專利名稱：具有管身和收縮頭部的管子及其制造方法
技術領域：
本發明涉及到一種由基本為圓柱形管狀坯料制造管子的加工方法，其中管子的管壁體積中含有60%以上的塑料材料，該坯料的內表面和外表面由聚合塑料制造，上述管子具有一個管身和一個收縮的頭部，上述加工方法包括成型操作，在成型操作中，通過將內壓具和外壓具彼此合攏而使坯料的端部實現縮頸，上述成型操作在上述的端部部分上產生許多的皺折。
這樣的加工方法和管子可由專利US-A-3，823，850=AU-A-477254中獲知。根據該專利，管子的收縮頭部的成型操作用機械的方法進行，而不在外壓具和穿過外壓具鉸接地可運動的機械爪之間進行加熱，其中管壁最好在其塑料材料層之間夾有一層金屬阻擋層，因此生產出一種波浪形結構，最好通過對管子的內側加熱而對這種結構進行穩定化處理。然后，通過旋轉使波浪形結構變形成為一系列均勻的、同向的硬皺折。
然后，最好將皺折的頭部放入一種器具中，里面噴射塑料材料，塑料材料噴鍍在皺折頭部的外側，并粘結皺折。在這一操作中，可以這樣夾持頭部，即利用來自噴射塑料材料的熱影響和夾持力使重疊的硬皺折粘結在一起。
這種加工方法比較復雜。對帶有金屬阻擋層的管壁來說，由于聚合材料壁是彈性的，在噴射塑料之前在收縮頭部上只可能得到硬的皺折。皺折之間良好的粘結只在上述噴射操作之后才能獲得。
本申請人試圖實現一種避免了上述缺點的加工方法。
本發明涉及一種由基本為圓柱形管狀坯料制造管子的加工方法，其中管子的管壁體積中含有60%以上的塑料材料，該坯料的內表面和外表面由聚合塑料制造，并且上述管子具有一個管身和一個收縮的頭部，上述加工方法包括成型操作，在成型操作中通過將內壓具和外壓具彼此合攏而使坯料的端部實現縮頸，上述成型操作在上述的端部部分上產生許多皺折，這種加工方法在引用文件中已經公開。本加工方法還包括a)在成型操作之前，加熱上述坯料，以便使上述部分得到這樣的溫度，即在成型操作時其溫度至少等于構成上述坯料內壁和外壁表面的上述每種聚合塑料材料的熔點溫度，因此，在成型操作時，這些材料處于粘性的熔化狀態；b)根據上述成型操作，上述皺折通過簡單地使壓具彼此合攏而形成，皺折在上述壓具之間受到擠壓，并且皺折完全地互相焊在一起，因而生產出了上述收縮頭部，收縮頭部包括至少一個這樣成型的臺肩。
在本說明中，術語“皺折”是指“折回到其本身上，并形成雙倍厚度的管壁部分”，而術語“皺折區域”是指翼形或窄的折疊區域或這種“皺折”的折彎。
本發明的加工方法對于制造管壁結構變化的管子是十分理想的例如，管壁可為單層或沒有中間層的多層結構，上述中間層對氧氣、潮氣、香味和味道有重要的阻擋效果，或根據具體問題也可為帶提供重要阻擋效果的中間層的多層結構，不論層是由金屬制造還是由聚合塑料制造，層在管狀坯料階段的一般厚度為0.01-0.05mm。盡管塑料材料能通過拉伸而變形，但除非這種制品是可熱收縮的，否則無法減小其長度。本申請人提出這樣一種大膽的設想，即利用內表面和外表面為一種或多種聚合塑料材料的管狀坯料，并對其加熱到至少等于這種/這些種塑料材料的熔點，然后在確定所希望管子的幾何形狀的內壓具和外壓具之間將坯料的一部分成型為管子的收縮頭部。管頸的大小定義為最大外徑(管身的外徑)與最小直徑之比，此比值一般大于1.25，更經常地大于1.4，管頸上帶有因簡單地使內和外壓具彼此合攏而產生的皺折，而制造管頸的成型操作可以生產出這樣的收縮頭部，即在頭部的厚度范圍內和在其內外表面上具有十分理想的焊接結果。
產生了下列重要的和令人吃驚的效果
位于合攏的壓具之間的皺折和壓折在收縮頭部的每個面上十分理想地焊接在一起，它們重新分布，并且收縮頭部的厚度變化地減薄了；收縮頭部的每個面都是平滑的，皺折的壓折幾乎看不到，或完全看不到；由于成型操作的溫度，坯料壁的各個層，特別是具有阻擋效果的中間層產生了折疊并擠壓變薄，而且恰巧沒有任何折斷；這種折疊和減薄的平化機理一般用于制造帶有環形臺肩的頭部，臺肩的厚度與管身的厚度接近，因此臺肩可以容易地橫向壓扁，方便最終用戶排空管子。
成型操作時的溫度選擇是這樣確定的，使得所生產的收縮頭部的壁盡管帶有皺折，但其使用質量與沒有皺折的壁的質量相同。
應當提到，塑料材料的熔點對應于其晶體或晶相的熔點，并在熔點之后，材料處于粘性的熔化狀態，其粘度主要隨溫度升高而急速減小，例如對注塑操作合適的溫度和粘度為熔點之上100℃以上。
使聚合塑料材料進入“粘性的熔化狀態”的成型溫度應明顯區別于使材料變為軟化狀態的溫度，后者溫度常用于加強成型，其溫度低于熔點。
本加工方法非常簡單，它只包括一個加熱操作和一個利用擠壓的成型操作，擠壓使所得到的收縮頭部具有十分理想的焊接效果。在顯微照片中，當有中間阻擋層時，只能通過中間阻擋層的皺折分辨出個別皺折。成型操作和所生產管子的質量同樣取決于管材的各種性能不分層、帶有阻擋效果的全聚合物，或帶金屬阻擋層、體積占60%以上的聚合物。
通常在擠壓皺折和焊接皺折的加工中，上述皺折的塑料材料在成型臺肩的每個面上產生滲流，這種滲流在上述面上形成光澤。最好這樣擠壓上述皺折，使上述成型臺肩的厚度小于1.35倍的管身壁的厚度。因此可以橫向壓扁臺肩，這就使管子可以更徹底地排空，特別是當管身壁的厚度小0.7mm時。
在對將要成型為收縮頭部的端部進行加熱的各種方法中，下列操作方式對大規模生產特別有益在步驟(a)中，管狀坯料首先置于上述內壓具和一個剛性套管之間，其中上述內壓具確定了上述收縮頭部內側的頂部，而上述剛性套管帶有間隙地圍包著端部，并向上超過上述端部，坯料的上述端部和壓具的上述頂部處于頂部位置，然后用熱空氣加熱上述端部部分的內側，直到該部分變形而成為具有熔化邊緣的波浪形縮頸部分。然后，從上述波浪形縮頸部分處移走上述套管，之后進行步驟(b)。
空氣可以用其他氣體或混合氣體代替。
上述的、可歸納為“頂部位置+加熱端部的內側+超過端部的套管”的加熱布置具有極大的重要性。
沒有套管的話，加熱的端部會變形成為外翻的花瓣形(

圖16)；有了套管，并且只要它向上超過上述端部，就可以以可再現的方式得到波浪形的初始縮頸(圖18)，端部的平均直徑一般減小為3-8mm，并且伴有熔化的邊緣，這表明已超過了成型操作(b)所要求的溫度。
因此，套管防止了端部的向外變形并且該套管似乎保留了一團熱空氣，這團熱空氣圍包著端部，并令人吃驚地使其向內折彎。套管在控制端部內側的加熱方面似乎也起著作用，有點象一臺輻射器。由于熱空氣或熱氣是上升的，并且因自重的作用端部被向下拉，套管的位置降低將得不到上述的結果。
因此，所獲得的、帶有熔化邊緣的初始縮徑使得人們能夠很好地控制加熱操作，并為成型操作過程中快速擠壓該縮頸做好準備。
第一種加熱方法按照下列優選的特點而進行通過將帶有多個小孔的噴嘴引入上述端部的內側來對其加熱，上述噴嘴通過多個橫向小孔徑向地噴射加熱到至少250℃的空氣，用于加熱操作的小孔布置在端部的一半之上和上述端部端邊之下3mm之間的位置；最好利用安裝在噴嘴下面的反射和絕熱元件來減少對頂部的加熱；最好在成型操作中改善端部溫度和單一性，將外壓具加熱至100-150℃，并在其內側鍍一層不粘鍍層。
第二種加熱方法的優點是簡化了加工方法和所用裝置由于端部由外壓具加熱，步驟(a)和(b)合并了，其中，在上述皺折的平化過程中，外壓具加熱到150°-300℃之間。然而，收縮臺肩表面的外觀出現輕微粒狀，盡管在外壓具或模具的內側鍍有不粘鍍層。
在成型操作時的溫度最好高于管壁表面上每種塑料材料的熔點10-100℃。如果溫度接近熔點，皺折之間的焊接會出現缺陷。如果溫度超過所討論材料熔點以上100℃，粘性變小的塑料材料因完全濕化可能不再對表面保持良好的附著性，并可能流失。
為了在成型操作時便于控制溫度，最好坯料壁表面上的兩種塑料材料具有相近的熔點，熔點差最多不超過40℃，當加熱時可加熱到熔點以上10℃或20℃。這就使得在所選的溫度上有可能具有較相似的熔化粘度和稠度，當將皺折焊接在一起時，這可使收縮頭部的內表面和外表面上得到相同的結果。
為了經濟性和皺折的焊接質量，最好從下列5族材料中選擇坯料表面的材料聚乙烯，包括直鏈聚乙烯；聚丙烯；聚酰胺；變質聚酰胺；聚合混合物，例如聚乙烯/聚酰胺(PE/PA)和聚丙烯/聚酰胺(PP/PA)；以及飽和聚脂合成物PET(聚對苯二甲酸乙二醇脂)和PBT(聚苯并噻唑)。
雖然并不強行規定，但最好坯料壁表面的塑料材料屬于一種和相同的族。這樣當成型加工時，它們將具有相配的粘度，并同樣容易擠壓。
特別是可使用包括直鏈聚乙烯在內的聚乙烯族，在成型操作時溫度最好在150-220℃之間。作為選擇，在坯料的內側也可以使用聚乙烯基的離子鍵樹脂，例如SURLYN(注冊商標)。
特別是可使用聚丙烯族，在成型操作時溫度在210-270℃之間。
如上所述，坯料可以具有由單一聚合材料制造的壁，其中，這種材料根據前述說明與構成壁表面的材料相融合。
一個特別有益的第二例子是構成坯料壁的聚合塑料材料分別構成上述壁的內表面層和外表面層，此壁是多層的，并且在上述表面層之間含有至少一個具有阻擋效果的中間層，此層粘結到表面層上。
中間層連續地延伸，并且從管身的底部到收縮頭部的頂部該中間層是完整的。在收縮頭部處，管壁皺折中的中間層的皺折使阻擋保護更為有效。在大部分情況下，坯料壁的厚度為0.2-0.9mm，而提供阻擋效果的上述中間層的總厚度在0.01-0.05mm之間，中間層由下列材料類中的一種材料制造變質的乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)，聚偏二氯乙烯(PVDC)，聚丙烯腈(PAN)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚酰胺(PA)，包括六間苯二甲酰二胺(MXD6)在內的變質聚酰胺，氯乙烯和乙烯化合物(“莎綸”)，以及輕合金鋁，在這里通常簡稱為鋁。
每個提供阻擋效果的中間層都由聚乙烯和聚酯組成的材料類中的一種材料制造，在這層上鍍有包括硅和/或鋁和/或非晶碳的鍍層。
就收縮頭部的形狀和結構而言它一般包括一個小于管身直徑的管頸和一個連接管頸和管身的環形成型臺肩；在本發明的成型加工中，以這樣一種方法擠壓皺折，使得上述臺肩的厚度小于1.35倍的上述管身的厚度，其厚度一般為0.9-1.25倍的管身厚度，并且最好小于或等于0.6mm，以便方便橫向擠壓；可在管頸上直接成型一個管子的瓶頸。因此本加工方法的外壓具具有若干環形伸縮件，其中當坯料由內壓具頂起時，環形伸縮件收縮，伸縮件上具有內輪廓曲線，它可在已做成瓶頸的坯料頸上形成輪廓曲線，用于安裝旋塞。
為了獲得希望尺寸的瓶頸，也可以將由塑料材料制造的一個環形凸緣固定到收縮頭部，此環形凸緣因此而構成了所希望管子的瓶頸外側。可用若干方法制造此凸緣；通過將一環形坯料壓鑄在收縮頭部上，環形坯料至少加熱到70℃，并且可以加熱到管子外表層材料熔點以上約140℃，此時內壓具應在其工作位置；因此下面的問題是或者對于壓制方法，使坯料進入軟化狀態，或者對于壓鑄方法，使坯料進入粘性的熔化狀態；通過粘或焊接一個連接凸緣，如實施例中所述；
通過在收縮頭部上進行注塑。特別適合于當管身已經美化處理時，縮頸部分的外表面仍保留著放電的痕跡，其中在美化加工之前放電是在這樣的條件下進行的將凸緣不很牢固地固定，并有可能通過伸到臺肩下面的、壓制的條帶有瓶頸內加強固定(見實施例)。
上述全部固定方法中，除了粘結法外，當熔化時，環形凸緣的塑料材料與制造管子外側的材料都最好是相容的，以使得凸緣能很好地與收縮頭部焊接。
為了將上述環形凸緣更好地固定在管子的收縮頭部，可以對凸緣提供一個基座，此基座的外側加寬，并適合于管子的成型臺肩。為了獲得一種能大范圍地壓扁的管子臺肩，最好限制環形基座沿肩徑向母線的寬度，使其小于臺肩的半寬，或限制其在臺肩半寬尺寸外側的厚度小于0.4mm。
所得到的管子的臺肩，或“完成的臺肩”是指從瓶頸的根部成型臺肩和管身之間連接處的部分。為了使臺肩能橫向壓扁，其總厚度最好在半寬處小于1mm，而在上述連接處小于0.8mm。
上述所有用于固定環形凸緣的方法都能隨用于保持成型管的內壓具、內熱成型具或相似的器具一起使用。如果就熔化性質來說凸緣以塑料材料與分別構成上述管子外側和內側的塑料材料相容，為了獲得凸緣與管子兩個面的良好焊接，通過使用一種內壓具，這種壓具生產的瓶頸窄于管頸的內頸，也可以用壓制的方法形成一個環形凸緣，這種凸緣不僅固定到管頸的外側，也固定到了它的內側。這些方法都需要超過凸緣塑料材料的熔點，并且在熔化狀態下進行壓制，其中的熔化狀態仍具有足夠粘度，熔化狀態通過在熔點和熔點以上140℃之間的預熱操作而獲得。
本發明也涉及到一種管子，其管壁中含有60%以上的塑料，管壁的內表面和外表面為聚合塑料材料，上述管子具有一個厚度在0.2-0.9mm之間的管身和一個包括環形臺肩的收縮頭部，其中環形臺肩的寬度在4-20mm，收縮頭部帶有皺折，皺折互相重疊并在上述壁的內外側互相粘結，皺折具有非均勻縮減的厚度，并十分理想地焊接在一起，并且臺肩的每個面由于構成上述面的表面塑料材料的滲流而上光，在熔化狀態下，這種塑料材料脫離皺折并且擴散和平化，包括上述皺折的上述臺肩的厚度小于1.35倍的上述管身的厚度，并且可容易地橫向壓平。
這種管子具有一管壁和一收縮的頭部，其中管壁最好含有一層提供阻擋效果的中間層，而收縮頭部包括一個直徑小于管身直徑的管頸和一個連接管頸和上述管身的環形臺肩，臺肩具有上述擠壓和焊接皺折，其厚度在0.9-1.25倍的管身壁厚之間。并且上述中間層完整地從管身的底部延伸到臺肩的頂部，在臺肩的上述皺折中皺折的厚度減薄了。
應該注意到臺肩的內面和外面都因來自擠壓皺折的塑料材料的滲流而上光，這種塑料材料在壓具的作用下擴散并平化。
管子的管頸和臺肩上通常帶有塑料材料的環形凸緣，它與管頸和臺肩連接并且構成管子瓶頸的外側。因為焊接皺折在頭部的熱成型操作中進行，所以在理想地焊接收縮頭部皺折的過程中凸緣不起作用。
管子的其他特點將融匯在加工方法的說明中和/或實施例中加以說明。
根據本發明的管身直徑一般在13-55mm之間。具有阻擋層的管子特別適合于貯存液體制品，或香味乳劑或膏劑，因為阻擋防護層是完整的，并且至少在臺肩處是加強的。
本發明的優點是由一個管狀坯料、在一個熱成型操作中制造帶有收縮頭部的管子，收縮頭部在其整個厚度上焊接得非常好；管子帶有一個連續的阻擋層，收縮頭部含有重疊皺折，加強了阻擋效果；通過選擇使用內熱成型壓具的簡單方法使塑料材料的瓶頸得到擴充；管子具有能橫向壓扁的臺肩，臺肩的厚度可容易地控制。
圖1表示了根據本發明的成型裝置的軸向半剖面視圖，其上帶有成型操作之前的管狀坯料以及所獲得的成型管；圖2表示了在室溫下對第一類坯料進行成型加工所得到的管子的等角投影，以供比較(非本發明試驗)；圖3表示了使用第一類坯料、根據本發明所得到的管子的軸向半剖面視圖；圖4至6表示了由塑料材料制造的、至少在外側的頂上帶有凸緣的相似的管子；圖7表示了圖6中管子臺肩內表面的外側；圖8至11表示了根據本發明對第二類坯料進行成型加工所得到的管子的顯微軸向剖面視圖，分別表示了臺肩的開始部分(圖8和9)和與壓制到管子頭部的環形凸緣相連的臺肩的頂部部分(圖10和11)；圖12表示了頂部帶有環形壓制凸緣的管子的軸向半剖視圖，其中凸緣包括許多條帶，以便將凸緣與管子的內側固定；圖13表示了塑料材料的環形凸緣與管子頭部，通過擠壓加熱的凸緣來連接的軸向半剖面視圖；圖14表示了環形凸緣與管子頭部連接的超聲焊接加工的軸向半剖面視圖；圖15表示了環形凸緣與帶我金屬阻擋層的管子頭部的高頻感應焊接；圖16表示了第一類內加熱操作之后管狀坯料的軸向剖面圖；圖17表示了處于第二類內加熱操作位置上的管狀坯料的軸向剖面圖；圖18以透視方式表示了加熱操作之后圖17中的坯料；圖19表示了帶有收縮頭部的管子的軸向剖面視圖，其中的收縮頭部上帶有粘性熔化狀態的環形坯料；圖20表示了壓制上述環形坯料之后同一管子的軸向半剖視圖。
1.本發明的原理圖1表示了內壓具或型芯1和外環形壓具2，它們分別構成了所要加工的管子3的內側和外側。
外徑35mm的圓柱形管狀坯料4包在型芯1上，并且上部5超過型芯1。坯料4經過了滾壓和焊接，并包括低密度聚乙烯(PEBD)的內、外表層。在壓具2通過相對于型芯1的軸向位移與部分5合攏之前，以及在將部分5夾持在型芯1上、形成管子3之前，利用噴嘴噴出的熱氣6將部分5加熱到190-200℃。這樣形成的管子3就是根據本發明而熱成型的，并且由坯料4的不加工部分，即管身40以及收縮頭部7組成，收縮頭部7包括臺肩8和管頸9。
然后，利用通過一個或多個導管例如10所引入的壓縮空氣將管子從型芯1上推出。
可以看出，只有管子的部分5需要加熱。通過擠壓并通過很好焊接皺折而制成的收縮頭部7具有平滑的內、外表面，這些表面由于熔化的聚乙烯而上光，熔化的聚乙烯來源于變平的皺折，并且當與壓具的平滑表面接觸時而擴散。
2.第一種類型的多層坯料上的試驗第一類圓柱形管狀坯料通過滾壓和通過壓焊0.31mm厚的多層膜的結合體而獲得，多層膜中包括一37微米厚的鋁材中間層，并通過環丙基甲酸(EAA)粘結層與聚乙烯表層連接，即70微米厚的白色外層和90微米厚的透明層。
圖2表示了使用圖1的裝置、不對縮頸部分加熱并由這類坯料成型的管子11。所獲得的收縮部分12包括一種臺肩12，它位于管身40之下，可以清楚地看出縮頸操作的結果在這種操作過程中，在內、外側上生成了許多波浪形皺折，內、外側變為如皺折13的許多皺折，皺折13包括由兩個皺折區域132所圍的外部分131以及兩個部分地包圍皺折13的后部分133。由于彈性復位，皺折已經減少。此比較示例11較好地表明了根據本發明的加工方法的效率。
圖3表示了使用相同的裝置并在壓具1和2之間使用相同的夾持作用所成型的管子3。然而，這一次加工中的第一類坯料是在190-200℃的溫度下熱加工的。收縮頭部7的臺肩8和管頸9非常平滑。臺肩8厚為0.35mm并具有透明的底部(圖7)，并且象圖3至6中的管子一樣，可以看到很好焊接的皺折13的布置，很好焊接的皺折13與各種尺寸的皺折區域132相配合而構成一種花紋設計。臺肩8的外表面是半透明的，并且通過其聚乙烯的光滑表面望去，有可能看到一些下層的“虛”的皺折區。
圖4表示了其頂部帶有一環形凸緣14的管子3，環形凸緣14構成了瓶頸15的外面。聚乙烯凸緣通過將內成型工具1作為內壓具1注模而成，為了連接，內壓具1在管頸9之下延伸。凸緣14與收縮頭部7很好地平滑焊接，并且寬度增加的基座16在超過環形臺肩8的半寬處結束，該處的厚度小于0.3mm。
圖5表示了與圖3和圖4相同的管子3，并且其頂部帶有壓制聚乙烯制成的環形凸緣140，并且環形凸緣140與收縮頭部的內側和外側很好地平滑焊接。因此，瓶頸15的內徑比管頸9的內徑小2mm，而與內成型工具不同內壓具用于此壓制加工。
圖6表示了另一種管子3，在其上，整體形成的、帶有雙側緣的瓶頸經壓制而成，它包括管子3的管頸9外側上的環形凸緣14和內側緣17，內側緣17又包括帶槽和帶肋的通孔18，此產品與本申請人的FR-B-2622542=EP-B-1315554=US-A-4942981專利一致。凸緣14和內側緣17之間的環形間隙在其整個高度上由帶有鋁阻擋層19的管頸9所覆蓋。
3.在第二種類型的多層坯料上的試驗(圖8至12)第二類管狀坯料通過滾壓和焊接0.325mm厚的多層膜而獲得，并且其中包括一層厚度為20微米、乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)制成的中間阻擋層20，并通過粘結層與聚乙烯層粘結。
根據所描述的技術并參考圖1，可以獲得帶有0.37mm厚度的環形臺肩的管子3，與圖4中的相似，聚乙烯的環形凸緣14壓制在收縮頭部上。
圖8和10表示了管壁軸向剖面的顯微視圖，分別表示了靠近臺肩開始的拐彎部分以及臺肩上部與凸緣14連接的部分。為了簡化描述，圖9和11分別表示了圖8和10的主要部分。
在圖8和9中，可以看出乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)層20基本保持了其初始厚度，并且與聚乙烯相比，由于因熱效應而引起的塑性的不同使層20在厚度之內略有波動。在圖9中，粘結層用點來表示。
圖10和11給出了關于加工過程和其結果的信息阻擋層20的一個雙皺折22顯示出了一端部23，與初始厚度相比端部23變化很小，并且此端部23無疑是從重疊層和皺折平化中脫開的，同時兩個皺折24的厚度大為減小；阻擋層20的第二部分25屬于這樣一個皺折，即屬于與包括阻擋層雙皺折22在內的雙皺折焊接在一起的一個皺折；在端部23和多皺折22的右側是以管子3表面層形式出現的聚乙烯凸緣14；皺折之間以及形成臺肩的皺折與環形凸緣之間連接的連續性非常好。剖面圖表示了各處的粘結層21，但在包圍上述元素的聚乙烯中沒有其他的不連續；厚度的減小令人驚奇，而通過選擇熱成型溫度和通過夾持壓具1和2(圖1)，厚度的變化可以按照要求而加以控制。
圖10表示了阻擋層和皺折的局部厚度本身根據成型臺肩中層的數量而變化，因為在根據本發明的加工過程中，層的重疊是不均勻的。
圖12表示了用第二種坯料所得到管子3，其收縮頭部7的頂部的內、外側均帶有壓制聚乙烯制成的環形凸緣140。凸緣140有一個比管頸9的內徑小的開口26，并且在孔的下面有3至5個條帶27，條帶27在臺肩8下延伸，并與也由聚乙烯制成的管子3的內側很好地焊接。圖12表示了所使用的內壓具，其上包括有若干個槽28，槽28使得可以容易地利用熔化的塑料材料制成的條帶27，上述塑料材料也用于制造帶有較小開口26的瓶頸上部。如果管身在通過放電(效應)表面處理之后已經美化，這種固定方法是特別有益的。圖12也表示了外壓具和帶有澆注通道的上壓具。
4.將由塑料材料制成的環形凸緣固定于管子頭部的其它方法圖13表示了用熱氣對由聚乙烯材料制造并有適當尺寸的環形坯料29的加熱操作，之后在管子的管頸9及臺肩8和外壓具30之間對坯料29進行擠壓。管子3具有這樣的表面層，即當它們熔化時與聚乙烯是相容的。
用熱氣將坯料29加熱到150至160℃。此時坯料29處于糊狀，即處于一種非常粘的熔化狀態。將坯料29軸向擠壓成環形凸緣14便生成一種壓制件，這個壓制件與管子3的外側具有很好的焊接，并且當壓具30的外廓的線中充滿坯料時便形成了用于旋塞的外廓曲線31。
圖14表示了一種用于事先準備好的環形凸緣的焊接布置，其中凸緣環形底面32與管子3的臺肩8很好地相配。相接觸的材料為聚乙烯。凸緣14用一環形超聲換能器33焊接。因此，凸緣14環形地焊接到臺肩8上。
圖15表示了一種用于事先準備好的環形凸緣的感應焊接布置，環形凸緣14與圖14中的相似。環形凸緣14最好受有一個軸向力F，并傳到管子3的臺肩8上。根據本發明，此管子3由第一類坯料制造，也就是說其中帶有一鋁質中間阻擋層。感應圈34使該層加熱，同時也加熱了處于接觸中的臺肩8和凸緣14的表層，并在這些聚乙烯層之間產生具有很好連續性的焊接。在這一操作過程中，可以替換圖1中壓具1的上部，將管子3的頭部套在由硬絕緣材料制造的內壓具35上。
5.工業性試驗對下面兩類材料，對外徑為35mm的圓柱形管狀坯料4曾進行過成十次的試驗0.5mm厚度的雙擠壓多層坯料，這種坯料中有一20微米厚、由乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)制造并用粘結層與聚乙烯表層相粘結的中間阻擋層，(第三類)；0.32mm厚度的滾壓和縱向焊接的層疊多層坯料，它也由20微米厚、乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)制造并用粘結層與聚乙烯表層相粘結的層構成，(第二類)。
在支撐狀坯料的內壓具上有三個工作位置加熱位置；加工收縮頭部的熱成型位置；將環形凸緣連到收縮頭部的壓制位置。
所使用的管狀坯料4的長度大于150mm，并且在工作位置上，每個坯料以這樣一種方式圍包內壓具1，即只有12mm長的上端部分5超過壓具1(圖17)。
5.1)第一加熱布置對第三類坯料進行試驗。把通過若干直徑為0.8mm的橫向孔61吹出320℃熱氣的噴嘴引入每個部分5，橫向孔61位于部分5的上半部，并布置在距離該部分上端50至少3mm的位置。
經過不到1.5秒的時間，加熱操作必然引起部分5上端50的變形并且在鄰近區域變為不規則的外翻花瓣39(圖16)。這種形狀對縮頸部分并不理想，并且因為其長度減小，對大規模生產來說是不能接受的。
與圖17中的令人滿意的裝置相比，在第一加熱裝置中對部分5的內側進行了加熱，但沒有套管36，并且在基座60的下面不安裝擋板和絕緣元件62。噴嘴具有一個由金屬板制成的密封非絕緣底部，底部不在橫向壁的外側延伸。
5.2)第二加熱布置在第二種加熱布置中，裝有一個由5mm厚的不銹鋼制造的剛性套管36，此套管36按箭頭63的方向繞著坯料4垂直地滑動。在上部位置上(圖17)，套管36圍繞著部分5，其徑向間隙小于1mm，并且套管36向上超過部分5至少5mm。
對較長的試驗系列來說，超過的大小定為20mm，每個試驗要試幾百個坯料。
經過這樣布置，可以注意到部分5的上端50的彎曲方向相對5.1)中的試驗反向了。彎曲是向內的，并且在部分5的內側吹一定時間的熱氣之后，可得到波浪形的收縮部分37，其波浪形的孔邊緣38的平均直徑為27mm到30mm，也就是說比坯料4的內徑小4-7mm，并且波浪形的收縮部分37有一熔化的端邊39。
在這里，套管36起著重要的和可再現的作用。套管36將熱氣保持在端部50之上，并產生一個令人吃驚的縮頸現象。厚度在0.5-2mm之間的、熔化的邊緣表明所得到的最大溫度遠高于部分5表面層的熔點，至少高于上述熔點30℃，收縮部分37表明此部分本身也達到了相似的溫度。
在實驗中，熱成型操作所產生的收縮和擠壓頭部的質量證明了加熱的質量良好，這可從收縮部分37和其熔化的邊緣38看出。熱成型操作在上述加熱操作2-3秒之后進行。同時，熱成型操作還要在噴嘴60已移到頂部之后以及在套管36已向下滑動之后進行。
成型操作之后，和對第二類坯料進行的試驗一樣(圖8-12)，皺折13在成型臺肩8處的焊接厚度是十分理想的。此臺肩8的厚度為0.6mm。臺肩8的每個表面都由于聚乙烯滲出物而變得連續，并且表面光滑和有光澤。當傾斜觀察時，有幾個臺肩8的外表面顯示出了局部“壓花”區域，這是因為在靠近表面之處產生了皺折區域132(圖2)，例如在對第一類坯料進行試驗時提到的“虛像”。
因此，與外觀有關的問題仍然以離散的方式存在。
另一個明顯的問題是在二十幾次試驗之后(加熱操作之后進行成型操作)，很難將管子之從內壓具或型芯1(圖1)上推出，這是因為收縮頭部粘結到了壓具1的頂部101。
5.3)第二改進布置(圖17)如圖17所示，用向外延伸的陶瓷杯62代替金屬板制造的噴嘴60的底部，陶瓷杯62形成了檔板，在加熱操作過程中，此擋板將頂部101的主要部分進行了熱絕緣。
這樣，管子3的推出困難問題便不存在了。
5.4)利用外成型壓具對部分5加熱外壓具或鑄型2的內部鍍有一層不粘產品-聚四氟乙烯(PTFE)，并加熱到210℃。這樣所得到的管子3的收縮頭部質量與前述方法的一樣好，只是與鑄型2接觸的臺肩外表面的晶體狀態稍差。
這種方法的成型時間有所增加，但仍少于2秒。臺肩上表面的不良表面狀態可以用固定到收縮頭部的瓶頸的基座來覆蓋。
5.5)將環形坯料壓鑄在收縮頭部聚乙烯環形凸緣以壓鑄的方式固定到管子3的收縮頭部7上，這些管子3是根據上述5.3)和5.4)的成型加工方法生產的。壓鑄操作或者在成型操作之后(小于4秒)進行，或者在后續操作期間進行。這兩種不同的壓鑄操作時間間隔的結果幾乎沒有區別。
將在220℃熔化的聚乙烯環形凸緣29放在已成型的臺肩8上，也就是說該處的溫度比其熔點高90-100℃。因此，凸緣29的聚乙烯材料具有足夠的粘性以便保持其環形形狀，并且當它與臺肩8接觸時其橫斷面變成了卵形(圖19)。
凸緣29一方面在收縮頭部7和內壓具1的上部之間壓鑄，另一方面也在收縮頭部7和外壓具之間壓鑄。內壓具1超過頭部7的管頸9。外壓具由若干可伸縮件制造，它可以分離，當它收縮時可壓鑄出螺旋瓶頸15和其基座16。
圖26表示了所得到的結構。
聚乙烯環形凸緣14非常好地焊接到收縮頭部7上。它包括瓶頸15和其環形基座16，基座16延伸到距臺肩8和管身40連接處80不足1mm的位置。基座16從臺肩8的半寬尺寸81處的不足0.4mm厚逐漸減薄，在其邊緣厚度不足0.15mm。底部16具有下列厚度在瓶頸15的根部厚度為0.7mm，在臺肩8的半寬尺寸處厚度為0.37mm，而邊緣160與連接下80的起始點相融合。
由于臺肩的厚度為0.6mm，所得到的管子的臺肩(8+16)特別能從其半寬尺寸處橫向壓扁。
瓶頸15延長了管頸9的內表面，并很好地與其焊接。
因經濟的原因，在一些試驗中管頸9的高度減到1mm，從而獲得了瓶頸的連接內表面，沒有任何裂紋。管頸9可以去掉，這樣臺肩8便成為完整的，也就是臺肩8可達到壓具1的上部軸向部分。
基座16使管子3的臺肩的外觀均勻。它覆蓋了任何不希望的外觀缺陷。
5.6)第二類0.32mm坯料的試驗對厚度為0.32mm的第二類坯料也做了幾百次與上述試驗3)、4)、5)相似的試驗。結果是令人滿意的，并且試驗結果和前述的試驗結果都表明在熔點之上進行成型操作是能夠再現的。
根據本發明的管子可用于貯存各種制品、食品、化妝品、醫藥制品、衛生制品以及保養制品，因為管子的臺肩是可以壓扁的，特別可用于需要更完整地配料的制品，也特別可用于需要防止氧氣和水或潮氣影響、同時保持其味道的制品。
權利要求
1.一種由基本環形管狀坯料(4)制造管子(3)的加工方法，其中上述管子(3)的管壁體積中60%以上為塑料材料，坯料(4)的內表面和外表面上為塑料材料，上述管子(3)具有管身(40)和收縮的頭部(7)，上述加工方法包括成型操作，在成型操作中通過使內(1)和外(2)壓具互相合攏從而使坯料(4)的端部部分(5)縮頸，上述成型操作在上述部分(5)上產一皺折(13)，其特征在于a)在成型操作之前，加熱上述坯料(4)，以便使上述部分(5)獲得這樣的溫度，即在成型操作時，溫度至少等于構成上述坯料(4)內壁的和外壁表面的上述每種聚合塑料材料的熔點溫度，因此，在成型操作時，這些材料處于粘性的熔化狀態；b)根據上述成型操作，上述皺折(13)通過簡單地使壓具(1)和(2)彼此合攏而形成，皺折(13)在上述壓具(1和2)之間受到擠壓，并且皺折(13)完全地互相焊在一起，因而生產出了上述收縮的頭部(7)，頭部(7)包括至少一個這樣成型的臺肩(8)。
2.根據權利要求1的加工方法，其特征在于皺折(13)的擠壓和焊接在一起使上述皺折(13)的塑料材料在成型臺肩(8)的每個面上滲流，使上述面形成光澤。
3.根據權利要求2的加工方法，其特征在于為了使上述成型臺肩(8)的厚度小于1.35倍的上述管身(40)的厚度，對上述皺折進行擠壓。
4.根據權利要求1的加工方法，其特征在于在步驟(a)中，管狀坯料(4)最初置于上述內壓具(1)和一個剛性套管(36)之間，其中上述內壓具(1)具有確定上述收縮頭部(7)內側的頂部(101)，而上述剛性套管(36)帶有間隙地圍包著端部(5)，并向上超過上述端部(5)，坯料(4)的上述端部(5)和壓具(1)的上述頂部(101)處于頂部位置，然后用熱氣，最好是熱空氣加熱上述部分(5)的內側，直到其變形而變成具有熔化邊緣(38)的波浪形縮頸部分(37)，然后從上述波浪形縮頸部分(37)處移走上述套管(36)，之后進行步驟(6)。
5.根據權利要求4的加工方法，其特征在于通過將帶有多個小孔的噴嘴引入上述部分(5)的內側來對其加熱，上述噴嘴通過多個橫向小孔徑向地噴射加熱到至少250℃的空氣，為了加熱，上述小孔布置在端部部分(5)的一半之上和上述部分(5)端邊(50)之下3mm之間的位置。
6.根據權利要求5的加工方法，其特征在于利用安裝在噴嘴下面的反射和絕熱元件，減小頂部(101)的過度加熱。
7.根據權利要求4的加工方法，其特征在于外壓具(2)加熱到100-150℃之間，并設有內部不粘襯層。
8.根據權利要求1的加工方法，其特征在于步驟(a)和(b)是合并的，部分(5)由外壓具(2)進行加熱，其中外壓具(2)加熱到150-300℃之間，以便進行擠壓上述皺折(13)的操作。
9.根據權利要求1的加工方法，其特征在于在成型操作時，上述溫度比每種構成管壁內表面和外表面的聚合塑料材料的熔點高10-100℃之間。
10.根據權利要求1的加工方法，其特征在于構成管壁內表面和外表面的上述材料選自包括下面五種材料的材料族中直鏈聚乙烯和聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺，變質聚酰胺以及飽和聚脂。
11.根據權利要求10的加工方法，其特征在于構成管壁表面的上述材料是聚乙烯或直鏈聚乙烯，成型操作時的溫度在150-220℃之間。
12.根據權利要求1的加工方法，其特征在于上述坯料(4)具有由單一聚合塑料材料制造的壁。
13.根據權利要求1的加工方法，其特征在于構成坯料(4)壁表面的上述聚合塑料材料分別構成上述壁的內表面層和外表面層，此壁為多層的，并且在上述表面層之間至少有一個中間層，此中間層具有阻擋效果(20)，并粘結到表面層上。
14.根據權利要求13的加工方法，其特征在于坯料(4)的上述壁的壁厚在0.2-0.9mm之間，作為阻擋層(20)的上述中間層的總厚度在0.01-0.05mm之間，并且其制造材料屬于下列材料類乙烯和乙烯基醇共聚物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚丙烯腈、(PAN)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰胺(PA)、六間苯二甲酰已二胺(MXD6)、氯乙烯和乙烯聚和物(“莎綸”)、輕合金的。
15.根據權利要求13的加工方法，其特征在于具有阻擋效果的上述中間層是聚乙烯和聚脂構成的材料類中的材料之一，此層鍍有硅和/或氧化鋁鍍層。
16.根據權利要求1的加工方法，其特征在于上述收縮的頭部(7)包括管頸(9)，其中管頸(9)的直徑小于管身(40)的直徑，管頸通過上述成型臺肩(8)與管身(40)相連。
17.根據權利要求16的加工方法，其特征在于上述收縮頭部(7)的上述管頸(9)是管子的瓶頸(3)，上述外壓具包括若干環形伸縮件，當坯料(4)由內壓具(1)頂起時，這些伸縮件收縮，而且伸縮件具有內輪廓曲線，它可以在上述管頸的外側制出輪廓曲線，用于旋塞的固定。
18.根據權利要求16的加工方法，其特征在于塑料材料的環形凸緣(14)固定到上述收縮的頭部(7)上，其中的塑料材料至少構成管子(3)的瓶頸(15)的外側。
19.根據權利要求18的加工方法，其特征在于通過將上述凸緣(14)的環形坯料(29)壓制在上述臺肩(8)上并繞著上述管頸(9)，上述凸緣(14)得以制造和固定，上述坯料(29)由一種塑料材料制造，在熔化時這種塑料材料與制造管狀坯料(4)外壁表面的塑料材料是相容的，并且這種材料在高過其熔點60-150℃的溫度下處于粘性狀態。
20.根據權利要求19的加工方法，其特征在于臺肩(8)的厚度小于1.35倍的管身(40)的厚度，上述管身(40)的厚度小于或等于0.6mm，凸緣(14)有一個環形基座(16)，環形基座(16)延伸到臺肩(8)與管身(40)連接處不足1mm的位置，并且在臺肩(8)的半寬處其厚度從不足0.4mm減薄到在或靠近上述連接處的邊緣位置上的0.15mm。
21.根據權利要求18的加工方法，其特征在于通過下列加工方法將上述環形凸緣(14)安裝到收縮的頭部(7)上，并加以固定粘結，超聲焊接，感應焊接。
22.根據權利要求18的加工方法，其特征三地上述凸緣(14，140)注塑在上述收縮的頭部，在熔化時，注塑的塑料材料與制造管子(3)外壁表面的材料是相容的。
23.根據權利要求22的加工方法，其特征在于上述凸緣(14)是壓制的，并因而具有比上述管頸(9)細的中心孔(26)以及條帶(27)部分，條帶(27)焊在上述管頸(9)的內側并且在朝向上述臺肩(8)內表面的方向上是連續的，在熔化時，上述壓制的塑料材料與制造管子(23)內壁表面的材料也是相容的，并且條帶(27)也焊到臺肩(8)的內表面上。
24.一種其管壁含有60%以上的塑料材料、管壁以內、外表面由聚合塑料材料制造的管子(3)，上述管子(3)具有壁厚在0.2-0.9mm之間的管身和包括環形臺肩的收縮頭部，其中臺肩的寬度在4-20mm之間，由縮頭部在上述壁的內側和外側有重疊和粘結的皺折，其特征在于皺折的厚度不均勻地減小并很好地焊接在一起，并且臺肩(8)的每個面由于構成上述面的表面塑料材料的滲流而產生出光澤，這種塑料材料從熔化狀態中的皺折(13)上脫出，并擴散和平化，包括上述皺折(13)的上述臺肩(8)的厚度小于1.35倍的管身(40)的上述厚度，并且能夠容易地橫向壓扁。
25.根據權利要求24的管子(3)，其特征在于上述管子(3)的管壁包括至少一個作為阻擋層(20)的中間層，并且上述管子(3)的收縮頭部(7)包括一個直徑小于管身(40)的管頸(9)和將管頸(9)與上述管身(40)連接的環形臺肩(8)，上述臺肩(8)的厚度在0.9-1.25倍的管身(40)的厚度之間，并且上述中間層(20)從管身(40)的底部到上述管頸(9)的頂部是完整的，只在減薄和焊接在一起的上述皺折(13)處具有厚度減小了的皺折。
26.根據權利要求25的管子，其特征在于具有阻擋效應并且是完整的中間層在管身(40)處的總厚度為0.01-0.05mm，并由下列材料類中的一種材料制造變質乙烯和乙烯基醇聚合物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰胺(PA)、氯乙烯和乙烯聚合物(“莎綸”)、輕合金鋁。
27.根據權利要求25的管子(3)，其特征在于上述管頸(9)和上述臺肩(8)的上部帶有由塑料材料制造的環形凸緣(14)，其中塑料材料連接到上述管頸(9)和上述臺肩(8)，并構成管子(3)的瓶頸(15)的外側。
28.根據權利要求27的管子(3)，其特征在于上述環形凸緣(14)由一種塑料材料制造，它在熔化時，與構成管子(3)外壁表面的材料是相容的，上述環形凸緣(4)通過下列方法之一固定到收縮頭部(7)上，這些方法包括壓鑄和焊接。
29.根據權利要求28的管子，其特征在于上述環形凸緣(14)在不到臺肩(8)的半寬處結束或超過半寬一部分，凸緣(14)上此部分的厚度至少小于0.4mm，因此管子在臺肩寬度中部處的總厚度小于1mm，并且在與管身(40)連接處的厚度小于0.8mm。
全文摘要
本發明涉及一種用圓柱形坯料制造管子的加工方法，管壁體積中含有60％以上的塑料材料，坯料的內外表面由聚合塑料制造，上述管子具有管身和收縮頭部。該方法包括成型，在成型中坯料的端部通過合攏內外壓具而產生縮頸，上述成型在上述端部上產生皺折。本發明也涉及到所獲得的管子，這種管子能夠保持貯存在其中的產品的味道，并且因為管子的臺肩能夠橫向壓偏，也改善了配料條件。
文檔編號B29C70/76GK1103026SQ9410115
公開日1995年5月31日 申請日期1994年1月26日 優先權日1993年1月27日
發明者米歇爾·麗貝羅拉, 亞克·貝奎特, 埃曼爾·布里考特 申請人:塞巴爾股份有限公司