模制具有大变化壁厚部分的扁平容器的吹塑成型方法

摘要

生产这种扁平容器的方法是挤压熔融树脂，使其形成型，封闭型坯的底部，预吹型坯，以致型坯的内表面不相互接触，在熔融状态下拉伸型坯，使型坯膨胀，同时型坯的外边缘延伸出模具型腔的边缘，用模具压紧膨胀的型坯，沿型腔外边缘使型坯外边缘部分熔化在一起，迫使压力流体进入被模具限制的型坯，以使型坯在和型腔内表面紧密接触状态下成型。此方法可通过简单步骤方便地制造扁平容器，甚至扁平度很高的容器。

说明书

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本发明涉及一种扁平容器的生产方法。该容器的嘴部和肩部壁厚较大，而容器体壁厚较小，并且具有大的扁平度。

生产容器，尤其是生产在嘴部和肩部有大壁厚，而容器体为小壁厚的扁平容器是相当困难的。目前还没有推荐出一种令人满意和完善的方法。通常这种容器是通过下述各种方法分步骤生产出的：

1.使用与型坯控制器结合的扁平型坯的方法。

2.使用横向膨胀器的方法（日本专利公开号61-134224）。

3.片材吹塑成型技术。

但是，这些方法均存在着自身问题。用第一种方法。生产有扁平嘴部分的容器，在容器体上提供一个均匀的壁厚分布是很困难的。用第二种方法，很难在容器体上获得均匀的壁厚分布。用第三种方法，在容器嘴部实现均匀的壁厚分布存在着困难。

因此，本发明的主要目的是消除先有技术的这些缺陷，并提出在容器嘴部和肩部有大壁厚，在容器体有小壁厚的这种带有大变化壁厚部分的扁平容器的加工方法。

本发明的这个目的可以通过下述生产过程来实现，对熔融树脂吹塑成型，制成具有大变化壁厚部分的扁平容器，该过程包括：

a.从模具头部挤压熔融树脂，形成型坯。

b.用夹紧器封闭所述型坯的底部。

c.使厚壁部分成型，同时使具有足够压力的流体进入型坯，阻止型坯内表面之间相互接触。

d.在型坯温度处于不低于树脂熔点状态下，沿纵向以比率至少1.1的数值拉伸型坯。

e.用沿型坯侧壁横断面产生的不同压力使型坯膨胀，形成容器的薄壁部分。

f.将膨胀的型坯限制在一个对开的模具里，该模具设有适于所述扁平容器轮廓的型腔，型坯的外边缘延伸出所述型腔，以便边缘部分被熔合在一起，并使型坯成为扁平的形状。

g.迫使压力流体进入被限制在所述模具内的型坯，以便型坯在和型腔内表面紧密接触的状态下成形。

在最佳实施例里，模制的容器厚壁部分的壁厚与薄壁部分的壁厚之比至少为5。

在另一个优选实施例里，模制的容器的扁平度（即：容器的较大直径与较小直径之比）至少为2.5。

还有一个实施例，树脂为聚丙烯，聚乙烯或聚-4-甲基戊烯-1。

图1a、1b、1c和1d表明本发明的四个生产步骤的原理图。图1e是表明通过这些步骤生产出的容器简图。

图2a和2b分别表明用先有技术生产的容器颈部和容器体的横断面。

图3a和3b分别表明用本发明方法生产的容器颈部和容器体的横断面。

图4表明用本发明的实施例生产的容器轮廓和尺寸。

下面对本发明的细节作更详细的描述。按照本发明，模制的容器可用通常使用的挤压机和模具生产。图1a至图1b表明了用装有使受挤压的型坯2膨胀的空气喷嘴3的模具来生产容器的步骤。

如图1a所示，型坯2为一个出自模具1而形成熔化树脂的薄管，其底部借助于型坯夹具4封闭。同时，定量的压缩空气从位于模具1内的空气喷嘴3进入型坯，以便使型坯2稍微膨胀。换言之，就是在一定程度上阻止型坯内表面之间相互接触。在此阶段，型坯有制造容器厚壁部分所需要的厚度。例如一个完整容器的嘴部和肩部。在图1a至图1e中，为了清楚的缘故，用虚线表示型坯。

如图1a所示的已稍微膨胀的型坯2的顶部被限制在如图1b所示的第一对开模具5内，以便型坯被分成两部分。一部分用2c表示，并用于形成所需容器。另一部分用2d表示，并在后工序中被移去。如图1b所示，第一模具5由一对半模具5a组成。并且，和型坯2接触的部分具有给定型坯的预定轮廓。在图1b所示情形下，每个对半模具的顶部5b提供的型坯轮廓相应于容器嘴部形状，作为中到下部分5c将提供相应于容器肩部的形状。这样，在两个上部5b之间的间隙将成为嘴部开口6。

在借助于第一模具5使容器的嘴部和肩部模制成型后，如图1c所示，型坯2的剩余部分仍然处于熔融状态（由于它的温度不低于树脂熔点），通过移动型坯夹具4将型坯2拉伸或牵引相应于容器体长度的一段距离。拉伸速度应当比型坯向下拉的速率快得多。与拉伸或牵引操作的同时，压缩空气通过开口6从喷嘴2吹入被拉伸部分2c，以便使2c部分膨胀到预定程度（预吹）。这种拉伸或牵引比率至少应该是1.1，这是为了在容器嘴部和肩部产生较大的壁厚，而在容器体部获得较小的壁厚。

在下一步骤中，第二对开模具7与第一对开模具5相接触，并且被夹紧，正如图1d所示。第二模具7由一对半模7a组成，并且具有型腔7b，其内表面与型坯2c相接触，从而提供相应于容器体轮廓的形状。

膨胀的型坯将被限定在第二模具7内，在这种方式中，型坯外边缘将超过模具7内的型腔7b延伸。在型腔7b内完全限定膨胀的型坯不是最好的方法。因为如果容器有复杂的轮廓，不论复杂程度如何小，不是型坯外边缘的所有部分同时和型腔内表面在连续步骤的附加膨胀中相接触。如果容器的扁平度增加（即：容器体横断面大直径与小直径之比，或A/B如图4），将产生又一不利因素。当型坯在型腔内进一步膨胀时，构成型坯的小直径部分将首先接触型腔内表面，构成型坯的大直径部分将逐渐与型腔内表面接触。由于这种方式不能使型坯均匀膨胀，在型坯中就将产生不均匀壁厚分布，导致生产的容器可靠性和产量下降。当容器的扁平度（A/B在图4中）是2.5或者更大时，这将变为特别值得注意的问题。这样，在容器的扁平度A/B为2.5，或者更大的情况下，本发明为容器生产提供了特别的益处。

在模具7夹紧的同时或之后，压缩空气通过开口6从空气喷嘴3吹入型坯的2c部分;以便模制的型坯达到最终产品形状（终吹）。然后，冷却如此形状的型坯。

在完全冷却之后，第一模具5和第二模具7被打开，生产出如图1e所示轮廓的容器8。容器8具有分别由第一模具5的部分5b和5c形成的嘴部9和肩部10，以及由第二模具7形成的容器体11。嘴部9和肩部10为厚壁，因此它们在第一模具5里不受拉伸。另一方面，容器体为薄器，因为它被拉伸，并且靠着第二模具7的侧壁成型。于是，得到的这种容器嘴部和肩部是厚壁，而容器体是薄壁。

型坯的2d和2a部分不属于容器8。并且，被第二模具7夹紧的型坯外边缘部分被除去，从而完成容器的生产过程。最终产品的厚壁部分和薄壁部分的厚度之比可以调节到5，或者更大。用现有技术来获得具有这种比例的容器是相当困难的。但是使用本发明则是很容易的。

任何可挤压的树脂都可用于本发明的容器生产过程。然而聚丙烯、聚乙烯和聚-4-甲基戊烯-1（Mitsui石化工业有限公司TPX商标的产品）优先使用。任何其他一般用途的树脂也可使用。为了模制的容器有高透明度（用在ASTM    D-1238中描述的方法测量熔流值），最好使用高熔流值的树脂，使用本发明，甚至高熔流值的树脂材料也能用于模制容器。聚丙烯最好有不超过10g/10min的熔流值。

任何普通类的挤压机都可以被使用。为了阻止过分向下拉伸型坯，最好使用大直径模具。如果要求使型坯大程度膨胀，最好使用小模具。在使用本发明的方法生产扁平容器时，应当注意包括挤压、开启和封闭模具，以及型坯成型操作的各个方面。

下面主要描述本发明与传统方法在容器生产上的不同点。如果人们要用传统方法制造如图2a所示具有厚壁颈部20的容器，在容器体21上不能获得均匀的壁厚分布，而是获得如图2b所示的厚壁部分21a和薄壁部分21b。为避免出现这类现象，通常进行预吹，但也仅仅能够获得薄壁颈部。

按照本发明的方法，型坯的颈部20被限制在第一可滑动的模具5内，同时容器体21被拉伸并处于预备吹塑成型状态。这样，如图3b所示，颈部20保持厚壁状态，而容器体21获得均匀壁厚分布的薄壁部分。

下面的实施例用于进一步叙述本发明，而不应认为是对本发明的限定。

如图4所示，生产两个有一定轮廓和尺寸的容器。一个用本发明的方法模制成型，另一个用传统的直接成型法模制成型。在直接成型法里，型坯被更进一步挤出第二模具7，并通过第一模具5及第二模具7夹紧型坯，使其获得最终给定的形状。模具的型腔有相应于容器形状的轮廓，其扁平度为4.7（A/B＝4.7如图4示）。作为原材料的树脂是熔流值为5g/10min的聚丙烯F652。

在下面的条件下进行挤压：模具/芯子直径比率＝70/64mm，模具头部温度＝220℃，螺旋转速60rpm，L/D22，螺纹直径＝50mm，拉伸或牵引在240mm冲程和14mm/sec的速率下产生。对膨胀型坯的预吹以400L/h的速率持续2秒钟，终吹在6kgf/cm²的压力条件下持续15秒钟。吹塑成型的型坯冷却20秒钟，生产出每个重量为40g的模制成型部件。

对两个容器在颈部20和容器体21的各个位置检查它们的壁厚分布情况。本发明的结果记录在表1中，传统的直接成型方法记录在表2中，每个容器颈部壁厚与容器体壁厚的比率记录在表3中。每个容器沿四周方向的壁厚分布经统计分析，将其结果记录在表4中。

表3说明用本发明的方法能够生产具有在颈部（嘴部和肩部）与容器体之间壁厚比率较大的容器。表4说明用本发明方法生产的容器在容器体的壁厚上有较小的变化。

通过前面的描述，本发明提供了一个简单方法，通过该方法生产的容器颈部与体部的壁厚之比能够比已有技术得到的壁厚之比大得多。更进一步来说，本发明的方法可以自如地控制所述壁厚的比率，以便提供一个有均匀厚度分布的薄壁容器体。