CN103826826A - 预制坯和塑料瓶 - Google Patents

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Abstract

本发明的预制坯（10）具备瓶口部（11）、内径为D1的瓶身部（20）和瓶底部（30）。瓶底部（30）在其截面形状中具有外表面（31）和内表面（32），所述外表面（31）具有半径为R1的外表面中央部（35）、和半径为R2的外表面周缘部（36），所述内表面（32）具有半径为R3的内表面中央部（37）、和半径为R4的内表面周缘部（38），并满足（a）R2＜R1、（b）D1／2＜R3＜R1、和（c）R4＜R3这样的关系。通过瓶底部（30）的形状设为扁平形状，能够在吹塑成形后增厚塑料瓶的瓶底部顶端的壁厚，能够防止尽管进行了加压而塑料瓶的瓶底部顶端仍会在运输时和输送时破损的不良情况。

Description

预制坯和塑料瓶
技术领域
本发明涉及塑料瓶用的预制坯和塑料瓶，尤其涉及能够提高塑料瓶瓶底部顶端的强度的预制坯形状。
背景技术
近年来，希望削减塑料瓶所使用的材料，使瓶轻量化。然而，在使塑料瓶轻量化时，强度不足会成为担心事项。在塑料瓶的强度下降了的情况下，会产生装载时的散包、自动贩卖机的堵塞、吐出多瓶的问题。
对此，为了弥补塑料瓶的强度不足，使用了在填充内容液后加入液氮由此来对瓶内进行加压的技术。在该情况下，塑料瓶被加压从而其内部成为正压，但此时瓶的瓶底部可能会反转。因此，需要对塑料瓶赋予耐压性。通常，在内部为正压的情况下，使用具有花瓣形状的瓶底部的塑料瓶。
然而，花瓣形状的瓶底部的凹凸大，因此，特别是在为了谋求轻量化而使塑料瓶的壁厚较薄的情况下，其脚部可能会因过度拉伸而白化，变得难以进行吹塑成形（成型）。另外，通过使塑料瓶的壁厚变薄会使花瓣瓶底部顶端的壁厚也变薄。因此，尽管进行了加压，塑料瓶的瓶底部顶端有时仍会在运输时和输送时破损。塑料瓶由于破损等而倾斜，结果可能会产生散包。
在先技术文献
专利文献1：日本特表2008-540185号公报
本发明是考虑这样的问题而完成的发明，其目的在于提供一种如下的预制坯和塑料瓶：即使在使塑料瓶壁厚较薄的情况下，也能够在吹塑成形后使塑料瓶的瓶底部顶端的壁厚较厚，能够提高吹塑成形性，并能够防止尽管进行了加压而塑料瓶的瓶底部顶端仍会在运输时和输送时破损的不良情况。
发明内容
本发明是一种预制坯，是塑料瓶用的预制坯，其特征在于，具备：瓶口部、与所述瓶口部连接且内径为D1的瓶身部（躯干部）、和与所述瓶身部连接的瓶底部，所述瓶底部在其截面形状中具有外表面和内表面，所述外表面具有半径为R1的外表面中央部、和半径为R2的外表面周缘部，所述内表面具有半径为R3的内表面中央部、和半径为R4的内表面周缘部，并满足（a）R2＜R1、（b）D1／2＜R3＜R1和（c）R4＜R3这样的关系。
本发明的预制坯，其特征在于，所述瓶身部具有所述瓶口部侧的大径部和所述瓶底部侧的小径部，在所述小径部的外径设为D2、所述大径部的外径设为D3时，满足1.20＜D3／D2＜2.40这样的关系。
本发明的预制坯，其特征在于，所述瓶身部具有所述瓶口部侧的大径部、所述瓶底部侧的小径部和倾斜部，所述倾斜部设置在所述大径部和所述小径部之间，且从所述大径部侧向所述小径部侧进行缩径，在所述大径部的长度设为L1、所述倾斜部的长度设为L2、且所述小径部的长度设为L3时，满足L1≤L2＜L3这样的关系。
本发明的塑料瓶是使用预制坯制作的塑料瓶，其特征在于，其瓶底部顶端壁厚为0.04mm～0.25mm。
根据本发明，瓶底部的截面形状具有外表面和内表面，所述外表面具有半径为R1的外表面中央部、和半径为R2的外表面周缘部，所述内表面具有半径为R3的内表面中央部、和半径为R4的内表面周缘部，并满足（a）R2＜R1、（b）D1／2＜R3＜R1和（c）R4＜R3这样的关系。这样，通过瓶底部的形状设为扁平形状，从而在拉伸后相当于塑料瓶瓶底部壁厚的预制坯壁厚变厚，因此能够在吹塑成形后使塑料瓶的瓶底部顶端的壁厚较厚，能够防止尽管进行了加压而塑料瓶的瓶底部顶端仍在运输时和输送时破损的不良情况。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式涉及的预制坯的局部截面图。
图2是表示本发明的一实施方式涉及的预制坯的瓶底部的放大截面图（图1的II部放大图）。
图3是表示本发明的一实施方式涉及的利用预制坯制作的塑料瓶的立体图。
图4是表示进行预制坯加热的加热装置的概略截面图。
图5是表示预制坯的比较例（比较例1）的局部截面图。
图6是表示预制坯的比较例（比较例2）的局部截面图。
图7（A）和（B）是表示本发明的一实施方式涉及的利用预制坯制作的塑料瓶的瓶底部的其他例子的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1～图4是表示本发明的一实施方式的图。
首先，利用图1和图2对本实施方式的预制坯的概要进行说明。
图1所示的预制坯10具备：具有开口部11a的瓶口部11、与瓶口部11连接的瓶身部20、和与瓶身部20连接的瓶底部30。
其中，在瓶口部11的外周设置有螺纹部16，所述螺纹部16在对预制坯10进行双轴拉伸吹塑成形而制作出塑料瓶40（图3）之后用于螺纹接合未图示的瓶盖。另外，在瓶口部11的下部突出设置有环状的支撑环12。
瓶身部20具有：瓶口部11侧的大径部21、瓶底部30侧的小径部23、和在大径部21与小径部23之间设置的倾斜部22。
倾斜部22由从大径部21侧向小径部23侧逐渐缩径的形状形成，具有长度L2。
小径部23由圆筒形状形成，具有比大径部21的外径小的外径D2，并且具有长度L3。另外，小径部23具有内径D1。再者，在本说明书中，所谓瓶身部20的内径，是指该小径部23的内径D1。
在该情况下，优选在小径部23的外径D2和大径部21的外径D3之间满足1.20＜D3／D2＜2.40这样的关系，进一步优选满足1.30＜D3／D2＜1.85这样的关系。即，与作为比较例表示的通常的预制坯90的瓶身部92（参照图6）相比，本实施方式的预制坯10的瓶身部20由向中央侧进一步缩径的形状形成。
再者，当D3／D2的值比2.40小时，从大径部21侧向小径部23侧逐渐缩径的角度变得不陡，因此能够防止注塑成形性恶化和产生欠注（shortshot）等不良情况。
另一方面，当D3／D2的值比1.20大时，易于使预制坯10轻量化。再者，在小径部23的直径相对于大径部21过大的情况下，在吹塑成形前用加热器52（参照后述图4）对预制坯10进行加热时，小径部23会相对靠近加热器。在该情况下，小径部23会被过度加热，因此在吹塑成形时小径部23会变得易于拉伸，其结果，塑料瓶40的瓶身部42（图3）的壁厚变薄。
另外，优选在大径部21的长度L1、倾斜部22的长度L2和小径部23的长度L3之间，满足L1≤L2＜L3这样的关系。通过使大径部21的长度L1、倾斜部22的长度L2和小径部23的长度L3满足上述关系，吹塑成形性和注塑成形性变良好。再者，在设为L1＞L2≥L3的情况下，从大径部21到小径部23的树脂体积增加，因此可能会变得难以使预制坯10轻量化。
另外，如图1和图2所示，瓶底部30在其截面形状中具有外表面31和内表面32。其中，外表面31包括外表面中央部35和一对外表面周缘部36，所述外表面中央部35位于中央侧，所述外表面周缘部36位于外表面中央部35的周缘侧，且与外表面中央部35接续而延伸。各外表面周缘部36与小径部23的外表面下端接续。另外，内表面32包括内表面中央部37和一对内表面周缘部38，所述内表面中央部37位于中央侧，所述内表面周缘部38位于内表面中央部37的周缘侧，且与内表面中央部37接续而延伸。各内表面周缘部38与小径部23的内表面下端接续。
如图2所示，外表面中央部35、外表面周缘部36、内表面中央部37和内表面周缘部38分别由半径为R1、半径为R2、半径为R3和半径为R4的圆弧构成。在该情况下，外表面中央部35的半径R1比外表面周缘部36的半径R2大（R2＜R1），内表面中央部37的半径R3比内表面周缘部38的半径R4大（R4＜R3）。而且，小径部23的内径D1、内表面中央部37的半径R3和外表面中央部35的半径R1满足D1／2＜R3＜R1这样的关系。
即，瓶底部30其整体并非一样地弯曲，而是使瓶底部30的中央部相对平坦，另一方面使瓶底部30的周缘部相对大地弯曲的形状（变为扁平）。因此，与作为比较例表示的通常的预制坯90的瓶底部93（参照图6）相比，本实施方式的预制坯10的瓶底部30为向上方（瓶口部11侧）缩入而成的形状。
另外，优选外表面中央部35的半径R1和外表面周缘部36的半径R2满足3.0≤R1／R2≤9.0这样的关系，进一步优选满足4.5≤R1／R2≤7.0这样的关系。另外，内表面中央部37的半径R3和内表面周缘部38的半径R4优选满足3.0≤R3／R4≤9.0这样的关系，进一步优选满足4.5≤R3／R4≤6.0这样的关系。
再者，当R1／R2（R3／R4）的值比上述值大时，瓶底部30中的外表面周缘部36的部分变得接近于直角，因此在利用注塑成形制造预制坯10时，熔融塑料会变得难以向瓶身部20侧流动。对此，假设在提高了熔融塑料的压力的情况下，注塑成形金属模具的内芯（in core）会因该压力而从中心轴向一个方向偏移，因此瓶身部20的壁厚可能会在周向上不均等。另一方面，当R1／R2（R3／R4）的值比上述值小时，外表面周缘部36的部分的瓶底部30的拉伸倍率变大，难以得到使瓶的瓶底部顶端（例如，图3的花瓣脚45）的壁厚变厚这一效果。
再者，在图1中，优选预制坯10的总长L4设为35mm～140mm。在该情况下，优选预制坯10的总长L4相对于小径部23的外径D2的比例（L4／D2）设为1.5≤L4／D2≤5.5。
塑料瓶的瓶底部顶端壁厚可以设为0.04mm～0.25mm，从而能够比以往更轻量化。
再者，作为预制坯10的主材料，优选使用热塑性树脂，特别优选使用PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯），也可以使用来自于植物的生物类塑料、例如PLA（聚乳酸）。
接着，利用图3，对通过对这样的预制坯10进行双轴拉伸吹塑成形而制作的塑料瓶的一例进行说明。再者，使用上述的预制坯10制作的塑料瓶当然不限于此。也存在如图7（A）、（B）那样的瓶而不限于此。
在图3中，塑料瓶40具备：瓶口部41、在瓶口部41下方设置的圆筒状的瓶身部42、和与瓶身部42接续而设置的瓶底部43。另外，在瓶口部41和瓶身部42之间设置有瓶颈部44。在瓶颈部44和瓶身部42之间形成有肩部48。
进而在瓶口部41外周设置有用于将未图示的瓶盖螺纹接合的螺纹部46（与上述的预制坯10的螺纹部16对应），在瓶口部41外周中的螺纹部46下方部分形成有向外部突出的环状的支撑环47（与上述的预制坯10的支撑环12对应）。
瓶底部43形成所谓的花瓣底形状。即，瓶底部43具有在周向上等间隔配置且向下方突出的多个花瓣脚45。从使塑料瓶40稳定地直立的观点、以及使轻量化瓶的成形性良好的观点来看，优选该花瓣脚45的个数为5个～9个。
这样的塑料瓶40的尺寸（容量）没有限定，哪种尺寸的瓶子都可以，例如，可以设为500毫升～600毫升。塑料瓶40的壁厚在瓶底部43的花瓣脚45可以设为0.04mm～0.25mm，能够谋求塑料瓶40的轻量化。
接着，对包括这样结构的本实施方式的作用（塑料瓶的制造方法）进行叙述。
首先，将PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）等热塑性树脂制颗粒投入未图示的注塑成形机中，该颗粒通过注塑成形机而被加热熔融和加压。然后颗粒成为加压的熔融塑料，注塑到具有与预制坯10对应的内部形状的注塑成形金属模具内。
经过规定时间后，熔融塑料在注塑成形金属模具内硬化从而形成预制坯10。然后，分离注塑成形金属模具，从注塑成形金属模具内取出图1所示的预制坯10。
预制坯10接着在吹塑成形机内的加热部50中进行加热（加热工序：参照图4）。在该加热工序中，预制坯10在通过心轴（mandrel）51使瓶口部11朝向下方的状态下进行输送，一边以中心轴为中心旋转，一边由加热装置50的加热器52在周向上均等地加热。再者，标记53是用于使来自加热器52的热向预制坯10侧反射的反射板，标记54是用于使得来自加热器52的热不向加热装置50外部逃逸的遮蔽构件。再者，上述的加热工序是一个例子，根据心轴51和/或吹塑成形机的结构，也可以在瓶口部11朝向上方的状态下进行输送。
在该加热工序中，预制坯10通过加热部50的加热器52加热至例如80℃～140℃的温度。
并且，在本实施方式中，瓶身部20具有大径部21、小径部23和倾斜部22，在小径部23的外径D2和大径部21的外径D3之间满足1.20＜D3／D2＜2.40这样的关系。因此，在图4中，小径部23处于比大径部21和倾斜部22更远离加热器52的位置从而不易被加热。因此，小径部23与大径部21和倾斜部22相比不易被加热，在此后的吹塑成形工序中不易拉伸。
另一方面，在加热工序之后，被加热的预制坯10由未图示的输送装置送至未图示的吹塑成形部。
被送至吹塑成形部的预制坯10插置在吹塑成形部的吹塑成形金属模具内。然后，从插入到预制坯10内的拉伸棒向预制坯10内供给高压空气，并且，通过拉伸棒伸长来使预制坯10拉伸，进行双轴拉伸吹塑成形（吹塑成形工序）。通过这样的吹塑成形，得到图3所示的塑料瓶40。再者，此时，预制坯10的瓶底部30中的外表面周缘部36的部分拉伸，主要成为塑料瓶40的花瓣脚45。
在吹塑成形工序中被成形的塑料瓶40由空气输送单元或颈式输送单元从吹塑成形部输送至未图示的填充机内。
然后，在填充机内向塑料瓶40内填充饮料（内容物）。这样，在填充饮料后，向塑料瓶40内封入液氮等惰性气体，由未图示的瓶盖进行密封，进而贴上标签等。直到由瓶盖进行密封为止的各工序进一步优选为无菌状态。这样制造出由塑料瓶40、内容物和瓶盖构成的商品瓶。
并且，在本实施方式中，瓶底部30的外表面中央部35的半径R1、外表面周缘部36的半径R2、内表面中央部37的半径R3、内表面周缘部38的半径R4和小径部23的内径D1满足（a）R2＜R1、（b）D1／2＜R3＜R1、和（c）R4＜R3这样的关系，瓶底部30为扁平形状。由此，拉伸后与塑料瓶的瓶底部壁厚相当的预制坯壁厚变厚，因此，在吹塑成形时外表面周缘部36相比于外表面中央部35成为不易拉伸的形状。因此，在吹塑成形后，能够使塑料瓶40的瓶底部43顶端（即花瓣脚45的顶端）的壁厚较厚，能够有效地防止尽管进行了加压而瓶底部43顶端仍在运输时和输送时破损的不良情况。
另外，在本实施方式中，如上所述，在加热部50内，小径部23处于比大径部21和倾斜部22更远离加热器52的位置，因此与大径部21和倾斜部22相比相对不易被加热。因此，在图5所示的吹塑成形工序中，能够使大径部21和倾斜部22充分拉伸，能够使塑料瓶40中的、对塑料瓶40整体的强度影响较小、且通常难以拉伸的肩部48较薄。
另一方面，小径部23与大径部21和倾斜部22相比不被加热。因此，在吹塑成形工序中，小径部23的拉伸量与大径部21和倾斜部22的拉伸量相比被抑制。其结果，能够重点性地使塑料瓶40中的、对塑料瓶40整体的强度造成的影响较大的瓶身部42的壁厚较厚，能够保持塑料瓶40整体的强度。
这样的作用效果尤其能够在使塑料瓶40的壁厚较薄而轻量化的情况（例如，在使500毫升～600毫升的塑料瓶40用的预制坯10的重量为7g～19g的情况）下显著获得。
接着，对本实施方式的具体实施例进行说明。
首先，利用注塑成形制作了以下举出的7种预制坯（实施例1～实施例5和比较例1～比较例2）。
（实施例1）
制作了图1所示的本实施方式的预制坯10（实施例1）。在该预制坯10（实施例1）中，外表面中央部35的半径R1设为0.83D1，R2设为0.17D1，内表面中央部37的半径R3设为0.67D1，R4设为0.17D1。另外，大径部21的外径D3相对于小径部23的外径D2的比（D3／D2）设为1.50。另外，在大径部21的长度L1、倾斜部22的长度L2和小径部23的长度L3之间，满足L1≤L2＜L3这样的关系。另外，预制坯10的重量为12g。
（实施例2）
除了R3设为0.95D1外与实施例1同样地制作了预制坯10（实施例2）。
（实施例3）
除了R3设为0.30D1外与实施例1同样地制作了预制坯10（实施例3）。
（实施例4）
除了D3／D2的值设为1.20外与实施例1同样地制作了预制坯10（实施例4）。
（实施例5）
除了D3／D2的值设为2.40外与实施例1同样地制作了预制坯10（实施例5）。
（比较例1）
作为比较例，制作了图5所示的预制坯80（比较例1）。该预制坯80（比较例1）的瓶底部83为圆形，其外表面84和内表面85分别由单一半径的圆弧构成，除此以外与实施例1是同样的。在该情况下，大径部的外径D3相对于小径部的外径D2的比（D3／D2）设为1.50。
再者，在图5中，标记81、82分别表示预制坯80的瓶口部和瓶身部。另外，使预制坯10的重量为12g。
（比较例2）
作为比较例，制作了图6所示的预制坯90（比较例2）。在该预制坯90（比较例2）中，瓶底部93为圆形，其外表面94和内表面95分别由单一半径的圆弧构成。另外，D3／D2的值为1.10。在该情况下，瓶底部93的外表面94的半径R1相对于小径部23的内径D1的比（R1／D1）为0.56。此外，在图6中，标记91、92分别表示预制坯90的瓶口部和瓶身部。另外，使预制坯90的重量为24g。
其结果，对于实施例3、5的预制坯10，在利用注塑成形制作预制坯10时赋形性恶化。与此相对，在增强了注塑成形时的熔融塑料的注塑压力后，预制坯10的壁厚在周向上产生了偏差（称为“厚度不均”）。
实施例3、5以外的预制坯具有良好的注塑成形性。
然后，使用加热部90对各个预制坯10、80、90进行加热（参照图4），接着，利用吹塑成形部对被加热的各预制坯10、80、90进行双轴拉伸吹塑成形，由此制作了图3所示的具有花瓣底形状的塑料瓶40。
其结果，在实施例4的预制坯10以及使用比较例1的预制坯80制作的塑料瓶40中，瓶底部43因过度拉伸而发生了白化。
实施例1、实施例2的预制坯10和比较例2的预制坯90具有良好的吹塑成形性。
对各瓶填充30℃的绿茶，添加液氮并盖上瓶盖以使瓶内压成为80kPa。使用该瓶实施了装载测试，对有无散包进行了验证。
实施例1和比较例2的瓶无散包、为良好。另一方面，实施例2的瓶的瓶底部顶端壁厚薄壁化为0.03mm，因此发生了散包。
总结以上的结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0000481773110000101

Claims (4)

1.一种预制坯，是塑料瓶用的预制坯，其特征在于，具备：
瓶口部；
与所述瓶口部连接且内径为D1的瓶身部；和
与所述瓶身部连接的瓶底部，
所述瓶底部在其截面形状中具有外表面和内表面，所述外表面具有半径为R1的外表面中央部、和半径为R2的外表面周缘部，所述内表面具有半径为R3的内表面中央部、和半径为R4的内表面周缘部，
并满足以下关系：
（a）R2＜R1、
（b）D1／2＜R3＜R1、和
（c）R4＜R3。
2.根据权利要求1所述的预制坯，其特征在于，
所述瓶身部具有所述瓶口部侧的大径部和所述瓶底部侧的小径部，
在所述小径部的外径设为D2、所述大径部的外径设为D3时，满足1.20＜D3／D2＜2.40这样的关系。
3.根据权利要求1所述的预制坯，其特征在于，
所述瓶身部具有所述瓶口部侧的大径部、所述瓶底部侧的小径部和倾斜部，所述倾斜部设置在所述大径部和所述小径部之间，且从所述大径部侧向所述小径部侧进行缩径，
在所述大径部的长度设为L1、所述倾斜部的长度设为L2、且所述小径部的长度设为L3时，满足L1≤L2＜L3这样的关系。
4.一种塑料瓶，是使用权利要求1所述的预制坯制作的塑料瓶，其特征在于，其瓶底部顶端壁厚为0.04mm～0.25mm。
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