TWI763025B

TWI763025B - 把手瓶的吹塑成型方法

Info

Publication number: TWI763025B
Application number: TW109130532A
Authority: TW
Inventors: 謝樹林; 羅致中; 黃俊銘; 張凱翔
Original assignee: 銓寶工業股份有限公司
Priority date: 2020-09-07
Filing date: 2020-09-07
Publication date: 2022-05-01
Also published as: TW202210270A

Abstract

一種把手瓶的成型方法，把手瓶的一瓶胚具有一瓶身部分以及一把手部分與瓶身部分相連，成型方法包含以下步驟：射出成形步驟，形成瓶身部分以及把手部分；非接觸式調溫步驟，將一紅外線燈管延伸進入瓶身部分；以及吹塑成型步驟，將瓶身部分塑型成把手瓶的瓶體。該方法藉由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

把手瓶的吹塑成型方法

本發明係關於一種製造把手瓶之吹塑成型方法，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。

本發明提供一種把手瓶的成型方法，把手瓶的一瓶胚具有一瓶身部分以及一把手部分與瓶身部分相連，成型方法包含以下步驟：射出成形步驟，形成瓶身部分以及把手部分；非接觸式調溫步驟，將一紅外線燈管延伸進入瓶身部分；以及吹塑成型步驟，將瓶身部分塑型成把手瓶的瓶體。

透過紅外線燈管對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。此外，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。上述的方法可以用來生產把手瓶的條件為，以把手部分的厚度為X，把手瓶的瓶體的厚度為Y，X為Y的4至15倍。

較佳地，紅外線燈管的波長範圍介於0.75μm至1000μm。調溫步驟還包含遮罩把手部分與瓶身部分的連接位置，避免紅外光線照射，以減少把手注料入口的材料凝固層破裂。紅外線燈管的操作方式是，以瓶胚的玻璃轉移溫度為基準，將瓶身部分加熱至高於玻璃轉移溫度5℃至30℃的溫度，用以減少上述連接位置收縮而斷裂的情況。

較佳地，調溫步驟還包含將瓶身部分置入一保溫罩中，保溫罩間隔於瓶身部分，且保溫罩具有複數調溫區段，以彌補紅外線燈管的無效光放射區。

較佳地，紅外線燈管的延伸方向與紅外線燈管進入瓶身部分的方向呈現一夾角，以調整紅外線燈管進入瓶身部分之中的照射區域，而可以應用於生產非均一輪廓(例如橢圓)的把手瓶。

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:把手部分

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

L2、L3:距離

X:厚度

S10~S30:步驟

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。

圖6是吹塑成型的流程圖。

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。

本實施態樣是基於操作調溫裝置，用以處理圖3所繪製的把手瓶瓶胚，把手瓶的瓶胚121A於射出成形的步驟中形成，瓶胚121A的瓶身部分15包含瓶口部分14以及遠離瓶口部分14的瓶底部分16，瓶身部分15還具有把手部分13，瓶身部分15與把手部分13之間透過把手連接部135相連接。於射出成形階段，把手部分13的模穴與瓶身部分15的模穴相連，把手部分13之注料入口即為把手連接部135。

請參閱圖1至圖6，把手瓶121B的成形方法包含以下步驟：

S10：射出成形步驟，在射出站20形成瓶身部分15以及把手部分13，接著將瓶胚121A冷卻，使把手部分13定型。於射出成形之後，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，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。

S20：調溫步驟，調溫站30是根據樣品座121位置而設置調溫裝置，紅外線燈管31安裝於一傳動單元32的下方，其中一個樣品座121定位於紅外線燈管31的下方，使紅外線燈管31能夠相對於瓶胚121A移動，從瓶胚121A的瓶口部分14進入瓶身部分15內部，以提供熱能。此處的調溫裝置是提供輻射能直接照射瓶胚，不提供加熱氣體作為熱源。

S30：吹塑成型步驟，將瓶身部分15吹塑成型，以形成把手瓶121B的瓶體。

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。

因此，上述方法可以生產的把手瓶的條件如下，以把手部分的厚度為X，把手瓶的瓶體的厚度為Y，X為Y的4至15倍，且不會產生把手連接部135收縮的現象。

於本實施態樣中，調溫步驟還包含遮罩把手部分13與瓶身部分15的連接位置，即遮罩把手連接部135。在射出成形步驟階段，此區材料溫度高達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，在進行調溫步驟時必須以板金遮蔽連接位置，避免紅外光線照射。

於本實施態樣中，紅外線燈管31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31的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。紅外線燈管31的操作方式是，以瓶胚121A的玻璃轉移溫度為基準，紅外線燈管31將瓶身部分15加熱至高於玻璃轉移溫度5℃至30℃的溫度。

除此之外，調溫步驟還包含將瓶身部分15置入一保溫罩35中。在樣品座121的下方設有保溫罩35，保溫罩35設置於傳動單元36的上方，使保溫罩 35相對於瓶胚121A移動，將懸空的瓶身部分15容納於保溫罩35且間隔於保溫罩35。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，保溫罩35具有複數調溫區段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連接部135內縮現象。此外，保溫罩35底部的調溫區段352可以彌補紅外線燈管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)。保溫罩35的外側設置鎢絲作為熱源，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是垂直型燈管，透過傳動單元32筆直的伸入瓶胚121A中，紅外線燈管31與保溫罩35個別地位於獨立的傳動單元，可以透過相對於瓶胚的上下移動，或者及依照加熱時間等需求參數作調整，以簡化操作。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。

此外，紅外線燈管31與瓶胚121A內壁的距離介於L1至L2之間，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。

於其他實施態樣中，紅外線燈管是安裝在一角度調整單元上，因此，紅外線燈管的延伸方向與紅外線燈管進入瓶身部分的方向呈現一夾角，以調整紅外線燈管進入瓶身部分之中的照射區域，或者是使瓶胚121A內部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，例如：橢圓形容器或非圓形容器。

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℃，接著轉移至調溫站。

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而斷裂的情況。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。

S10~S30:步驟

Claims

一種把手瓶的成型方法，把手瓶的一瓶胚具有一瓶身部分以及一把手部分與該瓶身部分相連，該成型方法包含以下步驟：一射出成形步驟，形成該瓶身部分以及該把手部分；一非接觸式調溫步驟，將一紅外線燈管延伸進入該瓶身部分，該紅外線燈管的延伸方向與紅外線燈管進入該瓶身部分的方向呈一夾角，並將該瓶身部分置入一保溫罩中，該保溫罩間隔於該瓶身部分，該保溫罩具有複數調溫區段，且其中一調溫區段位於該瓶胚底部；以及一吹塑成型步驟，將該瓶身部分塑型成該把手瓶的瓶體。
如請求項1所述之成型方法，其中，該射出成形步驟還包含將該瓶胚冷卻的一冷卻步驟，在該冷卻步驟後以該紅外線燈管將冷卻的該瓶身部分加熱。
如請求項1所述之成型方法，其中，該非接觸式調溫步驟還包含遮罩該把手部分與該瓶身部分的連接位置。
如請求項1所述之成型方法，其中，該紅外線燈管的波長範圍介於0.75μm至1000μm。
如請求項1所述之成型方法，其中，該紅外線燈管與該保溫罩個別位於獨立的傳動單元。
如請求項1至5中任一項所述之成型方法，其中，以該把手部分的厚度為X，該把手瓶的瓶體的厚度為Y，X為Y的4至15倍。
如請求項1至5中任一項所述之成型方法，其中，以該瓶胚的玻璃轉移溫度為基準，該紅外線燈管將該瓶身部分加熱至高於玻璃轉移溫度5℃至30℃的溫度。