專利名稱：帶有裝卸環(huán)的整體吹塑成型的密封塑料圓筒及其成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有整體壓制成型的裝卸環(huán)的整體吹塑成型的密封塑料圓筒，以及成型這種圓筒的方法，該方法提供了一種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和堅(jiān)固性好的圓筒結(jié)構(gòu)，當(dāng)圓筒跌落或擊倒時(shí)，該圓筒不致破裂，這種圓筒還兼顧了盛有有害液體時(shí)圓筒在貯存和運(yùn)輸過程中的安全性。
經(jīng)常用圓筒貯存和運(yùn)輸各種各樣的液體，其中包括有害液體，尤其是55加侖的圓筒，用于運(yùn)輸有害液體的圓筒必須滿足政府管理機(jī)構(gòu)如美國運(yùn)輸部的規(guī)則和規(guī)章，這些規(guī)則和規(guī)章要求圓筒的結(jié)構(gòu)在跌落和翻倒測(cè)試過程中不會(huì)破裂。
一個(gè)合格的55加侖的圓筒重達(dá)880磅，因此，加工者必須給用戶提供某些移動(dòng)這種圓筒的部件，鋼筒工業(yè)已經(jīng)開發(fā)出一種名叫“鸚鵡嘴”的起重機(jī)，它工作起來像個(gè)鸚鵡的嘴。當(dāng)采用這種起重機(jī)吊起圓筒時(shí)，它咬住圓筒的凹邊或裝卸環(huán)，不會(huì)使圓筒松脫。這種設(shè)備的工作方式是壓緊其顎板之間的裝卸環(huán)，并插入其表面中。今天，由于工業(yè)中各種各樣眾所周知的原因，各種工業(yè)中越來越多的鋼筒被塑料筒所取代，這種鸚鵡嘴式的起重機(jī)仍被用來裝卸和起重填充了的塑料筒。
至今為止，已經(jīng)有幾種用來制造帶有鸚鵡嘴式裝卸環(huán)的塑料筒的生產(chǎn)方法，其中的一種方法是在吹塑成型的塑料筒上熱裝上一個(gè)塑料環(huán)，所裝的塑料環(huán)要非常牢固，以致于當(dāng)在圓筒上施加重力時(shí)，圓筒/環(huán)界面上的壓力如此之大，以致可以克服借助于環(huán)吊起該部件的應(yīng)力，從而使塑料環(huán)不會(huì)松脫。其它的加工方法包括將整個(gè)圓筒的頭部與整體的裝卸環(huán)注塑在一起，然后將這種注塑成的圓筒頭部用超聲焊接或熱板焊接到一個(gè)吹塑成型的或其它方法成型的圓筒上，這樣可生產(chǎn)出一種運(yùn)輸有害液體的帶有整體裝卸環(huán)的密封的圓筒。從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)和從提供一種滿意結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)考慮，這些類型的圓筒和加工方法還存在許多問題，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)令人滿意地經(jīng)受住因填充了的圓筒跌落或翻倒所產(chǎn)生的力而引起的破裂。
這種帶有裝卸環(huán)的塑料圓筒的另一優(yōu)選加工方法是吹塑成型一帶有密封的頭部和成整體的裝卸環(huán)的圓筒，該裝卸環(huán)從圓筒上伸出，并通過在吹塑模具中采用一接合口利用壓制成型而制得，這種吹塑的帶有壓制成型的裝卸環(huán)的圓筒也遇到一些問題，這些問題涉及填充了的圓筒在跌落或翻倒過程中，由于撞擊而引起的破裂。至今所采用的吹塑工藝還沒有考慮跌落或翻倒時(shí)引起的應(yīng)力集中問題。尤其是現(xiàn)在圓筒的設(shè)計(jì)和其加工工藝沒有考慮在環(huán)壓制成型的過程中，塑料材料在圓筒內(nèi)部流動(dòng)的影響。這種圓筒產(chǎn)生了應(yīng)力集中，這種應(yīng)力集中限制了圓筒的使用，也削弱了抗跌落或翻倒時(shí)破裂的能力。應(yīng)力集中點(diǎn)是由于壓制成型整體裝卸環(huán)時(shí)剩余材料的流動(dòng)而引起，除非小心控制剩余擠出物的流動(dòng)方向和位置。此外，現(xiàn)代圓筒設(shè)計(jì)將裝卸環(huán)的外表面放置在圓筒筒體外表面的外面，當(dāng)填充的圓筒跌落或翻倒時(shí)，使力無規(guī)則地作用在裝卸環(huán)上，致使圓筒尤其在應(yīng)力集中點(diǎn)斷裂。
本發(fā)明的目的是提供一種圓筒結(jié)構(gòu)及其加工方法，以克服上述在帶有整體壓制成型的裝卸環(huán)的整體吹塑密封塑料圓筒中存在的問題，這種圓筒可以消除應(yīng)力集中，并提供一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠承受住當(dāng)填充的圓筒跌落或翻倒時(shí)，因撞擊而產(chǎn)生的致使圓筒破裂的力，該力作用在裝卸環(huán)的外表面上。
本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)，通過提供一種整體吹塑密封的塑料圓筒可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，該圓筒包括一個(gè)一般的圓柱形筒體，一個(gè)與筒體的下端整體成型的底部，一個(gè)與筒體的上端整體成型的頭部，和一個(gè)環(huán)繞并在筒體的上端和頂部之間限定的一個(gè)頂部和一個(gè)過渡區(qū)，該圓筒有一個(gè)與圓筒整體成型的裝卸環(huán)，它有一個(gè)從過渡區(qū)向上延伸的腿部件，和一個(gè)從腿部件的上端通常向外延伸的，鸚鵡嘴狀的抓手。
根據(jù)本發(fā)明，過渡區(qū)最好有(1)一預(yù)定半徑的外曲面，使筒體的外表面在一切面內(nèi)，該切面非常接近沿裝卸環(huán)的外圓柱表面的切面，和/或(2)至少有一個(gè)半徑的內(nèi)曲面，最好是由有三個(gè)預(yù)定半徑的雙S形曲面，使得過渡區(qū)上的內(nèi)表面之間沒有銳角。
采用這種改進(jìn)的位于圓筒過渡區(qū)上的外曲面構(gòu)造，當(dāng)圓筒在其側(cè)面被擊倒或翻倒時(shí)，筒體的外表面能夠吸收撞擊在圓筒上的力，而不是將無規(guī)則的力傳導(dǎo)到裝卸環(huán)上，使裝卸環(huán)過度彎曲而使圓筒在過渡區(qū)破裂。另一方面，上述在圓筒的過渡區(qū)上改進(jìn)的內(nèi)曲面使在與裝卸環(huán)鄰近的過渡區(qū)內(nèi)，圓筒的內(nèi)表面之間沒有銳角。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在過渡區(qū)內(nèi)表面之間形成的銳角，是在裝卸環(huán)壓制成型過程中由于塑料材料的流動(dòng)而產(chǎn)生，這些銳角在成型的塑料圓筒中會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中點(diǎn)，該應(yīng)力集中點(diǎn)會(huì)削弱圓筒，當(dāng)擊倒或翻倒圓筒時(shí)所產(chǎn)生的力作用在圓筒上時(shí)，會(huì)沿應(yīng)力集中點(diǎn)使圓筒破裂。
為了提供一種帶有整體壓制成型的裝卸環(huán)的整體吹塑密封塑料圓筒，該圓筒具有一個(gè)或兩個(gè)上述希望的改進(jìn)的結(jié)構(gòu)特征，發(fā)現(xiàn)了一種成型圓筒的方法，該方法包括以下步驟，提供一個(gè)具有要成型圓筒所需尺寸和形狀的內(nèi)表面的吹塑模具，該圓筒包括一個(gè)圓柱體部分和在圓柱體部分一端的頭部，兩者通過過渡區(qū)相連，該模具被設(shè)計(jì)成在倒立位置制成圓筒，它還有一個(gè)接合口，以吹塑成型頭部，并通過擠壓制成一個(gè)實(shí)心的裝卸環(huán)，該裝卸環(huán)從圓筒的過渡區(qū)在軸向和徑向整體向外地延伸，模具的內(nèi)表面最好具有要成型的圓筒的形狀，該圓筒在過渡區(qū)有一預(yù)定半徑的外曲面，使圓筒的外圓柱面位于一切面內(nèi)，該切面通常非?？拷匮b卸環(huán)的外表面的切面。
在模具中放入一熱的塑料型坯，對(duì)型坯進(jìn)行第一步吹塑，此時(shí)模具接合口位于打開的位置，該位置距封閉位置有預(yù)定的軸向距離，在預(yù)定的壓力下進(jìn)行第一步吹塑，使型坯完全膨脹成模具內(nèi)表面的形狀，并完全充滿打開的模具接合口，形成一空心的裝卸環(huán)。
在預(yù)定的壓力下進(jìn)行第二步吹塑，該預(yù)定壓力小于第一吹塑過程的預(yù)定壓力，使膨脹的型坯在模具中定型，在第二步吹塑過程中，以不同的預(yù)定速度，按第一步和第二步的順序，使模具接合口閉合不同的預(yù)定距離，此時(shí)，將吹塑成型的空心的裝卸環(huán)擠壓成與圓筒為一體的實(shí)心裝卸環(huán)，擠壓出的塑料在圓筒的過渡區(qū)形成一內(nèi)曲面，該曲面至少具有一個(gè)半徑，最好是具有三個(gè)預(yù)定半徑的雙S形曲面，致使圓筒的頂部、過渡區(qū)和筒體的內(nèi)表面之間沒有銳角。
在模具接合口完全閉合后，在一預(yù)定的壓力下進(jìn)行第三步吹塑，該預(yù)定壓力比第一和第二步吹塑過程的預(yù)定壓力要大，第三步吹塑要持續(xù)足夠長的時(shí)間，以使成型的塑料圓筒冷卻。
以上給出了本發(fā)明的一些目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在下面結(jié)合附圖對(duì)最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述中顯露出來。


圖1是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的帶有壓塑成型的裝卸環(huán)的整體吹塑成型的密封塑料圓筒的透視圖。
圖2是穿過圖1圓筒沿圖1中2—2線的局部放大剖面圖。
圖3與圖2類似，是這種類型的圓筒已有結(jié)構(gòu)的局部剖面圖，虛線表示改進(jìn)后新結(jié)構(gòu)的特征。
圖4是穿過圖1圓筒的剖面圖，它表示當(dāng)圓筒被翻倒或跌落在平面上之后圓筒的狀態(tài)，并表示在一個(gè)充滿液體的圓筒翻倒或跌落時(shí)，作用在其側(cè)壁上的液壓力所產(chǎn)生的力矢量。
圖5是穿過圓筒頭部和整體模塑的裝卸環(huán)的放大剖面圖，該裝卸環(huán)從位于圓筒頂部和圖4圓筒筒體之間的過渡區(qū)延伸出來，該圖還表示了填充了的圓筒跌落或翻倒在平面上的結(jié)果。
圖6與圖5類似，但具有圖3所示的現(xiàn)有的圓筒，其中表示填充了的已有技術(shù)的圓筒跌落或翻倒在平面上的結(jié)果，這會(huì)導(dǎo)致圓筒在已有技術(shù)的圓筒上形成的應(yīng)力集中點(diǎn)處破裂。
圖7是表示本發(fā)明制造方法開始步驟的剖面示意圖，圖中，在一個(gè)吹塑模具中放入了一個(gè)熱的塑料型坯，該吹塑模具用來呈倒立位置制成本發(fā)明的改進(jìn)圓筒。
圖8是制造本發(fā)明改進(jìn)型圓筒下一步驟的剖面示意圖，圖中正在對(duì)型坯進(jìn)行第一步吹塑。
圖9是制造本發(fā)明圓筒的下一步驟的剖面示意圖，圖中第一步吹塑已經(jīng)使型坯完全膨脹成模具內(nèi)表面的形狀，并已經(jīng)完全填充了開口模具的接合口，以構(gòu)成一個(gè)敞開的裝卸環(huán)。
圖10表示在圖9所示狀態(tài)下及在圖9所示步驟中模具底部的局部放大剖面圖。
圖11是模具接合口另一局部放大剖面圖，表示上述圖中模具的接合口開始封合并且是在對(duì)型坯進(jìn)行第二步吹塑的過程中。
圖12、13和14是剖面圖，表示的是模具接合口逐漸封合的過程，圖中壓制成型的裝卸環(huán)從一個(gè)空心環(huán)變成了一個(gè)實(shí)心的裝卸環(huán)。
圖15是模具的接合口的頭部在其完全封合狀態(tài)下的剖面示意圖，圖中正在進(jìn)行第三步吹塑。
圖16是在完全封合狀態(tài)下接合口頭部的局部放大斷面圖，由此壓制成型的裝卸環(huán)，在圓筒筒體到頂部之間的過渡區(qū)的外側(cè)和內(nèi)側(cè)具有改進(jìn)后的特征。
現(xiàn)參照附圖，圖1中通常用10來表示整體吹塑成型的密封的塑料圓筒，該筒10包括一個(gè)一般的圓柱體12，它限定了一個(gè)外圓柱面12a，底部14與圓柱體12的下端是整體模塑成型的。頭部15與圓柱體12的上端也是整體模塑成型的，圍繞著圓柱體12的上端和頂部16并在兩者之間限定了一個(gè)頂部16和一個(gè)過渡區(qū)17。一個(gè)裝卸環(huán)20與圓筒10是整體模塑成型的，它有一個(gè)從過渡區(qū)17向上延伸的腿部件21，和一個(gè)從腿部件21的上端向外延伸的抓手22，由此在裝卸環(huán)20上限定了一個(gè)外圓柱表面22a。
根據(jù)本發(fā)明，最好過渡區(qū)17有一個(gè)預(yù)定半徑為B的外部曲面17a，使得筒體的外表面12a所在的切面非常接近沿裝卸環(huán)外表面22a的切面，見圖2中用E和E′表示的平面。最好上述過渡區(qū)有一個(gè)由雙S形限定的內(nèi)曲面17b，其預(yù)定半徑為F、G和H。對(duì)一般的55加侖的圓筒來說，外部圓筒過渡區(qū)表面17a的預(yù)定半徑B確定為大約1.0英寸，預(yù)定半徑F，G和H大約為0.5英寸，1.0英寸和0.5英寸，這些尺寸將構(gòu)成本發(fā)明所希望的改進(jìn)。
圖3展示了帶有整體成型的裝卸環(huán)20的整體吹塑成型的密封塑料圓筒10的上述結(jié)構(gòu)與已有技術(shù)中的帶有整體成型的裝卸環(huán)的整體吹塑成型的密封塑料筒的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的對(duì)比。如圖所示，在圓柱形筒體12和在圓筒10頭部15的頂部之間的過渡區(qū)有一個(gè)外側(cè)的、一般是平的表面。由于已有技術(shù)圓筒10的裝卸環(huán)20從過渡區(qū)向上向外延伸，所以已有技術(shù)圓筒10的裝卸環(huán)20在沿圓筒筒體的外表面向外伸出相當(dāng)大的長度的切面中構(gòu)成一個(gè)外表面，如圖3所示。此外，在下文還要詳細(xì)討論的模塑成型過程中，在壓塑成型帶有已有技術(shù)結(jié)構(gòu)的裝卸環(huán)時(shí)在過渡區(qū)上于內(nèi)表面中相對(duì)圓筒頂部的內(nèi)表面形成了一個(gè)銳角(N)，由此因本專業(yè)普通技術(shù)人員所公知的原因在該角上產(chǎn)生應(yīng)力集中。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4和圖5，這些附圖表明了根據(jù)上述圖1和圖2所描述特征構(gòu)成的填充了的圓筒10跌落或翻倒的結(jié)果，圖6表示填充了的根據(jù)圖3所示的已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的圓筒10跌落或翻倒的結(jié)果。
在圖4和5中，一填充了的圓筒10的側(cè)壁跌落或翻倒在一平面上，箭頭表示在填充了的圓筒10內(nèi)液體剪切力所產(chǎn)生的力矢量。由于外表面22a所在的切面非常接近于沿圓筒10的筒體12的外表面的切面，所以當(dāng)其跌落于該表面時(shí)，由裝卸環(huán)20的彎曲所施加的力最小。此外，由于圓筒10的過渡區(qū)17的內(nèi)表面17b所具有的一個(gè)雙S形的特殊結(jié)構(gòu)或幾何形狀，可以避免在圓筒10的過渡區(qū)17形成應(yīng)力集中點(diǎn)。這些特征有助于阻止圓筒跌落或翻倒在其側(cè)壁上時(shí)所導(dǎo)致的圓筒10破裂。
對(duì)比并參照?qǐng)D6，圖6表示了在填滿的圓筒10時(shí)跌落或翻倒時(shí)裝卸環(huán)20是如何由于作用在一個(gè)面上的沖擊力而彎曲的，因?yàn)樵诂F(xiàn)有技術(shù)的圓筒10中塑料材料的內(nèi)表面之間為銳角關(guān)系，故這些力在圓筒10的過渡區(qū)域中的應(yīng)力集中處會(huì)形成一個(gè)破裂區(qū)。
下述類型的吹塑成形法適用于生產(chǎn)帶有整體裝卸環(huán)20的閉封整體塑料圓筒10，所述的圓筒10具有帶改進(jìn)的外表面17a和/或內(nèi)表面17b的過渡區(qū)17，以便改善其在圓筒10趺落或翻倒時(shí)對(duì)破裂的抗抵性能。下文要描述的最佳方法和這種方法生產(chǎn)出的最佳結(jié)構(gòu)可廣泛用于55加侖型圓筒的構(gòu)造。然而，應(yīng)當(dāng)理解，圓筒結(jié)構(gòu)的基本要素和本發(fā)明的方法也適用于其它尺寸的圓筒，本專業(yè)普通技術(shù)人員很容易將其應(yīng)用于其它尺寸的圓筒。
如圖7—16所具體公開的那樣，最佳方法包括提供一個(gè)吹塑模具30，該模具的內(nèi)表面要具有如上述參照?qǐng)D1和2所描述的那樣的成型圓筒10所需要的尺寸和形狀，該方法還包括提供一個(gè)模具接合口31，以吹塑成型圓筒10的頭部15并通過壓制成型制成一個(gè)整體的如上述參照?qǐng)D1和2所描述的那樣的實(shí)心裝卸環(huán)20。將模具30設(shè)計(jì)成在倒立位置制成圓筒10，吹塑模具30最好在軸向被分割成兩個(gè)隔開的部分30a，30b，它在初始位置是打開的。
在模具30中放入一個(gè)熱的塑料型坯33，最好在如圖7所示的半模具30a、30b之間擠壓該熱的塑料型坯。初始時(shí)的塑料型坯比要被吹塑成型的圓筒長，如何對(duì)塑料型坯進(jìn)行擠壓是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員眾所周知的，這里無需再詳細(xì)解釋。塑料型坯33可以是任何熱塑性材料，它包括但不僅限于聚烯烴類、苯乙烯類塑料、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯、ABS共聚物、耐綸聚亞苯基類塑料(nylon polypheny lenes)、聚縮醛類、聚酯類以及它們的組合，這些熱塑性材料要具有適當(dāng)?shù)牧髯冃再|(zhì)，以便使它們被吹塑成型。最好將型坯33加熱到大約412°F。
該方法還包括借助于吹塑桿35對(duì)型坯33進(jìn)行第一步吹塑，該吹塑桿35以一個(gè)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的方式穿過模具30的接合口31伸進(jìn)型坯中。對(duì)型坯33進(jìn)行第一步吹塑，此時(shí)接合口31位于打開位置，該位置距封合位置的預(yù)定軸向距離至少為2.65英寸，如圖7、8、9所示。在進(jìn)行第一步吹塑過程的同時(shí)，從如圖7所示的位置到如圖8所示的位置封合兩半模具30a、30b，在大約30—60PSI的預(yù)定壓力下，使型坯33完全膨脹成模具30內(nèi)表面的形狀，并完全充滿敞開的模具接合口31，以制成一個(gè)空心的或中空的裝卸環(huán)20，如圖9和10所示。
使接合口31的最小敞開距離為2.65是很重要的，這是為了保證有足夠多的型坯33的塑料材料能夠膨脹到模具接合口31的開口中，以完全充滿其中的裝卸環(huán)模具表面，使足夠多的塑料材料回壓進(jìn)圓筒10過渡區(qū)17的內(nèi)表面，以便在將模具接合口31封合于圓筒10上形成一個(gè)壓制成型的實(shí)心裝卸環(huán)20時(shí)，過渡區(qū)17可以形成一個(gè)雙S形的內(nèi)曲面17b。
在模具30處于敞開位置而將型坯33擠入模具30中時(shí)，可調(diào)節(jié)壁厚以保證有足夠的塑料材料存在。一旦型坯33被壓成適當(dāng)?shù)拈L度，便可以開始進(jìn)行第一步吹塑過程，將兩半模具30a、30b封合，卡緊型坯，在模具30內(nèi)提供一個(gè)封合的型坯。繼續(xù)進(jìn)行第一步吹塑過程直到兩半模具完全封合。
該方法的下一個(gè)步驟是對(duì)已膨脹的型坯33進(jìn)行第二步吹塑，第二步吹塑是在約為15—50Psi(磅/英寸2)的預(yù)定壓力下進(jìn)行的，該壓力小于第一步吹塑的預(yù)定壓力，以使已膨脹的型坯33在封合的模具33內(nèi)部定型。在進(jìn)行第二步吹塑過程中，當(dāng)將吹塑成型的開口裝卸環(huán)20擠壓成與圓筒10成整體的實(shí)心裝卸環(huán)20，并用擠壓的塑料材料在圓筒10過渡區(qū)17上形成一個(gè)內(nèi)部曲面17b時(shí)，模具接合口31是按不同的預(yù)定距離，以不同的預(yù)定速度，按第一和第二的順序進(jìn)行封合的，上述內(nèi)部曲面17b是呈雙S形的、三個(gè)預(yù)定半徑為F、G、H的曲面。
在開始進(jìn)行模具接合口31的封合之前，要給予2秒的延遲時(shí)間，使兩半模具30a、30b完全閉合，使得在開始進(jìn)行閉合之前，給予型坯足夠的膨脹時(shí)間，使之完全膨脹進(jìn)入模具接合口31中。當(dāng)接合口31閉合時(shí)，在上述壓力下的第二步吹塑過程使型坯33在模具30中定型。
不使用15—40PSI之間的低壓而使用大約50—110PSI的高壓會(huì)帶來一些問題。首先，延伸進(jìn)敞開的模具封合口31的塑料材料會(huì)斷裂，使裝卸環(huán)20是空的，或者根本就不能形成裝卸環(huán)20。其次，由于模具30中的高壓，與正在閉合的模具接合口31的收縮結(jié)合在一起，使空氣的壓力太大，模具30會(huì)打開從而釋放已經(jīng)建立起來的空氣壓力，這樣通常會(huì)在圓筒10的底部留下一個(gè)無效的卡緊區(qū)。
以不同的預(yù)定速度，按第一步和第二步的順序，使模具接合口31閉合不同的預(yù)定距離，與此同時(shí)，模具表面的形狀在圓筒10的過渡區(qū)17上產(chǎn)生了一個(gè)預(yù)定半徑為B的外部曲面17a，在壓制成型裝卸環(huán)20的過程中，圓筒10內(nèi)側(cè)的塑料壓制物在過渡區(qū)17中流動(dòng)，形成了具有雙S形的，三個(gè)預(yù)定半徑為F、G、H的內(nèi)部曲面17b。
在對(duì)模具接合口31進(jìn)行第一步封合的過程中，模具以大約1.85英寸/秒的預(yù)定速度封合了大約70％，其運(yùn)行時(shí)間為1秒。使用初始運(yùn)動(dòng)的目的是為了快速地將吹塑的塑料材料引導(dǎo)到敞開的裝卸環(huán)槽中，從而填充裝卸環(huán)20上的外部突出部分(見圖11，它表示接合口的頭部閉合了3/4英寸的距離)。下一步，采用速度大約是第一步封合速度的10—11％的慢的封合速度繼續(xù)進(jìn)行封合，將空心的裝卸環(huán)擠壓成實(shí)心的裝卸環(huán)20，擠壓塑料材料，使其流出以在圓筒10的過渡區(qū)17上形成所希望的幾何形狀的內(nèi)表面17b。
圖12、13、14和15表示的是將空心的裝卸環(huán)20擠壓成型為與圓筒10為一體的、實(shí)心的裝卸環(huán)20的過程，與此同時(shí)，受擠壓的塑料材料在圓筒10的過渡區(qū)17上，形成雙S形的、三個(gè)預(yù)定半徑為F、GH的內(nèi)部曲面17b。這些圖顯示出模具接合口31停止在依次以5mm的增量封合的位置上，以更好地說明塑料材料的實(shí)際流動(dòng)情況。圖12表示的是模具接合口31距完全封合位置大約0.59英寸時(shí)裝卸環(huán)20的剖面圖，此時(shí)，模具接合口31正以較低的速度進(jìn)行第二步封合。應(yīng)當(dāng)說明的是，由于在第一步中，模具口31的快速移動(dòng)，使裝卸環(huán)20的外部唇形結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本形成并填充好。如圖13所示，當(dāng)模具接合口頭部封合到距閉合位置大約0.394英寸時(shí)，裝卸環(huán)20連接在一起，在頂部16的內(nèi)壁表面與過渡區(qū)17的內(nèi)壁表面的交會(huì)處形成一個(gè)尖角。在圖14中，模具接合口31距完全閉合位置0.197英寸，裝卸環(huán)20完全被填滿，沒有空隙，過渡區(qū)17與頂部16的內(nèi)壁之間的夾角90°角。最后，在模具接合口31頭部最后和最終閉合過程中，過渡區(qū)17的內(nèi)表面形成了雙S形，如圖16所示，有足夠多的材料被擠壓出來，形成了這個(gè)所希望的內(nèi)部幾何形狀，都沒有銳角和應(yīng)力集中點(diǎn)。過渡區(qū)17上的該雙S形的內(nèi)曲面17b為圓筒10的這一危險(xiǎn)斷面提供了強(qiáng)度和彎曲彈性，以便在擊倒或翻倒碰撞中不致斷裂。
該成型方法還包括在模具接合口31完全閉合后，進(jìn)行第三步吹塑過程，該過程要在比第一和第二步吹塑過程的大約90—110PSI預(yù)定壓力更高的預(yù)定壓力下進(jìn)行，還要持續(xù)足夠長的時(shí)間，以使成型的塑料圓筒10冷卻。冷卻后，打開兩半模具30a、30b和模具接合口31，從模具30中移出成型的圓筒10。
因此，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的整體吹塑成型的密封塑料圓筒10，該圓筒10帶有一整體壓制成型的裝卸環(huán)20，其中，環(huán)繞并位于圓柱形筒體12的上端和圓筒10的頂部16之間的過渡區(qū)17有一預(yù)定半徑為B的外曲面17a，使得筒體12的外表面12a位于切面E上，該切面E與沿裝卸環(huán)20外圓周表面22a的切面E′非?？拷?，和/或過渡區(qū)17有一由雙S形限定的，三個(gè)預(yù)定半徑為F、G、H的內(nèi)部曲面17b，使得在內(nèi)表面之間沒有銳角。
采用這一結(jié)構(gòu)，當(dāng)圓筒10跌落或翻倒時(shí)，筒體12的外表面12a將吸收撞擊在圓筒10上的力，而不使無規(guī)則的力被引導(dǎo)到裝卸環(huán)20上，使圓筒10在過渡區(qū)17處斷裂。而且，在過渡區(qū)17上改進(jìn)的內(nèi)曲面17b使得在與裝卸環(huán)20鄰近的過渡區(qū)17中的圓筒10的內(nèi)表面之間沒有銳角，從而避免了在成型的塑料圓筒10上形成應(yīng)力集中點(diǎn)，這些應(yīng)力集中點(diǎn)在圓筒10跌落或翻倒而受力時(shí)，會(huì)損壞圓筒，即沿應(yīng)力集中點(diǎn)使其斷裂。
制造該圓筒結(jié)構(gòu)10的改進(jìn)的成型方法包括多個(gè)步驟，這些步驟要使擠壓物中的塑料材料從空心的吹塑成型的裝卸環(huán)20沿過渡區(qū)17的內(nèi)表面17流動(dòng)在壓制成型的過程中，由于控制了方法條件，使空心的吹塑成型的裝卸環(huán)20被壓制成型為實(shí)心的裝卸環(huán)20，又由于被成型的圓筒所具有的形狀，使得壓制品在圓筒上成了改進(jìn)的內(nèi)部曲面17b。
以上參照最佳實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了相當(dāng)詳細(xì)的描述，然而，在上述說明書所描述的和后面權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以作多種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種整體吹塑成型的密封塑料圓筒，包括一個(gè)一般的圓柱形筒體，它限定了一個(gè)外圓柱表面；一個(gè)與上述圓柱形筒體的下端整體成型的底部；一個(gè)與上述圓柱形筒體的上端整體成型的頭部，它環(huán)繞并在位于上述筒體的上端和上述頂部之間處限定了一個(gè)頂部和一個(gè)過渡區(qū)；一個(gè)與上述圓筒整體成型的裝卸環(huán)，它有一個(gè)從過渡區(qū)向上延伸的腿部件和一個(gè)從上述腿部件的上端通常向外延伸，從而在上述裝卸環(huán)上限定了一個(gè)外圓柱面的可抓件；以及上述過渡區(qū)有一個(gè)預(yù)定半徑的外曲面，使筒體的外表面所在的切面非常靠近沿上述裝卸環(huán)外表面所在的切面。
2.一種整體吹塑成型的密封塑料圓筒，包括一個(gè)一般的圓柱形筒體，它限定了一個(gè)外圓柱表面和一個(gè)內(nèi)表面；一個(gè)與上述圓柱形筒體的下端整體成型的底部；一個(gè)與上述圓柱形筒體的上端整體成型的頭部，它限定了一個(gè)具有內(nèi)表面的頭部，并環(huán)繞和位于上述筒體的上端和上述頂部之間限定了一個(gè)過渡區(qū)；一個(gè)與上述圓筒整體成型的裝卸環(huán)，它有一個(gè)從過渡區(qū)向上延伸的腿部件和一個(gè)從上述腿部件的上端通常向外延伸從而在上述裝卸環(huán)上限定了一個(gè)外圓柱面的可抓件；以及上述過渡區(qū)帶有一個(gè)至少有一個(gè)預(yù)定半徑的內(nèi)曲面，使上述頂部、上述過渡區(qū)和上述筒體的內(nèi)表面之間沒有銳角。
3.如權(quán)利要求2所述的整體吹塑成型的密封塑料圓筒，其特征在于過渡區(qū)的內(nèi)曲面限定了一個(gè)有三個(gè)預(yù)定半徑的雙S形曲面。
4.一種整體吹塑成型的密封塑料圓筒，包括；一個(gè)一般的圓柱形筒體，它限定了一個(gè)外圓柱表面；一個(gè)與上述圓柱形筒體的下端整體成型的底部；一個(gè)與上述圓柱形筒體的上端整體成型的頭部，它環(huán)繞并在位于上述筒體的上端和上述頂部之間處限定了一個(gè)頂部和一個(gè)過渡區(qū)；一個(gè)與上述圓筒整體成型的裝卸環(huán)，它有一個(gè)從過渡區(qū)向上延伸的腿部件和一個(gè)從上述腿部件的上端通常向外延伸從而在上述裝卸環(huán)上限定了一個(gè)外圓柱面的可抓件；以及上述過渡區(qū)有一預(yù)定半徑的外曲面，使筒體外表面所在的切面非?？拷厣鲜鲅b卸環(huán)外表面所在的切面，上述過渡區(qū)有一個(gè)由雙S形限定的內(nèi)表面，它有三個(gè)預(yù)定半徑，使上述內(nèi)表面之間沒有銳角。
5.一種在其頭部帶有整體裝卸環(huán)的密封的整體塑料圓筒的成型方法，該方法包括以下步驟提供一個(gè)吹塑模具，該模具的內(nèi)表面要具有成型圓筒所需要的尺寸和形狀，該圓筒有一圓柱形的筒體和一個(gè)頭部，該頭部在筒體的一端有一頂部，并通過過渡區(qū)與其相連，該模具有一模具接合口，通過擠壓形成一整體的實(shí)心裝卸環(huán)，該裝卸環(huán)從圓筒的過渡區(qū)軸向和徑向向外地延伸；在模具中放入一熱的塑料型坯；對(duì)型坯進(jìn)行第一步吹塑，此時(shí)模具接合口頭部位于敞開的位置上，距閉合位置為預(yù)定的軸向距離，在預(yù)定的壓力下，型坯完全膨脹成模具內(nèi)表面的形狀，并完全充滿了敞開的接合口，形成了一個(gè)空心的裝卸環(huán)；在預(yù)定的壓力下進(jìn)行第二步吹塑，該預(yù)定壓力小于第一步吹塑過程的預(yù)定壓力，以使膨脹的型坯在模具中定型；在第二步吹塑過程中，按不同的預(yù)定距離，以不同的預(yù)定速度，按第一步和第二步的順序使模具接合口閉合，同時(shí)將吹塑成型的空心的裝卸環(huán)擠壓成與圓筒為一體的實(shí)心裝卸環(huán)，受擠壓的塑料材料在圓筒的過渡區(qū)形成一個(gè)內(nèi)曲面，該曲面至少具有一個(gè)半徑，使頂部、過渡區(qū)和筒體的內(nèi)表面之間沒有銳角；以及在模具接合口完全閉合后，在預(yù)定的壓力下進(jìn)行第三步吹塑，該壓力比第一和第二吹塑過程的預(yù)定壓力要高，第三步吹塑要持續(xù)足夠長的時(shí)間，以使成型的塑料圓筒冷卻。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于封合模具接合口的步驟進(jìn)一步還包括使受擠壓的塑料材料在圓筒的過渡區(qū)上形成有三個(gè)預(yù)定半徑的、雙S形的內(nèi)曲面。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于提供一個(gè)內(nèi)表面具有成型圓筒所需要的尺寸和形狀的吹塑模具的步驟還包括提供一個(gè)內(nèi)表面是要成型的圓筒形狀的模具，該圓筒在過渡區(qū)上有一個(gè)預(yù)定半徑的外曲面，使得圓筒的外部圓柱表面在一個(gè)與沿裝卸環(huán)的外表面所在的切面通常非?？拷那忻鎯?nèi)。
8.如權(quán)利要求5或7所述的方法，其特征在于上述第一吹塑步驟是在大約30—60PSI的預(yù)定壓力下進(jìn)行的。
9.如權(quán)利要求5或7所述的方法，其特征在于上述第二步吹塑步驟是在大約15—40PSI的預(yù)定壓力下進(jìn)行的。
10.如權(quán)利要求5或7所述的方法，其特征在于上述第三步吹塑步驟是在大約90—110PSI的預(yù)定壓力下進(jìn)行的。
11.如權(quán)利要求5或7所述的方法，其特征在于上述第一步吹塑步驟是在大約30—60PSI的預(yù)定壓力下進(jìn)行的，上述第二步吹塑步驟是在大約15—40PSI的預(yù)定壓力下進(jìn)行的，上述第三步吹塑是在大約90—110PSI的預(yù)定壓力下進(jìn)行的。
12.如權(quán)利要求5或7所述的方法，其特征在于上述提供吹塑模具的步驟還包括提供一個(gè)在軸向分割開的吹塑模具，它由在打開位置上相隔開的兩半部分組成，其中上述提供熱的塑料型坯的步驟還包括擠壓位于打開的兩半吹塑模具中的塑料型坯，上述對(duì)型坯進(jìn)行第一步吹塑的步驟包括在第一步吹塑過程中閉合兩半部分吹塑模具。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于對(duì)型坯進(jìn)行第一步吹塑的過程在兩半部分模具閉合之后要持續(xù)大約2秒鐘，以使型坯在模具內(nèi)側(cè)完全膨脹，并完全充滿敞開的接合口。
14.如權(quán)利要求5或7所述的方法，其特征在于上述封合模具接合口的步驟包括將接合口封合至少大約2.65英寸的預(yù)定距離。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于上述以第一步和第二步順序封合模具接合口的步驟進(jìn)一步還包括在以預(yù)定速度進(jìn)行第一步封合的過程中，使接合口封合大約70％，以預(yù)定速度進(jìn)行的第二步封合中，使接合口大約封合30％，第二步封合中的速度比第一步封合中的封合速度大約低10％。
16.一種在其頭部帶有整體裝卸環(huán)的密封的55加侖整體塑料圓筒的成型方法，該方法包括以下步驟提供一個(gè)軸向分開的，由在打開位置相隔開的兩半部分組成的吹塑模具，該模具的內(nèi)表面具有要成型的圓筒所需尺寸和形狀，該圓筒有一個(gè)圓柱形的筒體和在筒體的一端的頭部，該頭部通過一過渡區(qū)與筒體相連，該模具有一接合口，以便通過擠壓形成一呈整體的實(shí)心裝卸環(huán)，該裝卸環(huán)從圓筒的過渡區(qū)軸向和徑向向外地延伸，該模具進(jìn)一步還具有能使圓筒的過渡區(qū)具有預(yù)定半徑的外曲面的形狀，以使圓筒的外部圓柱表面位于與沿裝卸環(huán)的外表面的切面非?？拷那忻鎯?nèi)；擠壓位于打開的兩半模具中的熱的塑料型坯；對(duì)型坯進(jìn)行第一步吹塑，同時(shí)閉合兩半吹塑模具，同時(shí)將模具接合口保持在一打開位置，該位置距閉合位置的軸向預(yù)定距離至少為大約2.65英寸，在30—60PSI的預(yù)定壓力下進(jìn)行第一步吹塑，使型坯完全膨脹成模具內(nèi)表面的形狀并完全充滿打開的模具接合口，形成一實(shí)心的裝卸環(huán)，在兩半模具閉合之后，使第一步吹塑過程持續(xù)大約2秒，在第一步吹塑過程中使型坯在模具內(nèi)側(cè)完全膨脹，并完全充滿打開的接合口；在15—40PSI的預(yù)定壓力下進(jìn)行第二步吹塑，以使膨脹的型坯在閉合的模具中定型；在第二步吹塑過程中，以一預(yù)定的速度進(jìn)行第一步模具接合口的封合，使模具大約閉合了70％，再以另一預(yù)定速度進(jìn)行第二步封合，使模具大約閉合30％，第二步封合中的預(yù)定速度比第一步封合的預(yù)定速度要低大約10％，同時(shí)將吹塑成型的空心的裝卸環(huán)擠壓成與圓筒為一體的實(shí)心裝卸環(huán)，使被擠壓的塑料材料在圓筒的過渡區(qū)上形成一具有三個(gè)預(yù)定半徑的雙S形的內(nèi)曲面；以及在模具接合口頭部被完全封合之后，在90—110PSI的預(yù)定壓力下進(jìn)行第三步吹塑，該過程要持續(xù)足夠長的時(shí)間以使成型的塑料圓筒冷卻。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于封合模具接合口頭部的速度在第一步封合中大約為1.85英寸/秒，在第二步封合中大約為0.20英寸/秒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種帶有整體壓制成型的裝卸環(huán)的整體吹塑成型的密封塑料圓筒以及成型這種圓筒的方法，該圓筒具有強(qiáng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和堅(jiān)固性，被擊倒或翻倒引起的撞擊不致使圓筒破裂。該圓筒包括一個(gè)一般的圓柱形筒體，一個(gè)與筒體的上端整體成型的頭部，該頭部上在一過渡區(qū)，該過渡區(qū)圍繞和位于筒體的上端與圓筒的頂部之間，過渡區(qū)有一預(yù)定半徑的外曲面，使筒體外表面所在的切面非常靠近沿裝卸環(huán)的外圓柱表面所在的切面，和/或至少有一個(gè)半徑的內(nèi)曲面，最好是有三個(gè)預(yù)定半徑的雙S形曲面，使得在過渡區(qū)上的內(nèi)表面之間沒有銳角。
文檔編號(hào)B29C49/16GK1126654SQ95104388
公開日1996年7月17日 申請(qǐng)日期1995年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月27日
發(fā)明者約翰·H·馬利克, 約翰·J·米庫拉, 羅伯特·A·株利安 申請(qǐng)人:索諾科產(chǎn)品公司