CN104602893A - 具有降低的重量的支撑环的轻质预成形体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于通过吹塑成型来制备轻质聚酯容器的轻质聚酯预成型体。所述预成型体和所得的经吹塑的容器具有位于与上端相邻的外表面上的螺纹。与螺纹相邻并位于螺纹下端的是支撑环。支撑环用于在注塑成型至吹塑成型中以及将预成型体吹塑成型为容器中处理和传送预成型体。其还用于从储存至吹塑成型中来处理和传送预成型体。为了减轻预成型体和后续容器的重量，支撑环被设计成具有最小重量，但其强度足以在制备吹塑成型容器来处理预成型体。此外，在后续的容器的填充和加盖过程中，可以将轻质支撑环从吹塑成型的容器中除去，以进一步降低容器的重量。

Description

具有降低的重量的支撑环的轻质预成形体

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年6月12日提交的美国申请61/689790的优先权，其内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及用于制备吹塑成型容器的轻质预成型体。更具体而言，本发明主要涉及聚酯容器预成型体，其中轻质结构体的一部分是具有降低的重量和具有聚酯材料的预成型体支撑环。所述预成型体支撑环具有这样的结构：在对预成型体进行处理并将之吹塑成容器的过程中以及在后续的利用最小量的聚酯材料来处理容器的过程中，该结构自身就足以支撑所述预成型体。

背景技术

制备尽可能低重量的容器受到了关注。经济原因是为了节省容器中结构材料的量。这降低了容器的成本和容器中产品的总体成本。此外还受到关注的是使用轻质密封件(closure)。在很多国家中，还存在的经济优势在于：生态税是基于容器和密封件的材料含量来征收的。因此，对于容器和相关密封件的重量问题受到了相当大的关注。它们被设计成重量最小化并因此成本最小化。吹塑成型容器的额外重量通常在于其基材中和颈部中。基材必须足够结实以在填充、运输和使用过程中支撑填充的容器。这包括容器的堆积，在堆积的箱子的内部堆积容器或者作为个别容积进行堆积。对于碳酸饮料的容器，情况更是如此。颈部必须足够结实以禁受填充和加盖操作以及后续的运输和使用。对降低吹塑容器的重量这一问题已经通过多种方式进行研究。

在美国专利7976767中，预成型体的重量是通过使颈部区域变薄来减轻的，这样的区域是在注塑形成预成型体的同时被成型为预成型体的。更厚的区域将足够结实来为总体颈部提供充分的强度。这将补偿变薄区域的强度缺失。美国专利7708159涉及制备具有更低重心的容器。这是通过降低颈部的重量来实现的，降低颈部的重量是通过降低其高度和通过防伪焊珠(tamper evident bead)不连续体来实现的。主要目的是减轻容器的重量。在U.S.7,279,207中，通过使容器不具有待被密封的颈部(利用有螺纹的密封件，更确切地说是平坦的密封件，例如箔状密封件)来减轻容器的重量。这显著降低了颈部的高度，因此降低了容器的重量。但是，这样的容器并不能用于碳酸饮料和其他需要坚固密封的应用。在US 2010/0116771中，提高的降低重量的技术是利用支撑环作为防窃启密封结构的一部分来降低颈部的尺寸，使之足以连接密封件。这需要加强支撑环，但可以降低颈部/喷嘴的材料含量。这将增加支撑环的重量。在US 2011/0100946中，通过利用内部螺纹来降低颈部的线性尺寸，从而减轻聚酯容器的重量。存在这样的支撑环：其常规的应用目的是通过容器吹塑成型工艺对预成型体进行处理和使用支撑环作为容器密封件的一部分。当用作容器密封件的一部分时，支撑环全部或部分将密封件固定在容器颈部。这需要支撑环具有增加的强度从而提供两种功能。其必须足以支撑预成型体通过吹塑成型工艺，并且当从模具中移除时其能够辅助密封容器。此外，不能使用通过螺纹旋拧在颈部外部上的密封件。这包括常用于碳酸饮料工业的容器。

发明内容

本发明涉及降低预成型体的支撑环中的材料的量并因此降低所得容器的重量。设计支撑环的尺寸和强度以通过吹塑工艺来处理预成型体，但不是为了其他目的设计尺寸和强度，例如为了额外地用作技术的一部分以密封所述容器。这将需要不同的尺寸和另外的材料。在本发明中，与多种现有技术的容器的支撑环相比，支撑环的材料被减少约10％至约70％。预成型体的总节省程度将取决于预成型体的其他部分。这将包括基材部分的厚度和最终容器的其他部分。因此，对额外重量节省的唯一清晰途径是通过仅节省预成型环的重量。

除了减轻支撑环的重量之外，可以在不需支撑环来支撑或处理容器之后，通过去除所述支撑环来进一步减轻所得容器的重量。还发现，支撑环通常是在容器填充和加盖操作中被除去的。当对容器施加盖时，刀口可以围绕帽子旋转并除去剩余的支撑环以循环利用。

本发明包括用于制备轻质热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其包括具有开放端和封闭端的长形热塑性体，所述开放端具有开口，其由所述热塑性体的侧壁定义；位于与所述开放端相邻的侧壁的外表面上的螺纹；位于所述螺纹下方的支撑面，所述支撑面从所述侧壁延伸一段距离，所述支撑面具有限定的尺寸，由此利用所述限定的尺寸使得预成型体的重量被降低约10％至约70％。

用于轻质热塑性容器的支撑面的限定的尺寸可以包括所述支撑面的可变厚度、所述支撑面的可变宽度、所述支撑面的不连续性和所述支撑面中的空穴区域。还可以组合利用可变厚度、可变宽度、不连续性和空穴区域中的一种或多种。这将降低材料的含量并由此降低支撑面的重量。

当所述限定的尺寸包括具有可变厚度的支撑面，可以在支撑面的下表面、支撑面的上表面或支撑面的上表面和下表面二者上具有加强段。此外，加强段可以包括诸如商标、产品名或关于相关产品的开口的信息或关于产品使用的信息。

轻质热塑性预成形体可以具有延长的热塑性体，其通常是具有圆形截面和具有三个边或更多边的多边形截面的柱体。螺纹用于将密封件连接至由所述预成型体形成的容器。

轻质热塑性预成型体优选包括聚酯，优选的聚酯是聚乙烯对苯二酸酯。

由轻质预成型体形成的容器的重量可以通过在后续的操作(例如在填充和加盖所述容器的过程中)中除去支撑环而被进一步降低。

附图说明

图1是预成型体的透视图，其具有下部的长形体、开放上端、与所述开放上端相邻的螺纹以及位于螺纹下方的支撑面，所述支撑包含空穴；

图2是图1的预成型体的侧视图；

图3是图1的预成型体的垂直截面图；

图4是图1的预成型体的俯视图；

图5是图1的预成型体的仰视图；

图6是图2的预成型体沿着图2中的线6-6的截面图；

图7是图1的预成型体的第一可供替代的实施方案，其中，在支撑面上具有多个支撑面加强件；

图8是图7的预成型体的仰视图；

图9是图7的预成型体的俯视图；

图10是图1的预成型体的第二可供替代的实施方案，其中，在支撑面的下游表面上具有多个支撑面加强件；

图11是图10的预成型体的仰视图；

图12是图10的预成型体的俯视图；

图13是图1的预成型体的第三可供替代的实施方案，其中，在支撑面的下游表面上具有多个支撑面加强件；

图11是图10的预成型体的仰视图；

图12是图10的预成型体的俯视图；

图13是图1的预成型体的第四可供替代的实施方案，其中，支撑面具有变窄的宽度。

图14是图13的预成型体的仰视图；

图15是图13的预成型体的俯视图；

图16是图1的预成型体的第五可供替代的实施方案，其中，支撑面包括多个加强段；

图17是图16的预成型体的仰视图；

图18是图16的预成型体的俯视图；

图19是图1的预成型体的第六可供替代的实施方案，其中，支撑面包括多个加强段。

图20是图19的预成型体的仰视图；

图21是图19的预成型体的俯视图；

图22是图1的预成型体的第七可供替代的实施方案，其中，支撑面包括多个空穴；

图23是图22的预成型体的仰视图；

图24是图22的预成型体的俯视图；

图25是图1的预成型体的第八可供替代的实施方案，其中，支撑面具有可变的宽度；

图26是图25的预成型体的仰视图；

图27是图25的预成型体的俯视图；

图28是图1的预成型体的第九可供替代的实施方案，其中，支撑面具有L-形；

图29是图28的预成型体的仰视图；

图30是图28的预成型体的俯视图；

图30A是图28的支撑环的截面；

图31是图1的预成型体的第十可供替代的实施方案，其中，支撑面具有支撑段；

图32是图31的预成型体的仰视图；

图33是图31的预成型体的俯视图；

图34是图1的预成型体的第十可供替代的实施方案，其中，图34是该实施方案的透视图。支撑面具有支撑段；

图35是图34的预成型体的正视图；

图36是图34的预成型体的仰视图。

具体实施方式

现在将在本发明的优选实施方案中并结合附图对本发明进行详细说明。所述发明可针对具体的应用而有所改变，但是所有这些改变将是显而易见的并且将被认为落入当前描述的实施方案的概念中。

图1-6示出了轻质预成型体的第一实施方案。图1是预成型体10的透视图，图2是预成型体10的侧视图，图3是预成型体10的纵向截面图。预成型体10包括体部12、肩部14和具有螺纹24的上颈部20，所述螺纹用于将所述预成型体吹塑成容器时来连接密封件。预成型体颈部20具有顶部围缘22和内表面21。颈部包括螺纹24。螺纹24的下方是密封环26和支撑环16。密封环可以使密封件和所得容器之间密封。支撑环的目的是在形成预成型体(这通常是通过注塑成型实现的)之后和在从注塑成型工艺中移除的过程中以及在后续传送和处理并同时转移至和插入吹塑模具中的过程中来支撑预成型体。在吹塑模具中，将预成型体加热并将高压气体吹入预成型体中以使其拉伸至吹塑模具的模具部分的内表面。预成型体支撑环16示出具有空穴空间18以降低支撑环的重量，但仍然能够在将预成型体吹塑成容器的过程中对预成型体进行处理时保持足够的强度。

图4-6主要更详细地示出了图1的预成型体的上部。主要是颈部24。图4是俯视图，其除了示出体部12之外，还示出了支撑环16，其具有空穴空间18以由此减轻支撑环的重量。空穴空间将使支撑环的重量降低高达约42％。还示出了螺纹24和介于螺纹之间的空间中的密封环26的部分。图5是仰视图，其示出了体部12、具有空穴空间18的支撑环16以及密封环26。图6是预成型体10的上部20的透视图，其示出了内表面21、上边缘22、螺纹24、密封环26和具有空穴空间18的支撑环16。

图7-9公开的预成型体10的第一可供替代的实施方案。预成型体10的体部与图1-3中的相同。图7示出了第一可供替代实施方案的俯视图，图8示出了仰视图，图9示出了预成型体10的上部20的透视图。在这些视图中，示出了上部颈部(其仍然为部分20)、螺纹24、密封环26、上边缘22和内表面21。支撑环是具有上部支撑件30、32、34和38的36。该支撑环的重量比常规的支撑环小高达约55％。该视图还示出了体部12的上部分和预成型体10的肩部14。

图10-12公开了预成型体10的第二可供替代的实施方案。预成型体10的体部12与图1-3相同。图10示出了第二可供替代实施方案的俯视图，图11示出了仰视图，图12示出了第二可供替代实施方案的预成型体10的上部20。在这些视图中，还示出了颈部的上部20、螺纹24、密封环26、上部颈边缘22和颈部的内表面21。支撑环是具有多个下部支撑件48的46。虽然示出了多个支撑件48，但是这些支撑件可以在4个至图10-12中示出的数目之间变化。该支撑环46的重量比常规的支撑环小高达约45％。该视图还示出了预成型体10的体部12的上部和肩部14。

图13-15公开了预成型体10的第三可供替代的实施方案。预成型体10的体部与图1-3相同。图13示出了该可供替代实施方案的俯视图，图14示出了仰视图，图15示出了预成型体10的上部20的透视图。在这些视图中还示出了颈部的上部20、螺纹24、密封环26、上部颈边缘22和颈部的内表面21。支撑环56包括两个在指定点连接的圆盘部分。它们是在连接件57处连接的部分56a和56b。支撑环56a/56b的重量比常规支撑环小高达约43％。图15还示出了预成型体10的可供替代实施方案的体部12的上部和肩部14。

图16-18公开了预成型体10的第四可供替代的实施方案。预成型体10的体部与图1-3相同。图16示出了第四可供替代实施方案的俯视图，图17示出了仰视图，图18示出了预成型体10的第四可供替代实施方案的颈部上部20的透视图。在这些视图中还示出了预成型体的上部20、螺纹24、密封环26、上部颈边缘22和颈部的内表面21。支撑环66包括通过多个下部支撑件64支撑的圆盘。虽然示出了七个支撑件，它们可以是少于七个的支撑件和多余七个的支撑件。该支撑环结构的重量比常规的支撑环小高达约64％。图18还示出了预成型体10的第四可供替代实施方案的体部12的上部和肩部14。

图19-21公开了预成型体10的第五可供替代的实施方案。预成型体10的第五可供替代的实施方案的体部与图1-3相同。图19示出了第五可供替代的实施方案的俯视图，图20示出了仰视图，图21示出了预成型体10的第五可供替代实施方案的上部20的透视图。在这些视图中还示出了上部(其仍然为部分20)、螺纹24、密封环26、上部颈边缘22和颈部的内表面21。支撑环是具有位于下表面上的多个加强字母78的76。加强字母78可以在形成预成型体的同时在支撑环76中成型。字母还可以在支撑环中被压花。字母可以是商标名或一些广告形式。支撑环76的重量比常规支撑环小高达约11％。图21还示出了预成型体10的第五可供替代实施方案的体部12的上部和肩部14。

图22-24公开了预成型体10的第六可供替代实施方案。预成型体10的第六可供替代的实施方案的体部与图1-3相同。图22示出了第六可供替代的实施方案的俯视图，图23示出了仰视图，图24示出了预成型体10的第六可供替代实施方案的上部20的透视图。在这些视图中还示出了颈部上部20、螺纹24、密封环26、上部颈边缘22和颈部的内表面21。支撑环是具有多个圆形空穴82和长形空穴80的86。空穴的混合可以起到加强支撑环的作用。虽然示出Lee多个空穴80和82，但这些空穴可以在四个至图22-24中示出的数目或更多的范围内变化。该支撑环的重量比常规的支撑环下降高达约42％。这与图1-6中的实施方案的重量降低有关。图24还示出了预成型体10的体部12的上部和肩部14。

图25-27公开了预成型体10的第七可供替代实施方案。预成型体10的第七可供替代的实施方案的体部与图1-3相同。图25示出了第七可供替代的实施方案的俯视图，图26示出了仰视图，图27示出了预成型体10的第七可供替代实施方案的颈部上部20的透视图。在这些视图中还示出了上部(其仍然为部分20)、螺纹24、密封环26、上部颈边缘22和颈部的内表面21。支撑环96具有多个宽度窄的部分97。可变的宽度为支撑环96提供整体性以在后续加工以吹塑成容器的过程中功能性地支撑预成型体10。虽然示出了五个宽的部分和五个具有降低宽度的部分97，但是这些部分可以在约三个宽的和具有降低宽度的部分至各自高达十个或更多的范围内变化。此外，宽的部分和具有降低宽度的部分不需具有相同的数目。随着宽度和具有降低宽度的部分的数目增多，支撑环96将接近圆形。支撑环96的重量比常规支撑环的重量小高达约36％。图27还示出了预成型体10的体部12的上部和肩部14。

图28-30公开了预成型体10的第八可供替代的实施方案。预成型体10的第八可供替代的实施方案的体部与图1-3相同。图28示出了第八可供替代的实施方案的俯视图，图29示出了仰视图，图30示出了预成型体10的第八可供替代实施方案的上部20的透视图。在这些视图中还示出了上部(其仍然为部分20)、螺纹24、密封环26、上部颈边缘22和颈部的内表面21。支撑环116具有L-形，如图30A中的局部截面所示。L-形具有顶面117和侧面118。支撑件116的重量比常规支撑件的重量小高达约36％。图29还示出了预成型体10的体部12的上部和肩部14。

图31-33公开了预成型体10的第九可供替换实施方案。预成型体10的第九可供替代的实施方案的体部与图1-3相同。图31示出了第九可供替代的实施方案的俯视图，图32示出了仰视图，图33示出了预成型体10的第九可供替代实施方案的上部20的透视图。在这些视图中还示出了颈部上部20、螺纹24、密封环26、上部颈边缘22和颈部的内表面21。支撑环是具有多个支撑节点128的126。节点128的混合起到加强支撑环的作用。虽然示出了多个节点，但这些节点可以在约3个至图31-33中示出的数目或更多之间变化。支撑环的重量比常规支撑环的重量下降高达约25％。这与图1-6中的实施方案的重量降低相关。图33还示出预成型体10的体部12的上部和肩部14。

图34-36公开额预成型体10的第十可供替代实施方案。预成型体10的第九可供替代的实施方案的体部与图1-3相同。图34示出了第十可供替代的实施方案的俯视图，图35示出了该实施方案的正视图，图36示出了预成型体10的第十可供替代实施方案的仰视图。图34还示例了所有实施方案的下方体部12。在这些视图中还示出了颈部上部20、螺纹24、上部颈边缘22和颈部的内表面21。该支撑环具有多个长形支撑部分136，其具有孔137和节点138。节点138将长形支撑部分136隔开。节点138的混合起到加强总体支撑环的作用。虽然图36示出了长形部分137和节点138的数目相同，但是长形部分和节点的数目可以改变，而并不需具有相等的数目。支撑环具有显著的重量降低，这取决于长形部分的数目以及孔137的大小和数目。这与图1-6的实施方案的重量降低相关。

如上所示，预成型体优选是聚酯预成型体。可用的聚酯包括聚乙烯对苯二甲酸酯和聚乙烯萘。也可以使用其他可吹塑成型的树脂，但聚酯树脂通常具有更低的成本，并且对于将聚酯预成型体加工成容器而言，吹塑成型设备是易于获得的。

如上所述，减轻预成型体的重量和后续的容器的重量的原因之一是使用较少的塑料。这是“绿色”的目的。这节省了材料成本，并且在很多国家节省了“绿色”税费。可以通过在运输或处理经吹塑的容器的过程中在不需支撑环之后，将支撑环移除从而进一步减轻所得容器的重量并使之“更绿色”。可以在将预成型体吹塑成型为容器之后的任何时候移除支撑环并将塑料回收。除去支撑环的优选时间之一是在容器填充和加盖操作的过程中。容器通常是在高速流水线上填充和加盖的，同时容器沿着轨道移动。在很多情况下，盖子(例如用于经填充的饮料容器)是在填充之后迅速通过螺纹旋拧到容器颈部的。在该加盖操作的过程中，刀口可以从加盖结构延伸至支撑环并沿着盖子旋转。随后刀口移除支撑环，支撑环的剩余物被收集并回收。在加盖过程中支撑环的移除是便捷的方式从而进一步减轻支撑环的重量并回收支撑环的塑料。重要的是支撑环基本上被完全移除，因此没有锯齿边缘残留在容器上除去了支撑环的区域上，这样的区域会对使用容器内容物的人造成伤害。

Claims (20)

1.一种用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，包括具有开放端和封闭端的长形热塑性体，所述开放端具有由热塑性体的侧壁定义的开口；位于所述侧壁的外表面上并与开放端相邻的螺纹；位于所述螺纹下方的支撑面，所述支撑面从所述侧壁上延伸一段距离并具有限定的尺寸，由此利用所述限定的尺寸使得所述预成型体的重量降低约10％至约70％。

2.根据权利要求1所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述支撑面具有可变的厚度。

3.根据权利要求2所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述支撑面是不连续的。

4.根据权利要求3所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述支撑面具有空穴区域。

5.根据权利要求1所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述支撑面是不连续的。

6.根据权利要求2所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述支撑面具有空穴区域。

7.根据权利要求1所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述支撑面具有位于一下表面上的加强段。

8.根据权利要求7所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述加强段包括信息。

9.根据权利要求1所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述支撑面具有位于一上表面上的加强段。

10.根据权利要求9所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述加强段包括信息。

11.根据权利要求1所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述支撑面从所述侧壁上延伸出不同的距离。

12.根据权利要求1所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述长形热塑性体是柱形的。

13.根据权利要求12所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，所述热塑性体具有圆形截面。

14.根据权利要求1所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述螺纹用于将一密封件连接至由所述预成型体形成的容器。

15.根据权利要求1所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述热塑性预成型体由聚酯构成。

16.根据权利要求15所述的用于制备热塑性容器的轻质热塑性预成型体，其中所述聚酯为聚乙烯对苯二酸酯。

17.一种轻质容器，其通过使权利要求1所述的预成型体吹塑成型而形成的。

18.根据权利要求17所述的轻质容器，其中支撑环已经被移除。

19.根据权利要求18所述的轻质容器，其中所述容器已经被填充并加盖。

20.根据权利要求17所述的轻质容器，其中所述容器由聚乙烯对苯二酸酯构成。