本發(fā)明涉及一種由塑性材料比如PET或其他合適的材料制成的預成型件,例如以用于通過吹塑成型制成小尺寸飲料容器。
背景技術:基于成本效益原因,PET容器生產商遵循的原則是在保持容器本身技術特征的同時盡可能減輕重量且因此減少所用樹脂的量。自然地,為了這樣做,越來越輕的預成型件(中間的半成品)被制成,其重量必須對應于最終吹制成的容器的質量。設計者特別注意小尺寸的容器(即尺寸小的容器)的性能,例如小于1升的容積的瓶子,特別是容積在25cl到100cl即0.25升(L)到1升的瓶子,其代表飲料市場的很大一部分。特別是添加或不添加氮、不包含CO2以及具有成品空容器的最終重量在6g至15g之間的這種尺寸的水瓶,該水瓶顯示難以滿足的挑戰(zhàn),其具有很少的熱塑性材料,該熱塑性材料必須被拉伸至其結構強度極限以符合形成容器的不同區(qū)域。在設計這類容器時,一個不可或缺的優(yōu)選條件由作為整體的此類吹塑容器的技術性能構成,其具有非常薄的本體壁,這些性能包括例如:在添加氮的情況下的軸向承載強度、爆破強度,以及徑向方向的變形強度。為了以少量的熱塑性材料實現(xiàn)足夠的設計性能,最終容器和其所有細節(jié)的合適的繪圖以及容器從其吹塑的初始預成型件的仔細設計是必要的,其必須保證在吹塑時塑性材料的正確分布。很顯然,預成型件的設計對于最終容器的正確結果也是基本的,特別是對于小尺寸瓶子,這是由于少量的材料必須在預成型件中分布以滿足不同區(qū)域中材料的特定拉伸限制。如果不這么做,會導致容器的差的質量或材料的大量浪費。這意味著,對于小尺寸瓶子,即具有小于100cl的容積且重量小于16g的瓶子,終端產品的質量對于預成型件的設計參數(shù)或參數(shù)的組合高度敏感,例如壁厚的分布、特定段的軸向長度以及壁的特殊部分的錐角。對于此類容器,即使是這些參數(shù)的小變化也是決定性的。此外,這些參數(shù)顯著影響制造成本,特別是有關吹塑過程的制造成本。眾所周知,在PET制造技術中,對于最終吹塑的容器的技術性能,必須首先重視待吹塑的預成型件和最終吹塑的容器的幾何尺寸之間的精確理想的尺寸比。特別是,以下尺寸比禁止被超過:-軸向拉伸比(ASR)從3到3.4(包括極限值);-環(huán)向拉伸比(HSR)從3.8到4.4(包括極限值);-總的拉伸比(TSR)從11.4到15.0(包括極限值),其中,TSR=ASR×HSR。因此,為了生產具有50cl或75cl或類似容積的容器,對于沒有二氧化碳的水,且因此非常薄的瓶壁足以承受瓶子所受到的壓力,并且相對于其他熱塑性材料,利用待拉伸的PET瓶的性能達到非常薄的厚度,每個瓶所需要的PET的量大約是6-10g。受到如此少量的PET的限制,考慮頸部的尺寸是在已經處于注塑或注塑壓縮模制的時間的最終容器的尺寸,并且頸部不包括在吹制過程中本體的剩余部分的拉伸中,必要的是,要制成的預成型件必須具有非常小而短的具有窄的直徑的本體,這是因為使用少量的材料;此外,上述的拉伸比需要重視,材料趨向于在這些范圍的極端區(qū)域中工作,存在在該產品中出現(xiàn)不同類型缺陷的較大風險,比如過度拉伸(其導致最終產品不透明)、差的材料分布(特別是頸環(huán)以下以及瓶底中部中的區(qū)域中的不希望的樹脂增厚)、以及吹制預成型件的能量消耗的增加。進一步,由于可用材料的量較少而導致的預成型件本體直徑的減少使得拉伸-吹塑變得困難,這是因為吹塑桿不可減至超出給定的直徑以保證其足夠的剛性。事實上,如果桿的外徑和預成型件的內徑之間的差異太小,預成型件的表面可粘到桿,從而導致成品的廢棄。預成型件的在頸環(huán)以下的壁應該更薄,以便不減少內徑,材料的量是相等的,但是該解決方案由于當前的機械和模具而具有技術限制,當前的機械和模具一般不允許注塑具有小于2mm的本體壁厚的預成型件。事實上,傳統(tǒng)的PET注塑技術允許獲得下列預成型件尺寸比(極限值):a)當L<100mm時,L/t<45,b)當L大于或等于100mm時,L/t<50,其中L為預成型件的總長,單位為mm,且t為預成型件的厚度,單位為mm。嘗試通過注塑獲得預成型件的小于2mm的壁厚是特別困難的,原因在于在注塑模具腔內引起的且與PET本身的流動相對的大的摩擦力。為了在給定限制內克服這些摩擦力,該過程中的一些典型參數(shù)必須調整,并且通常:-在給定限制內提高熔化的PET的溫度來降低粘度。然而,作為缺點,這意味著塑性材料的更大衰退,產生乙醛,產生乙醛會導致裝在瓶中的水口感變差;較長的冷卻時間,冷卻時間較長增加了時間周期以及降低了生產效率;形成毛刺和使模縫線顯著的更大趨勢;-增加注塑壓力,但是這從機械角度意味著起作用的所有力的增加,包括壓床閉合力,導致的結果是,模具和機械兩者的磨損及故障的增加。從產品的角度來說,存在形成毛刺和使??p線顯著的趨勢的增加。最后,從化工的角度來看,會產生顯著的非常不希望的乙醛形成物的增加,這些乙醛的存在同樣將在最終容器中發(fā)現(xiàn)。在此類行業(yè)中,持續(xù)尋求容器生產周期的較好的能量平衡是非常重要的,但是用這些小尺寸的預成型件加工使需要在從預成型件到最終容器的過程中以更高的拉伸比加工,并且意味著較高的能量消耗。因此,感到需要制造新型預成型件,其允許克服上述缺點。
技術實現(xiàn)要素:本發(fā)明的主要目的是提供一種由塑性材料制成的預成型件,用以通過吹塑或拉伸吹塑制成容器,尤其是小尺寸PET瓶,該預成型件具有諸如以較低的整體能量使用確保高品質容器的最佳吹塑的幾何結構。本發(fā)明另一非常重要的目的是,獲得一種預成型件,其通過注塑壓縮模具而不是注塑模具以用于制造的最優(yōu)方式來制成更輕。本發(fā)明因此通過制成由PET制成的預成型件來達到上述目的,該預成型件適合于通過拉伸吹塑操作生產具有不高于1l的最終容積且重量小于16g的瓶,所述預成型件界定縱向軸線并在其第一端處設置有圓柱形頸,其按順序界定下述部分:-螺紋端部分,其用于旋擰蓋,-頸環(huán),其在所述螺紋端部分下方,-第一圓柱形連接段,其具有第一預定外徑和具有厚度t1的壁,所述厚度t1大體上等于吹塑瓶在同一區(qū)域內的厚度,-預成型件本體,其意圖在吹塑操作之前被加熱,依次界定如下部分:-第二連接段,其具有相對于所述縱向軸線以第一角度成錐形的外壁和相對于所述縱向軸線以第二角度成錐形的內壁,且所述第二連接段具有在所述縱向軸線上投影的預定長度H3,圓柱形段,其具有第二外徑和第二預定厚度t2,所述第二外徑小于所述第一外徑,且所述第二預定厚度t2大于所述第一厚度t1,底部,其封閉所述預成型件的第二端,其特征在于,-所述第二厚度t2不厚于1.9mm,-所述第一角度為6°至17°,-所述第二角度為9°至21°,-所述長度H3為10mm至20mm。有利地,且相對于現(xiàn)有的預成型件,由特殊尺寸參數(shù)的創(chuàng)新組合確定的本發(fā)明的預成型件的幾何結構允許獲得:-最終容器的總重量進一步減少,對于瓶子減少5克到10克,其在已知的技術中重10g到20g,同時維持等于現(xiàn)有技術的機械特性的足夠的機械特性;-更寬的吹塑工藝窗口,即更寬的參數(shù)變化范圍,以在較少影響最佳設計過程變化的情況下獲得好的瓶子結果;-降低了拉伸桿和預成型件本體的內側之間干涉或接觸的風險;-提高了模具機的效率,這是因為預成型件在吹塑模制之前必須采用的較低的溫度;-通過很大程度上減少珍珠色和模縫線而獲得更好的最終容器質量;-用于生產容器的較低的能量消耗。下面描述了本發(fā)明的優(yōu)選方案。在一個實施方案中,第二厚度t2為從1.2mm至1.9mm,第一角度(α)為從6°至13.5°,第二角度(β)為從9°至16°,所述長度H3為從14mm至20mm。在一個實施方案中,第二厚度t2為從1.4mm至1.7mm,第一角度(α)為從6°至10°,第二角度(β)為從9°至13°,所述長度H3為從14mm至18.5mm。在一個實施方案中,預成型件具有從5g至10g的總重量。附圖說明本發(fā)明進一步的特征及優(yōu)點將根據(jù)由塑性材料制成的參考附圖通過非限制性示例示出的預成型件的優(yōu)選的但非唯一的實施方案的詳細描述變得更明顯,其中:圖1是本發(fā)明的預成型件的側視圖;圖2是圖1的預成型件的橫斷面圖;圖3是圖2的截面中的一部分的放大圖;在附圖中,相同的附圖標記表示相同元件。具體實施方式參考附圖示出了由熱塑性材料制成的整體用參考標號1表示的預成型件的第一實施方案。以下涉及到“向上”和“向下”以及“上部的”和“下部的”...