质(包括但不限于化妆品、药物、化学制品等)的容器。
[0113]在不背离本文中描述的发明原理的情况下，所实现的本发明的准确配置和操作因此可不同于以上描述。因此，本公开的范围旨在作为示例性的而不是限定性的，并且本发明的范围由至少部分地源自于上述公开的任何权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种用于制造容器的方法，包括以下步骤: -提供预成型件(100，300，705)，所述预成型件(100，300，705)大体呈管状，并设有封闭端(104，302，709)、腔(107，307，707)以及与所述腔(107，307，707)相通的开放端(105，303，710)； -相对于所述预成型件(100，300，705)定位至少一个限制装置(121，400，401，700，714)，以限定至少一个限制区并约束所述预成型件(100，300，705)在所述至少一个限制区中的扩张；以及 -通过所述开放端(105，303，710)将预定体积的不可压缩流体(113，500，800)注射至所述预成型件(100，300，705)的所述腔(107，307，707)中，驱使所述预成型件(100，300，705)通过扩张来塑性地变形，所述预成型件(100，300，705)在位于所述至少一个限制区之外的至少一个扩张区中自由地扩张。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在提供预成型件(100)的步骤之后，所述方法包括沿所述预成型件(100)的纵向轴线(110)拉伸所述预成型件(100)的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将在注射步骤中注射至所述预成型件(300)中的所述预定体积的不可压缩流体(500)被密封在所述容器(502)中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个限制装置为标签(401) ο
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在注射预定体积的不可压缩流体(500)的步骤之前，所述方法包括用于预热所述预成型件(300)的至少一部分的额外步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述预成型件(300)被分成多个区域(503-507)，每个所述区域(503-507)的预热被独立地控制。
7.—种用于制造容器(200,502,802)的设备，包括: -注射装置，用于通过开放端(105，303，710)将预定体积的不可压缩流体(113，500，800)注射至预成型件(100，300，705)的腔(107，307，707)中，所述预成型件(100，300，705)大体呈管状并设有封闭端(104，302，709)和与所述腔(107，307，707)相通的所述开放端(105，303，710);以及 -至少一个限制装置(121，400，401，700，714)，限定至少一个限制区， 其中所述至少一个限制装置(121，400，401，700，714)相对于所述预成型件(100，300，705)进行设置，以使得当将所述预定体积的不可压缩流体(113，500，800)注射至所述预成型件(100，300，705)的所述腔(107，302，709)中时，所述预成型件(100，300，705)在所述至少一个限制区内的扩张被约束而所述预成型件(100，300，705)在位于所述至少一个限制区之外的至少一个扩张区中自由地扩张。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于沿所述预成型件(100)的纵向轴线(110)拉伸所述预成型件的装置。
9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，所述设备包括设置成与所述预成型件(300,705)的纵向轴线(402，713)共轴的至少一个限制装置(401，700)，以限制所述预成型件(300，705)在径向方向的扩张。
10.根据权利要求9中所述的设备，其特征在于，所述至少一个限制装置为标签(401)。
11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述至少一个限制装置包括管(700)，所述管(700)关于所述预成型件(705)的纵向轴线(713)共轴地设置。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括设置成与所述预成型件(300，705)的纵向轴线(402，713)垂直的至少一个限制装置(400，714)，从而限制所述预成型件(300，705)在纵向方向的扩张。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述至少一个限制装置包括基板(400)，所述基板(400)设置成限定所述容器(502)的底端。
14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述至少一个限制装置包括多个基部销(714)，所述基部销(714)可收回地设置并且布置成垂直于所述纵向轴线(713)。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括设置成相对于所述预成型件(100)的纵向轴线(110)倾斜的至少一个限制装置(121)。
16.一种通过根据权利要求1至6中任一项所述的方法制造的饮料容器(200，502，802) ο
【文档编号】B29C49/64GK104470699SQ201380033931
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】纪尧姆·肖万, 克劳斯·哈特维格, 戴米恩·卡嫩吉赛尔 申请人:帝斯克玛股份有限公司