專利名稱：吹模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料制品的吹模方法，特別涉及從模具和空心模制品內(nèi)部進行冷卻的吹模方法。
現(xiàn)有技術(shù)在吹模操作中，在把一從擠壓機擠出的稱為型坯的套筒狀熔化樹脂夾緊在一分割開的模具的兩半模之間后，把空氣吹入型坯中使型坯膨脹，從而使膨脹型坯的外形與模具空腔的形狀一致，然后型坯在模具中冷卻、硬化而生成所需空心模制品。
在吹模操作中，盡管瓶子之類的空心模制品的外表面由于與其中有水循環(huán)的模具接觸而冷卻，但空心模制品的內(nèi)部因處于絕熱狀態(tài)而不冷卻。在空心模制品內(nèi)部如上所述不冷卻的情況下，空心模制品內(nèi)部氣壓為所吹入空氣的原有氣壓，空心模制品因與模具緊密接觸而冷卻。但由于只由模具進行冷卻，因此冷卻效率低。
在日本待審理專利公告(Tokkai)No.3(1991)-13313所公開的一種冷卻方法中，為了縮短冷卻時間，空心模制品的內(nèi)部氣壓保持一定大小，然后在空氣吹入空心模制品內(nèi)部的同時排出空氣，因此空心模制品還從內(nèi)部進行冷卻。
在日本待審理專利公告(Tokkai)No.3(1991)-222714所公開的一種裝置中，為了提高內(nèi)部冷卻效率，一吹入空氣的吹氣管與一排出空心模制品中的空氣的排氣管相間距，從而空氣在整個空心模制品中流動。此外，在日本待審理專利公告(Tokkai)No.5(1993)-104615所公開的一種裝置中，一吹氣口在氣壓作用下旋轉(zhuǎn)，從而空氣吹到整個空心模制品上。
但是，在一邊把空氣吹入空心模制品中一邊排氣的情況下，空心模制品的內(nèi)部氣壓比空氣的原有氣壓低。因此把型坯緊壓到模具上的力比不進行內(nèi)部冷卻時小，由模具進行冷卻的效果比不進行內(nèi)部冷卻時低。
即，在現(xiàn)有內(nèi)部冷卻方法中，盡管進行內(nèi)部冷卻，但另一方面，由模具進行的冷卻效果低。因此無法獲得足夠的冷卻效果。
本發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種可有效地由模具進行冷卻并從空心模制品內(nèi)部進行冷卻、從而提高空心模制品的冷卻效果的吹模方法。
為了實現(xiàn)上述目的經(jīng)艱苦研究，本申請人發(fā)現(xiàn)把空心模制品的內(nèi)部氣壓保持在一定范圍內(nèi)并以一定數(shù)量以上的空氣之類冷卻氣體冷卻空心模制品的內(nèi)部，即可同時從空心模制品的內(nèi)部和外部進行有效、足夠的冷卻而不降低由模具進行的冷卻效果。
本發(fā)明的根據(jù)即是上述發(fā)現(xiàn)。按照本發(fā)明，提供了一種吹模方法，其中，一氣體吹入一模具中的一型坯中而膨脹該型坯，從而該型坯與模具的一成形部接觸而生成空心模制品，為了冷卻而排出空心模制品中的氣體，該吹模方法的特征在于，空心模制品的內(nèi)部氣壓設(shè)定為5-8kgf/cm2(G)，滿足關(guān)系式F≥10×W(其中，F(xiàn)為氣體流率(Nl/min)；W為空心模制品的重量(g))的氣體在吹入的同時排出。
空心模制品的內(nèi)部氣壓和氣體流率的上述范圍是根據(jù)下述測試而確定的。
圖2示出在不進行內(nèi)部冷卻、但變動空氣原有氣壓(吹氣氣壓)時測得的空心模制品的脫模溫度。模制條件如下。
瓶的容量200ml
瓶重 20g樹脂 高密度聚乙烯(HDPE)樹脂厚度 主體部0.5-1.5mm底部1-3mm吹氣時間 6秒排氣時間 1秒吹氣溫度 20℃模具冷卻水溫度 17℃如圖2所示，瓶中的氣壓越低，使型坯壓靠模具的力越小，因此與模具的有效接觸面積減小。此外，由于模制品隨著冷卻過程收縮，模制品與模具之間的間隙加大?？梢钥吹?，隨著空氣的原有氣壓下降，由模具進行的冷卻效果下降，脫模溫度上升。
本申請人從這一結(jié)果發(fā)現(xiàn)如把空氣原有氣壓(吹氣氣壓)設(shè)定在5-8kgf/cm2(G)或以上，由模具進行的冷卻可保持不變。其原因似乎如下。如使樹脂壓靠模具的力為5-8kgf/cm2(G)或以上，熔化樹脂與模具的有效接觸面積就不變，模制品不容易與模具分開。因此由模具進行冷卻的效果保持不變。
圖3和4示出在空氣原有氣壓為5kgf/cm2(G)或10kgf/cm2(G)時進行內(nèi)部冷卻的條件下脫模溫度隨瓶中氣壓的變動而變的情況。從圖3和4可看出，如在空氣原有氣壓為5kgf/cm2(G)時瓶中的氣壓為5kgf/cm2(G)，則不進行內(nèi)部冷卻。如在空氣原有氣壓為10kgf/cm2(G)時瓶中的氣壓為10kgf/cm2(G)，則不進行內(nèi)部冷卻。
首先考察瓶中的原有氣壓為5kgf/cm2(G)的曲線。
如瓶中氣壓為2-5kgf/cm2(G)，由于從內(nèi)部進行冷卻的效果補償了由模具進行冷卻的效果的下降，因此脫模溫度降低。例如，如把瓶中氣壓設(shè)定成4kgf/cm2(G)、空氣流率設(shè)定成100N1/min，脫模溫度比不進行內(nèi)部冷卻時降低10-15℃。
如瓶中氣壓降低到2kgf/cm2(G)以下，由于內(nèi)部冷卻效果被由模具進行冷卻效果的降低抵銷，因此即使空氣流率達200-230Nl/min，脫模溫度也保持不變。在這種情況下，脫模溫度比不進行內(nèi)部冷卻時降低15℃。
但是，如在把瓶中氣壓保持在6kgf/cm2(G)的同時把空氣的原有氣壓提高到10kgf/cm2(G)而使空氣的流率為300Nl/min，脫模溫度可比不進行內(nèi)部冷卻時降低20℃-30°。
但應(yīng)看到，如瓶中氣壓保持在4kgf/cm2(G)上，由于由模具進行冷卻的效果降低，因此即使空氣流率達360Nl/min，脫模溫度也不會改變，從而造成空氣白白浪費。
也就是說，只有在模具中的氣壓使得由模具進行冷卻的效果最大時把大量空氣吹入瓶中后排出，才能高效使用空氣而提高冷卻效果。
下面考察冷卻內(nèi)部所需空氣流率。
圖5示出空氣流率與圖3和4的吹氣與排氣之間的溫差之間的關(guān)系。
在用空氣進行內(nèi)部冷卻時樹脂向空氣的傳熱速度決定于樹脂向空氣傳熱的傳熱系數(shù)和樹脂表面溫度與空氣溫度之差。
因此，如提高空氣流率，樹脂表面的邊界薄膜的厚度減小，樹脂向空氣的傳熱量增加而使空氣溫度大大提高。但是，由于樹脂表面溫度與空氣溫度之差也減小，因此空氣溫升一般保持在25℃上而不變，即排氣溫度一般為不變的45℃。
由進行內(nèi)部冷卻的具體秒數(shù)引起的具體脫模溫度的下降決定于空心模制品的厚度、空心模制品的容量等等。對于厚度為0.5-3mm的瓶子來說，進行內(nèi)部冷卻約7秒的脫模溫度比不進行內(nèi)部冷卻時降低20-30℃。
因此可根據(jù)空氣與樹脂之間的熱平衡算出所需空氣流率。
空氣帶走的熱量如下空氣的比熱 0.25cal/g-℃空氣密度1.2×10-3g/cm3空氣溫升25℃模具內(nèi)部冷卻時間7秒空氣流率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，樹脂失去的熱量如下樹脂的比熱 0.5cal/g-℃瓶重Wg如果由內(nèi)部冷卻造成的脫模溫度降低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，在該例中，由于W=20g，因此F≥200Nl/min。在圖5中，如F≥200Nl/min，可知空氣溫升保持不變，單位體積空氣從樹脂取走的熱量最多。
在現(xiàn)有吹模方法中，空氣的原有氣壓為4-7kgf/cm2(G)。因此，如進行內(nèi)部冷卻，當(dāng)瓶的內(nèi)部氣壓設(shè)定成5-8kgf/cm2(G)時，由于空氣流率太小而無法獲得足夠的內(nèi)部冷卻效果。
另一方面，如吹入大量空氣后排出，由模具進行冷卻的效果由于瓶中氣壓下降而下降。
由于現(xiàn)有技術(shù)中空氣的原有氣壓為4-7kgf/cm2(G)，因此瓶中氣壓根本無法達到5-8kgf/cm2(G)而使空氣流率滿足式(3)。
因此，比方說如把空氣原有氣壓提高到10kgf/cm2(G)，就可在瓶中氣壓為5-8kgf/cm2(G)時使空氣流率滿足式(3)，從而同時提高從瓶子內(nèi)外進行冷卻的效果。從而降低脫模溫度。
在本發(fā)明中，使用20℃室溫的空氣。但如使用冷卻空氣，則可進一步降低脫模溫度。
附圖的簡要說明圖1為用來實施本發(fā)明吹模方法的一內(nèi)部冷卻裝置的空氣流路圖；圖2示出不進行內(nèi)部冷卻時脫模溫度與吹氣氣壓之間的關(guān)系；圖3示出進行內(nèi)部冷卻時瓶中氣壓與瓶的主體部的脫模溫度之間的關(guān)系；圖4示出進行內(nèi)部冷卻時瓶中氣壓與瓶的底部的脫模溫度之間的關(guān)系；圖5示出空氣流率與空氣溫升之間的關(guān)系；以及圖6示出冷卻時間與脫模溫度之間的關(guān)系。
本發(fā)明最佳實施方式下面結(jié)合


本發(fā)明吹模方法一實施例。
圖1為用來實施該實施例吹模方法的一內(nèi)部冷卻裝置的空氣流路圖。
如圖1所示，在該實施例的吹模方法中，氣體吹入一模具7中的一型坯中膨脹該型坯而使該型坯緊密接觸模具的成形部而生成一空心模制品6，然后為進行冷卻從空心模制品6中排出氣體。
下面詳細說明該實施例的吹模方法。
圖1所示空氣流路主要包括一把空氣之類氣體吹入一型坯的吹氣路徑和一排出吹入型坯中的氣體的排氣路徑。吹氣路徑包括一氣源1與一錘入模具7的一噴嘴部8中的吹針5之間整個距離上的第一吹氣路徑14a、第二吹氣路徑14b和第三吹氣路徑14c。
第一吹氣路徑14a與第二吹氣路徑14b之間有一電磁閥3。第二吹氣路徑14b與第三吹氣路徑14c之間有一減小空心模制品6和一管道中的空氣的排氣時間的快速排氣裝置4。氣源1與電磁閥3之間有一防止空氣進入的節(jié)流閥2。
排氣路徑包括一位于吹針5與一消音器11之間整個距離上的排氣路徑15。該排氣路徑15中在消音器11旁有一釋壓閥10把空心模制品6中的氣壓保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
第三吹氣路徑14c的中部和排氣路徑15的中部各有一氣壓傳感器12。此外，釋壓閥10與消音器11之間有一流率計13。
使用裝有該內(nèi)部冷卻裝置的吹模機如下進行吹模操作。
首先，從一擠壓機擠出的稱為型坯的一套筒狀熔化樹脂夾緊在分割開的模具7的兩半模之間后用一切割器(未示出)切斷。然后把吹針5錘入模具7的噴嘴部8中。模具7中有許多循環(huán)冷水的空腔9。
然后，打開電磁閥3把原有氣壓為10kgf/cm2(G)的空氣從吹針5的頂端吹入型坯中。因此型坯膨脹、緊抵模具成形部而生成空心模制品6。當(dāng)空心模制品6中的氣壓達到釋壓閥10的預(yù)定值時，吹入空心模制品6中的空氣用釋壓閥10經(jīng)排氣路徑15從消音器11排出。在本發(fā)明中，釋壓閥10的氣壓設(shè)定在5-8kgf/cm2(G)。
關(guān)于空心模制品6中的氣壓，調(diào)節(jié)一閥之類的流率調(diào)節(jié)器的打開程度而使分別裝在第一吹氣路徑14a、第二吹氣路徑14b、第三吹氣路徑14c或排氣路徑15上的氣壓傳感器12的讀數(shù)為5-8kgf/cm2(G)。
在吹氣的同時排氣預(yù)定時間后關(guān)閉電磁閥3。當(dāng)?shù)诙禋饴窂?4b中的氣壓下降時快速排氣裝置4由于第二吹氣路徑14b與第三吹氣路徑14c之間的氣壓差而排氣，因此第三吹氣路徑14c、空心模制品6和排氣路徑15中的空氣排出。
當(dāng)空心模制品6中的氣壓降低到大氣壓時，錘入模具7的噴嘴部8中的吹針5與模具7分開后打開模具7，從模具中取出空心模制品6。
舉例接著使用上述內(nèi)部冷卻裝置模制出一瓶。模制條件如下。
瓶的容量 200ml瓶重 20g樹脂 高密度聚乙烯(HDPE)樹脂厚度 主體部0.5-1.5mm底部1-3mm吹氣溫度 20℃模具冷卻水溫度17℃圖6示出在不進行內(nèi)部冷卻時；在原有氣壓為5kgf/cm2(G)、瓶中氣壓為4kgf/cm2(G)、空氣流率為100Nl/min下進行內(nèi)部冷卻時以及在原有氣壓為10kgf/cm2(G)、瓶中氣壓為6kgf/cm2(G)、空氣流率為300Nl/min下進行內(nèi)部冷卻時冷卻時間(吹氣時間加排氣時間)與底部脫模溫度之間的關(guān)系。
在原有氣壓為5kgf/cm2(G)、瓶中氣壓為4kgf/cm2(G)、空氣流率為100Nl/min下進行內(nèi)部冷卻比不進行內(nèi)部冷卻冷卻時間縮短約15％(如以105℃的脫模溫度作為基準(zhǔn)溫度，從7秒縮短到6.1秒)。如在原有氣壓為10kgf/cm2(G)、瓶中氣壓為6kgf/cm2(G)、空氣流率為300Nl/min下進行內(nèi)部冷卻，冷卻時間約縮短40％(從7秒縮短到4.4秒)。
從上述測試結(jié)果顯然可看出，如空心模制品中的氣壓為5-8kgf/cm2(G)、排氣空氣的流率滿足上述式(3)，即在上述測試中，空氣流率在200Nl/min以上，則由模具冷卻的效果最大。此外，還可有效地從空心模制品內(nèi)部進行冷卻，從而冷卻時間大大縮短。
本發(fā)明吹模方法不限于上述實施例，可在本發(fā)明精神內(nèi)作出合適變動。例如，在上述實施例中，釋壓閥10用作氣壓調(diào)節(jié)閥。但也可使用閥之類的流率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)空心模制品6中的氣壓。此時，吹入型坯中的空氣在吹入后立即逐漸排出。
工業(yè)實用性從上述說明顯然可看出，按照本發(fā)明的吹模方法，把空心模制品的內(nèi)部氣壓保持在5-8kgf/cm2(G)即可使由模具進行的冷卻的效果最高。除了該內(nèi)部氣壓，如在吹氣的同時空氣排氣流率滿足式F≥10×W(其中，F(xiàn)為氣體流率(Nl/min)；W為空心模制品的重量(g))，則可提高從空心模制品內(nèi)部進行冷卻的效果。
因此，按照本發(fā)明，用空心模制品外部的模具和空心模制品內(nèi)部的空氣可獲得足夠的冷卻效果?？赏ㄟ^有效使用空氣提高冷卻效果。從而生產(chǎn)率因冷卻時間大大縮短而提高。
權(quán)利要求
1.一種吹模方法，其中，氣體吹入一模具中的一型坯中而膨脹所述型坯，從而所述型坯與模具的一成形部接觸而生成一空心模制品，為了冷卻而排出所述空心模制品中的氣體；所述吹模方法的特征在于，所述空心模制品的內(nèi)部氣壓設(shè)定為5-8kgf/cm2(G)，滿足下述關(guān)系式的氣體在吹入的同時排出F≥10×W其中，F(xiàn)為氣體流率(Nl/min)，W為空心模制品的重量(g)。
2.按權(quán)利要求1所述的吹模方法，其特征在于，一用來冷卻所述空心模制品內(nèi)部的裝置的空氣流路包括把(空氣之類)氣體吹入所述型坯中的吹氣路徑和排出吹入所述型坯中的氣體的排氣路徑；所述吹氣路徑包括一氣源(1)與一錘入所述模具(7)的一噴嘴部(8)中的吹針(5)之間整個距離上的第一吹氣路徑(14a)、第二吹氣路徑(14b)和第三吹氣路徑(14c)；所述排氣路徑包括一位于所述吹針(5)與一消音器(11)之間整個距離上的排氣路徑(15)；所述排氣路徑(15)中在所述消音器(11)旁有一釋壓閥(10)把所述空心模制品(6)中的氣壓保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
3.按權(quán)利要求2所述的吹模方法，其特征在于，在所述吹氣路徑中，所述第一吹氣路徑(14a)與所述第二吹氣路徑(14b)之間有一電磁閥(3)；所述第二吹氣路徑(14b)與所述第三吹氣路徑(14c)之間有一減小所述空心模制品(6)和一管道中的空氣的排氣時間的快速排氣裝置(4)；所述氣源(1)與所述電磁閥(3)之間有一防止空氣進入的節(jié)流閥(2)。
4.按權(quán)利要求3所述的吹模方法，其特征在于，所述第三吹氣路徑(14c)的中部和所述排氣路徑(15)的中部各有一氣壓傳感器(12)；所述釋壓閥(10)與所述消音器(11)之間有一流率計(13)。
全文摘要
一種吹模方法,其中,氣體吹入一模具(7)中的一型坯中而膨脹該型坯,從而該型坯與模具的一成形部接觸而生成空心模制品(6),為了冷卻而排出空心模制品(6)中的氣體,該吹模方法的特征在于,空心模制品(6)的內(nèi)部氣壓設(shè)定為5－8kgf/cm
文檔編號B29C49/66GK1216496SQ97194048
公開日1999年5月12日 申請日期1997年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月25日
發(fā)明者野野村著, 一戶健二, 大谷憲一 申請人:花王株式會社