用于具有薄的底部的塑料容器的預成形坯的制作方法
【專利說明】用于具有薄的底部的塑料容器的預成形坯發明領域
[0001]本發明涉及一種塑性材料(例如PET或其他合適材料)的預成形坯，該預成形坯用于借助于注射壓縮吹塑來制造例如用于飲料或其他液體的小尺寸容器。
[0002]技術現狀
[0003]出于經濟原因，PET容器的制造商所遵循的路線是盡可能地降低重量，并且因此減少所使用的樹脂的量，同時保持容器自身的主要作為一次性容器的技術性能。為了實現這一結果，必須制造較輕的預成形坯。設計者將特殊的注意給予小尺寸最終容器的性能，例如具有小于一升的容量的瓶子，特別是具有包括在25cl和50cl之間的容量的代表大份額的飲料市場的瓶子給出。特別地，用于不含有CO2的水的具有6g和15g之間的重量的瓶子提出非常困難的挑戰，因為不存在太多用于在各種區域中拉伸至其結構強度的限度以構成可以設計有復雜形狀的容器的熱塑性材料。在設計此類容器時，最優先的是由具有非常薄的體壁并且仍然必須保持例如對軸向載荷、對其中添加有氮氣的情況的破裂強度(bursts tr ength)的抗性以及對徑向方向上的變形的抗性的這類吹制容器的技術性能的復合構成。利用傳統的注射技術，幾年來，關于壁的不同區域的厚度的預成形坯設計限制已經到位，并且，特別地，在PET預成形坯工業中已知的并且通常被接受的是必須確保在預成形坯的恒定的底壁厚度(BWT)和它的側壁厚度(WT)之間的一定比率。通常，該比率必須在下面的范圍內:
[0004]0.7<BWT/WT<0.95o
[0005]具有這樣的比率，可以觀察到，可以進行預成形坯的注射，而不用在澆口部分處對材料過多地加應力，因為為熔融PET留下了充足空間以在芯部的頂部和在澆口插入側上的注射點之間經過。然而，如果最小0.7的BWT/WT比率不被保證，那么圍繞注射點存在過多應力的高風險，這可能:I)由于應力誘導的結晶的已知現象而導致預成形坯末端中的結晶，或2)阻止預成形坯模具的適當且完全地填充，因為在注射點前面的厚度限制可能阻止PET熔體在該部分中容易地流動，并且此外，這可能導致熔融PET在該區域中的過度凍結，這使得較冷的熔體難以到達預成形坯的頂部密封表面(TSS)(欠注的風險)。這樣的比率對于具有CO2的飲料(碳酸軟飲料=CSD)或沒有CO2的飲料都是相同的。在這種情況下，由于對壁厚度的結構限制，難以減少PET的量。由于形成的與在注射模具的相同腔內的PET的滑動相對的大摩擦力，用傳統的注射方法制造預成形坯的小于2mm的壁厚度是特別困難的。因此，特別感到需要實現能克服上述缺點的創新的預成形坯。
[0006]發明概述
[0007]本發明的主要目的是提供一種用于通過吹塑或拉伸吹塑構造容器、特別是小尺寸的PET瓶子的塑性材料的預成形坯，該預成形坯具有例如用于確保容器的最佳吹塑品質的幾何結構。
[0008]本發明的另一個同等重要的目的是借助于注射-壓縮模制工藝獲得最佳地變輕的預成形坯。注射壓縮模制技術對于設計預成形坯提供了新的可能性，因為能夠克服對預成形坯壁厚度的傳統的限制。
[0009]因此，本發明的目的通過根據權利要求1的由PET制成并且具有低于20g的重量、適合于通過吹塑工藝制造最終的吹制容器的一種預成形坯來實現，所述預成形坯包括:
[0010]-頸部部分，
[0011 ]-底部部分，所述底部部分的界定預成形還末端的末端界定最小底壁厚度BWT最小，和
[0012]-主體部分，所述主體部分在底部部分和頸部部分之間延伸并且界定側壁厚度WT，
[0013]其中在從所述最小底壁厚度BWT最小至所述側壁厚度WT的壁厚度中存在逐漸的過渡，所述過渡在底部部分的端部處終止，
[0014]并且其中比率BWT最小/WT被包括在0.20和0.55之間。
[0015]有利地，相對于已知的預成形坯，本發明的預成形坯的幾何結構允許獲得最終容器的整體重量的進一步降低。新容器的重量將在對于水瓶的6克和對于CSD飲料的小于20克之間，同時保持至少等于現有技術的、具有被包括7克和21克之間的重量的等效瓶子的機械性能。
[0016]從屬權利要求描述了本發明的優選實施方案。
[0017]附圖簡述
[0018]依據借助于附圖通過示例且非限制的方式示出的塑性材料的預成形坯的優選但不排他的實施方案的詳細描述，本發明的進一步的特性和優點將變得更明顯，在附圖中:
[0019]圖1表示用于典型的CSD應用的BWT/WT比率，
[0020]圖2表示用于典型的水應用的BWT/WT比率，
[0021 ]圖3表示根據本發明的用于CSD應用的預成形坯的形狀和BWT最小/WT比率，
[0022 ]圖4表示根據本發明的用于水應用的預成形坯的形狀和BWT最小/WT比率，
[0023]圖5表示通過標準技術的預成形坯的拉伸吹塑的操作形成瓶子的底部，
[0024]圖6表示通過根據本發明的預成形坯的拉伸吹塑的操作形成瓶子的底部。
[0025]附圖中的相同參考標記指示相同的元件或部件。
[0026]本發明的優選實施方案的詳細描述
[0027]由本發明的作者研發的注射壓縮工藝(ICP)技術為預成形坯的設計提供了新的可能性，因為可以克服對預成形坯壁厚度的傳統限制。因為朝向澆口插入側上的注射點的芯部的位置/距離在整個注射-壓縮工藝期間是不固定的，這意味著芯部末端和澆口插入部之間的空間/間隔在注射-壓縮工藝開始時是較大的并且僅在該工藝的最后階段(此時進行壓縮階段)時變小，目前下面的BWT最小/WT比率是可適用的:
[0028]0.20〈BWT最小/WT〈0.55，優選地，0.25〈BWT最小/WT〈0.55。
[0029]其中BWT最小是最小底壁厚度，是預成形坯末端處的底壁厚度。這意味著預成形坯末端區域中的預成形坯壁厚度可以被優化并且可以顯著減少在注射點周圍的廢料。如果我們比較生產相同瓶子的兩個預成形坯，一個預成形坯用傳統的注射技術生產(圖1和圖2)并且另一個預成形坯用ICP生產(圖3和圖4)，用ICP生產的預成形坯將具有較輕的基部，因為在這種情況下無需保證0.7的最小比率，所以預成形坯末端區域中的壁厚度將是較小的。圖1表示用于碳酸軟飲料(CSD)的預成形坯的最終部分100的現有設計，其中參考標記I指示主體部分，并且參考標記2指示在瓣狀物(petals)的支撐點中終止的底部部分，在該瓣狀物的支撐點處主體I開始。在該示例中，底壁厚度BWT是恒定的并且比率BWT/WT為約0.8，并且最終瓶子的重量為21克。圖2示出了現有技術的用于水瓶的預成形坯。在該示例中，底壁厚度BWT是恒定的并且比率BWT/WT為約0.83，并且最終瓶子的重量為7.2克。圖3和圖4是根據本發明的預成形坯的兩個示例，其中底壁厚度BWT與圖1和圖2中給出的示例相比是不恒定的。根據新的設計的CSD預成形坯(圖3)呈現了在澆口 3周圍的較薄的區域，其中在澆口 3的末端處具有較薄的點。對于圖3的預成形坯而言，比率BWT最小/WT為約0.25并且預成形坯的重量為僅19.6克，其中BWT最小表示在澆口 3上的點(在該處厚度具有最小值)處的底壁厚度。圖4表示用于水瓶的預成形坯的相同構思:在這種情況下，比率BWT最小/WT為約0.55并且重量為約6.0克。值得重復的是，給定的數值僅僅是一個示例，該示例不以任何方式限制本發明的范圍。
[0030]優選地，根據本發明的適合于碳酸軟飲料瓶的預成形坯具有在0.20和0.30(包括邊界值)之間的比率BWT最小/WT。
[0031 ]優選地，根據本發明的適合于非碳酸軟飲料瓶的預成形坯具有在0.50和0.55(包括邊界值)之間的比率BWT最小/WT。
[0032]從澆口3的其中底壁厚度具有最小值BWT最小的中心開始，壁的厚度逐漸增大以在瓣狀物的支撐點處達到預成形坯主體的側壁厚度WT。在預成形坯末端處的澆口 3的中心處的預成形坯厚度減少至最小值以便減少在預成形坯的注射點周圍的無定形材料的量，因此導致在該區域中的較少的廢料，并且增強瓶子在熱穩定性和應力裂縫方面的性能，這對于CSD應用而言是特別重要的，因為在瓶子基部上應力裂縫的風險對于包含CSD的PET中的產品而言是主要風險之一。
[0033]預成形坯的設計中的挑戰在于實現PET材料在所需的壁區域中的分布，這意味著準確地在基部的邊緣部分中并且不在注射點周圍分布(在注射點周圍的過