通过拉伸吹塑预成型体来生产塑料容器的方法,容器以及此类容器的使用

摘要

本发明涉及中空塑料容器（2）的生产，该容器包括窄开口（2a）和具有底部（10）的主体（2b）以及至少一个在窄开口与底部之间纵向延伸的侧壁，例如瓶子或相似物，其由多元聚脂通过拉伸吹塑形成。混合聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT），使PTT的重量比例在5-50%范围内，通过注射该混合物来获得预成型体（1）。该预成型体的主体（5）受到包括在16到50之间的总拉伸率影响，由此，可减小通过拉伸吹塑模制所生产的容器的重量。同时描述了为实施本方法的预成型体、中空塑料容器，以及该中空塑料容器的使用。

说明书

技术领域

本发明大致涉及对容器生产领域的改良，所述容器包括窄开口和长主体，例如瓶子或相似物，通过拉伸吹塑包含PET的预成型体而获得。尤其是，本发明可以运用于注拉吹成型法（ISBM）。

背景技术

众所周知，通过拉伸吹塑由各种材料制成的预成型体来生产容器，尤其是瓶子或相似物。技术ISBM是众所周知的，并且首先包括通过以下方式来注射材料：

- 在熔化之前，可选择地烘干（如果必要的话）待使用的材料， 

- 塑化该材料，

- 将塑化后的材料注射至模具中，该模具可以具有型芯和型腔用来形成铸模型腔，

- 冷却已经成形至预成型体的材料，

- 剥离取出预成型体。

然后进行吹气，吹气包括下列步骤：重新加热预成型体、拉伸预吹以及吹气。

当前最为平凡使用的材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），由于这种材料制成的瓶子具有非常有利的特性（即：它们具有良好的机械抗力，允许它们装碳酸饮料，充装热流体的灵便性、PET良好的透明性从而不会负面地影响它们所装的流体的外观、相对良好的抗氧化性等等）。

虽然挤压吹塑（EBM）机械更便宜，但常常首选ISBM设备来从预成型体获得诸如PET瓶子那样的塑料容器，因为相比于能够由EBM方法制造的其它东西，由ISBM方法制造的PET容器更牢固、更轻、更透明，以及防漏（注射模制颈部）。某些容器只能由ISBM制得，例如软饮料瓶子不能由EBM模制得。典型地，通过拉伸吹塑所制得的容器的侧壁平均厚度可以小于300μm。

然而，PET瓶子的重量不容易减少，因为PET预成型体必须被适当的注射且不能有任何变形，并拉伸以便获得统一的形状。由注射高压及薄壁预成型体所造成的问题已在本申请者的专利申请FR2898293-A1中提及。

随着常规的ISBM设备，大幅度降低包括窄开口和长主体的PET容器的厚度的尝试以失败告终（尤其是铸模中的问题在于：注射高压、容易与其它容器的形状不统一，以及因材料注射点对面区域材料缺乏而产生的“欠注”这种奇异现象）。事实上，在本领域进行的下列研究中，申请者已经能确定：为了获得包括窄开口和标准容积为500ml的主体的满意的容器，随着大批量生产和高速运转的生产设备，有必要使预成型体的平均厚度不小于2mm。在本说明书后续内容中，短语“包括窄开口和长主体的容器”可以理解为任意容器，其开口的截面相比于其主体的截面更小：这可以是瓶子或相似的容器，例如罐子、细颈瓶或具有窄颈部或口部的相似物。

已经存在一些为消费者提供更薄瓶壁以及通过混合PET和聚芳酯从而包括更少材料的解决方案。专利EP1436203考虑到由ISBM方法获得的容器，其中，PET与非晶体聚芳酯例如PEN（萘二甲酸乙二醇酯）相混合。然而，这种方法不适用于诸如常规形状的瓶子的容器，其包括刚性底部或相似的底部以及使瓶子便于操作或运输的一个或多个侧壁。

发明内容

本发明的目标是减轻已知ISBM方法中的缺点，并且其目的是提供允许生产包括窄开口和长主体的容器的预成型体，当体积相同时，其比由ISBM方法所获得的标准容器需要更少的塑料。

为此目的，本发明的实施例提供一种生产容器的方法，其通过拉伸吹塑注射成型的预成型体而获得容器，容器包括窄开口和具有底部的主体以及至少一个在窄开口与底部之间纵向延伸的侧壁，该预成型体包括主体，其特征在于，该预成型体的主体包括，优选地大致包括：50-95wt%的PET和5-50wt%的PTT，并且预成型体的主体受到包括在16到50之间的总拉伸率影响，总拉伸率是纵向拉伸率L/l和径向拉伸率D/d的乘积，其中

L是容器的所述主体的展开半长(developed half length)L；

l是预成型体的主体的展开半长l；

D是容器的所述主体的平均直径；以及

d是预成型体的主体的平均直径。

主体包括50-95wt%的PET和5-50wt%的PTT。换句话说，主体由通常是塑料合成物的材料制得，其包括50-95wt%的PET和5-50%wt%的PTT。材料可以大致包括50-95wt%的PET和5-50wt%的PTT。材料可以大致由50-95wt%的PET和5-50wt%的PTT组成。在一个实施例中，材料由50-95wt%的PET和5-50wt%的PTT组成。

令人吃惊的是，PTT的使用不影响通过拉伸吹塑预成型体来铸造的易加工性，并且双轴定向拉伸率大大增加。这是预期之外的，因为PTT的高结晶化趋势（结晶的聚合体刚性大，既不能被模制也不能通过吹气拉伸）而不曾用于ISBM方式。通过与塑料材料合作，例如PET，通过拉伸吹塑，上述提及的拉伸率是有限的，同时保持容器良好的完整性。

本方法的优势是，ISBM生产设备的作业率没有降低（即：与针对常规PET容器的作业率相同）。由于总拉伸率（也称为双轴拉伸率）较高，可采用壁厚不小于2mm的预成型体，来获得重量更轻的容器。     PTT的另一个优势是，PTT能立足于可再生资源，因此极大地减少了石油的消耗，而石油是不可再生的资源。

在一个实施例中，材料包括75-95wt%的PET和5-25wt%的PTT。在一个实施例中，材料基本上包括75-95wt%的PET和5-25wt%的PTT。在一个实施例中，材料基本上由75-95wt%的PET和5-25wt%的PTT组成。在一个实施例中，主体由75-95wt%的PET和5-25wt%的PTT组成。

典型地，上述优选的数值可以属于下列范围：

- 90-95wt%的PET和5-10wt%的PTT，或者

- 85-90wt%的PET和10-15wt%的PTT，或者

- 80-85wt%的PET和15-20wt%的PTT，或者

- 75-80wt%的PET和20-25wt%的PTT。

材料可以包括结晶促进剂或成核剂。在一个实施例中，材料不包括结晶促进剂或成核剂。

材料可以包括可供选择的添加剂例如：着色剂、塑化剂、稳定剂例如抗氧化剂、抗静电剂、润滑剂、操作助剂、阻燃剂、电荷以及填充剂。如此的添加剂是该领域技术人员所周知的。这些添加剂可以添加到PET和PTT的混合物中，或在混合PET和PTT之前添加到PET中或PTT中。 

具有PET和PTT混合物的材料可以通过熔化及混合PET和PTT，或者包括PET和PTT的合成物而获得，例如通过熔化及混合小片塑料。在一个实施例中，材料在预成型体的生产之前已经成形，通过熔化、混合、挤压来获得小片状、小薄片状、小球状或粉状的材料。然后，这些材料会典型地运用于本发明的方法中，来形成注射成型的预成型体。在一个实施例中，材料在预成型体的生产过程中成形，材料的成形是通过在注塑模制PET和PTT期间单独地引入PET或PTT，或引入例如呈塑料小片状的包括PET和PTT的合成物实现的。 

根据特殊的特征，预成型体的主体包括，优选地大致包括，75-95wt%的PET和5-25wt%的PTT，预成型体的主体受到16到25之间的总拉伸率影响。由于有这种用于预成型体的合成物，对于瓶子或类似容器的生产来说，就获得了较为有利的折衷，所述类似容器具有适宜于良好可成形性的机械抗力。尤其是，容器可以成形为常规的PET容器，其具有细长的主体并具有充分的刚性来支撑内容物（典型的是超过300ml的水）重量的底部，该底部允许容器垂直存放。这种预成型体的合成物适用于生产250-2000ml的容器，而较高比例的PTT更适用于3000-5000ml且具有加强弹性的容器（这些较大容积的容器通常具有大致圆形的截面，以及可供选择的卵形总体形状）。

根据特殊的特征，下列配方得以适用：

0.002 g/cm ≤ wP.eP/SB ≤ 0.005 g/cm

其中，wP和eP分别是预成型体主体的重量和平均厚度，而SB是容器主体的内表面面积。

在这个范围内令人惊讶的是，该方法是可靠的，因为有利的预成型体的平均厚度eP不小于2mm，而wP/SB的比率可以很低。这在大批量生产的质量要求和伴随预成型体重量降低的成本下降之间提供了有利折衷。

在本发明方法的各种实施例中，资源可选择地也必须是下列处置中的一个或多个：

-  纵向拉伸率大概在3.5到6之间，并且优选地在3.5到4.5之间；

-  径向拉伸率大概在4到9之间，并且优选地在4.5到7之间（上述安排确保预成型体能经受纵向拉伸和径向拉伸，以使最终包括窄开口和主体的容器成为可能，例如具有精确要求形状的瓶子或相似物）；

-  预成型体通过混合塑化状态的PET和PTT并将PET和PTT合成的混合物注射至模坯中而获得（该步骤确保做成的预成型体有均匀的混合，允许大拉伸的最佳情况；可在注射喷嘴的高度处设置混合装置）；

-  吹塑流体的压力在20×10⁵到40×10⁵Pa之间，并且优选地在30×10⁵到40×10⁵Pa之间。

根据本发明，还提供了用于实施生产容器的方法的预成型体，其特征在于，该预成型体具有主体，该主体的最大厚度eP包括在1.8mm到3.0mm之间，并且优选地在2.0mm到2.4mm之间，所述主体包括，优选地大致包括两种聚芳脂的混合物，其比例为50-95wt%的PET和5-50wt%的PTT。

本发明的另一个目的是提供重量减轻的中空容器，例如瓶子，其具有的物理性能适用于储存不起泡的流体饮料，优选地为矿泉水，该容器还适于通过使用注射拉伸吹塑设备来获得，并有充分的抗性以允许运输叠加起来的容器。容器也能用于储存非饮料产品，例如化妆品和清洁剂。

为了这个目的，本发明的实施例提供中空塑料容器，其包括窄开口和具有底部的主体以及至少一个在窄开口和底部之间纵向延伸的侧壁，通过拉伸吹塑经过注塑成型的预成型体来获得，容器的主体包括底部和至少一个侧壁，其特征在于，所述主体包括，优选地大致包括两种聚芳脂的混合物，其比例为50-95wt%的PET和5-50wt%的PTT，所述侧壁的平均厚度小于300μm，并且优选地不大于120μm。

在根据本发明容器的各种实施例中，资源可供选择地但也必须是下列处置中的一个或多个：

-   所述侧壁的平均厚度在50到200μm之间，较佳的在50到120μm之间（这种布置与通过ISBM获得的常规瓶子或相似的容器相比能节省大量材料），例如，在50到60μm之间或60到70μm之间，或者70到80μm之间，或者80到90μm之间，或者90和不到100μm之间，或者100μm，或者在大于100到110μm之间，或者在110到120μm之间；

-   主体基本上包括两种聚芳脂的混合物，其比例为75-95wt%的PET和5-25wt%的PTT；

-   主体的内部容积包括在250-5000ml的范围内；

-   主体是根据公式，通过拉伸预成型体获得的，该公式为：

16≤L/l×D/d≤50

其中:

L/l是所述容器的主体的展开半长L和预成型体的主体的展开半长l之比，以及

D/d是所述容器的主体的平均直径D和预成型体的主体的平均直径d之比。

在以下描述中，本发明的其他特征和优点对本领域的技术人员来说将显而易见，以下描述借助于非限制性实例给出，并以附图为参考。

附图说明

图1是用于本发明的预成型体的实例的径向截面的示意图，与包括窄开口和长主体的容器实例的示意图相关联，该容器例如瓶子、长颈瓶、罐子或相似的，能通过吹塑或拉伸吹塑预成型体而获得；

图2示出用根据本发明第一优选实施例的PET/PTT预成型体而获得的瓶子；

图3示出用根据本发明第二优选实施例的PET/PTT预成型体而获得的瓶子。

具体实施例

在各个附图中，同样的附图标记用于表示同一或相似的元件。

图1示出用于生产容器2的PET/PTT预成型体1，容器2包括窄开口2a和长主体2b，在此情况中，即为瓶子，通过拉伸吹塑工艺来获得。这种类型的预成型体包括瓶颈3，其通过预成型体上的一部分而成型，该部分不会在将预成型体1转化成容器2的步骤中改变。该瓶颈3可以通过隔绝和/或分配容器2的主体2b中所装的可流动的产品来关闭。在瓶颈3的延长中，预成型体1包括区域4，该区域的构成材料可以形成容器2的瓶肩2c；在所示实例中，该区域4包括由大致锥形的第二部分4b延伸的大致圆柱形的第一部分4a。

该第二锥形部分4b由两个连续的部分5，6延伸得到，其分别形成预成型体1的主体和底部，其中成分材料分别在容器2的主体2b和底部10上可见。

在图1所示的非限制性实施例中，预成型体1包括次要重量比例的PTT和主要比例的PET，并且可以常规地设计成能够抵抗吹塑或拉伸吹塑的过程中的纵向拉伸率和径向拉伸率，纵向拉伸率（即容器2的主体2b的展开半长L和预成型1的主体5的展开半长l之比），其约在3.5到6之间，而径向拉伸率（即容器2的长主体2b的平均直径D和预成型体1的主体的平均直径d之比），其约为4到9之间。

展开半长是容器壁中性轴的尺寸，从瓶颈3的底部3a（在此情形中，即为凸缘的下表面）和预成型体1的底部6的中心（在图1中，以点划线在左半个预成型体1中示出）或者容器2的底部10的中心起始。同样地，平均直径是预成型体1的主体5部分的直径d或者容器2的长主体2b部分的直径D，其呈现在相应的中性轴上。

有利地，对于大约为3.5到4.5之间的纵向拉伸率，以及大约为4.5到7之间的径向拉伸率，可以高速并高效地进行生产。优选地，那么，形成了足够宽的处理窗口，来满足工业大批量生产的需要，令人满意的是，径向拉伸率大于或至少等于纵向拉伸率。

在这些情形中，在实施本发明的布置的典型实例中，纵向拉伸率大约为4，同时径向拉伸率大约为5。更通常地说，预成型体1的主体5可以受到包括在16到50之间的总拉伸率影响，伴随预成型1具有大致包括50-95wt%的PET和5-50wt%的PTT的主体5。优选地，主体5和瓶颈3制造成单独件。这可以避免会构成较大薄弱区域的任何连接和焊接。

为了能够确保如通过使用PET预成型体而允许获得的规格那样的生产率，则希望由PET和PTT的混合而构成的预成型体1具有主体5，主体5的壁厚最大值eP约小于3mm，并且典型的，优选地大约为2.0mm；还希望其具有厚度ef不超过约3mm的底部6，并且优选地不超过2.2mm。

在一个优选实施例中，瓶子或相似的容器2借助于拉伸吹塑进行生产，从包含在5-50wt%之间的PTT比例混合的PET/PTT中制成的预成型体来获得。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）的混合在这个混合物的范围内均匀混合，并形成注射至模具内的塑化材料，然后在模具中成型为预成型之后进行冷却。在这种情况下，预成型体1的主体5和颈部3由同一材料制成。本领域的技术人员可以理解预成型体1的中心轴在其制造的同时定义了容器2的纵向。

然后，使用包括在20×10⁵到40×10⁵Pa之间的压力的鼓吹流体，并且该压力优选地在30×10⁵到40×10⁵Pa之间，使预成型体1的主体5经受包括在16到50之间的总拉伸率。

实验结果

实例1

预成型体1通过使用PET和PTT注射成型。主体5和瓶颈3被制成单独件。以这样一种方式进行PET和PTT的混合，使得预成型体1具有主体5，这里，就是细长的主体5，包括85wt%的PET和15wt%的PTT。

表A1

预成型体1的主体2b具有上述表格A1所指出的特征。该主体2b在拉伸吹塑操作过程中受到拉伸，以便获得具有表格B1中所指出的特征的瓶子并且使之适用于装0.5L的矿泉水。例如，这类瓶子大致的形状相当于图2所示的容器2的形状。表B1记录了0.5L的瓶子的特征和拉伸率。

表B1

因此，在这种情况下，总拉伸率便大于18。瓶子侧壁的平均厚度E在该非限制性实例中可以是126μm。

测试所用的是预成型体1的主体5大致包括75-95wt%的PET和5-25wt%的PTT，测试展示了该预成型体1的主体5受到包括在16到25之间的总拉伸率影响，与使用PET预成型体时相比，在ISBM方法的步骤中没有任何修正，以便生产带有良好机械性能的塑料瓶子（即带有窄开口2a和长主体2b的容器2）。底部10可以具有较大的壁厚，有比例地大于容器2其余部分的厚度，以便支撑流体的重量而不产生变形。有了如此构成的预成型体1，就可以获得类似PET常规容器的带有特殊形状的底部10。由于如此较小比例的PTT，底部10可以被塑形成如图2所示的带有加强筋11的样子。底部10正确的塑形，带有这类加强筋11和面向容器2外侧的总的凹陷（如图1所示），是最难通过拉伸吹塑操作实施的。其原因在于，壁厚很厚的材料会导致拉伸变慢以及塑形更难。令人惊奇的是，使用包括5-25wt%并优选地为5-20wt%PTT的预成型体1，并不会影响底部10的正确塑形并且容器2的成型性能良好。

同样，图2展示出主体2b可以具有减少了横截面的中间部分12，其允许更佳的握紧容器。如此的中间部分通常包括筋和相似形状来加强主体2b的侧壁，以便抵抗使用者手所施加的压力。

由于拉伸率包括在16到25之间，就可以减小容器2的重量并且长主体2b的侧壁具有小于200-300μm的平均厚度E，例如小于150μm。

实例2

具有如表A1所示几何特征并且具有更大比例的PTT的预成型体1的主体2b，其受到比根据实例1更大的拉伸影响。以这种方式进行PET和PTT的混合，使得预成型体1具有细长的主体5，其包括75wt%的PET和25wt%的PTT。

在这种情况下，便获得了适于装1L矿泉水并且具有如表B2所示特征的瓶子。例如，这类瓶子的大体形状相当于图3所示的容器2的大体形状。在这种情况下，加强筋11可以具有较小尺寸。瓶肩2c可以形成锥形部分，其在参考锥顶点（reference cone apex）处带有包括在50和90°之间的角度α。这里，中间部分12不是减少了横截面的那部分，而一些伸长部分13可被提供在该中间部分12的上方和/或下方。

1L瓶子的特征和拉伸率记录在表B2中。

表B2

因此，在这种情况下，总拉伸率便大于26。在本非限制性实例中，瓶子侧壁的平均厚度E可以是90μm。

更一般地说，当使用50-75wt%的PET和25-50wt%的PTT的预成型体时，总拉伸率有利地增加，以便大幅度减少材料量。在这种情况下，长主体2b的侧壁具有小于120μm的平均厚度E。根据本发明的优选实施例，长主体2b的侧壁具有保持在小于200μm的平均厚度E，例如其包括在50到120-130μm之间。

由于PTT的比例包括在25和50wt%之间以及当总拉伸率包括在25到50之间时，制成侧壁或主体2b的侧壁的材料，对这些壁来说是足够薄且易弯曲的，以使容器2能够局部变形，但在特定情况下，容器2还能有足够刚度来维持其在制造时所获得的初始形状。尤其是，具有25-50wt%PTT的空的容器2不会在空的时候塌陷。

上述测试展示出下列公式是满足的：

0.002 g/cm ≤ wP . eP / SB ≤ 0.005 g/cm 

其中，wP和eP分别是预成型体主体5的重量和平均厚度，以及SB是容器2的主体2b的内表面面积。

用大致包括50-95wt%的PET和5-50wt%的PTT的预成型体1获得的容器2，能用于250-5000ml的容积，例如，装水或不起泡的流体饮料，尤其是不起泡的矿泉水或起泡的矿泉水。当然，本发明的容器2绝不会局限于不发泡的或是发泡的矿泉水，但能用于装所有种类的可流动的产品、具有较好或较差流动性的可食用的或不可食用的流体，例如果汁、基于牛奶的饮料等等；以及调味料或佐料（番茄酱、芥末、调味品，等等）或非食物流体（去离子水、清洁产品、清洁剂，等等）。

本发明结合优选实施例进行了描述。然而，这些实施例只是作为实例而已，本发明并不局限于此。本领域技术人员将会理解到，可在附后的权利要求书所定义的发明范围内容易地作出其他变化和修改，因此，其仅意图将本发明受限于下列权利要求书。

下列权利要求书中的任意参考标记不应该被解释成限制权利要求。很明显，动词“包括”和它的变化词形的使用，并不排除存在着除了那些在任意权利要求中所定义的元件之外的任何其他元件。在元件之前的冠词“一”或“一个”不排除存在着这类元件的复数形式。