宽口容器瓶、宽口容器瓶的制造方法及设备

摘要

一种宽口容器瓶，由底部往上依次包括用于支撑所述的容器瓶的瓶底、作为主要容纳部分的瓶身、瓶颈和瓶口构成，所述瓶颈为连接瓶身和瓶口的过渡段，所述容器瓶的瓶底、瓶身和瓶颈大致为等壁厚的结构，所述容器瓶的瓶口带有卷边结构，所述卷边结构为所述容器瓶的瓶口凸缘朝下翻卷而成。本发明所述的宽口容器瓶，其瓶口结构强度高，密封性能好，不易产生收缩和扭曲变形，加工精度要求可以降低，同时生产废品率也降低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种容器瓶、容器瓶的制造方法及设备，尤其涉及一种以聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(以下称PET)为主要材料的容器瓶、容器瓶的制造方法及设备。

背景技术

PET料与其它结晶性塑料不同之处在于它具有清澈透明、透视率不亚于玻璃、不易破碎及重量轻等优点，因而被广泛用于制造容器瓶。0.7公升的玻璃瓶重量大于其盛装的饮料。相反，用PET瓶装盛1公升装的饮料，其PET瓶占总重量少于2-5％以内。使用PET瓶在运输时，损耗及运输费都可以降低。

PET瓶子未流行前，塑料瓶子都是挤吹出来的。塑料经加热及螺杆转动的摩擦力变为熔融后，从模头挤出，成为圆筒状。模具合上，并从颈部注入空气使圆筒澎涨，紧贴模壁而冷却定型。开模后便取出瓶子。采用挤吹的方法生产的瓶子，瓶颈不平整，通常都需要刮去毛边才能保证旋上瓶盖后不漏水。挤吹亦产生较多的边角料，要二次加工去除并循环再用。采用此方法生产塑料瓶子，优点包括生产设备的投资低，生产速度高，容易加手柄，瓶子型状多样化，瓶子重量可大范围调整，挤吹模具便宜，交货期短。挤吹瓶子的手柄是中空的。

PET瓶子目前流行的加工方法为注拉吹工艺。先用注塑机注出瓶坯，其主要作用是产生平整的瓶颈。在瓶坯未冷却前或冷却后再加热使瓶坯软化，将瓶坯纵向拉伸并吹气(横向拉伸)，做成双向拉伸，强化瓶子之外，使壁厚减小，故比挤吹节省用料。

注拉吹的缺点是不易加手柄，注塑模具昂贵，而且交货期长。瓶子的重量相当于瓶坯的重量，而后者基本上不能调整。PET瓶加手柄的方法是将预先注塑成形的含倒扣手柄放进吹瓶模内，吹瓶时瓶壁将手柄倒扣处包着。

在一台机内完成注、拉、吹工序的工艺统称一步法。一步法是在瓶坯注塑后冷却到约110℃，直接转入二次升温，做拉吹动作(不用冷却到开模温度，亦不用从室温加热)，不经人手，减少污染，好处是省电(省掉预加热)，生产率高，产品透明度高，瓶坯不容易损伤。两步法将注及拉吹分离，在两台机器上分时进行。第一步用注塑机注出瓶坯。第二步将室温的瓶坯加热后，拉吹成为瓶子，是在另一台机“加热，拉吹成型”上完成。灌瓶厂可以选择只买第二步的设备，将购买回来的瓶坯吹塑成型。这样便可以减少投资(人材及设备)。瓶坯的体积远小于瓶子，方便运输及储存(一台18吨货运卡车可运装83万2千支)。淡季生产的瓶坯可在旺季吹成瓶子。

早期人们生产的PET瓶子大多为窄口的饮料瓶，随着PET瓶子的优点日益显现，需要将PET瓶子用于盛装饮料以外的其它物品，比如：果酱、蜂蜜、泡菜、婴儿食品等固体或固体和液体混杂的物品，则要求PET瓶子设计成宽口的结构，如图1所示，为现有技术的宽口PET瓶。现有技术中宽口PET瓶制造方法和窄口PET瓶是相似的，仍可以采用注拉吹法。

对于生产者来说，采用注拉吹法生产PET瓶，如果既生产宽口瓶又生产窄口瓶，那么，不论采用一步法还是两步法，都必须先行注塑出瓶胚。如图3所示，宽口瓶的瓶胚3和窄口瓶的瓶胚4形状是不一样的，必须置备两套不同的瓶胚注塑模具。同样，吹塑模具也因瓶口的不同而不同。如果要生产不同容量和直径的PET瓶，由于瓶口的不同，模具数量要翻番。同时，采用注拉吹法生产宽口PET瓶，现有的瓶口结构要求很高的加工精度，设备昂贵。而且加工时瓶口易产生收缩和扭曲变形，废品率高，造成浪费。

发明内容

为了克服现有的PET容器瓶结构的不足，本发明的一个目的在于：提供一种宽口容器瓶，其瓶口结构强度高，密封性能好，不易产生收缩和扭曲变形，加工精度要求可以降低，同时生产废品率也降低。

为了克服现有的PET容器瓶制造方法的不足，本发明的另一个目的在于：提供一种利用窄口瓶胚生产宽口容器瓶的方法，生产废品率降低，同时对于宽口容器瓶和窄口容器瓶而言，绝大部分模具可以通用，大大降低了生产成本。

本发明的第三个目的在于：提供一种宽口容器瓶的生产设备，用以生产本发明的PET容器瓶，解决了现有技术中生产宽口瓶成本高、精度要求高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种宽口容器瓶，由底部往上依次包括用于支撑所述的容器瓶的瓶底、作为主要容纳部分的瓶身、瓶颈和瓶口构成，所述瓶颈为连接瓶身和瓶口的过渡段，所述容器瓶的瓶底、瓶身和瓶颈大致为等壁厚的结构，其特征在于：所述容器瓶的瓶口带有卷边结构，所述卷边结构为所述容器瓶的瓶口凸缘朝下翻卷而成。

一种宽口容器瓶的制造方法，其特征在于：

包含如下工艺步骤：

1)PET塑料的干燥

注塑机械将PET塑料吸入料斗上部，室内的湿空气被干燥器后加热后从料斗底部往上吹，将PET塑料干燥一定时间；

2)注塑窄口瓶胚

将干燥的PET塑料注入专用的注塑机，注塑窄口瓶胚；

3)拉伸瓶胚，将瓶胚吹塑形成过渡瓶

将冷却的瓶胚，送至高温炉中加热软化，将瓶胚的颈部夹紧在过渡瓶成型模腔口，窄口瓶胚的下段伸入成型模腔，吹塑机向瓶胚吹入高温高压气体，瓶胚逐渐软化并膨胀，至其形状和过渡瓶内腔的形状完全吻合，冷却定型成过渡瓶；

4)剪切过渡瓶

将过渡瓶固定在传送带上，将锋刀切割机定位在与切割线等高的位置，过渡瓶缓慢前进，锋刀切割机将过渡瓶切为两段；

5)瓶口卷边

引模插入容器瓶口，加热使容器瓶口软化，软化后的容器瓶口顺着引模引导弧的形状弯曲，副模继续引导容器瓶口弯曲，容器瓶口翻卷成型，冷却容器瓶口。

一种制造宽口容器瓶的设备，其特征在于：将瓶口卷边的设备包括引模和副模。

本发明的有益效果是，容器瓶的瓶口带有卷边结构，保证瓶口的强度和密封性能达到要求。本发明的宽口容器瓶是将普通窄口瓶剪切后瓶口卷边而成，无须为宽口容器瓶单独置备瓶胚注塑模具和吹塑模具，大大降低了生产成本和周期。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有技术中宽口容器瓶的结构示意图；

图2是本发明宽口容器瓶的结构示意图；

图3是现有技术中宽口容器瓶瓶胚和PET窄口容器瓶瓶胚的结构示意图；

图4是本发明多层复合宽口容器瓶的局部结构示意图；

图5是现有技术中多层复合宽口容器瓶易产生的缺陷的局部结构示意图；

图6是本发明宽口容器瓶的制造方法中瓶胚的转移方法及设备示意图；

图7是图6所示本发明宽口容器瓶的制造方法中瓶胚的转移方法及设备的仰视图；

图8是本发明宽口容器瓶的制造方法中过渡瓶加工过程示意；

图9是本发明宽口容器瓶的制造方法中过渡瓶的结构示意图；

图10是本发明宽口容器瓶的制造方法中过渡瓶被剪切的方法及设备示意图；

图11是本发明宽口容器瓶的制造方法中瓶口卷边过程中方法及设备示意图；

图12是本发明宽口容器瓶的制造方法中瓶口卷边完成时方法及设备示意图。

附图符号的说明：

容器瓶-1、宽口多层容器瓶-2、宽口多层容器瓶外层-21、宽口多层容器瓶中间层-22、宽口多层容器瓶内层-23、宽口瓶胚-3、窄口瓶胚-4、容器瓶底-11、容器瓶身-12、容器瓶颈-13、容器瓶口-14、容器卷边结构-15、卡夹-8、过渡瓶成型模-9、冷却水通道-91、吹塑机-7、过渡瓶-5、过渡瓶瓶底-51、过渡瓶瓶身-52、过渡瓶瓶颈-53、过渡瓶瓶口-54、过渡瓶收缩段-55、切割线-56、锋刀切割机-6、引模-10、副模-11、引模定位周边-103、引模引导弧-104、引模电加热元件-102、引模冷却水通道-101、副模引导弧-113、副模定位周边-114、副模电加热元件-111、副模冷却水通道-112。

具体实施方式

如图2所示，本发明涉及了一种容器瓶1，由底部往上依次包括瓶底11、瓶身12、瓶颈13和瓶口14构成。所述容器瓶1以聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(以下称PET)为主要材料，为一种PET瓶；所述瓶底11用于支撑所述的PET瓶，可以为与整只PET瓶成一体的单层瓶底，也可以为另附加有底座的双层瓶底；所述瓶身12为PET瓶的主要部分，可以为圆柱形结构，也可任意采用其它形状；所述瓶颈13为连接瓶身12和瓶口14的过渡段，为了便于瓶子的密封，所述瓶颈13的直径通常小于或等于所述瓶身12的直径，同样为了便于瓶子的密封，所述瓶颈13的外周可设计成带螺纹的结构，可以和瓶盖拧合，也可以设计成不带螺纹的结构，与瓶盖扣合；所述容器瓶1的瓶底11、瓶身12和瓶颈大致为等壁厚的结构。

本发明的发明点在于，所述容器瓶1的瓶口14带有卷边结构15，所述卷边结构15可以为由瓶口顶部凸缘向瓶内侧翻卷，也可以为由瓶口顶部凸缘向瓶外侧翻卷。本发明容器瓶可采用不同的卷边方式，卷边的曲率根据情况也不同。

特别地，所述的容器瓶1为一种宽口容器瓶。

PET瓶装饮料在密封的情况下会有适量的氧气渗入及二氧化碳渗出，故普通PET瓶不能用于盛载啤酒类饮料。氧气渗入会破坏酒体的成份，改变酒体的原风味以及纯度。一般，啤酒制造商要求瓶子能保证啤酒有6个月以上的货架存放期。特别地，为了使PET瓶具有阻隔性，所述的容器瓶1的瓶体带有表面涂层，所述表面涂层可以为：等离子体涂层、钻石型碳涂层、无定形碳涂层、阻隔性硅胶涂层和环氧一胺涂层等，所述表面涂层可位于瓶体的外表面，也可以位于瓶体的内表面。

特别地，为了提高PET瓶的阻隔性，所述的容器瓶1的瓶体还可采用多层复合技术，成为多层结构。即PEN(PolyEthylene Naphthalate)，尼龙及EVOH对氧气的及二氧化碳阻融性较PET强，可用夹层的方法将它夹在外层及内层PET料之间。对于采用现有技术生产的多层结构的PET容器瓶而言，特别是宽口瓶，瓶口处层和层之间材料不同，融合性差，粘贴不容易紧密，如图5所示，常常会产生分离的现象，采用本发明所述的瓶口结构可以很好地解决了这个问题：如图4所示，加工时将瓶口多层瓶壁一同翻卷，不仅增加了层和层之间的粘贴力，而且卷边结构处PET瓶壁的外层21将中间层22和内层23包卷在其内部，限制了层和层之间散开的现象发生。

以下为本发明宽口容器瓶的制造方法的详细说明：

步骤一：PET塑料的干燥

PET是吸水性的，它吸收空气中的水份，若水份没有在注塑前排出，塑料会水解，产品的强度会不合规格，产品的外观会欠佳，变成废品。

在显微镜下看吸水性的塑料会发觉它们的颗粒都是满布毛细管的。一旦水份吸入毛细管内，只能用加热将水份蒸发出来。在这里，加热温度，加热时间及加热空气的来源/处理在影响塑料的残余含水量起着关键作用。PET塑料的残余含水量要在50ppm(以重量计算)之下。此时加热空气的绝对温度是-40℃的露点。

本发明PET容器瓶的制造方法的烘料方法使用注塑机械将PET塑料吸入料斗上部，因PET塑料在存放时暴露在室内的湿空气中，PET塑料有一定的吸水性，故此存放时就有一定的水分。湿空气被干燥器后加热到160℃从料斗底部往上吹，将PET塑料干燥一定时间；待干燥后，便开始注塑。

本发明PET容器瓶的制造方法的烘料方法还可以使用烘炉，烘炉的工作原理与料斗干燥器相同，只是塑料放在扁平的盘子上，增加了与空气接触的面积，提高了干燥效果。在160℃干燥后，将盘子的塑料倾倒进料斗干燥器使用。

本发明PET容器瓶的制造方法的烘料方法还可以使用除湿干燥器，将干风循环再用。在循环再用前，用除湿剂除去空气中的湿度。除湿剂由独立的热空气流再生，继续除去循环空气中的水份。除湿干燥机能达到PET料干燥的要求。

步骤二：将干燥的PET塑料注入专用的注塑机，加工瓶胚：

制造本发明的宽口PET容器瓶，仍然采用首先注塑出瓶胚的办法。此处，我们选用的是如图图4所示的瓶胚4，即只要注塑出窄口瓶胚即可，无须专门为制造宽口PET容器瓶制造宽口瓶胚。所述瓶胚4大致为试管状结构，管颈外周可根据需要，设置或不设置外螺纹。瓶胚4的重量大致等于过渡瓶的重量。

此步骤需要的生产设备为：空气干燥机、注塑机、瓶坯模具、预熔器和保压装置。

瓶坯注塑生产效率受冷却时间支配。冷却时间正比于壁厚的平方，但反比于模温温差。模温温差的计算公式为：模温温差＝熔融温度-温具温度。

若熔融温度260℃，水塔水水温30℃，冰水水温6℃，以冰水冷却瓶坯模具比水塔水冷却缩短冷却时间1-(260-6)/(260-30)＝10％

以6℃冰水冷却模具，在一般的天气下模具会凝露。露水会遗留痕迹在瓶坯的表面上。若模具周围的空气是露点3℃的干燥空气，模具便不流汗。为了解决模具凝露的问题，可以使用电冰箱及空调机及专用的干风机作为的空气干燥机。使用空调机或干风机，注塑机的锁模装置要密封，减少干风的流失。

多腔的瓶坯模具采用的流道是热板设计。在热板设计中，每两腔共享一个加热区及一个电热偶，瓶坯底会留有不超过5mm长的水口，而在停机一段时间后，浇道有发生堵塞现象，要花时间去清理。热板设计造价便宜，受国内广大用户欢迎。本发明PET瓶坯模具还可以采用针阀式热流道设计。每一个腔都有独立的加热及探温，瓶坯底不留水口，不注射时针阀封闭浇道，故浇道不会堵塞，但成本较高。

瓶坯模具的腔数为：瓶坯的皇者是5加仑(19公升)的饮水机瓶子的瓶坯，重量由650g至750g不等。一用即弃的5加仑瓶重量都有400g重。故模具是一腔的，并采用冷流道设计。3加仑(12公升)的瓶子，瓶坯重量300g至520g。模具用两腔的，采用热板/热流道设计。其它的腔数有4，6，8，12，16，24，32，48，60，72，96及144。为了提高生产效率，尽用注塑机的四柱空间、模板空间及注塑重量来达到最高的腔数。瓶坯模具呈长形，即长度值比宽度值大。

注塑厚壁的瓶坯，冷却时间支配着周期时间。其次便是要将大量的塑料塑化的塑化时间。在冰水冷却的条件下，冷却时间与壁厚有以下的关系。

tc＝1.2t2

t＝瓶坯壁厚度，mm

tc＝冷却时间，s

在这里，冷却时间定义为保压时间。1公升的矿泉水瓶瓶坯壁厚3mm，冷却时间便占10.8秒。5加仑瓶瓶坯壁厚8mm，冷却时间是76.8秒。

使用预熔器几乎可将干燥的PET塑料在整个周期时间内进行塑化。预熔器只做塑化，注射由独立的柱塞负责。已塑化的熔融累积在注射柱塞的前面。只是注射时(含保压)不加料。保压装置使预熔器或往复螺杆在冗长的保压时间内加料。在冷却时间内，塑料不断收缩，而保压填补收缩了的空间，使瓶坯饱满，不会下陷。

步骤三：拉伸瓶胚，吹塑形成过渡瓶：

如图6、7所示，将冷却的瓶胚，用卡夹8夹紧，送至高温炉中加热至120-150摄氏度，接近PET材料的软化温度点，使瓶胚软化。所述卡夹8具有U状的缺口，可用来夹紧瓶胚。

如图8所示，将窄口瓶胚的颈部夹紧在过渡瓶成型模9腔口，窄口瓶胚的下段伸入成型模9腔中。过渡瓶成型模9分左右两部分构成，通常其内腔形状为对称的，过渡瓶成型模的两部分和在一起，吹塑机7向瓶胚吹入高温气体，瓶胚逐渐软化并膨胀，直至与过渡瓶成型模内腔接触，其形状和过渡瓶内腔的形状完全吻合。此时，过渡瓶已形成，在过渡瓶成型模内腔外周布置有多组冷却水通道91，立即注入冷却水，过渡瓶一经冷却，即发生硬化。过渡瓶成型模9打开，过渡瓶掉出。

所述过渡瓶的结构如图9所示，本发明的一种为了加工容器瓶1而生产的一种中间产物——过渡瓶5，所述过渡瓶5由底部往上依次包括瓶底51、瓶身52、瓶颈53和瓶口54，所述过渡瓶5还包括收缩段55。所述过渡瓶5以聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(以下称PET)为主要材料，重量与瓶胚大致相等，所述瓶底51用于支撑所述的过渡瓶5，可以为与整只过渡瓶5成一体的单层瓶底，也可以为另附加有底座的双层瓶底；所述瓶身52为过渡瓶5的主要部分，可以为圆柱形结构，也可任意采用其它形状；所述瓶颈53为连接瓶身52和瓶口54的过渡段，所述瓶颈53的外周可设计成带螺纹的结构，也可以设计成不带螺纹的结构；所述过渡瓶5的瓶底51、瓶身52和瓶颈53大致为等壁厚的结构。特别地，所述瓶口54为窄口。所述收缩段55位于瓶身52上方，瓶颈53的下方，其位置根据需制造的宽口PET容器瓶的容量和形状而定，所述收缩段55的直径与宽口PET容器瓶的瓶口直径一致，所述收缩段55的外周可设计成带螺纹的结构，也可以设计成不带螺纹的结构。

为了形成过渡瓶的收缩段55，特在成型模9的内腔中增加了和收缩段55相吻合的结构部分，例如，可以是环状螺纹，也可以是圆柱形内壁等。

特别地，此步骤中，可以使用原有的废瓶替代瓶胚。通常，人们使用PET容器瓶均为一次性的，PET容器瓶生产商回收人们使用过的窄口PET容器瓶后，可进行消毒，重复使用，也可以将回收的窄口PET容器瓶重新加工成为宽口PET容器瓶。方法是：将直径和高度均小于过渡瓶成型模的窄口PET容器瓶，放置入过渡瓶成型模腔中，再次对其进行加热、吹拉，即可产生新的过渡瓶。

步骤四：剪切过渡瓶

如图10所示，将过渡瓶5固定在传送带上，将锋刀切割机6定位在与切割线56等高的位置，随着过渡瓶5缓慢前进的过程中，锋刀切割机6将过渡瓶5切为两段。

也可以将过渡瓶5固定不动，锋刀切割机6旋转或前进将其切割。

过渡瓶5上部被切掉的部分，可作为原料，下次再循环利用。

步骤五：瓶口卷边

切割后的过渡瓶5瓶口处，容易大量的粉末，同时，切割面不容易平整，易有凹凸现象。

如图11所示，将瓶口卷边的设备包括引模10和副模11。所述引模10的结构可分三段进行描述：下段为引模10的头部，其直径小于等于宽口容器瓶颈内径，引模10的头部伸入宽口容器瓶内，其周边103起到防止宽口容器瓶颈收缩和扭曲的作用；引模10的中段直径大于引模10的头部直径，在中段和下段交界的地方，有引导弧104，所述引导弧104的曲率和与半径容器瓶口上半段卷边的曲率和半径相等；上段是为了引模10的固定和移动而设置的机械结构。所述引模10的中部，设置有电加热元件102，所述电加热元件102包括电加热探头和电加热丝组成，可将容器瓶口加热至软化温度；所述电加热元件102外周，同样设置有多组冷却水通道。副模11也包括另一段引导弧113和定位周边114，定位周边114起到引导引模移动、控制瓶口卷边的曲率和半径的作用，引导弧113的曲率和与半径容器瓶口另一段卷边的曲率和半径相等；所述定位周边114外附近同样设置有包括电加热探头和电加热丝组成的电加热元件111，所述电加热元件111外周，也设置有多组冷却水通道。

当引模10顺着如图11所示的箭头方向插入容器瓶口后，电加热元件102开始加热，容器瓶口软化，引模10继续顺着如图11所示的箭头方向移动，软化后的容器瓶口开始顺着引导弧104的形状弯曲。副模11静止，电加热元件111加热，随着引模的继续移动，引导弧113继续引导容器瓶口弯曲，所述电加热元件102和111加热的范围为容器瓶口和瓶颈约40mm的区域。直至如图12所示的状态，引模10停止移动，容器瓶口卷边成型；注入冷却水，容器瓶口一经冷却，即发生硬化。移开引模10和副模11，完成容器瓶制造过程。

当所述卷边结构15为由瓶口顶部向瓶内侧翻卷时，仅仅是引模10的引导弧104和副模11的引导弧113的位置、曲率和半径随之改变，所述引模10和副模11的其他结构与上述方案大致相同。