TW202210272A - 調溫裝置及吹塑成型機 - Google Patents

Abstract

一種調溫裝置，安裝於一吹塑成型機，該吹塑成型機具有一轉盤，該轉盤的圓周面依序設置一射出裝置、該調溫裝置以及一吹塑裝置，其特徵在於，該調溫裝置包含一紅外線燈管，該紅外線燈管延伸進入一瓶胚且間隔於該瓶胚的內壁。藉此，可以射出成形瓶胚之後，增加對瓶胚的調溫作業空間，降低把手瓶的把手與瓶體之間厚度差異所產生的良率下降。

Description

調溫裝置及吹塑成型機

本發明係關於一種製造把手瓶之吹塑成型站的調溫裝置，以利於製造把手厚度與瓶體差異大的把手瓶。

製造瓶體的吹塑成型機可以分為一段式成型及二段式成型。一段式成型的吹塑成型機，其操作原理在於利用射出成形之瓶胚未冷卻時緊接著進行吹塑成型，因此，只能適用於製造結構簡單且瓶體肉厚一致的瓶體結構。

二段式成形的射出裝置與吹塑裝置通常分隔且位於不同的產線(或位置)上，並透過調溫依序塑型完成瓶體的各個部份，例如：把手或瓶體。此種吹塑成型機的射出裝置與吹塑裝置的工位之間會設置調溫裝置，較為耗能。

上述調溫裝置，舉例來說，可以透過調溫模芯延伸進入瓶胚且接觸瓶胚的內部以維持瓶胚內部溫度，並且，瓶胚同時置入保溫罐中，以維持瓶胚外部溫度。此種調溫裝置會在與瓶胚的接觸表面設有抗沾黏塗層，其主要包括鐵氟龍、磷、抗高溫氧化鎳等粒子材料，然而，疏水性鐵氟龍耐溫性低於200度C，且薄塗層容易因為碰撞造成功能失效。

若要配合一段式成型的吹塑成型機生產把手瓶，可以在射出成形瓶胚的階段產生瓶體瓶胚及連接的把手，接著裸露把手冷卻使其表面平滑，再針對瓶胚吹塑成型形成瓶體。然而，正由於把手與瓶胚的塑型條件不同，必須要調整調溫裝置的位置，避免射出成形之瓶胚的溫度過低而變形。

其中一種一段式成型的吹塑成型機，如圖1所示，透過工作站10設置的環形轉盤11，環形轉盤11的內部設置旋轉接頭50，環形轉盤11的外環面周向分別定義出射出站20、調溫站30、吹塑站40以及取出站60。環形轉盤11用以將輸送平臺12(樣品座121)依序傳遞至四個工作站。對應的製造步驟依序為，在射出站20的階段透過射出成形單元21而形成帶有把手的瓶胚121A，瓶胚121A傳遞至調溫站30，在瓶胚121A傳遞至吹塑站40吹塑形成把手瓶121B，最後在取出站60透過夾具61轉移成品。於此種吹塑成型機中，旋轉接頭50可以提供液體或氣體作為熱介質，使得熱介質(或經過流道)傳遞並環繞環形轉盤11外環面，使瓶胚121A溫度可控性高，此種配置有利於冷卻把手溫度以及維持瓶胚的溫度。

然而，若把手瓶的把手和瓶體的厚度差異過大，在把手冷卻時，把手與瓶胚的瓶身部分的連接位置(請參閱圖3的把手連接部135之位置)會產生收縮，容易使把手斷裂，降低良率。

本發明係提供一種調溫裝置，安裝於一吹塑成型機，該吹塑成型機具有一轉盤，該轉盤的圓周面依序設置一射出裝置、該調溫裝置以及一吹塑裝置，其特徵在於，該調溫裝置包含一紅外線燈管，該紅外線燈管延伸進入一瓶胚且間隔於該瓶胚的內壁。

透過紅外線燈管對該瓶胚的內壁進行調溫或加熱的作業，能夠具有較廣的作業空間，且不容易生成溫度梯度條紋。在採用上述調溫裝置生產把手瓶時，紅外線燈管可以用來加熱瓶胚部分區域的溫度，防止溫度差異過大產生的把手內縮現象，提高生產良率。

較佳地，該紅外線燈管為的波長範圍介於0.75μm 至1000μm，較佳選用短波長的紅外線燈管，該紅外線燈管可以安裝於一角度調整裝置，以針對不規則瓶胚進行調溫作業。除此之外，調溫裝置，還可以包含一保溫罩，與該調溫裝置分別設置於該瓶胚的內壁與外壁，該保溫罩間隔於該瓶胚的外壁，用以提供複數調溫區段，以彌補紅外線燈管的無效光放射區。

本發明還提供一種吹塑成型機，具有一轉盤設有複數個輸送平臺用以轉移一瓶胚，該轉盤的圓周面依序設置一射出站、一調溫站以及一吹塑站，該瓶胚具有一把手部分，該調溫站具有如上述所述的調溫裝置，以提供輻射熱源，調溫裝置不提供加熱氣體作為熱源。

請參閱圖2，繪示吹塑成型機調溫站之調溫裝置的各元件配置關係，調溫裝置是安裝於圖1所示之吹塑成型機的調溫站30。吹塑成型機具有一環形轉盤11，環形轉盤11的外環面沿著周向定義出四個工作站10，分別是射出站20、調溫站30、吹塑站40以及取出站60。環形轉盤11用以將輸送平臺12(樣品座121)依序傳遞至四個工作站10，進行射出瓶胚、調溫、吹塑成型、取出成品至少四個工序。

請一併參考圖3及圖4，於本實施態樣中，吹塑成型機用於製造把手瓶，因此，於射出成形瓶胚121A的工序之後，瓶胚121A的瓶口部分14的外側部分與把手部分13定位於樣品座121，瓶胚121A的瓶身部分15暫時懸空，此外，瓶胚121A的把手部分13的其中一部份可以裸露於空氣中進行降溫。

調溫站30是根據樣品座121位置而設置調溫裝置，於本實施態樣中，紅外線燈管31安裝於一傳動單元32的下方，其中一樣品座121定位於紅外線燈管31的下方，據此，紅外線燈管31能夠相對於瓶胚121A移動，從瓶胚121A的瓶口部分14進入而朝向瓶底部分16延伸，以對瓶胚121A的內壁提供熱能。此處的調溫裝置不提供加熱氣體作為熱源。

透過紅外線燈管31的紅外線對瓶胚直接加熱，能夠延伸瓶胚121A內壁的加熱有效區，相較於接觸式加熱的調溫模芯，採用紅外線燈管31進行非接觸式加熱，也具有較寬的作業空間(作業視窗)，其製程參數的可調性更廣。

請參考圖2至圖5，於本實施態樣中，在樣品座121的下方還設有保溫罩35，保溫罩35設置於傳動單元36的上方，使得保溫罩35能夠相對於瓶胚121A移動，將懸空的瓶胚121A瓶身部分15能容納於保溫罩35中，因此，可以透過保溫罩35的保溫/或加熱，使瓶身部分15或/及瓶底部分16維持較佳的作業溫度。

進一步地，紅外線燈管31之末端與瓶胚121A瓶底部分16之間的無效光放射區距離L3(約20~30mm)，可以透過保溫罩35的調溫區段352來保溫瓶底部分16。保溫罩35亦間隔於瓶胚121A的外壁，保溫罩35的外側設置鎢絲作為保溫的熱源，用來維持瓶胚121A外壁的溫度。然而，在可操作的前提下，保溫罩35的熱源可以是另一紅外線加熱裝置。

於本實施態樣中，紅外線燈管31與保溫罩35個別地位於獨立的傳動單元，可以相對於瓶胚上下移動，或者及依照加熱時間等需求參數作調整，保溫罩35也可以定義出複數個調溫區段351,352，用以保持或加熱瓶胚121A部分區域的溫度，防止溫度差異過大產生的把手內縮現象。

進一步說明，於本實施態樣中，紅外線燈管31與瓶胚121A內壁的距離介於L1至L2之間，其中，L1為紅外線燈管31對瓶胚121A加熱而產生溫度梯度條紋的距離，取決於瓶胚材料的特性以及紅外線燈管的照射功率，L2是紅外線燈管31延伸並置中於瓶胚121A時，燈管與瓶胚內壁的最大距離。換言之，紅外線燈管31可以在瓶胚內部，且距離瓶胚側壁約L1至L2之間的距離進行加熱作業，具有較廣的作業空間。相較之下，若將(環形)紅外線燈管安裝於保溫罩的外部，則保溫罩與瓶胚側壁的距離容易小於L1，容易生成溫度梯度條紋。

紅外線燈管為的波長可以是短波紅外線(波長位於0.75μm~1.5μm)、中波紅外線(波長位於1.5μm~5.6μm)或遠波紅外線(波長位於5.6μm~1000μm)，較佳可選用短波紅外線燈管。此外，紅外線燈管是垂直型IR燈管，燈管的種類可以依據上述波長範圍而選用IR鹵素燈管、IR石英管或IR黑體管。

上述的吹塑成型機可以用於生產把手瓶的範圍，以射出成形的把手厚度為X，吹塑成型之後瓶體的厚度為Y，X為Y的4~15倍。

本實施態樣中，調溫裝置安裝於圖1所示之吹塑成型機的調溫站30，或者，在不影響製程的前提下，調溫站30可以直接取代與旋轉接頭50相關的溫度控制單元。除此之外，調溫裝置也可以安裝於其他一段式成型的吹塑成型機，上述的吹塑成型機不限於生產把手瓶，也可以是應用於需要特別控制瓶胚溫度的吹塑成型機，例如橢圓形容器、非圓形容器。

當調溫裝置應用於橢圓形容器、非圓形容器時，紅外線燈管31的安裝座311還設有角度調整裝置，並透過角度調整裝置調整紅外線燈管31進入瓶胚121A時的角度，使紅外線燈管31僅能照射加熱局部區域，或者是使瓶胚121A內壁的特定區域的加熱程度不相同，而可以應用於生產非均一輪廓的把手瓶。由於紅外線燈管31能提供較寬的作業視窗，可以讓參數調整相對簡單。

於本實施態樣中，在瓶胚形成之後，瓶胚121A的把手部分13與瓶口部分14的連接位置(即把手連接部135，對應射出成形時的把手注料入口)還設置板金遮罩，此區材料在射出成形時溫度高達150℃以上，凝固層非常薄，容易受燈管輻射，造成破裂，導致凝固層破裂而變形，因此，在調溫工序時必須板金遮蔽，避免紅外光線照射。

在一具體的實施態樣中，以共聚酯材料(PET，TRITAN)為例，於射出成形的階段結束時，將瓶胚與把手進行降溫，其中把手溫度降低至21℃，把手入口的溫度亦降低至21℃，接著轉移至調溫裝置。

紅外線燈管的使用電壓220V~380V、功率500w~3kw，並依據共聚酯材料的玻璃轉移溫度Tg，控制紅外線燈管輸出80%功率(P=IV)，輸出功率的取決燈管輸出紅外線的強度，並將瓶胚溫度控制在高於Tg約10℃至30℃之間(即，Tg+10℃至Tg+30℃)，將紅外線燈管垂直至入瓶胚內壁，紅外線燈管與瓶胚保持間隔，保溫罩的溫度設定在(Tg-10℃、Tg+30℃)，以軟化吹瓶。接著進行吹塑成型步驟。

上述的製備條件可以生產實心把手厚度10~25mm、吹塑成型的瓶體厚度2mm的把手瓶，且不會產生把手連接位置收縮的現象。此外，技術人員可以選用其他種結晶材料(例如：PETG、PP)，並調整紅外線燈管的功率、燈管與瓶胚的距離，以提高生產良率。

10:工作站 11:環形轉盤 12:輸送平臺 121:樣品座 121A:瓶胚 121B:把手瓶 13:把手部3 135:把手連接部 14:瓶口部分 15:瓶身部分 16:瓶底部分 20:射出站 21:射出成形單元 30:調溫站 31:紅外線燈管 311:安裝座 32,36:傳動單元 35:保溫罩 351,352:調溫區段 40:吹塑站 50:旋轉接頭 60:取出站 61:夾具 L1、L2:距離 X:厚度

圖1是吹塑成型機之示意圖。

圖2是調溫裝置的各元件之示意圖。

圖3是瓶胚各部分的位置示意圖。

圖4是調溫裝置之第一操作示意圖。

圖5是調溫裝置之第二操作示意圖。

10:工作站

121:樣品座

30:調溫站

31:紅外線燈管

311:安裝座

32,36:傳動單元

35:保溫罩

Claims (10)

1. 一種調溫裝置，安裝於一吹塑成型機，該吹塑成型機具有一轉盤，該轉盤的圓周面依序設置一射出裝置、該調溫裝置以及一吹塑裝置，其特徵在於： 該調溫裝置包含一紅外線燈管，該紅外線燈管延伸進入一瓶胚且間隔於該瓶胚的內壁。
2. 如請求項1所述之調溫裝置，其中，該紅外線燈管與該瓶胚內壁的距離介於L1至L2之間，L1是該紅外線燈管於該瓶胚產生溫度梯度條紋的距離，L2是該紅外線燈管延伸進入該瓶胚中間時，該紅外線燈管與該瓶胚內壁的最大距離。
3. 如請求項1所述之調溫裝置，其中，該紅外線燈管的波長範圍介於0.75μm 至1000μm。
4. 如請求項1所述之調溫裝置，其中，該紅外線燈管安裝於一角度調整裝置。
5. 如請求項1所述之調溫裝置，其中，更包含一保溫罩，與該調溫裝置分別設置於該瓶胚的內壁與外壁，該保溫罩間隔於該瓶胚的外壁。
6. 如請求項5所述之調溫裝置，其中，該保溫罩具有複數調溫區段。
7. 如請求項5所述之調溫裝置，其中，該保溫罩具有一調溫區段位於該瓶胚底部。
8. 如請求項1所述之調溫裝置，其中，該瓶胚具有一把手部分。
9. 如請求項8所述之調溫裝置，其中，以該把手部分的厚度為X，該瓶胚成型的一瓶體的厚度為Y，X為Y的4至15倍。
10. 一種吹塑成型機，具有一轉盤設有複數個輸送平臺用以轉移一瓶胚，該轉盤的圓周面依序設置一射出站、一調溫站以及一吹塑站，該瓶胚具有一把手部分，該調溫站具有如請求項1至9中任一項所述的調溫裝置。

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