TW201639688A - 以吹塑成型製造具有凸塊之大容積容器的方法及設備 - Google Patents

Abstract

一種方法及設備用以由塑膠材料製造大容積容器殼體（10、12）。將一管狀預成型體（36）跨越過面向二吹模（26、28）的一模框（32）。閉合吹模（26、28）時，形成一圓周凸塊（14、16）於容器殼體（10、12）外緣。於吹製成型後，沿著模框切下容器殼體（10、12）以與模框（32）分離。

Description

以吹塑成型製造具有凸塊之大容積容器的方法及設備

本發明關於一種由塑膠材料製造大容積容器殼體的方法，其中將熱塑狀態下的一塑膠材料製管狀預成型體或型坯供應至打開狀態下的至少一吹模。本發明另關於一種用以由塑膠材料製造此種大容積容器殼體的設備。

封閉形式下具有達10,000公升容量的大容積容器可作為飲用水槽、廢水槽、排泄物容器、雨水承接槽、消防貯水槽、及其他。這種封閉容器典型地以吹製成型製造。特別對大容積容器而言，帶來了高運送及處理成本。

自本申請人的德國專利DE 10 2010 004 586 A1得知，一種由塑膠材料製造大容積中空體的方法與設備。於不透氣狀態下，緊閉上完全環繞吹模與預成型體的真空腔。預成型體含有於真空下發泡的塑膠發泡層。

自德國專利DE 10 2013 102 325 A1更得知，一種由熱塑材料製造大表面中空體的方法與設備，其中對互相比鄰配置的預成型體同時且獨立地於一吹模中吹製。至少二擠出頭間隔配置並同時擠出預成型體。

本發明之目的在於節約地製造大容積容器殼體，以降低運送與處理成本。

此目的透過依請求項第1項之特徵所組合成的方法獲致解決。有利的實施方式具體記載於附屬項。

依本發明，一吹製成型機台提供熱塑狀態下的一塑膠材料製管狀預成型體或型坯。將此種仍可成型的預成型體跨越過一模框，而模框面向打開狀態下的至少一吹模。閉合吹模時，模框形成一圓周凸塊以與吹模邊緣相互作用，因而形成於容器殼體外緣。於吹模中形成容器殼體後，沿著模框切下容器殼體以與模框分離。依此方式，可製得大容積的開放半殼塑膠容器，而此容器具備了平凸塊沿著其邊緣。數個此種或類似的開放容器殼體堆置於另一者中時，可運送至目的地。具匹配凸塊的二容器殼體可沿著二凸塊相互結合；舉例來說，此二容器殼體透過密封元件固定，從而於目的地形成大容積封閉容器。較佳地，凸塊提供了足夠的凸塊厚度給平面平行的圓周連結面，使得於二凸塊間形成穩固的連結。於單趟運送中，數個容器殼體可自生產地運送至有時相當遙遠的目的地，進而降低運送成本。由於凸塊的存在，於目的地組裝完成大容積的封閉容器為簡單的，因而導致對應成本相當低。

利用吹製成型，可節約且成本有效地製造容器殼體及後續的封閉容器。基於成本理由及不可能生產凸塊，其他如熱壓成型（深壓）的生產方法將不考慮。由於高分子材料（如：聚乙烯）的處理為不可能的，及長時間冷卻所致的低輸出表現，故從經濟觀點來看亦不利於轉動燒結（rotational sintering）。由於相當高的工具成本、及所對應之射出成型機台需要的尺寸於技術與經濟上無法取得，射出成型同樣不具競爭性。

於前述方法，可能生產單一個容器半殼，其中於自模框切下殼體後，仍殘留有大量剩餘的塑膠材料，此於經濟上為次優的。於是，依本方法的一實施方式，使用相對於前述之吹模的另一吹模。於此，模框配置於二個吹模之間，並將管狀預成型體或型坯跨越過模框。吹製成型時，於吹模中同時形成單一個半殼容器組件。接著，沿著模框切下二個開放容器殼體以與模框分離。於此實施方式，此吹製成型機台因具有二個吹模而有效地使用，且所製的容器半殼及其凸塊相當匹配地與另一者配置，使得當它們於目的地結合時，可採用可能的最佳方式來形成一大容積的封閉容器。

有利的是，模框由數個可伸縮的模具元件組成，如此由預成型體之管體的橫向來看，當模框置於預成型體上時，其具有一小於預成型體內徑的範圍尺寸。吹塑成型時，模框接著呈現延展與攤開狀態，於此狀態下模框外緣至少延伸至各吹模的外緣以形成圓周凸塊來與此邊緣作用。以此方式，可將自吹製機台之熔融態物質模頭射出並具有相對小之管徑的管狀預成型體輕易地跨越過模框，並閉合上模框。藉由吹入壓縮空氣至模框內使其膨脹，亦對應地膨脹預成型體，藉以對閉合的吹模而言，凸塊形成於吹模的邊緣與模框之間，並將預成型體擠壓至各吹模內。於在吹模內冷卻，並切下容器殼體以與模框分離後，取出容器殼體。

另外，有利的是，形成凸塊時，亦形成固定孔及/或圓周凹槽以容納密封元件。如此實施時，容易地於目的地連結二個容器半殼來形成一不漏水的封閉大容積容器。

依本發明之另一方面，具體載明一種用以由塑膠材料製造大容積容器殼體的設備。利用此設備實現的技術優點實質上對應於前述所提之方法所實現者。

圖1以剖面顯示吹製成型機台內所製造的開放容器殼體（10、12），每一殼體具有一圓周凸塊（14、16）。穿孔（18）形成於各凸塊（14、16）中，圓周凹槽（24）形成於凸塊（16）中。容器殼體（10、12）以開放狀態自生產地運送至目的地，並於目的地透過固定連結手段沿著凸塊（14、16）以不漏水方式連結至另一個容器殼體。以此方式形成的大容積封閉容器可於目的地作為飲用水槽、廢水槽、排泄物容器、雨水承接槽、消防貯水槽等。於上容器殼體（10）中，形成有一開口（20）。

圖2顯示容器殼體（10、12）的透視圖，每一殼體具有強化元件（22）。凸塊（16）包含圓周凹槽（24），而一供凸塊（14、16）間不漏水連結的密封元件（26）插入至凹槽內。

圖3例示顯示二吹模（26、28）與用以形成容器殼體（10、12）之各個對應空腔（30）間的配置。於此，顯示出此些吹模（26、28）於打開狀態下彼此間隔配置，一模框（32）配置於它們之間。管狀預成型體（36）以仍可成型的狀態自吹製成型機台的熔融態物質模頭（34）射出。較佳地，使用高分子聚乙烯為塑膠材料。於收縮狀態下，其內徑（D）大於整個模框（32）的寬度（d），致使預成型體（36）可恣意地向下跨越過模框（32），接著完全圍繞模框（32）。模框（32）包括於橫向方向可伸縮的模具元件（35）。

於圖4，將預成型體（36）向下經過一定程度，使其較低的末端至少可延展至所面向之吹模（26、28）的較低範圍。模框（32）橫向地延展其模具元件（35），如此進行時可攤開圍繞它的預成型體（36）。於模框（32）的延展狀態下，模具元件（35）的外部於所有四側面向吹模（26、28）的框部（40）。

於圖5，吹模（26、28）為閉合的，其中模框（32）的模具元件（35）形成凸塊（14、16）於各個吹模（26、28）的邊緣，因而形成於容器殼體（10、12）的外緣，以透過於各個吹模（26、28）之間的擠壓形成於吹模（26、28）的各側。透過吹入空氣至模框（32）以於吹模（26、28）的空腔（30）內形成各個容器殼體（10、12）。

圖6顯示吹模（26、28）中之塑膠成型材料冷卻後的狀態。沿一界線（41）切下二容器殼體（10、12）以與塑膠材料圍繞的模框（32）分離，並自吹製成型機台取出具各個圓周凸塊（14、16）的容器（10、12）。

圖7顯示模框（32）於二狀態下的視圖。至中心軸（44）右方，具有所結合之模具元件（35）的模框（32）呈現收縮狀態，其中預成型體（36）向下經過以圍繞模框（32）。至中心軸（44）左方，模框（32）呈現延展狀態，其中其向外攤開管狀預成型體（36）。四個油壓式或電子式線性驅動器（46）配置於模框（32）內，其移動模框（32）的模具元件（35）至延展狀態或收縮狀態。於模框（32）的較低末端，提供一吹氣式供氣源（50），藉此可吹入用於吹製成型的空氣。如所示，預成型體（36）延展超過模框（32）的較低邊緣，以有足夠的塑膠材料存在於吹模（26、28）的閉合狀態來形成圓周凸塊（14、16）。

圖8顯示模框（32）的側視圖。至中心軸（44）右方，呈現閉合元件（48）將吹模（26）保持於打開狀態。將預成型體（36）跨越過收縮的模框（32）。至中心軸（44）左方，可看出另一閉合元件（49）移動所結合的吹模（26）從虛線所示之打開位置至閉合位置。模框（32）處於延展狀態，且其模具元件（35）靠著吹模（26）的邊緣部（40）擠壓預成型體（36）來形成凸塊（16）。經吹氣式供氣源（50）吹入空氣，且預成型體（36）的壁體抵靠吹模（26）的空腔（30）內側，以致形成所結合之容器殼體（10）。一夾具（33）自下方夾持模框（32）。

圖9顯示模框（32）的上視圖。繪示著模框（32）的二種狀態。於一狀態中，模框（32）處於收縮狀態，其中其模具元件（35）配置於熔融態物質模頭（34）所射出之預成型體（36）的管體內。這種狀態下，預成型體（36）向下跨越過模框（32）。另外，繪示著模框（32）的延展狀態，其中用線性驅動器（46）向外移動模具元件（35）。如此進行時，模具元件（35）亦移動預成型體（36）的壁體，並使預成型體（36）攤開。於吹模（26、28）內形成容器殼體（10、12）以及於模具元件（35）外部形成凸塊（14、16）之後，切下容器殼體（10、12）以與模框（32）分離，為此配置有一具旋轉刀的裁切裝置（54）。

圖10顯示於中心線（57）上方與下方之二狀態的上視圖。於模框（32）配置於中間時，每一吹模（26、28）處於閉合位置。於圖式上半部，顯示經吹氣式供氣源（50）供應的吹入空氣使預成型體（36）膨脹，以致將它推動至吹模（26、28）的空腔（30）內。於此時，於本實施方式中對吹模（26、28）的空腔（30）施予真空，此真空維持住預成型體（36）的延展，並使其抵靠在空腔（30）內壁。於此實例，預成型體（36）為一多層的預成型體，並含有一發泡結構作為中間層。為形成此發泡結構，降低吹製壓力是必要的，此可能通過真空的施予實現。如此實施時，沿圓周緊密地靠著模框（32）之模具元件（35）的外部擠壓預成型體（36），以致於吹模（26、28）與預成型體（36）間形成真空。

如所示，如此設計吹模（26、28），使得形成一毛邊（58）於模具元件（35）的外部。由於毛邊（58）為廢棄材料，透過裁切裝置（54）及結合的刀體（56）沿著毛邊（58）並繞著圓周地切下毛邊（58）。吹模（26、28）形成圓周平凸塊（14、16）於其邊緣部，使得其形成有穿孔（18）。

圖11顯示二種狀態的側視圖。至中心軸（44）左方，繪示著具部分打開之吹模（26）的狀態。切下容器殼體（10）以與模框（32）分離。於圖式右半部，吹模（26、28）處於最終的打開位置，且可取出容器殼體（12）並將部分毛邊（58）丟棄至廢棄物。利用於模框（32）上的圓周凹槽成型元件（60）形成用以後續容納密封元件的圓周凹槽（24）於凸塊（14）中。凸塊（14、16）為透過介於模框（32）外部與吹模（26、28）邊緣部的擠壓形成。於吹模（26、28）內的凸塊尺寸（F）至少小於預成型體（36）厚度的20％。

可透過許多方式修飾所述之方法及設備。模具元件（35）可藉由傳動裝置設計成可撓式或可移動式的。有利的是，模具元件於攤開狀態下形成一平面。亦有利的是，對於一吹製成型機台內的數個吹模而言，各個中空體模具設計成不同。另有利的是，於切下容器殼體以與模框分離之後、及取出容器殼體之前，向上或向下拉曳模框離開吹模。當使用共擠壓機台時，管狀預成型體亦可含有數個不同塑膠層。

（10、12）‧‧‧容器殼體
（14、16）‧‧‧凸塊
（18）‧‧‧穿孔
（20）‧‧‧開口
（22）‧‧‧強化元件
（24）‧‧‧凹槽
（26、28）‧‧‧吹模
（30）‧‧‧空腔
（32）‧‧‧模框
（34）‧‧‧熔融態物質模頭
（36）‧‧‧預成型體
（D）‧‧‧預成型體內徑
（d）‧‧‧模具容積寬度
（35）‧‧‧模具元件
（41）‧‧‧界線
（44）‧‧‧中心軸
（46）‧‧‧線性驅動器
（50）‧‧‧吹氣式供氣源
（48、49）‧‧‧閉合元件
（54）‧‧‧裁切裝置
（56）‧‧‧刀體
（57）‧‧‧中心線
（58）‧‧‧毛邊
（60）‧‧‧凹槽成型元件
（F）‧‧‧凸塊尺寸

以下列圖式為基礎於下文解釋本發明的實施方式： 圖1顯示具有各自圓周凸塊之開放容器殼體的剖面。 圖2顯示容器殼體的透視圖。 圖3例示地顯示二吹模與配置於它們間之模框的配置。 圖4顯示攤開之模框的圖解。 圖5顯示閉合之吹模的圖解。 圖6顯示冷卻後塑膠材料與打開之吹模的狀態。 圖7顯示模框於閉合狀態下與打開狀態下的視圖。 圖8顯示模框於收縮狀態下與攤開狀態下的側視圖。 圖9顯示模框於閉合狀態下與攤開狀態下的上視圖。 圖10顯示吹製成型過程中不同狀態的側視圖。 圖11顯示部分打開及完全打開之吹模的側視圖。

(26、28)‧‧‧吹模

(30)‧‧‧空腔

(34)‧‧‧熔融態物質模頭

(36)‧‧‧預成型體

(D)‧‧‧預成型體內徑

(d)‧‧‧模具容積寬度

(35)‧‧‧模具元件

Claims (15)

1. 一種由塑膠材料製造複數個大容積容器殼體（10、12）的方法，其中 將熱塑狀態下的一塑膠材料製管狀預成型體（36）跨越過一模框（32），該模框面向打開狀態下的至少一吹模（26、28）； 閉合該吹模（26、28），其中該模框（32）形成一圓周凸塊（14、16）於該吹模（26、28）邊緣，因而形成於該容器殼體（10、12）外緣； 以吹塑成型於該吹模（26、28）中形成該容器殼體（10、12）；以及 沿著該模框切下該容器殼體（10、12）以與該模框（32）分離。
2. 如請求項第1項所述之方法，其中 該吹模（26）面向另一吹模（28）； 該模框（32）配置於該二吹模（26、28）之間； 吹製成型時，同時形成該每一容器殼體（10、12）於該二吹模（26、28）內，之後沿著該模框切下該容器殼體（10、12）以與該模框（32）分離。
3. 如請求項第1或2項所述之方法，其中該凸塊（14、16）透過於該吹膜（26、28）與該模框（32）之間擠壓該熱塑預成型體（36）形成的。
4. 如請求項第1至3項中任一所述之方法，其中該模框（32）由數個可伸縮的模具元件（35）組成，使得由該預成型體（36）之管體的橫向來看，於該管狀預成型體（36）的導引下，該模框（32）具有一小於該預成型體（36）內徑（D）的範圍尺寸，並且於吹塑成型時，該模框（32）呈現攤開狀態。
5. 如前述所有請求項中任一所述之方法，其中使用高分子聚乙烯為該塑膠材料。
6. 如前述所有請求項中任一所述之方法，其中該預成型體為一多層的預成型體（36），且至少一層呈現發泡結構。
7. 如請求項第6項所述之方法，其中為形成該發泡結構，設計該各吹模（26、28）以致真空作用於該預成型體（36）。
8. 如前述所有請求項中任一所述之方法，其中形成該凸塊（14、16）時，亦形成複數固定孔（18）、一圓周凹槽（24）、及/或一圓周突出部。
9. 如前述所有請求項中任一所述之方法，其中該各容器殼體（10、12）具有250至5,000公升的容量，特別自1,000至4,000公升。
10. 一種用以由塑膠材料製造複數個大容積容器殼體（10、12）的設備，其中 一擠壓設備自一熔融態物質模頭（34）射出一塑膠材料製管狀預成型體（36），該管狀預成型體於熱塑狀態下跨越過一模框（32），該模框面向打開狀態下的至少一吹模（26、28）； 閉合該吹模（26、28），其中該模框（32）形成一圓周凸塊（14、16）於該吹模（26、28）邊緣，因而形成於該容器殼體（10、12）外緣； 以吹塑成型於該吹模（26、28）中形成該容器殼體（10、12）；以及 以裁切裝置（54）沿該模框切下該容器殼體（10、12）以與該模框（32）分離。
11. 如請求項第10項所述之設備，其中 該吹模（26）面向另一吹模（28）； 該模框（32）配置於該二吹模（26、28）之間； 吹製成型時，同時形成該每一容器殼體（10、12）於該二吹模（26、28）內，之後沿著該模框切下該容器殼體（10、12）以與該模框（32）分離。
12. 如請求項第10或11項所述之設備，其中該模框（32）由數個可伸縮的模具元件（35）組成，使得由該預成型體（36）之管體的橫向來看，於該管狀預成型體（36）導引時，該模框（32）具有一小於該預成型體（36）內徑（D）的範圍尺寸，並於吹塑成型時，該模框（32）呈現攤開狀態。
13. 如請求項第10至12項中任一所述之設備，其中為形成發泡結構，設計該各吹模（26、28）以致真空作用於該預成型體（36）。
14. 如請求項第10至13項中任一所述之設備，其中形成該凸塊（14、16）時，亦形成複數固定孔（18）、一圓周凹槽（24）、及/或一圓周突出部。
15. 如請求項第10至14項中任一所述之設備，其中該各容器殼體（10、12）具有250至5,000公升的容量，特別自1,000至4,000公升。