CN1131924A - 制作具有增强热稳定性的容器的脉冲吹制方法及装置 - Google Patents

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尼卡希尔·马尼
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Abstract

一种制作具有增强结晶度以改进热稳定性的塑料容器的方法和装置。在分子定向温度范围内基本非晶形且透明的塑坯由一次或多次脉冲吹制过程进行膨胀以在最终膨胀至完全容器尺寸的步骤之前制成中间制品。脉冲吹制步骤以较高应变速率进行以尽量增加晶核形成部位，随之排气以松弛非晶形定向，最终膨胀步骤以低应变速率进行，以尽量减少非晶形定向。制成的容器具有较高的热变形温度和减小的热收缩，特别适合于再充型和热充型饮料容器。

Description

制作具有增强热稳定性的容器 的脉冲吹制方法及装置
本发明涉及一种制作具有增强的热稳定性的容器、比如透明聚酯再充型或热充型饮料容器之类的方法，更具体地涉及这样一种方法，它包括一次或多次高应变速率的初步脉冲吹制膨胀，以在制成的容器的本体内提高结晶度。
有一类在吹塑容器领域内有用的“可结晶”聚合物，包括聚酯、比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，以及酰胺、比如尼龙-6和尼龙-66。在非晶形状态下，比如从熔融物中骤冷来产生的那样，这些聚合物的机械性能较低。然而，在适当定向和结晶时，这些聚合物具有非常高的拉伸模量和冲击强度，可以在每个容器材料重量较小的条件下生产高强度的容器。
PET已用于碳酸饮料容器二十余年，最近已用于可再充的碳酸饮料容器和热充的容器，两者都需要高的热稳定性。热稳定性高的容器在使用期间温度提高时，可抵抗变形和收缩。一个可再充的容器在每次回收循环时必须承受为了清洁和消毒的热的碱洗。一个热充的容器必须承受消毒所需的高的产品充填温度，对于汁液和牛奶产品就通常是这样的。
一般而言，增加容器的百分比结晶度会提高对热变形和收缩的抵抗能力。然而，增加结晶度一般也会降低容器的透明度。在对容器透明度有严格要求的诸如碳酸饮料容器工业之类的邻域中，很难达到所需的结晶度而同时不会使容器不透明或模糊。
过去，提高PET容器结晶度的主要原理是热定形。热定形在容器膨胀后进行，膨胀的容器在较高温度和压力下保持几分钟，以增加结晶度和解除残余应力。然而，热定形过程大大增加了生产成本。
另一种提高抵抗由热充和/或强冲击产生的变形的能力的方法是提供一种侧壁，该侧壁具有真空板和肋以增强侧壁。这种容器在于1993年1月12日授予Krishnakumar等人的题为“用于可热充容器的板设计”的美国专利NO.5,178,289中得到描述。
又一种提高对热充而产生的变形的抵抗能力的方法是，在充填后立即将液氮加入容器，随后立即封闭容器，其中液氮变成氮气，并从内部对容器加压，而防止真空塌陷。这种容器揭示于1992年4月14日授予Krishnakumar等人的题为“热充的压力容器的塑坯”的美国专利NO.5,104,706中。
再一种提高容器热稳定性的方法是提供一多层结构，包括内外PET层和一具有高玻璃化温度(Tg)的中心塑料层。这种容器揭示于1991年9月17日授予Collette等人的题为“制作多层塑坯的方法”的美国专利NO.5,049,345中。高Tg的聚合物可以是一种共聚多酯，它因其熔体溶解性及因此而产生的对PET的粘附力而更受喜欢。也可采用非聚酯，比如丙烯腈苯乙烯、丙烯腈苯乙烯共聚物、聚碳酸酯等。较高Tg的材料可以形成三层侧壁结构的中间心层，或在五层结构中的内层、心层和外层之间的内、外中间层。
本发明的目的是提供一种将一塑坯吹塑成一容器的方法和装置，它使容器本体内的结晶度提高，以提供增强的热稳定性。这种方法可以单独使用，也可与已有技术中用于增强热稳定性的方法、比如热定形、多层结构、真空板设计等结合使用。
本发明提供了一种用于提高吹塑容器的结晶度的方法和装置。根据此方法，提供了一种由在聚合物定向温度范围内在一温度下可定向并可结晶的聚合物制成的加热的塑坯。塑坯基本上是透明的和非晶形的。塑坯包括一细长的体形成部和一底形成部。
根据此方法，塑坯在吹模型腔内至少受到一次脉冲吹制步聚，以成形一基本透明的且至少部分地结晶的中间制品。脉冲吹制步骤包括在第一高膨胀应变速率下沿轴向和径向使至少一部分体形成部膨胀，以尽量增大在膨胀的体形成部内的晶核形成部位。膨胀的体形成部然后保持在低压下以使结晶体增长以及使非晶形定向松驰，而膨胀部小于最终容器尺寸，不会与模腔内壁接触。然后压力释放，部分膨胀的制品至少部分地排气以进一步松驰非晶形定向。此脉冲吹制步骤进行一次或多次。
在最终的膨胀步骤，中间制品被完全吹制，以形成一具有热稳定性增强的基本透明且部分结晶的本体的最终容器。在最终膨胀步骤期间，在一第二低应变充气速率充气(低于第一高应变速率)下使体形成部充填吹模型腔，以尽量减小最终容器内的非晶形定向。
容器本体内提高的结晶度提高了容器的热变形温度，因此增加了容器的可用温度范围。容器内非晶形定向区域的尽量减小，减少了热收缩，并进而提高了容器的热稳定性。
本发明的一个优点是可以在单个模具中制作具有高结晶度侧壁的容器，而在已有技术方法中需要多个模具来完成多步吹制或热定形步骤。在此发明中，采用单个模具且此模具是与热(300-400°F/150-200℃)不同而是暖的(比如200°F/93℃)。在最终膨胀期间不希望是热的模具，因为它会产生较大的出模收缩和热变形。由于模具在脉冲吹制步骤期间是暖的，中间制品在大部分时间最好是全部时间内与壁保持隔开以防止该制品冷却，而这会减少结晶数量。
本发明的另一个方面是实施本发明方法的一个吹塑及流体供给装置。此装置包括一计量室和一活塞，它交替地对吹模进行一高应变速率和一低应度率的充气。
本发明的这些和其他的目的将通过附图及实施例充分描述和说明。
图1是一流体供给及吹塑装置的剖视图，它用于本发明的脉冲吹制方法，以将塑坯膨胀成一容器，图中显示了第一中间制品；
图2是图1中装置的剖视图，显示了排气后的第二中间制品和再膨胀后的第三中间制品；
图3是具有最终容器的图1中装置的剖视图；
图3A是最终容器的部分剖视图；
图4是充气体积对时间的图，显示了在本发明方法的代表性例子中七步骤期间的压力和膨胀率。
下面结合图4所示的七步骤过程和图1-3所示的吹塑及流体供给装置来描述本发明的一个特定实施例。制成的容器示于图3a。
在此实施例中，采用一计量筒和活塞空气供给装置40来对吹模10提供受控制的压力和膨胀率。计量筒44提供预定数量的空气和一定量的空气流速，用于对吹模中的塑坯进行充气；通过控制供给空气的体积和速率，对为给塑坯充气而提供的压力有相应的控制。
由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的塑坯位于吹塑装置10内。塑坯包括一开口顶端62，它具有一颈部66，颈部64具有外螺纹66和一挡止凸缘68。在颈部下有一体形成部70，包括一渐缩的肩形成部72，其壁厚向下增加至基本不变的壁厚而成一底形成部76，包括一封闭的半圆形底端78和中央浇口80。这时描述的特定的塑坯结构仅作为例子，并不限定所要求保护的本发明。
塑坯60注塑而成且基本上是透明的和非晶形的。它在聚合物的温度范围内加热至一预定温度，大体上为高于玻璃化温度约20-50℃(非晶形PET塑坯的Tg约76-80℃，定向温度范围的上限最好用于再充型或热充型容器)。
塑坯60从顶端由一夹套24固定，夹套24具有中央腔室25，它与塑坯的颈部64密封配合。夹套24有一上轴孔26，一轴向伸展杆30可移动地穿过其中，夹套24还有一侧孔28，它连接至空气供给装置40，这将在下面描述。
塑坯上的挡止凸缘68位于夹套24和颈板22之间，颈板22座在吹塑装置10的上模部分14内。上模14和下模18一起构成了内腔12，内腔12限定了最终容器的尺寸的轮廓。上模14包括一上部的锥形肩限定壁15圆柱形侧壁限定壁16。下模18包括外底壁限定壁19和中央凹入的拱顶限定壁20(即香槟型底)。
根据图4的步骤1，加热的塑坯在高应变速率和低充气压力下沿轴向和径向膨胀以形成一第一中间制品84a(图1)。塑坯通过伸展棒30而沿轴向迅速伸展，并通过加压流体而以高充气速率沿轴向膨胀，以增加晶核形成部位的数目。在高应变速率的膨胀时，分子链对齐(定向)的速度大于使链松驰至其随机构形的速度，这样就有了净残余量的定向。定向的区域对结晶体增长提供了晶核形成部位。特定的膨胀速度由材料、塑坯及容器尺寸以及温度的决定。例如，对于经过再加热伸展吹制过程膨胀成饮料容器的PET塑坯来说，高应变速率不小于约5sec-1(用于脉冲膨胀步骤)，而低应变速率(用于最终膨胀步骤)不大于约1sec-1。这里使用：
应变速率＝应变/时间
        ＝(长度的变化/初始长度)/时间
对于压力，传统的PET再加热伸展吹制过程可能采用34大气压的压力来制作具有带脚底部的饮料容器，而香槟底部可用20-25大气压制成。仅作为例子，在脉冲吹制步骤期间的低压力可以是6-10大气压数量级，而用于最终膨胀的高压力在20-40大气压数量级。
由沿塑坯轴向中心一向下延伸的伸展棒30进行轴向伸长。伸展棒30的下端与塑坯底端的浇口配合，推动它向下与下模18的拱顶限定部20的中央相接触。这有助于将中间制品84a在吹模中放在中心，这对于沿制品整个周边的均匀定向和膨胀来说是很重要的。用来使塑坯径向膨胀的加压流体由连接至夹套24侧孔28的空气输入装置40来供给。具有内部计量活塞42的计量室44将管路48内的受控体积的空气提供给流体控制阀46的右输入口。在步骤1，来自管路48的空气经阀46与最下部出入口及与连至夹套侧孔28的管路50相连接，并直接进入塑坯的开口上端62。
由于塑坯底部78比塑坯侧壁74相对较厚(例如1.1×)，且由于其半球形形状(需要较高压力来吹制)以及总体上较低的温度的缘故，底部在脉冲吹制步骤中轴向和径向膨胀较小。已发现厚的且基本非晶形的底部对应力断裂或蠕变具有提高的抵抗能力，以用于再充型和热充型应用。
根据图4中的步骤2，中间制品84a在低压力下保持排气一小段时间。这使得在步骤1时形成的晶核形成部位增长，因此提高了结晶度，同时松驰了任何在步骤1膨胀时发生的非晶形定向。中间制品84a的尺寸小于容器(由模腔12来限定)的最径形终和尺寸，这样，至少膨胀的侧壁形成部87a不会与上模14的侧壁形成部16接触。诸如塑坯设计、塑坯温度、流体压力以及轴向与径向膨胀比等因素控制了中间制品84a的形状和尺寸。
根据图4的步骤3，如图2所示，第一中间制品84a至少部分地排气以形成一收缩的第二中间制品84b。这通过调节控制阀46来将空气从制品抽出管路50及52来实现。此时，管路54和48由控制阀46连接以对计量筒44再充入预定体积的空气，以用于接下来的步骤。在抽气及排气过程中，非晶形定向进一步松驰。根据步骤4，提供第二高应变速率充气以进一步尽量增大晶核形成部位及其增长，并如图2所示形成一第三中间制品84C。步骤4的最终压力高于步骤1的最终压力，因为部分结晶的制品84C需要比先前非晶形塑坯更高的膨胀压力。第二中间制品84C包括膨胀的肩部85C和圆柱形侧壁87C；再次地，底部88C没有明显膨胀。膨胀的肩部85C和侧壁87C小于模具壁部而不会与之接触。根据步骤5，中间制品84C保持在第二膨胀压力下以允许进一步的结晶增长和非晶形定向的松驰。
根据步骤6，在低应变充气速率但在较高压力下进行最终膨胀步骤，使中间制品84C膨胀至模腔的完全尺寸，同时使非晶形定向最少。这样，最终膨胀步骤在较长的时间内发生(看图4中的步骤6)，而压力增加至比先前两个脉冲吹制步骤中任何一个都高。在最终膨胀步骤中，由在高压空气源和控制阀46之间的管路54中的流量控制阀56来控制充气速率。
根据步骤7，最终容器84在模具中保持在高压下以允许进一步的结晶体增长和非晶形定向松驰。用更高的压力来形成容器的较细致的部分，并保证宣传膨胀至膜腔内。在与模具接触的同时，允许容器在压力下冷却。然后，在容器从模具卸下前迅速排走加压流体(如图2所示)。
如图3A所示，产生的容器84包括具有与塑坯60一样的未膨胀且基本非晶形颈部64、外螺纹66及挡止凸缘68的开口顶端。渐缩的肩部85其直径向下朝着侧壁沿径向增加，它沿轴向及径向膨胀量大，以提供显著的应变导致的结晶。肩部85由凹环86从圆柱形侧壁87隔开。侧壁87是容器直径最大的部位，且轴向和经向的膨胀量最大，因此具有最多的应变导致的结晶。容器88的香槟型底包括一外底壁88，直径朝最下部的底缘90减小，而容器座在此底缘90上。一中央凹入拱顶91和中央浇口区域92位于底缘90径向向内处。如图3A所示，其膨胀比侧壁及肩部小得多的底部89厚度增加，以补偿底部的低结晶度。
以下是采用本发明方法制作可再充的碳酸饮料容器的具体例子。
实例
一种由约2％聚合物含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物制作的单层塑坯由Ohio州Akron市的Goodyear Tire& Rubber Co.以GY8006商品名销售。此聚合物在25℃下在60/40苯酚－四氯乙烷中测量的特性粘度为0.8。塑坯长度约125毫米，外径约30毫米，圆柱形侧壁形成部的壁厚约5.9毫米。塑坯基本上是透明的和非晶形的，其百分比不透明度小于约20％。
在步骤1中，侧壁形成部74迅速沿轴向伸长约2.4X，且在约10sec-1的高应变速率下径向膨胀；轴向和径向膨胀都在约0.2秒(sec)的时间内发生。第一中间制品84a的侧壁外径约80毫米，侧壁厚度约0.56毫米。在步骤2中，第一中间制品在约7.5大气压的压力下保持约0.3秒。
在步骤3中，第一中间制品在约0.2秒的时间内迅速排气至约1.0大气压的压力。
在步骤4中，收缩的第二中间制品84b在约0.2秒的时间内以约10sec-1的高应变速率部分地再膨胀。这样而形成的第三中间制品在约7.5大气压的压力下保持约0.3秒的时间。第三中间制品的圆柱形侧壁部的外径约85毫米，壁厚约0.53毫米。
在步骤6中，第三中间制品在约0.5秒的时间内在约0.4sec-1的低充气速率下膨胀至高压，以形成最终的容器尺寸。最终的容器在模具内保持约2.0秒，此后压力解除，容器从模具中脱卸。
在此具体例子中，颈板是冷的，比如其表面温度约10℃。上模是暖的，表面温度为约88℃，下模的表面温度约10℃。就在轴向和径向膨胀之前，塑坯的体形成部平均温度约117℃。
制成的容器其圆柱形侧壁约有32％的应变导致的平均结晶度。最终的容器与图3A所示的相似，高度约330毫米，外径约95毫米，圆柱形侧壁厚度约0.47毫米。
百分比结晶度根据ASTM1505按如下决定：
百分比结晶度＝[(ds-da)/(dc-da)]×100
其中，ds＝以g/cm3表示的试样密度，da＝零百分比结晶度的非晶形膜的密度(PET为1.333g/cm3)，dc＝从晶胞参数计算的晶体密度(PET为1.455g/cm3)。“平均”结晶度指在各容器部分的整个区域、即圆柱形侧壁部取的平均值。
如果需要，结晶度可以通过根据已知的热定形方法来进一步增强。对于PET，合适的热定形温度约200-250℃，时间约10秒。这种热定形不是必须的，但在某些应用场合下需要。
作为供给控制体积的空气的计量活塞的替换方式，可以将中间制品吹至一固定压力，使塑坯膨胀至小于模腔的完全的尺寸。
作为进一步的替换方式，也可以在高温模具中吹制中间制品，排气，然后将中间制品转移至一第二个较低温度的模具，以最终膨胀。转移至第二个模具不是必须的，但在某些应用场合下是有利的。
本发明增强结晶度的容器作为可再充的碳酸饮料容器时特别有用，可承受许多次再充循环而同时保持美观和功能特点。下面说明一个模仿这种循环的测试过程，没有断裂破坏，而最大体积变化为±1.5％。
每个容器置在一种由3.5％重量百分比的氢氧化钠和自来水制成的典型商业用碱洗溶液下。洗液维持在所需的洗涤温度下，比如60℃、65℃等。瓶子不盖盖子地浸没在洗液中15分钟，以模仿商业洗瓶系统的时间/温度状况。在从洗液中取出后，瓶子在自来水下冲洗，然后充填4.0±0.2大气压的碳酸水溶液(以模仿碳酸软饮料容器的压力)，盖上盖子并放在相对温度为50％的38℃的对流炉内24小时。选择此较高的炉温以模仿在较低环境温度下的较长的商业储藏时间。从炉上取下后，容器倒空并再次重复同样的再充填循环，直到破坏。
破坏定义成会产生泄漏和压力损失的穿过瓶壁传播的任何裂缝。体积变化由与在室温下容器装纳液体的体积相比来决定，在每次再充填循环之前和之后进行。
容器最好能承受至少10次再充循环，最好在至少60℃的洗涤温度下能承受20次再充循环而不会破坏，且总的体积变化不大于约±1.5％。
为了作为可再充的瓶子使用，瓶子最好具有根据Continental PET Technologies，Inc.的美国专利Nos.4,725,464和5,066,528中的现有技术再充型容器制造的较厚的香槟底，这里完整地引为参考。拱顶和底缘构成了具有约为圆柱形侧壁厚度3-4倍的加厚的底部，且其平均结晶度不大于10％。在底缘径向向外处是一较薄的外底部，厚度约为加厚底部的50-70％，且结晶底增加直到与侧壁结合部位。较薄的外底壁提供了提高的冲击强度。加厚的拱顶和底缘提供了增强的抵抗碱性断裂的能力。
对于约0.5至20升/体积的聚酯再充型饮料瓶圆柱形侧壁来说，较佳的平面伸展比是8-12∶1，最好约9-11∶1。周向伸展最好为3-3.6∶1，轴向伸展为2.4-3∶0。
这产生了具有所需的抗滥用能力的容器侧壁，以及具有所需透明度的塑坯侧壁。所选的侧壁厚度和伸展比取决于具体瓶子的尺寸、内部压力(例如，啤酒为2个气压，软饮料为4个大气压)以及具体材料的处理特性(比如，由特性粘度决定)。
吹致最大范围的容器的圆柱形侧壁部具有较高的平均百分比结晶度，最好为约25-35％。其膨胀量也大大大于底部的渐缩的颈部最好具有20-30％的平均百分比结晶度。相反，厚得多且吹制得很少的底部在拱顶和底缘内的结晶度约为0-10％，而在外底部结晶度向上朝侧壁增加。
颈部没有膨胀，保持0-2％结晶度的基本非晶形。
通过膨胀(应变导致)和热定形(热导致)相结合可实现各种程度的结晶度。
如上所讨论的那样，底部因不伸展而结晶度底。提供较厚底部和/或使下模18冷却，是减小底部伸展并因此维持低的底部结晶度的方法。
塑坯和吹成的容器应当基本透明。透明度的测量是透过壁(HT)穿过的光的百分比不透明度，由下式给出：
         HT＝[Yd÷(Yd+Ys)]×100
其中Yd是由试样传递的漫射光，Ys是由试样传递的反射光。漫射和反射光的传递值根据ASTM方法D1003、采用任何Hunterlab，Inc制造的D25D3P型号的标准色差仪来测量。本发明容器的百分比不透明度(通过壁)应小于约15％，最好小于约10％，更好地小于5％。
在另一实施例中，容器可具有较薄的带脚底部(与较厚的香槟底相比)。与侧壁成一体的带脚底部由具有多个向下延伸的腿部的基本半球形底壁和容器所座落的最下面的支承脚构成。辐射状的肋在腿之间延伸，并构成半球形底壁的一部分。不包括任何腿部且较厚的半球形底壁的中央拱顶部构成了加厚的中央底部。一较薄的外底部包括腿部、脚部和肋。
较厚的中央底部的平均结晶度可以是0-10％，而较薄的外底部平均结晶度为10-20％。
几种聚酯聚合物提供了生产可再充的塑料容器所需的透明度和物理性能。这些聚合物包括聚对苯二甲酸亚乙基酯(PET)、聚萘二甲酸亚乙醇酯(PEN)、丙烯腈、聚丙烯酸酯及聚碳酸酯。在商业上可行的聚合物中。目前PET在特性和成本/性能比之间提供了最佳平衡。PEN通过使2，6-萘二甲酸二甲酯与乙二醇反应来产生，具有比PET更高的Tg和改进的防护性能。
本发明中采用的热塑聚酯材料最好以聚亚烷基为基础，特别是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基础。PET聚合物由对苯二甲酸或与乙烯构成衍生物的其酯的聚合来制备。该聚合物包括由下式的重复的对苯二酸亚乙基酯单元：
Figure A9419351900211
这里使用的“PET”指适合于制作容器的“瓶级”的PET单聚物和共聚物，这在本领域是众所周知的。这样，PET共聚物可包括一最小比例、比如约10％重量的单体单元，它们可与对苯二酸亚乙基酯单元相容。比如，甘醇部分可以由脂族或脂环族的甘醇、比如环己烷二甲醇(CHDM)来取代。二羧酸部分可由芳蔟二羧酸、比如间苯二酸(IPA)来取代。
特性粘度(IV)影响聚酯树脂的加工性能。具有约0.8特性粘度的聚对苯二甲酸乙二醇酯广泛应用于碳酸软饮料工业。各种应用的树脂可以从约0.55至约1.04，更具体地从约0.65至约0.85。特性粘度的测量可以根据ASTM D-2854的步骤、通过分别采用在包括邻氯苯酚(熔点为0℃)的30℃溶剂内的0.0050±0.0002g/ml的聚合物来测量。特性粘度由下式给出：
           IV＝(ln(Vsoln./Vsol.))/C
其中，Vsoln.是任何单位的溶液粘度；Vsol.是同样单位的溶剂的粘度；C是每100毫升的溶液中聚合物克数浓度。
基本非晶形的塑坯的百分比不透明度应不大于约20％，最好不大于10％，更好地不大于约5％。塑坯可以是单层的或多层的，并根据熟知的注塑方法制造，比如1987年授于Krishnakumar等人的美国专利No.4,710,118中揭示的方法，在这里全面引为参考。
比如，多层塑坯可以有一个或多个用于O2和/或CO2保留的保护层，或包括多层再回收的或使用后的PET，以减少成本。保护层可以是乙烯乙烯醇(EVOH)或聚萘二甲酸亚乙基酯(PEN)。
可用于本发明以提供增强的侧壁结晶度的另一种多层塑坯揭示于由Collette等人共同拥有的共同待批的题为“多层可再充容器、塑坯及制作方法”的美国专利申请No.07/909,961与题为“制作具有低结晶度内层的塑坯及容器的方法”的美国专利申请No.08/082,171中，这里全面引为参考。如在这里所述的那样，塑坯具有由第一种聚酯共聚物构成的心层和由第二种聚合物构成的内层和外层，其中第二种聚酯具有较少的共聚物，且结晶率比第一种聚酯高至少约20％。比如，第一种聚酯可以具有约4-6％的共聚物，第二种聚合物不多于约2％共聚物。在注塑过程中，心层产生因热导致的不透明度，容器的内层和外层使结晶度增强。
制造可再充的聚酯饮料瓶的其他重要因素揭示于1982年6月15日授予Krishnakumar等人的美国专利No.4,334,627、1988年2月16日授予Collette的美国专利No.4,725,464以及1991年11月19日授予Krishnakumar等人的美国专利No.5,066,528中，在这里全面引为参考。
材料、壁厚、塑坯及瓶子外形都可以根据最终特定产品而变化，而仍然体现本发明的实质。
本发明提供的改进的热抵抗能力使它对热充型容器特别有用。热充型容器一般必须承受180-185°F数量级的较高温度(产品充填温度)以及2-5psi数量级的内部正压力(充填管路压力)，而不能有显著变形，即体积改变不大于约±1％。制造热充型容器的其他重要因素揭示于1989年授于Collette等人的美国专利No.4,863,046，在这里全面行为参考。
尽管这里特别图示和说明了本发明的几个较佳实施例，但应明白不偏离由后附权利要求书所限定的本发明精神和范围，可对本发明的方法进行多种变化。

Claims (30)

1.一种制造具有增强的热稳定性的容器的方法，包括下列步骤：
(a)提供由一种在聚合物定向温度范围内的一温度下可定向及可结晶的聚合物制成的加热的塑坯，此塑坯基本上是透明的和非晶形的，此塑坯具有一细长的体形成部和一底形成部；
(b)在一吹制模具的型腔中进行至少一个脉冲吹制步骤，以制成一基本透明的中间制品，
此脉冲吹制步骤包括：
i)在一第一高应变膨胀速率下沿轴向和径向至少膨胀体形成部，以在膨胀的底形成部内形成晶核形成部位；
ii)在压力下保持膨胀的体形成部，以允许结晶增长和非晶形定向松驰，膨胀的体形成部小于吹制模具的型腔并与之隔开；
iii)减小压力，至少部分地对膨胀的体形成部排气，以允许非晶形定向的进一步松驰；以及
(c)进行最终膨胀步骤，以形成具有增强的热稳定性的基本透明的且部分结晶的本体的最终容器，此最终膨胀步骤包括在一第二低应变膨胀速率下使至少部分地排气的体形成部膨胀，以充填吹制模具型腔，使非晶形定向最小。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，脉冲吹制步骤被重复进行。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在最终膨胀步骤的前一次脉冲吹制步骤期间，在最终膨胀步骤之前压力不减小。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在脉冲吹制步骤期间，体形成部的膨胀量通过控制进入吹模的流体数量和速度来控制。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一轴向棒推动底形成部的封闭底端使之与吹模的底部接触，而底形成部在脉冲步骤期间基本不膨胀。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，聚合物是聚酯。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)单聚体或共聚体。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括热定形至少一部分本体的步骤，以进一步增加结晶度。
9.一种根据权利要求1的方法生产的容器。
10.根据权利要求9的方法生产的容器，其特征在于，聚合物是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)单聚物或共聚物，本体包括平均结晶度至少约25％的基本圆柱形的侧壁，此侧壁的百分比不透明度不大于约10％。
11.根据权利要求10的方法生产的容器，其特征在于，侧壁的平均结晶度从约25％至约35％。
12.根据权利要求11的方法生产的容器，其特征在于，本体还包括一位于一颈部和侧壁之间的肩部，肩部的直径朝侧壁增加，且其平均百分比结晶度至少约20％，其百分比不透明度不大于约10％。
13.根据权利要求12的方法生产的容器，其特征在于，底部是具有加厚底部的香槟型底，包括一中央拱顶和底缘，以及一较薄的外底壁，加厚的底部的平均结晶度不大于约10％，底部平均百分比不透明度不大于约10％。
14.根据权利要求10的方法生产的容器，其特征在于，本体包括一肩部和基本圆柱形的侧壁，以肩部直径从颈部向侧壁增加，肩部、侧壁和底部的平均百分比不透明度不大于约10％，肩部平均结晶度至少约20％，侧壁平均结晶度至少约25％，底部是具有加厚部分的香槟型底，包括一中央拱顶和底缘，加厚的底部的平均结晶度不大于10％。
15.根据权利要求9的方法生产的容器，其特征在于，容器是一加压的容器。
16.根据权利要求9的方法生产的容器，其特征在于，容器是一碳酸饮料容器。
17.根据权利要求9的方法生产的容器，其特征在于，容器是一热充型容器。
18.根据权利要求17的方法生产的容器，其特征在于，此热充型容器能承受180-185°F数量级的产品充填温度和2-5psi数量级的充填管路压力，而体积改变不大于约±1％。
19.根据权利要求9的方法生产的容器，其特征在于，容器是一可再充的碳酸饮料容器。
20.根据权利要求19的方法生产的容器，其特征在于，此容器在60℃下在碱洗液中能承受10次再充填循环，而不会有断裂破坏，其最大体积改变约±1.5％。
21.根据权利要求20的方法生产的容器，其特征在于，容器在60℃下在碱洗液中能承受至少20次再充填循环，而没有断裂破坏，其最大体积变化约±1.5％。
22.根据权利要求19的方法生产的容器，其特征在于，本体具有平均壁厚为约0.5至0.8毫米的基本圆柱形的侧壁。
23.根据权利要求19的方法生产的容器，其特征在于，本体具有平均壁厚约0.5-0.8毫米的基本圆柱形侧壁，其平均结晶度为约25-35％，底部具有一加厚的底部，其平均壁厚约2.0-4.0毫米，平均结晶度不大于约10％。
24.根据权利要求9的方法生产的容器，其特征在于，容器是一自由站立的PET容器。
25.根据权利要求9的方法生产的容器，其特征在于，容器具有带脚底部，该底部具有基本半球形底壁，底壁包括一中央加厚底部，其厚度至少三倍于侧壁厚度，其平均结晶度不大于约10％，还包括一较薄的外底部，它具有径向肋以及向下延伸的腿，腿终止于最下面的支承脚。
26.根据权利要求25所述的方法生产的容器，其特征在于，较薄的外底部具有约10-20％的平均结晶度。
27.根据权利要求9的方法生产的容器，其特征大于，聚酯是瓶级PET。
28.根据权利要求9的方法生产的容器，其特征在于，容器具有一多层侧壁，包括至少一层从由保护层、再回收PET和使用后PET组成的物组中选择的材料。
29.一种用于制造吹塑容器的装置，包括
一吹模，具有吹制型腔，它接纳一塑坯，还具有一开孔，连接至型腔，以接纳流体，来使塑坯膨胀而与型腔接触，以形成容器；以及
一流体供给装置，包括一第一流体源，具有一计量室和活塞，用来在受控数量和速度下供给流体至吹制型腔。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
一第二流体源，用来在一第二受控速度下供给流体至吹制型腔；
一阀，用来交替地连接第一源和第二源至吹模的开孔。
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