CN101172391B - 容器的热成形装置 - Google Patents

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Abstract

一种将树脂片材热成形为有底筒状容器的装置，其由具有芯棒(10、10a)的上模(C、C’)、以及具有阴模(16、16a)和底衬套(17、17a)的下模(D、D’)构成，所述阴模(16、16a)具有形成容器圆筒壁(2、31)的模型面(18、19、20、40)，底衬套(17、17a)具有压力流体吹入孔(27)，且在所述阴模(16、16a)上形成吸引孔(25)。

Description

容器的热成形装置
本申请是申请号为02821374.2、申请日为2002年10月30日的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及容器及其容器的热成形装置、容器的热成形方法，特别是涉及在由热成形的带支脚的有底筒状容器和从接地端折返的圆筒部内筒与底壁连接的有底筒状容器中，支脚部、或圆筒部内筒与圆筒壁的接合部内部不产生间隙的薄壁的容器及其热成形装置、热成形方法。
背景技术
在使用热可塑性树脂片材的热成形的带支脚的有底筒状容器中，已知以往有一种在与片材折返而成形的支脚对应的容器内面的部位不产生间隙的有底筒状容器及其热成形装置、成形方法。例如、日本专利特开2000-225642号公报、特开2001-001395号公报公开了这种有底筒状容器、热成形装置、成形方法。
上述2种的传统技术，都是使用以下结构，即具有：由空压(日文：压空)成形用芯棒和冷却阳模构成的上方的芯棒组件、形成容器开口部和圆筒周部上方部的上模、形成圆筒周部下方部和底边(bottom rim)的外周面的中模、以及形成底边的内周面和底壁所构成的阴模组件的热成形装置、或者具有空压成形用芯棒、阴模和底模的热成形装置而成形。
容器的成形方法是将空压成形用芯棒压入阴模中，在底模处于下降位置的状态下，按照阴模的模型面向容器赋予形状，然后，使底模上升，在底模的上面形成底壁，在底模与阴模之间形成底边。
并且，将底边的形状作成外侧面呈尾部放大状扩开的剖面三角形、或者保持同一直径连续的垂直圆筒状。
然而，在上述技术中，无论是底边的形状是尾部放大状、还是垂直圆筒状，都是在阴模(它的中模)的模型面与底模的模型面之间形成底边，故与形成阴模(它的中模)的底边外周面的模型面上端的外径的径差，其厚度在树脂片材的厚度以上，比2倍的厚度稍许小一点。
因此，使用的树脂片材的2倍厚度，若小于内外的径差，则在与底边对应的容器内面的部位产生了间隙。
从而，在上述热成形装置、成形方法中，存在不能改变使用的树脂片材厚度、不能使用薄片材的问题。
又，为了使用厚度薄的片材，必须减小形成阴模(它的中模)的底边外周面的模型面与形成底模的底边内周面的模型面之间的径差。
并且，形成底边之前阶段的壁厚，因片材坯材的厚度；热成形时的温度；真空、空压的定时等，在实际中因成形条件的不同而容易发生偏差，要想维持比折返后的片材壁厚稍许薄的金属模间的设定间隙一致那样的一定的成形条件是十分困难的。
这样，在使用厚片材的大型容器的成形时，问题比较少，但在使用薄片材时，存在着壁厚的精度要求更加严格、不适合小型容器成形的问题。
发明内容
本发明将解决上述问题作为课题，其目的在于，提供不受片材的壁厚左右、尤其对薄壁的片材的热成形有效、并可适用于小件至大件的容器成形的、支脚内部无间隙的带支脚的有底筒状容器、或者在从接地端折返的圆筒部内筒与圆筒壁之间无间隙的有底筒状容器及这些容器成形用的热成形装置、及其热成形方法。
为了解决上述课题，本发明提供的有底筒状容器，由圆筒壁、底壁和垂直于底壁的环状支脚构成，其特征在于，该容器通过树脂片材的热成形而获得，所述支脚，利用加压流体将内壁折返后与外壁熔接成一体，由此形成由内壁和外壁构成的支脚。最好是，所述底壁由中央部和周边部构成，该周边部是薄壁。
又，根据本发明，有底筒状容器由将下端作为接地端的圆筒壁和底壁构成，其特征在于，该容器通过树脂片材的热成形而获得，所述底壁与内壁的上端连接，该内壁是将圆筒壁沿着所述接地端折返后与圆筒壁的内周熔接成一体。
又，根据本发明，提供如下一种将树脂片材热成形为有底筒状容器的装置，由具有芯棒的上模、以及下模构成，所述下模由模型座、该模型座上的阴模、配设在所述模型座内部的底衬套构成，所述阴模具有形成容器圆筒壁的模型面，所述阴模的下面与模型座之间设置有间隙，阴模的下面与模型座之间设置有环状吸引槽，与所述间隙连通，底衬套具有压力流体吹入孔，且在所述阴模上形成吸引孔。根据本发明的另一观点，可提供如下一种将树脂片材热成形为带支脚的有底筒状容器的装置，由具有芯棒的上模、以及下模构成，所述下模由模型座、该模型座上的阴模、配设在所述模型座内部的底衬套构成，所述阴模形成有吸引孔，所述阴模具有形成容器圆筒壁的模型面、形成容器底周壁的模型面、以及形成支脚外壁的模型面，所述阴模的下面与模型座之间设置有间隙，阴模的下面与模型座之间设置有环状吸引槽，与所述间隙连通，所述底衬套具有压力流体吹入孔。
又，根据本发明的另一观点，可提供如下一种带支脚的有底筒状容器的热成形方法，对热可塑性树脂片材加热，在真空吸引的同时，由上模的芯棒将加热片材压入，将片材与下模的阴模的模型面压接，形成容器的圆筒壁和支脚的外壁，在真空吸引的同时，将加压流体通过下模的底衬套的吹入孔向阴模内吹入，将底衬套的上面上的片材与芯棒的下面压接，形成底壁和支脚的内壁，在该部位上将内壁与外壁熔接。
又，根据本发明，可提供如下一种有底筒状容器的热成形方法，对热可塑性树脂片材加热，在真空吸引的同时，由上模的芯棒将加热片材压入，将片材与下模的阴模的模型面压接，形成容器的圆筒壁，在真空吸引的同时，将加压流体通过下模的底衬套的吹入孔向阴模内吹入，将底衬套的上面上的片材与芯棒的下面压接，形成底壁以及与圆筒壁熔接的内壁。
附图说明
图1(a)为本发明第1实施形态的带支脚的有底筒状容器的局部剖面主视图，图1(b)为要部放大图。
图2为本发明第1实施形态的热成形装置的局部剖面主视图。
图3为表示合模、芯棒下降开始后状态的、图2的热成形装置的局部剖面主视图。
图4(a)为表示芯棒到达最下降位置、真空成形结束时的、图2的热成形装置的局部剖面主视图，图4(b)为要部放大图。
图5为表示容器底部的空压成形时状态的、图2的热成形装置的局部剖面主视图。
图6为表示容器底部的空压成形结束时的、图2的热成形装置的局部剖面主视图。
图7为本发明第2实施形态的有底筒状容器的剖面主视图。
图8为表示芯棒到达最下降位置、真空成形结束时的、第2实施形态的热成形装置的局部剖面主视图。
图9为表示容器底部的空压成形结束时的、图8的热成形装置的局部剖面主视图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施形态。
首先，说明本发明第1实施形态的带支脚的有底筒状容器或带支脚的有底碗状容器A。
如图1所示，带支脚的有底筒状容器A，由开口部周缘具有外向凸缘1的圆筒壁2、底壁3、以及从底壁3向下方延伸的环状支脚4构成。
圆筒壁2在下部向内方弯曲，水平状地一直到达支脚4，该水平状的部分就是底周壁5，与底壁3连接。底壁3位于支脚4的内侧，由中心部6a以及比中心部6a的壁薄的周边部6b构成。
支脚4，由外壁7a以及在外壁7a的下端向内方折返、与外壁7a一体熔接的内壁7b构成。在支脚4的下端周缘形成有鼓出部8。
作为容器A的树脂材料，适用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等的聚烯烃系树脂，但也可使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及其它可热成形的合成树脂或热可塑性合成树脂。合成树脂片材既可是单层，也可是层叠体。
作为材料的片材的厚度是0.3～3.0mm。另外，通过该片材热成形而得到的容器圆筒壁的壁厚为约0.1～约0.45mm。
下面简要说明本发明第1实施形态的容器热成形所使用的热成形装置B。
如图2所示，热成形装置B由上模C和下模D构成。
上模C由夹持片材S用的圆筒状夹模11和相对夹模11可上下运动的芯棒10构成。又，片材S由加热装置(未图示)进行加热。夹模11的形状不限定于圆筒状。
芯棒10具有圆筒壁面12和平坦的下面13。在夹模11内，加压流体(加压空气等)从上方吹入，但加压流体的吹入不是必需的。
在图示的实施形态中，芯棒10具有圆筒形状，但也可是圆锥状或其它形状。可根据成形品，下面13，除了平面以外，也能采用凸弯曲面、凹弯曲面等形状。
下模D由模型座15、配设于该模型座15上方的阴模16、以及配设于模型座15内部的底衬套17构成。
阴模16，具有形成可成形的有底筒状容器A的圆筒壁2用的模型面18、形成底周壁5用的模型面19、以及形成支脚4的外周面用的模型面20。在模型面20的下端周缘形成有通路21，由此，在阴模16的下面与模型座15之间形成有间隙21。该间隙21与环状的吸引槽22连设。
吸引槽22与配设于模型座15内的连接孔23连接，连接孔23与真空装置(未图示)连接。在阴模16上形成有连通孔24，该连通孔24与连接孔23连接。阴模16的模型面18的上端附近和下端部，穿设有多个吸引孔25，吸引孔25分别与连通孔24连接。由此，利用所述真空装置，通过连接孔23、吸引槽22、间隙21和吸引孔25将阴模16内部的空气吸引。
在底衬套17的上面26的中央，穿设有多个吹入孔27。在底衬套17内形成有连接孔28，该连接孔28与压力空气源(未图示)连接。由此，通过连接孔28和吹入孔27，将加压流体(加压空气等)吹入阴模16内部。
在底衬套17中配设有加热器29。
下面说明本发明第1实施形态的容器的热成形方法。
热成形时，片材S由加热装置(未图示)加热至比熔点稍低的成形温度。热成形装置B的阴模16、底衬套17也由加热器29加热并维持规定温度(通常约80～约150℃、根据片材的不同材料、约50～约180℃)，在此场合，为了使加热后的片材不冷却，应当可以调整阴模16和底衬套17的温度。
例如，在1.0mm厚度的PP树脂片材的场合，加热至140℃～200℃。
从图2的状态中，使上模C下降，下模D上升。如图3所示，被加热的片材S被夹持压入上模C的夹模11与下模D的阴模16的上面之间。其次，使芯棒10相对夹模11下降，片材S被加热而软化，故芯棒10的下面13将片材S向下方拉伸。此时，若通过间隙21和吸引孔25将空气吸引，则片材S被吸向吸引孔25，与位于吸引孔25上方的阴模的内面接合。此时，也可从上方向夹模11内吹入加压流体。
若使芯棒10继续下降，则片材S被间隙21和吸引孔25所吸引，如图4所示，片材S与阴模16的模型面18、19、20和底衬套17的上面26接合。由此，片材S被阴模16的模型面18、19、20和底衬套17的上面26赋予了形状，形成容器A的圆筒壁2、底周壁5、和支脚4的外壁7a。
如图4所示，芯棒10在模型面19的跟前处停止，不与阴模16的模型面19接触，在模型面19上的片材S与芯棒10的下面13之间形成间隙。在将后述的压力空气向阴模16内吹入时，空气通过该间隙放出。在图示的实施例中，该间隙为约0.1～约0.5mm。
通过真空吸引，树脂a被吸引至间隙21内，成为了容器的鼓出部8。因树脂a被吸引至间隙21内，故将间隙21闭塞，间隙21不能继续进行吸引。底衬套17由加热器29加热至上述的规定温度，片材S与底衬套17的上面26接触的部分被维持于熔点附近的成形温度。
如上所述，利用吸引孔25的真空吸引(及、最好是夹模11内的加压空气)，片材S与模型面19压接，片材S下端部的树脂a被吸引至间隙21内，片材S与底衬套17的上面26接触的部分被维持于熔点附近的成形温度。在这种状态下，如图5所示，在将压力流体从底衬套17的吹入孔27吹入阴模16内时，维持于熔点附近温度的片材S的部分，将外壁7a的下端作为折线而折返，向上方运动。因此，维持于熔点附近温度的片材S的部分中，中央部与芯棒下面13接合。又，周边部成为容器的内壁7b，将外壁7a的下端作为折线折返而引伸，与外壁7a接合，与外壁7a熔接。这样，形成了由外壁7a与内壁7b一体熔接的支脚4，如图6所示，完成了带支脚的有底筒状容器的所赋予的形状。
此时，被鼓出的片材S的周边部被拉伸，成形后的底壁3的周边部6b比中心部6a壁薄。又，由于片材S维持于熔点附近的温度，因此折返的部分与相对模型面20接合的片材S部分熔接。
又，使用下面向上方弯曲的面的芯棒，在将底壁进行空压成形时，可使中央部成为薄壁。
接着，将成形后的带支脚的有底筒状容器A冷却，从模型内取出，将外向凸缘1切割成所要的形状，由此结束带支脚的有底筒状容器A的成形。
得到的带支脚的有底筒状容器A，支脚4的内壁7b与外壁7a熔接成一体化，完全无间隙，成为了圆筒壁2和底壁3等的壁厚约为0.2mm的薄壁的容器。
下面说明上述实施形态的变形实施例。
上述实施形态中，压力空气吹入时，芯棒10在与阴模16的模型面19接合的跟前处停止，在模型面19上的片材S与芯棒10的下面13之间，形成有存在于底衬套17上位置的片材S与下面13之间的空气排出用的间隙。但也可使用将通气口配设于下面13与圆筒壁面12之间的芯棒10，将芯棒下面13的位置成为能将片材S向底周壁形成用模型面19挤压的形态。
其次，若将加压流体通过吹入孔27吹入，则存在于底衬套17上位置的片材S与芯棒10的下面13之间的空气，可通过上述通气口排出。
作为另1个变形例，在真空成形后，将芯棒上面13停止在更加的跟前，离片材面的间隙有0.5～1.5mm，若将压力流体从底衬套17的吹入孔27吹入进行空压成形，则可得到底壁3从底周壁5向上方凸出形状的带支脚的有底筒状容器。
下面说明第2实施形态的容器及其热成形装置、成形方法。
本实施形态是有关有底筒状容器(杯状容器)及其成形方法。
图7中，A’是有底筒状容器，由开口部周缘具有外向凸缘30的圆筒壁31和底壁32构成。
圆筒壁31的下端成为了接地端33。圆筒壁31将接地端33作为折线而向内方折返，形成内壁34。内壁34的上端35与底壁32连接。
内壁34被熔接在所述上端35下面的圆筒壁31的内周上，在圆筒壁31与内壁34之间无间隙。
下面说明第2实施形态的容器的热成形方法。
第2实施形态使用的热成形装置，是将第1实施形态的热成形装置的下模的形状作了变更，在相同的构成部分附加a作出图示，下面以不同点为中心进行说明。
图8中，C’是上模，D’是下模。
与上述第1实施形态一样，上模C’由圆筒状的夹模11a和相对夹模11a可上下运动的芯棒10a构成。又，片材S’由加热装置(未图示)进行加热。芯棒10a具有圆筒壁面12a和平坦的下面13a。在夹模11a内，加压流体(加压空气等)从上方吹入，但加压流体的吹入不是必需的。
下模D’由模型座15a、配设于该模型座15a上方的阴模16a、以及配设于模型座15a内部的底衬套17a构成。
阴模16a，具有形成需成形的有底筒状容器A’的圆筒壁31用的模型面40。在模型面40的下端周缘形成有通路21a，由此，在阴模16a的下面与模型座15a之间形成了间隙21a。该间隙21a与环状的吸引槽22a连接，该吸引槽22a与真空装置(未图示)连接。
在底衬套17a的上面26a的中央，穿设有多个吹入孔27a。该吹入孔27a与压力空气源(未图示)连接。
在底衬套17a中配设有加热器29a。
下面说明第2实施形态的有底筒状容器的热成形方法。
热成形时，与上述第1实施形态一样，片材S’由加热装置(未图示)加热至比熔点稍低的成形温度。热成形装置B’的阴模16a、底衬套17a也被维持于上述的规定温度。
加热的片材S’被夹持压入上模C’的夹模11a与下模D’的阴模16a上面之间。其次，使芯棒10a相对夹模11a下降，片材S’被加热，故芯棒10a的下面13a将片材S’向下方拉伸。此时，从上模C’吹入加压空气。又，通过阴模16a下面的间隙21a进行真空吸引，片材S’被吸向间隙21a。由此，片材S’与阴模16a的模型面40接合。
若使芯棒10a继续下降，如图8所示，停止成不与阴模16a的模型面40接触的状态。片材S’被赋予成为了阴模16a的模型面40与底衬套17a上面26a接合、由阴模16a的模型面40与底衬套17a上面26a所构成的模型形状。此时，形成了有底筒状容器A’的圆筒壁31和底壁32上所形成的片材部分。
与上述第1实施形态一样，真空吸引时，树脂a被吸入间隙21a内。又，底衬套17a由加热器29a加热至上述的规定温度，底衬套17a的上面26a上的片材部分被维持于熔点附近的成形温度。
这样，通过真空吸引和空压，片材S’与模型面40及底衬套17a上面26a压接，片材S’的圆筒壁31下端部的树脂a被吸入间隙21a内。接着，如图9所示，压力空气从底衬套17a的吹入孔27a吹入。所述上面26a的片材的部分将接地端33作为折线而折返，其中央部与芯棒下面13a接合。周边部与圆筒壁31的内周面接合而熔接。这样，可得到将从图7所示的圆筒壁31的接地端33折返的内壁34与圆筒壁31熔接的有底筒状容器A’。
采用上述的结构，本发明可获得如下的效果。
由于本发明的带支脚的有底筒状容器，在与支脚对应的容器内面未形成间隙，因此内容物不会进入。
又，由于有底筒状容器也是将从圆筒壁的接地端折返后的内壁与圆筒壁熔接，在其之间未形成间隙，因此内容物不会进入。
由于在将食品等加热充填入容器、在实施密封后进行冷却的场合，对于冷却后的减压，在有底筒状容器中，底壁的周边部是薄壁，并且，有底筒状容器中，底壁是薄壁，因此底壁起着减压吸收面的作用，可减少密封面的变形和落入(日文：落ちこみ)。
又，采用本发明的热成形方法及热成形装置，由于环状的支脚或底壁由空压成形而形成，因此，即使片材的厚度有变化，对于有底筒状容器，也可通过将支脚的内周部外周部的树脂层熔接，成形为无间隙的支脚，在使用杯式常用机时，也由于是将从圆筒壁的接地端折返后的内壁与圆筒壁熔接，故在其之间未形成间隙。
由此，使用同一的成形装置，即使是同一形状的容器，也能更换树脂材料，自由地改变片材的厚度。
又，由于根据容器的不同用途，可使用薄的片材，减小了壁厚，因此可节省材料。
由于对片材的厚度没有限制，因此，有底筒状容器的场合，作为热整形装置，只需将芯棒的下面与阴模的底周壁的模型面接合或接近，从大件的容器至小件的容器均可成形。
又，使用薄的片材，也可容易使小件容器成形。

Claims (2)

1.一种将树脂片材热成形为有底筒状容器的装置，其特征在于，
由具有芯棒(1 0、1 0a)的上模(C、C’)、以及下模(D、D’)构成，
所述下模(D、D’)由模型座(15、1 5a)、该模型座(1 5、1 5a)上的阴模(16、16a)、配设在所述模型座(15、15a)内部的底衬套(17、17a)构成，
所述阴模(1 6、1 6a)具有形成容器圆筒壁(2、3 1)的模型面(1 8、19、20、40)，
所述阴模(16、16a)的下面与模型座(15、15a)之间设置有间隙(21、21a)，
阴模(16、16a)的下面与模型座(15、15a)之间设置有环状吸引槽(22、22a)，与所述间隙(2 1、21 a)连通，
底衬套(17、17a)具有压力流体吹入孔(27)，且在所述阴模(16、 16a)上形成吸引孔(25)。
2.一种将树脂片材热成形为带支脚(4)的有底筒状容器的装置，其特征在于，
由具有芯棒(10)的上模(C)、以及下模(D)构成，
所述下模(D)由模型座(1 5)、该模型座(15)上的阴模(1 6)、配设在所述模型座(15)内部的底衬套(1 7)构成，
所述阴模(1 6)形成有吸引孔(25)，
所述阴模(1 6)具有形成容器圆筒壁(2)的模型面(1 8)、形成容器底周壁(5)的模型面(19)、以及形成支脚(4)外壁(7a)的模型面(20)，
所述阴模(1 6)的下面与模型座(1 5)之间设置有间隙(21、21 a)，
阴模(16)的下面与模型座(15)之间设置有环状吸引槽(22)，与所述间隙(2 1)连通，
所述底衬套(17)具有压力流体吹入孔(27)。
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