專(zhuān)利名稱(chēng)：耐熱容器的成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐熱容器的成形方法，尤其是涉及一種由聚對(duì)苯二甲酸乙二(醇)酯(以下稱(chēng)PET)等合成樹(shù)脂制造的耐熱容器的成形方法。
一般地說(shuō)，被稱(chēng)作雙向拉伸吹制容器的合成樹(shù)脂制薄壁包裝容器是將由注射模塑成形或擠壓成形得到的預(yù)塑型坯布置在吹制模內(nèi)，用拉伸桿使其縱向拉伸，同時(shí)，由吹入預(yù)塑型坯內(nèi)部的氣體使其橫向拉伸而得到的。
但是根據(jù)選擇的用以容器制作的樹(shù)脂材料的不同，會(huì)出現(xiàn)容器耐熱性的問(wèn)題，即當(dāng)向容器內(nèi)放入如加熱殺菌后的果汁飲料等高溫內(nèi)容物時(shí)，該容器發(fā)生變形的問(wèn)題。如由PET制的容器，僅由上述通常的吹制方法來(lái)成形，其耐熱性就不夠。
于是，提高PET容器耐熱性的種種方法就被提了出來(lái)。
例如，本發(fā)明的受讓人就提出了先公開(kāi)于特開(kāi)平8～187768號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)美國(guó)專(zhuān)利號(hào)08/544,544)上的耐熱容器成形的方法。
這種耐熱容器的成形方法有以下3個(gè)工序。首先將預(yù)塑型坯進(jìn)行一次吹制成形，形成比最終成形品軸向長(zhǎng)度還要長(zhǎng)的一次吹制成形品。然后，在具有與一次吹制成形品的外形幾乎相同形狀的型腔面的熱處理模內(nèi)，以促進(jìn)PET樹(shù)脂結(jié)晶化的溫度(150～220℃)，對(duì)一次吹制成形品進(jìn)行熱處理。最后，將自熱處理模取出的呈軟化收縮狀態(tài)的中間成型品，在具有與最終成形品的外形幾乎相同形狀的型腔面的最終吹制型內(nèi)進(jìn)行吹制成形，形成具有耐熱性的最終成形品。
這種耐熱容器成形方法可以制作耐熱性好的容器，還具有可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行熱處理、熱處理后收縮的中間成形品的形狀和大小穩(wěn)定等很多特長(zhǎng)。
在上述方法中，由于使用了熱處理型，所以比目前所采用的由熱風(fēng)進(jìn)行熱處理，加熱效率高，大大地提高了生產(chǎn)性能。但是與無(wú)耐熱性要求的碳酸飲料容器等的成形周期相比，上述方法在熱處理模內(nèi)進(jìn)行熱處理需要的時(shí)間要多，因此，有必要進(jìn)一步提高生產(chǎn)性能。
另外，由于自熱處理工序后至最終吹制成形工序間中間成形品的溫度降低，還有在最終成形時(shí)不能吹制成符合設(shè)計(jì)的最終成形品，其尺寸精度易于惡化的問(wèn)題。這種溫度降低的原因有在熱處理終了時(shí)排除一次吹制成形品內(nèi)的氣體及自熱處理工序向最終吹制成形工序搬運(yùn)中間成形品。
在此，用于第2工序熱處理的熱處理模由支承一次成形品頸部的頸部支承部件(如頸導(dǎo)向部件)、和一次成形品的軀干接觸的型腔及接觸一次成形品底部的底模構(gòu)成。此時(shí)，一方面型腔要被加熱到150～220℃的結(jié)晶化溫度，另一方面，頸部支承部件和底模要維持在通常的低溫(30～100℃)。因此，型腔溫度由于在其與頸部支承部件的邊界區(qū)域及與底模的邊界區(qū)域容易發(fā)生熱移動(dòng)，所以在這兩個(gè)邊界區(qū)域其溫度容易低于結(jié)晶化溫度。
這兩個(gè)邊界區(qū)域相當(dāng)于自一次成形品的頸下部至肩部的第一部分和自一次成形品的接地部至根部的第二部分，在這些邊界區(qū)域的結(jié)晶化就有可能不充分。其結(jié)果，最終成形品的第一部分和第二部分的耐熱性就容易比其他部分的耐熱性低。
同時(shí)，由于上述第一部分、第二部分通常比軀干部厚，難于加熱，而且在一次吹制成形工序的取向度也低，所以更易比其他部分耐熱性低。
本發(fā)明的目的就是提供一種可以謀求進(jìn)一步提高耐熱性、生產(chǎn)性能及尺寸精度的耐熱容器的制造方法。
本發(fā)明的目的還在于提供一種通過(guò)使中間成形品的形狀、尺寸穩(wěn)定，從而可以謀求提高生產(chǎn)性能及尺寸精度的耐熱容器的制造方法。
本發(fā)明再有一個(gè)目的就在于提供一種可以使肩部及根部的耐熱性提高的耐熱容器的制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)前述目的，本發(fā)明方法的特征在于包括
將分成樹(shù)脂制的預(yù)塑型坯利用一次吹制成形形成一次吹制成形品的一次吹制成形工序，將前述一次吹制成形品保持在被加熱的金屬模具內(nèi)，進(jìn)行熱處理的一次熱處理工序，將自前述金屬模具取出的收縮的中間成形品在前述金屬模具外進(jìn)行熱處理的二次熱處理工序。
將前述在金屬模具外被熱處理了的中間成形品，在最終吹制成形型腔內(nèi)吹制成形為最終成形品的二次吹制成形工序。
本發(fā)明，在一次熱處理工序中，在金屬模具內(nèi)被熱處理的一次吹制成形品其結(jié)晶化被促進(jìn)，利用自金屬模具被取出時(shí)產(chǎn)生的收縮，消除其殘余變形，形成中間成形品。
進(jìn)而，在二次熱處理工序中通過(guò)將該軟化收縮狀態(tài)的中間成形品在金屬模具外進(jìn)行熱處理，進(jìn)一步促進(jìn)其結(jié)晶化，可以提高最終成形品的耐熱性。并可以確保在最終成形時(shí)使中間成形品處于適于拉伸的溫度。也就是說(shuō)可以利用二次熱處理工序抵消由于一次熱處理終了時(shí)的排氣及其后的中間成形品的搬運(yùn)而引起的中間成形品的溫度降低。因此可以防止在最終吹制成形時(shí)，由于溫度降低而使最終成形品的尺寸精度惡化。
另外，由于即使使一次熱處理工序的金屬模具內(nèi)的熱處理時(shí)間縮短，也可以進(jìn)一步在二次熱處理工序中，在金屬模具外進(jìn)行熱處理，因而可以縮短成形周期，顯著地提高生產(chǎn)性能。此時(shí)由于在二次熱處理工序中不需要制造成本較高的金屬模具，因此不會(huì)大幅增加吹制成型機(jī)的成本。
本發(fā)明的另外一種方式具有如下特征將合成樹(shù)脂制的預(yù)塑型坯利用一次吹制形成一次吹制成形品的一次吹制成形工序，將前述一次吹制成形品保持在被加熱的金屬模具內(nèi)進(jìn)行熱處理的一次熱處理工序，將從前述金屬模具取出的收縮的中間成形品，在前述金屬模具外進(jìn)行熱處理的二次熱處理工序，將前述在金屬模具外熱處理了的中間成形品在最終吹制成形型腔內(nèi)吹制成形為最終成形品的二次吹制成形工序，在前述一次吹制成形工序中形成的前述一次吹制成形品的縱軸長(zhǎng)度比前述最終成形品還要長(zhǎng)，在前述一次熱處理工序后，前述從金屬模具取出的收縮的中間成形品的縱軸及橫軸長(zhǎng)度，比前述最終成形品小若干，在前述二次熱處理工序中，在幾乎不使前述中間成形品收縮的前提下進(jìn)行熱處理。
在本發(fā)明的再一種方式下，尤其是將一次吹制成形品設(shè)定成比最終吹制成形品大，利用一次熱處理后的收縮使中間成形品的縱軸及橫軸長(zhǎng)度比最終成形品小若干。并且，中間成形品，利用一次熱處理后的收縮，幾乎全部將一次吹制成形品中的殘余應(yīng)力消除。因此，即使在金屬模具外對(duì)中間成形品進(jìn)行二次熱處理，中間成形品也幾乎不會(huì)產(chǎn)生收縮變形。所以，總是可以將大小穩(wěn)定的中間成形品布置在最終吹制金屬模具內(nèi)，防止合模時(shí)夾住中間成形品。同時(shí)，在二次吹制成型工序中可以幾乎不使中間成形品拉伸而形成最終成形品。因此，在最終成形品中幾乎不會(huì)產(chǎn)生因二次吹制成形工序的拉伸而引起的變形。
本發(fā)明方法的另外的方式具有如下特征將合成樹(shù)脂制預(yù)塑型坯利用吹制成形，形成一次吹制成形品的一次吹制成形工序，將前述一次吹制成形品保持在加熱的金屬模具內(nèi)進(jìn)行熱處理的一次熱處理工序，將從前述金屬模具取出的收縮的中間成形品在前述金屬模具外進(jìn)行熱處理的二次熱處理工序，將前述在金屬模具外熱處理了的中間成形品，在最終吹制成形型腔內(nèi)吹制成最終成形品的二次吹制成形工序，前述中間成形品具有開(kāi)口的頸部，筒狀的軀干部，密閉前述軀干部一端的底部、連結(jié)前述頸部和前述軀干部的肩部和連結(jié)前述軀干部和前述底部的跟部，在前述二次熱處理工序中將相對(duì)于前述中間成形品的前述肩部及前述根部的熱量設(shè)定成比前述軀干部大而進(jìn)行熱處理。
本發(fā)明的另外的方式尤其是可以比其他部分更積極地加熱耐熱性能常常降低的肩部和跟部附近，所以可以提高耐熱性能。
在上述本發(fā)明的方法中，一次熱處理工序最好具有向布置在前述金屬模型內(nèi)的前述一次吹制成形品內(nèi)部加壓而進(jìn)行熱處理的工序和在該熱處理終了后使前述一次吹制成形品內(nèi)部排氣的工序。并且，在二次熱處理工序中，理想的是不向前述中間成形品內(nèi)導(dǎo)入加壓氣體而對(duì)前述中間成形品進(jìn)行熱處理。
這是因?yàn)榧词乖谝淮螣崽幚砉ば蚝笠淮未抵瞥尚纹穬?nèi)部排氣而使成形品溫度降低，也可以由二次熱處理工序加熱至適合拉伸的溫度。另外，由于二次熱處理工序后不需要使中間成形品內(nèi)部排氣，所以也可以防止在二次吹制成形工序前中間成形品溫度顯著降低。并且，由于不向中間成形品內(nèi)部導(dǎo)入加壓氣體，所以也不需要保持中間成形品外形的金屬模具。
二次熱處理工序的前述中間成形品的熱處理溫度最好是和前述一次熱處理工序的前述金屬模具的溫度相同或比之高。這是由于即使縮短前述一次熱處理工序的熱處理時(shí)間，也可以由二次熱處理工序補(bǔ)償不足的熱處理效果。其結(jié)果是在提高容器生產(chǎn)性能的同時(shí)，也可以確保容器的耐熱性能。
二次熱處理工序最好是用配置在中間成形品側(cè)面的紅外線(xiàn)加熱器進(jìn)行。這是因?yàn)閷?duì)于易于吸收紅外線(xiàn)的合成樹(shù)脂制的中間成形品可以高效率地進(jìn)行熱處理。尤其是在二次熱處理工序中，中間成形品幾乎不收縮，所以可以用固定設(shè)置的紅外線(xiàn)加熱器，而且未必要限制中間成形品的收縮也可以進(jìn)行熱處理。假定對(duì)一次吹制成形品進(jìn)行熱處理時(shí)，使用紅外線(xiàn)加熱器，則在熱處理過(guò)程中，一次吹制成形品的大小會(huì)發(fā)生變化，加熱器的配置及溫度控制就會(huì)很難。如果在二次熱處理時(shí)使用紅外線(xiàn)加熱器，則這種加熱器的配置及溫度就幾乎不需要調(diào)整。另外，二次熱處理工序也可以因熱風(fēng)烘烤中間成形品的外面而進(jìn)行。同時(shí)，無(wú)論何種加熱方式，在二次熱處理工序中也可以通過(guò)使中間成形品自轉(zhuǎn)，而使其周向?qū)崿F(xiàn)均勻加熱。
在此，理想的是，在多個(gè)紅外線(xiàn)加熱器中，要把主要用于加熱中間成形品肩部和跟部的加熱器，配置得比其他加熱器更靠近中間成形品的縱軸中心線(xiàn)。尤其是由于可以比之其他部分更加積極地加熱耐熱性往往較低的肩部及跟部附近，因此可以提高這些部分的耐熱性能。
一次熱處理工序的金屬模溫度最好為150℃～220℃，熱處理時(shí)間最好為2～10秒左右。利用上述金屬模具溫度可以用短時(shí)間而有效地促進(jìn)一次吹制成形品的結(jié)晶化、提高生產(chǎn)率。
一次熱處理工序的熱處理用金屬模和一次吹制成形工序的一次吹制成形用金屬模具可以兼用，或者也可以分開(kāi)使用。如果將一次吹制成形用金屬模具和一次熱處理用金屬模具分開(kāi)設(shè)置，則可以從一次吹制成形工序所要的時(shí)間中省去熱處理時(shí)間，可以縮短成形周期。此時(shí)可以實(shí)質(zhì)性地使一次吹制成形工序用的一次吹制模具的型腔形狀和一次熱處理工序用的熱處理型腔形狀相同。
用于二次吹制工序的最終吹制成形模具為用于本成形的合成樹(shù)脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度以上的溫度，最好是加熱到最終成形品要求的耐熱溫度以上的溫度。這樣可以除去二次吹制成形時(shí)產(chǎn)生的微小變形，即使最終成形品其后被處于耐熱溫度時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生收縮。


圖1為顯示本發(fā)明的一實(shí)施例相關(guān)的耐熱容器的成形方法的工序圖。
圖2A～圖2D為顯示圖1各工序下的成形品的放大圖。
圖3為顯示一次吹制成形工序的一次吹制成形模具的斷面圖。
圖4為顯示二次熱處理工序的加熱箱的斷面圖。
下面參照?qǐng)D紙?jiān)敿?xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1顯示本實(shí)施例耐熱容器成形方法的各成形工序。
該加熱容器的成形方法大致由下述5工序組成在第1工序形成圖1所示的預(yù)塑型坯10。第2工序，在圖1所示的一次吹制成形模具100內(nèi)利用一次吹制成形，由預(yù)塑型坯10得到一次吹制成形品12。第3工序，在圖1所示的熱處理模具102內(nèi)，對(duì)一次吹制成形品12進(jìn)行一次熱處理。第4工序，對(duì)一次熱處理后收縮的中間成形品14，在金屬模具外進(jìn)行二次熱處理。第5工序，在圖1所示的最終吹制成形模具104內(nèi)，由二次熱處理后的中間成形品14吹制成最終成形品16。
在圖2A～圖2D中將各成形工序的成形品10、12、14、16成排擺列顯示，以判明其大小。另外，由于在該實(shí)施例中，各成形品以倒立形態(tài)成形，所以在圖2A～圖2D中也以倒立狀態(tài)顯示各成形品。以下按順序說(shuō)明這些成形品10、12、14、16。
(A)預(yù)塑型坯10預(yù)塑型坯10為由眾所周知的注射模塑成形方法得到的PET制的成形品，由有底筒狀的軀干部18和形成于該軀干部18開(kāi)口側(cè)的頸部20構(gòu)成。
頸部20具有安裝圖中無(wú)顯示的冒蓋的螺紋部22。頸部20不會(huì)在以后的吹制成形工序中被取向。為了使該頸部20具有耐熱性能，可以加熱緩冷頸部20使之結(jié)晶化(白化)，或向頸部20嵌接入耐熱段，或?qū)㈩i部20用PET樹(shù)脂和耐熱性樹(shù)脂進(jìn)行多層成形。
另外，如果預(yù)塑型坯10為PEN制(ポリエチレンナフタレ-ト)，則未必需要向頸部20賦與耐熱性。
(B)一次吹制成形品12一次吹制成形品12是在圖1及圖3所示的一次吹制成形模具100內(nèi)，用拉伸桿及加壓氣體，雙向拉伸吹制成形預(yù)塑型坯10而得到的。該一次吹制成形品12的縱軸長(zhǎng)度，通過(guò)圖2B和圖2D的比較可知，比最終成形品16要長(zhǎng)。另外，一次吹制成形模具100可以調(diào)溫以使一次吹制成形品12在冷卻或取出后，不會(huì)給一次吹制成形品12帶來(lái)大的收縮變形。
該一次吹制成形品12的大小是考慮其后對(duì)一次吹制成形品12進(jìn)行熱處理而收縮得到的中間成形品14的大小而決定的。但是，從一次吹制成形品12至中間成形品14的收縮量受到種種成形條件的影響。因此，根據(jù)用以得到目的物～最終成形品16的成形條件一次吹制成形品12的大小的設(shè)定是不同的。如果是作業(yè)者的話(huà)，可以對(duì)作為目的物的每一個(gè)最終成形品通過(guò)種種試驗(yàn)，任意設(shè)定一次吹制成形品12的大小。尤其希望注意的是中間成形品14的軀干直徑的大小。這是因?yàn)槿绻|干直徑過(guò)大，則在把中間成形品14布置到圖1所示的最終吹制成形模具104內(nèi)合模時(shí)，中間成形品14的軀干部會(huì)被夾入最終吹制成形模具104的分型面之間。決定中間成形品14的軀干直徑的一次吹制成形品12的軀干直徑最好設(shè)定為比最終成形品16的軀干直徑大一些，但由于徑向收縮量比縱向收縮量小，所以為防止夾住還是不要太大為好。
該一次吹制成形品12不限于前述例子，例如也可以用被稱(chēng)作自由吹制的，不用拉伸桿的成形方法得到。
該一次吹制成形品12如圖2B所示由頸部20、肩部24、軀干部26、跟部28和底部30構(gòu)成，底部30由接地部32和上底部34構(gòu)成。
頸部20不被拉伸，肩部24為向軀干部26擴(kuò)徑的低拉伸區(qū)域。軀干部26為被充分拉伸取向的薄壁，跟部28和接地部32取向度自軀干部26至上底部32減少。上底部34向容器內(nèi)呈凸形。取向度低、壁厚。
另外，由于該一次吹制成形品12的尤其是軀干部26被高度拉伸，所以其拉伸時(shí)產(chǎn)生的變形殘留在軀干部26內(nèi)。
(C)中間成形品14中間成形品14是通過(guò)在圖1所示的熱處理模具102內(nèi)對(duì)一次吹制成形品12進(jìn)行熱處理，其后一次吹制成形品12收縮而得到的。該中間成形品14進(jìn)而在圖1所示的加熱箱106接受二次熱處理，但正如后述，在該二次熱處理工序中幾乎不收縮。
該中間成形品14在熱處理模具102內(nèi)進(jìn)行一次熱處理時(shí)，被消除了很多變形，處于促進(jìn)結(jié)晶化的狀態(tài)。
在熱處理模具102內(nèi)的熱處理終了后由殘留(熱處理時(shí)不能除去而剩下的)變形而收縮了的中間成形品14，對(duì)于熱非常穩(wěn)定，其后即使進(jìn)一步加熱該中間成形品14也幾乎不變形。
該中間成形品14正如由圖2C和圖2D的比較可知的，橫軸和縱軸的長(zhǎng)度比最終成形品要小若干。此時(shí)中間成形品14最好盡可能處于接近最終成形品16的大小的狀態(tài)。只是應(yīng)該考慮到最終吹制成形模具104(參照?qǐng)D1)關(guān)閉時(shí)有夾住中間成形品14的危險(xiǎn)性這一點(diǎn)，來(lái)決定中間成形品16的大小。
(D)最終成形品16最終成形品16如圖2D所示，具有將軀干部36上下分開(kāi)的環(huán)狀凹槽38。比環(huán)狀凹槽38更靠近頸部20一側(cè)的軀干部36為由光滑曲面構(gòu)成的標(biāo)簽張貼部40，比環(huán)狀凹槽38更靠近底部30一側(cè)的軀干部36有多個(gè)配置在圓周方向的減壓吸收用板部42。
上底部34無(wú)論是一次吹制成形品12、中間成形品14、還是最終成形品16形狀都幾乎相同。
下面就一次吹制成形工序的一次吹制模具100及二次熱處理工序的加熱箱106進(jìn)行說(shuō)明。
另外，由于一次熱處理工序的熱處理模具102及二次吹制成形工序的最終吹制成形模具104和一次吹制成形模具100為機(jī)能大致同樣的構(gòu)造，因此其詳細(xì)說(shuō)明省略。在此，所謂一次吹制成形模具100和熱處理模具102包括型腔形狀實(shí)質(zhì)性地具有相同的構(gòu)成。最終吹制成形模型104具有與最終成形品16的外形形狀一致的型腔這一點(diǎn)和一次吹制成形模具100及熱處理模具102不同。
圖3顯示一次吹制成形模具100的斷面圖。
注射模塑成形的預(yù)塑型坯10被加熱到適合拉伸的溫度(100～120℃)，布置在由一對(duì)半模及底模62構(gòu)成的一次吹制成形模具100內(nèi)。
預(yù)塑型坯10呈倒立狀態(tài)被載置于搬運(yùn)它的搬運(yùn)部件46上。
搬運(yùn)部件46為了在成形機(jī)(無(wú)圖示)上循環(huán)搬運(yùn)，被固定在搬運(yùn)用鏈48上，具有用于沿導(dǎo)軌50移動(dòng)的凸輪隨動(dòng)件52。
另外，還有用以使載置預(yù)塑型坯10的部分旋轉(zhuǎn)的帶齒自轉(zhuǎn)用鏈輪54和插入預(yù)塑型坯10的頸部20內(nèi)的無(wú)圖示的搬運(yùn)用銷(xiāo)。
并且，在搬運(yùn)部件46的下面還有用以在一次吹制成形工序，一次熱處理工序、二次吹制成形工序時(shí)，供給吹制空氣的密封活塞56，向搬運(yùn)部件46上升而密封。
一次吹制成形模具100在相當(dāng)于頸部20的部分有用于使預(yù)塑型坯10定位的冷卻了的頸導(dǎo)向部件58。并且，一次吹制成形模具100在與自一次吹制成形品12的肩部24至接地部32的區(qū)域相對(duì)的區(qū)域上下分8層內(nèi)藏有環(huán)狀加熱器60。
這些各環(huán)狀加熱器60的溫度可以根據(jù)肩部24、軀干部26、跟部28、接地部32等各部耐熱性的要求進(jìn)行可變?cè)O(shè)定。另外，為了簡(jiǎn)化模具構(gòu)造，可以用沿一次吹制成形品12的縱軸方向延伸的多個(gè)棒狀加熱器或調(diào)溫流體回路，取代多個(gè)環(huán)狀加熱器60。此時(shí)，最好是將多個(gè)棒狀加熱器60圍繞一次吹制成形品12布置在圓周上，或者將上述流體回路沿圓周方向布置。理想的是這些棒狀加熱器或調(diào)溫流體回路可以按上下方向的位置各自獨(dú)立并可以調(diào)節(jié)溫度。
接觸一次吹制成形品12的接地部32的一部分和上底部34的底模62設(shè)有用以調(diào)溫介質(zhì)循環(huán)的通路64。
一次吹制成形模具100的底模62最好是通過(guò)使該調(diào)溫介質(zhì)循環(huán)將溫度調(diào)節(jié)為90～120℃左右。之所以要調(diào)節(jié)一次吹制成形模具100的底模62的溫度是由于圖1所示的熱處理模具102的底模62有可能不能充分加熱一次成形品12的接地部32的一部分和上底部34。要說(shuō)為什么，是因?yàn)樵跓崽幚砟＞?02內(nèi)對(duì)一次吹制成形品12進(jìn)行熱處理的過(guò)程中，其底部30會(huì)由于熱收縮而從熱處理模具102的底模62離開(kāi)的緣故。如果考慮這一點(diǎn)而把熱處理模具102的底模62溫度調(diào)高，則一次成形品12的底部30的形狀就會(huì)發(fā)生不希望的變形。因此，熱處理模具102的底模62就必須設(shè)定為某種程度較低的溫度，結(jié)果在熱處理模具102中就不能對(duì)底部30進(jìn)行充分的熱處理。
于是就用一次成形模具100的底部62進(jìn)行底部30的熱處理。
圖4顯示了用配置在其側(cè)面的紅外線(xiàn)加熱器66a～66h加熱自熱處理模具102取出并收縮了的中間成形品14的加熱箱106。
在此，紅外線(xiàn)加熱器66a～66h沿中間成形品14的縱軸方向間隔布置了8根，沿中間成形品14的搬運(yùn)方向(自圖3的里面向外的方向)延伸。
紅外線(xiàn)加熱器66a～66h可以從長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外線(xiàn)(遠(yuǎn)紅外線(xiàn))、中波長(zhǎng)紅外線(xiàn)、短波長(zhǎng)紅外線(xiàn)(近紅外線(xiàn))中適當(dāng)選擇。一般認(rèn)為塑料容易吸收中波長(zhǎng)紅外線(xiàn)，但，在此使用了ヘリウス公司制的短波長(zhǎng)紅外線(xiàn)(近紅外線(xiàn)、最大能量波長(zhǎng)1.0～2.0μm)加熱器。
紅外線(xiàn)加熱器66a～66h的發(fā)熱體自身的溫度可以設(shè)定為約300～2000℃。因此，在二次熱處理工序中，中間成形品14被加熱的溫度被設(shè)定為至少與熱處理模具102的溫度相同或在其之上。另外，為了使中間成形品14在二次熱處理工序時(shí)幾乎不產(chǎn)生收縮，最好將中間成形品14加熱到150～220℃。
并且，最好要調(diào)整供給各部分紅外線(xiàn)加熱器66a～66h的電力，及其與中間成形品14的距離，以使中間成形品14的溫度不過(guò)于極端地上升。
如圖4所示，最好是將與肩部24和跟部28相對(duì)應(yīng)的紅外線(xiàn)加熱器66a、66h布置得比與軀干部26相對(duì)應(yīng)的紅外線(xiàn)加熱器66a～66g更靠近中間成形品14的縱軸中心一側(cè)。
這是由于一方面肩部24和跟部28與另外的軀干部26相比直徑小，另一方面比軀干26壁厚，所以肩部24和跟部28的加熱效率不好，目的就是將足夠的熱量給與加熱效率不好的肩部24和跟部28。
另外，供給這些紅外線(xiàn)加熱器66a、66h比其它部分高的電力也有效。
由于中間成形品14是以已收縮后的狀態(tài)被運(yùn)到該加熱箱106內(nèi)的，所以各紅外線(xiàn)加熱器66a～66h的高度位置對(duì)應(yīng)于中間成形品14的那個(gè)區(qū)域是明確的。不過(guò)，紅外線(xiàn)加熱器66a～66h的各種調(diào)節(jié)、例如高度調(diào)節(jié)等是可以根據(jù)目的進(jìn)行的。
夾著中間成形品14的搬運(yùn)路徑，在紅外線(xiàn)加熱器66a～66h的相對(duì)的一側(cè)設(shè)有反射板68。這是為了使透過(guò)中間成形品14的紅外線(xiàn)得到有效利用。另外，在通過(guò)該加熱箱106內(nèi)時(shí)，中間成形品14的自轉(zhuǎn)被驅(qū)動(dòng)。這樣，中間成形品14就沿其圓周方向被均勻加熱。
另外，在中間成形品14的頸部20附近，為了保護(hù)頸部20不受紅外線(xiàn)輻射，在中間成形品14的搬運(yùn)通路兩側(cè)設(shè)有遮避板70。
該遮避板70被固定著，但當(dāng)在加熱箱106內(nèi)進(jìn)行的中間成形品14的加熱在停止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行時(shí)，也可以在該停止位置開(kāi)閉遮避板70。
下面就本發(fā)明實(shí)施例使用的耐熱容器的成形方法進(jìn)行說(shuō)明。
預(yù)塑型坯的成形工序首先用注射模塑成形機(jī)制作圖2A所示的非晶質(zhì)有底筒狀的預(yù)塑型坯10。此時(shí)要把至少具有相當(dāng)于螺紋部22的形狀且用耐熱樹(shù)脂成形的部件預(yù)先置入金屬模具內(nèi)，將溶融PET樹(shù)脂充填入被冷卻至10～30℃的預(yù)塑型坯成形用金屬模具內(nèi)。這樣至少螺紋部22具有耐熱性的預(yù)塑型坯10被注射模塑成形。
然后，將該注射模塑成形的預(yù)塑型坯10放在搬運(yùn)部件46上，向一次吹制成形工序搬運(yùn)(參照?qǐng)D1)。
此時(shí)，當(dāng)要利用預(yù)塑型坯10注射模塑成形時(shí)的熱時(shí)(熱型坯方式)，就要盡快從預(yù)塑型坯成形用金屬模具中取出，在預(yù)塑型坯還熱的情況下，用搬運(yùn)部件46搬運(yùn)。
另外，當(dāng)不利用注射模塑成形時(shí)的熱量時(shí)(冷型坯方式)，就要在預(yù)塑型坯成型用金屬模具內(nèi)充分冷卻后，再將預(yù)塑型坯10取出。此后，將預(yù)塑型坯10運(yùn)往圖中無(wú)顯示的再加熱站，用紅外線(xiàn)加熱器等加熱到100～120℃之后，再把預(yù)塑型坯10放置在搬運(yùn)部件46上搬運(yùn)。
一次吹制成形工序由搬運(yùn)部件46搬運(yùn)的預(yù)塑型坯10被布置在冷卻至30℃前后的打開(kāi)的一次吹制成形模型100之間。當(dāng)把一次吹制成形模具100關(guān)閉之后，利用拉伸桿10及加壓氣體對(duì)預(yù)塑型坯10進(jìn)行雙向拉伸吹制成形得到一次吹制成形品12(參照?qǐng)D1)。
該一次吹制成形品12考慮到一次熱處理之后的收縮，形成比最終成型品16的縱軸長(zhǎng)度大的縱軸長(zhǎng)度。在此，在本實(shí)施例中，一次、二次熱處理工序分別在熱處理模具102內(nèi)、金屬模具外的加熱箱106分別進(jìn)行。因此與只在金屬模具外進(jìn)行一次熱處理的情況相比，自一次吹制成型品12到中間成型品14的收縮量極小，尤其是縱向收縮量的差異很大。這是由于只在金屬模具外加熱時(shí)，一次吹制成型品由于殘留應(yīng)力而自由收縮，其收縮量比較多的緣故。與此相對(duì)，如本實(shí)施例這樣通過(guò)與熱處理模具相接觸進(jìn)行一次熱處理，則在熱處理模具和一次吹制成形品接觸時(shí)，一次吹制成形品所帶有的殘余變形由于結(jié)晶化而被除去。而且，在從熱處理模具取出一次吹制成形品時(shí)，一次吹制成形品由于沒(méi)有被完全除去的殘余變形，而收縮形成中間成形品，但此時(shí)的收縮極小。
因此，與只在金屬模具外進(jìn)行熱處理的情況相比，由于可以使一次吹制成形用的模具和合型裝置小型化，利用接觸進(jìn)行高效熱處理，所以也可以節(jié)省熱處理所需要的空間。其結(jié)果是具有了可以使一次吹制成型模具100及其附屬裝置小型化的優(yōu)點(diǎn)。
一次吹制成形工序終了后，進(jìn)行一次吹制成形品12內(nèi)的排氣，然后打開(kāi)一次吹制成形模具100。自一次吹制成形模具100取出的一次吹制成形品12由搬運(yùn)部件46向熱處理模具102搬運(yùn)。
一次熱處理工序由搬運(yùn)部件46搬運(yùn)來(lái)的一次吹制成形品12被布置在加熱到150～220℃的打開(kāi)的熱處理模具102之間。如圖1所示，將熱處理模具102合型后向一次吹制成形品12內(nèi)導(dǎo)入5～25kg/cm2的高壓氣體，使一次吹制成形品12的外表面與熱處理模具102的型腔面緊密接觸2～10秒左右，實(shí)施一次熱處理。
雖然該一次熱處理的時(shí)間越短，生產(chǎn)率越高，但是，由該熱處理后的收縮得到的中間成形品14的結(jié)晶度就低，變形也不能完全除去。一次熱處理時(shí)間越長(zhǎng)，結(jié)晶度越高，變形也可以完全除去，一次吹制成形品12也幾乎不收縮，但生產(chǎn)率就降低了。
雖然該一次熱處理的時(shí)間設(shè)定可以根據(jù)生產(chǎn)者的目的適當(dāng)選擇，但是，2～10秒左右不論是從生產(chǎn)率考慮，還是確保耐熱性能這一點(diǎn)來(lái)考慮，都是恰當(dāng)?shù)姆秶?br> 在熱處理模具102進(jìn)行的一次熱處理終了后要排出一次吹制成形品12內(nèi)的氣體，打開(kāi)熱處理模具102。這樣，就得到由一次吹制成形品12收縮、并被除去變形、其縱軸及橫軸長(zhǎng)度比最終成形品16小若干的中間成形品14。
二次熱處理工序中間成形品14由搬運(yùn)部件46向加熱箱106搬運(yùn)。如圖1所示被布置在加熱箱106內(nèi)的中間成形品14由紅外線(xiàn)加熱器66a～66h充分加熱進(jìn)行二次熱處理。
在該二次熱處理工序下的中間成形品14的熱處理溫度最好與熱處理模具102的溫度相同或在其之上，促進(jìn)由一次熱處理工序得到的結(jié)晶化。
中間成形品14由于由一次熱處理后的收縮被預(yù)先消除了變形，所以二次熱處理時(shí)，幾乎不收縮地被加熱。因此，在該以促進(jìn)結(jié)晶化為目的的二次熱處理工序中不一定需要限制中間成形品14收縮變形的裝置。在該二次熱處理工序中與用熱處理模具102的一次熱處理工序不同，可以不向中間成型品14內(nèi)導(dǎo)入加壓氣體，所以，二次熱處理后不需要進(jìn)行中間成形品14內(nèi)部的排氣，不會(huì)產(chǎn)生由該排氣所引起的中間成形品14的溫度降低的問(wèn)題。
同時(shí)，由一次熱處理工序的排氣所引起的中間成形品的溫度降低，由二次熱處理工序而得到補(bǔ)償，從而提高了最終成形品的尺寸精度。
另外，即使在二次熱處理工序，也可以考慮使用熱處理模具102。但是，由于一方面金屬模具成本會(huì)增加。另一方面，使用高壓氣體的二次熱處理，其二次熱處理后的排氣所引起的中間成形品14的溫度降低的影響很大，因此還是本實(shí)施例優(yōu)越。
而且，在該二次熱處理工序中，中間成形品14一邊自轉(zhuǎn)一邊被加熱，其圓周方向被均勻加熱。而且，上端及下端的紅外線(xiàn)加熱器66a、66h可以比其它加熱器自更靠近的位置輻射加熱肩部24及跟部28。因此中間成形品14的熱處理不充分的部分被充分熱處理，提高了中間成形品14的整體的結(jié)晶度。
同時(shí)，由于該一次、二次熱處理工序的實(shí)施，使得縮短在熱處理模具102內(nèi)的一次熱處理時(shí)間成為可能。其結(jié)果是在提高耐熱性的同時(shí)，生產(chǎn)率的提高也成為可能。
二次(最終)吹制成形工序二次熱處理終了后的中間成形品14由搬運(yùn)部件46向最終吹制成形模具104搬運(yùn)。中間成形品14被布置在打開(kāi)的最終吹制成形模具104之間后，最終吹制成形模具104被合型。其后，如圖1所示，吹制成形中間成形品14得到最終成形品16。最終吹制成形時(shí)的中間成形品的溫度被維持在高溫，因此，一般認(rèn)為最終吹制成形時(shí)幾乎不發(fā)生變形。但是，由于最終吹制成形時(shí)的拉伸多少會(huì)產(chǎn)生一些新的變形。為了防止該變形所引起的耐熱性能的降低，最好把最終吹制成形模具104加熱到比最終成型品16要求的希望耐熱溫度高的溫度，特別是比成形樹(shù)脂的玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)(PET樹(shù)脂為70℃左右)高的溫度。在本實(shí)施例中，把最終吹制成形模具104加熱為80～130℃。
在該最終吹制成形工序中，可以不必?fù)?dān)心在最終吹制模具104合型時(shí)夾住中間成形品14，而進(jìn)行高效的成形。其理由是由于通過(guò)一次吹制成形模具100及熱處理模具102的形狀等的設(shè)計(jì)使得中間成形品14比最終成形品小。并且中間成形品14在一次熱處理工序后的收縮狀態(tài)極其穩(wěn)定，偏心及局部的變形很少，并且二次熱處理引起的收縮也幾乎沒(méi)有，所以中間成形品14的形狀及大小穩(wěn)定。
另外，中間成形品14由于在二次熱處理工序被熱處理，所以最終吹制成形時(shí)沒(méi)有溫度降低。確保了在二次成形工序的拉伸的適當(dāng)溫度。其結(jié)果，在二次成形工序得到了具有與最終成形模具104的型腔面相符的外形的最終成形品16，其尺寸精度很高。并且由于在二次熱處理工序?qū)绮?4和跟部28實(shí)施了充分地?zé)崽幚?，因此可以使該部分的耐熱性能提高?br> 并且，最終吹制成形終了后，打開(kāi)最終吹制模具104，如圖1所示取出最終成形品16，則一個(gè)周期的成形就結(jié)束了。
本發(fā)明不限于前述實(shí)施例，在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)，可以進(jìn)行種種方式的變更。
例如，在前述實(shí)施例中，用熱處理模具102進(jìn)行了熱處理，但不限于該例，雖然會(huì)對(duì)一次吹制成形品的壁厚分布產(chǎn)生不少的不良影響，但是，也可以兼用一次吹制成形模具100進(jìn)行一次熱處理。此時(shí)，只要把一次吹制成形模具100的溫度設(shè)定成和熱處理模具102的溫度一樣就可以了。
另外，在二次熱處理工序中，使用紅外線(xiàn)加熱器進(jìn)行了熱處理，但也可以進(jìn)行熱風(fēng)及微波等其它非接觸式的熱處理。
并且，紅外線(xiàn)加熱器的根數(shù)及種類(lèi)，可以根據(jù)成形情況，適當(dāng)變更。
權(quán)利要求
1.一種耐熱容器的成形方法，其特征在于這種耐熱容器成形方法包括將合成樹(shù)脂制的預(yù)塑型坯利用吹制成形，形成一次吹制成形品的一次吹制成形工序，將前述一次吹制成形品保持在被加熱的金屬模具內(nèi)進(jìn)行熱處理的一次熱處理工序，將從前述金屬模具取出的收縮了的中間成形品在前述金屬模具外進(jìn)行熱處理的二次熱處理工序，將前述在金屬模具外進(jìn)行了熱處理的中間成形品在最終吹制成形模具內(nèi)，吹制成形為最終成形品的二次吹制成形工序。
2.一種如權(quán)利要求1記載的耐熱容器成形方法，其特征在于前述一次熱處理工序含有向布置在前述金屬模具內(nèi)的前述一次吹制成形的內(nèi)部加壓，并對(duì)其進(jìn)行熱處理的工序和在該熱處理終了后，排出前述一次吹制成形品內(nèi)部的氣體的工序，在前述二次熱處理工序中，不向前述中間成形品內(nèi)導(dǎo)入加壓氣體，而對(duì)前述中間成形品進(jìn)行熱處理。
3.一種如權(quán)利要求1記載的耐熱容器的成形方法，其特征在于在前述二次熱處理工序，前述中間成形品被熱處理后的溫度和前述一次熱處理工序的前述金屬模具的溫度相同，或比之更高。
4.一種如權(quán)利要求1記載的耐熱容器的成形方法，其特征在于前述二次熱處理工序由配置在前述中間成形品側(cè)面的多個(gè)紅外線(xiàn)加熱器進(jìn)行。
5.一種如權(quán)利要求4記載的耐熱容器的成形方法，其特征在于前述二次熱處理工序含有使前述中間成形品自轉(zhuǎn)的工序。
6.一種如權(quán)利要求1記載的耐熱容器的成形方法，其特征在于前述二次熱處理工序通過(guò)向前述中間成形品的外面吹熱風(fēng)而進(jìn)行。
7.一種如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所記載的耐熱容器的成形方法，其特征在于用于前述一次熱處理工序的前述金屬模具的溫度為150℃～220℃，熱處理時(shí)間為2～10秒。
8.一種如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所記載的耐熱容器的成形方法，其特征在于前述一次吹制成形工序用一次吹制成形模具實(shí)施，前述一次熱處理工序用和前述一次吹制成形模具不同的熱處理模具實(shí)施。
9.一種如權(quán)利要求8記載的耐熱容器的成形方法，其特征在于前述一次吹制成形工序使用的前述一次吹制成形模具的型腔形狀和前述一次熱處理工序使用的熱處理模具的型腔形狀實(shí)質(zhì)性的相同。
10.一種如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)記載的耐熱容器的成形方法，其特征在于用于前述二次吹制成形工序的前述最終吹制成形模具為前述合成樹(shù)脂的玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)以上的溫度，被加熱為前述最終成形品要求的耐熱溫度以上的溫度。
11.一種耐熱容器的成形方法，其特征在于這種成形方法具有將合成樹(shù)脂制的預(yù)塑型坯吹制成形為一次吹制成形品的一次吹制成形工序，將前述一次吹制成形品保持在被加熱的金屬模具內(nèi)進(jìn)行熱處理的一次熱處理工序，將從前述金屬模具取出的收縮了的中間成形品在前述金屬模具外進(jìn)行熱處理的二次熱處理工序，將前述在金屬模具外熱處理了的中間成形品在最終吹制成形模具內(nèi)吹制成形為最終成形品的二次吹制成形工序，在前述一次吹制成形工序中，前述一次吹制成形品的縱軸長(zhǎng)度被形成為比前述最終成形品的縱軸長(zhǎng)度長(zhǎng)，前述一次熱處理后自前述金屬模具取出并收縮了的中間成形品的縱軸及橫軸長(zhǎng)度比前述最終成形品小一些，在前述二次熱處理工序，幾乎不使前述中間成形品收縮地進(jìn)行熱處理。
12.一種耐熱容器的成形方法，其特征在于這種耐熱容器的成形方法包括將合成樹(shù)脂制的預(yù)塑型坯吹制成形為一次吹制成形品的一次吹制成形工序，將前述一次吹制成形品保持在被加熱的金屬模具內(nèi)進(jìn)行熱處理的一次熱處理工序，將從前述金屬模具取出的收縮了的中間成形品，在前述金屬模具外進(jìn)行熱處理的二次熱處理工序，將前述在金屬模具外熱處理了的中間成形品在最終吹制成形模具內(nèi)吹制成形為最終成形品的二次吹制成形工序，前述中間成形品具有開(kāi)口的頸部、筒狀的軀干部、密閉前述軀干部一端的底部、連結(jié)前述頸部和前述軀干部的肩部和連結(jié)前述軀干部和前述底部的跟部，在前述二次熱處理工序，把相對(duì)于前述中間成形品的前述肩部及前述跟部的熱量設(shè)定得比前述軀干部的大而進(jìn)行熱處理。
13.一種如權(quán)利要求12記載的耐熱容器的成形方法，其特征在于前述二次熱處理工序由配置在前述中間成形品側(cè)面的多個(gè)紅外線(xiàn)加熱器，對(duì)前述中間成形品進(jìn)行熱處理，前述多個(gè)紅外線(xiàn)加熱器被相對(duì)于前述中間成形品的前述肩部、前述軀干部、前述跟部之各部位而配置，相對(duì)應(yīng)于前述中間成形品的前述肩部和前述跟部的前述紅外線(xiàn)加熱器比其它前述紅外線(xiàn)加熱器更靠近前述中間成形品的縱軸中心線(xiàn)而配置。
14.一種耐熱容器的成形方法，其特征在于這種耐熱容器的成形方法包括將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制的預(yù)塑型坯吹制成形，形成比最終成形品的軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)的一次吹制成形品的一次吹制成形工序，將前述一次吹制成形品保持在被加熱的金屬模具內(nèi)，把前述一次吹制成形品內(nèi)加壓，使前述一次吹制成形品只在2～10秒期間內(nèi)與前述金屬模具內(nèi)表面緊密接觸、以促進(jìn)前述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的結(jié)晶化的150℃～220℃進(jìn)行熱處理、由此除去前述一次吹制成形品產(chǎn)生的變形的一次熱處理工序，將中間成形品，以促進(jìn)前述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯結(jié)晶化的溫度，用紅外線(xiàn)加熱器的輻射熱進(jìn)行熱處理的二次熱處理工序，其中中間成形品自前述金屬模具取出，并由于前述一次吹制成形品的殘余變形而收縮，具有比最終成形品的軀干直徑小的軀干直徑，將前述在金屬模具外熱處理了的中間成形品，在被加熱到前述最終成形品要求的希望耐熱溫度以上的最終成形模具內(nèi)，吹制成形為前述最終成形品的二次吹制成形工序。
全文摘要
一種耐熱容器的成型方法,包括一次吹制成型工序,一次熱處理工序、二次熱處理工序及二次吹制工序。在一次吹制成型工序,將合成樹(shù)脂制的預(yù)塑型坯吹制成型為一次吹制成型品。在一次熱處理工序,將一次吹制成型品保持在熱處理模具內(nèi)進(jìn)行熱處理。從金屬模具取出的一次吹制成型品收縮形成中間成型品。在二次熱處理工序,在金屬模具外對(duì)該中間成型品進(jìn)行熱處理,中間成型品幾乎不收縮。在二次吹制成型工序,在最終吹制成型模型內(nèi)將中間成型品吹制成型為最終成型品。
文檔編號(hào)B29C35/08GK1191797SQ9810384
公開(kāi)日1998年9月2日 申請(qǐng)日期1998年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月17日
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