用于制造注射成型制品、特别是瓶子预制件的方法与流程

1.本发明涉及制造成品和半成品、特别是瓶子、更特别是气雾剂瓶(即用于容纳组合物和推进剂气体、特别是液化推进剂气体的加压瓶)。本发明还涉及泵动式瓶、即安装有泵的那些瓶子。


背景技术：

2.已经提出从热塑性材料生产气雾剂瓶。
3.为此，通过将热塑性材料(例如pet)注射成型而生产预制件(preform)，其中颈部用于紧固分配头。为了提高颈部的机械强度，塑料材料在所述颈部区域中经受结晶热处理。接下来，将预制件转移到吹塑工位，以赋予瓶体最终形状。在增强机械强度的同时，结晶可以使瓶子更轻。
4.塑料气雾剂瓶应符合规定。对容纳液化气体的塑料气雾剂瓶的测试通常比容纳压缩气体的塑料气雾剂瓶相关的测试更难满足要求。
5.由于瓶子内部存在加压气体、特别是加压液化气体，该测试可以验证塑料加压瓶能够抵挡通常为几巴的操作压力。这种抗性必须在相对高的温度下验证，以确保使用安全。此外，由于瓶子可以在真空下填充，这确保了在开始填充之前减压最大时的抗挤压性。瓶子还必须抗冲击，尤其是在不同温度下掉落时。
6.jp 2003 053826公开了一种用于生产颈部分结晶的预制件的设备。该设备包括用于注射成型预制件的预制件成型设备、用于使预制件的颈部分结晶的颈部分结晶设备和用于将预制件从成型设备输送到结晶设备的第一输送线路，其中输送线路包括用于使预制件吸收水分的湿度控制器。


技术实现要素：

7.进行的内部测试已表明，热处理(例如借助于发射红外辐射的灯实现)不总是以完全可再现的方式产生所期望的机械特性、尤其是用于容纳液化推进剂气体的瓶子所期望的那些机械特性。
8.发明概述
9.本发明旨在解决这个问题，根据本发明第一方面，本发明的主题是一种用于制造由可结晶聚合物材料制成的注射成型制品的方法，所述注射成型制品优选是瓶子的预制件、特别是气雾剂瓶的预制件，该制品、特别是该预制件具有结晶的部分以及优选地在一端封闭的管状体，所述方法包括以下步骤：
10.a)通过将可结晶聚合物注射到模具中来生产注射成型制品、特别是注射成型预制件，
11.b)通过加热然后冷却注射成型制品、特别是注射成型预制件使其所述部分结晶，
12.其中，在所述方法中，在步骤a)和步骤b)之间，将注射成型制品、特别是注射成型预制件在储存条件下保持足够的持续时间，以使其经受至少0.4重量％、更好地至少0.8重
量％、甚至更好地至少1重量％的水分吸收，所述吸收优选地小于3重量％。
13.尽管本发明优选地适用于构成预制件的注射成型制品，但本发明也可以适用于构成成品或半成品的其他注射成型制品。因此，尽管以下描述最具体地涉及预制件，但本发明的特征可适用于其他注射成型制品。
14.所述结晶的部分可以是预制件的颈部。
15.在制品、特别是预制件的注塑成型期间，塑料材料的水分含量相对低，通常约为100ppm。本发明基于这样的发现，即这种水分吸收可以改善制品、特别是预制件的材料的导热性，从而促进结晶热处理的作用，由此结晶热处理可以在产生令人满意和可再现的结果的条件下进行。水分的存在尤其能够使在结晶的部分、尤其是颈部更容易获得所期望的结晶度梯度。
16.在制品、特别是预制件的注射成型期间使用的热塑性材料通常是脱水的。因此，当制品、特别是预制件离开已在其中注射成型的模具时，塑料材料的含水量为零或几乎为零。
17.热塑性材料的水分吸收随后根据其储存条件，直至待结晶部分、特别是颈部的后续热处理步骤。
18.相对湿度越大，储存持续时间越长，则水分吸收越大。
19.因此可以通过将制品、特别是预制件放置在具有相对高的相对湿度的环境中来促进水分吸收。
20.因此，储存期间的相对湿度优选为至少30％，更好地至少60％，或甚至更好地至少80％。所期望的相对湿度水平可以通过加湿预制件周围的环境来实现，例如借助合适的空调系统。在变型中，相对湿度通过储存地点外的大气条件引起；在这种情况下，储存持续时间可以是可变的，以便有时间获得所期望的水分吸收水平。在干燥天气的情况下，与潮湿天气期间的储存相比，该持续时间可以延长。
21.根据储存期间的相对湿度来选择储存持续时间，并且储存持续时间可以是至少7天、或甚至至少15天、1个月、3个月或1年。
22.储存温度优选地为5℃至35℃、更好是15℃至25℃。
23.注射成型制品、特别是注射成型预制件可以在水分吸收期间储存在大袋中，任选地大袋设有孔以促进与环境空气的交换。
24.优选地，可结晶聚合物材料是pet，但本发明不限于这种聚合物。因此，所使用的塑料材料可包括选自由以下组成的组的至少一种聚合物：pet或petp(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)；pct(聚对苯二甲酸环己基二甲酯)；回收的聚合物，特别是称为pcr(消费后回收的)聚合物，特别是回收的pet；biopet(生物聚对苯二甲酸乙二醇酯)；pp(聚丙烯)；pe(聚乙烯)；pef(聚呋喃二甲酸乙二醇酯(polyethylene furanoate))；pet-g/pct-g(乙二醇化聚对苯二甲酸乙二醇酯/乙二醇化聚对苯二甲酸环己基二甲酯)；具有矿物填料(例如碳酸钙或玻璃纤维)的pet；pc(聚碳酸酯)；pom(聚甲醛)；smma(甲基丙烯酸苯乙烯甲酯)；pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)；san(苯乙烯丙烯腈)；pbt(聚对苯二甲酸丁二酯)；pa6(聚酰胺6)；pa12(聚酰胺12)；peek(聚醚醚酮)；ppo(聚苯醚)；psu(聚砜)；填充聚合物，尤其是具有矿物填料和/或玻璃纤维的填充聚合物；及其混合物，包括有机或无机的颜料或着色剂。
25.结晶步骤、特别是颈部的结晶步骤可以借助具有至少一个红外辐射灯或任何其他
能量输入构件的加热装置进行。
26.优选地调节加热装置以施加温度梯度来获得所期望的结晶度。加热温度可以是不均匀的。加热装置和预制件之间的距离可以调节至这种效果。
27.加热装置优选地以防止预制件的管状体结晶的方式布置，该预制件的管状体稍后将被加热然后经历吹塑操作。
28.在加热的同时，至少一个冷却棒可以从预制件的内部或外部靠近预制件。在变型中或另外地，在加热的同时，至少一个冷却棒可以引入到预制件中，尤其是通过预制件颈部中的开口。这种冷却棒用于冷却不旨在结晶的区域，并且还用于在获得最大结晶度的加热区域和结晶度最小的未加热区域之间实现梯度。在不脱离本发明的范围的情况下，出于相同的目的可以提供不同于冷却棒的另一冷却系统。
29.瓶子可以容纳化妆品或其他产品。
30.瓶子可以容纳液化气体或压缩气体，其具有在20℃时在1巴至13巴(105帕和13.105帕)的超压。瓶子也可以容纳压接至颈部的且不是加压的泵。
31.瓶子可以具有用于分配容纳在其中的化妆品的分配系统，其设有致动构件，使用者可以按压该致动构件以通过至少一个出口孔分配产品，例如以喷雾、泡沫、凝胶或乳霜的形式。分配系统具有例如紧固至容器的按钮和杯体，其带有通过按下或倾斜来控制的带有中空控制杆的阀门。
32.瓶子还可以具有阀上袋(bag-on-valve，bov)类型的系统，其具有带焊接袋的气雾剂阀。在这种情况下，组合物被放置在袋内，同时推进剂填充瓶子内的袋周围的空间。组合物仅通过挤压袋而由推进剂分配。当致动构件被压下时，组合物通过推进剂的压力从袋中提取，这导致组合物特别以喷雾、乳霜或凝胶的形式被分配。
33.本发明的另一主题是一种用于制造瓶子、特别是气雾剂瓶的方法，其中，瓶子通过拉伸吹塑通过如上定义的方法获得的具有结晶颈部的预制件而形成。
34.本发明的另一主题是通过实施该方法获得的瓶子、特别是气雾剂瓶。
35.通过阅读本发明的非限制性的说明性实施方式的以下详细描述和研究附图，可以更好地理解本发明，其中：
附图说明
36.[图1]图1示出根据本发明的气雾剂瓶的示例；
[0037]
[图2]图2示出预制件本身；
[0038]
[图3]图3示出在预制件吹塑后的瓶体本身；
[0039]
[图4]图4是根据本发明的制造方法的框图；
[0040]
[图5]图5是预制件的局部截面的示意图；
[0041]
[图6]图6示出预制件内结晶度在纵向方向上变化的示例；
[0042]
[图7]图7示出结晶度在径向方向上变化的示例；
[0043]
[图8]图8示意性地示出用于预制件的热处理的装置的示例；和
[0044]
[图9]图9是与图8类似的热处理装置的变型的图。
具体实施方式
[0045]
图1示出通过实施根据本发明的方法生产的气雾剂瓶1的示例。
[0046]
该气雾剂瓶1具有由热塑性材料制成的主体2(在图3中单独示出)，其具有颈部3，在颈部3上安装有分配头5，分配头5具有配备有分配喷嘴6的按钮4，使用者可以按压按钮4以使瓶子中的内容物被分配。
[0047]
分配头5具有带有阀的杯体，其可以通过卡扣、压接(crimping)或任何其他方式紧固至颈部3并且具有向下延伸至瓶子底部的汲取管(不可见)。
[0048]
在所讨论的示例中，瓶子容纳待分配的组合物(例如美容组合物)以及液化的推进剂气体(例如丁烷)。
[0049]
瓶体由pet制成，但其他热塑性材料也可适用。
[0050]
颈部3至少部分是结晶的，而瓶体2的其余部分处于无定形形式。在pet的情况下，无定形性质使得材料透明，而结晶则使其呈白色不透明。
[0051]
颈部3的结晶可以改善其机械特性。
[0052]
现在将特别参考图4描述瓶体2的制造。
[0053]
首先，在步骤10中，如图2示意性所示的预制件11是通过注射成型制造的。
[0054]
该预制件11已经有具有其最终形状的颈部3和在一端16封闭的管状体14。颈部3可以在其基部具有凸缘22，这对于吹塑是有用的，其使得能够形成位于吹塑模具上的止动件，且对于在预制件的预热期间和/或吹塑期间和/或在冷却阶段期间吹塑后输送预制件11或瓶体2也是有用的。颈部3在其上部具有用于连接分配系统的环形凸起24。
[0055]
根据本发明，预制件11在所选择的条件下进行水分吸收步骤13，使得该水分吸收为至少0.4重量％。
[0056]
因此，水分吸收后的预制件的重量比水分吸收前的预制件的重量大至少1.04倍。
[0057]
为了获得所期望的水分吸收，可以将大量预制件11储存于有空调调节的仓库内的大袋中，该有空调调节的仓库的温度和湿度被调控使得温度在15℃和25℃之间，且相对湿度为至少30％rh，更好地至少60％rh，甚至更好地至少80％rh。根据储存条件选择储存持续时间，以产生所期望的水分吸收。例如，储存持续时间为至少7天，更好地至少15天。
[0058]
接着，通过将预制件11的颈部3暴露于采用例如红外线辐射的加热构件，使预制件11经受颈部3的结晶热处理15。可以用于实现这种热处理的加热装置的实例如下所述。
[0059]
结晶步骤优选以这样的方式实施：如图5所示，在颈部3中获得第一区域30和第二区域31(在第一区域30和管状体14之间的中间部)，第二区域31的结晶度低于第一区域的结晶度，该第二区域轴向延伸超过至少0.5mm的高度；并且管状体14的聚合物材料保持在无定形状态。
[0060]
第一区域20位于颈部3的上端18和与第二区域31的上端边界处的下端之间。第一区域30和第二区域31之间的该边界在图5中以虚拟的方式体现为由这两个区域30和31之间的边界面构成的线l1。第二区域31在顶部由这条线l1界定并且在底部由线l2界定，线l2是一条虚拟线，其由第二区域31和管状体14之间的边界面构成。尽管第二区域21属于预制件11的颈部3，但第二区域21构成颈部3和管状体14之间的中间区域。如可见的，边界面l1和l2不垂直于预制件11的纵向轴线x，而是形成与轴线x具有等于大约60
°
的半锥角α的锥形表面。
[0061]
在该示例中，两个边界面具有相同的角度α，但是在不脱离本发明的范围的情况下
可以是其他情况。
[0062]
第二区域31的质量分数结晶度低于第一区域30的质量分数结晶度，优选质量分数结晶度在第二区域31内不均匀。管状体14的质量分数结晶度接近于零，聚合物材料在预制件11的这部分中处于无定形状态，或者如果预制件由pp或pe制成则处于半结晶状态。
[0063]
颈部的第一区域30是白色的，管状体14的部分保持基本透明，而颈部3的中间的第二区域31具有乳白色外观，米灰色调，其视觉外观是潜在不均匀的。管状体14的区域中的透光百分比高于第二区域31中的透光百分比，第二区域31本身的透光百分比高于第一区域30中的透光百分比，特别是在973cm-1
的波长。这与结晶度越高，透光百分比越低的事实有关。
[0064]
因此，第二区域31不仅形成第一区域30和管状体14之间的中间区域，而且形成结晶度方面的过渡区域，因为结晶度在第一区域30中具有最大值而在管状体14中具有最小值。该过渡区域的存在使得可以改善瓶子的机械性能、特别是机械强度。因此，由预制件11生产的瓶子能够承受75℃的温度。
[0065]
第二区域31中的结晶度优选地是不均匀的，在该区域内沿径向和/或轴向方向线性或非线性地变化。
[0066]
在所示示例中，第二区域31中的结晶度在轴向方向上从线l1朝向线l2基本上线性地降低。类似地，在所示示例中，第二区域21中的结晶度在径向方向上从外表面27朝向内表面26基本上线性地降低。
[0067]
因此，在该示例中，结晶度在第二区域31中轴向和径向地变化，如图6和图7所示。
[0068]
结晶度可以用tc(x，r)的形式表示。结晶度可表现出旋转对称性，这意味着tc(x，r)是恒定的，而与围绕纵向轴线x的方位角θ无关。替选地，tc(x，r)随角度θ变化。
[0069]
对于给定的r，第一区域30和第二区域31之间的过渡根据定义可以被认为在0.9t
c最大
和1.1t
c最小
之间轴向延伸，其中t
c最大
表示第一区域的最高结晶度，t
c最小
表示管状体的最低结晶度。
[0070]
因此，可以获得由点定义的边界面，在该点
[0071]
当r变化时，tc(x)＝0.9t
c最大
，
[0072]
和另一个由点定义的边界面，在该点
[0073]
当r变化时，tc(x)＝1.1t
c最小
。
[0074]
这些边界面中的每一者可以是基本圆锥形的，其相对于轴线x具有顶半角α。
[0075]
凸缘22可以形成在第一区域30下部中的颈部3的圆周上，特别是在第一区域30的下端处，在这种情况下，其可以限定与第二区域31的边界。
[0076]
在第一区域30中颈部3的质量分数结晶度优选为20％至80％、特别是25％至50％、优选是25％至40％，在第一区域30中颈部的质量分数结晶度优选地在轴向和径向上基本均匀。结晶度可以在第一区域的整个高度上基本均匀，该高度可以为7mm至11mm，例如等于9mm。
[0077]
在颈部3的第二区域31中的质量分数结晶度例如为8％至20％。如上所述，结晶度优选地在第二区域内呈现轴向梯度，结晶度优选地从第二区域与第一区域接触的第一端朝向第二区域与管状体接触的第二端降低。在这种情况下，结晶度可以根据第二区域中在纵向轴线上的位置从第一端向第二端线性变化。替选地，结晶度在轴向方向上非线性变化。
[0078]
结晶度可在第二区域内呈现径向梯度，结晶度优选地从预制件的外表面27朝向预
制件的内表面26降低。在这种情况下，结晶度可以在预制件的内表面和预制件的外表面之间在径向方向上在第二区域内基本上线性地变化。替选地，结晶度在径向方向上非线性变化。
[0079]
通过材料的热量扩散控制了从外部最高结晶度开始的厚度内结晶度的这种变化。在步骤15期间，在颈部11的塑料材料中存在源自水分吸收的水，以可再现的方式改善颈部3的导热性和获得所期望的结晶度。
[0080]
图8示出加热装置100的示例，该加热装置100可以用于预制件的热处理步骤以加热第一区域30并部分加热第二区域31，从而引起聚合物的至少部分结晶。
[0081]
加热装置100具有多个镜子42，其使得可以将红外辐射灯43实现的加热限制到预期区域。预制件11被炉芯棒(oven mandrel)44盖住，该炉芯棒插入颈部3中的开口并在颈部3内延伸至第一区域30的下限。在变型中，一个或多个镜子具有压痕，以便促进第二区域31中的结晶度梯度。
[0082]
已在图9中示出加热装置100的另一示例。在该示例中，在位于颈部3周围的区域中，红外辐射灯43设置在预制件11外部。冷却棒47在凸缘22的下方从外部靠近该预制件。在该示例中，杆46已经沿纵向轴线x通过开口插入颈部3中并存在于管状体14内部。杆46使预制件本身以使得整个周边均匀加热和均匀冷却的方式转动。
[0083]
在加热期间，由于冷却棒47，在预制件周围的空间中产生轴向加热温度梯度，以限制热量扩散到材料中。
[0084]
加热后预制件的冷却可以使用自然对流进行，即相对缓慢地进行，以完成结晶。
[0085]
冷却持续时间例如长于30s，特别是30s至10min。因此在环境温度下冷却缓慢。
[0086]
一旦进行了结晶热处理，则预制件被转移到拉伸吹塑站，以便在拉伸吹塑步骤17中形成具有最终形状的瓶体2，如图3所示。瓶体2具有例如如图所示的向下张开直至圆形基部7的形状，在其下表面8上设有压痕9。如有必要，在吹塑之前进行预先的加热预制件步骤。
[0087]
最后，在步骤19中，瓶体可以配备分配头5并被填充。
[0088]
当然，本发明不限于刚刚给出的示例。
[0089]
例如，水分吸收可以通过利用空气的自然湿度而不是通过使用有空调调节的设施来实现。
[0090]
本发明适用于未加压的瓶子。在这种情况下，结晶、特别是颈部的结晶可以使瓶子的某些区域变硬，从而减少用于生产瓶子的材料量，同时具有所期望的机械性能。
[0091]
结晶可以表现出不同于上述形式的其他形式，例如围绕颈部的纵向轴线的不均匀结晶。