CN1216496A - 吹模方法 - Google Patents
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Abstract
一种吹模方法,其中,气体吹入一模具(7)中的一型坯中而膨胀该型坯,从而该型坯与模具的一成形部接触而生成空心模制品(6),为了冷却而排出空心模制品(6)中的气体,该吹模方法的特征在于,空心模制品(6)的内部气压设定为5－8kgf/cm2(G),满足关系式F≥10×W(其中,F为气体流率(N1/min);W为空心模制品的重量(g)的气体在吹入的同时排出。
Description
发明领域
本发明涉及塑料制品的吹模方法，特别涉及从模具和空心模制品内部进行冷却的吹模方法。
现有技术
在吹模操作中，在把一从挤压机挤出的称为型坯的套筒状熔化树脂夹紧在一分割开的模具的两半模之间后，把空气吹入型坯中使型坯膨胀，从而使膨胀型坯的外形与模具空腔的形状一致，然后型坯在模具中冷却、硬化而生成所需空心模制品。
在吹模操作中，尽管瓶子之类的空心模制品的外表面由于与其中有水循环的模具接触而冷却，但空心模制品的内部因处于绝热状态而不冷却。在空心模制品内部如上所述不冷却的情况下，空心模制品内部气压为所吹入空气的原有气压，空心模制品因与模具紧密接触而冷却。但由于只由模具进行冷却，因此冷却效率低。
在日本待审理专利公告(Tokkai)No.3(1991)-13313所公开的一种冷却方法中，为了缩短冷却时间，空心模制品的内部气压保持一定大小，然后在空气吹入空心模制品内部的同时排出空气，因此空心模制品还从内部进行冷却。
在日本待审理专利公告(Tokkai)No.3(1991)-222714所公开的一种装置中，为了提高内部冷却效率，一吹入空气的吹气管与一排出空心模制品中的空气的排气管相间距，从而空气在整个空心模制品中流动。此外，在日本待审理专利公告(Tokkai)No.5(1993)-104615所公开的一种装置中，一吹气口在气压作用下旋转，从而空气吹到整个空心模制品上。
但是，在一边把空气吹入空心模制品中一边排气的情况下，空心模制品的内部气压比空气的原有气压低。因此把型坯紧压到模具上的力比不进行内部冷却时小，由模具进行冷却的效果比不进行内部冷却时低。
即，在现有内部冷却方法中，尽管进行内部冷却，但另一方面，由模具进行的冷却效果低。因此无法获得足够的冷却效果。
本发明概述
因此，本发明的一个目的是提供一种可有效地由模具进行冷却并从空心模制品内部进行冷却、从而提高空心模制品的冷却效果的吹模方法。
为了实现上述目的经艰苦研究，本申请人发现：把空心模制品的内部气压保持在一定范围内并以一定数量以上的空气之类冷却气体冷却空心模制品的内部，即可同时从空心模制品的内部和外部进行有效、足够的冷却而不降低由模具进行的冷却效果。
本发明的根据即是上述发现。按照本发明，提供了一种吹模方法，其中，一气体吹入一模具中的一型坯中而膨胀该型坯，从而该型坯与模具的一成形部接触而生成空心模制品，为了冷却而排出空心模制品中的气体，该吹模方法的特征在于，空心模制品的内部气压设定为5-8kgf/cm2(G)，满足关系式F≥10×W(其中，F为气体流率(Nl/min)；W为空心模制品的重量(g))的气体在吹入的同时排出。
空心模制品的内部气压和气体流率的上述范围是根据下述测试而确定的。
图2示出在不进行内部冷却、但变动空气原有气压(吹气气压)时测得的空心模制品的脱模温度。模制条件如下。
瓶的容量 200ml
瓶重 20g
树脂 高密度聚乙烯(HDPE)
树脂厚度 主体部0.5-1.5mm
底部1-3mm
吹气时间 6秒
排气时间 1秒
吹气温度 20℃
模具冷却水温度 17℃
如图2所示，瓶中的气压越低，使型坯压靠模具的力越小，因此与模具的有效接触面积减小。此外，由于模制品随着冷却过程收缩，模制品与模具之间的间隙加大。可以看到，随着空气的原有气压下降，由模具进行的冷却效果下降，脱模温度上升。
本申请人从这一结果发现：如把空气原有气压(吹气气压)设定在5-8kgf/cm2(G)或以上，由模具进行的冷却可保持不变。其原因似乎如下。如使树脂压靠模具的力为5-8kgf/cm2(G)或以上，熔化树脂与模具的有效接触面积就不变，模制品不容易与模具分开。因此由模具进行冷却的效果保持不变。
图3和4示出在空气原有气压为5kgf/cm2(G)或10kgf/cm2(G)时进行内部冷却的条件下脱模温度随瓶中气压的变动而变的情况。从图3和4可看出，如在空气原有气压为5kgf/cm2(G)时瓶中的气压为5kgf/cm2(G)，则不进行内部冷却。如在空气原有气压为10kgf/cm2(G)时瓶中的气压为10kgf/cm2(G)，则不进行内部冷却。
首先考察瓶中的原有气压为5kgf/cm2(G)的曲线。
如瓶中气压为2-5kgf/cm2(G)，由于从内部进行冷却的效果补偿了由模具进行冷却的效果的下降，因此脱模温度降低。例如，如把瓶中气压设定成4kgf/cm2(G)、空气流率设定成100N1/min，脱模温度比不进行内部冷却时降低10-15℃。
如瓶中气压降低到2kgf/cm2(G)以下，由于内部冷却效果被由模具进行冷却效果的降低抵销，因此即使空气流率达200-230Nl/min，脱模温度也保持不变。在这种情况下，脱模温度比不进行内部冷却时降低15℃。
但是，如在把瓶中气压保持在6kgf/cm2(G)的同时把空气的原有气压提高到10kgf/cm2(G)而使空气的流率为300Nl/min，脱模温度可比不进行内部冷却时降低20℃-30°。
但应看到，如瓶中气压保持在4kgf/cm2(G)上，由于由模具进行冷却的效果降低，因此即使空气流率达360Nl/min，脱模温度也不会改变，从而造成空气白白浪费。
也就是说，只有在模具中的气压使得由模具进行冷却的效果最大时把大量空气吹入瓶中后排出，才能高效使用空气而提高冷却效果。
下面考察冷却内部所需空气流率。
图5示出空气流率与图3和4的吹气与排气之间的温差之间的关系。
在用空气进行内部冷却时树脂向空气的传热速度决定于树脂向空气传热的传热系数和树脂表面温度与空气温度之差。
因此，如提高空气流率，树脂表面的边界薄膜的厚度减小，树脂向空气的传热量增加而使空气温度大大提高。但是，由于树脂表面温度与空气温度之差也减小，因此空气温升一般保持在25℃上而不变，即排气温度一般为不变的45℃。
由进行内部冷却的具体秒数引起的具体脱模温度的下降决定于空心模制品的厚度、空心模制品的容量等等。对于厚度为0.5-3mm的瓶子来说，进行内部冷却约7秒的脱模温度比不进行内部冷却时降低20-30℃。
因此可根据空气与树脂之间的热平衡算出所需空气流率。
空气带走的热量如下：
空气的比热 0.25cal/g-℃
空气密度 1.2×10-3g/cm3
空气温升 25℃
模具内部冷却时间 7秒
空气流率 F Nl/min，
0.25cal/g-℃×1.2×10-3g/cm3×F Nl/min×25℃×1000 cm3/l×7秒÷60s/min …………………………式(1)
另一方面，树脂失去的热量如下：
树脂的比热 0.5cal/g-℃
瓶重 Wg
如果由内部冷却造成的脱模温度降低20℃
0.5cal/g-℃×Wg×20℃ …………………………式(2)
由于式(1)等于式(2)，因此所需流率如下：
F≥10×W …………………………式(3)
例如，在该例中，由于W=20g，因此F≥200Nl/min。在图5中，如F≥200Nl/min，可知空气温升保持不变，单位体积空气从树脂取走的热量最多。
在现有吹模方法中，空气的原有气压为4-7kgf/cm2(G)。因此，如进行内部冷却，当瓶的内部气压设定成5-8kgf/cm2(G)时，由于空气流率太小而无法获得足够的内部冷却效果。
另一方面，如吹入大量空气后排出，由模具进行冷却的效果由于瓶中气压下降而下降。
由于现有技术中空气的原有气压为4-7kgf/cm2(G)，因此瓶中气压根本无法达到5-8kgf/cm2(G)而使空气流率满足式(3)。
因此，比方说如把空气原有气压提高到10kgf/cm2(G)，就可在瓶中气压为5-8kgf/cm2(G)时使空气流率满足式(3)，从而同时提高从瓶子内外进行冷却的效果。从而降低脱模温度。
在本发明中，使用20℃室温的空气。但如使用冷却空气，则可进一步降低脱模温度。
附图的简要说明
图1为用来实施本发明吹模方法的一内部冷却装置的空气流路图；
图2示出不进行内部冷却时脱模温度与吹气气压之间的关系；
图3示出进行内部冷却时瓶中气压与瓶的主体部的脱模温度之间的关系；
图4示出进行内部冷却时瓶中气压与瓶的底部的脱模温度之间的关系；
图5示出空气流率与空气温升之间的关系；以及
图6示出冷却时间与脱模温度之间的关系。
本发明最佳实施方式
下面结合附图说明本发明吹模方法一实施例。
图1为用来实施该实施例吹模方法的一内部冷却装置的空气流路图。
如图1所示，在该实施例的吹模方法中，气体吹入一模具7中的一型坯中膨胀该型坯而使该型坯紧密接触模具的成形部而生成一空心模制品6，然后为进行冷却从空心模制品6中排出气体。
下面详细说明该实施例的吹模方法。
图1所示空气流路主要包括一把空气之类气体吹入一型坯的吹气路径和一排出吹入型坯中的气体的排气路径。吹气路径包括一气源1与一锤入模具7的一喷嘴部8中的吹针5之间整个距离上的第一吹气路径14a、第二吹气路径14b和第三吹气路径14c。
第一吹气路径14a与第二吹气路径14b之间有一电磁阀3。第二吹气路径14b与第三吹气路径14c之间有一减小空心模制品6和一管道中的空气的排气时间的快速排气装置4。气源1与电磁阀3之间有一防止空气进入的节流阀2。
排气路径包括一位于吹针5与一消音器11之间整个距离上的排气路径15。该排气路径15中在消音器11旁有一释压阀10把空心模制品6中的气压保持在预定范围内。
第三吹气路径14c的中部和排气路径15的中部各有一气压传感器12。此外，释压阀10与消音器11之间有一流率计13。
使用装有该内部冷却装置的吹模机如下进行吹模操作。
首先，从一挤压机挤出的称为型坯的一套筒状熔化树脂夹紧在分割开的模具7的两半模之间后用一切割器(未示出)切断。然后把吹针5锤入模具7的喷嘴部8中。模具7中有许多循环冷水的空腔9。
然后，打开电磁阀3把原有气压为10kgf/cm2(G)的空气从吹针5的顶端吹入型坯中。因此型坯膨胀、紧抵模具成形部而生成空心模制品6。当空心模制品6中的气压达到释压阀10的预定值时，吹入空心模制品6中的空气用释压阀10经排气路径15从消音器11排出。在本发明中，释压阀10的气压设定在5-8kgf/cm2(G)。
关于空心模制品6中的气压，调节一阀之类的流率调节器的打开程度而使分别装在第一吹气路径14a、第二吹气路径14b、第三吹气路径14c或排气路径15上的气压传感器12的读数为5-8kgf/cm2(G)。
在吹气的同时排气预定时间后关闭电磁阀3。当第二吹气路径14b中的气压下降时快速排气装置4由于第二吹气路径14b与第三吹气路径14c之间的气压差而排气，因此第三吹气路径14c、空心模制品6和排气路径15中的空气排出。
当空心模制品6中的气压降低到大气压时，锤入模具7的喷嘴部8中的吹针5与模具7分开后打开模具7，从模具中取出空心模制品6。
举例
接着使用上述内部冷却装置模制出一瓶。模制条件如下。
瓶的容量 200ml
瓶重 20g
树脂 高密度聚乙烯(HDPE)
树脂厚度 主体部0.5-1.5mm
底部1-3mm
吹气温度 20℃
模具冷却水温度17℃
图6示出在不进行内部冷却时；在原有气压为5kgf/cm2(G)、瓶中气压为4kgf/cm2(G)、空气流率为100Nl/min下进行内部冷却时以及在原有气压为10kgf/cm2(G)、瓶中气压为6kgf/cm2(G)、空气流率为300Nl/min下进行内部冷却时冷却时间(吹气时间加排气时间)与底部脱模温度之间的关系。
在原有气压为5kgf/cm2(G)、瓶中气压为4kgf/cm2(G)、空气流率为100Nl/min下进行内部冷却比不进行内部冷却冷却时间缩短约15％(如以105℃的脱模温度作为基准温度，从7秒缩短到6.1秒)。如在原有气压为10kgf/cm2(G)、瓶中气压为6kgf/cm2(G)、空气流率为300Nl/min下进行内部冷却，冷却时间约缩短40％(从7秒缩短到4.4秒)。
从上述测试结果显然可看出，如空心模制品中的气压为5-8kgf/cm2(G)、排气空气的流率满足上述式(3)，即在上述测试中，空气流率在200Nl/min以上，则由模具冷却的效果最大。此外，还可有效地从空心模制品内部进行冷却，从而冷却时间大大缩短。
本发明吹模方法不限于上述实施例，可在本发明精神内作出合适变动。例如，在上述实施例中，释压阀10用作气压调节阀。但也可使用阀之类的流率调节器调节空心模制品6中的气压。此时，吹入型坯中的空气在吹入后立即逐渐排出。
工业实用性
从上述说明显然可看出，按照本发明的吹模方法，把空心模制品的内部气压保持在5-8kgf/cm2(G)即可使由模具进行的冷却的效果最高。除了该内部气压，如在吹气的同时空气排气流率满足式F≥10×W(其中，F为气体流率(Nl/min)；W为空心模制品的重量(g))，则可提高从空心模制品内部进行冷却的效果。
因此，按照本发明，用空心模制品外部的模具和空心模制品内部的空气可获得足够的冷却效果。可通过有效使用空气提高冷却效果。从而生产率因冷却时间大大缩短而提高。
Claims (4)
1、一种吹模方法，其中，气体吹入一模具中的一型坯中而膨胀所述型坯，从而所述型坯与模具的一成形部接触而生成一空心模制品，为了冷却而排出所述空心模制品中的气体；
所述吹模方法的特征在于，所述空心模制品的内部气压设定为5-8kgf/cm2(G)，满足下述关系式的气体在吹入的同时排出：
F≥10×W
其中，F为气体流率(Nl/min)，W为空心模制品的重量(g)。
2、按权利要求1所述的吹模方法，其特征在于，一用来冷却所述空心模制品内部的装置的空气流路包括把(空气之类)气体吹入所述型坯中的吹气路径和排出吹入所述型坯中的气体的排气路径；
所述吹气路径包括一气源(1)与一锤入所述模具(7)的一喷嘴部(8)中的吹针(5)之间整个距离上的第一吹气路径(14a)、第二吹气路径(14b)和第三吹气路径(14c)；
所述排气路径包括一位于所述吹针(5)与一消音器(11)之间整个距离上的排气路径(15)；所述排气路径(15)中在所述消音器(11)旁有一释压阀(10)把所述空心模制品(6)中的气压保持在预定范围内。
3、按权利要求2所述的吹模方法，其特征在于，在所述吹气路径中，所述第一吹气路径(14a)与所述第二吹气路径(14b)之间有一电磁阀(3)；所述第二吹气路径(14b)与所述第三吹气路径(14c)之间有一减小所述空心模制品(6)和一管道中的空气的排气时间的快速排气装置(4)；所述气源(1)与所述电磁阀(3)之间有一防止空气进入的节流阀(2)。
4、按权利要求3所述的吹模方法，其特征在于，所述第三吹气路径(14c)的中部和所述排气路径(15)的中部各有一气压传感器(12)；所述释压阀(10)与所述消音器(11)之间有一流率计(13)。
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