带有回流斜槽的塑料容器及其制造方法和设备 本发明涉及塑料容器，特别涉及一种带有一个与之成整体模塑成型的回流斜槽(drain back spout)的容器。
在其中每次从盛装液体的容器中仅倒出一部分液体的过程中，例如在盛装诸如液体洗涤剂和漂白剂等制品的容器中，使用者会担心在从容器中倒出液体后，液滴会沿着容器的颈部和侧壁流下，从而造成脏污。这样，当一个具有上部瓶颈部分的瓶子从其正常直立的盛装位置转到一个倾倒配送位置之后又回到其直立位置时，一些液滴会沿着容器的瓶颈外侧流下。现有技术中披露了各种具有回流斜槽(DBS)结构的容器，所述回流斜槽(DBS)能够收集多余的流体并将其排回到所述容器中，而不是使其沿着容器的瓶颈和侧壁流下。
许多具有DBS地容器需要在出模操作后(a post moldingoperation)将多个部件组装或者需要重新成型操作以便对斜槽重新进行定位。美国专利No.4,989,757和No.5,114,659中所披露的自排液容器能够克服由多个部件组装而成的自排液容器所带来的问题，它们提供了一种整体式的自排液容器以及用于制造这种容器的方法和装置，从而使所述容器仅在一个设备中模塑成型，而所述回流斜槽结构作为所述容器的一个整体部分，即在所述容器的模塑成型过程中，所述回流斜槽作为所形成的瓶口的一部分。这样，一个完整封装件所需的其它部件仅是一个用于封闭所述容器的适用的活动盖。这种整体式的容器与由多个部件组装而成的容器相比具有较高的经济价值，这是因为仅通过模塑成型的方法即可制造所述容器，而无需其它的出模后的操作。
在上述专利′757中所披露的整体式的自排液容器的各个实施例中，无论采用什么类型的设备和方法生产所述容器，所述排放斜槽的直径都等于或大于所述容器的颈部直径。在上述专利′757中的容器是由一种被称为注射-挤压吹塑成型方法的吹塑成型方法生产的，所使用的设备是在美国专利No.2,804,654中所披露的一种吹塑成型设备(后面称之为“′654设备”)，这种设备是由本发明的受让人推广使用的。在使用所述′654设备生产专利′757中的容器时，壁板元件的下外表面从窄肩型容器主体的颈部径向地向外延伸并与所述颈部的轴线A呈直角，因此所述壁板的上内表面稍稍倾斜以便当所述容器回到其直立盛装位置时促使某些受限制的液体排回到所述斜槽中的间隙的最下部。
同样利用所述′654设备以一种方法来生产美国专利No.5,114,659中所述的自排液容器，以便制造一种整体式的自排液容器。但是，专利′659中所述的容器与专利′757中容器的不同之处在于形状不同，其中所述排放斜槽的直径小于所述容器颈部的直径，因此更适用于专利′659中所述的主体部分为宽肩型的容器，并且用途更加广泛。
另外，专利′659中披露了一种模制成型方法，该方法能够提供纹路清晰且不易破坏的内螺纹，通过使螺纹延伸至少两个整圈(即720°)使得在所述颈壁的任何轴向截面处始终具有至少两个螺纹部分。这样就克服了将具有不足两个整圈螺纹的容器起模时使螺纹受损的问题，这也是在生产容器中所常出现的问题，虽然从功能上说这种容器是可以使用的，但是在实际生活中是不希望得到的。从专利′659中可以看出，这种改进的起模操作可通过使所述容器颈部的直径小于与所述容器颈部相连的容器主体部分之上肩部区域内部的直径以及使一个排放斜槽的直径小于容器颈部的直径来达到。
但是，在专利′659中所述的整体式的自排液容器中，如同专利′757中图3所示的容器一样，所述裙式壁板(apron web)的底部或内表面是在垂直于所述颈部轴线的一个平面内径向延伸的，因此所述壁板的上表面只能稍稍地倾斜以稍微促使上述的液滴重力回流。所述壁板上表面相对于壁板下表面的倾斜度作为一个实际问题受到限制，这是因为壁板的塑料过厚会对模塑周期和生产率带来不良的影响。壁板截面形状不对称也会针对装置对中性和一侧负重而带来某些生产上的问题。
由于上述限制，所述壁板在所述排放斜槽底部所形成的边缘几乎是平坦的。对于根据专利′659中所制造的用于宽肩型容器的现有技术的DBS容器，在倾倒液体时在容器中残余的液体将会保留在所述容器的瓶口区域。当倾倒或重新充填所述容器时，回流的残余液体会脏污使用者。因此多年来，人们需要一种在不失去利用′654设备实施的且适用于宽肩型容器主体部分的专利′659中所述方法、设备以及所述螺纹纹路清晰的优点的前提下对DBS形状进行改进以提高液体重力回流效果的整体式塑料容器。
因此，本发明的一个目的在于，提供一种新颖的整体式的自排液容器，所述容器可在一个单独的设备中模塑成型并且不需要组装操作，所述容器的排放壁板具有较大的斜度以便更有利于使离开所述容器瓶口的液体回流到所述容器中，使所述容器的排放壁板由厚度均匀的塑料制成并且足够薄，因此不会对生产周期带来不良的影响。
本发明的另一个目的在于，提供一种利用广泛使用的′654型设备用于制造具有上述特征的容器的方法和设备，该设备按照本发明对很少的部件作了变化和改动、保留了专利′659中的容器和方法的优点，这种方法和设备消除了过去由于现有壁板的厚度不均匀和上下表面不平行而出现装置对中性和一侧负重的问题，这种方法和设备能够以快速、可靠和经济的方式利用已有的设备生产具有上述特征的一种改进型容器。
概括地说，本发明通过提供一种改进的整体式的自排液容器以及用于形成所述容器的改进方法和设备实现了上述目的。所述容器包括一个主体部分和一个从主体开口向上延伸的瓶口壁。所述瓶口壁包围着一个排放斜槽，所述排放斜槽在所述瓶口壁的顶部上方延伸。一个回流裙式壁板与所述瓶口壁和排放斜槽相连并且为大体截锥形以形成一个具有斜度较大的锥角的排放槽。一个排放口与所述排放槽相邻，该排放口最好是采用位于所述排放斜槽后部的一个间隙的形式以将流体从排放槽排放到所述容器主体部分中。所述裙式壁板最好具有大体相互平行的上壁表面和下壁表面，所述上壁表面和下壁表面在所述容器处于直立位置时向下朝向斜槽倾斜。
用于形成上述改进容器的本发明方法是利用对常规的′654型挤压/注射吹塑成型设备进行改进的设备以常规的操作方式在一个正常的工作周期中实施的，从而使所述容器是由这样一种方法制造的，即：在该方法的一个操作过程中，至少所述颈部、所述排放斜槽、所述环形的瓶口壁、所述裙式壁板以及所述能够使液体流过的排放间隙形成在第一模型中，然后在无需对在所述第一模型中所形成的各个部件进行出模后重新成型操作的情况下利用吹塑成型方法形成所述主体部分，从而可以得到模塑容器的最终形状。对常规的′654设备的改进如下，通过构造和设置注射模腔的壁板成型部分以便在壁板上模制形成大体截锥形的上表面，对挤压模头的端部表面进行构造和设置以便在闭合所述注射模腔时在所述壁板上模制形成大体截锥形的下表面。最好，这是通过使所述芯部端部上的中央表面成凹陷状来实现的，使该凹形中央表面与一个注射模型的芯杆下端相配合以使这些部分汇聚在一个中央贴合的区域中，所述区域位于环形挤压出口的下方并与之保持一定的距离，所述环形挤压出口形成在芯部上端和挤压装置中的围绕所述芯部的衬套之间。于是在所述芯部的端部上形成一个截锥形表面，所述截锥形表面围绕着所述芯部的凹形中央表面并且由其向上和径向向外地倾斜以便与所述环形挤压模出口所处的平面相交。同样，注射模型设备的瓶口部分镶入式衬套的下端与所述芯部端部截锥形表面的形状互补以便使该模腔表面在其间形成一个模腔，从而形成大体截锥形的裙式壁板。
从下面对本发明优选实施例的详细叙述、以及权利要求书和附图可以理解本发明的上述以及其它的目的、特征以及优点，其中：
图1是本发明所构造容器的第一实施例的透视图，其中所述瓶子上具有一个瓶盖；
图2是沿着图1中2-2线所得到的表示图1中所示容器的顶部的截面图，其中具有一个瓶盖，表示了本发明的自排液容器的第一实施例。
图3表示本发明用于生产第一实施例容器的根据本发明对′654设备进行了改进的设备，是一个部分中心轴向截面的立视图，图中示出了按照本发明的方法挤压注射成型的容器的瓶口部分；
图4是与图3类似的示意截面视图，但是将图3中的挤压装置从注射成型装置中拆下并利用吹塑半模代替，图4表示其中吹塑了本发明容器主体部分的封闭式吹塑模型的一部分；
图5是表示本发明所构造的整体式自排液容器第二实施例的瓶口部分的截面图；以及
图6是与图3类似的示意截面视图，表示了用于生产图5中所示的第二实施例DBS容器的根据本发明对′654设备进行的进一步改进。
现结合图1和图2详细描述本发明所构造的一种自排液容器10的第一实施例。虽然这里所示出的自排液容器10是一种专为液体设计的塑料瓶，但是落入本发明保护范围内的其它自排液容器也可以由其它材料制成，并可用于盛装液体、粉末状物质或颗粒状物质。
自排液容器10包括一个“宽肩”式主体部分11，所述主体部分11的末端为一个开口12，可通过所述开口12将所述容器10内所盛装的物质倒出。一个与所述主体部分11一体形成的排放部分14(这里所述的“一体形成”的含义即，在模制成型时，排放部分14与主体部分11是一体的)从所述主体部分11延伸出来并与所述主体部分11相通，所述排放部分14通常被称为“瓶口部分”。所述瓶口部分14包括一个圆形颈壁16，所述圆形颈壁16成角度地围绕着所述主体开口12延伸。一个排放斜槽18位于所述颈壁16内并被所述颈壁16所包围，所述排放斜槽18包括一个上端排液口20，所述上端排液口20延伸到所述颈壁16的顶端边缘22上方。
根据本发明的一个重要特征，所述排放斜槽18的外径小于所述颈壁16的内径，一个斜度较大的集液裙板24在所述颈壁16之间从所述上部边缘22下方的一个位置处延伸到所述排放斜槽18的下端边缘26，从而使所述排放斜槽18与所述容器颈部相连，所述裙板24的形式为截锥形壁板。在图1和图2中所示的实施例中，所述壁板24的锥角大约为30°，所述壁板24在整个360°的圆周上是连续的并且将所述颈壁16与所述排放斜槽18的下部圆形边缘26连接在一起。所述壁板24、颈壁16以及排放斜槽18一起限定了一个排放沟槽28，当在使所述容器10倒转以将其中的液体倒出之后使所述容器处于直立状态时，向下回流到所述排放斜槽18外部和瓶盖40内部的流体在重力作用下可以排放到所述排放沟槽28中。然后，被排放到所述排放沟槽28中的液体通过轴向延伸的斜槽后部间隙回流到所述容器10中，所述斜槽后部间隙形成在斜槽18的一对后部边缘30之间，所述斜槽18的这对后部边缘30相互之间保持一定间隔(图2中仅示出了一个后部边缘30)。所述壁板24应该至少围绕所述颈壁16的一半，最好如图2所示，使所述壁板24围绕整个所述颈壁16，从而当所述容器10在部分倾斜状态下倾倒液体时，防止液体从所述容器内部流到所述排放沟槽28中。
根据上述专利′659，在所述颈壁16的内表面中形成螺纹32，所述螺纹32至少延伸两个整圈以使轴向贯穿所述颈壁16的任何截面都能具有所述螺纹32的两个相互独立并且互不相同的部分。如上述专利′659中所述，在具有一个排放斜槽18和颈壁16的一个容器上形成内螺纹32，所述内螺纹32的长度是这样确定的，即在不会破坏所述螺纹32的前提下能够将所述容器从注塑模型中取出。
参照图1和图2，一个封盖或瓶盖40包括一个顶部42和一个悬垂延伸的侧壁44。一个密封环46从所述侧壁44径向向外延伸，一个圆筒形侧缘48在所述环46的下方悬垂延伸。在所述圆筒形侧缘48的外表面上形成有外螺纹49，所述外螺纹49和所述容器瓶口部分14的内螺纹32相互配合以便可利用螺纹联接的方式将瓶盖40安装到容器10上或将瓶盖40从容器10上取下。应该理解的是，在本发明的其它实施例中，所述瓶口部分的螺纹32也可设置在所述颈壁16的外部以使其与设置在瓶盖侧缘内部的瓶盖螺纹相互配合。
参照图3和图4，可在上述被称为′654设备的根据本发明所需要进行改进的一种吹塑成型设备的一个正常工作周期内整体式地生产所述自排液容器10。这种吹塑成型方法也可被称为注射/挤压吹塑成型方法，并为本发明的受让人和其它人所使用，这种方法所使用的设备在这里被称为′654设备。利用这种设备所生产的自排液容器在出模后无需进行重新成型操作。所述′654设备的一个注射/挤压成型装置部分在图3和图4中总体用附图标记50进行表示。所述′654设备的各个部件、操作模式以及实施方法都披露在美国专利No.2,804,654中，美国专利No.2,804,654作为本发明的一个参考文献。在上述的美国专利No.5,114,659中对如何在不会破坏所述螺纹32的前提下能够将所述容器从注塑模型中取出进行了详细的描述，美国专利No.5,114,659也作为本发明的一个参考文献。
在所述′654设备所采用的方法中(对现有的所述′654设备和根据本发明进行了改进的所述设备所采用的方法中)，首先在所述设备的注塑成型装置中利用注塑成型方法形成所述容器的上颈部或瓶口部分。在完成上述注塑成型的步骤之后，使所述注塑成型装置抬起并离开所述注射/挤压成型模头装置的孔，同时从注射/挤压成型模头装置挤压出一定长度的经加热的并且塑化的管。随着所述管被挤压出来，所述管与所述注塑成型的瓶口部分连成一体并被向上拉出。在挤压出适当长度的管之后，所述′654设备的吹塑成型半模围绕所述管闭合并且引导空气通过所述注塑成型装置组件以使所述管在闭合的吹塑模型中膨胀，从而形成所述容器的其余部分(即主体部分)。这些步骤都被披露在上述美国专利No.2,804,654中。
在图3中所示的注塑成型步骤中，所述挤压模头装置总体由附图标记50表示并且包括一个衬套52和一个芯部54，所述衬套52和芯部54相互配合限定了一个环状的挤压孔56，所述被加热的并且塑化的材料通过所述挤压孔56被向上挤压到由瓶口和颈环组件注塑成型装置58所限定的注塑成型腔中，所述注塑成型装置58和挤压模头装置50是并置的。所述注塑成型装置58包括一个可动的颈环组件60，所述可动的颈环组件60在所述注塑成型步骤中可向下移动与所述挤压装置50的衬套52接合并与所述挤压孔56对中，所述可动的颈环组件60在挤压步骤中可向上移动，从而可将从所述挤压孔56中挤压出来的管向上拉出并使之离开所述挤压孔56。所述可动的颈环组件60包括颈环半模62和64，所述颈环半模62和64可径向地打开和闭合，所述颈环半模62和64具有各自的内壁部分66和68，容器瓶口部分的环形壁16的外表面抵靠着所述内壁部分66和68模制成型。所述可动的颈环组件60还包括一个芯杆70，所述芯杆70具有一个轴向贯通的吹塑通道72，在所述挤压成型的管被封闭在吹塑成型半模74和76(图4)内之后，可以通过所述吹塑通道72将压缩空气引入到所述被挤压的管中，从而使所述管在吹塑模型中膨胀并形成了所述容器10的主体部分11。
所述芯杆70的下端具有一个直径加大的头部80，所述芯杆头部80的外表面能够提供一个模腔表面，所述模腔表面用于形成容器排放斜槽18的内表面。所述芯杆70具有一个直径缩小的胫部82，所述胫部82从所述头部80一直延伸到一个径向凸出的环状部分84。一个瓶口部分镶入式衬套组件86由一个环形部件88和一个衬套90构成，利用机制螺栓92以可拆卸的方式将所述衬套90紧固到所述环形部件88的下侧，所述瓶口部分镶入式衬套组件86包围着所述芯杆70的胫部82并限定了一个凹形区域92，所述凹形区域92从所述芯杆头部80的上部边缘94延伸到所述瓶口部分镶入式衬套组件86的环形部件88的下表面边缘96。所述衬套90具有一个用于限定模型-型腔的凹形内表面100，其形状可与所述芯杆80的外表面形状相配合，从而在模塑成型过程中，形成了所述排放斜槽18的上端20和所述排放斜槽18的外表面。在模塑成型过程中，所述衬套90的下外部能够形成所述颈壁16的内表面，所述衬套90的下外部具有一个螺纹凹槽102，可以利用模塑成型的方式在所述螺纹凹槽102中形成螺纹32。如专利′659中所述，所述螺纹凹槽102的长度应该能够提供至少两个整圈的螺纹(即720°)，这样，穿过颈壁16整个360°圆周的任何轴向截面无论处于什么位置，轴向截面中始终具有至少两个螺纹部分。应该看出，在所述衬套组件86上端的所述环形部件88是以可滑动的方式包围着所述芯杆胫部82的，所述环形部件88可在由所述芯杆组件的肩部边缘94和95所提供的止动端之间相对于所述芯杆胫部82移动。
根据本发明所涉及的方法和设备的另一个重要特征，对所述衬套90的下端表面104进行改进，使其形状为截锥形并且其锥角是向下收敛的，从而限定了用于以模塑成型方式形成裙式壁板24(图2)之截锥形上表面106的注塑模腔表面。另外，对所述挤压芯部54的上表面进行了改进，使其中央具有一个圆形的平面凹形表面108，如图3中所示，当所述挤压/注射模头装置50与注射装置58的颈环装置60可操作地接合以进行注射成型操作时，所述表面108抵靠着与之相配合的所述芯杆头部80的圆形平坦下端表面。所述芯部凹形端面108被一个环形截锥状芯部表面112包围，该芯部表面112限定了用于以模塑成型方式形成所述壁板24之下表面114(图5)和所述排放斜槽18之整个底边26的注射模腔表面。当所述挤压模头50与所述衬套90以及芯杆头部80的外模腔表面共同形成所述注射模腔并且所述芯杆头部80抵靠着紧密置于所述芯部表面108上的头部表面110时，所述模型闭合。
在完成图3中所示的注射成型步骤后，在从所述注射/挤压成型模头50的孔56中挤压出一定长度的经加热的并且塑化的管时，所述注塑模型被抬起并使之离开所述挤压孔56。随着所述管被挤压出来，所述管与图3中所示的注塑成型瓶口部分连成一体并被向上拉出。在挤压出适当长度的管之后，如图4中所示，吹塑成型半模74和76围绕所述管闭合并且利用所示通道72引导空气通过所述注塑成型装置组件以使所述管在闭合的吹塑模型中膨胀，从而形成所述容器的其余部分，如在上述美国专利No.2,804,654中详细描述的。
在所述容器10的主体部分11吹塑成型后，可将所述排放斜槽18、裙式壁板24和瓶口壁16从所述颈环组件60取出。这通常是在打开所述主体部分11已经在其中模制成型的吹塑半模74和76后进行的。这种取出操作是结合上述专利′659中的附图11至13描述的取出顺序进行的，该专利在此引入作为参考并且不再重复。但是，应该注意的是，尽管本发明对′654设备中的芯部和芯杆装置进行了改进，形成了截锥形的裙式壁板24，但是仍然保留了能够在尽可能不破坏瓶口部分的螺纹32的情况下将所述容器起模的优点。与上述美国专利No.4,989,757中的较窄的颈部和较大直径的排放斜槽相比，在主体部分11与容器瓶口部分连接处使所述容器主体部分11保持宽肩形状并且采用直径较小的排放斜槽18可以提高所述起模效果。
图5示出了本发明所涉及的整体式的自排液容器10′的第二实施例，其中与容器10中相同的部件用相同的附图标记表示，而功能相似的部件则在原来的附图标记后面加上一个“′”，对这些部件的描述不再重复。通过比较图2和图5可以看出，第二实施例容器10′与第一实施例的容器10的不同之处仅在于，裙式壁板24′的形状不同。所述裙式壁板24′的形状是具有一定斜度的向下的锥形，其最下部在所述间隙边缘30′处以斜槽开口为中心、与所述排放斜槽18′的排液口20完全相对。实际上，壁板24′的锥体轴线与所述主体11或颈壁16的中心纵轴线倾斜大约10°角，因此所述排放斜槽18′的下部边缘26′如图5中所示也是倾斜的以符合所述裙式壁板24′的形状变化。当所述排放斜槽处于其正常的直立位置时，图5中所示实施例的改进形状还可通过使所述裙式壁板24′的区域导入所述排放槽最下部的后部斜槽间隙开口30中来提高重力排液的效果。
图6示出了本发明对′654设备中的挤压装置和颈环注射装置进行改进的第二实施例，以便生产图5中所示的容器10′。可以看出，其中与第一实施例中相同的部件用相同的附图标记表示，对它们的描述不再重复，而功能相似的部件则在原来的附图标记后面加上一个“′”。可以看出，若要生产出图5中所示形状的容器仅需对所述芯部54′的上端表面形状和瓶口部分镶入式衬套的相应下表面104′进行改进。将型芯70′的下端头部80′安装到所述芯部54′的上端表面的一个凹槽中。所述瓶口部分镶入式衬套的下表面104′和所述芯部上端表面112′具有相互配合的斜面以保持一个基本上均匀的间隙，从而使壁板24′上的材料厚度保持一致。所述芯部54′和头部80′的相对表面108′和110′是水平的而不是具有角度的，这样将消除可能出现设备中的一侧负重的问题。
从以上根据附图的描述中可以看出，本领域技术人员可以对本发明所述的整体式的自排液容器、制造这种容器的方法和设备进行各种改进以克服现有技术中的缺点以及提供更多的优点。所述排放斜槽18、18′可与所述容器连成一体，即在模制过程中与所述容器整体地形成，并且通过一个集液裙式壁板或边缘与所围绕的容器颈部连成一体，所述集液裙式壁板或边缘在其整个圆周上成锥形或以较大的斜度向下倾斜，从而提供了一种效果更好的排放槽，更加促使所述液滴流向直径较小的排放斜槽，从而使液体能够在重力作用下回流到所述容器中。本发明不但保留了上述美国专利No.5,114,659中改进的螺纹清晰的优点，而且还具有模制成型排放斜槽的优点。因此，能够解决在专利′659中所出现的因形成在所述排放斜槽底部的所述边缘几乎是平坦的而导致液体留在所述瓶口区域内的问题，这是因为大大增加了截锥状壁板24或24′朝向所述排放斜槽的倾斜角度并且使其围绕着所述排放斜槽后部的间隙开口30，因此可以提高液体在重力作用下回流到所述容器中的能力。
另外，仅对已知的′654型吹塑成型设备进行轻微改进即可得到这种改进的容器排放槽的结构。如图3和图6中所示，仅需对芯部54的上表面进行机加工和磨削成一个图3或图6中所示的凹形。利用一个轴向延伸的头部取代所述芯杆组件70或70′的头部80或80′，以使衬套以轴向延伸的方式改进所述瓶口部分镶入式衬套90或90′，使所述衬套底面104或104′的形状与芯部顶端表面112或112′的形状相符。对设备中所有的其它部件都没有改变，而且不会影响设备的工作周期。尽管对壁板24或24′的形状进行了改进，但是使壁板的截面厚度保持均匀且较薄，使其不会影响设备的工作周期。
因此，应该理解的是，本领域技术人员可以对本发明所述的自排液容器以及用于制造这种容器的方法和装置的优选实施例进行包括形状和构形在内的各种改进和变型。这些改进和变型不会脱离本发明的原则和附属权利要求的范围。