CN107848188B - 液体吹塑成型装置以及液体吹塑成型方法 - Google Patents

Abstract

执行将树脂预制件(10)液体吹塑成型成具有预定形状的容器的液体吹塑成型装置(1)包括：其中设置有预制件(10)的吹塑成型模具(11)；与预制件(10)的开口(10a)接合的吹塑喷嘴(15)；将加压液体供应至连接到吹塑喷嘴(15)的供应路径(17)的加压液体供应部分(19)；以及设置在供应路径(17)内的密封构件(20)，并且密封构件(20)相对于吹塑喷嘴(15)打开和关闭供应路径(17)，其中加压液体供应部分(19)配置成在开始打开密封构件(20)之后开始向供应路径(17)供应加压液体。

Description

液体吹塑成型装置以及液体吹塑成型方法

技术领域

本发明涉及液体吹塑成型装置和液体吹塑成型方法，液体吹塑成型装置将加压液体供应到树脂预制件并将树脂预制件液体吹塑成型成具有预定形状的容器。

背景技术

以聚丙烯(PP)瓶和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶为代表的树脂容器用于其中包含有各种液体(诸如饮料、化妆品、药物、清洁剂和洗发水)的应用中。这样的容器通常通过吹塑成型预制件来制造，预制件由树脂材料模制成带底的圆柱形形式。

使用加压液体作为供应给预制件的液体的液体吹塑成型装置被称为吹塑成型预制件的吹塑成型装置。例如，在专利参考文献1中，液体吹塑成型装置被描述成具有吹塑成型模具、吹塑喷嘴、加压液体供应部分和密封构件，其中，吹塑成型模具中设置有预制件，吹塑喷嘴与设置在吹塑成型模具中的预制件的开口配合，加压液体供应部分将加压液体供应至连接到吹塑喷嘴的供应路径，密封构件打开和关闭通向吹塑喷嘴的供应路径。通过从加压液体供应部分将加压液体进给到供应路径并打开密封构件，加压液体被供应到预制件的内部，并将此预制件液体吹塑成型成预定形状的容器。凭借这样的液体吹塑成型装置，通过使用最终作为产品包含在容器中的诸如饮料的内含物流体，省略了在模制容器之后利用内含物流体填充容器的步骤，并且这可以简化该制造过程和液体吹塑成型装置的构造。

现有技术参考文献

专利参考文献：

专利参考文献1：日本未经审查的第2013-154617号专利申请

发明内容

这种液体吹塑成型装置是通过打开密封构件的操作开始的同时开始从加压液体供应部分向供应路径供应加压液体来执行液体吹塑成型的设备。

在这种构造中，当开始从加压液体供应部分向供应路径供应加压液体时，密封构件不打开，并且因此当密封构件开始打开时，在初始阶段中的供应路径中的液体的压力上升。此外，当密封构件在该状态中打开时，带有上升的压力的液体立即供应至预制件；因此，在液体向预制件供应的第一阶段中，预制件中的液体的行为被干扰，并且存在在模制预制件之后在容器中产生错位而降低模塑能力以及壁厚度不均匀等担忧。

本发明是针对该问题设计的；其目的是提供通过在向预制件供应液体的初始阶段中使液体的行为稳定来提高预制件的模制能力的液体吹塑成型装置和液体吹塑成型方法。

解决问题的手段

本发明的液体吹塑成型装置是将树脂预制件液体吹塑成型成预定形状的容器的液体吹塑成型装置；其具有吹塑成型模具、吹塑喷嘴、加压液体供应部分和密封构件，其中，上述预制件设置在吹塑成型模具中，吹塑喷嘴与上述预制件的开口配合，加压液体供应部分向连接到上述吹塑喷嘴的供应路径供应加压液体，密封构件放置在上述供应路径上并且打开和关闭到上述吹塑喷嘴的上述供应路径。该液体吹塑成型装置的特征在于，在已经开始打开上述密封构件之后上述加压液体供应部分开始向上述供应路径供应加压液体。

在具有上述构造的本发明的液体吹塑成型装置中，期望的是将从开始打开上述密封构件直到上述加压液体供应部分开始向上述供应路径供应加压液体的时间设定为不短于0.01秒并且不长于0.05秒。

在具有上述构造的本发明的液体吹塑成型装置中，期望的是将从开始打开上述密封构件直到上述加压液体供应部分开始向上述供应路径供应加压液体的时间设定为不短于0.01秒并且不长于0.03秒。

在具有上述构造的本发明的液体吹塑成型装置中，期望的是液体吹塑成型装置配备有用于在纵向方向上延伸上述预制件的延伸杆。

本发明的液体吹塑成型方法的特征在于，其是将树脂预制件液体吹塑成型成预定形式的容器的液体吹塑成型方法；其使用具有吹塑成型模具、吹塑喷嘴、加压液体供应部分和密封构件的液体吹塑成型装置，其中，预制件设置在吹塑成型模具中，吹塑喷嘴与设置在吹塑成型模具中的预制件的开口配合，加压液体供应部分将加压液体供应至连接到吹塑喷嘴的供应路径，密封构件打开和关闭到吹塑喷嘴的供应路径，并且在已经开始打开上述密封构件之后，上述加压液体供应部分开始向上述供应路径供应加压液体。

在本发明的液体吹塑成型方法中，在上述构造中，期望的是将从开始打开上述密封构件直到上述加压液体供应部分开始向上述供应路径供应加压液体的时间设定为不短于0.01秒并且不长于0.05秒。

在本发明的液体吹塑成型方法中，在上述构造中，期望的是将从开始打开上述密封构件直到上述加压液体供应部分开始向上述供应路径供应加压液体的时间设定为不短于0.01秒并且不长于0.03秒。

本发明的有益效果

根据本发明，在已经开始打开密封构件之后，加压液体供应部分开始向供应路径供应加压液体；因此，在密封构件打开之前，由加压液体供应部分防止了供应路径中的液体的压力增加到特定值之上。因此，在将液体供应到预制件的初始阶段中使得该液体的行为稳定，并且可以提高预制件的模制能力。

因此，根据本发明，可以提供通过在将液体供应至预制件中的初始阶段中使液体的行为稳定来提高预制件的模制能力的液体吹塑成型装置和液体吹塑成型方法。

附图说明

图1：示出了本发明的工作实施方式的液体吹塑成型装置的构造的说明图。

图2：示出了图1中示出的液体吹塑成型装置的状态的说明图，其中，预制件正在液体吹塑成型装置中进行液体吹塑成型。

具体实施方式

本发明将参考附图在下文具体地说明。

图1中示出的本发明的液体吹塑成型装置1通过液体吹塑成型方法将树脂预制件10液体吹塑成型成具有预定形状的容器，以制造作为本发明的工作实施方式的该容器。此外，液体吹塑成型是使用加压液体代替加压空气作为供应给预制件10的加压流体的吹塑成型类型。

例如，液体吹塑成型装置1具有由用于吹塑成型的模具构成的吹塑成型模具11。尽管图1中仅示出了一部分，但是该吹塑成型模具11的腔室12具有瓶子形状，并且腔室12在吹塑成型模具11的上表面处向上打开。虽然细节未被示出，但是吹塑成型模具11被制造成使得其可以向左和向右打开，并且通过打开吹塑成型模具11，可以将模塑产品从吹塑成型模具11移除。

预制件10设置在吹塑成型模具11中；预制件10由该液体吹塑成型装置1通过液体吹塑成型模制成容器。

作为预制件10，可以使用通过诸如注射模塑、压缩模塑、挤压模塑等方式模制通过加热产生可拉伸性的诸如聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的树脂材料将预制件10模塑成设置有开口10a和主体10b的带底的圆柱体(大致为试管形状)。这种预制件10被预先加热至产生可拉伸性的特定温度，并且在竖直位置上设置在吹塑成型模具11中，在此状态的预制件10中，开口10a在腔室12上凸出。

此外，预制件10不限于仅由一种树脂材料模制的单层结构，预制件10还可为多种树脂材料层压的层压结构。在此情况下，多个树脂层可通过彼此结合形成，但是多个树脂层还可制成外层和内层由不同的材料模制并且以外层和内层不结合在一起的方式层压的层压结构，或内层和外层之间放置有粘合层的层压结构，粘合层在此层压结构中在轴向方向上呈带状形式。当预制件10以此方式具有不结合在一起的层的层叠结构时，预制件10可以通过液体吹塑成型装置1模制成预定形状的分层容器。此外，带有层压结构的预制件10不限于以上提到的预制件；预制件可具有任何种类的分层组分。

喷嘴单元13放置在吹塑成型模具11的上表面上，以这样的方式喷嘴单元13相对于吹塑成型模具11在竖直方向上自由移动。喷嘴单元13具有主块状体14和吹塑喷嘴15。

吹塑喷嘴15具有这样的构造，其中主喷嘴体15a和大直径夹持部15b由钢、树脂等材料整体地形成，主喷嘴体15a形成为具有比预制件10的开口10a的内径小的直径的管状形状，大直径夹持部15b与此主喷嘴体15a整体地形成，并且夹持部15b通过配合到主块状体14的内表面来固定至主块状体14。

主喷嘴体15a与吹塑成型模具11的腔室12同轴设置，并且当喷嘴单元13下降至特定位置时，喷嘴单元13与已经附接至吹塑成型模具11的预制件10的开口10a接合。此外，符号16表示密封主喷嘴体15a和开口10a之间的间隙的密封体。

在垂直方向上延伸并且与主喷嘴体15a同轴设置的供应通道17放置在主块体14内；该供应通道17在其下端处连接到吹塑喷嘴15。

加压液体供应部分19通过管18连接到供应通道17。加压液体供应部分19可以通过管18将已经加压至特定压力的液体供应至供应通道17。当加压液体从加压液体供应部分19供应至供应通道时，预制件10开始被液体吹塑成型成具有符合吹塑成型模具11的腔室12的形状的容器。

对于加压液体供应部分19，期望的是使用通过使用例如作为压力源的柱塞泵来构成的一个加压液体供应部分，但是还可以使用具有其他构造的加压液体供应部分，只要其可以将已经加压至特定压力的液体供应至预制件10的内部。

密封构件20设置在供应通道17内，以相对于吹塑喷嘴15打开和关闭该供应通道17，即，打开和关闭供应通道17和吹塑喷嘴15之间的流动路径。密封构件20形成为沿着供应通道17的轴线延伸的圆柱形形状，并且关于主块状体14在垂直方向上在供应通道17内自由移动。与此相关，锥形阻挡表面15c放置在吹塑喷嘴15的夹持部15b的上表面上。当密封构件20移动至较低的行程端时，放置在密封构件20的下端的锥形表面20a接触阻挡表面15c，因此供应通道17和主喷嘴体15a之间的连通被阻挡，并且供应通道17进入供应通道17相对于吹塑喷嘴15被阻隔的状态中。另一方面，当密封构件20向上移动时，放置在密封构件20的下端的锥形表面20a与阻挡表面15c分离，因此供应通道17和主喷嘴体15a连通，并且供应通道17进入供应通道17相对于吹塑喷嘴15打开的状态，即，在开启状态中。

因此，如图2所示，由于主喷嘴体15a与预制件10的开口10a配合，并且利用在密封构件20开启并且供应通道17与吹塑喷嘴15连通的状态中致动的加压液体供应部分19，加压液体通过供应通道17和吹塑喷嘴15从加压液体供应部分19供应至预制件10中，并且可以液体吹塑成型预制件10。

液体吹塑成型装置1还可以通过在插入孔中安装延伸杆22构成，延伸杆22在密封构件20的中心中形成，使得延伸杆22自由滑动。在此情况中，延伸杆22在垂直方向(轴向方向)上相对于密封构件20自由移动。如图2所示，通过相对于密封构件20向下移动(朝向腔室12的底部)，延伸杆22向下推动设置在吹塑成型模具11中的预制件10的主体部10b的底部，并且此主体部10b在腔室12内的轴向方向(垂直方向)上延伸。即，如果安装了延伸杆22，则液体吹塑成型装置1通过执行双向延伸吹塑成型的方式构成，其中设置在吹塑成型模具11中的预制件10通过加压液体在直径方向上延伸，同时预制件10使用延伸杆22在垂直方向上延伸。

此外，制造加压液体供应部分19、密封构件20和延伸杆22制造成使得它们由未在附图中示出的控制设备在它们的操作和操作时序等中作为整体进行控制。

如以上讨论的，在主喷嘴体15a与预制件10的开口10a接合的液体吹塑成型装置1的状态中，密封构件20打开，并且供应通道17与吹塑喷嘴15连通，并且加压液体从加压液体供应部分19供应至供应通道17。因此，加压液体通过吹塑喷嘴15供应至预制件10，并且执行液体吹塑成型。此外，在此时，在密封构件20的打开已经开始(密封构件20的打开操作已经开始)后，加压液体供应部分19开始向供应通道17供应加压液体。即，在本发明的液体吹塑成型装置1中，从加压液体供应部分19向供应通道17供应加压液体不在开始打开密封构件20的同时开始；在密封构件20已经开始打开之后，加压液体开始从加压液体供应部分19供应到供应通道17。以此方式，防止了在密封构件20打开前，供应通道17中的液体通过加压液体供应部分19加压到特定值之上。当密封构件20已经打开到液体可以充分地流动的程度时，液体以期望的压力供应给预制件10，液体在供应至预制件10的初始阶段中的行为是稳定的，并且可以提高预制件10的模塑能力。

此外，对于密封构件20优选地构成为使得在打开操作开始的同时开始打开密封构件，但是密封构件20还可以以在打开操作开始之后经过某段时间后开始打开的这样的方式构成。在这种情况下，对于加压液体供应部分19，密封构件20开始打开操作的时间不作为根据；加压液体向供应通道17的供应以作为根据的当密封构件20实际上已经开始向吹塑喷嘴15打开供应通道17时的时间开始。

如以上讨论的，为了在向预制件10供应的初始阶段中使液体的行为稳定并且提高预制件10的模制能力，期望的是，使密封构件20开始打开和加压液体供应部分19开始向供应通道17供应加压液体之间的时间不小于0.01秒并且不超过0.05秒。如果此时间小于0.01秒，则当加压液体供应部分19已经开始向供应通道17供应加压液体时，密封构件20的打开程度仍然很小，将对供应通道17中的液体加压稍微高于特定值的值，并且预制件的模塑能力将轻微地降低。另一方面，如果此时间比0.05秒长，则在预制件10由加压液体进行液体吹塑成型前，流入预制件10的未加压的液体量变大，并且处于加热的状态中的预制件10由该液体冷却，从而降低了预制件10的模塑能力。因此，如以上讨论的，可期望密封构件20开始打开和加压液体供应部分19开始向供应通道17供应加压液体之间的时间不小于0.01秒并且不超过0.05秒。

此外，为了进一步提高预制件10的模制能力，期望的是，使密封构件20开始打开和加压液体供应部分19开始向供应通道17供应加压液体之间的时间不小于0.01秒并且不超过0.03秒。如果该时间比0.03秒长，则可以避免由供应通道17中的压力的上升引起的模制能力(包括成形能力)的降低，但是在预制件10由加压液体进行液体吹塑成型之前流入预制件的未加压的液体量变大，并且处于加热的状态中的预制件10由该液体冷却，从而降低了预制件10的模制能力。此外，在容器被模制后，容器的收缩变大，并且降低了容器的填充容量。这还将与由过度冷却引起的容器的错位有关。如果此时间比0.03秒短，则在预制件10由加压液体进行液体吹塑成型之前流入预制件10的未加压的液体量可以为相当小的，使得关于预制件10的冷却的影响基本上为零；因此，可以防止在预制件10处于加热的状态中预制件10由液体冷却以及预制件10的模制能力的降低，并且可以提高预制件10的模制能力。

此外，当使用具有比预制件10的加热温度(余热温度)低的温度的液体时，加重了预制件10被冷却以及由向预制件10供应未加压液体引起的预制件10的模塑能力降低的问题，例如，如果供应给预制件的液体的温度处于常温(例如，20℃)或更低温度(10℃或更低)，但是此问题可以通过将液体的温度提高至不引起预制件10的冷却的程度来解决。

接下来，为了证实本发明的效果，实施了改变在密封构件的打开操作开始之后直到加压液体供应部分开始向供应通道供应加压液体的时间的试验并执行了液体吹塑成型，以评估预制件在模制成用作360ml容量的瓶子形状的容器的情况下的模制能力，瓶子形状的容器通过将加压至特定压力的处于常温(20℃)的水供应至预制件来液体吹塑成型树脂预制件来模制。

表1

在表1中，“加压液体供应部分的操作时间”行示出了在密封构件的打开操作开始后直到加压液体供应部分开始向供应通道供应加压液体的时间(以秒为单位)。此外，此行中的“0”示出了在密封构件的打开操作开始的同时加压液体供应部分开始向供应通道供应加压液体的情况。“密封构件的打开程度”行(以百分比(％))示出了相对于当流动通道完全地打开时，由打开密封构件引起的供应通道与吹塑喷嘴之间连通的流动通道的有效截面面积。“0”示出了此流动通道完全地关闭，并且“100”示出了流动通道完全地打开。此外，“初始供应阶段供应通道中压力上升”行是加压液体供应部分已经开始向供应通道供应加压液体的初始阶段中供应给预制件的液体的压力。“是”示出了压力已经超过特定值(由加压液体供应部分设定的值)，并且“否”示出了压力未超过特定值的状态。此外，“错位”行示出了在模制之后评价容器中存在或不存在错位的结果。此外，对于模制之后容器的特性值，示出了容器的填充容量(可以向容器中引入的液体量)的3次测量的结果和3次测量结果的平均值。

根据表1的结果，能够证实的是，在加压液体供应部分的操作时间为0(秒)的情况下，即在开始打开密封构件的同时加压液体供应部分开始向供应通道供应加压液体的情况下，在初始供应阶段中，产生了供应给预制件的液体压力的上升，并且在模塑之后在容器中产生了错位。与此相反，当在开始打开密封构件之后加压液体供应部分开始向供应通道供应加压液体的情况下，未产生压力的这种上升，即，未产生由压力上升引起的模制能力的降低，并且提高了模制能力。

具体地，在将加压液体供应部分的操作时序设定为在密封构件的操作开始之后0.01(秒)或更长时间的情况下，当加压液体供应部分开始向供应通道供应加压液体时，确保了密封构件的充足的打开程度，并且能够确保高模制能力。此外，即使在使用处于常温(20℃)的水作为加压水的情况下，如在该试验中这样，如果加压水供应部的操作时序设定为在开始打开密封构件之后不长于0.05(秒)，则证实了在不产生错位的情况下可以预期的高模制能力。根据这些结果，能够证实的是，将加压水供应部的操作时序设定为在开始打开密封构件之后不小于0.01(秒)并且不超过0.05(秒)的情况是优选的。

此外，在将加压水供应部的操作时序设定为在开始打开密封构件之后0.06(秒)的情况下，不产生由上述压力上升引起的模制能力的降低，但是在预制件进行液体吹塑成型之前流入预制件中的未加压的液体量增加，并且预制件被冷却；因此，由于引起的错位等原因使预制件的模制能力降低。在此情况下，由于产生了模制缺陷，所以省略了容器的填充容量的测量。

此外，从表1的评价结果可以看出，与将加压水供应部的操作时间设定为在开始打开密封构件之后0(秒)的情况(即，当在开始打开密封构件的同时加压液体供应部分开始向供应通道供应加压液体时)相比，当将加压水供应部的操作时序设定为距开始打开密封构件不小于0.01秒并且不超过0.03秒时，增加了模制之后的容器的填充容量。根据此事实，能够证实的是，当将加压水供应部的操作时序设定不小于0.01(秒)并且不超过0.03(秒)时，获得了较好的预制件的模制能力。

本发明不限于以上描述的工作实施方式；在不偏离本发明的主旨的范围的情况下，各种修改当然是可能的。

例如，在开始打开密封构件20之后直到加压液体供应部分19开始向供应通道17供应加压液体的时间不限于以上提到的数值范围；其可以设定为任何期望的值。

此外，密封构件20不限于以上描述的构造。只要作为供应通道17设置的供应通道17可以相对于吹塑喷嘴15打开和关闭，那么可采用各种构造。

此外，液体吹塑成型装置1还可以制造成不包括延伸杆22的构造。

符号说明

1 液体吹塑成型装置

10 预制件

10a 开口

10b 主体

11 吹塑成型模具

12 腔室

13 喷嘴单元

14 主块状体

15 吹塑喷嘴

15a 主喷嘴体

15b 夹持部

15c 阻挡表面

16 密封体

17 供应通道

18 管

19 加压液体供应部分

20 密封构件

20a 锥形表面

22 延伸杆

Claims (7)

1.液体吹塑成型装置，其特征在于：

所述液体吹塑成型装置是将树脂预制件液体吹塑成型成具有预定形状的容器的液体吹塑成型装置，并且所述液体吹塑成型装置具有：

吹塑成型模具，所述预制件设置在所述吹塑成型模具中，

吹塑喷嘴，所述吹塑喷嘴接合在所述预制件的开口中，

加压液体供应部分，所述加压液体供应部分将加压液体供应至连接到所述吹塑喷嘴的供应通道，以及

密封构件，所述密封构件设置在所述供应通道中，并且所述密封构件相对于所述吹塑喷嘴打开和关闭所述供应通道；

在开始打开所述密封构件之前，防止所述加压液体向所述供应通道的供应增加到特定值之上；以及

在开始打开所述密封构件之后，所述加压液体供应部分开始向所述供应通道供应所述加压液体，

由此，使所述加压液体的行为在将所述加压液体供应到所述预制件的初始阶段是稳定的。

2.根据权利要求1所述的液体吹塑成型装置，其中，从开始打开所述密封构件到所述加压液体供应部分开始向所述供应通道供应所述加压液体的时间被设定为不小于0.01秒并且不超过0.05秒。

3.根据权利要求1所述的液体吹塑成型装置，其中，从开始打开所述密封构件到所述加压液体供应部分开始向所述供应通道供应所述加压液体的时间被设定为不小于0.01秒并且不超过0.03秒。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的液体吹塑成型装置，所述液体吹塑成型装置配备有用于使所述预制件在纵向方向上延伸的延伸杆。

5.液体吹塑成型方法，其特征在于：所述液体吹塑成型方法为将树脂预制件液体吹塑成型成具有预定形状的容器的液体吹塑成型方法；所述方法使用液体吹塑成型装置，所述液体吹塑成型装置具有：

吹塑成型模具，所述预制件设置在所述吹塑成型模具中，

吹塑喷嘴，所述吹塑喷嘴接合在所述预制件的开口中，

加压液体供应部分，所述加压液体供应部分将加压液体供应至连接到所述吹塑喷嘴的供应通道，以及

密封构件，所述密封构件放置在所述供应通道中，并且所述密封构件相对于所述吹塑喷嘴打开和关闭所述供应通道；

在开始打开所述密封构件之前，防止所述加压液体向所述供应通道的供应增加到特定值之上；以及

在开始打开所述密封构件之后，所述加压液体供应部分开始向所述供应通道供应所述加压液体；

由此，使所述加压液体的行为在将所述加压液体供应到所述预制件的初始阶段是稳定的。

6.根据权利要求5所述的液体吹塑成型方法，其中，从开始打开所述密封构件到所述加压液体供应部分开始向所述供应通道供应所述加压液体的时间被设定为不小于0.01秒并且不超过0.05秒。

7.根据权利要求5所述的液体吹塑成型方法，其中，从开始打开所述密封构件到所述加压液体供应部分开始向所述供应通道供应所述加压液体的时间被设定为不小于0.01秒并且不超过0.03秒。

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