專利名稱：模塑設(shè)備和熱塑性樹脂模塑方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塑設(shè)備的模塑一種熱塑性樹脂的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種模塑設(shè)備和一種模塑方法，它能在一個(gè)短的循環(huán)時(shí)間內(nèi)令人滿意地將模具的型面?zhèn)鬟f在模制件上。
作為獲得樹脂模制件的方法，已知一種注塑方法和一種吹塑方法。
注塑方法是一種系統(tǒng)，用于在高壓(200至1000kg/cm2)下將熔融的樹脂注入一個(gè)封閉的模具中，以便將模具型面的形狀，傳遞在樹脂上。由于這種方法采用高壓，所以型面的形狀可以精確地印錄在模制好的樹脂上。因此，這種注塑方法適用于模塑具有高光滑度表面的產(chǎn)品(下文稱為“鏡面”)或粒狀表面的產(chǎn)品。另一方面，由于采用高壓，所以耐高壓的模具使得模具的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜化，從而使模具成本高。因此，注塑方法不適用于柔性制造系統(tǒng)。還有，由于制造空心制品需要專用設(shè)備，這就使生產(chǎn)過程復(fù)雜化。
吹塑方法采用一種系統(tǒng)，將型坯(處于熔融或軟化狀態(tài)的空心圓柱形樹脂)輸入半模之間，然后夾緊半模，并在壓力下向空心部分輸入一種流體，以迫使型坯的外周邊貼靠在模具的型面上，以便傳遞定型模的形狀。由于是通過流體壓力促使型坯貼靠在型面上的，所以應(yīng)用的壓力比較低(4至10kg/cm2)。型面的形狀不可能精確地傳遞給產(chǎn)品的表面。因此，吹塑法不適用于制造具有鏡面(高光滑度表面)或粒狀表面的模制品。但是，由于吹塑法適用于成批生產(chǎn)空心制品，所以得到廣泛的應(yīng)用。
日本專利申請(qǐng)公開號(hào)102734/1983公開了一種吹塑模具，它有一個(gè)內(nèi)部的薄壁模和一個(gè)外部的冷卻模，后者可與內(nèi)模接觸和分開。在此模具中，為了改進(jìn)吹塑產(chǎn)品的表面光澤度，在供入型坯之前，模具被預(yù)先加熱。在型坯與內(nèi)模型面接觸后，外冷卻模的內(nèi)表面便與內(nèi)模的外周面接觸，以便迅速冷卻內(nèi)模并獲得一個(gè)模制品。
日本專利申請(qǐng)公開號(hào)77231/1992中，公開了在模塑時(shí)隨著型坯與模具型面的接觸，將模具的溫度保持在一個(gè)從一個(gè)大約使型坯結(jié)晶速度為最大的溫度到型坯范圍內(nèi)，以避免在模制品上留下口模條紋或熔合線。此外，通過在模塑過程中一種冷卻劑在型坯空心內(nèi)循環(huán)，避免延長模塑的循環(huán)時(shí)間。
日本專利公布號(hào)73903/1994(相應(yīng)于美國專利號(hào)5017126和5190715)中，公開了一種用于模塑的模具，其中，具有高導(dǎo)熱系數(shù)的設(shè)有大量連通孔的外殼固定在一個(gè)罐形模架上，以構(gòu)成一個(gè)空心表面部分和一個(gè)在其后側(cè)的中間區(qū)，具有低導(dǎo)熱系數(shù)的樹脂或金屬充填在中間區(qū)中，或按另一種方案，設(shè)置具有連通孔的增強(qiáng)塊。
在樹脂模塑技術(shù)中，要求應(yīng)用一種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的模具，獲得具有鏡面或粒狀表面的樹脂模制件。另一方面，要求用簡(jiǎn)便的方法制造具有鏡面或粒狀表面的空心模制件(例如用于汽車的空氣阻流板)。
在上面提到過的日本專利申請(qǐng)公開號(hào)102734/1983中公開了用于空心制品的模具，在此模具中，通過加熱內(nèi)模，使型面精確地傳遞。但是，由于樹脂被冷卻是通過內(nèi)模相對(duì)于外冷卻模相對(duì)移動(dòng)進(jìn)行的，所以有可能使模具的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜化而且不耐用，以及冷卻時(shí)間比較長。在此公開文件中，沒有揭示與為使模制的樹脂件表面透亮和為了縮短循環(huán)總時(shí)間有關(guān)的最佳加熱溫度和/或冷卻溫度。
在上述日本專利申請(qǐng)公開號(hào)77231/1992中公開的吹塑方法中，試圖通過加熱模具和將模具溫度保持在從大約型坯有最快結(jié)晶速度時(shí)的溫度到型坯熔點(diǎn)的范圍內(nèi)，使模塑的表面透亮。但在此方法中，模具甚至在冷卻期間也保持在這一溫度下，所以對(duì)于縮短冷卻時(shí)間并不那么有效。此外，型坯是從內(nèi)部通過在型坯空心中循環(huán)一種冷卻劑進(jìn)行冷卻的，從而使為保持模具處于上述溫度的溫度控制復(fù)雜化。
日本專利公開號(hào)73903/1994中的設(shè)備，加熱和冷卻的實(shí)施，是通過使一種加熱和冷卻介質(zhì)流過設(shè)在其上制有型面的殼型面部分的里面和背面的許多連通孔，以及，通過將加熱和冷卻介質(zhì)送入在型面背側(cè)的中間區(qū)內(nèi)。在這種情況下，由于在中間區(qū)內(nèi)熱量傳遞緩慢，所以不能縮短循環(huán)時(shí)間。
本發(fā)明的一個(gè)目的是要以比較短的循環(huán)時(shí)間，制成一種具有光亮鏡面或粒狀表面的樹脂模塑件。
本發(fā)明另一個(gè)目的是要通過一種比較簡(jiǎn)單的方法，生產(chǎn)出一種具有高質(zhì)量表面的樹脂模塑件。
本發(fā)明還有另一個(gè)目的是提供一種模具，它能令人滿意地承受熔融樹脂作用在型面上的壓力，并即使用于構(gòu)成型面的型體比較薄因而機(jī)械強(qiáng)度可能不夠時(shí)，仍能使模具有足夠的耐久性和令人滿意的長的使用壽命。
在本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于制造模塑件的模塑設(shè)備，它在壓力低于或等于100kg/cm2的情況下，使熔融的熱塑性樹脂牢固地貼合在模具的型面上并固化，此設(shè)備包括模具基體；型體，其上制有型面；支承裝置，用于以隔熱的方式相對(duì)于模具基體在型面背側(cè)保持一個(gè)空腔地支承著型體，此支承裝置至少包括一個(gè)隔熱支承件，它的導(dǎo)熱系數(shù)為0.001至1kcal/mh℃，縱向彈性模量為0.01至10kg/cm2。
加熱裝置/用于從型面背側(cè)加熱型面至一個(gè)高于或等于該熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)℃的溫度；以及冷卻裝置，用于從型面背側(cè)冷卻型面至一個(gè)低于或等于(此熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)-10)℃的溫度。
支承裝置可包括密封件，用于密封上述空腔，并適應(yīng)由于熱膨脹的不同引起的在型體與基體之間的相對(duì)位置。
加熱裝置可包括用于在規(guī)定時(shí)刻將熱介質(zhì)供入空腔的裝置。
加熱裝置可包括一種熱流體，它的體積彈性模量為1×104至4.5×104kg/cm2，此熱流體在規(guī)定時(shí)刻供入空腔并停留在空腔中。
模塑設(shè)備還可以包括控制裝置，用于控制流體引入空腔和從該空腔排出，以及壓力控制裝置，用于根據(jù)作用在型面上的壓力來調(diào)整在空腔內(nèi)的流體壓力，加熱裝置可包括一種輻射加熱裝置，它設(shè)在空腔內(nèi)與型面背側(cè)相對(duì)的位置上。
模塑設(shè)備還可包括至少一塊隔板，用于將空腔分隔成多個(gè)分腔，其中每一個(gè)包含型面背側(cè)的一部分作為內(nèi)部的周邊，以及加熱裝置獨(dú)立地加熱分腔的內(nèi)部周邊。
模塑設(shè)備還可包括第一增壓流體供應(yīng)裝置，用于將增壓流體供入空腔；第二增壓流體供應(yīng)裝置，用于將增壓流體供往型面一側(cè)，使熱塑性樹脂壓貼在型面上；以及壓力調(diào)整裝置，用于使其中一種增壓流體的壓力，隨著另一種增壓流體的壓力的變化而改變。
冷卻裝置可包括用于在規(guī)定時(shí)刻向空腔供入冷卻流體的裝置。
冷卻流體可以是一種液態(tài)冷卻介質(zhì)，以及還包括用于強(qiáng)制性地除去附著和駐留在空腔內(nèi)型面背側(cè)上的冷卻介質(zhì)。
在本發(fā)明的第二方面，提供了一種應(yīng)用模塑設(shè)備的吹塑成形方法，它包括模具基體；型體，其上制有型面；支承裝置，用于以隔熱的方式相對(duì)于模具基體在型面背側(cè)保持一個(gè)空腔地支承著型體，此支承裝置至少包括一個(gè)隔熱支承件，它的導(dǎo)熱系數(shù)為0.001至1kcal/mh℃，縱向彈性模量為0.01至10kg/cm2；加熱裝置，用于從型面背側(cè)加熱型面至一個(gè)高于或等于一種熱型性塑料樹脂的維卡軟化溫度(T)℃的溫度；以及冷卻裝置，用于從型面背側(cè)冷卻型面至一個(gè)低于或等于(此熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)-10)℃的溫度，此方法包括的步驟為將處于(維卡軟化溫度(T)+100)℃、具有縱向彈性模具的熱塑性樹脂的型坯，輸送到型面之間；通過從型坯內(nèi)側(cè)施加一個(gè)小于或等于100kg/cm2的壓力，將型坯外表面牢固地貼合在型面上；借助于加熱裝置，從型面背側(cè)加熱型面，將此型面的溫度提高到一個(gè)高于或等于維卡軟化溫度(T)℃的溫度，以及借且于冷卻裝置，從型面背側(cè)冷卻型面，將此型面冷卻到一個(gè)低于或等于(維卡軟化溫度(T)-10)℃的溫度。
借助于加熱裝置的加熱，可與將型坯牢固地貼合在型面上同步進(jìn)行，或在型坯牢固地貼合在型面上之后進(jìn)行。
吹塑成形方法還可包括一個(gè)步驟為將一種樹脂薄膜輸送到型坯與型面之間。
在本發(fā)明的第三方面，提供了一種應(yīng)用模塑設(shè)備的吹塑成型方法，它包括模具基體；型體，其上制有型面；支承裝置，用于以隔熱的方式相對(duì)于模具基體在型面背側(cè)保持一個(gè)空腔地支承著型體，此支承裝置至少包括一個(gè)隔熱支承件，它的導(dǎo)熱系數(shù)為0.001至1kcal/mh℃，縱向彈性模具為0.01至10kg/cm2；
加熱裝置，用于從型面背側(cè)加熱型面至一個(gè)高于或等于一種熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)℃的溫度；以及冷卻裝置，用于從型面背側(cè)冷卻型面至一個(gè)低于或等于(此熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)-10)℃的溫度，此方法包括的步驟為將處于(維卡軟化溫度(T)+100)℃、具有縱向彈性模量的熱塑性樹脂的型坯，輸送到型面之間；將發(fā)泡部分供入型坯內(nèi)部；通過從型坯內(nèi)側(cè)施加一個(gè)小于或等于100kg/cm2的壓力，將型坯外表面牢固地貼合在型面上；借助于加熱裝置，從型面背側(cè)加熱型面，將此型面的溫度提高到一個(gè)高于或等于維卡軟化溫度(T)℃的溫度，并與之相連地使發(fā)泡部分發(fā)泡；以及借助于冷卻裝置，從型面背側(cè)冷卻型面，將此型面冷卻到一個(gè)低于或等于(維卡軟化溫度(T)-10)℃的溫度。
在本發(fā)明的第四方面，提供了一種應(yīng)用模塑設(shè)備的吹塑成形方法，它包括模具基體；型體，其上制有型面；支承裝置，用于以隔熱的方式相對(duì)于模具基體在型面背側(cè)保持一個(gè)空腔地支承著型體；加熱裝置，用于從型面背側(cè)冷卻型面；第一增壓流體供應(yīng)裝置，用于將增壓流體供往型面一側(cè)，此增壓流體用來使熱塑性樹脂壓貼在型面上，
此方法包括的步驟為將熱塑性樹脂的型坯輸送到型面之間；通過施加借助于第二增壓流體供應(yīng)裝置供入型坯中的流體的壓力，將型坯的外表面牢固地貼合在型面上，與之相配合，使由第一和第二增壓流體供應(yīng)裝置中之一個(gè)供應(yīng)的流體的壓力，隨著第一和第二增壓流體供應(yīng)裝置中之另一個(gè)供應(yīng)的流體的壓力變化而改變；借助于加熱裝置，從背側(cè)加熱型面；借助于冷卻裝置，從背側(cè)冷卻型面。
由下面所作的詳細(xì)說明和由附圖所表示的本發(fā)明最佳實(shí)施例，可以更為充分地理解本發(fā)明，但是不應(yīng)將這些來限制本發(fā)明，它們僅僅是用于說明和理解。
附圖中

圖1A表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第一種實(shí)施例半個(gè)模具的縱剖面圖；圖1B表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第二種實(shí)施例半個(gè)模具的縱剖面圖；圖2A和2B分別表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第三種實(shí)施例半個(gè)模具的縱剖面圖；圖2C表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第四種實(shí)施例的縱剖面圖；圖2D和2E分別表示在圖1A和1B所示模具中設(shè)有檢測(cè)型坯吹塑壓力的傳感器和檢測(cè)空腔內(nèi)壓力的傳感器的實(shí)施例縱剖面圖；圖2F和2G分別表示在圖2A和2B所示模具中設(shè)有檢測(cè)型坯吹塑壓力的傳感器和檢測(cè)空腔內(nèi)壓力的傳感器的實(shí)施例縱剖面圖；圖2H表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第五種實(shí)施例的半個(gè)模具縱剖面圖；圖3A表示對(duì)所有實(shí)施例的共同的模具角部的平面視圖；圖3B、3C、3D和3E沿圖3A的X-X線分別表示它們各種修改的剖面圖；圖4A、4B、4C和4D分別表示在舉例1、4、5和7中吹塑成形法各有關(guān)時(shí)刻的時(shí)間圖；圖5、6和7表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第四種實(shí)施例控制程序的一個(gè)例子的流程圖；圖8表示執(zhí)行上述控制的操縱系統(tǒng)方塊圖；圖9A、9B、9C、9D和9E分別為按本發(fā)明模塑設(shè)備第五種實(shí)施例型面背側(cè)的剖面圖，以及表示它們的各種修改；圖10A表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第六種實(shí)施例的縱剖面圖；圖10B沿圖10A的B-B線的剖面圖；圖11按本發(fā)明模塑設(shè)備第七種實(shí)施例的半個(gè)模具縱剖面圖；圖12A和12B表示在按本發(fā)明模塑設(shè)備第七種實(shí)施例中，型坯的內(nèi)壓與模具空腔內(nèi)壓力之間關(guān)系的曲線圖；圖13表示型坯內(nèi)壓力變化的曲線圖；圖14表示模具空腔內(nèi)壓力變化的曲線圖；圖15對(duì)本發(fā)明模塑設(shè)備第七種實(shí)施例的一種修改；圖16對(duì)本發(fā)明模塑設(shè)備第七種實(shí)施例的另一種修改；圖17表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第八種實(shí)施例半個(gè)模具的剖面圖18A、18B、18C和18D分別表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第九種實(shí)施例半個(gè)模具的剖面圖；圖1 9表示模塑方法各步驟時(shí)刻的時(shí)間圖；圖20A、20B、20C和20D表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第十種實(shí)施例各半個(gè)模具的剖面圖，依次表示模塑方法的順序；圖21表示模塑方法各步驟時(shí)刻的時(shí)間圖；圖22A表示圖18A的修改；圖22B表示圖20A的修改；圖23A在冷卻水不均勻地注入模具型面背例的情況下，表示水駐留在型面背側(cè)的狀況的示意剖面圖；圖23B表示模塑表面上溫度測(cè)量點(diǎn)的說明性圖例；圖24在型表面由注入來自圖23所示模具各噴嘴的過熱蒸汽加熱并接著注入來自各噴嘴的冷卻水冷卻的情況下，圖23B各測(cè)量點(diǎn)溫度變化的曲線圖；圖25表示吹塑成形設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖26表示按本發(fā)明第一方面的模具剖面圖；圖27至29模具的示意剖面圖，用于分別說明加熱型面背側(cè)的系統(tǒng)；圖30表示從型體空腔側(cè)加熱方式的示意剖面圖，在那里構(gòu)成圖26所示模具的型面；圖31和32模具剖面圖，用于分別說明型面的加熱系統(tǒng)；圖33表示從型體空腔側(cè)冷卻方式的示意剖面圖，在那里構(gòu)成圖26所示模具的模塑表面；以及圖34，模具示意剖面圖，用于說明通過液體的蒸發(fā)進(jìn)行冷卻的系統(tǒng)。
下文參照附圖詳細(xì)討論本發(fā)明的最佳實(shí)施例。在以下的說明中將非常詳細(xì)，以便能透徹地理解本發(fā)明。但是，對(duì)于那些在這方面的技術(shù)專家而言，顯然沒有這些特別詳細(xì)的說明也能實(shí)際應(yīng)用本發(fā)明。另一方面，對(duì)那些眾所周知的結(jié)構(gòu)未作詳細(xì)表示，以免不必要地模糊本發(fā)明。還應(yīng)進(jìn)一步指出，在全部說明和附圖中，類似的構(gòu)件均用相同的符號(hào)表示。
圖1A表示按本發(fā)明模塑設(shè)備第一種實(shí)施例的半個(gè)模具，此模塑設(shè)備由一對(duì)左、右半模組成。圖3A和3B詳細(xì)表示對(duì)各實(shí)施例的共同的半模角部安裝結(jié)構(gòu)。每個(gè)半模包括一個(gè)殼狀的具有一個(gè)型面30的型體3，型面30構(gòu)成一個(gè)型腔，而基本4則支承著此型體3。應(yīng)當(dāng)指出，型體3和基體4兩者都用不銹鋼制造。在型體3和基體4之間形成空腔B，也就是在型面30的背側(cè)面與基體4之間。
如圖3A和3B所示，從型體3周邊起延伸的被支承的板(下文稱為凸緣26)松馳地裝在槽46中并具有空隙A，槽46與之相對(duì)應(yīng)地設(shè)在基體4中。基體4通過一個(gè)隔熱的支承件1和密封件支承著型體。應(yīng)當(dāng)指出，槽46是借助于固定螺釘403固定一塊基體鑲板400構(gòu)成的，此鑲板400有一個(gè)在基體底座部分401上延伸的部分400a。另一方面如圖3A所示，在從上面看排列成四邊形的4塊基體鑲板400每一塊的端部，在相鄰的鑲板400之間有一個(gè)約0.1毫米的間隙s。在槽46的兩個(gè)相對(duì)的壁部，各設(shè)有厚為10毫米的酚醛樹脂的隔熱層(隔熱支承件)1。此外，在凸緣36每一個(gè)前面和后面與槽的兩個(gè)相對(duì)壁的隔熱支承件1之間構(gòu)成的間隙中，裝有O形圈9。因此，即使在模塑熔化的樹脂過程中當(dāng)型體3和基體4熱膨脹，在凸緣36和槽46之間造成相對(duì)位移時(shí)，這種位移可包容在空隙A中。所以，可以成功地避免熱膨脹的有害影響(模具的偏轉(zhuǎn)、撓曲或彎曲，縮短使用壽命等等)。從而可以獲得精確的模制品。另一方面，由于型體3通過酚醛樹脂隔熱層支承在基體4上，此酚醛樹脂滿足本發(fā)明的條件(材料的縱向彈性模量為0.1×104至100×4公斤/厘米2)，因而可以避免振動(dòng)或其他不合適的情況。
隔熱支承件1用一種材料制成，其導(dǎo)熱系數(shù)在0.001至1kcal/mh℃范圍內(nèi)，最好在0.01至0.5kcal/mh℃范圍內(nèi)，縱向彈性模量為0.1×104至100×104kg/cm2，最好為0.2×104至40×104kg/cm2，并進(jìn)一步最好在1×104至20×104kg/cm2范圍內(nèi)。此外，隔熱支承件1也可以由層壓結(jié)構(gòu)的材料制成，這種材料的導(dǎo)熱系數(shù)在0.001至1kcal/mh℃的范圍內(nèi)，最好為0.005至0.8kcal/mh℃，并進(jìn)一步最好在0.01至0.5kcal/mh℃范圍內(nèi)，以及，材料的縱向彈性模量為0.1×104至100×104kg/cm2，最好為0.2×104至40×104kg/cm2，并進(jìn)一步最好在1×104至20×104kg/cm2范圍內(nèi)。也就是說，任何隔熱支承件的材料，它應(yīng)能在型體3和基體4之間隔熱，以及，當(dāng)然也能避免在從形體了一側(cè)朝基體4一側(cè)作用的壓貼力作用下型體3和基體4之間振動(dòng)。
應(yīng)該指出，選擇上述隔熱支承件的導(dǎo)熱系數(shù)范圍的理由在于，若小于0.001/kcal/mh℃則要求特殊的材料，因而是不切實(shí)際的，而若導(dǎo)熱系數(shù)超過1kcal/mh℃，不可能獲得預(yù)期的隔熱效果。還有，為什么選擇上述縱向彈性模量的原因是，若縱向彈性模量低于0.1×104kg/cm2，剛性變得不是導(dǎo)致密封性差，而當(dāng)縱向彈性模量超過100×104kg/cm2時(shí)，隔熱支承件將難以加工。
導(dǎo)熱系數(shù)在0.001至1kcal/mh℃范圍內(nèi)和縱向彈性模量在0.1×104至100×104kg/cm2范圍內(nèi)的材料，可以在下列材料中選擇多芳基化合物、聚醚酮醚(polyether etherketon)、聚苯氧化物、退化聚苯氧化物、聚酰胺、縮醛樹脂、四氟乙烯類樹脂、陶瓷、PC、酚醛樹脂、尿素樹脂、密胺、玻璃不飽和聚酯等等，最好用酚醛樹脂、尿素樹脂、密胺和不飽和聚酯，并進(jìn)一步最好是酚醛樹脂。
在型體3背側(cè)和基體4之間構(gòu)成的空腔B用O形圈9密封地封閉。因此，在加熱時(shí)通過閥72、管道71和噴嘴70供入和注入空腔B中作為加熱工作介質(zhì)的熱蒸汽或熱油，以及在冷卻時(shí)類似地注入空腔B的冷卻空氣或冷卻油，通過型體3和基體4連接部位(型體3被基體4所支承的部位，亦即凸緣36和槽46的部分)的泄漏，在空腔B中上述泄漏部位壓力下降，以及由于壓力下降引起的型面30撓曲均得以成功地避免。
在上述實(shí)施例中，O形圈用作密封件，它也可以采用其他材料，例如合成樹脂片、合成橡膠片、氈、皮革、軟木等等。此外，由于型體3被加熱到維卡軟化溫度或更高，所以要求這些材料應(yīng)能經(jīng)受得住這樣的溫度。
應(yīng)該指出，在作為密封件的O形圈9裝在凸緣36的兩側(cè)時(shí)，也可以采用與別的密封件結(jié)合起來的其他結(jié)構(gòu)形式。例如，如圖3C和3D所示，可以設(shè)計(jì)成其中一個(gè)用片狀的密封件9A。另一方面，也還可以將片狀密封件9A裝在凸緣36的兩側(cè)，如圖3E中所表示的那樣。
除此之外，加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)有選擇地通過噴嘴、與噴嘴連接的管道71，供入空腔B，閥72可打開地關(guān)閉著管道71。另一方面，加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)通過管道76和可打開地關(guān)閉著管道76的閥77排出。
應(yīng)當(dāng)指出，如圖38詳細(xì)表示的那樣，隔熱層(隔熱件)2由10mm厚的酚醛樹脂層22和2mm厚的石棉層21組成，它們被放在基體4面對(duì)空腔B的內(nèi)表面上。因此，在空腔B中加熱介質(zhì)的熱量經(jīng)基體4散失、外部的熱量通過基體4傳入冷卻介質(zhì)、以及其他不適當(dāng)?shù)那闆r均可避免。因此，可以避免供往空腔B的加熱蒸汽溫度下降，從而改善了型面的傳遞能力和提高尺寸穩(wěn)定性。
作為隔熱件2可單獨(dú)或組合使用下列材料多芳基化合物、聚醚酮醚、聚苯氧化物、退化聚苯氧化物、聚酰胺、縮醛樹脂、四氟乙烯類樹脂、陶瓷、PC、酚醛樹脂、尿素樹脂、密胺、玻璃不飽和聚酯、石棉、硬尿烷類(hardurefhan form)、礦棉、玻璃纖維、硅酸鈣、聚苯乙烯泡沫塑料、防水珍珠巖、軟木、木材(杉木)、橡膠、石英玻璃、泡沫空心顆粒等等。最好采用酚醛樹脂、尿素樹脂、密胺、不飽和聚酯、軟木、硬尿烷類、泡沫空心顆粒。
“第一個(gè)例子”采用ABS45A作為熱塑性樹脂材料(日本Synthefic RubberCo.，Ltd.生產(chǎn)，維卡軟化溫度為105℃，縱向彈性模量在205℃時(shí)為0.3kg/cm2)，并采用吹塑成形設(shè)備IPB-EP-55(IshikawajimaHarima Heavy Industries Co.，Ltd.)吹塑成形以圖4A所示時(shí)間在下列條件下完成。這些條件包括(1)擠壓溫度 220℃(2)夾緊力 15ton(3)型坯吹塑壓力 6kg/cm2
(4)型面30加熱從噴嘴70注入熱蒸汽的壓力 6kg/cm2型面30最終加熱溫度 140-150℃型面30熱保持時(shí)間10sec(5)型面30冷卻從噴嘴70注入(冷卻水+空氣)的壓力 6kg/cm2型面30最終冷卻溫度 70℃型面30最終冷卻時(shí)間 60sec循環(huán)總時(shí)間 150sec將如此模塑得到的模制件(例子)與沒有上述(4)型面30加熱亦即沒有向空腔B供應(yīng)熱蒸汽時(shí)模塑得到的模制件(比較性例子)作比較，在此例子中，表面光澤度值為95％，角部曲度小于或等于0.5，而在此比較性例子中，表面光澤度值為20％，角部曲率大于或等于0.5。也就是說，在此例子中的模制品傳遞性能更好，所以，在角部的曲率較小的(這在傳統(tǒng)的吹塑成形中不可能獲得)這種模制件，可以在具有高度的尺寸穩(wěn)定性的情況下精確地制所。
應(yīng)當(dāng)指出模具外部尺寸＝460(長)×560(寬)×720(高)mm模制件尺寸＝120(長)×40(寬)×480(高)mm[第二種實(shí)施例]圖1B表示了模具的第二種實(shí)施例。下文中將討論在結(jié)構(gòu)上與第一種實(shí)施例不同之處，在結(jié)構(gòu)上與第一種實(shí)施例相同的部分用同樣的符號(hào)表示，并省略對(duì)它們的詳細(xì)說明。
第二種實(shí)施例在空腔B中設(shè)有鹵素?zé)?，作為比第一種實(shí)施例附加的加熱裝置。
鹵素?zé)?總輸出為60KW(每例30KW)，型面30的最終溫度與第一個(gè)例子相同。應(yīng)當(dāng)指出，在不噴入熱蒸汽而用鹵素?zé)?加熱時(shí)，從噴嘴70噴入6kg/cm2的空氣，在空腔B中的此壓力與從型面30一側(cè)作用的型坯吹塑壓力相平衡。
在此第二個(gè)例子中，在表面光澤度值和角部曲率方面獲得如第一種實(shí)施例相同的效果。
“第三個(gè)例子”吹塑成形系采用示意表示在圖1A中相同的模具進(jìn)行。也就是說采用ABS15作為熱塑性樹脂材料(日本Synthetic Rubber co.，Ltd.生產(chǎn)，維卡軟化溫度為100℃，縱向彈性模量在200℃時(shí)為0.2kg/cm2)，并采用吹塑成形設(shè)備IS170 FA3-5A(K.K.ToshibaCorporation)在下列條件下進(jìn)行注塑成形(1)缸溫210℃(2)閘門在兩個(gè)位置的側(cè)閘門(3)型面30加熱從噴嘴70注入熱蒸汽的壓力 6kg/cm2型面30最終加熱溫度 140-150℃(4)型面30冷卻從噴嘴70注入(冷卻水+空氣)的壓力6kg/cm2型面30最終冷卻溫度 50℃將如此模塑得到的模制件(例子)，與沒有進(jìn)行型面30按(3)的加熱時(shí)模塑得到的模制件(比較性例子)作比較，例子的表示光澤度值為95％，沒有觀測(cè)到焊縫。與之相比，此比較性例子的表面光澤度值為85％，并觀測(cè)到焊縫。也就是說，此例子達(dá)到了比此比較性例子要高的表面?zhèn)鬟f能力，并在避免焊縫和尺寸穩(wěn)定性方面達(dá)到了優(yōu)秀的程度。
應(yīng)該指出模具外部尺寸＝400(長)×400(寬)×350(高)mm模制件尺寸＝50(長)×3.2(寬)×80(高)mm[第三種實(shí)施例]圖2A所示結(jié)構(gòu)中，與圖1A的模具相比，在型體3背面與基體4內(nèi)表面之間增加了許多桿形的加強(qiáng)肋6，用于支承在型體3的背側(cè)，上述基體4內(nèi)表面指的是與型體3背面31相對(duì)的那個(gè)表面。
另一方面，在圖2B所示結(jié)構(gòu)中，與圖1B所示的模具相比，在型體3背面與基體4內(nèi)表面(與型體3背面31相對(duì)的表面)之間，增設(shè)了許多桿形加強(qiáng)助6，用以支撐在型體3的背側(cè)。
如上所述，在此第三種實(shí)施例中，由于設(shè)有加強(qiáng)助6，因此，即使經(jīng)閥72、管道71和噴嘴70供入空腔B中的熱蒸氣或冷卻水的壓力，在壓力控制的情況下變得低于從型體3型面30一側(cè)作用的壓力(型坯吹塑壓力/注射壓力)，也能支撐住型體3，避免模制件因形面30撓曲而變形。
“第四個(gè)例子”采用ABS45A作為熱塑性樹脂材料(日本Synthetic Rubberco.，Ltd.生產(chǎn)，維卡軟化溫度為105℃，縱向彈性模量在205℃時(shí)為0.3kg/cm2)，并采用吹塑成形設(shè)備IPB-EP-55(IshikawajimaHarima Hanvy Industries co.，Ltd.)。吹塑成形以圖4B所示時(shí)間在下列條件下進(jìn)行。這些條件包括(1)擠壓溫度 220℃(2)夾緊力 15ton(3)型坯吹塑壓力 6kg/cm2(4)型面30熱注入空腔B中的熱機(jī)油壓力 6kg/cm2型面30最終加熱溫度 140-150℃型面30加熱保持時(shí)間 10sec(5)型面30冷卻注入空腔B中的冷機(jī)油壓力 6kg/cm2型面30最終冷卻溫度 70℃型面30冷卻保持時(shí)間 60sec循環(huán)總時(shí)間 150sec應(yīng)當(dāng)指出，用于加熱和冷卻的機(jī)油是Idemitsu Kosan Co.，Ltd.的Duffny thermix油。
將如此模塑所得的模制件(例子)，與沒有按上述(4)加熱型面30，亦即沒有表空腔B中注入熱油加熱時(shí)模塑所得的模制件(比較性例子)作比較，在此例子中，表面光澤度值為95％，角部的曲率小于或等于0.5，而在比較性例子中，表面光澤度值為20％，角部的曲率大于或等于0.5。也就是說，在此例子中模制件的傳遞性能更好，所以在角部具有較小曲率的這種模制件(在傳統(tǒng)的吹塑成形中不可能獲得)，可以在具有高度尺寸穩(wěn)定性的情況下精確地制成。
應(yīng)當(dāng)指出
模具外部尺寸＝460(長)×560(寬)×720(高)mm模制件尺寸＝120(長)×40(寬)×480(高)mm[第四種實(shí)施例]圖2C表示按本發(fā)明模塑設(shè)備總體結(jié)構(gòu)，它由一對(duì)左和右半模組成。圖2D和2E表示模具的第四種實(shí)施例，其中分別設(shè)有用于檢測(cè)型坯P吹塑壓力的傳感器61，和用于檢測(cè)設(shè)在如圖1A和1B所示模具中空腔B內(nèi)部壓力的傳感器62，以及，圖2F和2G表示模具的第四種實(shí)施例，其中分別設(shè)有檢測(cè)吹塑壓力的傳感器61，和用于檢測(cè)設(shè)在圖2A和2B所示模具中的空腔B內(nèi)部壓力的傳感器62。
“第五個(gè)例子”采用表示在圖2D中的模具和采用ABS45A作為熱塑性樹脂材料(日本Synthetic Rubber Co.，Ltd.生產(chǎn)，維卡軟化溫度為105℃，縱向彈性模量在205℃時(shí)為0.3kg/cm2)，采用IPB-EP-55作為吹塑成型設(shè)備(Ishikawajima Harima Hanvy Industries co.，Ltd.)。吹塑成形以圖4C所示時(shí)間在下列條件下進(jìn)行。這些條件包括(1)擠壓溫度 220℃(2)夾緊力 15ton(3)型坯吹塑壓力 6kg/cm2(4)型面30加熱供入空腔B的熱蒸汽壓力 6kg/cm2型面30最終加熱溫度140-150℃型面30加熱保持時(shí)間10sec(5)型面30冷卻供入空腔B的(冷卻水+空氣)的壓力 6kg/cm2
型面30最終冷卻溫度 70℃型面30冷卻保持時(shí)間60sec循環(huán)總時(shí)間 150sec應(yīng)當(dāng)指出，熱蒸汽壓力和型坯P吹塑壓力，根據(jù)壓力傳感器61和62的檢測(cè)值，通過控制閥72和77的開度，彼此是平衡的。后面還將詳細(xì)討論。
將如此模塑所得的模制件(例子)，與沒有按(4)在型面30上加熱，亦即沒有向空腔B中供應(yīng)熱蒸汽時(shí)模塑所得的模制件(比較性例子)相比，在此例子中，表面光澤度值為95％，角部的曲率小于或等于0.5，而在此比較性例子中，表面光澤度值為20％，角部的曲率大于或等于0.5。也就是說，在此例子中模制件的傳遞性能更好，所以，在角部具有較小曲率(在傳統(tǒng)的吹制成形中不可能做到)的這種模制件，可以在具有高度尺寸穩(wěn)定性的情況下精確地制成。
應(yīng)當(dāng)指出模具外形尺寸＝460(長)×560(寬)×720(高)mm模制件尺寸＝120(長)×40(寬)×480(高)mm下面，順首圖5至7，并參見圖8，討論第四種實(shí)施例的模具的操縱。
當(dāng)從擠壓機(jī)100輸出一個(gè)信號(hào)表示型坯P的注料已經(jīng)結(jié)束時(shí)(步驟SII中Yes)，驅(qū)動(dòng)模具打開和關(guān)閉機(jī)構(gòu)，以便開始夾緊模具(步驟S13)。
當(dāng)模具的夾緊已完成時(shí)，(步驟14中Yes)，驅(qū)動(dòng)型坯吹塑機(jī)構(gòu)開始將空氣吹入型坯P中，以及，同時(shí)驅(qū)動(dòng)型坯抽氣機(jī)構(gòu)開始型坯的抽氣。與之相連，通過打開閥72，開始引入熱蒸汽(步驟S15)。
型坯抽氣機(jī)構(gòu)適用于使型坯外周面與型面30彼此牢固地貼合，以進(jìn)一步改善形狀的傳遞或記錄的能力。通過在型面30上設(shè)圖中沒有表示的細(xì)小的問題，在型坯外周面與型面之間空氣的抽空通過這些間隙進(jìn)行。
當(dāng)通過吹塑壓力檢測(cè)傳感器61測(cè)得在型坯P中的吹塑壓力達(dá)到了一個(gè)預(yù)定值(在此例中為6kg/cm2)時(shí)，(步驟S16中Yes)，為了保持型坯P中的吹塑壓力的預(yù)定值的控制開始步驟S19)。此控制用于對(duì)型坯P中的吹塑壓力進(jìn)行微調(diào)，以便在監(jiān)測(cè)吹塑壓力檢測(cè)傳感器61的檢測(cè)值的同時(shí)，保持型坯的吹塑壓力在設(shè)定值。也就是說，在型坯中的吹塑壓力離開設(shè)定值的量超過給定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)型坯的吹塑機(jī)構(gòu)，以控制型坯中的壓力增加或減少。應(yīng)當(dāng)指出，如果，即使經(jīng)過了為使型坯P中的吹塑壓力達(dá)到設(shè)定壓力的足夠時(shí)間后，此壓力仍未達(dá)到預(yù)定值(在步驟S16的NO，在步驟S17為Yes)，那就要考慮在吹氣側(cè)發(fā)生了某種不正常的現(xiàn)象，以發(fā)生警告或采取其他措施。
下一步，當(dāng)借助于在空腔B中的壓力檢測(cè)傳感器62測(cè)得在空腔B中的熱蒸汽壓力達(dá)到了一個(gè)預(yù)先設(shè)定的值(在此例中為6kg/cm2)時(shí)(在步驟S21中為Yes)時(shí)，控制便開始以保持在空腔B內(nèi)的熱蒸汽壓力為預(yù)定值(步驟S25)。與之相連，用于控制加熱連續(xù)時(shí)間(10sec)的計(jì)時(shí)器起動(dòng)(步驟S27)。在步驟S25的控制為了監(jiān)控在空腔B中壓力檢測(cè)傳感器62的檢測(cè)值，并對(duì)閥72的開度進(jìn)行微調(diào)，以便保持熱蒸汽壓力在設(shè)定值。也就是說，當(dāng)空腔中的壓力偏離此設(shè)定值的程度超過了給定值，用于閥72的打開和關(guān)閉的機(jī)構(gòu)等被驅(qū)動(dòng)，以便根據(jù)上述情況增加或降低在空腔B中的壓力。應(yīng)該指出，如果，即使經(jīng)過了對(duì)熱蒸汽壓力達(dá)到設(shè)定壓力為足夠的時(shí)間后，在空腔B中的熱蒸汽壓力仍未達(dá)到此設(shè)定值(在步驟21的NO，在步驟S23為Yes)，那就要考慮在熱蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)中發(fā)生了某種不正?，F(xiàn)象，以便發(fā)生警告或采取其他措施。
當(dāng)在步驟27開始工作的加熱計(jì)時(shí)器結(jié)束了給定的時(shí)間控制時(shí)(在步驟S29中為Yes)，用于保持空腔B中的熱蒸汽壓力在設(shè)定值的控制中止。于是，打開閥77排出在空腔B中的蒸汽(步驟31)，因此，驅(qū)動(dòng)一個(gè)蒸汽和冷卻水/空氣的開關(guān)機(jī)構(gòu)，與此同時(shí)，打開閥72開始朝型體背面31注射冷卻水和將冷卻空氣引入空腔B(步驟33)。
另一方面，通過空腔B中的壓力檢測(cè)傳感器62測(cè)定在空腔B中的冷卻空氣壓力達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的值(在此例中的6kg/cm2)時(shí)(在步驟S35為Yes)時(shí)，則用于保持空腔B中冷卻空氣壓力為預(yù)定值的控制開始進(jìn)行(步驟39)，并起動(dòng)一個(gè)用于控制冷卻連續(xù)時(shí)間(60sec)的計(jì)時(shí)器(步驟41)。
在步驟S39的控制是對(duì)空腔B中壓力檢測(cè)傳感器62的檢測(cè)值進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)閥72的開度進(jìn)行微調(diào)等，以保持空腔B中的冷卻空氣壓力的設(shè)定值。換句話說，當(dāng)空腔B中的壓力偏離設(shè)定值的程度超過了一個(gè)給定值時(shí)，則閥72的打開和關(guān)閉的機(jī)構(gòu)等被驅(qū)動(dòng)，并根據(jù)上述情況增加或降低空腔B內(nèi)的壓力。應(yīng)當(dāng)指出，若空腔B中的冷卻空氣壓力，即使經(jīng)過了為使熱蒸汽壓力達(dá)到設(shè)定壓力為足夠的時(shí)間后仍沒有達(dá)到設(shè)定值(在步驟S35為NO，在步驟S37為Yes)，則就要考慮在冷卻空氣供應(yīng)系統(tǒng)中發(fā)生了某種不正常現(xiàn)象，以便發(fā)出警告或采取其他措施。
接首，當(dāng)壓力檢測(cè)傳感器62檢測(cè)到在空腔B中的壓力降到低于設(shè)定值時(shí)(步驟47為Yes)，中止向型坯P中吹塑(步驟S49)，并且也中止型坯P的抽氣(步驟S51)。
將上述方式完成了對(duì)第四種實(shí)施例的操縱。
應(yīng)當(dāng)指出，上面討論了借助于一種控制系統(tǒng)通過橫向吹氣進(jìn)行型坯內(nèi)的吹塑。也就是說，討論是在借助于這樣一種類型的控制系統(tǒng)進(jìn)行的，其中，在完成模具的夾緊后(步驟14為Yes)，型坯中的吹塑開始進(jìn)行(步驟15)。但是，本發(fā)明不應(yīng)限于所公開的控制類型。也就是說，通過向上或向下吹氣在型坯內(nèi)吹塑當(dāng)然也適用于控制系統(tǒng)。在這種情況下，在從擠壓機(jī)完成注射后，型坯下端通過預(yù)夾緊密封，接著便可開始將氣吹入型坯。
“第六種實(shí)施例”在第六種實(shí)施例中，采用表示在圖2D中的模具，并在空腔B中設(shè)有鹵素?zé)?進(jìn)行加熱。鹵素?zé)?總輸出為60KW(每側(cè)30KW)。型面30的最終溫度與上面第五個(gè)例子相同。
在所表示的第六個(gè)例子中，在表面光澤度值和角的曲率方面達(dá)到了與第五個(gè)例子同等的效果。還有，關(guān)于尺寸精度，第六個(gè)例子為5/1000，而比較性例子為10/1000或更大。因此，此例子呈現(xiàn)出有更高的精度。
如上所述，按本發(fā)明的加熱裝置，包括用于向空腔B在型面30背側(cè)供加熱介質(zhì)(熱油、熱空氣、熱蒸汽等)的噴嘴70、連接噴嘴和閥72的管道。也可以在空腔B內(nèi)設(shè)置輻射加熱裝置，如鹵素?zé)舻?，或其他加熱裝置。在通過加熱裝置將型面30加熱到高于或等于維卡軟化溫度(T)℃時(shí)，型面30的形狀可以清楚地傳遞或記錄在樹脂表面。因此，型面30的粒狀面或鏡面可以令人滿意地被傳輸。
本發(fā)明的冷卻裝置可包括用于向型體3的型面30的背面31噴入冷卻空氣或冷卻水的噴嘴70，與噴嘴連接的管道71和閥72。若通過冷卻裝置能將型面30的溫度快速冷卻到低于或等于一個(gè)溫度(維卡軟化溫度(T)-10)℃，則可以很快地取出模制件，從而允許縮短模塑周期。
向空腔B引入或從空腔B排出流體，可通過設(shè)在供入側(cè)的管道71中的閥72和設(shè)在排出側(cè)管通76中的閥77進(jìn)行控制。
本發(fā)明的控制裝置可設(shè)計(jì)成帶有一個(gè)控制兩個(gè)閥72和77開和關(guān)的電路，以及帶有一軟件，它以空腔B中的壓力和從熔化的樹指作用在型面30上的壓力為基礎(chǔ)實(shí)施其功能。用于檢測(cè)在空腔B中壓力的裝置不必直接測(cè)定空腔B中的壓力，而可以是用于檢測(cè)供往空腔B的流體壓力的裝置。對(duì)于檢測(cè)從樹脂作用在型面上壓力的裝置同樣可以如此。
此外，模具的型面30用一種含水的介質(zhì)加熱和冷卻，水作為介質(zhì)中的一部分，基體4和型體3如果需要可以采取某種防腐措施。作為一種措施，制造基體4和型體3的材料可從以下所列中選擇不銹鋼、銅合金、陶瓷、鋁合金等，它們不容易生銹。最好采用不銹鋼。另一個(gè)措施是，對(duì)金屬表面作絕緣處理(例如硝化處理)，涂防銹漆，涂硅類溶膠-凝膠類漆等。
雖然，在型坯P牢固地貼合在型面上之前可以加熱型面30，但最好在型坯往型面上貼合的同一時(shí)刻或貼合之后加熱型面，所以，在型面被加熱到一個(gè)高于或等于維卡軟化溫度(T)℃之前，通過將型坯貼合在型面上，使得用于將氣體吹入型坯中的針可以平穩(wěn)地刺入型坯中。其結(jié)果是可以穩(wěn)定地模塑一種具有高尺寸精度和有一個(gè)鏡面或一種粒狀表面的制品。應(yīng)當(dāng)指出，在型坯貼合在型面上時(shí)型面的最佳溫度在(維卡軟化溫度(T)-20)℃至((T)-60)℃的范圍內(nèi)。
在另一方面，完成模塑后，模制件可在型面冷卻到其溫度低于或等于(維卡軟化溫度(T)-10)℃時(shí)固化。
按本發(fā)明的吹塑成型法中采用的熱塑性樹所具有的性質(zhì)為縱向彈性模量在(維卡軟化溫度(T)+100)℃的溫度下在0.01至10kg/cm2范圍內(nèi)，最好在0.05至2kg/cm2范圍內(nèi)，并進(jìn)一步最好在0.1至1kg/cm2范圍內(nèi)。
在將采用這種熱塑性樹脂的空心型坯放入型面之間后，空心型坯的外表面在低于或等于100kg/cm2的壓力下壓在型面上，以便牢固貼合，而在空腔B內(nèi)的壓力隨時(shí)調(diào)整到與上述貼合壓力相平衡。在這一時(shí)刻，為了進(jìn)一步改善型坯外表面進(jìn)一步與型面緊貼時(shí)的傳遞能力，在型坯和型面之間的空氣最好通過真空抽吸等，經(jīng)過例如設(shè)在型面上的細(xì)小間隙排到外面去。然后，型面加熱到高于或等于維卡軟化溫度(T)℃的一個(gè)溫度，最好高于或等于(維卡軟化溫度+5)℃，更進(jìn)一步最好高于或等于(維卡軟化溫度+10)℃，以及進(jìn)一步最好高于或等于(維卡軟化溫度+20)℃在這之后冷卻到一個(gè)低于或等于(維卡軟化溫度-10)℃的溫度，最好低于或等于(維卡軟化溫度-20)℃，以及更進(jìn)一步最好低于或等于(維卡軟化溫度一40)℃。
應(yīng)當(dāng)指出，選擇熱塑性樹脂在溫度為維卡軟化溫度(T)+100)℃時(shí)縱向彈性模量在上述范圍內(nèi)的原因是，若縱向彈性模量低于0.01kg/cm2，則型坯下延造成難以穩(wěn)定地進(jìn)行模塑。另一方面，若縱向彈性模量超過10kg/cm2，為了模塑此型坯需要大的模塑壓力，并為了吹脫型坯以便壓貼在型面上進(jìn)一步要求相當(dāng)大的吹塑壓力。
適用于這種模塑方法的模塑材料，也就是說，縱向彈性模量在溫度為(維卡軟化溫度(T)+100)℃時(shí)在0.01至10kg/cm2的范圍內(nèi)的熱塑性樹脂，可例如在以下所列中選擇AS樹脂、聚苯乙烯、耐沖擊聚苯乙烯、由丙烯睛丁二烯類橡膠-苯乙烯組成的、接枝共聚物(ABS樹脂)、由丙烯腈丁二烯類橡膠-苯乙烯-甲基苯乙烯組成的接枝共聚物(高溫ABS樹脂)、由丙烯腈乙烯丙烯類橡膠苯乙烯和/或間甲酚酸性甲基組成的接枝共聚物(AES樹脂)、由丙烯腈氫化的二烯類橡膠苯乙烯和/或間甲酚酸性甲基組成的接枝共聚物、由丙烯腈硅酮橡膠苯乙烯和/或間甲酚酸性甲基組成的接枝共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚亞苯基醚、聚氧亞甲基、耐綸、間甲酚酸性甲基類共聚物、聚醚嗍、多芳基化合物、乙烯基氯、由順丁烯二酰亞胺復(fù)合苯乙烯和/或丙烯腈和/或α甲基苯乙烯組成的共聚物、由橡膠狀共聚物順丁烯二酰亞胺復(fù)合苯乙烯和/或丙烯腈和/或間甲酚酸性甲基和/或α甲基苯乙烯組成的接枝共聚物，以及它們的組合，以及選擇上列樹脂再加入填料。
作為適合于用此吹塑成形法模塑的模制件例如，可以是外殼、體育器材、玩具、汽車配件、家具、衛(wèi)生用品、建筑配件、廚具等。此外，模制產(chǎn)品可以是在空心部分有泡沫層的模件、多層吹塑成形法制成的模制件、以及，通過電鍍、噴鍍、蒸鍍或涂漆等有覆蓋層的模制件。
作為具體的實(shí)例，外殼可以是冷框、電視機(jī)、錄音機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、賭博機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)、冰箱、吸塵器、手提箱的外殼，以及樂器盒、工具箱、容器、照相機(jī)外殼等。
作為體育器材可考慮有沖浪板、制浪板(船用)、滑橇、擋雪板、滑板、冰球棒、門球拍、網(wǎng)球拍、輕舟艇等。
作為玩具可考慮有球拍、方塊、積木、釣具箱、彈球盤(針形球插)框等。
作為汽車配件可認(rèn)為有空氣阻流板、門、車擋、擋泥板、車篷、遮陽篷頂、后擋板、輪蓋、儀表盤、雜件箱、控制箱、扶手、頭靠、燃油箱、駕駛員椅套、工具箱等。
作為家具可認(rèn)為有抽屈、臺(tái)面、床面和床底板、鏡臺(tái)框條、鞋櫥鑲板、前門、椅子的靠背和底板、托盤或托架、傘架、花瓶、藥品箱、衣架、雜貨箱、存儲(chǔ)箱面板、衣架、辦公桌面、辦公自動(dòng)化機(jī)柜等。
作為衛(wèi)生用品可考慮有噴水頭、洗臉盆、洗臉盆面板、集水盂、水箱蓋、水盆門、浴室門等。
作為建筑配件可認(rèn)為有天花板、地板、墻板、窗框、門、臺(tái)階等。
作為櫥具可考慮有切菜板、櫥房門等。
作為在空心部分有泡沫層的模制件可考慮有冰箱前門、冷柜等。
作為通過多層吹塑成形法制成的模制件可認(rèn)為有燃油箱等。
作為通過電鍍、噴鍍、蒸鍍或涂漆而有覆蓋層的模制件可認(rèn)為例如有汽車外部零件，電氣設(shè)備的外殼等。
上面只是模制件的一些例子。因此，當(dāng)然本發(fā)明可應(yīng)用于各種各樣其他的模制件。圖2H表示了第五種實(shí)施例。在所表示的實(shí)施例中，為了改進(jìn)吸熱特性，對(duì)型面30的背面31進(jìn)行了表面處理。也就是說，在背面31可以實(shí)施圖9A至9E所示之表面處理之一。
圖9A表示了一個(gè)例子，其中通過涂墨(31a)來增加吸熱量。
圖9B表示了一個(gè)例子，其中通過制成鋸齒形表面形狀(31b)增加表面積。
圖9C表示了一個(gè)例子，其中通過制成開槽的表面形狀(31c)增加表面積。
圖9D表示了一個(gè)例子，其中實(shí)施在圖9A和9B中表示的兩種處理(31d)。
圖9E表示了一個(gè)例子，其中實(shí)施在圖9A和9C中表示的兩種處理(31e)。
在另一方面，在空腔B中與型面30的背面31相對(duì)的位置，設(shè)鹵素?zé)?作為輻射加熱裝置，其總輸出為60KW(每側(cè)30KW)。在通過鹵素?zé)?輻射加熱背面31時(shí)，壓力為6kg/cm2的空氣通過閥72、管道71和噴嘴70引入空腔B中，以便與從型面30那里作用的型坯吹塑壓力相平衡。
“第七個(gè)例子”采用表面在圖2H中的模具，以及，采用ABS45A作為熱塑性樹脂材料(日本Synthetic Rubber Co.，Ltd.，維卡軟化溫度為105℃，縱向彈性模量在205℃時(shí)為0.3kg/cm2)，采用IPB-EP-55作為吹塑成形設(shè)備(Ishikawajima Harima Heavy Industries Co.Ltd.)。吹塑成形以圖4D所示的時(shí)間在下列條件下進(jìn)行。這些條件包括(1)擠壓溫度200℃(2)夾緊力 15ton
(3)型坯吹塑壓 6kg/cm2(4)型面30熱通過鹵素?zé)?輻射加熱在輻射加熱時(shí)從噴嘴70噴入的空氣壓力 6kg/cm2型面30最終加熱溫度150℃型面30熱保持時(shí)間 10sec(5)型面30冷卻從噴嘴噴入(冷卻水+空氣)的壓力 6kg/cm2型面30最終冷卻溫度 70℃型面30冷卻保持時(shí)間60sec循環(huán)總時(shí)間 150sec測(cè)量了在借助于鹵素?zé)?輻射加熱時(shí)型面30達(dá)到150℃的時(shí)間。
圖9A涂黑的情況25sec圖9D涂黑再加鋸齒形表面的情況 20sec不作特殊處理的情況90sec從而證明，為了改進(jìn)吸熱而在型面背面31所作的表面處理，使溫度更加迅速地上升。類似地，也證實(shí)了對(duì)于圖9B、9C和9E所示的例子，達(dá)到150℃所需要的時(shí)間也可以縮短。
將如此模塑所得的模制件(例子)與沒有加熱型面30時(shí)模塑所得的模制件(比較性例子)作比較，在此例子中，表面光澤度值為95％，角部曲率小于或等于0.5，而在比較性例子中，表面光澤度值為20％，角部的曲率大于或等于0.5。也就是說，此例子中模制件的傳遞性能更好，所以，角部曲率較小(這在傳統(tǒng)的吹塑成形法中不可能獲得)的模制件，可在具有高度尺寸穩(wěn)定性的情況下精確地制成。
應(yīng)當(dāng)指出模具外部尺寸＝460(長)×560(寬)×720(高)mm模制件尺寸＝120(長)×40(寬)×480(高)mm[第六種實(shí)施例]圖10A和10B表示按本發(fā)明第六種實(shí)施例。在所表示的實(shí)施例中設(shè)有分割空腔B的隔板C。隔板C通過分割在型體3和基體4之間的空腔B，形成了多個(gè)分腔Ba、Bb……。在各個(gè)分腔Ba、Bb中，露出型面30背面31的各個(gè)部分。每個(gè)分腔Ba、Bb……要求彼此隔熱。也就是說，要求用前面提及的隔熱材料制造此隔板C。
在所表示的實(shí)施例中，隔板C設(shè)計(jì)的夾層結(jié)構(gòu)，即在兩層厚度為5mm的金屬(不銹鋼)板之間，夾有一層厚為10mm的酚醛樹脂作為隔熱材料。換句話說，即使壓力作用在其中一個(gè)分腔Ba、Bb……內(nèi)，由于采用了金屬板，隔板也能經(jīng)受得住在分腔Ba和Bb之間的壓差。通過使用隔熱材料，在將熱蒸汽注入其中一個(gè)分腔Ba、Bb時(shí)，可以避免熱量流失。
在分腔Ba中，熱蒸汽或冷卻水和空氣通過閥72a、管道71a和噴嘴70a供入，而在分腔Bb中，熱蒸汽或冷卻水和空氣通過閥72b、管道71b和噴嘴70b供入。閥72a和72b可彼此獨(dú)立地開和關(guān)。當(dāng)然，可以向任何一個(gè)分腔Ba、Bb供應(yīng)熱蒸汽。為了避免應(yīng)力集中，每個(gè)分腔的各個(gè)角制成具有小的曲率的圓形。供入分腔Ba和/或Bb的熱蒸汽、冷卻水、空氣經(jīng)管道76和閥77排出，公用的閥77連接在各分腔Ba和Bb的下部。
在這里，各分腔的體積V與供入分腔的熱介質(zhì)的壓力P的乘積PV設(shè)定在下列范圍內(nèi)10kg·m≤PV≤2×104kg·m最好PV為10kg·m≤PV≤1×103kg·m進(jìn)一步最好PV為10kg·m≤PV≤4×102kg·mPV越小使分腔內(nèi)壓力提高得越快，從而熱效率越高。反之，當(dāng)PV＞2×104kg·m時(shí)，為了使分腔升高溫度和冷卻，需要長的時(shí)間，而溫度梯度會(huì)使得難以均勻地模塑出模制件的表面。
PV按上述規(guī)定時(shí)，按本發(fā)明的模具制造成本較低，并可采用強(qiáng)度比較低的材料，這種材料加工比較容易。
“第八個(gè)例子”采用圖10A和10B所示之模具，作為熱塑性樹脂材料采用ABS45A(日本Synthetic Rubber Co.，Ltd.，維卡軟化溫度為105℃，縱向彈性模量在205℃時(shí)為0.3kg/cm2)，作為吹塑成形設(shè)備采用IPB-EP-55(Ishikawajima Harima Heavy Industries Co.Ltd.)。吹塑成形按圖4A的時(shí)間在下列條件下進(jìn)行。這些條件包括(1)擠壓溫度 220℃(2)夾緊力15ton(3)型坯吹塑壓力6kg/cm2(4)型面30加熱從噴嘴70a、70b注入熱蒸汽的壓力 6kg/cm2型面30的最終加熱溫度 140-150℃
型面30加熱保持時(shí)間10sec(5)型面30冷卻從噴嘴70a、70b注入(冷卻水+空氣)的壓力6kg/cm2型面30最終冷卻溫度 70℃型面30冷卻保持時(shí)間60sec循環(huán)總時(shí)間 150sec將如此模塑所得的模制件(例子)與沒有上述(4)型面30加熱時(shí)模塑所得的模制件(比較性例子)作比較，在此例子中，表面光澤度值為95％，角部曲率小于或等于0.5，而在比較性例子中，表面光澤度值為20％，角部曲率大于或小于0.5。也就是說，在此例子中的模制件傳遞性能更好，所以，角部具有較小曲率(這在傳統(tǒng)的吹塑成形中不可能獲得)的模制件，可以精確地制成并具有高度的尺寸穩(wěn)定性。
應(yīng)當(dāng)指出模具外部尺寸＝460(長)×560(寬)×720(高)mm模制件尺寸＝120(長)×40(寬)×480(高)mmBa、Bb腔的尺寸＝70(長)×70(寬)×500(高)mm在上述例子中，整個(gè)型面30通過向兩個(gè)分腔Ba和Bb注入熱蒸汽加熱。當(dāng)只打開閥72而只在分腔Ba內(nèi)引入熱蒸汽從而只是局部加熱型面的情況下模塑同樣的模制件時(shí)，則制成品中相應(yīng)于分腔Ba的部分有與上述例子類似的良好表面光澤度值，相反，相應(yīng)于分腔Bb的部分(沒有加熱的部分)則具有與比較性例子類似的表面光澤度值。在分界處，表面光澤度值逐漸改變。
這就意味著，通過有控制地獨(dú)立加熱分腔Ba和Bb，只是在要求的部分具有局部光澤度的產(chǎn)品便可容易地制成。
應(yīng)當(dāng)指出，上述實(shí)施例表示了空腔B分為兩個(gè)的情況，但將空腔分隔成2個(gè)至10個(gè)，最好是2個(gè)至5個(gè)，也可以獲得與上述實(shí)施例類似的具有良好質(zhì)量的模制件。另一方面，通過分隔此空腔，各分腔的體積可做得比較小，從而可規(guī)定PV為一個(gè)比較小的值。因此，在生產(chǎn)模具中采用的不同的部分可易于獲得。下面討論本發(fā)明的第七種實(shí)施例。在此實(shí)施例中，通過使型面一側(cè)和背面一側(cè)中之一個(gè)上的壓力，隨另一側(cè)壓力的改變而變化，將型體的變形減到最低程度，以便獲得高精度的模制件。為此目的，設(shè)有流體供應(yīng)機(jī)構(gòu)和壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)。
流體供應(yīng)機(jī)構(gòu)是用于將增壓的流體分別供入在型面背側(cè)的空腔內(nèi)和供入在型體型面一側(cè)的型坯內(nèi)的機(jī)構(gòu)，它包括一個(gè)流體供應(yīng)源和管道。各流體供應(yīng)源可以是公用的或是獨(dú)立的。還有，要供往型體背側(cè)空腔的流體可以是冷卻介質(zhì)，或是一種加熱介質(zhì)。作為冷卻介質(zhì)可采用冷卻水、冷卻油、冷卻空氣等，作為加熱介質(zhì)可采用蒸汽、熱空氣等。
壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)可以是任何一種機(jī)構(gòu)，只要它能使作用在型體前面一側(cè)和背面一側(cè)上的壓力中之一，隨著另一側(cè)上的壓力變化而改變。也就是說，壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)可根據(jù)供入在型體背側(cè)的空腔內(nèi)的壓力的改變，調(diào)整供入在型體前面一側(cè)的型坯內(nèi)的流體壓力，或反之，此壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)可根據(jù)供入型體前面一側(cè)的型坯內(nèi)的壓力的變化，調(diào)整要供入在型體背面一側(cè)空腔內(nèi)的流體壓力。前面那種情況只需要比較簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)，所以比較有利。其原因是，因?yàn)檎羝仨氝B續(xù)地供入型體背面一側(cè)的空腔內(nèi)以用于加熱，因此需要比較長的時(shí)間才能將空腔內(nèi)的壓力提高到所要求的壓力水平，相反，由于型坯是封閉的，在它內(nèi)部的空氣壓力用一個(gè)比較短的時(shí)間就可以提高到要求的壓力水平。因此，為了與空氣壓力的變化同步地改變蒸汽壓辦，就必須有一個(gè)大尺寸的機(jī)構(gòu)，而且不可能簡(jiǎn)化。壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)可例如設(shè)計(jì)為如圖11所示，其中，將用于向型體3前側(cè)和背側(cè)供壓力流體的各個(gè)管道互相連通。在這種情況下，可設(shè)置一個(gè)單向閥，用以避免蒸汽竄入型坯的內(nèi)腔。
另一方面，也可以替代管道的連通，而通過一個(gè)帶有活塞的缸把用于將流體供往型體前側(cè)的管道與將流體供往空腔的管道連系起來，使各管道中的壓力彼此隨動(dòng)，從而在兩根管道中的流體壓力之間建立平衡關(guān)系，活塞可移動(dòng)地裝在上述缸內(nèi)。
在這里，我們來討論圖11中之實(shí)施例。在此實(shí)施例中，加熱用的蒸汽和冷卻用的冷卻水或冷卻空氣，從蒸汽/冷卻水/冷卻空氣的供應(yīng)源，經(jīng)管道50和噴嘴70，供入型體3背側(cè)和基體4之間的空腔中。
另一方面，空氣從一個(gè)空氣供應(yīng)源經(jīng)由管道55供入型坯中，以便使之壓貼在型面30上。由此，型坯的外表面壓貼在型面30上?？諝獾膲毫﹄S供入空腔B的流體壓力而變化。換句話說，管道50和55是通過單向閥51連通的，它阻止從管道50向管道55流動(dòng)。因此，在將空氣從空氣源通過管道55供入型坯時(shí)，以及與之相配合，蒸汽以與空氣相同的壓力從蒸汽供應(yīng)源經(jīng)管道50供往空腔B。于是，空氣從在比較短的時(shí)間內(nèi)便達(dá)到所要求壓力水平的管道55，流向此時(shí)具有在比較短的時(shí)間內(nèi)所達(dá)到的壓力的管道50。其結(jié)果是，在空腔B內(nèi)的壓力便可以如圖12B所示，隨著如圖12A所示之型坯內(nèi)的壓力改變或提高而上升。
按表示在圖15中的實(shí)施例，此模具與表示在圖11中的不同。應(yīng)當(dāng)指出，為易于理解，圖中表示了管道系統(tǒng)，但沒有必要表示成剖面。在圖15所示之模具中，管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)為這樣，即，供入型體3背側(cè)空腔B中的蒸汽，也供入型面一側(cè)的型坯內(nèi)，因此在型坯內(nèi)的壓力與在空腔B內(nèi)的壓力是同步的。
還有，在圖15的模具中，類似于表示在圖10B中的實(shí)施例，空腔B被分為兩個(gè)分腔Ba和Bb，熱蒸汽或冷卻水可以只供入分腔Ba和Bb之一中。
應(yīng)當(dāng)指出，在圖11所示模具的情況下，可設(shè)置類似的隔板，以便將空腔B分為多個(gè)分腔。這可以是一種避免在分腔之間產(chǎn)生壓力差的措施。也就是說，通過在其中沒有引入蒸汽的分腔中引入空氣而不是引入蒸汽，可以降低壓差。
圖16表示的按此實(shí)施例的模具與圖11和15中的略有不同。通過在將蒸汽供入型體背側(cè)空腔B中的管道54與將空氣供入型體前側(cè)型坯中的管道相連通的管道56之間，設(shè)置帶有可在其中移動(dòng)的活塞57a的缸57，使圖中所示的模具將管道54中的壓力和管道56中的壓力同步化。因此，空腔B中的壓力與型坯中的壓力相等。
另一方面，在表示在圖16中的模具中，空腔B用隔板C分成兩個(gè)分腔Ba和Bb，這種情況與圖15的模具類似。
“第九個(gè)例子”采用表示在圖11中的模具，并按表示在圖12中的時(shí)間(圖12的橫坐標(biāo)是時(shí)間坐標(biāo))，有選擇地供應(yīng)蒸汽、空氣和冷卻水、冷卻空氣。作為熱塑性樹脂材料，采用ABS45A(日本Synthetic RubberCo.，Ltd.，維卡軟化溫度為105℃，縱向彈性模量在205℃時(shí)為0.3kg/cm2)，以及作為吹塑成形設(shè)備采用IPB-EP-55(IshikawajimaHarima Heavy Industries Co.Ltd.)。吹塑成形在下列條件下進(jìn)行。這些條件包括(1)擠壓溫度 200℃(2)夾緊力 15ton(3)型坯吹塑壓力 6kg/cm2(4)型面30加熱從噴嘴70注入熱蒸汽的壓力6kg/cm2型面30最終加熱溫度140-150℃型面30加熱保持時(shí)間10sec(5)型面30冷卻從噴嘴70注入(冷卻水+空氣)的壓力 6kg/cm2型面30最終冷卻溫度 70℃型面30冷卻保持時(shí)間60sec循環(huán)總時(shí)間 150sec作為結(jié)果，在圖13中表示了型坯中的壓力變化，在圖14中表示了空腔B中壓力的變化。也就是說，兩個(gè)壓力顯示出彼此有相當(dāng)高的追蹤能力，在全部的工序中，型坯內(nèi)的壓力和空腔B內(nèi)的壓力基本可保持為相同的壓力。因此，即使型體3的厚度比較薄，它也能滿意地承受來自型坯一側(cè)的壓力。還有，由于型體3的厚度可以設(shè)計(jì)得比較薄，從而可以做到使重量減輕，從型面背側(cè)的加熱和冷卻更加迅速，縮短模塑周期，以及，完成的模制件具有極佳的鏡面。
將如此模塑所得的模制件(例子)，與設(shè)有按(4)進(jìn)行型面30加熱時(shí)模塑所得的模制件(比較性例子)作比較，在此例子中，表面光澤度值為95％，角部曲率小于或等于0.5，而在此比較性例子中，表面光澤度值為20％，角部曲率大于或等于0.5。也就是說，在此例子中的模制件有更好的傳遞性能，所以，在角部具有較小曲率(在傳統(tǒng)的吹塑成形中不能做到這一點(diǎn))的模制件，可以在具有高度尺寸穩(wěn)定性的情況下精確地制成。
應(yīng)當(dāng)指出模具外部尺寸＝460(長)×560(寬)×720(高)mm模制件尺寸＝120(長)×40(寬)×480(高)mm分腔Ba、Bb尺寸＝70(長)×70(寬)×500(高)mm[第八種實(shí)施例]下面參見圖17討論本發(fā)明的第八種實(shí)施例。所表示的實(shí)施例適用于在模制件外表面形成一個(gè)樹脂膜層。
供入的樹脂膜F被放置在型面30與型坯P外周邊之間。換句話說，薄膜從上滾輪輸入，一直伸展到下滾輪，從而被放置在型面30與型坯P之間。因此，被供入的膜F在輸入型坯P中的壓力作用下壓貼在型面上。
樹脂膜根據(jù)型坯的種類選擇。作為適用于本發(fā)明的樹脂，可以例如是一種低密度的聚乙烯薄膜、中密度聚乙烯薄膜、高密度聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、漆類的防潮膠膜、聚合物類的防潮膠膜、聚乙烯膠膜、酵酸膜、軟的聚氯乙烯膜、硬的聚氯乙烯膜、聚乙烯醇膜、聚苯乙烯膜、聚酯膜、鹽酸橡膠膜等等。
下面討論一種實(shí)施例，它可以吹塑成形一種在其外表面上具有極佳的鏡面或一種粒狀表面，和其中具有泡沫部分的樹脂產(chǎn)品，這種實(shí)施例可通過比較簡(jiǎn)單的方法和在比較短的循環(huán)時(shí)間內(nèi)做到這一點(diǎn)。
在本發(fā)明中采用的泡沫部分可僅由發(fā)泡劑組成，或由發(fā)泡劑和樹脂共同組成。在前面那種只用發(fā)泡劑的情況下，它用來使型坯的一部分發(fā)泡膨脹。
作為發(fā)泡劑，可以采用物理發(fā)泡劑或化學(xué)發(fā)泡劑。作為物理發(fā)泡劑例如可采用無機(jī)類的氣體，諸如空氣、二氧化碳?xì)怏w、氮?dú)獾?，以及可采用有機(jī)類氣體，諸如丁烷、戊烷、己烷、聚四氟乙烯等。作為化學(xué)發(fā)泡劑，例如可采用無機(jī)類發(fā)泡劑，諸如重碳酸鈉、重碳酸鹽、碳酸鹽等，以及可采用有機(jī)類發(fā)泡劑，諸如異氧酸鹽化合物、偶氧基化合物、肼基化合物、氨基脲化合物、疊氮化物、亞硝基化合物、三唑化合物等。
作為樹脂可采用熱固性樹脂的熱塑性樹脂。作為熱固性樹脂，例如可考慮酚醛樹脂、脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯等。其中，最佳的熱固體性樹脂是聚氨脂。另一方面，作為熱塑性樹脂，例如可考慮苯乙烯類樹脂(聚苯乙烯ABS樹脂等)、聚乙烯、聚丙烯、氯乙烯樹脂、醋酸纖維素、丙烯酸類樹脂、氟化物樹脂、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯等。其中，最佳的熱塑性樹脂是苯乙烯樹酯。應(yīng)當(dāng)指出，這種樹脂也許不需要事先注入型坯作涂樹脂處理，但應(yīng)在事后注入。
用于向型坯供入發(fā)泡部分的方法可在以下所列中選擇(1)在型坯成形后將發(fā)泡部分注入型坯中的方法；
(2)將發(fā)泡部分注入一個(gè)封閉在模具內(nèi)的型坯中的方法；以及(3)在型坯牢固地貼合在型面上之后將發(fā)泡部分注入型坯中的方法。
注入發(fā)泡部分的方法可從以下所列中選擇(1)用一個(gè)注射針從型坯外表面起構(gòu)成一個(gè)從型坯外表面到空心部分的通孔，并將發(fā)泡部分注入空心部分的方法；(2)從型坯成形模具內(nèi)部注射的方法；(3)利用供應(yīng)加熱流體的設(shè)備的方法。
在型坯內(nèi)的發(fā)泡可例如通過列在下面的下列方法進(jìn)行。如果需要，這些方法也可以適當(dāng)組合。
(1)通過加熱裝置為型面加熱，將溫度提高到高于或等于維卡軟化溫度(T)℃，以便利用由此獲得的熱量造成泡沫；(2)通過在型坯空心部分供入熱流體使之起泡沫；以及(3)通過發(fā)泡部分的反應(yīng)起泡沫。圖18A至18D表示按本發(fā)明第九種實(shí)施例的模具以及模塑方法的程序。還有，圖19表示模塑方法各工序的時(shí)間。示意表示在圖18A至18D中的模具包括一個(gè)含有型面30的型體3，以及有一個(gè)支承型體3的基體4。另一方面，在型體3的背側(cè)與基體4之間形成了一個(gè)空腔B。此外，設(shè)有一個(gè)用于向空腔B中注入作為加熱介質(zhì)的蒸汽和作為冷卻介質(zhì)的冷卻水或空氣的機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)包括進(jìn)口閥72、供應(yīng)管道71、注射噴嘴70、排出管道76和出口閥77。應(yīng)當(dāng)指出，基體4和型體3都用不銹鋼制造。數(shù)碼90表示用于吹塑的空氣供應(yīng)源，數(shù)碼91表示發(fā)泡部分供應(yīng)源。
在這里，我們來討論采用上述模具的模塑方法的程序。
首先，如圖18A所示，型坯P被垂掛在半模的兩個(gè)型面30之間。如圖18B所示，在將空心部分封閉后，將空氣從空氣供應(yīng)源90供入，擴(kuò)張型坯P，使型坯P的外表面牢固地貼合在型面30上。與此同時(shí)，將發(fā)泡部分(聚氨酯類發(fā)泡部分)P1從發(fā)泡部分供應(yīng)源91供入。此外，熱蒸汽從噴嘴70注入空腔B噴在型面背側(cè)31上。
因此，型坯P被加熱到溫度升至高于或等于維卡軟化溫度(T)℃。在加熱過程中，在型坯P空心部分中的發(fā)泡部分P1起泡沫，并擴(kuò)散到型坯P空心部分內(nèi)的所有地方，如圖18C所示。
接著，在空腔B內(nèi)的熱蒸氣通過排出管道76和出口閥77排出。與之相連，將冷卻水和冷卻空氣通過噴嘴70注入空腔V。因此，型坯P迅速冷卻到溫度低于或等于維卡軟化溫度(T)-10℃。另一方面，待冷卻后，如圖18D所示，打開模具取出模制品，此模制品2在表面上有鏡面或粒狀表面以及內(nèi)側(cè)具有發(fā)泡層。圖20A至20D表示按本發(fā)明第十種實(shí)施例的模具以及模塑方法的程序。還有，圖21表示各工序的時(shí)間。示意表示在圖20A至20D中的模具除空氣供應(yīng)源之外，基本上與圖18A至18D中所表示的那些相同。也就是說，在圖中所表示的實(shí)施例，不同于前面那個(gè)實(shí)施例的模制方法，在這時(shí)空氣不供入型坯P。型坯P壓貼在型面30上是借助于供入型坯P空心部分中的發(fā)泡部分(聚氨酯類發(fā)泡部分)P1的壓力。
首先，如圖20A所示，型坯P垂掛在兩上型面20之間。在如圖20B所示封閉空心部分后，將發(fā)泡部分(聚氨酯類發(fā)泡部分)從發(fā)泡樹脂供應(yīng)源91供入。此外，熱蒸汽從噴嘴70注入空腔B噴在型面背側(cè)31上。
因此，型坯P被加熱到溫度升至高于或等于維化軟化溫度(T)℃，以及發(fā)泡部分P1在型坯P的空心部分中起泡沫。在發(fā)泡部分的壓力作用下，型坯P的外表面壓貼在型面30上。也就是說，如圖20C所示，已發(fā)泡的發(fā)泡部分P1擴(kuò)散到型坯P空心部分的全部區(qū)域，從而將型坯外表面壓貼在型面上。在這里，發(fā)泡可由來自型面背側(cè)31的熱量引起，或借助于發(fā)泡部分P自身的反應(yīng)。
接著，空腔B中的熱蒸汽經(jīng)排出管道76和出口閥77排出，而冷卻水和冷卻空氣通過噴嘴70注入空腔B。因此，型坯P可以快速冷卻到溫度低于或等于(維卡軟化溫度(T)-10)℃。另一方面，在冷卻后，如圖20D所示，打開模具取出模制品，此模制品的外面具有鏡面或粒狀表面，里面具有發(fā)泡層。
圖22A所示模具是圖18A至18D所示模具的修改。在此修改中，從管道71分出連通管71a，使供入型面30背側(cè)空腔B的蒸汽，也供入在型面一側(cè)的型坯P中。因此，在空腔B中的壓力P和在型坯P中的壓力是同步的。
表示在圖22B中的模具是圖18A至18D所示模具的另一種修改。在此修改中，在從向型面30背側(cè)空腔B中的供應(yīng)蒸汽的管道71分出的連通管71a，與和將空氣供入在型面一側(cè)的型坯P中的管道90a連通的管道90b之間，設(shè)置一個(gè)帶活塞57a的缸57，以便使管道90a的壓力與管道71a的壓力同步。
“第十個(gè)和第十一個(gè)例子”采用表示在圖18A至18D以及20A至29D中的每一種模具，作為熱塑性樹脂材料采用ABS45A(日本Synthetic Rubber Co.，Ltd.，維卡軟化溫度為105℃，縱向彈性模量在205℃時(shí)為0.3kg/cm2)，作為發(fā)泡部分采用聚氨酯類發(fā)泡部分，以及，作為吹塑成形設(shè)備，采用IPB-EP-55(Ishikawajima Harima Heavy IndustriesCo.，Ltd.)。吹塑成形在下列條件下進(jìn)行。這些條件包括第九種實(shí)施例(1)擠壓溫度220℃(2)夾緊力 15ton(3)型坯吹塑壓力6kg/cm2(4)型面30加熱從噴嘴70(70a、70b)注入熱蒸汽的壓力6kg/cm2型面30最終加熱溫度 140-150℃型面30加熱保持時(shí)間 10sec(5)型面30冷卻從噴嘴70注入(冷卻水+空氣)的壓力6kg/cm2型面30最終冷卻溫度70℃型面30冷卻保持時(shí)間60sec循環(huán)總時(shí)間150sec從噴嘴70(70a、70b)注入(冷卻水+空氣)的壓力6kg/cm2型面30最終冷卻溫度70℃型面30冷卻保持時(shí)間60sec循環(huán)總時(shí)間150sec第十種實(shí)施例(1)擠壓溫度 220℃
(2)夾緊力 15ton(3)型面30加熱從噴嘴70(70a、70b)注入熱蒸汽的壓力 6kg/cm2型面30最終加熱溫度140-150℃型面30加熱保持時(shí)間10sec(4)型面30冷卻從噴嘴70(70a、70b)注入(冷卻水+空氣)的壓力6kg/cm2型面30最終冷卻溫度70℃型面30冷卻保持時(shí)間60sec循環(huán)總時(shí)間150sec將按照第九和第十種實(shí)施例模塑所得之模制件(例子)，與沒有加熱第九和第十種實(shí)施例的型面時(shí)模塑所得之模制件(比較性例子)作比較，在第九和第十種實(shí)施例的各個(gè)例子中，表面光澤度值為95％，角部曲率小于或等于0.5，而在各比較性例子中，表面光澤度值為20％，角部曲率大于或等于0.5。
另一方面，發(fā)泡情況為，在模制件的整個(gè)空心部分內(nèi)引起均勻的發(fā)泡。在將發(fā)泡樹脂注入模制件的空心部分中時(shí)，沿模制件厚度方向的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0278Kcal/mh℃，這與單獨(dú)為發(fā)泡樹脂時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)0.0227kcal/mh℃相差不大。
換句話說，這一例子與比較性例子相比，顯示出有更好的型面?zhèn)鬟f性能。還有，發(fā)泡層的情況也是十分令人滿意的。
應(yīng)當(dāng)指出模具外部尺寸＝460(長)×560(寬)×720(高)mm模制件尺寸＝120(長)×40(寬)×480(高)mm
接著是一種可在縮短循環(huán)時(shí)間和保持型面有良好的傳遞性能的同時(shí)，提高加熱和冷卻時(shí)能量利用效率的實(shí)施例。
如圖23A和23B所示，通過沿垂直方向基本等間距R地排列在型面30背側(cè)31對(duì)面的噴嘴701至705，使冷卻水均勻地供往型面30的背側(cè)。供給背側(cè)31上部的冷卻水在表面31上向下流，到達(dá)下部。其結(jié)果是，大約在冷卻中止時(shí)，如圖23A所示，下部的水膜較厚，這意味著在下部有大量的水。因此，下部可能被過度冷卻。此外，在下一個(gè)加熱階段，因?yàn)樵谙虏康拇罅克ㄟ^蒸發(fā)等消散，所以大量熱能被消費(fèi)掉。其結(jié)果是，下部溫度的提高遲緩，從而引起型面30的溫度不穩(wěn)定。
圖24的曲線圖表示3在型面30的4個(gè)點(diǎn)溫度測(cè)量結(jié)果，亦即在上部(右上角，左上角見圖23B)和在比較低的中央部分(中心，中央右邊見圖23B)各用一個(gè)熱電偶進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量是在從型面30的背側(cè)31，通過圖23A所示之管道710，從噴嘴701至705噴出過熱蒸汽加熱后，經(jīng)由管道710，從噴嘴701至705噴出冷卻水的過程中進(jìn)行的，冷卻水從管道760排出。在橫坐標(biāo)上，時(shí)間6至90秒為加熱狀態(tài)，96至156秒是冷卻狀態(tài)，156至189秒是處于供應(yīng)空氣的狀態(tài)，189至282秒是加熱狀態(tài)，282至342秒是冷卻狀態(tài)，以及342秒及其以后的時(shí)間處于供應(yīng)空氣的狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)指出，各個(gè)熱電偶的每個(gè)安裝位置，都在一個(gè)制在型面30背側(cè)31上的深約5毫米的孔中。在型面30的中心還裝了一個(gè)熱電偶，為的是要確認(rèn)在孔中的溫度基本上與在型面一側(cè)上與此孔相應(yīng)部分的溫度是一致的。在圖中這表示為“中心前面”。如圖所示，“中心”和“中心前面”應(yīng)看作是它們基本上顯示了相同的溫度變化。在型體3的前面與背面之間厚度為10毫米。
如圖24所示，在第一次循環(huán)完全冷卻的情況下型面30中心部分的溫度低于型面30的上部。也就是說，型面30中心部分被冷卻到顯著低于(維卡軟化溫度(T)-10)℃的溫度。產(chǎn)生這種情況的原因認(rèn)為是在型面背面31下部的水膜較厚，如圖23A所示。另一方面，由于水可能駐留，所以在下一次的加熱步驟會(huì)使溫度的升高遲緩。其結(jié)果是，當(dāng)型面30中心部分被加熱到維卡軟化溫度(T)℃時(shí)，已具有較高溫度的型面上部，其溫度便會(huì)增加到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出維卡軟化溫度(T)℃。還有，這一影響還會(huì)以累積的方式出現(xiàn)在下一個(gè)冷卻步驟中。因此，型面30的上部變得更加難以冷卻。為了避免上述缺點(diǎn)，在第十一種實(shí)施例中向型面30背側(cè)31上部所供應(yīng)的冷卻水量，比向它下部供應(yīng)的冷卻水量大，以便使水膜的厚度比較均勻。此外，在型面背側(cè)上剩余的冷卻介質(zhì)，在加熱前強(qiáng)制性地從那里除去。
按照第十一種實(shí)施例的模具，除了能彼此獨(dú)立地控制各個(gè)噴嘴的流率外，基本上與前面的實(shí)施例的模具相同。
當(dāng)然，可以采用表示在圖10A和10B中的模具，而噴嘴70a、70a′、70b、70b′被獨(dú)立地控制。在這里，噴嘴70a和70b裝在上部，噴嘴70a′和70b′裝在下部。此外，結(jié)合圖24，在空氣供應(yīng)狀態(tài)，借助于真空泵等，經(jīng)管道76從空腔Ba和Bb強(qiáng)制性地抽吸空氣，可以將留在型面30背側(cè)31上的水膜除去。
另一方面，要求在將溫度提高到高于或等于維化軟化溫度(T)℃的同時(shí)，將型面上的溫度差限制在低于或等于30℃，最好低于或等于25℃，更進(jìn)一步最好低于或等于20℃，以及要求在冷卻到溫度低于或等于(維卡軟化溫度(T)-10)℃的同時(shí)，將型面上的溫差限制為低于或等于40℃，最好低于或等于30℃，并進(jìn)一步最好低于或等于25℃。為達(dá)到這一點(diǎn)，有一種方法是使型面背側(cè)上部的冷卻介質(zhì)供應(yīng)量較大；有一種方法用于在下一個(gè)加熱步驟前，強(qiáng)制性地除去附著在型面背側(cè)上的冷卻介質(zhì)，等等。為達(dá)到上述要求，也可以采用一種將型面背側(cè)的空腔分割為多個(gè)分腔的方法，在此方法中還調(diào)整供往每個(gè)分腔去的加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)的壓力，以允許集中加熱或冷卻型面背側(cè)的某個(gè)區(qū)域；有一種方法用于借助于輻射加熱裝置，有選擇地加熱溫度較低的部分；一種方法用于局部地改變型體的厚度，以調(diào)整熱容量，等等。應(yīng)當(dāng)指出，若采用一種注入高壓過熱蒸汽的機(jī)構(gòu)作為加熱裝置，以及背側(cè)的空腔被分隔為多個(gè)分腔，而當(dāng)過熱蒸汽注入分腔Ba(見圖10B)以及此過熱蒸汽沒有注入分腔Bb時(shí)，在分腔Ba和Bb之間便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力差。因此，設(shè)置用來分隔空腔B并因而構(gòu)成分腔Ba和Bb的隔板，便必須能經(jīng)得住這個(gè)壓力差?？山柚谝环N結(jié)構(gòu)使隔板能滿足這一要求，即，隔熱板被夾在兩塊金屬板之間。
“第十二個(gè)例子”采用表示在圖10A和10B中的模具，作為熱塑性樹脂材料采用ABS45A(日本Synthetic Rubber Co.，Ltd.，維卡軟化溫度為105℃，縱向彈性模量在205℃時(shí)為0.3kg/cm2)，以及，作為吹塑成形設(shè)備，采用IPB-EP-55(Ishikawajima Harima Heavy IndustriesCo.，Ltd.)。然后進(jìn)行吹塑成形。
模具的型面30的加熱和冷卻，通過控制在上部為一組的噴嘴70a和70b以及在下部為一組的噴嘴70a′和70b′來進(jìn)行，對(duì)每一組，彼此獨(dú)立地控制噴出和不噴出過熱蒸汽或冷卻水和冷卻空氣。
工作條件為(1)擠壓溫度 220℃(2)夾緊力 15ton(3)型坯吹塑壓力 6kg/cm2(4)型面30加熱從噴嘴70a、70b注入熱蒸汽的壓力6kg/cm2從噴嘴70a′、70b′注入熱蒸汽的壓力6kg/cm2從所有噴嘴70a、70b、70a′、70b′注入熱蒸汽的壓力6kg/cm2型面30在最低溫度區(qū)的最終加熱溫度140℃型面30加熱保持時(shí)間10sec(5)型面30冷卻從噴嘴70a、70b注入冷卻水等的壓力6kg/cm2從噴嘴70a′、70b′注入冷卻水等的壓力6kg/cm2型面30在最高溫度區(qū)的最終冷卻溫度70℃型面30冷卻保持時(shí)間60sec(A)模塑試樣A，在加熱步驟通過全部噴嘴70a、70b、70a′、70b′注入過熱蒸汽，以及，在冷卻步驟只通過噴嘴70a和70b注入冷卻水等。在此情況下，在第二個(gè)及其以后的循環(huán)中，在加熱步驟中所需要的時(shí)間約為57秒，與此同時(shí)，在加熱步驟期間的溫度差小于或等于17℃，以及，冷卻步驟所需要的時(shí)間約53秒，與此同時(shí)，在冷卻步驟期間的溫度差小于或等于13℃。在這里，加熱步驟中所需要的時(shí)間，是指用于將最低溫度區(qū)的溫度升高到140℃所需時(shí)間，而在冷卻狀態(tài)中所需要的時(shí)間，是指用于將最高溫度區(qū)的溫度降低到70℃時(shí)所需時(shí)間。這一點(diǎn)對(duì)以下所有的例子都是一樣的。
(B)模塑試樣B，在加熱步驟通過全部噴嘴70a、70b、70a′和70b′注入過熱蒸汽，而在冷卻步驟只通過在上部的噴嘴70a和70b注入冷卻水，接著只注入冷卻空氣，以及與之相連，通過管道76抽出空氣，以便強(qiáng)制性地除去冷卻水。在這種情況下，在第二及其以后的循環(huán)中，在加熱步驟中所需要的時(shí)間約47秒，與此同時(shí)，在加熱步驟期間的溫度差小于或等于12℃，以及用于冷卻步驟所需要的時(shí)間約44秒，與此同時(shí)，在冷卻步驟期間的溫度差小于或等于10℃。還有，用于一個(gè)循環(huán)的必要時(shí)間約121秒。
(C)模塑試樣C，在加熱步驟通過在下部的噴嘴70a′和70b′注入過熱蒸汽，以及，只通過在上部的噴嘴70a和70b注入冷卻水等。在這種情況下，在第二及其以后的循環(huán)中，在加熱步驟中所需要的時(shí)間約為62秒，與此同時(shí)，在加熱步驟期間的溫度差低于或等于22℃，而用于冷卻步驟所需要的時(shí)間約為53秒，與此同時(shí)，在冷卻步驟期間的溫度差低于或等于16℃。還有，用于一個(gè)循環(huán)的必要時(shí)間約為145秒。
(D)模塑試樣D，在加熱步驟通過在下部的噴嘴70a′和70b′注入過熱蒸片，以及，在冷卻步驟只通過上部的噴嘴70a和70b注入冷卻水，接著只注入冷卻空氣，并與之相連，通過管道76抽吸空氣以便強(qiáng)制性地除去冷卻水。在這種情況下，在第二及其以后的循環(huán)中，在加熱步驟中所需要的時(shí)間約為56秒，與此同時(shí)，在加熱步驟期間的溫度差低于或等于15℃，而用于冷卻步驟所需要的時(shí)間約為51秒，與此同時(shí)，在冷卻步驟期間的溫度差低于或等于12℃。還有用于一個(gè)循環(huán)的必要時(shí)間約為137秒。
(E)模塑比較性試樣E，在加熱步驟通過所有的噴嘴70a、70b、70a′和70b′注入過熱蒸汽，在冷卻步驟通過所有的噴嘴70a、70b、70a′和70b′注入冷卻水等。在這種情況下，在第二及其以后的循環(huán)中，在加熱步驟中所需要的時(shí)間約為83秒，與此同時(shí)，在加熱步驟期間的溫度差低于或等于34℃，而用于冷卻步驟所需要的時(shí)間約為77秒，與此同時(shí)，在冷卻步驟期間的溫度差低于或等于50℃。還有，用于一個(gè)循環(huán)的必要時(shí)間約為190秒。
如上所述，試樣A至D可以在一個(gè)比較短的時(shí)間完成模塑，而比較性試樣E的模塑需要比試樣A至D更長的時(shí)間。比較每一個(gè)試樣，無論是模塑試樣A至D還是模塑比較性試樣E，都有良好的質(zhì)量表面光澤度值為95％，角部曲率小于或等于0.5。也就是說，在所有的試樣A至D以及比較性試樣E中，模制件的傳遞性能都是令人滿意的，其中，角部具有較小曲率(在傳統(tǒng)的吹塑成形中不曾做到這一點(diǎn))的模制件，可以在具有高度尺寸穩(wěn)定性的情況下精確地制成。
然而，在按比較性試樣E的模塑方法的情況下，若將加熱步驟的時(shí)間縮短到如在試樣A至D中的那樣，那么在型面的最低溫度區(qū)的最終溫度將不能達(dá)到140℃，由此導(dǎo)致在模塑表面產(chǎn)生不良的傳遞區(qū)。
還有，在按比較性試樣E的模塑方法的情況下，若將冷卻步驟的時(shí)間縮短到如在試樣A至D中那樣，那么在型面最高溫度區(qū)的最終溫度不能冷卻到70℃，由此導(dǎo)致在模制件脫模時(shí)被破壞。
應(yīng)當(dāng)指出
模具外部尺寸＝460(長)×560(寬)×720(高)mm模制件尺寸＝120(長)×40(寬)×480(高)mm“其他一些例子”下面進(jìn)一步討論本發(fā)明的其他一些例子和一些比較性例子。在下面的例子和比較性例子中，ABS樹脂用作的熱塑性樹脂。這種熱塑性樹脂材料是ABS45A(日本Synthetic Rubber Co.Ltd.，維卡軟化溫度為105℃，縱向彈性模量在205℃時(shí)為0.3kg/cm2)。
在下面的例子和比較性例子中，吹塑成形采用ABS樹脂(JSRABS45A)來進(jìn)行，以制成一個(gè)盒形的模制件。也就是說，在每一個(gè)例子和比較性例子中，如圖25中所示，ABS樹脂被熔化，并借助于擠壓機(jī)81輸入儲(chǔ)料模(accumulatordie)82中。在儲(chǔ)料模中制成一個(gè)空心圓柱形型坯P，并向下輸送。然后，型坯P被置于其中一個(gè)模具3中(例子A至C，比較性例子a至e)，以便進(jìn)行吹塑成形。
在這里，擠壓機(jī)81的螺桿直徑為55mm，最大擠壓容量為2000cc。另一方面，從儲(chǔ)料模82輸出的型坯直徑為100mm，它的溫度為200℃。輸送到模具3的時(shí)間在任何情況下都是2秒。還有，模具寬度為250mm，它的高度為600mm，厚度為50mm。作用在模具上的最大夾緊力為15噸。各個(gè)半模的型面都是鏡面。
另一方面，在所有的模具中，在吹塑成形的開始，通過在型坯P和模具3的型面之間，保持10秒鐘30毫米汞柱的真空度，使型坯的外周邊在吸力作用下與鄰近的型面接觸或靠在它上面。這時(shí)，設(shè)在型腔中的空氣輸送針插入型坯中。通過連續(xù)地向型坯P內(nèi)部的空心腔輸入壓力為7kg/cm2的空氣，使型坯的外周邊牢固地貼合在模具的型面上。也就是說，通過設(shè)定模塑或吹塑壓力為7kg/cm2進(jìn)行模塑。應(yīng)當(dāng)指出，夾緊力15噸用于所有的情況下。
下面，針對(duì)每一種模具討論不同的工作情況等。在此模具中，加熱通過圖28所示之系統(tǒng)進(jìn)行，冷卻通過圖34所示的系統(tǒng)進(jìn)行。換句話說，對(duì)于具有型面溫度為50℃的型體3a和3b，型坯P的外周邊牢固貼合。然后，通過設(shè)在各腔BA和BB內(nèi)的發(fā)熱體(電熱器)50a和50b(腔BA和BB是在型體3a和3b與基體4a和4b之間形成的)，并在液壓缸50al和50b1的作用下，通過桿50a2和50b2，將發(fā)熱體50a和50b移靠在型體3a和3b的背面上，將型體3a和3b的型面加熱至120℃。還有，在冷卻期間，分別通過液壓缸50al和50b1的作用，將各發(fā)熱體50a和50b退回其各自的原始位置。應(yīng)當(dāng)指出，在圖28中，1a和1b是表示隔熱體。
另一方面，在型坯P的外周邊牢固貼合在型體3a和3b的型面上之后，將冷卻水(增壓的水)通過管道71a和71b注入空腔BA和BB。冷卻水的流率為100cc/sec。還有，注射方向是朝著型體3a和3b背面的方向。因此，在背面產(chǎn)生熱交換，使冷卻水蒸發(fā)，并與此同時(shí)使型體3a和3b冷卻。冷卻時(shí)間為30秒。另一方面，蒸汽被真空泵PO抽吸和徑由管道76a和76b排出。也就是說，空腔BA和BB處于真空狀態(tài)，以加速冷卻水蒸發(fā)。
冷卻之后，在模制件中進(jìn)行通氣，并在打開或松開模具后將產(chǎn)品取出。此時(shí)，鏡面的傳遞狀況相當(dāng)良好。還有，產(chǎn)品沒有撓曲或變形，并顯示出有高度的尺寸精確性。直至取出模制件的必要時(shí)間為60秒，循環(huán)總時(shí)間為70秒。若模具在型面上具有一種粒狀結(jié)構(gòu)，則可獲得同樣的結(jié)果。在此模具中，加熱通過圖29所示之系統(tǒng)進(jìn)行，冷卻通過圖33所示之系統(tǒng)進(jìn)行。也就是說，對(duì)于具有型面溫度為50℃的型體3a和3b，型坯P的外周邊牢固貼合。然后，如圖29所示，通過設(shè)在各空腔BA和BB中的線性凝氣式(Line condensing type)加熱器51a和51b，熱量分別輻射在型體3a和3b的背面，從而將型面加熱到120℃。應(yīng)當(dāng)指出，從開始將空氣輸入型坯P起2秒后，停止加熱。
在中止借助于線性凝汽式加熱器51a和51b的加熱后，溫度為-10℃的空氣，以流率為50l/min，通過管道71a和71b，分別輸入空腔BA和BB中，如圖33所示?？諝獾妮斔徒柚诜稚⒌膰娮爝M(jìn)行，所以空氣被朝著型體3a和3b背面的方向注射。因此，在背面產(chǎn)生熱交換，以便從背側(cè)冷卻型體3a和3b。應(yīng)當(dāng)指出，輸入各空腔BA和BB的空氣，在熱交換之后經(jīng)由管道76a和76b排出。
冷卻后，在模制件內(nèi)進(jìn)行通氣，并在打開模具后取出產(chǎn)品。此產(chǎn)品顯示出極佳的鏡面?zhèn)鬟f特性。還有，此產(chǎn)品沒有撓曲或變形，并顯示出高度的尺寸精確性。直至取出模制件的必要時(shí)間為110秒。另一方面，循環(huán)總時(shí)間為130秒。在模具的型面上具有粒狀結(jié)構(gòu)的情況下，可獲得相同的結(jié)果。在此模具中，加熱通過圖27所示之系統(tǒng)進(jìn)行，冷卻通過圖34所示之系統(tǒng)進(jìn)行。也就是說，對(duì)于具有型面溫度為50℃的型體3a和3b，型坯P的外周邊牢固貼合。然后，如圖27所示，溫度為150℃的熱蒸汽，通過管道71a和71b朝著型體3a和3b的背面注射。因此，在型體3a和3b的背面產(chǎn)生熱交換，使熱蒸汽冷凝為小滴，與之相連，型體3a和3b的前面一側(cè)(型面)分別加熱到120℃。應(yīng)當(dāng)指出，小水滴通過壓力調(diào)整閥77a和77b，從管道76a和76b排出。
在中止借助于溫度為150℃的熱蒸汽加熱后，型體3a和3b由圖34所示之系統(tǒng)冷卻到80℃。
冷卻之后，模制件內(nèi)進(jìn)行通氣，并在打開模具后將產(chǎn)品取出。此產(chǎn)品顯示出極佳的鏡面連續(xù)特性。還有，此產(chǎn)品沒有翹曲或變形，并顯示出高度的尺寸精確性。直至取出模制件所必要的時(shí)間為65秒。另一方面，循環(huán)總時(shí)間為75秒。在模具的型面上具有粒狀結(jié)構(gòu)的情況下，可以獲得相同的結(jié)果。比較性例子a至e的各模具設(shè)計(jì)為，型面與基體制成一體。當(dāng)然這些模具沒有隔熱體。因此，當(dāng)為使型面徹底傳遞而加熱模具時(shí)，為了冷卻需要較長的時(shí)間。
在模制時(shí)各模具的溫度，在比較性例子a時(shí)為50℃，在比較性例子b中為120℃，在比較性例子C中的170℃，在比較性例子d中為30℃，以及在比較性例子e中為150℃。也就是說，比較性例子a和d是低溫，而比較性例子b、c和e為高溫。
因此，各模制件鏡面的狀況分別為，在比較性例子a中加熱為中等溫度，其狀況屬于一般；在比較性例子b、c和e中加熱至高溫，其狀況極佳；以及，在比較性例子d中加熱為低溫，其狀況是不合格的。
另一方面，直至取出模制件所需要的時(shí)間和循環(huán)總時(shí)間分別為，在比較性例子a中加熱至中等溫度為60秒和70秒；在比較性例子b中加熱至高溫為150秒和170秒；在比較性例子c中加熱至高溫為290秒和310秒；在比較性例子d中加熱為低溫為45秒和55秒；以及，在比較性例子e中加熱至高溫為250秒和280秒。也就是說，溫度越高，直至取出產(chǎn)品所需要的時(shí)間和循環(huán)總時(shí)間就越長，并與鏡面的狀況恰恰相反。
如前所述，在比較性例子的模具中，雖然可以通過加熱到高溫使鏡面能令人滿意地傳遞，但是它卻固有地引起為取出產(chǎn)品需有長的時(shí)間以及循環(huán)總時(shí)間長的問題。
模塑具有粒狀表面的產(chǎn)品時(shí)得到相同的結(jié)果。
應(yīng)當(dāng)指出，按例子A的模塑方法，在型面加熱為120℃后使型坯牢固貼合的情況下，模塑了比較性例子f。接著的過程與例子A的相同。所獲得產(chǎn)品在鏡面?zhèn)鬟f的能力、抗翹曲的能力、尺寸精度和模塑穩(wěn)定性方面，均低于例子A。上面關(guān)于例子A至C的討論是針對(duì)圖27、28、29、33和34中所表示的系統(tǒng)的，也還可以通過圖30至32所示之系統(tǒng)加熱。圖30中的系統(tǒng)通過經(jīng)由管道71a和71b供應(yīng)熱氣體加熱型面，熱交換后，氣體通過管道76a和76b排出。圖31中的系統(tǒng)通過臨時(shí)將線性凝汽式加熱器51a和51b插在型體3a和3b的型面一側(cè)加熱型面。還有，圖32的系統(tǒng)通過在型體3a和3b的型面一側(cè)臨時(shí)插入空氣供應(yīng)管53a和53b來加熱型面。
除了上述加熱系統(tǒng)外，還可以利用一種應(yīng)用高頻加熱的系統(tǒng)；通過應(yīng)用遠(yuǎn)紅外線加熱的系統(tǒng)等。還有，作為一種為了獲得用于加熱用的蒸汽的方法，可以采用一種感應(yīng)加熱系統(tǒng)。
雖然用圖表示了本發(fā)明，并對(duì)本發(fā)明作為示范性的實(shí)施例進(jìn)行了討論，但應(yīng)當(dāng)理解，本門技術(shù)的專家在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)以上的和各種其他的修改作出增和刪。因此不應(yīng)理解為本發(fā)明僅限于以上所提出的具體實(shí)施例，而應(yīng)包括所有可能的在所附權(quán)利要求中所指出特征的范圍內(nèi)以及等效于它們的實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種模塑設(shè)備，用于在壓力低于或等于100kg/cm2的條件下將熔融的熱塑性樹脂牢固地貼合在模具的型面上并固化，以獲得一種模制器，這種設(shè)備包括模具基體；型體，其上制有上述型面；支承裝置，用于以隔熱的方式相對(duì)于模具基體在型面背側(cè)保持一個(gè)空腔地支承著型體，此支承裝置至少包括一個(gè)隔熱支承件，它的導(dǎo)熱系數(shù)為0.001至1kcal/mh℃，縱向彈性模量為0.01至10kg/cm2；加熱裝置，用于從型面背側(cè)加熱型面至一個(gè)高于或等于該熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)℃的溫度；以及冷卻裝置，用于從型面背側(cè)冷卻型面至一個(gè)低于或等于此熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)-10℃的溫度
2.按照權(quán)利要求1所述之模塑設(shè)備，其特征為支承裝置包括密封件，用于密封上述空腔并適應(yīng)由于熱膨脹的不同造成的在型體與基體之間的相對(duì)位置。
3.按照權(quán)利要求1所述之模塑設(shè)備，其特征為加熱裝置包括用于在規(guī)定時(shí)刻將熱介質(zhì)供入空腔的裝置。
4.按照權(quán)利要求1所述之模塑設(shè)備，其特征為加熱裝置包括一種熱流體，它的體積彈性模量為1×104至4.5×104kg/cm2，此熱流體在規(guī)定時(shí)刻供入空腔并停留在空腔中。
5.按照權(quán)利要求1所述之模塑設(shè)備，它還包括控制裝置，用于控制流體引入空腔和從該空腔排出；以及壓力控制裝置，用于根據(jù)作用在型面上的壓力來調(diào)整在空腔內(nèi)的流體的壓力。
6.按照權(quán)利要求1所述之模塑設(shè)備，其特征為加熱裝置包括一種輻射加熱裝置，它設(shè)在空腔內(nèi)與型面背側(cè)相對(duì)的位置上。
7.按照權(quán)利要求1所述之模塑設(shè)備，它還包括至少一塊隔板，用于將空腔分隔成多個(gè)分腔，其中每一個(gè)包含型面背側(cè)的一部分作為內(nèi)部的周邊；以及加熱裝置獨(dú)立地加熱分腔的內(nèi)部周邊。
8.按照權(quán)利要求1所述之模塑設(shè)備，它還包括第一增壓流體供應(yīng)裝置，用于將增壓流體供入空腔；第二增壓流體供應(yīng)裝置，用于將增壓流體供往型面一側(cè)，使熱塑性樹脂壓貼在型面上；以及壓力調(diào)整裝置，用于使其中一種增壓流體的壓力，隨著另一種增壓流體的壓力的變化而改變。
9.按照權(quán)利要求3所述之模塑設(shè)備，其特征為冷卻裝置包括用于在規(guī)定時(shí)刻向空腔供入冷卻流體的裝置。
10.按照權(quán)利要求9所述之模塑設(shè)備，其特征為冷卻流體是一種液態(tài)冷卻介質(zhì)，以及還包括用于強(qiáng)制性地除去駐留和附著在空腔內(nèi)型面背側(cè)上的冷卻介質(zhì)。
11.一種應(yīng)用模塑設(shè)備的吹塑成形方法包括模具基體；型體，其上制有型面；支承裝置，用于以隔熱的方式相對(duì)于模具基體在型面背側(cè)保持一個(gè)空腔地支承著型體，此支承裝置至少包括一個(gè)隔熱支承件，它的導(dǎo)熱系數(shù)為0.001至1kcal/mh℃，縱向彈性模量為0.01至10kg/cm2；加熱裝置，用于從型面背側(cè)加熱型面至一個(gè)高于或等于一種熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)℃的溫度；以及冷卻裝置，用于以型面背側(cè)冷卻型面至一個(gè)低于或等于此熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)-10℃的溫度，此方法包括的步驟為將處于維卡軟化溫度(T)+100℃具有一個(gè)縱向彈性模量的熱塑性樹脂的型坯，輸送到型面之間；通過從型坯內(nèi)側(cè)施加一個(gè)小于或等于100kg/cm2的壓力，將型坯外表面牢固地貼合在型面上；借助于加熱裝置，從型面背側(cè)加熱型面，將此型面的溫度提高到一個(gè)高于或等于維卡軟化溫度(T)℃的溫度；以及借助于冷卻裝置，從型面背側(cè)冷卻型面，將此型面冷卻到一個(gè)低于或等于維卡軟化溫度(T)-10℃的溫度。
12.按照權(quán)利要求11所述之吹塑成形方法，其特征為借助于加熱裝置的加熱，與將型坯牢固地貼合在型面上同步進(jìn)行，或在型坯牢固地貼合在型面上之后進(jìn)行。
13.按照權(quán)利要求11所述之吹塑成形方法，它還包括一個(gè)步驟為將一種樹脂薄膜輸送到型坯與型面之間。
14.一種應(yīng)用模塑設(shè)備的吹塑成形方法包括模具基體；型體，其上制有型面；支承裝置，用于以隔熱的方式相對(duì)于模具基體在型面背側(cè)保持一個(gè)空腔地支承著型體，此支承裝置至少包括一個(gè)隔熱支承件，它的導(dǎo)熱系數(shù)為0.001至1kcal/mh℃，縱向彈性模量為0.01至10kg/cm2；加熱裝置，用于從型面背側(cè)加熱型面至一個(gè)高于或等于一種熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)℃的溫度；以及冷卻裝置，用于以型面背側(cè)冷卻型面至一個(gè)低于或等于(此熱塑性樹脂的維卡軟化溫度(T)-10℃的溫度，此方法包括的步驟為將處于維卡軟化溫度(T)+100℃、具有一個(gè)縱向彈性模量的熱塑性樹脂的型坯，輸送到型面之間；將發(fā)泡部分供入型坯內(nèi)部；通過從型坯內(nèi)側(cè)施加一個(gè)小于或等于100kg/cm2的壓力，將型坯外表面牢固地貼合在型面上；借助于加熱裝置，從型面背側(cè)加熱型面，將此型面的溫度提高到一個(gè)高于或等于維卡軟化溫度(T)℃的溫度；并與之相連地使發(fā)泡部分發(fā)泡；以及借助于冷卻裝置，從型面背側(cè)冷卻型面，將此型面冷卻到一個(gè)低于或等于維卡軟化溫度(T)-10℃的溫度。
15.一種應(yīng)用模塑設(shè)備的吹塑成形方法包括模具基體；型體，其上制有型面；支承裝置，用于以隔熱的方式相對(duì)于模具基體在型面背側(cè)保持一個(gè)空腔地支承著型體；加熱裝置，用于從型面背側(cè)加熱型面；冷卻裝置，用于從型面背側(cè)冷卻型面；第一增壓流體供應(yīng)裝置，用于將增壓流體供入空腔；第二增壓流體供應(yīng)裝置，用于將增壓流體供往型面一側(cè)，此增壓流體用來使熱塑性樹脂壓貼在型面上；此方法包括的步驟為將熱塑性樹脂的型坯輸送到型面之間；通過施加借助于第二增壓流體供應(yīng)裝置，供入型坯中的流體的壓力，將型坯的外表面牢固地貼合在型面上，與之相配合，使由第一和第二增壓流體供應(yīng)裝置中之一個(gè)供應(yīng)的流體的壓力，隨著第一和第二增壓流體供應(yīng)裝置中之另一個(gè)供應(yīng)的流體的壓力變化而改變；借助于加熱裝置，從背側(cè)加熱型面；借助于冷卻裝置，從背側(cè)冷卻型面。
全文摘要
用于模塑的方法和設(shè)備，其中，一種熔融的熱塑性樹脂在一個(gè)低于或等于100kg/cm
文檔編號(hào)B29C35/08GK1144735SQ9610054
公開日1997年3月12日 申請(qǐng)日期1996年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月5日
發(fā)明者栗原文夫, 熊本光芳, 伊藤康仁, 永野政信, 中村純 申請(qǐng)人:日本合成橡膠株式會(huì)社