专利名称：具有管身和收缩头部的管子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及到一种由基本为圆柱形管状坯料制造管子的加工方法，其中管子的管壁体积中含有60%以上的塑料材料，该坯料的内表面和外表面由聚合塑料制造，上述管子具有一个管身和一个收缩的头部，上述加工方法包括成型操作，在成型操作中，通过将内压具和外压具彼此合拢而使坯料的端部实现缩颈，上述成型操作在上述的端部部分上产生许多的皱折。
这样的加工方法和管子可由专利US-A-3，823，850=AU-A-477254中获知。根据该专利，管子的收缩头部的成型操作用机械的方法进行，而不在外压具和穿过外压具铰接地可运动的机械爪之间进行加热，其中管壁最好在其塑料材料层之间夹有一层金属阻挡层，因此生产出一种波浪形结构，最好通过对管子的内侧加热而对这种结构进行稳定化处理。然后，通过旋转使波浪形结构变形成为一系列均匀的、同向的硬皱折。
然后，最好将皱折的头部放入一种器具中，里面喷射塑料材料，塑料材料喷镀在皱折头部的外侧，并粘结皱折。在这一操作中，可以这样夹持头部，即利用来自喷射塑料材料的热影响和夹持力使重叠的硬皱折粘结在一起。
这种加工方法比较复杂。对带有金属阻挡层的管壁来说，由于聚合材料壁是弹性的，在喷射塑料之前在收缩头部上只可能得到硬的皱折。皱折之间良好的粘结只在上述喷射操作之后才能获得。
本申请人试图实现一种避免了上述缺点的加工方法。
本发明涉及一种由基本为圆柱形管状坯料制造管子的加工方法，其中管子的管壁体积中含有60%以上的塑料材料，该坯料的内表面和外表面由聚合塑料制造，并且上述管子具有一个管身和一个收缩的头部，上述加工方法包括成型操作，在成型操作中通过将内压具和外压具彼此合拢而使坯料的端部实现缩颈，上述成型操作在上述的端部部分上产生许多皱折，这种加工方法在引用文件中已经公开。本加工方法还包括a)在成型操作之前，加热上述坯料，以便使上述部分得到这样的温度，即在成型操作时其温度至少等于构成上述坯料内壁和外壁表面的上述每种聚合塑料材料的熔点温度，因此，在成型操作时，这些材料处于粘性的熔化状态；b)根据上述成型操作，上述皱折通过简单地使压具彼此合拢而形成，皱折在上述压具之间受到挤压，并且皱折完全地互相焊在一起，因而生产出了上述收缩头部，收缩头部包括至少一个这样成型的台肩。
在本说明中，术语“皱折”是指“折回到其本身上，并形成双倍厚度的管壁部分”，而术语“皱折区域”是指翼形或窄的折叠区域或这种“皱折”的折弯。
本发明的加工方法对于制造管壁结构变化的管子是十分理想的例如，管壁可为单层或没有中间层的多层结构，上述中间层对氧气、潮气、香味和味道有重要的阻挡效果，或根据具体问题也可为带提供重要阻挡效果的中间层的多层结构，不论层是由金属制造还是由聚合塑料制造，层在管状坯料阶段的一般厚度为0.01-0.05mm。尽管塑料材料能通过拉伸而变形，但除非这种制品是可热收缩的，否则无法减小其长度。本申请人提出这样一种大胆的设想，即利用内表面和外表面为一种或多种聚合塑料材料的管状坯料，并对其加热到至少等于这种/这些种塑料材料的熔点，然后在确定所希望管子的几何形状的内压具和外压具之间将坯料的一部分成型为管子的收缩头部。管颈的大小定义为最大外径(管身的外径)与最小直径之比，此比值一般大于1.25，更经常地大于1.4，管颈上带有因简单地使内和外压具彼此合拢而产生的皱折，而制造管颈的成型操作可以生产出这样的收缩头部，即在头部的厚度范围内和在其内外表面上具有十分理想的焊接结果。
产生了下列重要的和令人吃惊的效果
位于合拢的压具之间的皱折和压折在收缩头部的每个面上十分理想地焊接在一起，它们重新分布，并且收缩头部的厚度变化地减薄了；收缩头部的每个面都是平滑的，皱折的压折几乎看不到，或完全看不到；由于成型操作的温度，坯料壁的各个层，特别是具有阻挡效果的中间层产生了折叠并挤压变薄，而且恰巧没有任何折断；这种折叠和减薄的平化机理一般用于制造带有环形台肩的头部，台肩的厚度与管身的厚度接近，因此台肩可以容易地横向压扁，方便最终用户排空管子。
成型操作时的温度选择是这样确定的，使得所生产的收缩头部的壁尽管带有皱折，但其使用质量与没有皱折的壁的质量相同。
应当提到，塑料材料的熔点对应于其晶体或晶相的熔点，并在熔点之后，材料处于粘性的熔化状态，其粘度主要随温度升高而急速减小，例如对注塑操作合适的温度和粘度为熔点之上100℃以上。
使聚合塑料材料进入“粘性的熔化状态”的成型温度应明显区别于使材料变为软化状态的温度，后者温度常用于加强成型，其温度低于熔点。
本加工方法非常简单，它只包括一个加热操作和一个利用挤压的成型操作，挤压使所得到的收缩头部具有十分理想的焊接效果。在显微照片中，当有中间阻挡层时，只能通过中间阻挡层的皱折分辨出个别皱折。成型操作和所生产管子的质量同样取决于管材的各种性能不分层、带有阻挡效果的全聚合物，或带金属阻挡层、体积占60%以上的聚合物。
通常在挤压皱折和焊接皱折的加工中，上述皱折的塑料材料在成型台肩的每个面上产生渗流，这种渗流在上述面上形成光泽。最好这样挤压上述皱折，使上述成型台肩的厚度小于1.35倍的管身壁的厚度。因此可以横向压扁台肩，这就使管子可以更彻底地排空，特别是当管身壁的厚度小0.7mm时。
在对将要成型为收缩头部的端部进行加热的各种方法中，下列操作方式对大规模生产特别有益在步骤(a)中，管状坯料首先置于上述内压具和一个刚性套管之间，其中上述内压具确定了上述收缩头部内侧的顶部，而上述刚性套管带有间隙地围包着端部，并向上超过上述端部，坯料的上述端部和压具的上述顶部处于顶部位置，然后用热空气加热上述端部部分的内侧，直到该部分变形而成为具有熔化边缘的波浪形缩颈部分。然后，从上述波浪形缩颈部分处移走上述套管，之后进行步骤(b)。
空气可以用其他气体或混合气体代替。
上述的、可归纳为“顶部位置+加热端部的内侧+超过端部的套管”的加热布置具有极大的重要性。
没有套管的话，加热的端部会变形成为外翻的花瓣形(
图16)；有了套管，并且只要它向上超过上述端部，就可以以可再现的方式得到波浪形的初始缩颈(图18)，端部的平均直径一般减小为3-8mm，并且伴有熔化的边缘，这表明已超过了成型操作(b)所要求的温度。
因此，套管防止了端部的向外变形并且该套管似乎保留了一团热空气，这团热空气围包着端部，并令人吃惊地使其向内折弯。套管在控制端部内侧的加热方面似乎也起着作用，有点象一台辐射器。由于热空气或热气是上升的，并且因自重的作用端部被向下拉，套管的位置降低将得不到上述的结果。
因此，所获得的、带有熔化边缘的初始缩径使得人们能够很好地控制加热操作，并为成型操作过程中快速挤压该缩颈做好准备。
第一种加热方法按照下列优选的特点而进行通过将带有多个小孔的喷嘴引入上述端部的内侧来对其加热，上述喷嘴通过多个横向小孔径向地喷射加热到至少250℃的空气，用于加热操作的小孔布置在端部的一半之上和上述端部端边之下3mm之间的位置；最好利用安装在喷嘴下面的反射和绝热元件来减少对顶部的加热；最好在成型操作中改善端部温度和单一性，将外压具加热至100-150℃，并在其内侧镀一层不粘镀层。
第二种加热方法的优点是简化了加工方法和所用装置由于端部由外压具加热，步骤(a)和(b)合并了，其中，在上述皱折的平化过程中，外压具加热到150°-300℃之间。然而，收缩台肩表面的外观出现轻微粒状，尽管在外压具或模具的内侧镀有不粘镀层。
在成型操作时的温度最好高于管壁表面上每种塑料材料的熔点10-100℃。如果温度接近熔点，皱折之间的焊接会出现缺陷。如果温度超过所讨论材料熔点以上100℃，粘性变小的塑料材料因完全湿化可能不再对表面保持良好的附着性，并可能流失。
为了在成型操作时便于控制温度，最好坯料壁表面上的两种塑料材料具有相近的熔点，熔点差最多不超过40℃，当加热时可加热到熔点以上10℃或20℃。这就使得在所选的温度上有可能具有较相似的熔化粘度和稠度，当将皱折焊接在一起时，这可使收缩头部的内表面和外表面上得到相同的结果。
为了经济性和皱折的焊接质量，最好从下列5族材料中选择坯料表面的材料聚乙烯，包括直链聚乙烯；聚丙烯；聚酰胺；变质聚酰胺；聚合混合物，例如聚乙烯/聚酰胺(PE/PA)和聚丙烯/聚酰胺(PP/PA)；以及饱和聚脂合成物PET(聚对苯二甲酸乙二醇脂)和PBT(聚苯并噻唑)。
虽然并不强行规定，但最好坯料壁表面的塑料材料属于一种和相同的族。这样当成型加工时，它们将具有相配的粘度，并同样容易挤压。
特别是可使用包括直链聚乙烯在内的聚乙烯族，在成型操作时温度最好在150-220℃之间。作为选择，在坯料的内侧也可以使用聚乙烯基的离子键树脂，例如SURLYN(注册商标)。
特别是可使用聚丙烯族，在成型操作时温度在210-270℃之间。
如上所述，坯料可以具有由单一聚合材料制造的壁，其中，这种材料根据前述说明与构成壁表面的材料相融合。
一个特别有益的第二例子是构成坯料壁的聚合塑料材料分别构成上述壁的内表面层和外表面层，此壁是多层的，并且在上述表面层之间含有至少一个具有阻挡效果的中间层，此层粘结到表面层上。
中间层连续地延伸，并且从管身的底部到收缩头部的顶部该中间层是完整的。在收缩头部处，管壁皱折中的中间层的皱折使阻挡保护更为有效。在大部分情况下，坯料壁的厚度为0.2-0.9mm，而提供阻挡效果的上述中间层的总厚度在0.01-0.05mm之间，中间层由下列材料类中的一种材料制造变质的乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)，聚偏二氯乙烯(PVDC)，聚丙烯腈(PAN)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚酰胺(PA)，包括六间苯二甲酰二胺(MXD6)在内的变质聚酰胺，氯乙烯和乙烯化合物(“莎纶”)，以及轻合金铝，在这里通常简称为铝。
每个提供阻挡效果的中间层都由聚乙烯和聚酯组成的材料类中的一种材料制造，在这层上镀有包括硅和/或铝和/或非晶碳的镀层。
就收缩头部的形状和结构而言它一般包括一个小于管身直径的管颈和一个连接管颈和管身的环形成型台肩；在本发明的成型加工中，以这样一种方法挤压皱折，使得上述台肩的厚度小于1.35倍的上述管身的厚度，其厚度一般为0.9-1.25倍的管身厚度，并且最好小于或等于0.6mm，以便方便横向挤压；可在管颈上直接成型一个管子的瓶颈。因此本加工方法的外压具具有若干环形伸缩件，其中当坯料由内压具顶起时，环形伸缩件收缩，伸缩件上具有内轮廓曲线，它可在已做成瓶颈的坯料颈上形成轮廓曲线，用于安装旋塞。
为了获得希望尺寸的瓶颈，也可以将由塑料材料制造的一个环形凸缘固定到收缩头部，此环形凸缘因此而构成了所希望管子的瓶颈外侧。可用若干方法制造此凸缘；通过将一环形坯料压铸在收缩头部上，环形坯料至少加热到70℃，并且可以加热到管子外表层材料熔点以上约140℃，此时内压具应在其工作位置；因此下面的问题是或者对于压制方法，使坯料进入软化状态，或者对于压铸方法，使坯料进入粘性的熔化状态；通过粘或焊接一个连接凸缘，如实施例中所述；
通过在收缩头部上进行注塑。特别适合于当管身已经美化处理时，缩颈部分的外表面仍保留着放电的痕迹，其中在美化加工之前放电是在这样的条件下进行的将凸缘不很牢固地固定，并有可能通过伸到台肩下面的、压制的条带有瓶颈内加强固定(见实施例)。
上述全部固定方法中，除了粘结法外，当熔化时，环形凸缘的塑料材料与制造管子外侧的材料都最好是相容的，以使得凸缘能很好地与收缩头部焊接。
为了将上述环形凸缘更好地固定在管子的收缩头部，可以对凸缘提供一个基座，此基座的外侧加宽，并适合于管子的成型台肩。为了获得一种能大范围地压扁的管子台肩，最好限制环形基座沿肩径向母线的宽度，使其小于台肩的半宽，或限制其在台肩半宽尺寸外侧的厚度小于0.4mm。
所得到的管子的台肩，或“完成的台肩”是指从瓶颈的根部成型台肩和管身之间连接处的部分。为了使台肩能横向压扁，其总厚度最好在半宽处小于1mm，而在上述连接处小于0.8mm。
上述所有用于固定环形凸缘的方法都能随用于保持成型管的内压具、内热成型具或相似的器具一起使用。如果就熔化性质来说凸缘以塑料材料与分别构成上述管子外侧和内侧的塑料材料相容，为了获得凸缘与管子两个面的良好焊接，通过使用一种内压具，这种压具生产的瓶颈窄于管颈的内颈，也可以用压制的方法形成一个环形凸缘，这种凸缘不仅固定到管颈的外侧，也固定到了它的内侧。这些方法都需要超过凸缘塑料材料的熔点，并且在熔化状态下进行压制，其中的熔化状态仍具有足够粘度，熔化状态通过在熔点和熔点以上140℃之间的预热操作而获得。
本发明也涉及到一种管子，其管壁中含有60%以上的塑料，管壁的内表面和外表面为聚合塑料材料，上述管子具有一个厚度在0.2-0.9mm之间的管身和一个包括环形台肩的收缩头部，其中环形台肩的宽度在4-20mm，收缩头部带有皱折，皱折互相重叠并在上述壁的内外侧互相粘结，皱折具有非均匀缩减的厚度，并十分理想地焊接在一起，并且台肩的每个面由于构成上述面的表面塑料材料的渗流而上光，在熔化状态下，这种塑料材料脱离皱折并且扩散和平化，包括上述皱折的上述台肩的厚度小于1.35倍的上述管身的厚度，并且可容易地横向压平。
这种管子具有一管壁和一收缩的头部，其中管壁最好含有一层提供阻挡效果的中间层，而收缩头部包括一个直径小于管身直径的管颈和一个连接管颈和上述管身的环形台肩，台肩具有上述挤压和焊接皱折，其厚度在0.9-1.25倍的管身壁厚之间。并且上述中间层完整地从管身的底部延伸到台肩的顶部，在台肩的上述皱折中皱折的厚度减薄了。
应该注意到台肩的内面和外面都因来自挤压皱折的塑料材料的渗流而上光，这种塑料材料在压具的作用下扩散并平化。
管子的管颈和台肩上通常带有塑料材料的环形凸缘，它与管颈和台肩连接并且构成管子瓶颈的外侧。因为焊接皱折在头部的热成型操作中进行，所以在理想地焊接收缩头部皱折的过程中凸缘不起作用。
管子的其他特点将融汇在加工方法的说明中和/或实施例中加以说明。
根据本发明的管身直径一般在13-55mm之间。具有阻挡层的管子特别适合于贮存液体制品，或香味乳剂或膏剂，因为阻挡防护层是完整的，并且至少在台肩处是加强的。
本发明的优点是由一个管状坯料、在一个热成型操作中制造带有收缩头部的管子，收缩头部在其整个厚度上焊接得非常好；管子带有一个连续的阻挡层，收缩头部含有重叠皱折，加强了阻挡效果；通过选择使用内热成型压具的简单方法使塑料材料的瓶颈得到扩充；管子具有能横向压扁的台肩，台肩的厚度可容易地控制。
图1表示了根据本发明的成型装置的轴向半剖面视图，其上带有成型操作之前的管状坯料以及所获得的成型管；图2表示了在室温下对第一类坯料进行成型加工所得到的管子的等角投影，以供比较(非本发明试验)；图3表示了使用第一类坯料、根据本发明所得到的管子的轴向半剖面视图；图4至6表示了由塑料材料制造的、至少在外侧的顶上带有凸缘的相似的管子；图7表示了图6中管子台肩内表面的外侧；图8至11表示了根据本发明对第二类坯料进行成型加工所得到的管子的显微轴向剖面视图，分别表示了台肩的开始部分(图8和9)和与压制到管子头部的环形凸缘相连的台肩的顶部部分(图10和11)；图12表示了顶部带有环形压制凸缘的管子的轴向半剖视图，其中凸缘包括许多条带，以便将凸缘与管子的内侧固定；图13表示了塑料材料的环形凸缘与管子头部，通过挤压加热的凸缘来连接的轴向半剖面视图；图14表示了环形凸缘与管子头部连接的超声焊接加工的轴向半剖面视图；图15表示了环形凸缘与带我金属阻挡层的管子头部的高频感应焊接；图16表示了第一类内加热操作之后管状坯料的轴向剖面图；图17表示了处于第二类内加热操作位置上的管状坯料的轴向剖面图；图18以透视方式表示了加热操作之后图17中的坯料；图19表示了带有收缩头部的管子的轴向剖面视图，其中的收缩头部上带有粘性熔化状态的环形坯料；图20表示了压制上述环形坯料之后同一管子的轴向半剖视图。
1.本发明的原理图1表示了内压具或型芯1和外环形压具2，它们分别构成了所要加工的管子3的内侧和外侧。
外径35mm的圆柱形管状坯料4包在型芯1上，并且上部5超过型芯1。坯料4经过了滚压和焊接，并包括低密度聚乙烯(PEBD)的内、外表层。在压具2通过相对于型芯1的轴向位移与部分5合拢之前，以及在将部分5夹持在型芯1上、形成管子3之前，利用喷嘴喷出的热气6将部分5加热到190-200℃。这样形成的管子3就是根据本发明而热成型的，并且由坯料4的不加工部分，即管身40以及收缩头部7组成，收缩头部7包括台肩8和管颈9。
然后，利用通过一个或多个导管例如10所引入的压缩空气将管子从型芯1上推出。
可以看出，只有管子的部分5需要加热。通过挤压并通过很好焊接皱折而制成的收缩头部7具有平滑的内、外表面，这些表面由于熔化的聚乙烯而上光，熔化的聚乙烯来源于变平的皱折，并且当与压具的平滑表面接触时而扩散。
2.第一种类型的多层坯料上的试验第一类圆柱形管状坯料通过滚压和通过压焊0.31mm厚的多层膜的结合体而获得，多层膜中包括一37微米厚的铝材中间层，并通过环丙基甲酸(EAA)粘结层与聚乙烯表层连接，即70微米厚的白色外层和90微米厚的透明层。
图2表示了使用图1的装置、不对缩颈部分加热并由这类坯料成型的管子11。所获得的收缩部分12包括一种台肩12，它位于管身40之下，可以清楚地看出缩颈操作的结果在这种操作过程中，在内、外侧上生成了许多波浪形皱折，内、外侧变为如皱折13的许多皱折，皱折13包括由两个皱折区域132所围的外部分131以及两个部分地包围皱折13的后部分133。由于弹性复位，皱折已经减少。此比较示例11较好地表明了根据本发明的加工方法的效率。
图3表示了使用相同的装置并在压具1和2之间使用相同的夹持作用所成型的管子3。然而，这一次加工中的第一类坯料是在190-200℃的温度下热加工的。收缩头部7的台肩8和管颈9非常平滑。台肩8厚为0.35mm并具有透明的底部(图7)，并且象图3至6中的管子一样，可以看到很好焊接的皱折13的布置，很好焊接的皱折13与各种尺寸的皱折区域132相配合而构成一种花纹设计。台肩8的外表面是半透明的，并且通过其聚乙烯的光滑表面望去，有可能看到一些下层的“虚”的皱折区。
图4表示了其顶部带有一环形凸缘14的管子3，环形凸缘14构成了瓶颈15的外面。聚乙烯凸缘通过将内成型工具1作为内压具1注模而成，为了连接，内压具1在管颈9之下延伸。凸缘14与收缩头部7很好地平滑焊接，并且宽度增加的基座16在超过环形台肩8的半宽处结束，该处的厚度小于0.3mm。
图5表示了与图3和图4相同的管子3，并且其顶部带有压制聚乙烯制成的环形凸缘140，并且环形凸缘140与收缩头部的内侧和外侧很好地平滑焊接。因此，瓶颈15的内径比管颈9的内径小2mm，而与内成型工具不同内压具用于此压制加工。
图6表示了另一种管子3，在其上，整体形成的、带有双侧缘的瓶颈经压制而成，它包括管子3的管颈9外侧上的环形凸缘14和内侧缘17，内侧缘17又包括带槽和带肋的通孔18，此产品与本申请人的FR-B-2622542=EP-B-1315554=US-A-4942981专利一致。凸缘14和内侧缘17之间的环形间隙在其整个高度上由带有铝阻挡层19的管颈9所覆盖。
3.在第二种类型的多层坯料上的试验(图8至12)第二类管状坯料通过滚压和焊接0.325mm厚的多层膜而获得，并且其中包括一层厚度为20微米、乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)制成的中间阻挡层20，并通过粘结层与聚乙烯层粘结。
根据所描述的技术并参考图1，可以获得带有0.37mm厚度的环形台肩的管子3，与图4中的相似，聚乙烯的环形凸缘14压制在收缩头部上。
图8和10表示了管壁轴向剖面的显微视图，分别表示了靠近台肩开始的拐弯部分以及台肩上部与凸缘14连接的部分。为了简化描述，图9和11分别表示了图8和10的主要部分。
在图8和9中，可以看出乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)层20基本保持了其初始厚度，并且与聚乙烯相比，由于因热效应而引起的塑性的不同使层20在厚度之内略有波动。在图9中，粘结层用点来表示。
图10和11给出了关于加工过程和其结果的信息阻挡层20的一个双皱折22显示出了一端部23，与初始厚度相比端部23变化很小，并且此端部23无疑是从重叠层和皱折平化中脱开的，同时两个皱折24的厚度大为减小；阻挡层20的第二部分25属于这样一个皱折，即属于与包括阻挡层双皱折22在内的双皱折焊接在一起的一个皱折；在端部23和多皱折22的右侧是以管子3表面层形式出现的聚乙烯凸缘14；皱折之间以及形成台肩的皱折与环形凸缘之间连接的连续性非常好。剖面图表示了各处的粘结层21，但在包围上述元素的聚乙烯中没有其他的不连续；厚度的减小令人惊奇，而通过选择热成型温度和通过夹持压具1和2(图1)，厚度的变化可以按照要求而加以控制。
图10表示了阻挡层和皱折的局部厚度本身根据成型台肩中层的数量而变化，因为在根据本发明的加工过程中，层的重叠是不均匀的。
图12表示了用第二种坯料所得到管子3，其收缩头部7的顶部的内、外侧均带有压制聚乙烯制成的环形凸缘140。凸缘140有一个比管颈9的内径小的开口26，并且在孔的下面有3至5个条带27，条带27在台肩8下延伸，并与也由聚乙烯制成的管子3的内侧很好地焊接。图12表示了所使用的内压具，其上包括有若干个槽28，槽28使得可以容易地利用熔化的塑料材料制成的条带27，上述塑料材料也用于制造带有较小开口26的瓶颈上部。如果管身在通过放电(效应)表面处理之后已经美化，这种固定方法是特别有益的。图12也表示了外压具和带有浇注通道的上压具。
4.将由塑料材料制成的环形凸缘固定于管子头部的其它方法图13表示了用热气对由聚乙烯材料制造并有适当尺寸的环形坯料29的加热操作，之后在管子的管颈9及台肩8和外压具30之间对坯料29进行挤压。管子3具有这样的表面层，即当它们熔化时与聚乙烯是相容的。
用热气将坯料29加热到150至160℃。此时坯料29处于糊状，即处于一种非常粘的熔化状态。将坯料29轴向挤压成环形凸缘14便生成一种压制件，这个压制件与管子3的外侧具有很好的焊接，并且当压具30的外廓的线中充满坯料时便形成了用于旋塞的外廓曲线31。
图14表示了一种用于事先准备好的环形凸缘的焊接布置，其中凸缘环形底面32与管子3的台肩8很好地相配。相接触的材料为聚乙烯。凸缘14用一环形超声换能器33焊接。因此，凸缘14环形地焊接到台肩8上。
图15表示了一种用于事先准备好的环形凸缘的感应焊接布置，环形凸缘14与图14中的相似。环形凸缘14最好受有一个轴向力F，并传到管子3的台肩8上。根据本发明，此管子3由第一类坯料制造，也就是说其中带有一铝质中间阻挡层。感应圈34使该层加热，同时也加热了处于接触中的台肩8和凸缘14的表层，并在这些聚乙烯层之间产生具有很好连续性的焊接。在这一操作过程中，可以替换图1中压具1的上部，将管子3的头部套在由硬绝缘材料制造的内压具35上。
5.工业性试验对下面两类材料，对外径为35mm的圆柱形管状坯料4曾进行过成十次的试验0.5mm厚度的双挤压多层坯料，这种坯料中有一20微米厚、由乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)制造并用粘结层与聚乙烯表层相粘结的中间阻挡层，(第三类)；0.32mm厚度的滚压和纵向焊接的层叠多层坯料，它也由20微米厚、乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)制造并用粘结层与聚乙烯表层相粘结的层构成，(第二类)。
在支撑状坯料的内压具上有三个工作位置加热位置；加工收缩头部的热成型位置；将环形凸缘连到收缩头部的压制位置。
所使用的管状坯料4的长度大于150mm，并且在工作位置上，每个坯料以这样一种方式围包内压具1，即只有12mm长的上端部分5超过压具1(图17)。
5.1)第一加热布置对第三类坯料进行试验。把通过若干直径为0.8mm的横向孔61吹出320℃热气的喷嘴引入每个部分5，横向孔61位于部分5的上半部，并布置在距离该部分上端50至少3mm的位置。
经过不到1.5秒的时间，加热操作必然引起部分5上端50的变形并且在邻近区域变为不规则的外翻花瓣39(图16)。这种形状对缩颈部分并不理想，并且因为其长度减小，对大规模生产来说是不能接受的。
与图17中的令人满意的装置相比，在第一加热装置中对部分5的内侧进行了加热，但没有套管36，并且在基座60的下面不安装挡板和绝缘元件62。喷嘴具有一个由金属板制成的密封非绝缘底部，底部不在横向壁的外侧延伸。
5.2)第二加热布置在第二种加热布置中，装有一个由5mm厚的不锈钢制造的刚性套管36，此套管36按箭头63的方向绕着坯料4垂直地滑动。在上部位置上(图17)，套管36围绕着部分5，其径向间隙小于1mm，并且套管36向上超过部分5至少5mm。
对较长的试验系列来说，超过的大小定为20mm，每个试验要试几百个坯料。
经过这样布置，可以注意到部分5的上端50的弯曲方向相对5.1)中的试验反向了。弯曲是向内的，并且在部分5的内侧吹一定时间的热气之后，可得到波浪形的收缩部分37，其波浪形的孔边缘38的平均直径为27mm到30mm，也就是说比坯料4的内径小4-7mm，并且波浪形的收缩部分37有一熔化的端边39。
在这里，套管36起着重要的和可再现的作用。套管36将热气保持在端部50之上，并产生一个令人吃惊的缩颈现象。厚度在0.5-2mm之间的、熔化的边缘表明所得到的最大温度远高于部分5表面层的熔点，至少高于上述熔点30℃，收缩部分37表明此部分本身也达到了相似的温度。
在实验中，热成型操作所产生的收缩和挤压头部的质量证明了加热的质量良好，这可从收缩部分37和其熔化的边缘38看出。热成型操作在上述加热操作2-3秒之后进行。同时，热成型操作还要在喷嘴60已移到顶部之后以及在套管36已向下滑动之后进行。
成型操作之后，和对第二类坯料进行的试验一样(图8-12)，皱折13在成型台肩8处的焊接厚度是十分理想的。此台肩8的厚度为0.6mm。台肩8的每个表面都由于聚乙烯渗出物而变得连续，并且表面光滑和有光泽。当倾斜观察时，有几个台肩8的外表面显示出了局部“压花”区域，这是因为在靠近表面之处产生了皱折区域132(图2)，例如在对第一类坯料进行试验时提到的“虚像”。
因此，与外观有关的问题仍然以离散的方式存在。
另一个明显的问题是在二十几次试验之后(加热操作之后进行成型操作)，很难将管子之从内压具或型芯1(图1)上推出，这是因为收缩头部粘结到了压具1的顶部101。
5.3)第二改进布置(图17)如图17所示，用向外延伸的陶瓷杯62代替金属板制造的喷嘴60的底部，陶瓷杯62形成了档板，在加热操作过程中，此挡板将顶部101的主要部分进行了热绝缘。
这样，管子3的推出困难问题便不存在了。
5.4)利用外成型压具对部分5加热外压具或铸型2的内部镀有一层不粘产品-聚四氟乙烯(PTFE)，并加热到210℃。这样所得到的管子3的收缩头部质量与前述方法的一样好，只是与铸型2接触的台肩外表面的晶体状态稍差。
这种方法的成型时间有所增加，但仍少于2秒。台肩上表面的不良表面状态可以用固定到收缩头部的瓶颈的基座来覆盖。
5.5)将环形坯料压铸在收缩头部聚乙烯环形凸缘以压铸的方式固定到管子3的收缩头部7上，这些管子3是根据上述5.3)和5.4)的成型加工方法生产的。压铸操作或者在成型操作之后(小于4秒)进行，或者在后续操作期间进行。这两种不同的压铸操作时间间隔的结果几乎没有区别。
将在220℃熔化的聚乙烯环形凸缘29放在已成型的台肩8上，也就是说该处的温度比其熔点高90-100℃。因此，凸缘29的聚乙烯材料具有足够的粘性以便保持其环形形状，并且当它与台肩8接触时其横断面变成了卵形(图19)。
凸缘29一方面在收缩头部7和内压具1的上部之间压铸，另一方面也在收缩头部7和外压具之间压铸。内压具1超过头部7的管颈9。外压具由若干可伸缩件制造，它可以分离，当它收缩时可压铸出螺旋瓶颈15和其基座16。
图26表示了所得到的结构。
聚乙烯环形凸缘14非常好地焊接到收缩头部7上。它包括瓶颈15和其环形基座16，基座16延伸到距台肩8和管身40连接处80不足1mm的位置。基座16从台肩8的半宽尺寸81处的不足0.4mm厚逐渐减薄，在其边缘厚度不足0.15mm。底部16具有下列厚度在瓶颈15的根部厚度为0.7mm，在台肩8的半宽尺寸处厚度为0.37mm，而边缘160与连接下80的起始点相融合。
由于台肩的厚度为0.6mm，所得到的管子的台肩(8+16)特别能从其半宽尺寸处横向压扁。
瓶颈15延长了管颈9的内表面，并很好地与其焊接。
因经济的原因，在一些试验中管颈9的高度减到1mm，从而获得了瓶颈的连接内表面，没有任何裂纹。管颈9可以去掉，这样台肩8便成为完整的，也就是台肩8可达到压具1的上部轴向部分。
基座16使管子3的台肩的外观均匀。它覆盖了任何不希望的外观缺陷。
5.6)第二类0.32mm坯料的试验对厚度为0.32mm的第二类坯料也做了几百次与上述试验3)、4)、5)相似的试验。结果是令人满意的，并且试验结果和前述的试验结果都表明在熔点之上进行成型操作是能够再现的。
根据本发明的管子可用于贮存各种制品、食品、化妆品、医药制品、卫生制品以及保养制品，因为管子的台肩是可以压扁的，特别可用于需要更完整地配料的制品，也特别可用于需要防止氧气和水或潮气影响、同时保持其味道的制品。
权利要求
1.一种由基本环形管状坯料(4)制造管子(3)的加工方法，其中上述管子(3)的管壁体积中60%以上为塑料材料，坯料(4)的内表面和外表面上为塑料材料，上述管子(3)具有管身(40)和收缩的头部(7)，上述加工方法包括成型操作，在成型操作中通过使内(1)和外(2)压具互相合拢从而使坯料(4)的端部部分(5)缩颈，上述成型操作在上述部分(5)上产一皱折(13)，其特征在于a)在成型操作之前，加热上述坯料(4)，以便使上述部分(5)获得这样的温度，即在成型操作时，温度至少等于构成上述坯料(4)内壁的和外壁表面的上述每种聚合塑料材料的熔点温度，因此，在成型操作时，这些材料处于粘性的熔化状态；b)根据上述成型操作，上述皱折(13)通过简单地使压具(1)和(2)彼此合拢而形成，皱折(13)在上述压具(1和2)之间受到挤压，并且皱折(13)完全地互相焊在一起，因而生产出了上述收缩的头部(7)，头部(7)包括至少一个这样成型的台肩(8)。
2.根据权利要求1的加工方法，其特征在于皱折(13)的挤压和焊接在一起使上述皱折(13)的塑料材料在成型台肩(8)的每个面上渗流，使上述面形成光泽。
3.根据权利要求2的加工方法，其特征在于为了使上述成型台肩(8)的厚度小于1.35倍的上述管身(40)的厚度，对上述皱折进行挤压。
4.根据权利要求1的加工方法，其特征在于在步骤(a)中，管状坯料(4)最初置于上述内压具(1)和一个刚性套管(36)之间，其中上述内压具(1)具有确定上述收缩头部(7)内侧的顶部(101)，而上述刚性套管(36)带有间隙地围包着端部(5)，并向上超过上述端部(5)，坯料(4)的上述端部(5)和压具(1)的上述顶部(101)处于顶部位置，然后用热气，最好是热空气加热上述部分(5)的内侧，直到其变形而变成具有熔化边缘(38)的波浪形缩颈部分(37)，然后从上述波浪形缩颈部分(37)处移走上述套管(36)，之后进行步骤(6)。
5.根据权利要求4的加工方法，其特征在于通过将带有多个小孔的喷嘴引入上述部分(5)的内侧来对其加热，上述喷嘴通过多个横向小孔径向地喷射加热到至少250℃的空气，为了加热，上述小孔布置在端部部分(5)的一半之上和上述部分(5)端边(50)之下3mm之间的位置。
6.根据权利要求5的加工方法，其特征在于利用安装在喷嘴下面的反射和绝热元件，减小顶部(101)的过度加热。
7.根据权利要求4的加工方法，其特征在于外压具(2)加热到100-150℃之间，并设有内部不粘衬层。
8.根据权利要求1的加工方法，其特征在于步骤(a)和(b)是合并的，部分(5)由外压具(2)进行加热，其中外压具(2)加热到150-300℃之间，以便进行挤压上述皱折(13)的操作。
9.根据权利要求1的加工方法，其特征在于在成型操作时，上述温度比每种构成管壁内表面和外表面的聚合塑料材料的熔点高10-100℃之间。
10.根据权利要求1的加工方法，其特征在于构成管壁内表面和外表面的上述材料选自包括下面五种材料的材料族中直链聚乙烯和聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺，变质聚酰胺以及饱和聚脂。
11.根据权利要求10的加工方法，其特征在于构成管壁表面的上述材料是聚乙烯或直链聚乙烯，成型操作时的温度在150-220℃之间。
12.根据权利要求1的加工方法，其特征在于上述坯料(4)具有由单一聚合塑料材料制造的壁。
13.根据权利要求1的加工方法，其特征在于构成坯料(4)壁表面的上述聚合塑料材料分别构成上述壁的内表面层和外表面层，此壁为多层的，并且在上述表面层之间至少有一个中间层，此中间层具有阻挡效果(20)，并粘结到表面层上。
14.根据权利要求13的加工方法，其特征在于坯料(4)的上述壁的壁厚在0.2-0.9mm之间，作为阻挡层(20)的上述中间层的总厚度在0.01-0.05mm之间，并且其制造材料属于下列材料类乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚丙烯腈、(PAN)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰胺(PA)、六间苯二甲酰已二胺(MXD6)、氯乙烯和乙烯聚和物(“莎纶”)、轻合金的。
15.根据权利要求13的加工方法，其特征在于具有阻挡效果的上述中间层是聚乙烯和聚脂构成的材料类中的材料之一，此层镀有硅和/或氧化铝镀层。
16.根据权利要求1的加工方法，其特征在于上述收缩的头部(7)包括管颈(9)，其中管颈(9)的直径小于管身(40)的直径，管颈通过上述成型台肩(8)与管身(40)相连。
17.根据权利要求16的加工方法，其特征在于上述收缩头部(7)的上述管颈(9)是管子的瓶颈(3)，上述外压具包括若干环形伸缩件，当坯料(4)由内压具(1)顶起时，这些伸缩件收缩，而且伸缩件具有内轮廓曲线，它可以在上述管颈的外侧制出轮廓曲线，用于旋塞的固定。
18.根据权利要求16的加工方法，其特征在于塑料材料的环形凸缘(14)固定到上述收缩的头部(7)上，其中的塑料材料至少构成管子(3)的瓶颈(15)的外侧。
19.根据权利要求18的加工方法，其特征在于通过将上述凸缘(14)的环形坯料(29)压制在上述台肩(8)上并绕着上述管颈(9)，上述凸缘(14)得以制造和固定，上述坯料(29)由一种塑料材料制造，在熔化时这种塑料材料与制造管状坯料(4)外壁表面的塑料材料是相容的，并且这种材料在高过其熔点60-150℃的温度下处于粘性状态。
20.根据权利要求19的加工方法，其特征在于台肩(8)的厚度小于1.35倍的管身(40)的厚度，上述管身(40)的厚度小于或等于0.6mm，凸缘(14)有一个环形基座(16)，环形基座(16)延伸到台肩(8)与管身(40)连接处不足1mm的位置，并且在台肩(8)的半宽处其厚度从不足0.4mm减薄到在或靠近上述连接处的边缘位置上的0.15mm。
21.根据权利要求18的加工方法，其特征在于通过下列加工方法将上述环形凸缘(14)安装到收缩的头部(7)上，并加以固定粘结，超声焊接，感应焊接。
22.根据权利要求18的加工方法，其特征三地上述凸缘(14，140)注塑在上述收缩的头部，在熔化时，注塑的塑料材料与制造管子(3)外壁表面的材料是相容的。
23.根据权利要求22的加工方法，其特征在于上述凸缘(14)是压制的，并因而具有比上述管颈(9)细的中心孔(26)以及条带(27)部分，条带(27)焊在上述管颈(9)的内侧并且在朝向上述台肩(8)内表面的方向上是连续的，在熔化时，上述压制的塑料材料与制造管子(23)内壁表面的材料也是相容的，并且条带(27)也焊到台肩(8)的内表面上。
24.一种其管壁含有60%以上的塑料材料、管壁以内、外表面由聚合塑料材料制造的管子(3)，上述管子(3)具有壁厚在0.2-0.9mm之间的管身和包括环形台肩的收缩头部，其中台肩的宽度在4-20mm之间，由缩头部在上述壁的内侧和外侧有重叠和粘结的皱折，其特征在于皱折的厚度不均匀地减小并很好地焊接在一起，并且台肩(8)的每个面由于构成上述面的表面塑料材料的渗流而产生出光泽，这种塑料材料从熔化状态中的皱折(13)上脱出，并扩散和平化，包括上述皱折(13)的上述台肩(8)的厚度小于1.35倍的管身(40)的上述厚度，并且能够容易地横向压扁。
25.根据权利要求24的管子(3)，其特征在于上述管子(3)的管壁包括至少一个作为阻挡层(20)的中间层，并且上述管子(3)的收缩头部(7)包括一个直径小于管身(40)的管颈(9)和将管颈(9)与上述管身(40)连接的环形台肩(8)，上述台肩(8)的厚度在0.9-1.25倍的管身(40)的厚度之间，并且上述中间层(20)从管身(40)的底部到上述管颈(9)的顶部是完整的，只在减薄和焊接在一起的上述皱折(13)处具有厚度减小了的皱折。
26.根据权利要求25的管子，其特征在于具有阻挡效应并且是完整的中间层在管身(40)处的总厚度为0.01-0.05mm，并由下列材料类中的一种材料制造变质乙烯和乙烯基醇聚合物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰胺(PA)、氯乙烯和乙烯聚合物(“莎纶”)、轻合金铝。
27.根据权利要求25的管子(3)，其特征在于上述管颈(9)和上述台肩(8)的上部带有由塑料材料制造的环形凸缘(14)，其中塑料材料连接到上述管颈(9)和上述台肩(8)，并构成管子(3)的瓶颈(15)的外侧。
28.根据权利要求27的管子(3)，其特征在于上述环形凸缘(14)由一种塑料材料制造，它在熔化时，与构成管子(3)外壁表面的材料是相容的，上述环形凸缘(4)通过下列方法之一固定到收缩头部(7)上，这些方法包括压铸和焊接。
29.根据权利要求28的管子，其特征在于上述环形凸缘(14)在不到台肩(8)的半宽处结束或超过半宽一部分，凸缘(14)上此部分的厚度至少小于0.4mm，因此管子在台肩宽度中部处的总厚度小于1mm，并且在与管身(40)连接处的厚度小于0.8mm。
全文摘要
本发明涉及一种用圆柱形坯料制造管子的加工方法，管壁体积中含有60％以上的塑料材料，坯料的内外表面由聚合塑料制造，上述管子具有管身和收缩头部。该方法包括成型，在成型中坯料的端部通过合拢内外压具而产生缩颈，上述成型在上述端部上产生皱折。本发明也涉及到所获得的管子，这种管子能够保持贮存在其中的产品的味道，并且因为管子的台肩能够横向压偏，也改善了配料条件。
文档编号B29C70/76GK1103026SQ9410115
公开日1995年5月31日 申请日期1994年1月26日 优先权日1993年1月27日
发明者米歇尔·丽贝罗拉, 亚克·贝奎特, 埃曼尔·布里考特 申请人:塞巴尔股份有限公司