模製具有大變化壁厚部分的扁平容器的吹塑成型方法
2023-05-29 14:42:11 1
專利名稱：模製具有大變化壁厚部分的扁平容器的吹塑成型方法
技術領域：
本發明涉及一種扁平容器的生產方法。該容器的嘴部和肩部壁厚較大，而容器體壁厚較小，並且具有大的扁平度。
生產容器，尤其是生產在嘴部和肩部有大壁厚，而容器體為小壁厚的扁平容器是相當困難的。目前還沒有推薦出一種令人滿意和完善的方法。通常這種容器是通過下述各種方法分步驟生產出的1.使用與型坯控制器結合的扁平型坯的方法。
2.使用橫向膨脹器的方法(日本專利公開號61-134224)。
3.片材吹塑成型技術。
但是，這些方法均存在著自身問題。用第一種方法。生產有扁平嘴部分的容器，在容器體上提供一個均勻的壁厚分布是很困難的。用第二種方法，很難在容器體上獲得均勻的壁厚分布。用第三種方法，在容器嘴部實現均勻的壁厚分布存在著困難。
因此，本發明的主要目的是消除先有技術的這些缺陷，並提出在容器嘴部和肩部有大壁厚，在容器體有小壁厚的這種帶有大變化壁厚部分的扁平容器的加工方法。
本發明的這個目的可以通過下述生產過程來實現，對熔融樹脂吹塑成型，製成具有大變化壁厚部分的扁平容器，該過程包括a.從模具頭部擠壓熔融樹脂，形成型坯。
b.用夾緊器封閉所述型坯的底部。
c.使厚壁部分成型，同時使具有足夠壓力的流體進入型坯，阻止型坯內表面之間相互接觸。
d.在型坯溫度處於不低於樹脂熔點狀態下，沿縱向以比率至少1.1的數值拉伸型坯。
e.用沿型坯側壁橫斷面產生的不同壓力使型坯膨脹，形成容器的薄壁部分。
f.將膨脹的型坯限制在一個對開的模具裡，該模具設有適於所述扁平容器輪廓的型腔，型坯的外邊緣延伸出所述型腔，以便邊緣部分被熔合在一起，並使型坯成為扁平的形狀。
g.迫使壓力流體進入被限制在所述模具內的型坯，以便型坯在和型腔內表面緊密接觸的狀態下成形。
在最佳實施例裡，模製的容器厚壁部分的壁厚與薄壁部分的壁厚之比至少為5。
在另一個優選實施例裡，模製的容器的扁平度(即容器的較大直徑與較小直徑之比)至少為2.5。
還有一個實施例，樹脂為聚丙烯，聚乙烯或聚-4-甲基戊烯-1。
圖1a、1b、1c和1d表明本發明的四個生產步驟的原理圖。圖1e是表明通過這些步驟生產出的容器簡圖。
圖2a和2b分別表明用先有技術生產的容器頸部和容器體的橫斷面。
圖3a和3b分別表明用本發明方法生產的容器頸部和容器體的橫斷面。
圖4表明用本發明的實施例生產的容器輪廓和尺寸。
下面對本發明的細節作更詳細的描述。按照本發明，模製的容器可用通常使用的擠壓機和模具生產。圖1a至圖1b表明了用裝有使受擠壓的型坯2膨脹的空氣噴嘴3的模具來生產容器的步驟。
如圖1a所示，型坯2為一個出自模具1而形成熔化樹脂的薄管，其底部藉助於型坯夾具4封閉。同時，定量的壓縮空氣從位於模具1內的空氣噴嘴3進入型坯，以便使型坯2稍微膨脹。換言之，就是在一定程度上阻止型坯內表面之間相互接觸。在此階段，型坯有製造容器厚壁部分所需要的厚度。例如一個完整容器的嘴部和肩部。在圖1a至圖1e中，為了清楚的緣故，用虛線表示型坯。
如圖1a所示的已稍微膨脹的型坯2的頂部被限制在如圖1b所示的第一對開模具5內，以便型坯被分成兩部分。一部分用2c表示，並用於形成所需容器。另一部分用2d表示，並在後工序中被移去。如圖1b所示，第一模具5由一對半模具5a組成。並且，和型坯2接觸的部分具有給定型坯的預定輪廓。在圖1b所示情形下，每個對半模具的頂部5b提供的型坯輪廓相應於容器嘴部形狀，作為中到下部分5c將提供相應於容器肩部的形狀。這樣，在兩個上部5b之間的間隙將成為嘴部開口6。
在藉助於第一模具5使容器的嘴部和肩部模製成型後，如圖1c所示，型坯2的剩餘部分仍然處於熔融狀態(由於它的溫度不低於樹脂熔點)，通過移動型坯夾具4將型坯2拉伸或牽引相應於容器體長度的一段距離。拉伸速度應當比型坯向下拉的速率快得多。與拉伸或牽引操作的同時，壓縮空氣通過開口6從噴嘴2吹入被拉伸部分2c，以便使2c部分膨脹到預定程度(預吹)。這種拉伸或牽引比率至少應該是1.1，這是為了在容器嘴部和肩部產生較大的壁厚，而在容器體部獲得較小的壁厚。
在下一步驟中，第二對開模具7與第一對開模具5相接觸，並且被夾緊，正如圖1d所示。第二模具7由一對半模7a組成，並且具有型腔7b，其內表面與型坯2c相接觸，從而提供相應於容器體輪廓的形狀。
膨脹的型坯將被限定在第二模具7內，在這種方式中，型坯外邊緣將超過模具7內的型腔7b延伸。在型腔7b內完全限定膨脹的型坯不是最好的方法。因為如果容器有複雜的輪廓，不論複雜程度如何小，不是型坯外邊緣的所有部分同時和型腔內表面在連續步驟的附加膨脹中相接觸。如果容器的扁平度增加(即容器體橫斷面大直徑與小直徑之比，或A/B如圖4)，將產生又一不利因素。當型坯在型腔內進一步膨脹時，構成型坯的小直徑部分將首先接觸型腔內表面，構成型坯的大直徑部分將逐漸與型腔內表面接觸。由於這種方式不能使型坯均勻膨脹，在型坯中就將產生不均勻壁厚分布，導致生產的容器可靠性和產量下降。當容器的扁平度(A/B在圖4中)是2.5或者更大時，這將變為特別值得注意的問題。這樣，在容器的扁平度A/B為2.5，或者更大的情況下，本發明為容器生產提供了特別的益處。
在模具7夾緊的同時或之後，壓縮空氣通過開口6從空氣噴嘴3吹入型坯的2c部分;以便模製的型坯達到最終產品形狀(終吹)。然後，冷卻如此形狀的型坯。
在完全冷卻之後，第一模具5和第二模具7被打開，生產出如圖1e所示輪廓的容器8。容器8具有分別由第一模具5的部分5b和5c形成的嘴部9和肩部10，以及由第二模具7形成的容器體11。嘴部9和肩部10為厚壁，因此它們在第一模具5裡不受拉伸。另一方面，容器體為薄器，因為它被拉伸，並且靠著第二模具7的側壁成型。於是，得到的這種容器嘴部和肩部是厚壁，而容器體是薄壁。
型坯的2d和2a部分不屬於容器8。並且，被第二模具7夾緊的型坯外邊緣部分被除去，從而完成容器的生產過程。最終產品的厚壁部分和薄壁部分的厚度之比可以調節到5，或者更大。用現有技術來獲得具有這種比例的容器是相當困難的。但是使用本發明則是很容易的。
任何可擠壓的樹脂都可用於本發明的容器生產過程。然而聚丙烯、聚乙烯和聚-4-甲基戊烯-1(Mitsui石化工業有限公司TPX商標的產品)優先使用。任何其他一般用途的樹脂也可使用。為了模製的容器有高透明度(用在ASTMD-1238中描述的方法測量熔流值)，最好使用高熔流值的樹脂，使用本發明，甚至高熔流值的樹脂材料也能用於模製容器。聚丙烯最好有不超過10g/10min的熔流值。
任何普通類的擠壓機都可以被使用。為了阻止過分向下拉伸型坯，最好使用大直徑模具。如果要求使型坯大程度膨脹，最好使用小模具。在使用本發明的方法生產扁平容器時，應當注意包括擠壓、開啟和封閉模具，以及型坯成型操作的各個方面。
下面主要描述本發明與傳統方法在容器生產上的不同點。如果人們要用傳統方法製造如圖2a所示具有厚壁頸部20的容器，在容器體21上不能獲得均勻的壁厚分布，而是獲得如圖2b所示的厚壁部分21a和薄壁部分21b。為避免出現這類現象，通常進行預吹，但也僅僅能夠獲得薄壁頸部。
按照本發明的方法，型坯的頸部20被限制在第一可滑動的模具5內，同時容器體21被拉伸並處於預備吹塑成型狀態。這樣，如圖3b所示，頸部20保持厚壁狀態，而容器體21獲得均勻壁厚分布的薄壁部分。
下面的實施例用於進一步敘述本發明，而不應認為是對本發明的限定。
如圖4所示，生產兩個有一定輪廓和尺寸的容器。一個用本發明的方法模製成型，另一個用傳統的直接成型法模製成型。在直接成型法裡，型坯被更進一步擠出第二模具7，並通過第一模具5及第二模具7夾緊型坯，使其獲得最終給定的形狀。模具的型腔有相應於容器形狀的輪廓，其扁平度為4.7(A/B＝4.7如圖4示)。作為原材料的樹脂是熔流值為5g/10min的聚丙烯F652。
在下面的條件下進行擠壓模具/芯子直徑比率＝70/64mm，模具頭部溫度＝220℃，螺旋轉速60rpm，L/D22，螺紋直徑＝50mm，拉伸或牽引在240mm衝程和14mm/sec的速率下產生。對膨脹型坯的預吹以400L/h的速率持續2秒鐘，終吹在6kgf/cm2的壓力條件下持續15秒鐘。吹塑成型的型坯冷卻20秒鐘，生產出每個重量為40g的模製成型部件。
對兩個容器在頸部20和容器體21的各個位置檢查它們的壁厚分布情況。本發明的結果記錄在表1中，傳統的直接成型方法記錄在表2中，每個容器頸部壁厚與容器體壁厚的比率記錄在表3中。每個容器沿四周方向的壁厚分布經統計分析，將其結果記錄在表4中。
表3說明用本發明的方法能夠生產具有在頸部(嘴部和肩部)與容器體之間壁厚比率較大的容器。表4說明用本發明方法生產的容器在容器體的壁厚上有較小的變化。
通過前面的描述，本發明提供了一個簡單方法，通過該方法生產的容器頸部與體部的壁厚之比能夠比已有技術得到的壁厚之比大得多。更進一步來說，本發明的方法可以自如地控制所述壁厚的比率，以便提供一個有均勻厚度分布的薄壁容器體。
權利要求
1.一種生產具有大變化壁厚部分的扁平容器的方法，這種方法是將熔融樹脂吹塑模製成型，它包括以下步驟a.從模具頭部擠壓熔化樹脂，使其形成型坯；b.用夾緊器封閉所述型坯的底部；c.使厚壁部分成型，同時迫使具有足夠壓力的流體進入型坯，阻止型坯內表面之間相互接觸；d.在型坯溫度高於樹脂熔點狀況下，以至少1.1的比率縱向拉伸型坯；e.用在型坯倒壁橫斷面產生的不同壓力使所述型坯膨脹，形成容器的薄壁部分；f.將膨脹的型坯限制在一個對開的模具裡，該橫具設有適於所述扁平容器輪廓的型腔，型坯的外邊緣延伸出所述型腔，以便邊緣部分被熔合在一起，並使型坯成為扁平的形狀；g.迫使壓力流體進入被限制在所述模具內的型坯，以便型坯在與型腔內表面緊密接觸的狀態下成型。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於模製的容器厚壁部分與薄壁部分的厚度之比至少為5。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特徵在於模製的容器的扁平度(大直徑與小直徑之比)至少是2.5。
4.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述樹脂為聚丙烯、聚乙烯或聚-4-甲基戊烯-1。
全文摘要
生產這種扁平容器的方法是擠壓熔融樹脂，使其形成型，封閉型坯的底部，預吹型坯，以致型坯的內表面不相互接觸，在熔融狀態下拉伸型坯，使型坯膨脹，同時型坯的外邊緣延伸出模具型腔的邊緣，用模具壓緊膨脹的型坯，沿型腔外邊緣使型坯外邊緣部分熔化在一起，迫使壓力流體進入被模具限制的型坯，以使型坯在和型腔內表面緊密接觸狀態下成型。此方法可通過簡單步驟方便地製造扁平容器，甚至扁平度很高的容器。
文檔編號B29K105/00GK1040949SQ8910730
公開日1990年4月4日 申請日期1989年7月22日 優先權日1988年7月22日
發明者田 中博士, 森重浩三 申請人:三井石油化學工業株式會社