注坯拉伸吹塑的管形容器 本发明涉及注坯拉伸吹塑的管形容器。此外，本发明涉及具有高强度和良好的防渗性能的薄壁管形容器的注坯拉伸吹塑。
管形容器被用于分配许多不同的产品。该管形容器是这样一种容器，即它们被设计成不以其底面站立，是半刚性的并且有有限的弹性变形。这些容器被设计成用挤压分配所盛装的产品而且通常是可被压扁的。由于是可被压扁的，就意味着管形容器在施加和去掉变形力后保持变形的状态。不会在最终将空气回吸入管形容器中时重新获得原有的形状。
这种容器的应用包括食品、口腔保健产品和个人护理用品。它们在分配口腔保健品和个人护理用品时特别有用。这些产品是粘滞的材料，如洗液、软膏或凝胶。目前所使用的管形容器包括一系列的材料和许多制造技术。这些管子包括金属管、多层层合软管、挤塑管和挤坯吹塑管。金属管通常是可被压扁的铝管。多层层合软管可以仅仅由聚合物层组成，或可含有纸和/或金属箔层。纸层可以是印刷层(print layer)，而箔层则可以是防渗层同时也是形成一个可被压扁的管子的层。挤塑管由切成所要求的长度的连续挤塑管制成。它可以具有单层的或多层的塑料结构。
在多数层合管或挤塑管中，管体与管肩和管嘴分开制造。管肩与管嘴是注塑制件，然后在很多情况下粘接到管体上。如果不粘接在管体上，则它们将被压塑在管体上。在此技术中，管嘴与肩部是在它们被粘接至管体上的同时形成的。
吹塑管目前由挤坯吹塑技术生产。在此技术中，将材料成管形地挤出，然后将其放置在一其形状为所要求的管子地模子中并将气体如空气吹入挤塑物，使其形成模子的形状。于是，此管子在从模子中取出时就具有了完全成形的肩部和管嘴以及侧壁。底端也被封闭。如果管形容器的顶部开口有足够的直径，就可从该顶部开口进行充灌。如果不是如此，就可以切开底端，从而可以从管子的底部灌装产品。当从底部灌装时，通过折皱密封底部并在另一端装上封盖。不过，最好还是具有一足够大的用于顶部灌装的开口并从顶部进行灌装。
与多层层合管和挤塑管相反，但是与挤坯吹塑管相似，本发明的注坯拉伸吹塑管是按成品形状制造的。不需要有附加的成型，如与肩部和管嘴相连的成型。但是，本发明的吹塑管也是针对目前已知的挤坯吹塑管的改进。本发明的注坯拉伸吹塑管在吹制管子的同时还沿纵向受拉伸。这产生了一个具有新颖的和改进的防渗性能和强度的双轴取向的管子结构。此管子可以具有单层结构或多层结构。它还可以由单室组成或者是多室管。在材料方面，它可以由任何能被注坯拉伸吹塑的聚合物制成。此管子可以具有薄的但仍很结实的壁，可以以可被压扁的形式制造，并且有良好的防渗漏性能。
在本发明中，管形容器基本上可以以任何形状生产。其形状取决于模子的形状。这样，它们可以被做成圆形、椭圆形或实质上为任意的多边形的形状。在多数应用中，它们按圆形或椭圆形生产。还可以将它们做成用于顶部灌装，以便保留并利用注坯拉伸吹塑的增强的强度性能。如果通过切去管形容器底部的一部分而改换成底部灌装，然后折皱密封底部，则薄弱部位将是折皱密封处。该折皱密封将会先于管形容器的其它部分损坏。虽然并非最好的，但是还是可以选择从底部充灌管形容器。
可用注坯拉伸吹塑法制造瓶子。这种瓶子包括单室瓶和多室瓶。像那些用于碳酸饮料的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶都由注坯拉伸吹塑制造。它们的大小可从小于一升至大于两升。多室瓶的吹塑示于美国专利5,232,108中。在此专利中示出了为每个室采用一个拉幅杆地由多室型坯吹塑多室瓶。但是，没有公开用这种工艺制造管形容器。曾经用挤坯吹塑法制造这种管形容器，但是没有拉伸。用其它方法制造的管形容器不具备同样理想的防渗性能和强度性能，而且不能使用某些可以在注坯拉伸吹塑法中使用的塑料。
本发明的方法解决了如何生产具有下列性能的管形容器的问题，即它具有改进的防渗性能，提高的强度，比较薄的壁，而且可在分配之后由于空气和产品返回至管中的回吸减少而能被压扁。
已经发现，可被压扁的薄壁高强度管形容器，包括多室管形容器，都可以采用注坯拉伸吹塑技术来制造。在此方法中，注塑一型坯。此型坯将具有与最终的管形容器相同的室数。将此型坯加热至大约玻璃转变温度并放在一个具有管状容器的所需形状的模子中。将拉幅杆放入每个室中并在拉幅杆向下移动，以纵向拉伸管子型坯时注射气体或流体，与此同时，吹塑管子型坯，以横向拉伸管子型坯。管子的最终形状将是模子的形状。该管形容器被完全成形地并在应有位置地做有肩部与管嘴。肩部与管嘴在注塑型坯时形成。底部可任选地从管形容器上切去，以提供一个用于底部充灌管子的较大开口。不过，最好是设有一个足够大的顶部开口，用于顶部灌装管形容器。这可保存由注坯拉伸吹塑产生的高强度性能。
注坯拉伸吹塑的管形容器应当有一约大于6的总取向，较好地是约大于10，最好大于约14。管形容器厚度最小的地方的壁厚应当小于约250μm，较好地是小于约200μm，最好小于约150μm。这种管形容器的爆破强度大于约7kg/cm2，较好的是大于约8.5kg/cm2，最好大于约10kg/cm2，此强度约为其它管形容器的3～5倍左右或更大。
注坯拉伸吹塑的方法优于其它的用于制造管形容器的技术，包括未结合以纵向拉伸作用的吹塑技术如挤坯吹塑。它包括更结实的具有减小壁厚的管形容器，较好的防渗性能和以减小的成本生产多室管形容器的能力。这种管形容器还可以以可被压扁的形式生产。当是可被压扁的形式时，它可以重叠成用得很好的层合铝制管形容器的形式。
附图的简要说明
图1是具有圆形截面的注坯拉伸吹塑管形容器的侧视图；
图2是具有双室的注坯拉伸吹塑管形容器的侧视图；
图3是图1所示注坯拉伸吹塑管形容器的横截面图；
图4是图2所示注坯拉伸吹塑双室管形容器的横截面图。
本发明针对管形容器的注坯拉伸吹塑。与挤坯吹塑管状容器、箔层合管状容器和全塑料层合管相比，这种管形容器具有明显增强的防渗性能和强度性能。注坯拉伸吹塑方法双轴地取向塑料。这种双轴取向步骤大大地提高了塑料的强度。经过双轴取向的管形容器的爆破值约为箔层合管形容器或全塑料层合管形容器的3至5倍或更多。
在各种管形容器上进行了爆破试验。试验是一种气压试验或一种水压试验，这取决于预定的爆破压力。对于高达约4kg/cm2的爆破压力，采用气压试验。超过此水平，就采用水压试验。在气压试验中，管的分配端牢固地装在气体喷嘴上，该喷嘴有一在线示警式气体压力表，用于示出所达到的最高压力。使像空气这样的气体流入管形容器中，直至容器爆破。然后记下所达到的最大压力。水压试验包括用像水这样的液体充灌管子并将其放在一夹持器中，该夹持器密封地抓住管子的颈部并有一导管，该导管借助于递增地添加的气体向位于管形容器中的液体施加不断增大的压力。一示警式压力表测量液体压力。在管形容器损坏时，压力计示出所达到的最高压力。记录此压力。可用的装置为由宾西法尼亚州Butler的AGR国际公司生产的6159000型塑料压力试验仪。
用此爆破试验方法试验了各种管状容器。箔层合材料A由一90μm的低密度聚乙烯层、一37μm的聚乙烯层、一36μm的乙烯-丙烯酸粘结剂层、一25μm的铝层、一20μm的聚乙烯层和一70μm的低至中密度聚乙烯层组成。塑料层合材料B由一36μm的中密度聚乙烯层、一113μm的高密度聚乙烯层、一7.5μm的粘结剂层、一25μm的乙烯-乙烯醇层、一7.5μm的粘结剂层、一73μm的高密度聚乙烯层和一14μm的低至中密度聚乙烯层组成。箔层合材料A的总厚度为278μm，而塑料层合材料B的总厚度为276μm。一注射拉伸但是未经吹塑的管子由具有126μm厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。管壁已纵向拉伸但未横向拉伸。注坯拉伸吹塑的管形容器含有厚度为126μm的聚对苯二甲酸乙烯醇酯。这些管形容器中的每一个都按照上述步骤进行试验，以确定管形容器的爆破强度。爆破强度值与壁厚值一起在表1中给出。
表1管形容器爆破压力壁厚箔层合材料A1塑料层合材料B1注射拉伸1注坯拉伸吹塑22.5kg/cm23.37kg/cm23.87kg/cm211.24kg/cm2278μm276μm152.4μm126μm
1代表用气压试验 2代表用水压试验
在表2中给出了直径为32mm、长度为22.4cm的管形容器的膨胀率和水压试验爆破压力。壁厚在名义上为200μm，平均爆破压力为12.84kg/cm2。
表2 管# ％膨胀 燃破压力 kg/cm2 1 175.3 13.8 2 152.8 12.86 3 135.9 12.58 4 165.0 13.7 5 149.4 12.79 6 156.9 13.07 7 144.4 12.72 8 169.4 13.63 9 156.3 13.56 10 161.3 13.7 11 125.9 12.23 12 119.7 11.6 13 106.3 11.12 14 138.8 12.79 15 137.8 12.37
PET注坯拉伸吹塑管形容器的强度的关键原因为PET材料的总取向的度数。总取向为沿纵向的拉伸乘以沿横向的拉伸，对于在每个方向上都有较大的拉伸的材料而言，这被称为双轴取向，即使分子沿轴向(X轴)和横向(Y轴)取向。分子的双轴取向为容器提供了提高的强度。为了使管形容器具有高的爆破强度，取向的总角度应当大于6左右，更好一些，大于10左右，最好大于14左右。最终结果为，壁厚为125μm的管形容器所具有的爆破强度大约为壁厚为250-300μm的管形容器的3至5倍或更多。这样就最终节约了提高强度所用的材料。此外，由于注坯拉伸吹塑管形容器的壁厚可在大约75-150μm的范围内，故壁将是可被压扁式的而不是只能变形的。可被压扁意味着管形容器在去掉了变形力之后将保持压扁的状态。而可变形的管形容器则是在去掉变形力时恢复其原有形状的容器。优选的是可被压扁的管形容器，因为在分配以后，空气不会被向下回吸入管子中。许多包装在管子中的产品是会受到空气的影响的。
本发明的管形容器有一在大约0.05和大约0.5之间的强度系数。强度系数用下式计算：
当材料具有此强度系数时，它将具有高的爆破强度。
图1至4示出了本发明的管形容器的结构情况。这些管子实质上可具有任何形状。在图1中，管形容器10具有侧壁12、肩部14和颈部16。开口18是管形容器的分配孔。图2是一双室注坯吹塑管形容器20的局部剖开以示出两个室的视图。此管形容器有侧壁22、肩部24和颈部26。开口28(a)和28(b)是分配孔。室分隔壁30将此管子分隔成两个室。图1所示管形容器薄侧壁的横截面示于图3中。图4用横截面视图示出了图2所示的用注坯拉伸吹塑制造的双室管形容器的薄壁结构。
本发明的管形容器用各种已知的注坯拉伸吹塑技术中的任何一种制造。它包括：由注塑形成型坯，并在加热至大约树脂的玻璃转变温度的同时将型坯放在模子中；用拉幅杆沿轴向拉伸型坯，同时将空气吹入型坯中，以沿横向将型坯拉伸至模壁，所生产的管形容器被同时沿纵向和横向拉伸。这样就提供了一个具有高强度和良好的防渗性能的双轴取向管。该管形容器具有整体的结构。
肩部和管嘴是在注塑型坯时形成的。为了生产爆破强度大于约7kg/cm2管形容器，对于壁厚小于大约250μm的管，总取向应当大于6左右。当总取向增加至超过10左右，并进一步超过14左右时，对于给定的壁厚，爆破强度将提高。当壁厚加大至150μm左右并进一步加大至200μm左右时，爆破强度同样将提高。爆破强度主要随着总取向的增加而提高至超过约8.5kg/cm2并进一步地超过约10kg/cm2。管形容器可以用任何能被注坯拉伸吹塑的塑料形成。优选的塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯。这类塑料可以以较小的壁厚尺寸双轴取向至高强度。
本发明针对优选的实施例进行了描述。但是本发明可以用与前述优选实施例不同的实施方式实施。