CN1105928A - 在注塑拉坯吹塑中模塑预制品的方法 - Google Patents

Abstract

一种在注塑拉坯吹塑中模塑预制品的方法，其中 气体进入预制品和注塑模芯之间的界面，这样，气体 压力引起注模中预制品与注塑模芯隔离，因而，能够 使预制品高温脱模。

Description

本发明涉及在将注塑模预制品拉坯吹塑成模制品时使用的模塑预制品的方法。

注塑拉坯吹塑是这样一种方法：注塑模塑预制品从注模和注塑模芯（阳模）脱模，并被转移至吹塑模中，此时，在由颈模紧紧固定的预制品的颈部（也称作嘴部）下方的部分被拉坯杆双轴向拉伸和扩展，并吹空气，形成一种容器，如具有薄壁厚瓶体的瓶子；该拉坯吹塑步骤是既可以在脱模预制品经过温度调理之后进行的，又可以在预制品脱模后不经调理而马上进行。

在两种情况下，拉坯吹塑步骤是在以下状态下操作的：注塑模塑过程中产生的熔化树脂的热能以热量的方式保持在预制品中，这样，预制品处在尽可能高的温度下被认为很需要，因此，预制品能够尽可能早地从注模中脱模。

在本发明中描述的术语“在高温状态下将预制品脱模”指在中间状态下将预制品脱模，其中预制品的内部仍显示高温和未固化状态，而其中预制品的形状由它的表层所保持；因为内部热量将随时间升至一峰值，使得在被脱模后预制品的表面温度提高，然后缓慢降低。

这种高温脱模对于所有的模塑材料来说并不易于操作，对于一些模塑材料，即使注塑模芯的斜度（draft）被设置在一可允许的极限，也很难通过普通方法进行操作。广泛用作薄壁厚包装容器的模塑材料的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）能够容易地脱模；聚丙烯（PP），聚碳酸酯（PC）等不容易脱模；而聚乙烯（PE）非常难脱模。

一般来说，当熔化树脂被注塑和充入到由注模和注塑模芯形成的注塑腔中时，熔化树脂的内和外表面与早已冷却的模腔表面和注塑模芯表面接触，使其因骤冷而固化，因而形成了表层。表层会随时间延长而在厚度上增加并因此而出现收缩。这种收缩引起在其中形成的预制品的内表面与注塑模芯表面紧密接触而另一方面外表面从腔表面脱离。

这还进一步引起预制品的内表面比外表面冷却到更低的温度，因此会出现这样一种状态，即预制品很牢固地固定在注塑模芯上。聚丙烯和聚乙烯比聚对苯二甲酸乙二醇酯有更强的向这种状态发展的趋势，尤其对于聚乙烯来说，在高温下将它脱模是困难的，仅仅在表层形成后有足够的厚度后才能进行（脱模）操作，这样，在脱模后进行拉坯吹塑时，易于产生不均匀的壁厚，因此必然会出现这种情况，质量好的薄壁厚容器不能通过拉坯吹塑大量生产。

对于聚丙烯来说，当用于那些注塑模芯斜度能设定在较大值的产品的预制品时，如用于具有宽口径的宽口瓶的预制品时，高温脱模能够相对容易地操作，而当用于那些人们大量需要的普通包装瓶和因它们的小口径而将斜度限制在较小值的预制品时，在进行脱模操作时，需要很高的熟练技术，同时还存在产量方面的问题，这样，在某种程度上限制了脱模操作。

对于用作模塑材料的对苯二甲酸乙二醇酯来说，当预制品的温度分布是通过壁厚的调节来进行时，该注塑模芯表面被部分地和光滑地切削以增加预制品的壁厚。然而，注塑模芯表面上的切削深度具有一定的限制，以使当斜度为约1°时该深度不大于约0.2mm，这样，如果该表面被切削至比这一数值还深的深度，在预制品脱模时将注塑模芯取出将变得很困难，因而会引起预制品外形的损坏。因此，通过增加壁厚而实现的温度分布的调节是要受一定限制的。

本发明是考虑上述情况而完成的，本发明的目的是提供了在新颖的注塑拉坯吹塑时模塑预制品的方法，其中在注塑模塑预制品的过程中，利用空气压力将预制品从注塑模芯上脱离，因而可允许高温脱模，而且允许曾经很难操作的模塑材料进行拉坯吹塑，以及通过增加壁厚而实现的温度分布的调节是容易操作的。

根据上述目的，本发明的特点在于一种在拉坯吹塑中模塑预制品的方法，在该方法中，注塑模塑好的预制品是在高温状态下从注模中脱模而注塑模芯则被颈模固定，该脱模预制品既可以在注塑模塑好的预制品脱模后立即被拉坯吹塑成模制品，又可以在脱模制品通过加热装置进行调理之后被拉坯吹塑成模制品，该方法的特征在于该方法进一步地包括以下步骤：强制具有预定压力的气体进入在由在注塑腔注入塑一种树脂而形成的预制品和注塑模芯之间的界面，以使气体压力引起预制品的内表面与注塑模芯的表面隔离并推动预制品紧贴腔表面，从而进行冷却步骤制得预制品的表层，并在预制品内表面与注塑模芯的表面隔离的状态下使预制品脱模。

本发明的另一个特点在于将气体强制压入预制品和注塑模芯之间的界面是在保压步骤完成之后开始的，并且是在预制品脱模之前、但在冷却过程（为制备预制品的表层）结束之后停止的，优选将气体强制压入是冷却步骤时间开始计数的同时开始的，并在冷却步骤结束的同时而停止。

在上述组成中，对于腔中刚在保压步骤结束后的预制品来说，除了薄壁厚颈部和底部，只有它与腔表面和模芯表面相接触的内外表面冷却和固化后形成表层，而它的内部仍然处在高温下，因而它总体上处于柔软状态，这样，强制进入注塑模芯和预制品之间的气体是以使预制品膨胀的方式进去的，因而引起预制品紧贴腔表面。

这势必会引起预制品的内表面与模芯表面脱离和它的外表面紧紧接触腔表面，这样外表面比内表面更易于冷却，并且预制品与注塑模芯隔离，避免预制品牢固地固定在注塑模芯上，因而，在高温下脱模变得容易了。

附图的简述

图1是用于本发明预制品模塑方法的闭模过程中的模塑设备的纵向剖视图。

图2是显示预制品模塑状态的注塑腔上部分的部分纵向剖视图。

图3是显示注塑模芯和预制品之间气层的注塑腔上部分的部分纵向剖视图。

图4是显示预制品脱模状态的模塑设备的部分纵向剖视图。

编号的解释

在图1中，编号1表示固定在机器底端上的用来模塑预制品的注塑模，在它上部有腔的开口2，在它底部有注嘴3通过注模的嘴与注模相接触。编号4表示锥形、梯形的包括一副右/左分瓣模的颈模，它也作为预制品的夹具。颈模4具有凹陷式截面，在其下部的大直径孔和孔的壁面5，在该壁面上已刻有一种形状，如模制品的螺纹状或支承环。

上述颈模4安装在贯穿通孔7的下侧、转移板6的板面上。转移板6被安置后，能使它相对于注模1可上下和水平移动。在转移板的下侧表面，在上述贯通孔7的两侧，安装了一副导向元件8（图1中仅显示一侧），固定上述颈模4的分瓣模的底板9，9在其两端被嵌入式固定在该导向元件上并且是可开启式安装的。

在底板9，9的两侧，被贯穿一联接轴10，并有弹簧11，11安装在联接轴10的端部和底板9，9之间，该弹簧总是弹性地向内施加压力使颈模4保持闭合。通过从上侧将楔形开启元件（它的视图被略）推入在底板9，9的邻接部分（abutting portions）的两侧所形成的缝中，而将弹簧11，11压缩通过底板9，9。这会引起底板9，9向外移动，因而打开了颈模4。

编号12表示注塑模芯，在其中有一冷却通路12a。注塑模芯12通过插入式固定在模芯支持元件13的中心部分中而向下被卡紧，该元件可以上下移动并相对来说在上述颈模4的上部分的上方。从模芯支持元件13中突出的长度包括这样一段长度：其中它的头穿过上述颈模4直伸到注模1的腔底附近，用于模塑预制品的注塑腔14就这样沿着颈模4、通过注模1形成了。

上述模芯支持元件13被固定到合模板15的下侧表面上，它在转移板6的上侧的上方被安装为可上下移动，并且它的头（注塑模芯12通过它伸出）在形成后能够供一种凸形，以便固定到上述颈模4的凹形部分中。

在插入式固定的模芯支持元件13的中心部分中的注模芯12的支持部分的周围，安装了气流通间隙16，该间隙在模芯支持元件13的头部被开通，与上述注塑腔14联通。气体流通间隙16与在模芯支持元件侧边钻好的气体通道17联通，从而能让气体吹入注塑腔14。

在本发明中可使用的气体的实例，例如是空气、氮气等。

对于上述气体流通间隙16的间隙18而言，为了防止注入和排入注塑腔14的熔化树脂进入该间隙和然后以毛剌（burr）形式残留下来，需要将该间隙尺寸限制至3/100mm或更低。

编号19表示注模1的冷却通道，编号20表示在模芯支持元件13的上部分安装有模芯固定元件。冷却剂（例如冷却水等）时时流动通过冷却通道19和上述注塑模芯12的冷却通路12a。

使用上述模塑设备的预制品注塑模塑法将在下文中进行解释。对于处于固定状态的和通过冷却剂流通已被冷却至所要求的温度的注模1来说，上述转移板6和合模板15下降；注模1和颈模4被成型为封闭式，如图1所示；然后注塑模芯12从颈模的上侧插入模腔，形成注塑腔14。

借助合模板15，模芯支持元件13受压紧靠颈模4，然后将熔化状态热塑性树脂的模塑材料通过注嘴3注入和排入注塑腔14。如图2所示，排入到模芯支持元件13的头面的模塑材料促使预制品12形成。当注料步骤结束时，该模塑方法进入保压步骤。

在保压步骤结束时，该方法进行到开始计时的冷却步骤。在开始计时的同时，压缩机供料管道中的阀门（未画出）开通，这样具有所需要压力的压缩气体通过在模芯支持元件侧边的气体通道17被供给上述气体流通间隙16。

上述冷却步骤是通过冷却剂流经注模1和注塑模芯12而进行的。为了让预制品21的颈部进行注塑模塑，和防止拉坯杆在预制品底部穿透，对于某些模塑材料，该颈部分的温度可被设定在比需要拉坯吹塑的瓶体部分的温度要低的值。

对于腔中刚在保压步骤结束后的预制品21来说，除了薄壁厚度颈部和底部之外，只有它与腔表面和模芯表面相接触的内外表面被冷却和固化，形成表层，其内部仍然处在较高的温度下并因此而处于固化前的中间状态。因此，预制品21总体上处在柔性状态，并不能完全承受外部压力，这样气体流通间隙16中的气体通过预制品开口以如下这种方式进入底部：气体通过开通的间隙18并沿注塑模芯12进去，使预制品21膨胀靠向注塑模芯12和预制品21之间的界面。

结果，从预制品21的颈部到底部的内表面与模芯表面脱离，因而在其中产生了隔离。强迫进入注塑模芯12和预制品21之间的界面的气体压力引起预制品21贴靠在模腔表面上。界面中的空气一直将这种状态保持着，直到供气停止，因而形成了隔离层22，如图3所示。与现有技术相反，这样会引起内表面与模芯表面脱离而外表面与腔表面紧密接触，这样外表面比内表面更易于冷却。

上述预制品21的冷却是在当预制品21通过在内外表面上形成的表层保持其形状时结束的，并且该预制品可通过在其早已固化的颈部用颈模4夹住而被转移到吹塑模中。在冷却时间结束的同时，压缩气体的供应也因阀门关闭而停止。

在冷却步骤结束后，立即将预制品21脱模。脱模是通过提升合模板15和向上拔出注塑模芯12而进行的。脱模是使用颈模4作为反力在其中它支持颈部的状态下进行的，这样，在其中预制品21牢固地固定在注塑模芯12上的状态下，预制品21被强拉通过颈模4而变形为很短的长度，在其中预制品21早已与根据本发明的注模中的注塑模芯12隔离的状态下，脱模可顺利地进行，甚至当预制品21处在柔性状态下。

由注塑模芯12向上轻微地移动可使隔离层22与外界空气联通。这势必使里面残留的气体压力受损失，这样，柔性预制品21则通过曾经推动的力量而恢复。但是，恢复力并不大到可以牢固地固定在注塑模芯12上，并且对腔表面的推动力被消除，这样，通过转换平板6（参见图4）的提升顺利地进行从注塑模1脱模的下一步骤。

在这种方式中，颈部被颈模4支持的预制品21的形状和壁厚分布是按照设计制得的，并且，该预制品通过转移板6的水平移动能照原样转移到下一个温度调节位置或转移到吹塑的位置。

在需要温度调节的模塑方法中，对于脱模后的上述预制品，该预制品将因拉坯吹塑而安放入温度调节槽中，其中根据膨胀系数的大小调节预制品每一部分的温度，然后被转移到吹塑模中进行拉坯吹塑。

在脱模后立即进行拉坯吹塑的模塑方法中，当预制品形成时预制品每部分的内部热量已通过壁厚分布的调节而调节了，这样，拉坯吹塑是在内部热量的差异随时间消失而使预制品温度总体上趋于均匀之前（即，在表面温度达到峰值之前）的时间内进行的。

在上述两种模塑方法中，高温脱模能形成高质量薄壁厚瓶子，并能用以前很难模塑的模塑材料进行拉坯吹塑。

虽然所说明的实施方案包括其中转移板6相对于注模1上下移动的组成，但相反，还可使用其中注模相对于转移板上下移动的组成。

实施例

[模塑实施例1]

模塑材料：聚乙烯，聚丙烯

模制品：500ml奶瓶

预制品  壁厚（mm）  长度（mm）  重量（g）

A  3.0  108  32.0

B  4.5  69  29.8

注塑温度（料筒温度）（℃）

注嘴  175

前段温度  215

中段温度  215

后段温度  185

注塑压力（泵设定压力）（kg/cm²

初级压力（进料）  140

第二级压力（保压）  42

注塑模芯斜度

A  0.79°

B  1.25°

模温

注塑模芯（设定温度℃）  80

注模（设定温度℃）

（预制品的相应部分）

上部（颈部）  12

中部（瓶体部）  80

下部（底部）  12

注料时间（秒）  1.5-1.8

保压时间（秒）  4.7-5.0

冷却时间（保压结束后，秒）  1.8-3.0

吹气时间（同上）  1.8-3.0

吹气压力（kg/cm²） 9.0

脱模温度（表面温度℃）  80-90

（在拉坯吹塑过程中，  115-125）

[模塑实施例2]

模塑材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯

模制品：500ml-包装瓶（用于水或油）

预制品  壁厚（mm）  长度（mm）  重量（g）

2.3  121  24.5

注塑温度（料筒温度）（℃）

注嘴  280

前段温度  280

中段温度  280

后段温度  275

注塑压力（泵设定压力）（kg/cm²

初级压力（进料）  140

第二级压力（保压）  50

注塑模芯斜度  1.0°

模温

注塑模芯（设定温度℃）  13-15

注模（设定温度℃）  13-15

注料时间（秒）  0.7-1.0

保压时间（秒）  2.6-2.9

冷却时间（保压结束后，秒）  1.0

吹气时间（同上）  1.0

吹气压力（kg/cm²） 9.0

脱模温度  60-70

（表面温度℃）  （在拉坯脱模过程，80-90）

本发明如上所述进行注塑模塑，这样，本发明表现出以下效果：

当模塑材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯等等时，能比现有技术更早一些脱模，这样，从注料开始到预制品脱模的注射模塑时间缩短了，并且模塑周期也缩短，从而改进了模塑效率，而且几乎消除了脱模过程中的损失，因而降低了模塑成本。

通过增加/降低预制品壁厚而实现的内部热量的调节比现有技术变得更容易，这样，通过拉坯吹塑甚至可以形成具有不规则形状（它的部分膨胀系数上造成很大的差异）的包装容器，以及能够容易地形成扁瓶等。

甚至过去认为通过拉坯吹塑方法很难形成薄壁厚容器的聚乙烯能够作模塑材料，而且能够通过使用常规技术将预制品拉坯吹塑成薄壁厚包装容器，这样，制造成本不会变得太高，与通过吹塑方法的厚壁容器相比较，明显降低了材料的使用量，因此节约了材料和降低了产品成本。

根据本发明的预制品模塑方法的使用热塑性树脂在包装容器上的用途扩大了，因而，通过拉坯吹塑可以大量生产使用与容器相适合的内容物的模塑材料的包装容器。

Claims (2)

1、一种在注塑拉坯吹塑中模塑预制品的方法，其中注塑模塑好的预制品在高温状态下从注模和被颈模支持的注塑模芯脱模，既可以立即在注塑模塑预制品脱模之后，又可以地脱模预制品通过加热装置进行温度调理之后将脱模预制品拉坯吹塑成模制品，其特征在于该方法进一步包括以下步骤：

强制具有预定压力的气体进入在通过在注塑腔中注射树脂而形成的预制品和注塑模芯之间的界面，以使气体压力引起预制品的内表面与注塑模芯的表面隔离并推动预制品紧贴腔表层，和

在预制品内表面与注塑模芯的表面隔离的状态下将预制品脱模。

2、根据权利要求1的模塑预制品的方法，其特征在于强制气体进入预制品和注塑模芯之间的界面是在注射保压步骤结束后开始的和在预制品脱模之前但在用于制备预制品表层的冷却步骤结束之后停止的。

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