CN105415644A - 中空容器制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中空容器制造方法，包括：将原料注塑为中空的坯体，此时的坯体具有第一容积；以第一气压从坯体的第一端向坯体内吹气，坯体的第二端悬空，将坯体吹胀具有第二容积；坯体位于模具内，以第二气压向坯体内吹气，将坯体吹胀具有第三容积，坯体的外壁贴合模具的内壁；其中，第一气压小于第二气压。能够制得壁厚很薄的中空容器，用料少、生产和使用成本低，壁面薄而柔软容易折叠压缩，用于食品包装时，一次性使用，避免回收再利用的过程造成卫生隐患。

Description

中空容器制造方法

技术领域

本发明属于包装领域，具体涉及一种中空容器制造方法。

背景技术

饮用水作为维持人类生存不可缺少的重要物质，喝水是人们每天必不可少的一件事情，水的质量和人类的健康息息相关。现在比较普遍的做法是饮用桶装纯净水。通常饮用水桶采用聚碳酸酯(PC)材料，传统的方法是采用注塑、拉伸、吹塑的工艺制成，对于容积大的水桶，成型过程中桶坯拉伸大，桶壁容易厚薄不均，易变形、破裂，为减低废品率，通常将水桶的桶壁做的很厚，其壁厚可达2-3mm，耗费大量原料，成型过程中需要提供大量热能来加热这些原料，整个生产过程耗费大量能量。而且，对于常用的5加仑水桶，其体积大、用料多，生产成本、使用成本高，为节约成本，商家通常回收旧桶，对旧水桶清洗后再次灌装饮用水出售。水桶多次回收利用有诸多弊端：一是在水桶内部清洗过程复杂，且不容易清洗干净，特别是PC桶在循环使用过程中多采用高温消毒方式，更易造成双酚A析出，对人体造成危害；二是对于清洗物和清洗液就地排放导致水源地的污染；三是回收桶很容易被不法商家利用导致了假冒品牌水、不合格水在市面的泛滥。

发明内容

基于此，本发明公开一种中空容器制造方法，能够制得壁厚很薄的中空容器，用料少、生产和使用成本低，壁面薄而柔软容易折叠压缩，用于食品包装时，一次性使用，避免回收再利用的过程造成卫生隐患。

其技术方案如下：

一种中空容器制造方法，包括：将原料注塑为中空的坯体，此时的坯体具有第一容积；以第一气压从坯体的第一端向坯体内吹气，坯体的第二端悬空，将坯体吹胀具有第二容积；坯体位于模具内，以第二气压向坯体内吹气，将坯体吹胀具有第三容积，坯体的外壁至少部分贴合模具的内壁；其中，第一气压小于第二气压。

在其中一个实施例中，在以所述第一气压从坯体的第一端向坯体内吹气后、以所述第二气压向坯体内吹气前，以第三气压向坯体内吹气，将坯体吹胀具有第四容积；其中，所述第三气压小于所述第二气压。

在其中一个实施例中，所述第四容积为所述第三容积的60％-80％。

在其中一个实施例中，所述第一气压为4bar-6bar，所述第二气压为20bar-30bar，所述第三气压为10bar-16bar。

在其中一个实施例中，所述原料的分子量为31000-50000，特性粘度为0.78cm³/g-0.85cm³/g。

在其中一个实施例中，所述原料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚丙烯。

在其中一个实施例中，所述原料所含二次回收料的比例小于5％。

在其中一个实施例中，所述第二容积为所述第一容积的1.5倍-2倍。

在其中一个实施例中，所述坯体的第一端为坯顶部，所述坯体的第二端包括坯中部和坯底部，所述坯中部位于所述坯顶部和所述坯底部之间，以所述第二气压向坯体内吹气时，所述坯中部的温度大于所述坯顶部和所述坯底部的温度。

下面对上述方案的优点或原理进行说明：

1、中空容器制造方法，包括：将原料注塑为中空的坯体，此时坯体具有第一容积，初步成型坯体，坯体中空，可以对中空坯体吹气使之膨胀成型；

以第一气压从坯体的第一端向坯体内吹气，坯体的第二端悬空，将坯体吹胀具有第二容积；坯体位于模具内，以第二气压向坯体内吹气，将坯体吹胀具有第三容积，坯体的外壁至少部分贴合模具的内壁；其中，第一气压小于第二气压；

制造薄壁中空坯体时，投入的原料总量少，吹胀的过程中，坯体的原料的量不变，随着坯体被逐步胀大，坯体的壁面会越来越薄，对坯体进行多次吹气胀大，可避免坯体的壁面破裂；

坯体不放入模具中，坯体的第一端设有中空部的开口，可以由开口向坯体内吹气，固定坯体的第一端，使坯体的第二端悬空，坯体与模具不接触，吹胀过程中坯体的壁面不受束缚，可以自由拉伸或收缩，可以及时释放吹胀拉伸的应力，防止坯体厚薄不均、变形、破裂；

并且，第一气压低于第二气压，每次吹胀的气压递增，在第一次吹气时，坯体的壁面拉伸小、应力小，使用较小的第一气压吹胀，坯体的壁面拉伸过程中各处的应力变化差异较小，应力能够得到及时释放，使坯体的壁面受力均匀，防止较大压力下坯体的壁面被突然拉伸导致坯体的壁面破裂；

由此，吹气成型过程中，坯体的壁面厚薄均匀、受力均匀、不易破裂，可以制造出坯体的壁面超薄的瓶子，节约用料，所需加热的能耗降低，更利于环保。

2、在以第一气压从坯体的第一端向坯体内吹气后、以第二气压向坯体内吹气前，以第三气压向坯体内吹气，将坯体吹胀具有第四容积，此时，坯体的外壁可以部分贴合模具的内壁、也可以是坯体的外壁与模具内壁不接触；其中，第三气压小于第二气压、大于第一气压。

在预吹后、吹胀坯体使之成型的过程中采用两次吹气的方式，第一次以第三气压吹气、第二次以第二气压吹气，第三气压小于第二气压，顺应坯体的壁面压力的变化，使坯体获得一步一步的吹胀，避免一开始就使用较高气压导致坯体避免拉伸剧烈而破裂；

先以较低的第三气压吹气，使坯体膨胀部分外壁贴合模具的内壁(也可以不贴合)，再以第二气压吹气，由于坯体的壁面已经经过第三气压的吹胀过程，其本身的应力相应增大，使用较高的第二气压进行吹胀，使坯体紧紧贴靠模具，细微的棱角部分也能很好的成型，最终按照模具的形状成型。

3、第二容积为第一容积的1.5倍-2倍，控制坯体的壁面的拉伸范围，为多次吹气拉伸预留一定的量，进一步防止拉伸过大造成坯体变形、破裂。

4、第一气压为4bar-6bar，第二气压为20bar-30bar，第三气压为10bar-16bar；吹气使瓶子成型的过程中控制每次吹气的气压，顺应坯体的壁面应力的变化，使坯体的壁面缩小各处的应力差异，使坯体的壁面受力更均匀，进一步避免吹胀过程中坯体的壁面变形、破裂。

5、原料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚丙烯，避免使用会析出双酚A的PC材料，使饮用水桶更安全；

原料的分子量为31000-50000，特性粘度为0.78cm³/g-0.85cm³/g，原料所含二次回收料的比例小于5％，采用分子链长、粘性好的原料，吹胀过程中分子之间的结合更牢固，进一步避免吹胀过程中坯体的壁面变形、破裂。

6、坯体的第一端为坯顶部，坯体的第二端包括坯中部和坯底部，坯中部位于坯顶部和坯底部之间，以第二气压向坯体内吹气时，加热坯中部，坯中部的温度大于坯顶部和坯底部的温度；坯顶部为容器的开口，需要一定的强度维持形状不变，因此所需的壁厚较厚，坯底部一般需要耐磨，也需相对较厚的壁厚，在吹胀过程中，坯中部的温度大于坯顶部和坯底部的温度，使坯中部的拉伸量比坯顶部和坯底部的拉伸量大，坯中部可以做的很薄、同时使坯顶部和坯底部具有足够的厚度来保证其强度或耐磨度。

附图说明

图1为本发明实施例中注塑步骤的结构示意图；

图2为本发明实施例中调温预吹步骤的结构示意图；

图3为本发明实施例中二次吹步骤的结构示意图；

图4为本发明实施例中三次吹步骤的结构示意图；

图5为本发明实施例所制得的中空容器的结构图。

附图标记说明：

100、坯体，110、坯顶部，120、坯中部，130、坯底部，210、第一模具，211、第一流道，220、第二模具。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图所示，以制造中空容器坯体100为例，坯体100的第一端为坯顶部110(水桶的开口)，坯体100的第二端包括坯中部120(水桶的桶身)和坯底部130(水桶的底部)，坯中部120位于坯顶部110和坯底部130之间，坯顶部110设有开口，可以向坯体100吹气，坯中部120厚度为0.1mm-0.3mm，容器用料少，生产和使用成本低，适合一次性使用，避免回收使用造成卫生隐患。

并且，坯中部120设有褶皱部，因为壁厚很薄，褶皱部可以轻松压缩，实现坯体100上下方向的折叠，制成成品的水桶后灌装饮用水，倒扣于饮水机使用，取水时，在大气压作用下可以自动压缩折叠、自动排水。

制造中空容器时，各步骤的参数如表1所示，包括：

a.注塑：

将原料注塑为中空的坯体100，此时坯体100具有第一容积，注塑的原料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚丙烯，原料的分子量为31000-50000，特性粘度为0.78cm³/g-0.85cm³/g，原料所含二次回收料的比例小于5％，注塑温度为260℃-280℃。

注塑后的坯体100通过降温至100℃-120℃时，从注塑模具中脱模，转入调温预吹步骤。由于在调温预吹过程中，坯体100的壁面应力可以获得充分释放，注塑后的坯体100从注塑模具中脱模后可以直接进行调温预吹步骤，无需等待坯体100冷却至常温来释放应力，节约时间，大幅提高生产效率。

b.调温预吹：

将坯体100置于开放式的第一模具210内，第一模具210设有中空的第一流道211，吹气过程中在第一流道211内通热水(或热油或其他载热工质)对坯体100进行调温，使第一模具210的内壁温度为110℃-130℃，同时起到对坯体100保温的作用，使坯体100壁面温度获得均衡，坯体100在这个温度范围内自由释放壁面应力，使壁面受力均衡，为后续步骤的吹胀、定型做准备。

第一模具210为多块子模具构成，子模具环绕排列于坯体100周围，坯体100与子模具不相触碰，各个子模具之间设有间隔为排气通道，排气通道将子模具围成的模腔与外界大气环境连通，使坯体100所在位置的气压与外界环境大气压基本相同，便于以较低的第一气压向坯体内吹气，避免坯体100壁面破裂。多个子模具面向坯体一侧的壁面与坯体外形相似，方便对坯体110进行调温，子模具的壁面在不与坯体100的壁面相接触的情况下，尽量靠近坯体的壁面，方便对坯体进行调温(本实施例中采用第一模具对坯体进行调温，但不限于此，在其他实施例中，可以不采用第一模具，而是将加热装置设于坯体周围进行调温)。

以第一气压4bar-6bar从坯体100的第一端的开口向坯体100内吹气，坯体100的第二端悬空，将坯体100吹胀具有第二容积，第二容积为第一容积的1.5倍-2倍，吹气时间为2秒，保压时间1.5秒，排气时间0.5秒，其中：

吹气时间，是指向坯体100内充如气体的时间；

保压时间，是指向坯体100内充气后，维持坯体100的内的气压不变，但是不再向坯体100里面充气，所持续的时间；

排气时间，是指将坯体100内的气压释放，坯体100内的气压和环境大气压一样的时间。

不限于此，吹气时间范围为1秒-4秒，保压时间范围是0.5秒-3.5秒。

采用保压的方式，当坯体100具有第二容积后维持坯体内气压4bar-6bar不泄气，使坯体100壁面不塌陷、壁面的应力获得充分释放。

整个过程中，坯体100其壁面不与第一模具210的内壁相接处，使吹胀过程中坯体壁面的应力能够获得释放，防止坯体壁面破裂。

c.二次吹：

坯体100置于第二模具220内，第二模具220包括多块分模具，分模具相互之间的拼接构成闭合的模腔，模腔的内壁为坯体100最终成型的形状，坯体100置于封闭的模腔内，以第三气压10bar-16bar向坯体100内吹气，将坯体100吹胀具有第四容积，吹气时间为1.5秒，不限于此，吹气时间范围为1.5秒-2.5秒。

此时，坯体100的外壁与第二模具220的模腔内壁不相接触(在其他实施例中，也可以坯体的部分外壁贴合第二模具的模腔内壁，坯体的粗略轮廓、棱角成型)，使用较低的第三气压进行吹胀，使坯体100能都缓慢成型，坯体100壁面贴靠模具内壁后将不能回弹，较低的第三气压能够使坯体100的壁面缓慢拉伸、应力均匀不易破裂，也为更高气压的吹胀过程做准备。

当坯体100具有第四容积后维持坯体内气压10bar-16bar不泄气，使坯体100壁面不塌陷，并且壁面的应力获得充分释放。

第二模具220设有中空的第二流道，向坯体100内吹气时，在第二模具220的第二流道中通高温水，加热坯体100，使坯中部120的温度大于坯顶部110和坯底部130的温度，第二模具220的模腔内壁温度为80℃-100℃，使坯中部120能够尽量拉伸获得超薄的壁面，同时坯顶部110和坯底部130的拉伸尽量小，保证一定的机械强度。

d.三次吹：

坯体100位于第二模具220内，本实施例中步骤c至步骤d使用同一套第二模具220，步骤c之后不将坯体100从第二模具220中取出，直接进行步骤d，节约时间；并且，当坯体100在步骤c中已经与第二模具220相接触的情况下，不将坯体100从模具220中取出，可以尽量减少吹气成型过程中对坯体100壁面的破坏(因为对于很薄的壁面，细微划痕也可能使其在吹气过程中破裂)。

以第二气压20bar-30bar向坯体100内吹气，将坯体100吹胀具有第三容积，第四容积为第三容积的60％-80％(第三容积一般为中空容器的总容积)，吹气时间为1.5秒，保压时间0.5秒，排气时间0.5秒，不限于此，吹气时间范围为1秒-3秒，保压时间范围为大于0.5秒，排气时间范围为大于0.5秒。第二气压压力较高，在高压下，坯体100的壁面完全贴合第二模具220的模腔内壁，坯体100的棱角包括细微棱角在高气压下成型，可以用于制造折叠式中空容器，所制得的中空容器壁厚很薄(小于0.3mm)，侧壁带有褶皱部，可以压缩折叠。

第二模具220的模腔为封闭式，坯体100置于模腔内。坯体100的壁面紧贴模腔内壁、并根据模腔内壁的形状成型。第二模具220设有中空的第二流道，向坯体100内吹气时，在第二模具220的第二流道中通热水(或热油或其他载热工质)，加热坯体100，使坯中部120的温度大于坯顶部110和坯底部130的温度，第二模具220的模腔内壁的温度为80℃-100℃，使坯中部120能够尽量拉伸获得超薄的壁面，同时坯顶部110和坯底部130的拉伸尽量小，保证一定的机械强度。

本实施例中，步骤c、步骤d使用同一套模具，即第二模具220，二次吹后的坯体100不移出第一模具210，直接以第二气压向坯体100内吹气，使坯体100膨胀具有第二容积，不将坯体100从步骤c的模具内壁上拔下来，尽量少的破坏坯体100的壁面；但实施方式不限于此，步骤c与步骤d也可以采用不同的模具，步骤c的模具的内壁形状与坯体的大致轮廓相配合、只包含粗略的轮廓而没有细微轮廓，步骤d的模具含坯体的所有的外形轮廓细节、包括细微棱角，成型时，步骤c中吹气后，坯体的大致轮廓成型，将坯体从步骤c的模具中取出，转移至步骤d的模具中，进而完成步骤d的操作，坯体的所有轮廓成型。

本实施例的其中一个应用如9L的饮用水桶，其重量只有90g左右，相比市面上的同等饮用水桶，其重量一般达180g以上，本实施例可节省的一半塑料用量。

表1本发明实施例中空容器制造方法的参数

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种中空容器制造方法，其特征在于，包括：

将原料注塑为中空的坯体，此时的坯体具有第一容积；

以第一气压从坯体的第一端向坯体内吹气，坯体的第二端悬空，将坯体吹胀具有第二容积；

坯体位于模具内，以第二气压向坯体内吹气，将坯体吹胀具有第三容积，坯体的外壁至少部分贴合模具的内壁；

其中，第一气压小于第二气压。

2.根据权利要求1所述的中空容器制造方法，其特征在于，在以所述第一气压从坯体的第一端向坯体内吹气后、以所述第二气压向坯体内吹气前，以第三气压向坯体内吹气，将坯体吹胀具有第四容积；

其中，所述第三气压小于所述第二气压。

3.根据权利要求2所述的中空容器制造方法，其特征在于，所述第四容积为所述第三容积的60％-80％。

4.根据权利要求2所述的中空容器制造方法，其特征在于，所述第一气压为4bar-6bar，所述第二气压为20bar-30bar，所述第三气压为10bar-16bar。

5.根据权利要求1所述的中空容器制造方法，其特征在于，所述原料的分子量为31000-50000，特性粘度为0.78cm³/g-0.85cm³/g。

6.根据权利要求5所述的中空容器制造方法，其特征在于，所述原料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚丙烯。

7.根据权利要求5所述的中空容器制造方法，其特征在于，所述原料所含二次回收料的比例小于5％。

8.根据权利要求1至7任一所述的中空容器制造方法，其特征在于，所述第二容积为所述第一容积的1.5倍-2倍。

9.根据权利要求1至7任一所述的中空容器制造方法，其特征在于，所述坯体的第一端为坯顶部，所述坯体的第二端包括坯中部和坯底部，所述坯中部位于所述坯顶部和所述坯底部之间，以所述第二气压向坯体内吹气时，所述坯中部的温度大于所述坯顶部和所述坯底部的温度。