CN104364066B - 吹塑成型装置 - Google Patents

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Abstract

本发明在没有显著改变装置的配置的情况下解决了在使用液体作为压力介质进行吹塑成型期间有效地使伸展痕迹的发生最小化的技术问题。在具有用于吹塑成型的模具和与杯状的预成型件的喷嘴部紧密连通的吹塑喷嘴的吹塑成型装置中，并且其中在预成型件中被提供作为压力介质的液体通过这个吹塑喷嘴，吹塑喷嘴具有嵌入到该喷嘴部中的嵌入管状片，吹塑喷嘴从下端部延伸。嵌入管状片延伸通过其使嵌入管状片的下端延伸出设置在喷嘴部的下端周围的颈环下方的此长度。

Description

吹塑成型装置
技术领域
本发明涉及一种用于将合成树脂瓶吹塑成型(blow molding)的装置，该装置使用液体作为压力介质。
背景技术
利用众多吹塑成型瓶的众多优异特性，众多的吹塑成型瓶，特别是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂制成并通过双轴伸展吹塑成型而成型的瓶(所谓的pet瓶)被广泛用作各领域中的瓶容器。
这种类型的容器通常利用预成型件(preform)进行成型，该预成型件已经被注塑成型为试管状的有底管状(bottomed tubular)形状。在其中将预成型件加热到以其实现伸展效果的温度的状态下，预成型件借助于伸展杆在轴向上被纵向伸展并且借助于通过紧密地安装至预成型件的口管状部(mouth tubular portion)上的吹塑喷嘴(blow nozzle)注入预成型件中的吹塑气体而膨胀并且伸展。
另一方面，专利文献1描述了本发明专注于用于使塑料瓶成型的方法，其中，预成型件借助于通过吹塑喷嘴的作为压力介质供应的液体(而不是气体)来吹塑成型。根据专利文献1中描述的吹塑成型方法，当被用作压力介质的液体是待被填充到瓶中作为产品的水、茶或清凉饮料时，可以省略填充液体产品的工序，并且可以简化生产线。
引用列表
专利文献
PTL 1：JP2000043129A
发明内容
技术问题
在使用液体作为压力介质进行吹塑成型的过程中，例如，当使pet瓶成型时，将由PET树脂制成的并且具有试管形状的有底管状的预成型件的除了预成型件的口管状部之外的部分预加热至适合用于伸展吹塑成型的大致100℃至120℃的温度。然后，将加压液体通过吹塑喷嘴供应至预成型件中以便使该预成型件膨胀并且伸展，由此使该瓶成形。
液体比气体具有更大的热容量并且具有预成型件的热导率更大，并根据所供应的液体的温度，预成型件的周壁的温度被部分降低。因此，出现伸展不均匀，从而导致存在非均匀的伸展比和厚度分布并且在成型后的瓶的周壁中出现残余应变(residual strain)。结果，可能出现诸如瓶的刚度、抗弯强度、耐热性劣化和成型的瓶变形等问题。在极端的情况下，预成型件在吹塑成型期间被刺穿具有孔并且不会被成型为所期望的尺寸。
鉴于上文，本发明在没有显著修改装置的配置的前提下有效地防止了在使用液体作为压力介质进行吹塑成型期间出现的伸展不均匀。
问题的解决方案
用于解决前述问题的本发明的第一方面在于一种吹塑成型装置，包括：
用于吹塑成型的金属模具；以及
吹塑喷嘴，被配置为与有底管状的预成型件的口管状部紧密连通，作为压力介质的液体通过吹塑喷嘴被供应至预成型件中，其中，
吹塑喷嘴在其下端部设置有嵌入管状片(engaging tubular piece)，该嵌入管状片被配置为插入至口管状部中，以及
该嵌入管状片具有的长度使得吹塑喷嘴与口管状部连通的状态下该嵌入管状片的下端比颈环(neck ring)进一步向下延伸，该颈环被设置在口管状部的下端周围。
本发明人研究了导致伸展不均匀的原因和用于解决伸展不均匀的方法并且发现伸展不均匀的主要原因是通过吹塑喷嘴喷射并供应至预成型件中的作为压力介质的大量液体不断与位于颈环正下方附近的周壁碰撞，并且其周壁区域从预成型件被预加热至用于伸展的温度迅速冷却。因此，本发明人设想前述结构，具体地，吹塑喷嘴的结构。
根据前述结构，嵌入管状片具有的长度使得吹塑喷嘴与口管状部连通的状态下该嵌入管状片的下端比颈环进一步向下延伸，该颈环被设置在口管状部的下端周围。因此，通过长的嵌入管状片获得的使液体直接向下从吹塑喷嘴流动并分配至预成型件的内部，并且防止液体的流动在水平方向上扩散的有益效果相组合，前述结构防止了所供应的液体与位于颈环正下方附近的周壁相碰撞，并且因此，防止并减缓了在周壁区域中的温度上的迅速下降。
位于颈环正下方附近的区域是通过吹塑成型而被成形为瓶的肩部的区域，并且当该区域从预加热温度迅速冷却时，使伸展性恶化，并且在瓶的成形期间在被成形为瓶的肩部的区域中可能不会进行由于伸展而使厚度减小，并且因此，从上述区域至被成形为瓶的躯干部(trunk portion)和底部的区域的所谓的材料分布被劣化。因此，与瓶的躯干部和底部相对应的周壁不可以设置预定厚度，即，厚度减小，并且不会实现所期望的刚度和抗弯强度。然而，利用上述结构，防止了颈环正下方附近的温度迅速下降，并且因此，限制了从被成形为瓶的肩部的区域至被成形为瓶的躯干部和底部的区域的材料分布劣化。结果，与躯干部和底部相对应的区域中的周壁的厚度落入假设范围内。
此外，由于与躯干部和底部相对应的区域中的周壁的厚度落入假设范围内，因此不需要进一步增加预成型件的厚度以便实现所期望的刚度和抗弯强度。结果，实现了瓶的轻量化。而且，预成型件的口管状部可以不与液体直接接触，并且因此防止了口管状部在加压液体的压力下变形。同时，嵌入管状片的长度范围可以考虑到吹塑成型的条件等来适当确定，该条件包括从与肩部相对应的区域至与躯干部和底部相对应的区域的材料分布程度、预成型件的形状和生产率，只要嵌入管状片的下端比设置在口管状部的下端周围的颈环进一步向下延伸即可。例如，嵌入管状片的长度可以基本上为5mm至15mm以便实现有益效果。然而，应该注意，因为长度越大，从口部上拆下喷嘴就变得越困难，故优选地考虑前述各种条件来确定最佳范围。
本发明的第二方面在于根据第一方面的吹塑成型装置，其中，
吹塑喷嘴在其外周壁上设置有其直径朝其下方减小的圆周阶梯部，并且由于圆周阶梯部与口管状部的上端面之间经由密封构件抵接而使吹塑喷嘴与口管状部紧密连通。
上述结构涉及一种使吹塑喷嘴与口管状部紧密连通的密封方式。利用上述结构，尽管在结构上简单并可靠地保持了密封性能，以及预成型件可以被安装或快速地从该安装释放出来。此外，可以容易地实施包括密封构件的交换的维护。当然，涉及密封方式的上述结构仅仅是实例，并且考虑到密封性能、生产率等可以采用任何合适的密封方式。
本发明的第三方面在于根据第一方面或第二方面的吹塑成型装置，其中，
用于纵向伸展的伸展杆被插入并且布置在吹塑喷嘴中。
本发明的有益效果
利用上述结构，其中嵌入管状片具有的长度使得嵌入管状片的下端比设置在预成型件的口管状部的下端周围的颈环进一步向下延伸，根据本发明的吹塑成型装置能够防止供应至预成型件中的液体与位于颈环正下方附近的周壁相碰撞，并且因此，能够防止并缓解周壁区域的温度迅速下降。因此，限制了从被成形为瓶的肩部的区域至被成形为瓶的躯干部和底部的区域的材料分布的劣化，并且在与躯干部和底部相对应的区域中的周壁的厚度落入假设范围内。结果，尽管具有假设的重量，但实现了具有期望的刚度和抗弯强度的瓶。
附图说明
[图1]示出了根据本发明的一个实施例的装置的一部分的截面图。
[图2]示出了比较装置的一部分的截面图。
具体实施方式
将参照实例和附图描述本发明的实施例。
图1是示出了在其中预成型件31被安装到用于吹塑成型的金属模具1的状态下的根据本发明的一个实施例的吹塑成型装置的一部分的截面图。整个预成型件31具有有底圆柱的试管形状。预成型件31包括从预成型件31的上端部直立的口管状部32，并且该口管状部32在其下端部的外周壁上设置有颈环33。预成型件31被安装在金属模具1中，并且口管状部32向外部(在图1中向上)突出。
装置的这部分包括金属模具1、间隔壁构件11、吹塑喷嘴4、伸展杆8和固定块15。作为辅助设备，还设置了加压液体供应装置21以供应被用作用于吹塑成型的压力介质的加压液体L。加压液体供应装置21可以由加压装置和充当用于加压装置的电源的压缩机组成。加压装置例如是以柱塞泵的形式，或包括具有包括两个隔室的内置活塞的气缸。
就涉及所示的部分而言，间隔壁构件11被设置在金属模具1的上方，使得间隔壁构件11包围经由空间S从金属模具1向上突出的预成型件31的口管状部32的外周面。间隔壁构件11还包括设置在间隔壁构件11的下端部周围的支撑法兰片(support flange piece)12，并且该支撑法兰片12从上方紧密抵靠在预成型件31的颈环33上以便保持预成型件31的安装位置。装置的一部分还包括稍后描述的针对加压空气的引入路径(introduction path)Fa。
吹塑喷嘴4是构成用于将从加压液体供应装置21供应的作为压力介质的液体L供应至预成型件31的内部的供应路径Fs的构件。根据本实施例的吹塑喷嘴4具有包括上部的锥形管状形状，其直径朝其上方增加，并在其下端部设置有圆柱形的嵌入管状片5。吹塑喷嘴4包括设置在吹塑喷嘴4的外周壁周围的圆周阶梯部6，该圆周阶梯部6具有朝其下方减小的直径。嵌入管状片5宽松地嵌入至预成型件31的口管状部32中，并且由于圆周阶梯部6与口管状部32的上端面之间经由密封构件(O形环)7a抵接，故吹塑喷嘴4与预成型件31的口管状部32紧密连接。可以插入嵌入管状片5并且嵌入管状片5与口管状部32之间设置有间隙。
在其中如上所述的吹塑喷嘴4与上述预成型件31的口管状部32紧密连接的状态下，嵌入管状片5的下端5a比设置在口管状部32的下端周围的颈环33进一步向下延伸。即，嵌入管状片5具有的长度使得在吹塑喷嘴4与口管状部32连通的状态下该嵌入管状片5的下端比颈环33进一步向下延伸。
固定块15是用于将吹塑喷嘴4组装并固定至间隔壁构件11的构件。在固定块15与吹塑喷嘴4之间还设置有密封构件7b。在吹塑喷嘴4中所包括的供应路径Fs中，同轴地插入并布置伸展杆8。在伸展杆8的顶端部与预成型件31的底部(其未被示出)的内周面相抵接的同时，通过借助于致动器(其未被示出)向下驱动伸展杆8，预成型件31被纵向伸展。根据吹塑成型的条件，可以省略伸展杆8。
图2是示出了根据图1中所示的实施例的装置的比较例的装置的一部分的截面图。除了设置在吹塑喷嘴4中的其嵌入管状片5具有通过其下端5a而位于口管状部32的上端部的更短的长度之外，根据比较例的装置具有与根据实施例的图1中所示的装置的基本上相同的结构。
接下来，给出了通过使用图1和图2中所示的吹塑成型装置进行双轴伸展吹塑成型来使瓶成型的方法的概述的描述。
下面是成型过程(1)-(6)。
(1)被加热到适合用于双轴伸展吹塑成型的温度的预成型件31被安装到用于吹塑成型的金属模具1上，并且口管状部32向上突出并执行合模(mold closing)。
(2)组装并固定的间隔壁构件11、吹塑喷嘴4和固定块15从口管状部32上方向下移位，并且将设置在吹塑喷嘴4中的嵌入管状片5插入到口管状部32中。此时，设置在间隔壁构件11中的支撑法兰片12抵靠在预成型件31的颈环33上，并且设置在吹塑喷嘴4中的圆周阶梯部6经由密封构件7a抵靠在口管状部32的上端面上。因此，固定了预成型件31的安装位置。伸展杆8还被插入并且同轴布置在吹塑喷嘴4中。
(3)预成型件31借助于伸展杆8被纵向伸展。
(4)在上述纵向伸展之后或与上述纵向伸展同时，通过管道P1和吹塑喷嘴4将加压液体L从加压液体供应装置21供应至预成型件31的内部。通过这样做，预成型件31膨胀并且伸展，并且根据如用图1中的双点画线表示的金属模具1的腔体2来使瓶41成形。
(5)在瓶41成形之后，停止加压液体L的供应。然后，组装并固定的间隔壁构件11、吹塑喷嘴4和固定块15在口管状部32上方移动以及拔出伸展杆8。
(6)然后打开金属模具1，并且拆卸瓶41以取出填充有液体L的瓶41。然后，利用帽来密封口管状部32以获得产品。
参照通过吹塑喷嘴4将液体L供应至预成型件31的内部的过程(4)。在根据图2中所示的比较例的装置中，嵌入管状片5的长度较短，并且嵌入管状片5的下端5a位于口管状部32的上端部。因此，如通过图2中的箭头双点画线所示，将液体L填充到预成型件31中并且同时与颈环33正下方附近的圆周壁相碰撞，该液体L通过吹塑喷嘴4中所包括的供应路径Fs并通过由嵌入管状片5和伸展杆8形成的圆柱形流动路径将液体L分配到口管状部32中。结果，位于颈环33正下方附近的周壁经历温度的快速下降。此时，液体L很可能沿预成型件31的内周面进行填充。
位于颈环33正下方附近的区域是被成形为瓶41的肩部43的区域，并且在瓶41的成形期间在被成形为瓶41的肩部43的区域中可能不会进行由于伸展而使厚度减小，并且因此，从上述区域至成形为瓶41的躯干部44和底部(未示出)的区域的所谓的材料分布被劣化。因此，与瓶41的躯干部44和底部相对应的区域中的周壁不会设置有预定厚度，即，在厚度上减小，并且不会实现所期望的刚度和抗弯强度。
相反，在根据图1中所示的实施例的装置中，嵌入管状片5的长度较大，并且嵌入管状片5的下端5a被定位为比颈环33进一步向下。将通过长的嵌入管状片5获得的使液体L直接向下流动并分配以及防止液体L的流动在水平方向上扩散的有益效果相组合，上述结构允许液体L如通过图1中的箭头双点划线所示进行分配，该液体L通过在吹塑喷嘴4中所包括的供应路径Fs并通过由嵌入管状片5和伸展杆8形成的圆柱形流动路径被排放至口管状部32中。因此，防止液体L与位于颈环33正下方附近的区域，即被成形为瓶41的肩部43的区域相碰撞。因此，限制了从被成形为瓶41的肩部43的区域至被成形为瓶41的躯干部44和底部的区域的材料分布上的劣化。结果，在与躯干部44和底部相对应的区域中的周壁的厚度落入假设范围内。
另外，当在瓶41成形期间或之后通过填充在内部的液体L使口管状部32膨胀并变形，可以通过将加压气体通过管道P2和引入路径Fa供应至空间S来防止口管状部32变形。然而，在根据本实施例的图1中所示的结构中，由于嵌入管状片5比颈环33进一步向下延伸而同时基本上被安装到口管状部32(可以具有0-0.5mm，优选为0.2mm以下的间隙)中，故在没有向空间S供应加压气体的前提下有效地防止了口管状部32因液体L而变形。
尽管已根据实施例对根据本发明的吹塑成型装置的结构和有益效果进行了描述，但是本发明不限于上述实施例。例如，根据本发明的实施例的装置适合用于通过双轴伸展吹塑成型使由诸如PET树脂、聚丙烯树脂等的合成树脂制成的瓶成型。然而，根据本发明的装置不限于双轴伸展吹塑成型并且可以用于其中以一般的方式使预成型件膨胀并且变形以成形为容器的吹塑成型。此外，可以省略伸展杆。而且，根据实施例的结构包括使用液体作为压力介质的用于吹塑成型的基本结构，并且当必要时可以追加设置用于控制成型过程的辅助设备或机构。
工业实用性
如上所述，根据本发明的吹塑成型装置在没有显著修改现有装置的结构的前提下，能够有效防止在使用液体作为压力介质进行吹塑成型期间出现的伸展不均匀，并期望广泛用于使用液体作为压力介质进行吹塑成型的领域。
参考标号
1：金属模具
2：腔体
4：吹塑喷嘴
5：嵌入管状片
5a：下端
6：圆周阶梯部
7a、7b：密封构件
8：伸展杆
11：间隔壁构件
12：支撑法兰片
15：固定块
21：加压液体供应装置
Fa：引入路径
Fs：供应路径
L：液体
P1、P2：管道
S：空间
31：预成型件
32：口管状部
33：颈环
41：瓶
43：肩部
44：躯干部

Claims (3)

1.一种吹塑成型装置，包括：
金属模具(1)，用于吹塑成型，所述金属模具包括限定肩部的部分；以及
吹塑喷嘴(4)，被配置为与有底管状的预成型件(31)的口管状部(32)紧密连通，作为压力介质的液体联接至吹塑喷嘴以通过所述吹塑喷嘴(4)被提供至所述预成型件(31)中，
所述吹塑成型装置的特征在于，所述吹塑喷嘴(4)在其下端部设置有嵌入管状片(5)，所述嵌入管状片被配置为插入至所述口管状部(32)中，以及
所述嵌入管状片(5)具有的长度使得在所述吹塑喷嘴(4)与所述口管状部(32)连通的状态下所述嵌入管状片(5)的下端比颈环(33)进一步向下延伸，所述颈环(33)被设置在所述口管状部(32)的下端周围。
2.根据权利要求1所述的吹塑成型装置，其中，
所述吹塑喷嘴(4)在其外周壁上设置有圆周阶梯部(6)，所述圆周阶梯部的直径朝向所述圆周阶梯部的下方减小，并且由于在圆周阶梯部(6)与所述口管状部(32)的上端面之间经由密封构件(7a)抵接而使所述吹塑喷嘴(4)与所述口管状部(32)紧密连通。
3.根据权利要求1或2所述的吹塑成型装置，其中，
用于纵向伸展的伸展杆(8)被插入并且布置在所述吹塑喷嘴(4)中。
CN201380028010.XA 2012-03-30 2013-01-22 吹塑成型装置 Active CN104364066B (zh)

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