CN103223709A - 模具装置、注射成型装置以及注射成型方法 - Google Patents

模具装置、注射成型装置以及注射成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及模具装置、注射成型装置以及注射成型方法。提供能够良好地形成底部厚度比躯干部厚的预成形件的模具装置、注射成型装置以及注射成型方法。为以下构成：具有颈模(32)、注射模腔(33)以及具备内部模芯(37)和外部模芯(38)的注射模芯(34)，并且具备限制内部模芯(37)向注射模腔(33)的外侧移动的驱使部件(41)等限制单元。

Description

模具装置、注射成型装置以及注射成型方法
技术领域
本发明涉及用于预成形件的注射成型的模具装置、注射成型装置以及注射成型方法。
背景技术
以前，作为容纳例如化妆水或乳液等的容器(以下，称为化妆品容器)，常常使用玻璃制容器。这是因为玻璃制容器具备厚重感或高级感等美学外观，易于提高消费者的购买欲望。
近年来，树脂制容器的美学外观也提高，也使用树脂制容器作为化妆品容器。然而，将树脂制容器形成为与玻璃制容器同等的美学外观是困难的，这是现状。
玻璃制化妆品容器为了强调例如高级感或重量感，许多形成为壁厚。虽然容器形状随容纳物而适当变更，但一般而言，使底部为相当壁厚且使躯干部相对于底部薄薄地均匀化。所以认为，仿照这种玻璃制化妆品容器的形状，对于树脂制的化妆品容器，也能够通过使底部为壁厚且使躯干部薄薄地均匀化而谋求美学外观的提高。
这种化妆品容器通过使用例如作为原材料的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂材料将有底筒状的预成形件注射成型并将该预成形件吹塑成型而制造。于是，在使化妆品容器的底部为厚壁的情况下，必须预先将预成形件的底部形成为壁厚。
在此，预成形件一般通过将熔融树脂注射填充至由颈模、注射模腔和注射模芯形成的注射空间而形成(例如，参照专利文献1)。而且，在通过注射成型来形成预成形件时，通过较宽地设定注射模腔与注射模芯的间隔，能够较厚地形成预成形件的底部。
专利文献1：日本特开平11-138582号公报。
发明内容
然而，如果仅仅使注射模腔与注射模芯的间隔较宽，则有以下问题：在预成形件底部的表面形成褶皱(以浇口部为中心的波形图样)，该褶皱在吹塑成型后也会残留。
本发明是鉴于这种情况而做出的，其目的在于，提供能够良好地形成底部厚度比躯干部厚的预成形件的模具装置、注射成型装置以及注射成型方法。
解决上述问题的本发明的第1方式在于模具装置，为用于注射成型有底筒状的预成形件的模具装置，该预成形件具有在上端具有开口部的颈部、与该颈部连续的躯干部以及与该躯干部连续的比前述躯干部壁厚的底部。模具装置具有：颈模，其形成前述颈部的外表面；注射模腔，其形成前述预成形件的躯干部和底部的外表面；以及注射模芯，其至少形成前述预成形件的内表面。该注射模芯具有：内部模芯，被插入前述注射模腔内而形成前述预成形件的内表面；和外部模芯，顶端部与前述颈模合模而形成前述预成形件的上端面，并且相应于注射空间内的压力变动而能够滑动地保持前述内部模芯。并且，该模具装置具备限制前述内部模芯向前述注射模腔的外侧移动的限制单元。
本发明的第2方式在于一种模具装置，其特征在于，在第1方式的模具装置中，前述内部模芯构成为：在将前述预成形件注射成型时，如果前述注射空间内变为规定压力以上，则能够仅向前述注射模腔的外侧移动规定距离。
本发明的第3方式在于一种模具装置，其特征在于，在第1或第2方式的模具装置中，前述限制单元为以规定的驱使力向前述注射模腔内驱使前述内部模芯的驱使部件。
本发明的第4方式在于一种注射成型装置，其特征在于，具备第1至第3中的任意一种方式的模具装置。
本发明的第5方式在于一种预成形件的注射成型方法，为使用第4方式的注射成型装置的预成形件的注射成型方法，其特征在于，将原材料连续地注射到前述注射空间内而使前述内部模芯从第1位置移动至第2位置，同时将原材料填充到前述注射空间内，此后，在继续原材料向该注射空间内的注射而将前述内部模芯保持在前述第2位置的状态下使前述注射空间内的原材料冷却硬化。
本发明的第6方式在于一种预成形件的注射成型方法，其特征在于，在第5方式的预成形件的注射成型方法中，在将形成前述注射空间的前述注射模腔和前述注射模芯冷却的状态下，将原材料注射到该注射空间内。
依照该发明，能够不使褶皱产生于底部表面而良好地形成底部厚度比躯干部厚的预成形件。通过吹塑成型该预成形件，能够非常美观地形成底部厚度比躯干部厚的容器。另外，由于即便使注射速度较快褶皱的产生也被抑制，因而能够缩短预成形件的成形时间，能够谋求制造成本的削减。
附图说明
图1是显示根据本发明的容器的一个示例的外观图。
图2是显示根据本发明的容器的一个示例的截面图。
图3是根据本发明的预成形件的截面图。
图4是显示根据本发明的一个实施方式的模具装置的概略构成的截面图。
图5是显示根据本发明的一个实施方式的模具装置的概略构成的截面图。
图6是示意性地显示注射成型时的注射空间内的树脂材料的状态的图。
图7是示意性地显示注射成型时的注射空间内的树脂材料的状态的图。
图8是显示预成形件的底部表面的褶皱的产生状态的照片。
图9是显示预成形件的底部表面的褶皱的产生状态的照片。
符号说明：
10 容器(化妆品容器)
11 口部
12 颈部
13 躯干部
14 底部
20 预成形件
21 开口部
22 颈部
23 躯干部
24 底部
30 模具装置
32 颈模
33 注射模腔
34 注射模芯
35 注射空间
36 浇口
37 内部模芯
38 外部模芯
39 插入孔
40 压板
41 驱使部件
42 冷却管
100 树脂材料。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
图1是显示根据本发明的一个实施方式的容器的外观的立体图，图2为其截面图。图3是被注射成型后的预成形件的截面图。
图1所示的容器(化妆品容器)10由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成，容纳例如化妆水或乳液等。该容器10由在上端具有口部11的颈部12、从颈部12连续的筒状躯干部13以及从躯干部13连续的底部14构成。另外，化妆品容器10的底部14形成为比躯干部13的壁厚厚得多。即，躯干部13的壁厚相对于底部14相当薄地形成，而且被均匀化。例如，在本实施方式中，使躯干部13的壁厚t1为1mm，使底部14的壁厚t2为5mm。
通过使容器10为这种形状，从而例如能够接近消费者持有的化妆品容器的形象。即，由于能够提高容器10的美观，因而能够将容器10用作美观很重要的化妆品容器等。
这种容器10通过将由注射成型形成的预成形件吹塑成型而形成。
在此，如图3所示，用于吹塑成型容器10的预成形件20由颈部22、躯干部23以及底部24构成，颈部22在上端具有开口部21且在外周形成有螺纹槽，躯干部23与颈部22连续，底部24与躯干部23连续。而且，预成形件20的底部24形成为相当厚。例如，底部24的壁厚t3为躯干部23的壁厚t4以上的厚度。在本实施方式中，将t3设定在2.5mm至15.0mm的范围，例如15.0mm，并且将t4设定在2.5mm至5.0mm的范围，例如5.0mm，使得t3/t4变为1至3的范围。
可是，如果想通过注射成型来形成底部24的壁厚比躯干部23厚的预成形件20，则在底部24的表面容易形成褶皱。然而，依照具备以下说明的本发明的模具装置的注射成型装置，在底部24的表面不会使褶皱产生，即使是具备壁厚较厚的底部24的预成形件20，也能够良好地形成。
图4和图5是根据本发明的一个实施方式的注射成型装置所具备的模具装置的概略构成的截面图。
如图4所示，模具装置30具备颈模32、注射模腔33以及注射模芯34。颈模32形成预成形件20的颈部22的外表面。注射模腔33形成预成形件的躯干部23和底部24的外表面。注射模芯34至少形成预成形件20的内表面。于是，通过将作为原材料的树脂材料(例如PET树脂)填充到由这些颈模32、注射模腔33和注射模芯34形成的注射空间35内，从而形成期望形状的预成形件20。此外，作为原材料的树脂材料在未图示的注射部被加压而从设于注射模腔33的底部中央的浇口36注射到注射空间35内。此外，由于注射的构成是公知的，因而省略此处的说明。
在此，注射模芯34具备内部模芯37和外部模芯38。内部模芯37被插入注射模腔33内，形成预成形件20的内表面。外部模芯38，顶端部与颈模32合模而形成预成形件20的开口部21开口的上端面。另外，外部模芯38可滑动地保持内部模芯37。即，内部模芯37相应于注射空间35内的压力变动而可滑动地被外部模芯38保持。具体而言，外部模芯38具备插入内部模芯37的插入孔39。在外部模芯38的基端部，固定有压板40，容纳内部模芯37的外部模芯38的插入孔39由该压板40堵塞。
另外，通过限制单元，内部模芯37向着注射模腔33的外侧的移动被限制。结果，内部模芯37构成为：在注射成型预成形件20时，如果注射空间内变为规定压力以上，则能够仅向注射模腔33的外侧移动规定距离。
在本实施方式中，在内部模芯37的基端部设有作为限制单元的驱使部件41。驱使部件41由例如螺旋弹簧等弹簧部件构成，与内部模芯37一起被容纳在外部模芯38的插入孔39内。即，驱使部件41被保持在内部模芯37与压板40之间。由此，内部模芯37始终以规定的驱使力向着注射模腔33被驱使。于是，在注射成型预成形件20时，如果注射空间35内的压力变为规定压力以上且变得大于驱使部件41的驱使力，则内部模芯37仅向注射模腔33的外侧移动规定距离。内部模芯37的移动开始的时机能够通过使驱使部件41的驱使力变化来调整。
此外，内部模芯37构成为冷却水能够在内部循环。在本实施方式中，内部模芯37形成为中空，在内部模芯37的内部，与驱使部件41一起设有冷却管42。冷却管42设置成连续到内部模芯37的顶端部附近。于是，由该冷却管42的内侧与外侧形成冷却水循环的路径。另外，虽然图示省略，但注射模腔33也通过使冷却水循环等而构成为能够冷却。
接下来，说明使用这种构成的模具装置30的预成形件20的注射成型方法。
首先，在开始预成形件20的注射成型的时候(初始状态)，内部模芯37通过驱使部件41的驱使力而成为相对于注射模腔33被最深地插入的状态。即，内部模芯37位于与注射模腔33的底面的间隔D成为最窄间隔D1的第1位置(参照图4)。在本实施方式中，初始状态下的内部模芯37与注射模腔33的底面的间隔D1被设定为约5mm。
如果开始注射成型而将树脂材料(原材料)从浇口36注射到注射空间35内，则树脂材料慢慢地填充到注射空间35。在初始阶段，由于内部模芯37与注射模腔33的间隔D较窄，因而被注射到注射空间35内的树脂材料100如图6中箭头所示沿内部模芯37和注射模腔33的表面流入。另外，由于在注射成型中形成注射空间35的注射模腔33、内部模芯37等被冷却，因而从浇口36注射的树脂材料100从与注射模腔33、内部模芯37的表面接触的部分依次凝固，同时填充至注射空间35内。此外，在本实施方式中，冷却形成注射空间35的注射模腔33和内部模芯37，但根据需要，还可冷却颈模32。
随着树脂材料100的填充进行，注射空间35内的压力上升且内部模芯37从树脂材料100受到的压力上升。如果树脂材料100的填充进行到某个程度，则内部模芯37从树脂材料100受到的压力变得比被驱使部件41驱使的驱使力更大。结果，如图5所示，内部模芯37向注射模腔33的外侧(图中左侧)移动规定距离。在本实施方式中，如果树脂材料100填充至与预成形件20的颈下(颈部22与躯干部23的边界附近)对应的部分，则内部模芯37的移动开始。伴随着该内部模芯37的移动，注射空间35慢慢变宽，树脂材料100能够流动的区域慢慢变宽。但是，不会急剧地变宽。然后，如果基端部(与顶端部为相反侧的端部)抵接于压板40，则内部模芯37的移动停止。即，内部模芯37被保持在与注射模腔33的底面的间隔D成为最宽间隔D2的第2位置。在本实施方式中，由于将预成形件20的底部24的壁厚t3设定为15.0mm，因而使内部模芯37的移动距离为约10.0mm，间隔D2成为约15.0mm。
此后，如果注射空间35内的压力达到规定压力，则在规定期间保持该压力的状态下冷却树脂材料100。即，在使浇口36一直打开而继续树脂材料100的注射并将内部模芯37保持在第2位置的状态下冷却注射空间35内的树脂材料100。进而关闭浇口36而冷却填充到注射空间35内的树脂材料100。如果通过该冷却树脂材料100的表面温度变为90℃~100℃左右，则脱模，预成形件20完成。
利用这种注射成型方法，能够良好地形成底部24的厚度比躯干部23厚的预成形件20。具体而言，伴随着注射空间35内的压力上升，内部模芯37与注射模腔33的底面的间隔D变宽，由此能够顺利地将树脂材料100注射到注射空间35内。即，能够不是急剧而是慢慢地将树脂材料100注射填充到与预成形件20的底部24对应的注射空间35的宽广区域。结果，如图8的照片那样，能够抑制在预成形件20的底部24的表面上产生褶皱。
另外，注射速度未被实质地限制，即便使注射速度较快褶皱的产生也被抑制，因而能够缩短预成形件的成形时间，能够谋求制造成本的削减。
另外，即使在注射成型装置具备多个模具装置的情况下，由于内部模芯37在每个注射空间35中能够独立移动，因而对于在多腔模中可能产生的注射空间35之间的注射压力、注射时机的偏差，也能够适当地应对。因此，依照本发明，即使在对使底部24为壁厚的预成形件20进行多腔模成型的情况下，也能够良好地实施。
此外，如图7所示，即使将内部模芯37与注射模腔33的底面的间隔D固定为预成形件20的底部24的厚度(间隔D2)，也能够形成底部24的厚度比躯干部23厚的预成形件20。然而，例如，如图中箭头所示，也许是因为向着浇口36侧的树脂材料100的流动产生等树脂材料100的流动产生紊乱，如图9的照片那样，在被注射成型后的预成形件20的底部24的表面形成有褶皱。通过使注射速度极慢，褶皱的产生变少，但充分地抑制很困难。另外，注射速度的控制变难，成形时间也变长。
另外，在根据本发明的注射成型方法中，如上所述在将注射空间35内的压力保持为规定压力的状态下冷却填充至注射空间35内的树脂材料100。即，即使由于冷却而树脂材料100收缩，也相应地重新填充树脂材料100，在将内部模芯37保持在第2位置的状态下冷却树脂材料100。所以，能够将预成形件20的底部24形成为期望的厚度。此外，虽然在之后关闭浇口36而进一步冷却树脂材料100，但该阶段中的树脂材料100的收缩量极小。
这样注射成型的预成形件20，通过例如温度调整装置，其温度和壁厚被调整为期望状态。此后，预成形件20通过吹塑成型装置被吹塑成型而形成容器10(参照图1)。由此，能够非常美观地形成底部14比躯干部13壁厚的中空容器10。所以，容器10也能够用作例如美观很重要的化妆品容器等。
以上，说明了本发明的一个实施方式，但本发明当然不限于上述实施方式。本发明在不脱离其要旨的范围内能够适当地变更。
例如，在上述实施方式中，虽然举例示出了模具装置具备驱使部件作为限制单元的构成，但限制单元的构成未被特别限定，只要是能够限制内部模芯向注射模腔外侧移动的构成即可。

Claims (7)

1.一种模具装置，为用于注射成型有底筒状的预成形件的模具装置，所述预成形件具有在上端具有开口部的颈部、与该颈部连续的躯干部以及与该躯干部连续的比所述躯干部壁厚的底部，所述模具装置具有：
颈模，其形成所述颈部的外表面；
注射模腔，其形成所述预成形件的躯干部和底部的外表面；以及
注射模芯，其至少形成所述预成形件的内表面，
该注射模芯具有：
内部模芯，其被插入所述注射模腔内，形成所述预成形件的内表面；和
外部模芯，顶端部与所述颈模合模而形成所述预成形件的上端面，并且相应于注射空间内的压力变动而能够滑动地保持所述内部模芯，
并且，具备限制所述内部模芯向所述注射模腔的外侧移动的限制单元。
2. 根据权利要求1所述的模具装置，其特征在于，所述内部模芯构成为：在注射成型所述预成形件时，如果所述注射空间内变为规定压力以上，则能够仅向所述注射模腔的外侧移动规定距离。
3. 根据权利要求1所述的模具装置，其特征在于，所述限制单元为以规定的驱使力向所述注射模腔内驱使所述内部模芯的驱使部件。
4. 根据权利要求2所述的模具装置，其特征在于，所述限制单元为以规定的驱使力向所述注射模腔内驱使所述内部模芯的驱使部件。
5. 一种注射成型装置，具备根据权利要求1至4中的任一项所述的模具装置。
6. 一种预成形件的注射成型方法，为使用根据权利要求5所述的注射成型装置的预成形件的注射成型方法，将原材料连续地注射到所述注射空间内而使所述内部模芯从第1位置移动至第2位置，同时将原材料填充到所述注射空间内，此后，在继续原材料向该注射空间内的注射而将所述内部模芯保持在所述第2位置的状态下使所述注射空间内的原材料冷却硬化。
7. 根据权利要求6所述的预成形件的注射成型方法，其特征在于，在将形成所述注射空间的所述注射模腔和所述注射模芯冷却后的状态下，将原材料注射到该注射空间内。
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