用来生产热塑性容器的模具的底部, 以及所获得的容器 本发明总的涉及通过吹塑或拉伸吹塑生产容器, 特别是经过吹塑或拉伸吹塑预制 坯件来生产使用热塑性材料例如 PET( 聚对苯二甲酸乙二醇酯 ) 的瓶子。
更准确地说, 本发明涉及对容器底部以及它们的生产模具的改进, 特别是模具的 底部。
生产热塑性材料制成的容器通常是相对复杂的, 容器的底部是需要特别注意的部 位之一。 正是容器的底部支撑着容器所盛液体的重量, 如果容器没有足够的机械强度, 则其 将会变形, 容器不能再以稳定的方式搁置在平的支撑物上。
因此, 容器的底部是将容器吹塑模制或拉伸吹塑模制成正确形状特别重要的部 分, 但其成型是困难的, 原因在于, 预先成型的底部热塑性材料厚度大于别处的厚度, 从而 导致拉伸减慢以及适当地形成该容器底部也更加困难。
在容器底部材料的不适当分布可以影响容器的稳定性。 此类不合适的分布可以发 生在底部的中央部分和 / 或周围的器壁上, 其可能改变容器基座的位置和 / 或斜度, 容器可 能不再以稳定的方式搁置在平坦的支持物上。
为了提高其机械强度, 底部通常具有复杂或高度复杂的形状, 具有很多凸起或凹 进的区域从而在适当形成时以提供所需的机械强度。
在底部的任何部位, 必须有足够的机械强度, 来防止因为液体的重量和内部的压 力 ( 由于该类容器经常用来盛装碳酸液体 ) 导致的底部扁瘪。
例如文献 US2004/0251258, 展示了几种具有复杂底部的容器模型 ; 该底部包括几 种截然不同的具有不同直径的区域, 每个区域的曲率半径也是在变化的, 组成了层状的底 部。瓶子支撑座的直径相对于容器本体的直径是相对适中的, 环绕该支撑座部分的上面是 第二层, 其具有碗状的形状并且用垂直加强筋加固来改善其强度。
如果想要得到恰当制作的容器的话, 容器复杂的形状, 特别是它们的底部, 要求精 确和小心的控制吹塑条件, 特别是吹塑压力。
材料在底部区域的成型目前通过高压吹塑来获得 ( 典型地在 40x105 帕 ), 其结合 这样的成型方式允许以每小时数千个容器的高生产速度进行生产。
然而, 产生这样高压力的吹塑流体 ( 通常为空气 ) 所使用的材料和电力成本是非 常昂贵的, 制造商希望使用较低压力以及较便宜的材料来削减该工位处的成本。 另外, 在目 前的制造情况下很难想象提高生产速度。
另外还需要强调一点的是, 有时材料从其最初的形状 ( 预制坯 ) 传递到模具壁的 形状时, 材料要遵循复杂的路径, 该路径对应于最后容器的凹陷 ; 所述凹陷可迫使该材料, 特别是所述容器底部的材料, 进入方向改变或甚至发生回转的路径内, 这些方向上的改变 可相当于 90°或更大角度的改变。
该问题加上预先成型的底部区域内材料的显著厚度, 将导致材料在模腔壁上的不 充分涂覆以及抵靠在模具上材料的不适当冷却 ; 从而导致容器底部的全部或者一部分质量 下降。另外, 材料从预制坯运行到模具壁需要一定的时间。
热塑性材料容器制造商总是想方设法改善生产的经济状况, 其努力生产需要较少
热塑性材料量的容器, 如果可能的话在基本上较低的吹塑压力下进行生产 ( 可能会导致充 模不充分 ), 尤其是在提高生产速度的情况下 ( 在模塑期间需要更快的材料移动 )。
吹塑模具最大难度的部分为离中心轴距离最远的模具底部的部分。
当存在吹塑材料很可能聚集起来的模具底部的区域时, 该难度就越发显著 ; 这样 的聚集可能会阻碍材料的自由流动以及涂覆整个模具底部。
当将加强筋添加到模具底部以增强容器底部径向刚度时就是这种情况。 该方案将 导致用吹塑材料涂覆加强筋的困难以及阻碍吹塑材料的流动。
这样的问题也可以发生在如文献 FR 2 892 048 和 GB 2 041 286 所描述的容器 中。此外, 在文献 GB 2 041 286 的情况中, 需要注意到凸缘的存在将使瓶子在处理时特别 在输送期间失稳 ; 容器容易压挤在一起和摞在其它瓶子上, 从而不利地影响它们的稳定性。
因此在现有技术中不存在解决方案, 其允许具有加强的径向刚度的容器底部合适 的模塑, 同时通过吹塑或拉伸吹塑适当的预制坯体来便于如此的模制。本发明提供了一种 解决这些问题的方案。
本发明的第一方面, 涉及一种通过拉伸 - 吹塑热塑性材料的预制坯而获得的容 器, 所述容器特别具有一在其上安装一筒状体的底部, 以及包括 :
- 具有中央部分和周边壁的底座, 该周边壁具有朝向所述容器内部的凹形, 所述凹 形的周边壁基本上与所述的容器的轴同轴延伸, 以及所述凹度限定出所有沿着所述凹形的 周边壁的点的曲率不为零,
- 位于所述底座上方的环形区域, 形成了筒状的周边壁, 和
- 肩部, 形成了所述的底座和所述的环形区域之间的连接区域,
所述环形区域位于至少所述筒状体的下部的延伸部分上, 以及所述容器的所述轴 与所述环形区域筒状的周边壁之间的径向距离, 要比所述的容器的所述轴与所述底座的凹 形的周边壁上的任意一点之间的径向距离大。
在一较优的实施例中, 肩部具有一凹形, 该凹形限定出所有沿着其轮廓的点的曲 率不为零。
依然在一较优的实施例中, 肩部至少包括一横向于容器的轴的基本上直线的壁以 及至少一平行于所述容器的轴的基本上直线的壁。
在另一个较优的实施例中, 肩部包括至少一个相对于容器的轴倾斜的壁。
依然根据本发明, 肩部的深度是环形区域直径的 0.5 到 2%, 优选为 1 到 1.5%, 特 别是 1.2%。
在本发明的另一布置中, 容器肩部的深度为 0.5 到 2.5mm, 其中筒状体下部的直径 为 50 到 120mm。
依然根据本发明, 底座凹形的周边壁的平均曲率半径在 5 到 20mm 之间。
在本发明的另一布置中, 底座凹形的周边壁的曲率半径可在所述底座的中央部分 和肩部之间变化。
依然根据本发明, 底座凹形的周边壁的高度在 5 到 15mm 之间。
本发明还涉及用来获得该类容器的模具, 尤其是涉及底部, 配合和 / 或具有两半 模, 模具包括如上所述容器的型腔, 所述模具具有一型腔, 型腔在对应于所述容器的筒状体 的管形部分下方包括 : - 用于具有中央部分和凹形的周边壁的底座, 该周边壁具有朝向所述模具内部的的凹形, 所述凹形周边壁基本上与所述模具的轴同轴延伸, 以及所述凹形限 定出所有沿着所述凹形的周边壁所有的点得曲率不为零, - 位于所述底座上方的环形区域, 形成了筒状的周边壁, 和 - 肩部, 形成所述底座和所述环形区域之间的连接区域, 所述环形 区域位于所述模具的至少筒状的下部的延伸部分上, 以及所述模具的轴和所述筒状的周边 壁之间的径向距离要比所述的轴与所述底座的凹形的周边壁上的任意一点之间的径向距 离大。
在一较优的实施例中, 用于肩部的型腔具有凹形, 其限定出所有沿着其轮廓的点 的曲率不为零。
依然在一较优的实施例中, 用于肩部的型腔包括至少一横向于模具的轴的基本上 直线的壁以及至少一平行于所述轴的基本上直线的壁。
在另一个较优的实施例中, 肩部的型腔包括至少一相对于模具的轴倾斜的壁。
依然根据本发明, 用于肩部的型腔的深度是环形区域直径的 0.5 到 2%, 优选 1 到 1.5%, 特别是 1.2%。
在本发明的另一布置中, 用于肩部的型腔的深度在 0.5 到 2.5mm 之间, 其中模具中 筒状体下部的内直径在 50 到 120mm 之间。 依然根据本发明, 底座凹形的周边壁的平均弯率半径在 5 到 20mm 之间。
在本发明的另一布置中, 底座的凹形周边壁的曲率半径可在所述底座的中央部分 和肩部之间变化。
依然根据本发明, 底座的周边壁的高度在 5 到 15mm 之间。
现通过实例以及图来描述本发明, 提供的实例仅仅用于说明的目的而非用于限 定, 在附图中 :
- 图 1 描述了根据本发明得到的容器的剖面图, 使用包括一与两半模相关的底部 的模具来获得该类型的容器,
- 图 2 是根据本发明第一实施例的容器底部以及与之相应的模具空腔轮廓的放大 图,
- 图 3 是根据本发明第二实施例的容器底部的边缘区域以及与之相应的模腔轮廓 的放大图,
- 图 4 是根据本发明的第三实施例的容器底部的边缘区域以及与之相应的模腔轮 廓的放大图,
图 1 和 2 描述了呈瓶子形式的容器 1 的概略图, 容器轮廓与模腔轮廓相应, 该摸腔 用于通过吹塑或拉伸 - 吹塑由例如 PET 那样的热塑性材料制成的预制坯体 ( 未示出 ) 来定 型该容器。
该容器 1 包括一底部 2, 其装在筒状体 3 之上, 该整体围绕着轴 X-X′对中。容器 1 的成型需要一模具, 没有描绘出, 其通常包括两半模和一底部, 如文献 FR 2 912 952 和 FR 2 883 794 所描述的。
容器 1 的底部 2 包括一底座 4, 其由中央部分 5 和凹形的周边壁 6 组成, 两者基本 上与所述容器 1 的轴 X-X′共轴。壁 6 的凹形面向容器 1 的内部, 该凹形限定出所有沿着所 述壁 6 的点的曲率都不为零, 就是说在壁 6 上不存在直线区域。
底座 4 的中央部分 5 可以是完全平滑的或具有任何的适当形状。
容器 1 的底部 2 还包括一环形区域 7, 其组成了瓶体 3 筒状周边壁 8 的下部, 基本 上与轴 X-X′共轴。容器的轴 X-X′和环形区域 7 的筒状周边壁 8 之间的横向径向距离大 于轴 X-X′与沿着底座 4 的凹形周边壁 6 的任意一点之间的横向径向距离。
容器 1 的底部 2 还包括一肩部 9, 其形成了底座 4 和环形区域 7 之间的连接区域。 换句话说, 肩部 9 位于底座 4 弯曲部分 ( 或曲线部分 ) 的末端, 从而使得底座没有直线的区 域, 其基本上平行于容器 1 的轴 X-X′。
该布置提供了一具有增强径向刚度的容器底部 2, 其也具有更好的垂直负荷耐力, 该布置的获得并没干扰预制坯材料的流动, 该材料在拉伸 - 吹塑操作中被吹入到合适的模 具当中。
在如图 2 所述的实施例中, 肩部 9 具有一凹形, 其限定为所有沿着其轮廓的点的曲 率不为零。一方面, 底座 4 的凹形周边壁 6, 以及另一方面, 肩部 9, 没有形成任何基本上具 有直线轮廓即曲率为零或无穷大的区域, 与容器轴 X-X′共轴或横向于该轴 ; 肩部 9 定义了 一凹形区域, 面向容器的内部以及能够使预制坯体的吹入的热塑性材料流动其中, 而不遭 遇任何可能引起吹塑的热塑性材料累积的区域。
优选在该实施例中, 由肩部 9 凹形限定的曲率小于由底座 4 的凹形周边壁 6 的轮 廓所限定的曲率。 在一替换的实施例中, 如图 3 所示, 肩部 9 以阶梯的形式存在, 包括一横向于容器 的轴 X-X′的基本上直线的壁 10, 所述壁 10 在底座 4 的凹形周边壁 6 和前述的底座筒状的 周边壁 8 之间延伸。
筒状的周边壁 8 对应于容器 1 的筒状体 3 的至少下部, 即该壁位于所述体 3 至少 下部的延伸部分上。
然而, 容器 1 的筒状体 3 的下部, 可以不与筒状的周边壁 8 严格地相同。因此, 环 形区域 7 的筒状周边壁 8 位于的横向的径向距离, 可稍微大于或小于 ( 例如, 毫米甚至十分 之一毫米 ) 筒状体 3 的壁的横向径向距离。
在另一可替代的实施例中, 如图 4 所示, 肩部 9 包括一壁 11, 其相对于容器 1 的轴 X-X′倾斜。 举例来说, 倾斜壁 11 的角度可以从零坡度角 ( 在该情况下肩部 9 呈如图 3 所示 的形式 ) 变化为最大坡度的角度, 例如大约 45 度 ( 在该情况下肩部呈如图 4 所示的形状 )。
也可使肩部 9 的实施例组合如图 3 所示的实施例和如图 4 所示的实施例, 即肩部 9 首先具有一横向于轴 X-X′的基本上直线的壁, 然后具有终止在围绕所述轴 X-X′对中的 筒状周边壁 8 的一个或多个倾斜的壁。肩部 9 因此可以是多个锐角或斜坡的交叉形式。
对于直径范围在例如 50 到 120mm 的容器来说, 肩部 9 的深度 P, 即连接底座 4 的 凹形周边壁 6 的点到所述肩部 9 横向的最远的放射点即筒状周边壁 8 的横向径向距离, 在 0.5 到 2.5mm 之间。
肩部 9 的深度 P 还可以为容器筒状体 3 下部内环形区域 7 直径的 0.5 到 2%之间, 优选为 1 到 1.5%, 特别优选为 1.2%, 取决于所述容器的类型和性质。
如图 2 所示, 在所述的肩部 9 处, 肩部 9 的深度 P 相当于筒状边缘壁 8 的半径 Rc 与凹形边缘壁 6 上端处半径 Rf 之差。
虽然底座 4 的边缘壁 6 通常为凹形的, 但是该壁 6 也可以具有数个不同曲率半径 的轮廓 ; 凹形周边壁 6 的平均曲率半径 Rp 最好在 5 到 20mm 之间。
优选地, 底座 4 的凹形周边壁 6 的高度 H 在 5 到 15mm 之间 ; 该高度 H 为底座 4 的 中央部分 5 和连接所述底座 4 和肩部 9 的区域之间的距离。
如上所述的容器 1 是具有 0.2 到 2 升容量的类型, 或甚至可高达 4 升, 可以理解凹 形周边壁 6 的平均曲率半径 R 的值、 该凹形周边壁 6 的高度 H 以及肩部 9 的深度 P, 可部分 地取决于模塑容器 1 的容量 ( 容积 )。
优选地, 环形区域 7 的筒状边缘壁 8 基本上是圆筒形的, 在上述的容器体 3 延伸部 内; 然而, 该筒状的周边壁 8 还可以是具有多个平面的棱柱形状。
因此, 如上所述的容器 1 通过一模具获得, 模具没有示出, 也属于本发明的一部 分, 所述模具包括组成型腔的不同元件, 该模腔赋予所述容器的不同部分形状, 即容器的壳 体 3 和底部 2, 所述的型腔包括相当于所述容器底座 4 的底座型腔, 相当于所述容器环形区 域 7 的环形区域型腔和相当于所述容器 1 肩部 9 的肩部型腔 ; 这些型腔的不同元件在图 2 到 4 中描述。
在第一实施例中, 模具简单地由两半模组成, 它们用来形成容器的壳体 3 和底部 2。
在一变体中, 模具由带有模具底部的两个半模组成。取决于容器底部 2 的复杂性, 由半模提供形成所述容器壳体 3 的型腔, 由模具底部提供形成容器底部 2 的型腔, 该底部包 括底座 4、 环形区域 7 以及所述底座 4 和所述环形区域 7 之间的肩部 9, 或者模具底部提供 容器底部 2 的唯一部分的型腔, 例如底座或底座的一部分, 或底座和肩部, 以及半模提供容 器壳体 3 的型腔, 容器底部 2 的部分并没有包括在所述的模具底部内。 在该模具中, 用于底座的型腔具有相当于所述容器 1 底座的中央部分 5 的中央部 分, 以及相当于所述容器凹形周边壁 8 的凹形周边壁型腔, 用于凹形周边壁的型腔具有面 向模具内部的凹形, 以及用于凹形的周边壁的该型腔基本上与所述模具轴线同轴延伸, 所 述凹形限定出所有沿着用于所述凹形周边壁的所述型腔的点的曲率不为零。
位于底座型腔的上方用于模子环形区域的型腔, 形成了筒状的周边壁型腔, 其位 于模具至少筒状的下部的延伸部分上, 对应于用于容器 1 的筒状体 3 的型腔。
该模具进一步包括用于肩部的型腔, 形成了用于底座的型腔和用于环形区域的型 腔之间的连接区域。
模具的轴线与环形区域的筒状周边壁之间的径向距离大于所述轴线与所述底座 凹形周边壁上任一点之间的径向距离。
位于底座和环形区域之间的用于肩部的模具内腔, 具有一凹形轮廓, 其特征在于 不为零的曲率, 以便获得如图 2 所示的具有底部 2 的容器 1。
在一变体中, 位于底座和模具环形区域之间的用于肩部的型腔, 可以包括横过模 具轴的至少一基本上直线的壁, 以及一平行于所述轴的基本上直线的壁, 以便获得具有如 图 3 所示的底部 2 的容器 1。
在另一个实施例中, 位于底座和模具环形区域之间的用于肩部的型腔, 包括至少 一相对于所述模具的轴倾斜的壁, 从而获得了对应于如图 4 所示的具有底部 2 的容器 1。
对于容器具有例如 0.2 到 2 升甚至 4 升的容积而言, 在模具中用于肩部的型腔深 度 P, 例如为容器 1 筒状体 3 下部内的环形区域 7 直径的 0.5-2%, 优选为 1-1.5%, 特别是 1.2%。
模具肩部型腔的深度 P 还可以在 0.5 到 2.5mm 的范围内, 对于容器 1 筒状体的直 径在 50 到 120mm 而言。
用于凹形周边壁的模具底座的平均曲率半径 Rp, 可以在 5 到 20mm 之间。 该曲率半 径 Rp 还可以在底座本身和肩部之间变化。
模具底部的底座周边壁的高度 H 在例如 5 到 15mm 之间。
模具底部和两半模之间的分型线可以位于底座和肩部的连接处, 但是其还可以位 于环形区域, 位于从肩部向上到对应于模具的筒状体和容器 1 的下部的高度的所述区域的 任一点。