專利名稱：改進(jìn)的塑料制品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及塑料制品的制造方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及這樣的制造方法，它可根據(jù)需要，使制品前體(例如預(yù)制品)具有增強(qiáng)的再加熱能力并可形成具有增強(qiáng)的加工性能的塑料制品。
塑料制品(例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)容器，包括瓶子)通常是用一步法或二步法形成的。在一步法中，預(yù)制品通常是注射成型的并在移至吹塑模中時(shí)保持加熱的狀態(tài)，在吹塑模中，它被吹塑成成品。在所謂的二步法(一般而言，它是制造充碳酸氣飲料瓶的較佳方法)中，先將模塑預(yù)制品冷卻并可在送去進(jìn)行再加熱之前進(jìn)行貯存，在加工的后期將其吹塑成最終制品。其結(jié)果是，在任何二步法中，預(yù)制品必須在吹塑加工之前進(jìn)行再加熱。由于在二步法中需要再加熱，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)問題。由于PET的導(dǎo)熱性很差，因此吹塑之前將預(yù)制品再加熱不僅費(fèi)時(shí)而且效率低，并存在這樣一個(gè)事實(shí)，即預(yù)制品在拉伸和吹塑成成型制品之前較厚。許多專利涉及各種用于將預(yù)制品再加熱的裝置，其中的大多數(shù)涉及輻射加熱，如美國(guó)專利No.5,326,258、4,605,839、4,476,364、4,423,312、4,396,816、3,975,618和再頒專利Re.34,177。
在加工塑料制品(不論其是用一步法還是二步法制得的)中遇到的另一個(gè)重要的問題是，最終成型的制品至少是部分地由于靜電力而有外表面“發(fā)粘”的缺點(diǎn)。在此方面，當(dāng)吹塑制品脫離吹塑模后，通常在進(jìn)行貨盤化操作之前先將制品運(yùn)至儲(chǔ)料缸中。在儲(chǔ)料缸中，制品在制品與制品接觸之后易受靜電粘附影響。由于必須用人工將制品互相分開，生產(chǎn)效率受到抑制。
鑒于上述問題，很顯然，在本領(lǐng)域中仍需要這樣一種用一步法或二步法加工塑料制品的方法，在該方法中，瓶在經(jīng)過(guò)吹塑之后在儲(chǔ)料缸中彼此不粘附。在二步法中，還需要這樣一種方法，在該方法中，在將預(yù)制品送入吹塑模之前可更有效地使其再加熱。
為解決上述問題，本發(fā)明者提供一種制造摻入了玻璃粒的塑料制品的方法，該方法將所述玻璃?；旧暇鶆虻胤稚⒃谧罱K形成的塑料制品的前體(例如預(yù)制品)中。在此方面，可將玻璃粒加入熱塑性樹脂材料中，所述熱塑性材料在預(yù)制品成型裝置(例如注塑機(jī)或擠塑機(jī))中進(jìn)行加工。例如，可將玻璃粒懸浮在可泵送的液體載體中，用泵(與注入著色劑的泵同一類型)將其加入熱塑性樹脂材料中，這樣，玻璃?；旧暇鶆虻胤稚⒃陬A(yù)制品內(nèi)。加入的玻璃粒的量較少，這樣不會(huì)影響最終形成的瓶的機(jī)械性能。較好的是，玻璃粒約占預(yù)制品重量的5％或5％以下，更好的是占預(yù)制品重量的3％以下。玻璃粒宜是小尺寸的，例如平均直徑約為2-20微米，最好平均直徑約為4微米。小尺寸的玻璃?？稍鰪?qiáng)玻璃粒的均勻分散。大尺寸的玻璃粒不適合進(jìn)行極均勻的分散。
在本發(fā)明中，在預(yù)制品中加入玻璃粒(最終加至吹塑制品中)的優(yōu)點(diǎn)是可使預(yù)制品在用二步法時(shí)更容易再加熱。較小的玻璃粒(例如平均直徑在4微米)更適宜懸浮在液體載體中，所述液體載體通過(guò)泵(與導(dǎo)入著色劑的泵同一類型)送入擠塑機(jī)或注塑機(jī)中，由此使玻璃?；旧暇鶆虻胤稚⒃赑ET預(yù)制品中。在進(jìn)入吹塑步驟之前對(duì)預(yù)制品進(jìn)行輻射加熱時(shí)，玻璃粒的這種優(yōu)良的分散性使預(yù)制品能更快地吸收熱量，其結(jié)果是，估計(jì)可節(jié)約約15％的能量和再加熱時(shí)間。
此外，本發(fā)明還有利于對(duì)吹塑塑料制品進(jìn)行加工。玻璃粒的存在可將由例如脫離了吹塑模的吹塑制品的外表面上的靜電力引起的表面內(nèi)聚作用減至最小，而無(wú)論是用一步法還是二步法。實(shí)際上，玻璃粒的存在降低了制品在互相接觸之后彼此粘附的可能性，而以往在進(jìn)行貨盤化操作之前通常會(huì)在儲(chǔ)料缸中發(fā)生此類現(xiàn)象。因此，吹塑塑料制品更容易進(jìn)行加工，從而提高了生產(chǎn)率。而且，在本發(fā)明中，吹塑制品的性能不會(huì)由于加入了少量玻璃粒(例如占預(yù)制品重量的5％或5％以下)而受到影響。例如，機(jī)械性能(例如阻隔性或結(jié)晶速率等)不會(huì)受到不利影響。在本發(fā)明中，加入玻璃粒還可使吹塑制品看上去略為無(wú)光但透明、或呈彩虹色。
在閱讀了下面結(jié)合附圖對(duì)最佳實(shí)施方式進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明之后，將會(huì)更充分地理解本發(fā)明。


圖1是可根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)的典型的預(yù)制品的垂直剖視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明成型的典型的容器的側(cè)視圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。此處揭示的本發(fā)明實(shí)施方式包括本發(fā)明者認(rèn)為在工業(yè)環(huán)境中實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，但應(yīng)明白，可在本發(fā)明的參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。
在本發(fā)明中，將較少量的玻璃粒摻入前體(例如預(yù)制品)中，然后前體被加工成吹塑塑料制品如PET充碳酸氣飲料瓶等。圖1是可利用本發(fā)明的典型的預(yù)制品10。預(yù)制品10是最終成型成塑料瓶的那一類型的，但應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明可用于各種各樣不同的預(yù)制品和制品。圖1所示的典型的預(yù)制品10包括圓桶部分12和口頸部分14，口頸部分14通常具有螺紋即環(huán)形突起16，以與瓶蓋(圖中未標(biāo)出)嚙合。預(yù)制品的具體形狀和式樣受制于本領(lǐng)域共知的各種標(biāo)準(zhǔn)。
玻璃?？梢允侨魏涡问降男∥矬w或顆粒，包括但不限于球、珠以及空心球、空心珠，或它們的任何組合。具體地說(shuō)，在用例如注塑法或擠塑法使預(yù)制品成型時(shí)加入玻璃粒。最好用泵(與導(dǎo)入著色劑的泵同一類型)將玻璃粒送入注塑機(jī)或其他的預(yù)制品成型裝置中。例如，合適的玻璃?？梢择R薩諸塞州Canton市的Emerson & Cuming Composite Materials公司生產(chǎn)的玻璃微球的形式得到，例如可以是產(chǎn)品代碼為E0004、含直徑約在2-20微米范圍內(nèi)、平均粒徑約為4微米的玻璃微球的產(chǎn)品?？筛鶕?jù)需要將玻璃粒的折射指數(shù)改變成所需的折射指數(shù)。
下面論述玻璃粒的量，在本發(fā)明中，玻璃粒以較少量為宜。具體地說(shuō)，玻璃粒的量宜約在0.1-5重量％之間。更好的是，玻璃粒的量約在2-3重量％之間。較少量的玻璃?？墒蛊洚a(chǎn)生本發(fā)明的益處和優(yōu)點(diǎn)，而不會(huì)對(duì)吹塑制品的性能(包括機(jī)械性能)產(chǎn)生有害的影響，在吹塑制品為容器時(shí)也不會(huì)使容積產(chǎn)生明顯的變化。
在吹塑塑料制品的加工中，通常將塑料珠或粒料形式的熱塑性樹脂(例如PET)通過(guò)擠塑法或注塑法制成預(yù)制品，擠塑法或注塑法均需要將供給的固體珠塑化成熔融的樹脂流。通常，塑化樹脂的方法為在螺桿沿著擠塑機(jī)或注塑機(jī)的圓柱形機(jī)筒移動(dòng)樹脂時(shí)加熱樹脂。其結(jié)果，樹脂珠由于高壓和塑料、螺桿和機(jī)筒壁之間產(chǎn)生的摩擦力以及加熱元件的作用而熔融。
根據(jù)需要，可用多種方法將著色劑導(dǎo)入供給的塑料珠中。例如，此處引作參考的美國(guó)專利No.5,486,327、4,167,503、3,854,630和3,814,388均涉及在熱塑性塑料的加工過(guò)程中注入著色劑。在本發(fā)明中,可用多種方法將玻璃粒摻入成型的預(yù)制品中。然而，在本發(fā)明中，用與在預(yù)制品中加入著色劑的類似的方法摻入玻璃粒是一種特別方便的加入玻璃粒的方法。為促進(jìn)玻璃粒在塑化的同時(shí)均勻地分散在熱塑性塑料中，可用液體載體使玻璃粒懸浮在其中。液體載體必須與玻璃粒相容且可使玻璃粒良好地分散，還應(yīng)包括許多對(duì)著色劑載體所需的其他作用，包括高穩(wěn)定性、對(duì)產(chǎn)品性能無(wú)有害影響、無(wú)異味和無(wú)毒和通用性。作為例子，優(yōu)選的載體包括但不限于酯、烯烴(olefenic)穩(wěn)定劑，更具體地說(shuō)，乙氧基化烯基酚(例如乙氧基化壬基酚)在本領(lǐng)域作為一類用于著色劑的基本載體是公知的。本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員會(huì)明白，所述載體還可包括添加劑成分如非離子型表面活性劑、可增大載體與樹脂的相容性的增塑劑、可防止載體在高溫下氧化的抗氧化劑等。然而，可將玻璃粒懸浮在泵送至注塑機(jī)或擠塑機(jī)中的各種合適載體中的任一種中。通過(guò)使用用于著色劑的泵將玻璃粒注入注塑機(jī)或擠塑機(jī)中，可將玻璃粒基本上均勻地分散在成型的預(yù)制品中。
在二步法的應(yīng)用中，將含玻璃粒的預(yù)制品成型后，通常將預(yù)制品冷卻并用例如gaylords將其送去貯存。然后，將預(yù)制品送至吹塑工序進(jìn)行加工。在吹塑過(guò)程中，必須將預(yù)制品再加熱。由于玻璃粒是基本上均勻地分散的，與現(xiàn)有技術(shù)中的預(yù)制品不同，在本發(fā)明中，預(yù)制品在吹塑之前的輻射再加熱過(guò)程中吸收熱量快得多。該均勻分散是尤為重要的，因?yàn)橄鄬?duì)于拉伸的和吹塑的成品，預(yù)制品相當(dāng)厚，因此需要在整個(gè)預(yù)制品(包括其外表面和內(nèi)表面以及其內(nèi)芯)中基本上均勻地分散，以有效地減少再加熱時(shí)間。較好的是，玻璃粒的折射指數(shù)至少與熱塑性樹脂的略為不同。如果所選制品需要盡可能接近地保持其常見的外觀(例如，在某些透明的充碳酸氣飲料PET瓶的情況下)，玻璃粒的折射指數(shù)最好與周圍樹脂僅稍微不同。據(jù)認(rèn)為，由于折射指數(shù)與周圍材料(例如PET)不同，玻璃粒成為入射的輻射熱能的加熱中心或加熱點(diǎn)并將熱傳遞至周圍的熱塑性材料。在玻璃粒與熱塑性樹脂之間的各個(gè)界面上，存在加熱周圍體積的機(jī)會(huì)。
吹塑完畢后，將制品(例如圖2所示的瓶20)從吹塑機(jī)上傳送至輸送機(jī)系統(tǒng)，輸送機(jī)系統(tǒng)將瓶傳送至貼標(biāo)記和包裝裝置，在那里對(duì)瓶實(shí)施各種作業(yè)。瓶20保留口頸部分14，口頸部分14包括出現(xiàn)在預(yù)制品10上的螺紋即環(huán)形突起16。用吹塑法將預(yù)制品10的圓桶部分12變形成瓶20的瓶體22。
玻璃粒的存在還可改善包括瓶20在內(nèi)的吹塑制品在脫離吹塑模時(shí)的加工效率，而無(wú)論其是用一步法還是二步法加工的。重要的是，玻璃粒的存在(尤其是在吹塑制品外表面上的存在)可防止由靜電力引起的內(nèi)聚作用，而所述靜電力是由制品互相接觸產(chǎn)生的。如上所述，吹塑制品中的較少量的玻璃?？梢种七@些吸引力。因此，吹塑制品被傳送至儲(chǔ)料缸中后，吹塑制品在儲(chǔ)料缸中并不彼此粘附，從而提高了生產(chǎn)率。與此成對(duì)照的是，在現(xiàn)有技術(shù)中，吹塑制品易在儲(chǔ)料缸中彼此粘附，需要人工將其拉開，從而降低了生產(chǎn)率。
雖然對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行了揭示，但應(yīng)明白，可在不偏離本發(fā)明的精神或所附的權(quán)利要求書的范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行變更。
權(quán)利要求
1.制造塑料制品的方法，它包括以下步驟將一定量的玻璃粒置于熱塑性樹脂中；用包含玻璃粒的熱塑性樹脂模塑預(yù)制品；以及將預(yù)制品吹塑成塑料制品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括將玻璃粒的量限定在占預(yù)制品重量的約0.1-5％的范圍內(nèi)的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括將玻璃粒的平均直徑限定在約2-20微米的范圍內(nèi)的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱塑性樹脂是粒料形式的，所述模塑步驟包括用泵將玻璃粒注入熱塑性樹脂的粒料中的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述泵與將著色劑注入熱塑性樹脂中的泵同一類型。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，它還包括在將玻璃粒注入于熱塑性樹脂之前，將玻璃粒懸浮在液體載體中的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃粒選自下述形式中的至少一種珠、球、空心珠、空心球或它們的任一組合。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃?；旧暇鶆虻胤稚⒃跓崴苄詷渲?。
9.吹塑制品前體，它包括熱塑性材料；和玻璃粒，它基本上均勻地分散在所述熱塑性材料中，其特征在于，所述玻璃粒可使所述前體在進(jìn)入吹塑模吹塑成制品之前更有效地加熱。
10.如權(quán)利要求9所述的前體，其特征在于，所述前體包括預(yù)制品。
11.如權(quán)利要求9所述的前體，其特征在于，所述玻璃粒占預(yù)制品重量的約0.1-5％。
12.如權(quán)利要求9所述的前體，其特征在于，所述玻璃粒的平均直徑約在2-20微米之間。
13.如權(quán)利要求9所述的前體，其特征在于，所述玻璃粒選自下述形式中的至少一種珠、球、空心珠、空心球或它們的任一組合。
14.塑料制品，它包括熱塑性材料；和玻璃粒，它基本上均勻地分散在所述熱塑性材料中，其特征在于，所述玻璃粒抑制塑料制品在互相接觸后彼此粘附。
15.如權(quán)利要求14所述的塑料制品，其特征在于，所述制品包括充碳酸氣飲料瓶。
16.如權(quán)利要求14所述的塑料制品，其特征在于，所述玻璃粒占預(yù)制品重量的約0.1-5％。
17.如權(quán)利要求14所述的塑料制品，其特征在于，所述玻璃粒的平均直徑約在2-20微米之間。
18.如權(quán)利要求14所述的塑料制品，其特征在于，所述熱塑性材料包括PET。
19.如權(quán)利要求14所述的塑料制品，其特征在于，所述玻璃粒選自下述形式中的至少一種珠、球、空心珠、空心球或它們的任一組合。
全文摘要
公開了改進(jìn)的制造塑料制品(例如由PET制得的充碳酸氣飲料瓶)的方法。該方法包括模塑預(yù)制品的步驟,所述預(yù)制品含熱塑性樹脂和基本上均勻地分散在樹脂中的玻璃粒。若生產(chǎn)過(guò)程中需要,通過(guò)加入玻璃粒,預(yù)制品可更容易地和更有效地進(jìn)行再加熱。由于玻璃粒仍基本上均勻地分散在吹塑制品中,制品在脫離吹塑模之后不易彼此靜電粘附。
文檔編號(hào)B29C49/00GK1195611SQ9810618
公開日1998年10月14日 申請(qǐng)日期1998年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月4日
發(fā)明者M·L·沃恩 申請(qǐng)人:鮑爾公司