CN85106193A - 制造热塑性材料空心体的方法及装置 - Google Patents

Abstract

用热塑性材料制造空心体的装置有增塑材料螺旋输送器(10)以及借助旋塞开关(20)与毛坯模子(23)相通的蓄料器(11)。该装置包括毛坯成型位置，半成品吹制位置，至少一个温度平衡位置，空心体的拉拔和吹制位置和空心体的取出位置。该装置适用于制造聚酯塑料瓶。

Description

本发明涉及的是用热塑性材料制造空心体的方法及装置。

用热塑性材料制造空心体是大家熟悉的，例如，制造用于盛液体，尤其是盛食用液体的瓶子或烧瓶。通常，把塑性材料捣碎，然后，再用增塑材料螺旋输送器把它搅成糊状。当采用的塑性材料是一种聚脂时，如乙烯-乙二醇的聚对苯二酸酯，必须避免受剪应力，剪应力会破坏分子结构和生成乙醛，影响瓶子所盛液体的味道和质量。为此，必须排除常用的塑料挤出和注入方法。

此外，为了保证把增塑材料的进料机和瓶子的毛坯模分隔开，用一切刀或一穿孔园盘，一般，这些东西在毛坯成型时构成了能引起温度不平衡点的冷表面，这是大家都知道的。

最后，为了从毛坯得到空间定位的瓶子，要同时进行吹制和拉拔的方法也是大家所熟知的。拉拔是用液压或气动控制的芯轴来实现的。一般说来，这会造成瓶子的污染，产生令人不舒服的气味，使它不适合于某些用途。

本发明的目的之一是推荐一种用塑性材料制造瓶子的方法，它不会出现大家所知道那些方法所产生的这类弊端，而且，还可以高速优质地进行生产。

本发明涉及的是用热塑性材料制造空心体的方法。用这种方法时，将一份一次用量的增塑材料移送到毛坯的模子内，以便在模子中构成一个比成品尺寸缩小的毛坯，然后，在另一个模子里进行拉拔和吹制，其特点是。这种方法包括下列几步：毛坯成型;在对尺寸稍大于毛坯的半成品进行温度调节的同时吹制成半成品;保持半成品整个厚度内的温度平衡;拉拔和吹制成空心体;稳定空心体的温度;取出空心体。

本发明的另一些特点是：

-把一份一次用量的增塑材料在低压下通过大口径通道送到毛坯模子中，以避免产生剪应力，

-在把一份一次用量的增塑材料送往毛坯模子的过程中，毛坯的阳模已处在缩回位置，以不对移送产生机械阻力，

-毛坯成型阳模的缩回位置是可调节的，

-冷却毛坯模子和毛坯成型阳膜，以便迅速降低毛坯平均温度，避免出现结晶现象，

-半成品的温度调节是通过使半成品的颈部至底部的温度愈来愈低的多个冷却环来保证。

-半成品厚度内的温度平衡阶段的持续时间长短根据所用的塑性材料而定，

-在吹制空心体前，用红外线遥测温度仪检查半成品的温度。

本发明同时涉及制造热塑性材料空心体的装置。在这种装置中，增塑材料螺旋输送器把准备移送到带有阳模的毛坯模子中的增塑材料放到蓄料器中，通过拉拔和吹制，成为空心体，其特点是，蓄料器包括有一个园柱体，和一个在由螺旋输送器输来的增塑材料的压力下能自由上升的活塞。

本发明的另一些特点是：

-蓄料器有一个环形分配室，增塑材料通过螺旋输送器送到此室，一个镗孔，与园柱体稍呈偏心，以使得园柱体和作为增塑材料通道的镗孔之间的自由空间在螺旋输送器相反的那一侧比较大，以便使流量均匀。

-蓄料器借助旋塞开关与毛坯模子相联通，旋塞开关有一大直径的中心通道，其喇叭口向着园柱体。

-毛坯模子由一整件制成，在移送增塑材料时，毛坯的成型阳模处在可调节的缩回位置。

-半成品模子由一整件制成，周围有好几个冷却环，它们具有不同的温度，从半成品的颈部到底部，其温度愈来愈低。

-在拉拔杆的一端有一根齿条，可通过齿轮沿着另一根固定齿条移动，齿轮由电动机驱动。

-本装置包括一个可绕轴旋转一步一步移动的园筒，于是，规定一定量的工作位置，主要是：一个毛坯成型位置，一个半成品吹制位置，至少一个半成品厚度上的温度平衡位置，一个空心体吹制位置和一个空心体取出位置。

-本装置还包括一个稳定空心体温度的位置和一个检查在颈部模型中有没有残余物的位置。

-本装置包括两个平衡半成品厚度内温度的位置，其中第二个位置上装有红外线遥测温度仪，用来检查半成品的温度。

-在把增塑材料移送到毛坯模子中时，增塑材料螺旋输送器以同一速度连续转动。

-在把增塑材料移送到毛坯模子中时，螺旋输送器减速转动，只是为了补偿移送压力。

现以附图作为例子：

图1园筒端面的示意图，用来规定按照本发明用热塑性材料制造空心体的装置的不同工作位置;

图2是图1第1个工位的垂直剖面视图，对应于本发明的供给增塑材料和毛坯成型;

图3是图1第2个工位的垂直剖面视图，对应于本发明的半成品吹制;

图4是图1第5个工位的垂直剖面视图，对应于本发明的瓶子拉拔和吹制。

从图中，我们可以看到，装置的中心部分是一个绕轴一步一步转动的园筒9（图1），用来确定与本发明的塑性材料空心体制造方法的不同阶段相对应的8个工作位置（从1到8）。位置1是对应于从制造瓶子所须的增塑材料的准确定量开始的毛坯成型位置。

位置2是对应于吹制半成品的位置。

位置3和4是半成品厚度内的温度平衡位置。

位置5是瓶子的拉拔和吹制位置。

位置6是防止局部温度不均匀而稳定瓶子温度的位置。

位置7是已成形瓶子的取出位置，位置8允许在开始新的操作程序前检查颈部模子上有没有其它物质颗粒。

因此，本发明中的空心体制造方法包括下列阶段：毛坯成型阶段;在对尺寸稍大于毛坯的半成品进行温度调节的同时吹制半成品的阶段;平衡半成品厚度内的温度的阶段;拉拔和吹制瓶子阶段;稳定瓶子温度阶段;和取出瓶子阶段。

现参照图2来描述工作位置1。首先，增塑材料螺旋输送器，图中未示出，但用10来代表，它连续向保持温度约290℃的蓄料器11供给糊状塑性材料。蓄料器中有一个中心园柱体12，装有密封环的活塞13在该园柱体中方便地滑动。活塞的操作杆14上有一指针15，指针在刻度为百分之一毫米的测微尺（16）前移动，这可很精确的计量成型毛坯用的塑性材料。这样，对直径约为25毫米的园柱体12来说，能测量的计量范围从30克到0.2克左右。

园柱体12的下面部分被镗孔17围住，孔相对于园柱体稍呈偏心。因此，对增塑材料的通道来说，与螺旋输送器10相反的那一侧的自由空间大于螺旋输送器侧的自由空间（在图2上，即左侧空间大于右侧空间）。特地作成这种偏心是为了使塑料材料在围绕园柱体的整个自由空间里的移动速度相等，即为了使流量均匀。来自螺旋输送器10的增塑材料的接收在环形分配室18中进行。增塑材料从该分配室绕园柱体12下到由镗孔17形成的自由空间里，然后，在推动活塞13的同时上升到园柱体12中。在这些材料下到镗孔17的过程中，它们受到挤压，这样，消除了各层的温差。结果，增塑材料的温度均匀了。

园柱体的下端呈截锥形，以便形成一锐边19。图中以打开位置表示出的旋塞开关20有一直径约6毫米的中心镗孔21，镗孔的上面部分扩成漏斗形以使得与园柱体12实现接触。就在旋塞开关20的下面有一与毛坯模子23相连的通道22。蓄料器11（其温度约290℃）与毛坯模子23（其温度约4℃）之间的热绝缘由耐高温材料块24来保证。这些高温材料如陶瓷或锆的氧化物。

毛坯模子主要包括一个空腔25，它可从蓄料器11中接收一次用量的增塑材料。要制造的毛坯不存在脱模斜度，模子23可以由一整块制成，这样至少有两点好处：一方面没有像由两块材料制成的模子所具有的接合面，另一方面冷却系统完全对称。由在管道内循环流动的载热流体来冷却模子，这种载热流体是稳定的，具有恒温特性和受控时效。

颈部模子26装在毛坯模子23的下部，颈部模子将用作毛坯的支撑以使它转移到下面的工序位置。

为了使毛坯成形，一个阳模27可穿入颈部模子26和毛坯模子23中，通过压紧来有规则地分散增塑材料，以便形成均匀厚度的毛坯。

操作过程如下：先把阳模27放到毛坯模子23中，放在被调好的缩回位置，差不多相当于图2所示的位置。

当活塞13上升到与所加一次用量的增塑材料相对应的位置时，旋塞开关20打开，活塞13把那份增塑材料移送到毛坯模子23中。增塑材料的移送是在约50巴的低压下进行的，移送时通过直径约为6毫米的镗孔21。由于旋塞开关20的中心通道呈漏斗形，所以，实际上对增塑材料来说没有造成剪应力。也就没有形成乙醛。由于阳模27处在缩回位置和不施加与增塑材料的流动相抗的反压力，致使这种移送更加容易。

在移送操作时，不需中断螺旋输送器10的运转。增塑材料一移走，旋塞开关20就回到初始位置（转动1/4转）即关闭位置，活塞13在增塑材料的作用下可重新自由上升。为了防止旋塞开关20和活塞13间的任何粘合现象，活塞的下表面铣成如图中28所示的十字形槽。

为使毛坯成型，阳模27上升并在该位置上保持约8秒钟。增塑材料在毛坯模子23和颈部模子26中的有规则分布是由阳模来保证。阳模一开始受250巴左右的压力。为了避免在毛坯中出现结晶过程，必须使它快速冷却。因此，毛坯模子和阳模被冷却並保持在约4℃。因此，施加到阳模上的压力按连续阶梯形式逐步减小，直到为了避免缩孔所必须的维持压力（约15巴）。在约8秒的这段时间里，模子和阳模，两者都处于4℃，保证塑性材料的明显冷却：塑性材料到达温度约在270℃的毛坯模子中，并在8秒末，毛坯温度从在颈部的约120℃到达顶部的约160℃。当然，这是毛坯厚度中间的温度，表面温度约80℃。

本例中，毛坯长约100毫米，直径约24毫米，厚度约3.6毫米，相应的质量约30克。

在8秒末，缩回阳模，在带动毛坯时，颈部模子26下降，筒9转动一步（1/8转），把毛坯送到位置2。

在所描述的实例中，每阶段的操作过程的持续时间约12秒，其中相应于每个工作位置的操作阶段的第一段持续时间约8秒，从1个I位移送到另一个I位整个操作的第二段持续时间约4秒，此过程包括机械另件就位，紧固，锁紧，等等。

由颈部模子26支撑的毛坯被带到位于半成品模子29下面的位置2，然后，在该模子中把颈部模子26升高而到达图3的位置。半成品模子是由单件制成的，以避免出现接合面。该模子的空腔尺寸稍大于毛坯尺寸，致使毛坯在模子中就位时它们之间没有接触的危险。把吹制阳模30插入颈部模子26中，在约6巴的低压下吹制半成品，使塑性材料贴在模子29的壁上。这种半成品的尺寸如下：长度约101毫米，直径约26毫米，厚度约3.1毫米。

这一操作阶段的主要目的是半成品沿轴向调节温度。为此，半成品模子29上装有一组环31，32，33，保证以不同温度冷却。环31的温度低于环32的温度，环32的温度低于环33的温度。为便于图示，在此示出了3个冷却环，当然，冷却环的数量是可以不同的。在位置2的出口处，半成品的温度已调定，在半成品厚度中间，温度约为110℃左右，在颈部和底部的温度相同。从I位2离开是通过缩回吹制阳模30来实现，并使支撑半成品的颈部模子26降下。

在I位3和4的处理过程中，半成品处在自由空气中，并不受任何应力约束。那时，我们观察到半成品厚度内的平均温度有轻微降低和温度达到平衡。必须指出，平衡所占的时间是两个阶段操作过程所占的时间，即约24秒。为了在吹制操作前检查半成品的温度，在工位4前布置一台红外线遥测温度仪。该温度仪检查温度，例如测定为88℃，比二级聚酯玻璃状的转变温度约高30℃。

工位5是装有在环境温度下的传统模子的吹制位置，可以承受为平衡吹制压力的外面的机械反压力。吹制实际上可分为4步操作。

首先，也同时进行预吹制和拉拔。用杆35把半成品拉拔到吹制模子34的底部（图4）。这段时间约持续0.6秒，在这段时间内，在约13巴压力下预吹制可避免被拉拔的塑性材料和拉拨杆之间有任何接触。

预吹制由吹管36保证，拉拔杆35穿过吹管，而吹管36插入颈部模子26中。

然后，正式进行吹制。吹制压力约40巴，时间很短，约0.1秒。拉拔和吹制两种操作保证瓶子空间定位。

然后，在上述40巴压力下保持5秒。

最后，在约2～3秒钟内降到大气压。那时，环境温度约30℃，即比二级聚酯的玻璃状转变约低30℃。

必须指出，拉拨只是用机械方法保证，与习惯上采用的液压或气压方法相反，不污染环境。拉拨杆35在其下部装有齿条37，参照固定齿条38布置。直接由双向电动机驱动的齿轮39布置在两个齿条之间。这样，当齿轮39在固定齿条38上移动时，可带动齿条37以2倍的速度移动。用这种方法来精确调节杆的速度，杆便能作很快的匀速移动。

在工位6，吹制成的瓶子始终由颈部模子支撑。它处于自由空气中，以保证其温度的稳定，以避免局部温度不均匀。

位置7是吹制成的瓶子的取出位置，位置8允许在新的操作程序前保证颈部模子完全不沾有残留物质颗粒。

在此着重指出按照本发明用塑性材料制造空心体的方法的某些要点，首先，没有任何材料掉落而浪费掉。实际上，一次用的定量是非常精确的，在进行半成品吹制前，没有什么被挤压的管要停止使用。然后，一次用量的增塑材料是在大口径和低压条件下进入毛坯模子的;因此，实际上既没有剪应力，也不形成乙醛。此外，保持旋塞开关温度与增塑材料温度相同的布置设计不会像使用刀或穿孔园盘而构成冷表面一样引起热的局部不平衡。

由于在蓄料器11中装有中心园柱体12和为了挤压园柱体12和镗孔17之间的增塑材料而设置了窄通道，因而，在把增塑材料移送到毛坯模子的过程中不需中断增塑材料螺旋输送器10的移动。因此，螺旋输送器能以同一速度连续转动。然而，在移送时，为了只补偿送压力或蓄料器的排空压力，可以减小它的速度。我们同样可以设计交替供给两个蓄料器11的螺旋输送器，在一次用量的增塑材料转移瞬间，进行交替。

最后，必须注意到，在每个工位的效率加倍时，上述装置的生产能力力（每小时约300个瓶子）也很容易加倍。

当然，上述的实施例不是限制性的，在不超出本发明的范围之外也可以考虑对装置进行修改。

Claims (19)

1、用热塑性材料制造空心体的方法，在所述方法中，把一份一次用量的增塑材料移送到毛坯模子内。以便在此模子中形成比成品尺寸缩小的毛坯，然后，在另一模子中将该毛坯拉拔和吹制，特点是这种方法包括下列阶段：毛坯成型阶段；在对尺寸略大于毛坯的半成品进行温度调节的同时吹制成半成品的阶段；平衡半成品的厚度内的温度的阶段；拉拔和吹制空心体阶段；稳定空心体温度阶段；取出空心体阶段。

2、按照权利要求1的方法，其特征是把一份一次用量的增塑材料在低压下经过大口径通道移送到毛坯模子中，以避免剪应力。

3、按照权利要求2的方法，其特点是：在把那份一次用量的增塑材料移送入毛坯模子中时，毛坯的成型阳模已处在缩回位置以便不对移送产生机械阻力。

4、按照权利要求3的方法，其特征是：毛坯的成型阳模的缩回位置是可调节的。

5、按照权利要求1的方法，其特征是：毛坯模子和毛坯的成型阳模要进行冷却，使得毛坯的平衡温度迅速下降，以避免出现结晶现象。

6、按照权利要求1的方法，其特征是：半成品的温度调节用一些冷却环保证，冷却环从半成品的颈部向着底部分布，它们的温度愈来愈低。

7、按照权利要求1的方法，其特征是：半成品厚度内的温度平衡阶段的持续时间根据所用的塑性材料来确定。

8、按照权利要求1的方法，其特征是：在吹制空心体之前，用红外线遥测温度仪检查半成品的温度。

9、按按照权利要求1的方法来制造热塑性材料空心体的装置，在该装置中，增塑材料螺旋输送器把准备移送到带有阳模的毛坯模子中的增塑材料放到蓄料器中，其特征是：蓄料器（11）中有1个园柱体（12）和一个活塞（13），活塞在来自螺旋输送器（10）的增塑材料的压力下自由上升。

10、按照权利要求9的装置，其特征是：蓄料器（11）有一个环形分配室（18），由螺旋输送器（10）把增塑材料送到蓄料器中，一个镗孔（17）与园柱体（12）稍呈偏心，以使园柱体（12）和用作增塑材料通道的镗孔（17）之间的自由空间在与螺旋输送器（10）相反的那一侧比较大，从而使流量均匀。

11、按照权利要求9和10中任一项要求的装置，其特征是：蓄料器（11）借助旋塞开关（20）与毛坯模子（23）相通，旋塞开关包括1个大直径中心通道（21），其喇叭口朝着园柱体。

12、按照权利要求9的设备，其特征是：毛坯模子（23）由一整件制成，毛坯的成型阳模在移送增塑材料时已处于可调节的缩回位置。

13、按照权利要求9的装置，其特征是：半成品模子（29）由一整件制成，它围绕有好几个冷却环（31，32，33），各冷却环具有不同的温度，从半成品的颈部向着底部，其温度愈来愈低。

14、按照权利要求9的装置，其特征是：在拉拔杆（35）的一端有一个通过齿轮（39）移动的齿条（37），齿轮由电动机带动，并沿另一固定齿条（38）移动。

15、按照权利要求9的装置，其特征是：该装置有一个可绕轴一步一步转动的筒体（9），形成一定数目的工作位置，主要是：毛坯成型位置（1），半成品吹制位置（2），半成品厚度内的温度平衡位置（3），空心体的吹制位置（5）和空心体的取出位置（7）。

16、按照权利要求15的装置，其特征是：该装置还包括稳定空心心体温度的工位（6）和检查颈部模子（26）中有没有残留物质的工位（8）。

17、按照权利要求15的装置，其特征是：该装置包括半成品厚度内平衡温度的两个工位（3、4），第二个工位（4）装有红外线遥测温度仪，以便检查半成品的温度。

18、按照权利要求9的装置，其特征是，在把增塑材料移送到毛坯模子中时，增塑材料螺旋输送器以同一速度连续转动。

19、按照权利要求9的装置，其特征是：在把增塑材料移送到毛坯模子中时，只是为了补偿移送压力，螺旋输送器以一个减小的速度转动。

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