[發(fā)明專利]熱灌裝塑料容器的注射拉伸吹塑成型(ISBM)制造方法及其熱灌裝處理

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201580079697.9
• 申請日: 2015-05-04
• 公開（公告）號: CN107660177A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設計）人: 瑪麗-伯納德·布方多;馬里恩·勒·加爾
• 申請（專利權）人: 埃維昂礦泉水有限公司
• 主分類號: B29C49/64
• 分類號: B29C49/64;B29K67/00;B29C49/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 王瑞朋,張玫

技術領域

本發(fā)明涉及熱塑性聚合物、例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的注射拉伸吹塑成型，以用于制造熱灌裝容器，優(yōu)選為瓶子。

本發(fā)明尤其涉及在吹塑成型所述預成型件以前，在所述容器的制造中使用的預成型件的熱調(diào)節(jié)。

本發(fā)明還涉及通過所述方法獲得的熱灌裝耐熱(HR)容器，以及這些HR容器的熱灌裝裝瓶處理。

背景技術

PET是具有大約76℃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的半結晶熱塑性塑料。這意味著，在此溫度以上，鏈在非晶體部分中獲得移動性，并且由此從宏觀尺度上軟化材料。在Tg以上的此彈性性能使得能夠通過注射拉伸吹塑成型(ISBM)處理進行容器、尤其是瓶子的制造。

在ISBM處理中，首先利用注塑成型處理使塑料成型為“預成型件”。這些預成型件制造為具有容器的頸部，包括在一端上的螺紋(表面處理)。這些預成型件被包裝，并且隨后(在冷卻以后)供給到再加熱拉伸吹塑成型裝置中，其中預成型件被加熱到它們的玻璃轉(zhuǎn)換溫度以上，然后利用金屬吹塑模具利用高壓將空氣吹送到瓶子中。吹塑裝置包括吹管，其將加壓空氣注入到預成型件內(nèi)部，以使其膨脹并且與模具適配。吹管還在拉伸與吹風過程中通過傾斜與按壓在預成型件的底部上參與拉伸。

此外，熱灌裝是眾所周知的殺菌方法，包括：

在至少15s(通常地15-30s)內(nèi)將高酸性(pH-4.6)液體加熱到90-95℃的區(qū)域中的溫度；

將其保持在這些溫度大約2-3分鐘；

冷卻并且在范圍82-85℃的溫度下將其灌裝到容器中；

密封地并且立即地閉合所述灌裝容器，所述容器優(yōu)選地朝它們的側(cè)面放下，從而瓶口與閉合件也被滅菌；

冷卻容器以防止液體的熱分解。

通過此大約76℃的Tg，PET初始地不適于作為用于在此溫度以上的熱灌裝處理的瓶子聚合物材料，其中軟化的PET對可能發(fā)生的變形存在較低的抵抗力，即：

1.收縮；以及

2.塌陷

1.由于分子在不穩(wěn)定階段(在吹塑處理過程中)拉伸，因此瓶子收縮，即殘余應力，一旦T＞Tg，殘余應力就釋放(T＝瓶壁溫度，并且Tg＝瓶子塑料聚合物材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度)。通過將聚合物的非結晶部分拉伸到更接近無規(guī)卷曲的構造引起此收縮。

此現(xiàn)象在標準ISBM冷固化處理中特別地顯著，其中吹塑成型壁被冷卻。此冷卻造成內(nèi)部應力，其在熱灌裝過程中擴大了加熱處的收縮。

由此，標準的ISBM冷固化處理不適于制造熱灌裝瓶。

此外已知的是，PET中的非結晶部分的百分比越高，收縮越重要。

這就是為何通過ISBM制造PET熱灌裝瓶的通常做法，是在拉伸以前或以后更進一步加熱PET瓶子，以得到完成拉伸誘導的結晶的熱誘導結晶。增加的結晶度為PET提供了顯著增強的熱穩(wěn)定性。熱變形溫度(HDT)增加。這些標準的ISBM熱固處理，也稱作為“耐熱(HR)處理”，提供對ISBM熱灌裝瓶的接近。

2.由于在瓶子的頭部空間區(qū)域中存在空氣，因此瓶子在填充內(nèi)壓之后的冷卻步驟過程中形成的內(nèi)部下壓的作用下塌陷。

可以通過在瓶壁中設計真空面板控制此塌陷，在瓶子不塌陷的情況下真空面板補償在冷卻期間產(chǎn)生的負壓(真空)。這些真空面板使瓶子能夠不以不期望方式、在不期望部分變形。

但是這些真空面板涉及使用造成這些PTE瓶的經(jīng)濟負擔的更多PET。

US8468785B2說明了存在兩種“HR處理”：一部分HR處理以及兩部分HR處理。

在一部分HR傳統(tǒng)處理中，基于模具的壁的高溫度獲得雙軸定向PET鏈的結晶化的增加。

預成型件首先通過適當?shù)目緺t以適于分子定向的溫度預先，即在Tg與熔化溫度之間的溫度加熱，例如經(jīng)由通過成行的紅外輻射(IR)燈發(fā)射的紅外線輻射，并且然后吹塑加熱模具中的瓶子(100-140℃)。所述模具與系統(tǒng)聯(lián)接，此系統(tǒng)吹送新鮮空氣以便在將其從吹塑模具移除以前固化聚合物材料并且將其傳送到灌裝步驟。模具的溫度允許PET的結晶化增加(30％以上)，以使瓶子的結構穩(wěn)定，以避免在熱灌裝過程中瓶子的收縮。

在兩部分HR傳統(tǒng)處理中，預成型件也如上所述預先加熱，并且然后吹塑，并且拉伸直到遠大于瓶子的體積的體積。此后，通過加熱預成型件超過Tg使預先加熱的過度吹塑的預成型件的體積縮小，并且然后吹塑并且在模具中成型為待制造的瓶子的形狀與尺寸。

US8468785B2增加了因為HR傳統(tǒng)處理隱含著補充的、復雜的和昂貴的熱固處理并且因為它們未防止對可熱灌裝PET瓶的重量、成本與外觀有害的真空面板的設計，因此這些HR傳統(tǒng)處理不合格。