專利名稱：廣口容器的中間體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種廣口容器的，由聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate即PET)注模預(yù)制體拉伸吹模形成的中間體的，該容器適于在一定壓力下包裝網(wǎng)球或其它物品。其改進(jìn)了敞口周圍凸緣結(jié)構(gòu)，該凸緣由中間體上獨(dú)特的調(diào)整部分形成，它具有足夠的強(qiáng)度和厚度，使金屬端蓋可以用雙層卷邊接合在其上。
如美國專利3，733，309所公開的，在生產(chǎn)壓力包裝容器時(shí)，用吹模法產(chǎn)生的分子較好的雙軸排列，可以使PET的許多材料性能得到改善。在實(shí)際過程中，注模預(yù)制件的設(shè)計(jì)是;將預(yù)制件放在其體積與所需中間體相同的模具腔內(nèi)，在模具內(nèi)沿縱向拉伸預(yù)制件，然后用高壓氣體將預(yù)制件橫向吹脹到中間體和模具腔的形狀，這樣分子在容器的兩個(gè)方向上都重新排列。
現(xiàn)有的PET分子雙軸排列的容器設(shè)計(jì)常用不承壓的底部尤其是在盛汽水飲料的容器中，以使其強(qiáng)度和剛度足以承受縱向壓力。獨(dú)立的抗壓底的形式可分為Petaloid型(美國專利3，598，270)和Champagne型(美國專利4，465，199)，但這兩種底在PET拉伸吹模中很難形成，因?yàn)樗鼈冃枰^高的吹模壓力和/或二次模的移動，才能使PET材料拉伸和吹脹到與所需的確定的環(huán)形空間。
同樣，在廣口的PET拉伸吹模容器中，還需要其凸緣處分子有較好的雙軸排列，使其在敞口的周圍徑向向外處有足夠的強(qiáng)度和厚度，便于以雙層卷邊接縫方式，在一定壓力下用金屬端蓋把放有如網(wǎng)球等物品的PET拉伸吹模容器封住。在美國專利4，496，064和4，567，843中公開了帶凸緣的PET拉伸吹模廣口容器。它需要整個(gè)容器均具有分子的雙軸排列，以滿足性能要求。其中所述中間體的形成是采用了一個(gè)截錐型的調(diào)整面，包括在筒形部分敞口周圍的凸緣，從頂部的縮口處到調(diào)整部分底部的凸緣處的分子的雙軸排列程度逐漸增加，然后通過凸緣將調(diào)整部分切掉，使容器的凸緣敞口處具有分子雙軸排列，然而，截錐形的調(diào)整部分很難對分子雙軸排列的程度和凸緣材料的厚度進(jìn)行穩(wěn)定的控制，從而無法保證凸緣的強(qiáng)度和厚度足以使金屬端蓋雙層卷邊接合在其上。
因此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的PET拉伸模廣口容器中所存在的上述問題，提供一種適于在一定壓力下包裝網(wǎng)球或其它物品的廣口容器的中間體，它們是由PET注模預(yù)制件經(jīng)拉伸吹模后得到的。本發(fā)明對底部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，使其可以承受內(nèi)部壓力，并使其變形量最小同時(shí)對敞口周圍凸緣的強(qiáng)度和厚度進(jìn)行了改進(jìn)，使其足以承受以雙層卷邊接合在其上的金屬端蓋。后者是通過中間體獨(dú)特的調(diào)整部分形成的。
根據(jù)本發(fā)明，上述發(fā)明目的可以由提供一種中間體和用該中間體制造的廣口容器來完成，其中中間體是由PET注模預(yù)制件經(jīng)拉伸吹模成型的。
容器的中間體包括一個(gè)分子雙軸排列程度較高的筒形部分和一個(gè)分子雙軸排列程度較低的底部。底部從筒形部分的下端延伸出來，并在其中含有可使構(gòu)成的容器不承壓和控制內(nèi)壓所產(chǎn)生變形的結(jié)構(gòu)。
底部最好是包括Ohampagne”型的，它含有其一端從筒形部分下端延伸出來的、其形狀是半徑為預(yù)定值的球截面的外周壁;一個(gè)其一端從外周壁的另一端延伸出來的承壓環(huán)，它是一個(gè)半徑為定值的環(huán)狀弓形;一個(gè)其一端從承壓環(huán)另一端延伸出來，其形狀為截頭正錐體的內(nèi)承壓壁;和一個(gè)基本上為非分子雙軸排列的中心拱底，它是從內(nèi)承壓壁的另一端伸出的、半徑為定值的球面弓形。
在這種底部結(jié)構(gòu)中，中心拱底和內(nèi)承壓壁間的連接處、外周壁和承壓環(huán)間的連接處，有第一和第二節(jié)點(diǎn)，這二個(gè)節(jié)點(diǎn)是中心拱底受到向下的壓力在底部所產(chǎn)生的應(yīng)力集中處。由于第一節(jié)點(diǎn)的向外、向下運(yùn)動和第二節(jié)點(diǎn)的向外運(yùn)動，底部產(chǎn)生的變形最小，使容器的體積和底部的不承壓性不發(fā)生明顯變化。
在廣口容器筒形部分敞口周圍沿徑向向外有改進(jìn)的凸緣，它具有較高的分子雙軸排列程度，且其強(qiáng)度和厚度足以承受一個(gè)端蓋，特別是雙層卷邊接合上的金屬端蓋。這是通過在中間體中經(jīng)拉伸吹模得到一個(gè)獨(dú)物的調(diào)整部分來實(shí)現(xiàn)的，該調(diào)整部分是從筒形部分的上部延伸出來的(其結(jié)構(gòu)在后面說明)。分子雙軸排列的凸緣從筒形部分上端徑向向外伸出，在從中間體生產(chǎn)廣口容器過程中將其余的調(diào)整部分沿環(huán)狀切掉。分子雙軸排列程度逐漸減少的臺階部分沿凸緣的周圍向上向內(nèi)延伸，其間至少包括了向上、向內(nèi)兩個(gè)連續(xù)的臺階面，以便集中吹模時(shí)PET的量、增加分子雙軸排列和控制凸緣的厚度。
現(xiàn)結(jié)合下面的附圖，詳細(xì)說明在概述中已提出的本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，及在最佳實(shí)施例中說明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的容器的立體圖，容器中包括在一定壓力下包裝的網(wǎng)球、蓋在其上雙層卷邊接合的金屬端蓋和(圖中從上拿開的)保護(hù)罩。
圖2是構(gòu)成圖1容器的中間體的立體圖，它是由拉伸吹模裝置制造的。
圖3是注模預(yù)制件的縱向剖視圖。該注模預(yù)制件是用來拉伸吹模成圖2所示中間體的。
圖4是一個(gè)典型的拉伸吹模裝置的縱向剖視圖，模中裝有得到圖2的拉伸吹模中間體之前的圖3所示之預(yù)制件。
圖5是圖2所示中間體的縱向半剖視圖。
圖6是圖1所示容器的頂部立體圖，圖中不包括金屬端蓋，且切掉了圖2和3所示中間體中的調(diào)整部分。
圖7是圖1、2和5所示容器和中間體底部的縱向剖視圖。其上詳細(xì)標(biāo)明了各弓形面的半徑、尺寸和角度。
圖8是圖7所示底部的部分放大剖視圖;
圖9是圖7所示底部的部分剖視圖，用來說明底部不同弓形部分的厚度。
圖10是底部一側(cè)的局部剖視圖，圖中表明了為使在一定壓力下底部變形最小所具有的節(jié)點(diǎn)簡圖。
圖11是與圖10相似的視圖，它表明了在發(fā)生很小的變形時(shí)，底部的部分剖視圖。
現(xiàn)參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。圖1中的容器10是由圖2中的中間體12構(gòu)成的。中間體12由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)注模預(yù)制件13(見圖3)拉伸吹模成形。在本實(shí)施例及其附圖中，容器10是一個(gè)廣口容器，它適于在一定壓力下包裝網(wǎng)球(見圖1)，即用金屬端蓋14蓋住容器10的敞口，端蓋14上有保護(hù)罩15。本發(fā)明的容器10和中間體12的特征在于其改進(jìn)了底部16的結(jié)構(gòu)，使其能夠承受容器內(nèi)的壓力，將變形控制在最小的程度上，以及改進(jìn)了敞口周圍凸緣17的結(jié)構(gòu)(見圖6)，使它具有足夠的強(qiáng)度和厚度，讓金屬端蓋14可以依傳統(tǒng)的雙層卷邊裝在其上。如下詳述，該凸緣是由中間體12獨(dú)特的調(diào)整部分18(見圖2和5)形成的。
雖然，本實(shí)施例在此將容器10描述為用于包裝網(wǎng)球的廣口容器(圖1)，但本發(fā)明容器的獨(dú)到之處及特征也可以用于在一定壓力下包裝其它物品的廣口容器中。同樣，改進(jìn)的凸緣結(jié)構(gòu)17也可用于具有其它類型的底部結(jié)構(gòu)的廣口容器中;改進(jìn)的底部結(jié)構(gòu)16則也可用于在壓力下包裝物品的百非廣口容器中。
如上所述，構(gòu)成廣口容器10的中間體12是由PET注模預(yù)制件13拉伸吹模成形的，此為一般技術(shù)，在前面提及的美國專利3，733，309中有詳細(xì)說明先將注模預(yù)制件13放在拉伸吹模裝置的模具M(jìn)中(見圖4)，然后用機(jī)械方法縱向拉伸，用高壓空氣使其橫向吹脹，達(dá)到中間體12的形狀。模具M(jìn)空腔的形狀是由所需中間體的立體形狀確定的。這樣，PET材料便呈分子雙軸排列，得到了中間體12。但是如下所述，這種分子雙軸排列會發(fā)生變化，特別是在中間體產(chǎn)品12的頂部的調(diào)整部分18及底部16處。拉伸吹模操作是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都熟知的，對了解本發(fā)明來說無需贅述。
成形的PET拉伸吹模中間體12(圖2和3)包括筒形部分20，在拉伸吹模成形時(shí)，筒形部分PET材料的縱向和橫向拉伸使其具有很好的雙軸分子排列。中間體12還有一個(gè)筒形部分20上端向上伸出的調(diào)整部分18和一個(gè)由其確定的凸緣17。凸緣17也有很好的分子雙軸排列，它沿筒形部分20上端敞口處徑向向外，是將其余的調(diào)整部分18沿環(huán)狀切掉后得到的。凸緣17與容器10的(圖6)筒形部分20連成一體，用于接受端蓋14。
調(diào)整部分18包括臺階壁，在圖5中由a、b、c、d、e表示。在凸緣17周圍、向上、向里處，分子的雙軸排列程度順a、b、c、d、e依次降低;其上至少包括了向上、向里的兩個(gè)臺階a、b、c和c、d、e，臺階壁部分a、b、c、d、e在頸部22處結(jié)束。頸部22處分子為非雙軸排列，因?yàn)樗怯脕韺㈩A(yù)制件13固定在拉伸吹模裝置的模具M(jìn)中的(圖4)。設(shè)計(jì)成這種獨(dú)特的臺階壁調(diào)整部分18，是為了在凸緣17的PET材料形成分子的雙軸排列并控制凸緣17的厚度。在拉伸吹模時(shí)臺階壁a、b、c、d、e可以將一定量的PET集中起來，而且在此時(shí)將a、b、c和c、d、e每一階中多余的PET材料集中起來。這樣在c、d、e中所含PET材料量比a、b、c中的多，而分子的雙軸排列程度卻比后者低。這種獨(dú)特的臺階壁有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)即由于臺階處的分子雙軸排列程度不同，從而使凸緣17有較高的分子雙軸排列;以及使凸緣17的厚度均勻。上述這兩點(diǎn)特征，提高了用雙層卷邊接縫，將金屬端蓋安裝在凸緣17上的能力。
相反，現(xiàn)有的由PET注模預(yù)制件拉伸吹模形成的中間體制造的容器中，其調(diào)整部分采用的是有一定斜度的錐角(參見美國專利4，496，064和4，576，843)，錐形壁在沿b到c到e的橫截面上產(chǎn)生線性膨脹(見圖5虛線所示部分)，并使調(diào)整部分處分子的雙軸排列程度從頂處的頸部到其下的凸緣逐漸增加。通過凸緣的分子雙軸排列程度的變化，及凸緣厚度的變化使凸緣的強(qiáng)度和厚度無法滿足將金屬端蓋雙層卷邊接縫的要求。
容器10的中間體12有一個(gè)改進(jìn)的分子雙軸排列程度較低的底部16。該底部是沿筒形部分20的下端伸出的。它包括不受容器10作用和控制內(nèi)部壓力產(chǎn)生變形的結(jié)構(gòu)(在后詳述)。底16最好為“Champagne”型的，它包括其一端從筒形部分20下部延伸出來的、半徑為R1的球截面的外周壁25(見圖7);一個(gè)其一端從外周壁25的另一端延伸出來，半徑為R2的環(huán)狀弓面的承壓環(huán)26(見圖8)，承壓環(huán)不受容器10的作用;底部16還有一個(gè)其一端從承壓環(huán)26一端延伸出來、形狀為截頭正錐形的內(nèi)承壓壁27;最后底部16還有一個(gè)分子呈非雙軸排列的中心拱底28，該底從內(nèi)承壓壁27的另一端伸出，是半徑為R3的球截面，它將底部16的底端封閉。
上述底部16的設(shè)計(jì)，在力學(xué)上是這樣考慮的在中心拱底28和內(nèi)承壓壁27的連接處及外周壁25和承壓環(huán)26間的連接處構(gòu)成第一和第二節(jié)點(diǎn)(在圖10和11中)，分別由P1和P2表示，由于作用在中心拱底28向下的內(nèi)部壓力，在底16的節(jié)點(diǎn)處便產(chǎn)生了應(yīng)力集中，第一節(jié)點(diǎn)P1的向外、向下運(yùn)動和第二節(jié)點(diǎn)P2的向外運(yùn)動(如圖10箭頭所示)，使底部產(chǎn)生一定的變形，即從圖10中所示的位置變形到圖11所示的位置，而不使容器10的體積或容器10的底部16不承壓性發(fā)生明顯變化。節(jié)點(diǎn)P1和P2使底部發(fā)生彎曲變化，而且由于底部16的變形使P1和P2間的連接臂與其垂線間的夾角增加，并使外周壁25的復(fù)合半徑不再是不定值了(如圖11所示)。承壓環(huán)26的作用是不改變底部16的不承壓性，這從圖10和11的比較中便可清楚看出。
為使其變形最小，構(gòu)成底部16的尺寸關(guān)系最好如下底部16的最大直徑D2大于筒形部分20的直徑D3;外周壁25的半徑R1與中心拱底28的半徑R3相同;承壓環(huán)26的半徑R2為外周壁25的半徑R1和中心拱底28半徑R3的百分之四至六。
外周壁25、承壓環(huán)26、內(nèi)承壓壁27和中心拱底28面積之和最好等于與外周壁25的半徑R1或中心拱底的半徑R3相當(dāng)?shù)陌肭虻拿娣e，底部16的最大直徑D2與承壓環(huán)26的內(nèi)側(cè)直徑D1之比最好在1.5至1.7之間。調(diào)整內(nèi)承壓壁27的高度H1最好使上述的面積要求得到滿足，且等于中心拱底28的高度H2。內(nèi)承壓壁27與容器10軸線間的夾角φ最好在7至10間。
如上所述，中心拱底28基本上不具有分子的雙軸排列，因此，其厚度大于弓形部分25、26、27的厚度。在圖9中也可看出，外周壁25、承壓環(huán)26、內(nèi)承壓壁27和中心拱底28的厚度是漸漸增加的，中心拱底28、內(nèi)承壓壁27和承壓環(huán)26的重量占容器10總重的15%至20%。
由此，本發(fā)明提供的廣口容器10的由PET注模件拉伸吹模形成的中間體12適于在一定壓力下包裝網(wǎng)球或其它物品，其特征是對底部16的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，使其可以承受內(nèi)部壓力，并將變形控制在最小的程度，本發(fā)明的特征還包括改進(jìn)了的敞口周圍的凸緣結(jié)構(gòu)17，它是由中間體12上一個(gè)臺階狀的調(diào)整部分18形成的，凸緣的強(qiáng)度和厚度足以使金屬端蓋經(jīng)雙層卷邊蓋在其上。
在上述附圖和說明對本發(fā)明最佳實(shí)施例的描述中雖然使用了一些專用名詞，但它們只是一般的、描述性的，并沒有特別的限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種由聚對苯二甲酸乙二酯注模預(yù)制件經(jīng)拉伸吹模成型的，用于制造在一定壓力下包裝網(wǎng)球等物品的廣口容器的中間體，其特征在于在敞口周圍凸緣的強(qiáng)度和厚度足以承受一個(gè)端蓋，所說的中間體包括一個(gè)分子雙軸排列程度很高的筒形部分，從該筒形部分的上端向外延伸的調(diào)整部分，它確定一個(gè)環(huán)繞筒形部分上開口端徑向向外伸出的分子雙軸排列程度很高的凸緣，并且適于在由該中間體制造廣口容器的過程中沿環(huán)形切掉其余的調(diào)整部分后形成該凸緣，沿凸緣的周圍向上向內(nèi)延伸的分子雙軸排列程度逐漸減少的臺階部分，它至少包括向上、向內(nèi)延伸的兩個(gè)連續(xù)臺階面，以便在吹模時(shí)收集PET的量，增加分子雙軸排列程度和控制上述凸緣的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的中間體，其特征在于還包括一個(gè)分子雙軸排列程度低、從筒形部分下端延伸出的底部，該底部可使容器免于承壓，并控制內(nèi)壓所產(chǎn)生的變形，該底部由一個(gè)“Champagne”型底構(gòu)成，它包括一個(gè)其一端從筒形部分下端延伸出來，形狀為有一定半徑的球截面的外周壁，一個(gè)其一端從上述外周壁另一端延伸出來，形狀為有一定半徑的球狀弓形承壓環(huán)，一個(gè)其一端從承壓環(huán)另一端延伸出來，其形狀為截面正錐形的內(nèi)承壓壁，一個(gè)分子基本上呈非雙軸排列，從內(nèi)承壓壁另一端伸出的，形狀為有一定半徑之球截面的中心拱底。
3.如權(quán)利要求2所述的中間體，其中中心拱底和內(nèi)承壓壁的連接處及外周壁和承壓環(huán)的連接處，有第一、第二節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)位于內(nèi)壓向下作用于底部在其上所產(chǎn)生的應(yīng)力集中處，第一節(jié)點(diǎn)的向外、向下運(yùn)動和第二節(jié)點(diǎn)的向外運(yùn)動，可以控制底部的變形，使容器的體積或底部的非承壓性不發(fā)生明顯變化。
4.如權(quán)利要求2所述的中間體，其中底部的最大直徑大于所述筒形部分的直徑。
5.如權(quán)利要求2所述的中間體，其中底部外周壁的半徑與底部中心拱底的半徑大致相等。
6.如權(quán)利要求5所述的中間體，其中底部承壓環(huán)的半徑為底部外周壁和中心拱底半徑的4%至6%。
7.如權(quán)利要求2所述的中間體，其中底部外周壁的直徑大于筒形部分的直徑，底部外周壁的半徑與底部中心拱底的半徑大致相等，底部承壓環(huán)的半徑為底部外周壁和中心拱底半徑的4%至6%。
8.如權(quán)利要求2所述的中間體，其中底部外周壁、承壓環(huán)、內(nèi)承壓壁和中心拱底的面積之和基本上等于外周壁半徑所相應(yīng)的半球面的面積。
9.如權(quán)利要求2所述的中間體，其中底部最大直徑與底部承壓環(huán)內(nèi)側(cè)直徑之比介于1.5至1.7之間。
10.如權(quán)利要求2所述的中間體，其中底部內(nèi)承壓壁的高度和中心拱底的高度大致相等。
11.如權(quán)利要求2所述的中間體，其中底部內(nèi)承壓壁與該容器的縱軸呈7至10度的夾角。
12.如權(quán)利要求2所述的中間體，其中底部的厚度順外周壁、承壓環(huán)、承壓壁到中心拱底依次增加。
13.如權(quán)利要求2所述的中間體，其中中心拱底和內(nèi)承壓壁的連接處、及外周壁和承壓環(huán)間的連接處包括第一、第二節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)位于由內(nèi)壓向下作用的中心拱底在其上所產(chǎn)生的應(yīng)力集中處，由于第一節(jié)點(diǎn)的向外、向下運(yùn)動和第二節(jié)點(diǎn)的向外運(yùn)動，可以控制底部的變形，不致使容器的體積或底部的非承壓性發(fā)生明顯變化，底部外周壁的直徑大于筒形部分的直徑，底部外周壁的半徑與底部中心拱底的半徑大致相等，底部承壓環(huán)的半徑為底部外周壁和中心拱底半徑的4%至6%，底部外周壁、承壓環(huán)、內(nèi)承壓壁和中心拱底的面積之和基本上等于外周壁半徑相應(yīng)的半球面的面積，底部的最大直徑與底部承壓環(huán)內(nèi)側(cè)直徑之比在1.5至1.7之間，底部內(nèi)承壓壁的高和中心拱底的高大致相等，底部的內(nèi)承壓壁與通過容器的縱軸間呈7至10度夾角，底部的厚度從外周壁、承壓環(huán)、內(nèi)承壓壁到中心拱底逐漸增厚。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用在一定壓力下包裝網(wǎng)球或其它物品的廣口容器的中間體，它們是由聚對苯二甲酸乙二酯注模預(yù)制件經(jīng)拉伸吹模成型的，它具有一個(gè)改進(jìn)了的底部結(jié)構(gòu)和凸緣結(jié)構(gòu)。新的底部結(jié)構(gòu)可以承受內(nèi)壓，將變形控制在最小的程序上；而敞口周圍改變的凸緣則是由中間體上獨(dú)特的臺階狀調(diào)整部分形成的，從而使凸緣有足夠的強(qiáng)度和厚度，承受經(jīng)雙層卷邊蓋于其上的金屬端蓋。
文檔編號B29C49/12GK1062702SQ9111184
公開日1992年7月15日 申請日期1988年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月7日
發(fā)明者杜納德·L·格林沃德, 杜納德·W·海沃德 申請人:索諾科產(chǎn)品有限公司