容器或預成品的內螺紋的旋鍛成型方法與具有這樣內螺紋的容器和預成品的製作方法
2023-08-10 06:37:26
專利名稱：容器或預成品的內螺紋的旋鍛成型方法與具有這樣內螺紋的容器和預成品的製作方法
本申請主要針對塑料容器，吹塑成型的塑料容器的預成品，以及在預成品或容器上加工內螺紋的方法。
背景技術：
在製造塑料容器如單層或多層的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)容器時，一般會塑造一個具有主體和有一道或多道外螺紋的瓶口的容器預成品。通常瓶口在預成品上最終成型，然後預成品的主體按照容器主體形狀的要求吹塑成型。然而，這種製造技術並不適於具有內螺紋的預成品或容器的製造，其原因之一是很難將具有內塑造螺紋的預成品與其成型模具相剝離。
因此，需要有一種來在塑料預成品或容器的瓶口上加工內螺紋的方法，以及提供這種具有內螺紋的預成品或容器瓶口。
發明內容
在本發明的一個實施例中，提供了一種在一個預成品或容器的塑料頸部加工至少一道內螺紋的方法。本方法包括如下步驟a)將具有外沿溝槽的第一工具與頸部的內表面相嚙合；b)具有外沿邊緣的第二工具與頸部的外表面相嚙合；c)然後進行頸部和工具的相對旋轉，使得頸部在溝槽與邊緣之間旋鍛形成至少一道內螺紋。
在本方法的其他可選方案中，相對旋轉的步驟可包括旋轉兩個工具；旋轉預成品；
旋轉預成品並旋轉第一和第二工具之一；旋轉兩個工具並旋轉預成品。
本方法可在預成品上完成，然後可將預成品的主體吹塑成型製成容器。同樣的，本方法還可在容器的頸部上完成，如由預成品吹塑成型的容器。該預成品可由噴射模塑或壓縮模塑法成型。該預成品在成型時可在頸部塑造一個外螺紋，這樣可生產出一個同時具有外塑造螺紋和內旋鍛螺紋的預成品或容器頸部。
該內螺紋的螺距可製成變化或不變的，螺紋可為簡單的凹槽，如環繞頸部的一道連續溝槽。
在本方法的一個實施例中，還包括一個在內螺紋成型的同時修光頸部上表面的步驟。該修光步驟可由對頸部上表面進行熱壓處理來完成。
在其他實施例中，還可設置一個獨立的頸環，該頸環可裝配在頸部，位於頸部外表面之上。此頸環可具有外螺紋，其本身就可為一個已成型的塑料製品。
在各種實施例中，可對一個或多個工具進行加熱。同樣的，預成品或容器的頸部也可被加熱以促進內旋鍛螺紋的成型過程。
在另一個實施例中，提供了一個包含一個塑料預成品或容器的製品。該製品具有一個圓柱形頸部，其頸壁厚度基本均勻，並且頸部具有至少一道內旋鍛螺紋。該製品還可包含一個頸環，該頸環蓋緊在頸部上並且具有至少一道外螺紋。另外，該外螺紋可由噴射模塑或壓縮模塑法成型。該容器可為由預成品吹塑成型的塑料容器。
以下的描述和附圖一起組成了本說明書的一部分，對本發明的一些實施例進行了說明。
圖1為根據本發明所述的一個方面的沒有鑄造螺紋的預成品的透視圖。
圖2為對圖1所示的預成品進行內螺紋旋鍛的示意圖。
圖3為在容器中進行內螺紋旋鍛的示意圖，該容器由圖1所示的預成品製成。
圖4為圖3中區域4部分的剖面圖。
圖5為在本發明的另一實施例中，同時具有內螺紋和外螺紋的預成品和頸環配件的透視圖。
圖6為對具有外塑造螺紋的預成品進行內螺紋旋鍛的示意圖。
圖7為具有一個外塑造螺紋和一個內旋鍛螺紋的預成品的剖面圖。
圖8為在另一實施例中，具有一道內部水平溝槽(作為內旋鍛螺紋)的預成品的剖面圖。
圖9為在本發明的各種實施例中，預成品與第一和第二工具進行不同形式相對運動的示意圖。
圖10為在容器上進行內螺紋旋鍛和在容器頸部上表面進行修光的組合步驟的示意圖。
優選實施例的詳細描述圖1示出了一個具有主體12和一個整體頸部14的容器預成品10的例子。頸部14的輪廓最好呈圓柱形，並且在本實施例中該頸部成型時不具有任何內部或外部螺紋。圖1所示的預成品10在成型時同時塑造了一個外邊緣16用以與加固式結構共同來蓋緊最終的容器，以及一個支撐凸緣18以便於預成品和容器的操作。邊緣16和凸緣18是可選結構。圓柱形頸部14的徑向頸壁厚度通常是均勻的。預成品10可由噴射模塑或壓縮模塑法成型，其製造材料可選擇單層塑料結構如PET，或多層塑料結構，例如其具有PET的基體層或結構層以及具有單個或多個隔離材料(如乙烯醇(EVOH)或尼龍)構成的中間層。該隔離層可延伸至預成品頸部14，或不延伸到那兒。
如本發明的一個方面所述，頸部14的內螺紋可在預成品的主體12吹塑成型之前或之後旋鍛成型。如圖2所示，一道或多條內螺紋20在預成品的主體12吹塑成型之前已旋鍛在頸部14中。該螺紋20是由將第一旋轉工具22與頸部14的內表面相嚙合，以及第二旋轉工具24與頸部14的外表面相嚙合，然後在預成品頸部旋鍛成型的。內部工具22包括一個具有外沿溝槽28的圓盤26，外部工具24包括一個具有外沿邊緣32的圓盤30。將工具22和工具24分別與頸部14的內表面和外表面相嚙合，旋轉工具(以及預成品)，從而邊緣32使得頸部14的塑料材料發生形變，將其鍛入工具22的溝槽28中。如有需要，可在過程中對工具22和24兩個或其中之一加熱來促進形變；或者，此旋鍛也可以是一個冷處理操作。在頸部14的內螺紋20成型之後，就可將預成品10放入合適的吹塑模具中，然後對加熱過的預成品主體12進行吹塑以形成容器的主體12a(如圖3所示)。
圖3示出了旋鍛的另一種方法，該方法在容器主體12a吹塑成型以後再對預成品頸部14進行內螺紋20的旋鍛。圖3中各部件的標號與圖1-2中的相同。無論預成品上內螺紋的成型是在預成品的主體吹塑成型之前或之後，頸部14的徑向頸壁厚度基本保持均勻，如圖4所示。
圖5示出了一個在瓶口同時具有內螺紋和外螺紋的預成品或容器的成型方法。在預成品或容器(如圖2或圖3所示)的頸部14的一道或多道內螺紋20旋鍛之後，將一個獨立的頸環34扣在頸部14的外表面上。頸環34上具有一道或多道預成型的外螺紋34。作為圖5的改進形式，邊緣16和/或支撐凸緣18可形成在環34而不是預成品上。這樣，圖5實施例所示的最終的容器將同時包括內外螺紋，其內螺紋旋鍛在容器頸部，而外螺紋塑造在一個獨立的頸環上。
圖6和7示出了製造同時具有內外螺紋的預成品的另一種方法。在此預成品40中，該預成品在成型時將外螺紋42塑造在預成品頸部44上。成型之後，在吹塑預成品主體之前或之後，再利用旋鍛工具22和24在頸部44上塑造內螺紋46。
在螺紋成型的過程中或該操作之前，可能需要加熱頸部14。這個加熱過程可由工具22和24來進行傳導。頸部最佳的加熱溫度要高於室溫，如對於PET材料的瓶口來說為50℃～100℃。瓶頸的溫度最好不要超過頸部玻璃材料的轉變溫度Tg多於約40至50℃。例如，將瓶頸加熱至120℃或更高的溫度將引起頸部的扭曲和形變。在頸部14的厚度為0.5至1mm(0.019至0.039英寸)時，5秒鐘的接觸時間對於螺紋成型已經足夠。更短的接觸時間，如一秒或幾秒則可能不夠，除非瓶頸非常薄；這在圖1-4所示的實施例中可能不合要求，但在圖5所示的實施例中則能夠適用。
這樣，就在預成品的E壁和容器頸部14上旋鍛成型了一道或多道內螺紋。預成品或容器頸部的全部或部分可在內螺紋20成型之前或過程中結晶化，以避免發生收縮或扭曲。這在一些容納高溫物質的應用例中尤其需要，否則其容器中容納的物質的溫度有可能造成容器瓶口的收縮或扭曲。容器瓶口的結晶化可沿頸部的徑向和軸向延伸至整個瓶頸，如有需要，還可包括邊緣16和/或支撐凸緣18。
圖8示出了在另一實施例中，一個具有主體52和頸部54的預成品50的橫截面。該頸部的內螺紋為一道環繞頸部圓周的水平連續溝槽56。
圖9與圖2類似，闡明了旋鍛操作。不同的是，圖9中顯示了第一工具22、第二工具24以及的預成品頸部14的不同運動方向(分別為箭頭22a、22b，箭頭24a、24b以及箭頭14a)。圖示的預成品具有一個主體12和具有內旋鍛螺紋的頸部14。該預成品具有一根縱軸CL，第一工具22可圍繞一根基本平行於此縱軸的軸旋轉(箭頭22a)，也可沿此縱軸做軸向運動(箭頭22b)。第二工具24與第一工具具有相似的運動方向(箭頭24a和24b)，不過應該說明的是，在任何操作中，第二工具均以與第一工具相反的方向進行旋轉。總的來說，第二工具沿一道環繞預成品頸部的大弧線(箭頭31)運動，從而形成內螺紋。在與一個或兩個工具的結合下，預成品本身可環繞其縱軸旋轉(箭頭14a)。經過這些相對運動，即可形成一道具有水平排列的螺線或凹槽的螺紋，或一道具有相對於預製成品的縱軸傾斜的螺線或凹槽的螺紋。
圖10示出了另一種實施例，圖中正在將內螺紋62旋鍛至容器60的頸部上。在旋鍛內螺紋的同時，第一工具80也在使用修光工具82對容器頸部66的上表面64進行修光，該修光工具位於與頸部上表面64相鄰接的位置。修光板82在壓縮彈簧84的壓力作用下緊靠住頸部的上表面，並且在操作中，還可對修光板進行加熱，以加熱上表面同時促進修光。圖中第一和第二工具80和90繞相互平行的旋轉軸反方向旋轉。
內螺紋可用於連接例如蓋的封閉件以便密封容器，或者可用於連接例如傾倒壺嘴的附件。
預成品可以是任何適當的塑料結構，如單層PET或多層結構，多層結構可由PET層與樹脂的隔離層如乙烯醇或尼龍相交替。預成品可由噴射模塑或壓縮模塑法成型。同樣的，頸環也可以是噴射模塑或壓縮模塑法成型的塑料製品。頸環和預成品是相分離的，因此頸環可以使用任何所需要的材料結構，可以與預成品相同，也可以是與預成品不同的更適宜的材料。例如，頸環可以是PET，用後回收樹脂(PCR)，再研磨材料(REG)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)或聚乙烯石腦油(PEN)結構。若頸環為聚酯結構(如PET，PEN或再研磨處理)，則該頸環成型時可以為全部或部分結晶化。這可以通過使用快結晶型材料，或合理設置頸環加工處理過程的條件來達到，如提高塑模溫度，減緩塑模的冷卻過程，加熱模腔中特定區域等等。在成型後的操作中，頸環可以是部分或全部結晶化的。也就是說，頸環的材料和製造條件的選擇可獨立於預成品的材料和製造條件，這樣製成的最終容器和預成品的瓶口部分可達到所需的要求。此外，預成品可由薄壁元件塑模成型，而不需將物料流引入較厚的瓶口區域，從而節約了材料成本和塑模周期。使用幹涉配合(如壓配合或收縮配合)、粘接或焊接的方法將頸環扣緊在頸部。頸環和/或預成品頸部可設置有適當的裝置以防止頸環在頸部的轉動。
仔細閱讀了本申請所公開的說明書和實例後，本領域的技術人員將能夠清楚本發明的其他實施例。上述的說明書和實施例僅僅是示例性的，本發明的真正範圍將由權利要求書說明。
權利要求
1.一種在預成品或容器的塑料頸部形成至少一道內螺紋的方法，其包括如下步驟(a)將具有外沿溝槽的第一工具與頸部的內表面相嚙合；(b)具有外沿邊緣的第二工具與頸部的外表面相嚙合；以及(c)使頸部和工具相對旋轉，以便在溝槽與邊緣之間在頸部中旋鍛形成至少一道內螺紋。
2.如權利要求1所述的方法，其中引起相對旋轉的步驟包括(a)旋轉兩個工具；(b)旋轉預成品；(c)旋轉預成品並旋轉第一和第二工具之一；(d)旋轉兩個工具以及預成品。
3.如權利要求1所述的方法，其中該方法在預成品的頸部上實行。
4.如權利要求3所述的方法，其中預成品包括主體；所述方法包括，繼內旋鍛螺紋成型後，將預成品的主體吹塑成型以製成容器。
5.如權利要求1所述的方法，其中該方法在容器的頸部上實行。
6.如權利要求1所述的方法，其中預成品由噴射模塑或壓縮模塑法成型。
7.如權利要求1所述的方法，還包括在內螺紋成型的同時修光頸部上表面的步驟。
8.如權利要求1所述的方法，其中螺紋的螺距可製成變化或不變的。
9.如權利要求1所述的方法，其中螺紋為凹槽。
10.如權利要求1所述的方法，其中凹槽是環繞頸部的連續凹槽。
11.如權利要求1所述的方法，還包括(d)提供頸環；以及(e)將頸環裝配在頸部，使該頸環被容納在頸部外表面上。
12.如權利要求11所述的方法，其中頸環具有外螺紋。
13.如權利要求11所述的方法，其中頸環是成型的具有外螺紋的塑料頸環。
14.如權利要求1所述的方法，其中頸部是具有外螺紋的成型頸部。
15.如權利要求14所述的方法，其中外塑造螺紋和內旋鍛螺紋沿軸向移置。
16.如權利要求1所述的方法，該方法包括加熱所述工具的一個或全部兩個。
17.如權利要求1所述的方法，該方法包括加熱一個或多個頸部，第一工具和第二工具。
18.如權利要求1所述的方法，其中預成品具有主體，所述方法進一步的包括，在形成內旋鍛螺紋之前或之後，用吹塑法使主體成型以製成容器。
19.一種根據權利要求1的所述方法製作的塑料預成品或容器，在其頸部單獨具有至少一道內旋鍛螺紋，或者還一起具有頸部的一道外塑造螺紋。
20.一種包括塑料預成品或容器的製品，具有(a)圓柱形頸部，該頸部的頸壁厚度基本均勻；(b)在頸部中至少有一道內旋鍛螺紋。
21.如權利要求20所述的製品，還包括頸環，該頸環蓋緊在頸部上並且具有至少一道外螺紋。
22.如權利要求20所述的製品，其中頸部由噴射模塑或壓縮模塑法成型。
23.如權利要求20所述的製品，其中頸部具有整體成型的外螺紋。
24.如權利要求20所述的製品，其中製品是吹塑成型的容器。
全文摘要
一種製造具有內螺紋瓶口的塑料容器的方法。該容器由一個具有主體(12)和整體頸部(14)的預成品(10)製成，其預成品的主體在一個鑄模腔中膨脹形成容器的主體。在預成品的主體吹塑成型之前或之後，必須在頸部加工出至少一道內螺紋(20)。此內螺紋可由將具有外沿溝槽(28)的第一工具(22)與頸部的內表面相嚙合，並將具有外沿邊緣(32)的第二工具(24)與頸部的外表面相嚙合，然後進行頸部和工具的相對旋轉旋鍛而成。本申請同時還公開了這種預成品與容器。
文檔編號B65D1/02GK1898071SQ200480039103
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月23日 優先權日2003年12月24日
發明者W·布魯斯·拉森, 託馬斯·E·納希爾 申請人:格萊漢姆包裝Pet技術公司