专利名称：注射拉伸吹塑成型方法
技术领域：
本发明涉及一种连续进行注射成型由合成树脂形成的预塑型坯，然后拉伸吹塑成型为一种中空成型制品的成型方法，该制品的大部分例如瓶体部分是超薄的。
作为称之为注拉吹(注射拉伸吹塑)成型的一种成型方法，该方法包括用一模唇模在其口部夹持一注射成型型坯，然后立即将其送至吹塑模，进行拉伸吹塑成型。
在日本专利公开4-214322或欧洲专利公开454997A1中叙述的3工位型成型方法，包括注射一熔融树脂至一注射型腔形成所希望的型坯，用模唇模夹持着口部将该型坯从注射模离模，此时该型坯处于这样的状态，在型坯表面由于快速冷却而形成的皮层能保持轮廓，并处于高温状态，其中内部冷却尚未完成，用模唇模将其从注射模按现状传送到吹塑模，然后在型坯的表面温度由于其自己内部的热升高而达到峰值温度以前的时间期间内，将其拉伸吹塑成型为一薄壁制品。
此成型方法对于拉伸吹塑成型例如瓶子(它包括平均厚度为0.2-0.35mm的瓶体部分)这样的成型制品是显著有效的，但认为以较高的拉伸比拉伸吹塑成型超薄成型制品(有0.15mm或更薄的瓶体部分)会引起麻烦。
用厚而短的型坯拉伸吹塑成型一成型制品需要高的拉伸比。然而在聚对苯二甲酸乙二酯或类似物情况下，当型坯厚度较大时，需要一定的时间通过注模来冷却注射成型的型坯，而且型坯继续结晶造成发白。在冷型坯技术情况下，为了拉伸吹塑成型将冷却至室温的型坯再加热，或用温控技术，在拉伸吹塑成型以前，为了控制其温度，将高温型坯进一步加热，此结晶不会特别造成麻烦，因为在拉伸吹塑以前立即进行了热处理，致使该厚度可确定为高达4.0mm。然而在以高温离模的型坯立即经受拉伸吹塑成型的方法中，由于结晶的极大影响，该厚度被限制到3.0mm。因此对于厚而短的型坯很难提高拉伸比。
此外，在高温离模的型坯立即进行拉伸吹塑成型的方法中，成型温度低于使用冷型坯技术或温控技术成型方法中的成型温度，因为拉伸吹塑成型是在型坯表面温度被其自己内热提高到高于其玻璃化转变温度(tg)的情况下进行的，并且就在型坯被拉伸吹塑成型时，型坯的温度由于拉伸膨胀的结果表面面积增加而迅速下降。因此，拉伸比这样时，即拉伸膨胀的最后阶段温度大大低于玻璃化转变温度时，厚度偏差或银纹趋于引起形成坏形状。
此成型温度可以是95℃或更高，通过减少冷却时间来控制表面温度在迅速离模后为70℃或更高。尽管如此峰值温度仍达不到100℃。内热量在100℃或更低温度是不足的，并且不足以将型坯拉伸和膨胀13倍或更多。
在拉伸吹塑成型中，据认为根据注射成型型坯的厚度和温度例如瓶子的大部分厚度可通过提高拉伸比而被降低。此厚度的降低对于节省材料和减少废料非常有用，而且其影响在经济上和社会上都很大。厚度的降低大大降低了轴向弯曲强度，并且因此而限制作为单个瓶体的使用，然而当与纸容器或类似物结合时可作为一种新颖的包装容器发展。另一方面，在注射成型的型坯立即接受拉伸吹塑成型的成型方法中，由于上述型坯厚度和成型温度的联合限制，很难提高拉伸比来形成具有大部分超薄的瓶子。
因此，本发明的一个目的是提供一种注拉吹成型新方法，该方法允许生产如此超薄以致可以折叠的中空成型制品，而且甚至在以高温从模具离模的型坯立即接受拉伸吹塑成型的方法中，也不比常规方法增加型坯的厚度。
已经发现在成型材料是聚对苯二甲酸乙二酯情况下，中空成型制品例如瓶子的可易于手工折叠的厚度是0.15mm或更小，而且当型坯在拉伸吹塑成型中的表面温度是105℃或更高时，对于聚对苯二甲酸乙二酯，甚至在以高温从模具离模且厚度加以限制的型坯的情况下，可以成型上述超薄瓶子。然而也显示出并非都要在105℃或更高的高温区域，并且仅在特定的条件下也可以成型。
在本发明中“超薄”表示壁厚为0.15mm或者比商业上可买到的PET瓶子的瓶体部分的壁厚(大约0.25-0.35mm)更小。
因此，本发明的一个目的是提供一种注拉吹成型方法，该方法包括以下步骤将熔融树脂注射到由注射模、模唇模和注射模芯限定的注射型腔内形成所希望的型坯；通过确实地减少型坯的冷却时间，在型坯的外表面形成硬皮层而不提高其厚度；将带有口部分(由模唇模夹持)的型坯从注射模离模，与此同时该皮层保持型坯的轮廓而内部处于高温状态；将其传送到吹塑模；在型坯的表面温度由于其自己内热升高而明显高于玻璃化转变温度(Tg)并期望达到峰值温度的这一时刻，将其拉伸吹塑成型为中空成型制品，该制品的大部分是超薄的。
具体地说，拉伸吹塑成型是在型坯的表面温度由于其自身内热而升高至高于其玻璃化转变温度至少20℃或更多的那一时刻进行的。
另外，本发明在熔融树脂完全射入注射型腔之后直接将所希望的压力的气体压入熔融态型坯和注射模芯之间的界面，用其气压将型坯的内表面与注射模芯的表面分离，从而将型坯压向注射模的表面确实地快速冷却型坯的外表面。
此外，本发明就是在离模后型坯表面温度大约70℃的温度范围内，将聚对苯二甲酸乙二酯形成的型坯从注射模中进行离模，在预期达到峰值温度时，将该型坯拉伸吹塑成型为中空成型制品，其大部分是超薄的，厚度为0.07-0.15mm，与此同时，型坯的表面温度由于其自身的内热而升高，达到105℃或更高的高温范围。
图1是用聚对苯二甲酸乙二酯注射成型的型坯，在高温从模具离模后，外表面温度随时间的变化图；及图2是用于叙述型坯和拉伸吹塑成型的瓶子的视图。
首先，设置模具的温度，其上部温度最低，其下部温度低于其中间部分的温度。闭合处于这样的控制和固定状态的注射模和模唇模。而且将温度设置得比注射模稍高的注射模芯从模唇模上方插入注射模，形成一注射模腔。
闭合模具后，将熔融状态的聚对苯二甲酸乙二醇酯从注嘴贯穿模具底部注入冷却至13-17℃的上述注射模腔，形成有封底圆筒形状的型坯，其要拉伸部分的厚度平均为2.5-3.0mm(颈部和底部除外)，要拉伸部分的高度约为90mm。注射充模完成后，立即从注射模芯的顶部或颈的侧部施加大约8kg/cm2的压缩空气，开始保压或处于保压过程中。
对于注射模中的型坯，在开始保压后，由于厚度的关系，立即优先冷却薄的口部和底部。与注射模表面和注射模芯表面接触的内外表面由于冷却已开始形成皮层。中间部分仍处于高温态和熔融或半熔融态。因此该型坯整体处于柔软状态尚未能经受外压。这样，空气沿着注射模芯进入型坯之间的界面，向旁边推所说的型坯。
结果，被冷却和固化的型坯颈部和底部的内表面从注射模芯的表面(从该处产生分离)分离。另外，型坯由于在注射模芯和型坯之间压入的气压而被压靠在注射模具的表面。分界处的空气作为分离层存在直到停止其供应为止。这使得型坯的内表面与注射模芯的表面分离，而型坯的外表面与注射模的表面紧密接触，这与典型的注射成型相反。因此，外表面的冷却积极地进行，尽管冷却时间取决于厚度，一般在3秒钟的冷却时间内形成所希望的皮层。
由于积极的冷却而在型坯外表面形成的皮层变硬。随着连续的冷却皮层延伸至型坯的内部，增加了厚度并降低了内热量。在这点上，当外表面的皮层达到保持型坯形状状态时停止供气并将型坯从模具离模。在停止冷却的同时进行从模具离模。此外，从模具离模先于注射模芯的顶出。接着通过用来形成型坯的颈口部分的上述模唇模从注射模具顶出型坯。
尽管由于快速冷却硬化而形成的型坯，立即离模后的表面温度等于或低于玻璃化转变温度(约70℃)，但由于其内部温度高，因此表面温度在短期内仍然升高，如图1所示。在达到峰值温度以前，用模唇模夹持着颈部将该型坯传送至吹塑模。将型坯用拉伸杆在轴向拉伸，并在预期达到型坯表面的峰值温度(190℃)的时刻，进行空气吹塑拉伸并膨胀14倍或更多。
此拉伸膨胀在这样的状态下进行，即高温的内部被内部和外部的皮层封装，在该阶段预期无分子定向。伴随着拉伸膨胀表面面积增加而厚度被减薄，因此，因为在如以前讨论的拉伸膨胀过程中，型坯被迅速冷却，型坯的温度变得接近玻璃化转变温度。结果，最后步骤的拉伸膨胀在接近玻璃化转变温度范围进行，因此即使成型开始时的温度是105℃或更高是完全的分子取向。另外对于聚对苯二甲酸乙二酯从低温到高温即使有微小的温度差别都进行拉伸。因此即使在高拉伸膨胀倍率拉伸和膨胀也不造成厚度偏差。因此型坯1被形成为具约0.13mm厚度的坚固而超薄的瓶子2，如图2所示。
这样成型的瓶子2，底部的厚度是薄的，尽管不象瓶体部分那样薄，因此可以容易地变扁(瓶颈部分除外)，而在向其内吹气时可以容易地恢复成原状。此外，可将其容易地折叠或卷起，因此可将其折成压制品运输。
实施例成型材料聚对苯二甲酸乙二酯(产品号9921W可从Easstm an Kodak Company购买)型坯尺寸1.高度(mm)瓶颈部分10.8拉伸部分88.02.展平的横截面外径(mm)瓶颈部分19.0拉伸部分18.93.厚度(mm)瓶颈部分1.0拉伸部分2.54.被拉伸部分的厚度范围(mm)2.6(瓶颈部分侧面)至1.8(瓶底侧面)产品尺寸1.体积 1028cc2.形状 长方形瓶子3.高度(mm)瓶颈部分16.0瓶体部分251.54.展平的横截面外径(mm)瓶颈部分19.0瓶体部分70(拐角)5.厚度(mm)瓶颈部分1.0瓶体部分0.136.拉伸比(轴向)2.86倍面积比 19.2倍型坯成型条件机筒温度(平均)280℃成型温度(测量值)模腔16.8℃模芯17.5℃注射填充时间3.3秒离模气压8kg/cm2冷却时间(保压后)2.4秒拉伸吹塑成型条件离模时的型坯温度； 68℃峰值温度 109℃峰值时间(离模后) 5秒拉伸吹塑时的型坯温度109℃从离模到吹塑成型的时间5秒吹塑气压(kg/cm2) 初始压力5，二次压力26，吹塑模温度常温。
权利要求
1.一种注射拉伸吹塑成型方法，包括以下步骤将熔融树脂注入由注射模、模唇模和注射模芯限定的注射模腔形成所希望的型坯；通过确实减少型坯的冷却时间，在型坯的外表面形成一硬皮层而不增加所说皮层的厚度；用模唇模夹持着型坯的颈口部分，使型坯从注射模具和注射模芯中离模，与此同时型坯的皮层保持型坯的轮廓，而型坯的内部处于高温；将其传输到吹塑模；在型坯表面温度由于其自身的内热升高而大大高于玻璃化转变温度(Tg)并预期达到峰值温度的那一时刻，将其拉伸吹塑成型为中空成型制品，该制品的大部分是超薄的。
2.一种如权利要求1所要求的注射拉伸吹塑成型方法，其特征在于熔融树脂注入注射模腔后，将所希望压力的气体压入熔融状态的型坯和注射模芯之间的界面，用气体压力使型坯的内表面与模芯表面分离；并对着注射模具的表面压型坯，确实快速冷却型坯的外表面。
3.一种如权利要求1或2所要求的注射拉伸吹塑成型方法，其特征在于所形成的聚对苯二甲酸乙二酯型坯从注射模具的离模在这样的温度进行，即型坯立即离模后的表面温度是大约70℃，在型坯表面温度由于其自身的内热升高而处于105℃或更高的高温范围并预期达到峰值温度的那一时刻，该制品的大部分是超薄的，将其拉伸吹塑成型为中空成型制品，厚度为0.07-0.5mm。
全文摘要
提供一种注射拉伸吹塑成型的改进方法。在该方法中，将熔融树脂注入由注射模、模唇模和注射模芯限定的注射模腔，形成所希望的型坯，减少型坯的冷却时间，使在型坯的外表面形成一硬皮层。之后用模唇模夹持着型坯的颈口部分将其从注射模具和注射模芯中离模，将其传输到吹塑模；在型坯表面温度由于其自身的内热升高而大大高于玻璃化转变温度(Tg)并预期达到峰值温度的那一时刻，将其拉伸吹塑成型为中空成型制品，例如瓶子，其大部分是超薄的。
文档编号B29C49/06GK1153102SQ9612277
公开日1997年7月2日 申请日期1996年9月27日 优先权日1996年9月27日
发明者竹内节行, 伊部信州 申请人:株式会社青木固研究所