專利名稱：中空成型品的制造方法和制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用結(jié)晶性樹脂的中空成形品的制造方法及制造設(shè)備。具體地是關(guān)于通過采取特定的成型條件，在帶來優(yōu)異的表面光澤和壓花等的模具復(fù)制性的同時能夠大幅度縮短成型周期的中空成型品的制造方法和制造設(shè)備。
背景技術(shù)：
通過吹塑成型來制造中空成型品，由于具有在低壓下即可成型因而模具成本較低，由于成型品較輕而可提高單位重量的強(qiáng)度和剛性等優(yōu)點(diǎn)，所以歷來用于制造各種容器。近年來除上述容器之外，利用吹塑成型來制造保險杠，擾流器以及車輪蓋等汽車部件也非常令人注意。在這種場合需要開發(fā)的是，縮短保險杠類大型成型品的成型周期，以及擾流器和車輪蓋所要求的具有高度表面光澤等外觀優(yōu)異的成型品的制造方法。
特別是在為得到具有強(qiáng)度和剛性的汽車部件而使用聚丙烯類樹脂、聚酰胺類樹脂等結(jié)晶性樹脂時，即使使用經(jīng)過鏡面加工的模具做為成型表面，在普通成型條件下成型所得到的中空成型品的表面也容易產(chǎn)生熔體破壞和口模條紋，或由于混入空氣和結(jié)晶而出現(xiàn)麻點(diǎn)外觀。這就是說，使用結(jié)晶性樹脂進(jìn)行吹塑成型不能如實地復(fù)制模具表面，難以制造光澤等外觀優(yōu)異的中空成型品。
因此為得到具有優(yōu)異表面光澤的中空成型品，提出將在樹脂表面形成很多深度在2-100μm的微小凹凸的型坯用經(jīng)0.5S以下的鏡面精加工、并且被加熱到樹脂的結(jié)晶溫度以上的模具夾持，在吹塑成型之后將模具溫度降至結(jié)晶溫度以下的方法(特公開2-40498號公報)。但這種方法中需要控制型坯的表面狀態(tài)，局限于成型時發(fā)生熔體破壞的樹脂，另外在汽車部件等大型成型品的場合存在成型周期長生產(chǎn)效率低等問題。
所以為了改善使用結(jié)晶性樹脂制做的中空成型品的表面特性，在吹塑成型中，在使用熔融型坯的同時，還采用了在把型坯緊貼在模具表面時，模具溫度保持在比結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度高的溫度的制造方法。這時成型周期會變長。為解決這一問題，已就如加熱至結(jié)晶溫度以上的模具有效地加以冷卻，降低模具溫度從而保持成型品的形狀提出了各種方法。例如，使用高溫油和低溫油做為控制模具溫度的熱介質(zhì)，在其切換時氣吹熱介質(zhì)的流道的方法(特公平7-77728號公報)以及使用水蒸汽加熱模具，用水進(jìn)行冷卻的成型方法(特開平6-226828號公報)。但是在這些對模具反復(fù)進(jìn)行加熱和冷卻的方法中，需要多種加熱和冷卻用介質(zhì)，為了在寬廣溫度范圍內(nèi)對模具進(jìn)行控制所需要的設(shè)備和操作變得復(fù)雜，因而尚有改善的余地。而由于反復(fù)進(jìn)行加熱和冷卻，使成型周期也不一定能夠縮短。另外也提出了其它的方法，即在向成型模具中間提供包含結(jié)晶性樹脂的軟化樹脂型坯、閉模后將流體注入型坯使其與成型模具表面緊密貼合的成型、冷卻的吹塑成型方法中，將成型模具的溫度保持在結(jié)晶性樹脂結(jié)晶速度最快的溫度附近至其熔點(diǎn)之間，向型坯內(nèi)注入冷介質(zhì)流體，使此流體在型坯內(nèi)加壓循環(huán)的成型方法(特開平4-77231號公報)?？墒牵@種方法也許可以減少成型品表面的口模條紋和熔合線，但該發(fā)明的通過具有壓差的2根吹入管注入冷介質(zhì)的方法只能在冷卻初期達(dá)到冷卻介質(zhì)的循環(huán)。此外由于冷卻介質(zhì)與高溫的型坯相接觸而被迅速加熱，冷卻效率不一定很高，成型周期的縮短自然存在一定限度，因而應(yīng)用于大型中空成型品時還存在問題。
也曾提出通過伸入型坯內(nèi)部的2根高壓吹管中的1根向型坯內(nèi)部提供液氮的氣化氣體，通過另1根吹管排出氣體使型坯冷卻，縮短成型周期的方法(特開平6-226829號公報)。但這項專利申請中主要著眼于結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度，而沒有通過相應(yīng)的對模具成型面溫度的調(diào)節(jié)，在縮短成型周期及模具復(fù)制性兩方面的進(jìn)一步改善上提出技術(shù)設(shè)想。
發(fā)明的說明本發(fā)明的目的是提供在這樣的技術(shù)背景下，能使制品重量在500g以上的中空成型品，特別是1kg以上的大型中空成型品的表面光澤和壓花等的復(fù)制性得到提高，并且縮短成型周期使生產(chǎn)效率得到改善的制造方法及制造設(shè)備。
本發(fā)明的發(fā)明者們在使用結(jié)晶性樹脂并通過吹塑成型制造中空成型品，特別是大型中空成型品時，認(rèn)真探討了在改善表面光澤和壓花等的復(fù)制性的同時縮短成型周期的方法和設(shè)備。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過在根據(jù)結(jié)晶性樹脂的性質(zhì)設(shè)定模具成型表面的溫度條件的同時使型坯內(nèi)部的冷卻更為有效，并且在模具表面以特定間隔設(shè)置具有特定孔徑的細(xì)孔，可以使成型周期和成型品外觀進(jìn)一步改善。本發(fā)明就是基于這種認(rèn)識而完成的。即本發(fā)明提供了利用可實現(xiàn)模具的復(fù)制性和可縮短成型周期的吹塑成型法來制造中空成型品的方法及設(shè)備。下面說明本發(fā)明的要點(diǎn)。(1)中空成型品的制造方法，具有以下特征，即在向成型模具中間提供由結(jié)晶性樹脂制成的熔融型坯，閉模后將加壓流體吹入型坯內(nèi)部使其與模具成型表面緊密貼合，得到固化的中空成型品的制造方法中，緊密貼合時的模具成型表面的溫度控制在比結(jié)晶樹脂的結(jié)晶溫度低10℃的溫度至該樹脂的熔融溫度之間的范圍內(nèi)，同時，在吹入加壓流體的過程中或吹入后，向型坯內(nèi)部注入低于室溫的冷卻介質(zhì)，在將介質(zhì)排出及型坯冷卻后進(jìn)行脫模。(2)上述(1)中所說明的中空成型品的制造方法具有如下特征，即使用的成型模具是在模具成型面上開有直徑小于100μm，相互間隔(間距)小于50mm的排氣孔。(3)中空成型品的制造設(shè)備，其包含中空成型機(jī)，與該成型機(jī)相配合的用以制造中空成型品的成型模具，在其成型面上開有直徑小于100μm，同時相互間隔(間距)小于50mm的排氣孔，以及向通過該模具所形成的型坯內(nèi)注入或自其內(nèi)部排出冷卻介質(zhì)的相應(yīng)手段。
附圖的簡單說明

圖1和圖2是在本發(fā)明的中空成型品的制造方法和制造設(shè)備中，用以表示制造工序和制造設(shè)備的一個例子的剖面圖。
圖1表示開模、提供型坯的工序。
圖2表示閉模、成型及冷卻工序。
實施本發(fā)明的最佳方式下面說明實施本發(fā)明的方式。
在本發(fā)明的制造方法中所使用的結(jié)晶性樹脂并無特別限制，可使用聚烯烴樹脂、聚酰胺樹脂、聚酯樹脂和聚縮醛樹脂。做為聚烯烴樹脂，可以是例如乙烯、丙烯、丁烯-1、3-甲基丁烯-1、3-甲基戊烯-1、4-甲基戊烯-1等α烯烴的均聚物和它們的共聚物，或者這些烯烴與其它可發(fā)生共聚的不飽和單體生成的共聚物。其典型的例子為高密度、中密度和低密度聚乙烯，直鏈低密度聚乙烯，超高分子量聚乙烯，乙烯-醋酸乙烯共聚物，乙烯-乙基丙烯酸共聚物等聚乙烯類樹脂；間規(guī)聚丙烯，等規(guī)聚丙烯、丙烯-乙烯無規(guī)共聚物或嵌段共聚物等聚丙烯類樹脂；以及聚4-甲基戊烯-1等。
聚酰胺類樹脂可以是例如通過將環(huán)狀脂肪族內(nèi)酰胺經(jīng)開環(huán)聚合而得到的尼龍6和尼龍12，脂肪族二胺和脂肪族二羧酸經(jīng)縮聚而得到的尼龍66，尼龍610和尼龍612等；芳香族二胺和脂肪族二羧酸經(jīng)縮聚而得到的間苯二甲胺和己二酸的縮聚物；芳香族二胺和芳香族二羧酸經(jīng)縮聚而得到的對苯二胺與對苯二甲酸的縮聚物和間苯二胺與間苯二酸的縮聚物；以及氨基酸經(jīng)縮聚而得到的尼龍11等。
聚酯類樹脂可以是芳香族二羧酸與亞烷基二醇類的縮聚產(chǎn)物，具體的例子是聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯等。
聚縮醛樹脂的例子有均聚產(chǎn)物的聚甲醛以及由三噁烷和環(huán)氧乙烷生成的甲醛-環(huán)氧乙烷共聚物。
在本發(fā)明的制造方法中，即可單獨(dú)使用上述的結(jié)晶性樹脂，也可將二種以上組合起來使用。進(jìn)而根據(jù)需要也可配合使用其它的低結(jié)晶性樹脂、非結(jié)晶性樹脂和后面提及的彈性體等樹脂類、無機(jī)填充劑和各種添加劑。另外在上述熱塑性樹脂中，比較理想的是聚丙烯，丙烯與其它烯烴的嵌段共聚物、無規(guī)共聚物或它們的混合物等聚丙烯類樹脂，此外也可以是含有用不飽和羧酸或其衍生物改性的酸改性聚烯烴樹脂的聚丙烯類樹脂。
這里的聚丙烯類樹脂的熔融指數(shù)MI(230℃,2.16kgf)為0.1～2.0g/10分鐘，較理想的是在0.2～1.0g/10分鐘的范圍內(nèi)，這從耐垂伸性等吹塑成型性質(zhì)的角度更易于使用。另外通過向聚丙烯類樹脂中加入0～30重量％，MI(190℃,2.16kgf)為0.001～1g/10分鐘，更理想的是0.01～0.5g/10分鐘的高密度聚乙烯，可以改善成型性質(zhì)。此外，也可以向成型原料中加入0～30重量％，門尼粘度(ML1+4100℃)為10～120的乙烯-丙烯共聚彈性體、乙烯-丙烯-二烯的共聚彈性體、苯乙烯-二烯類彈性體、以及它們的加氫彈性體等的彈性體。
此外為提高中空成型品的剛度、強(qiáng)度和耐熱性，也可在成型原料中加入為0～50重量％的無機(jī)填充劑。這里的無機(jī)填充劑可以是滑石、云母、碳酸鈣、玻璃纖維、碳纖維、硫酸鎂纖維，鈦酸鉀纖維、氧化鈦纖維、氧硫酸鎂纖維及有機(jī)纖維，其中滑石、云母和玻璃纖維更理想。此外根據(jù)需要也可添加穩(wěn)定性、抗靜電劑、防老化劑、阻燃劑、顏料、分散劑和結(jié)晶成核劑等。這里的結(jié)晶成核劑可以列舉出滑石、有機(jī)羧酸堿金屬鹽、環(huán)狀磷酸酯堿性多價金屬鹽，4-叔丁基安息香酸鋁、二芐基山梨醇或其衍生物。
這里，在本發(fā)明的制造方法中所說的結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)除了指所使用的結(jié)晶性樹脂自身的結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)，在添加成核劑以便改善結(jié)晶性的場合，在與其它熱塑性樹脂配合的場合，以及在與滑石等填充劑相配合的場合，則指實際用做吹塑成型原料樹脂的物料的結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)。這時，當(dāng)使用2種以上的結(jié)晶性樹脂做為吹塑成型的原料樹脂時，若用差示掃描量熱儀(DSC)來測定結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)，有時會出現(xiàn)2個以上的峰。在這種場合，以最高的結(jié)晶溫度、最高的熔點(diǎn)或來自配合比例最多的樹脂的結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)做為本發(fā)明的結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)。
本發(fā)明使用根據(jù)最終要得到的中空成型品的用途、形狀和尺寸而選定的結(jié)晶性樹脂，通過吹塑成型設(shè)備使其成型，制成中空成型品。
下面通過圖1和圖2說明這種制造方法的一個例子。首先通過擠出機(jī)將結(jié)晶性樹脂熔融擠出，使用通常的儲料器向一組處于開模狀態(tài)的模具(10A,10B)之間通過口模(1)擠出筒狀的型坯(3)。接著在型坯(3)的下端，為了防止吹塑流體的流失而用夾具(7)預(yù)先夾緊。這時，為了對型坯進(jìn)行預(yù)吹塑而設(shè)置的流體注入管(5)也被同時夾緊。然后通過預(yù)吹塑使型坯在某種程度上膨脹，并如圖2所示由加熱手段(11)把模具表面控制在特定溫度后用模具夾住型坯。然后借助頂出裝置(37A)把加壓流體、冷卻介質(zhì)的導(dǎo)入管(33)穿過型坯壁，通過加壓流體供給管路(31)和閥(32)注入加壓流體，使型坯與模具表面(12)密切貼合。這時對注入的流體并無特另限制，但一般從模具復(fù)制性考慮可使用室溫的空氣。如考慮縮短成型周期，也可使用與后面提到的中空成型品的內(nèi)部強(qiáng)制冷卻介質(zhì)相同的流體。
然后，借助頂出裝置(37B)把排出管(35)頂出型坯內(nèi)部。接著關(guān)閉加壓流體供給管路上的閥(32)，打開冷卻介質(zhì)供給管路(41)上的閥(43)將冷卻介質(zhì)導(dǎo)入型坯內(nèi)部。在維持內(nèi)部壓力的同時，通過排出閥(45)邊控制壓力邊使冷卻介質(zhì)在型坯內(nèi)部流通、排出，對型坯內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，當(dāng)中空成型品可以脫模時打開模具進(jìn)行脫模。開模時間的掌握可以通過測定所排出的冷卻介質(zhì)的溫度來確定。此外雖然實際上可以不必要對模具實行冷卻，但也可根據(jù)成型品的大小、形狀和厚度而實行輔助的冷卻。
下面就模具成型面的溫度和型坯內(nèi)部的冷卻方法等本發(fā)明的制造方法加以說明。
首先型坯與模具密切貼合時模具成型面的溫度(表面溫度)應(yīng)該處于比結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度低10℃的溫度到該樹脂的熔點(diǎn)溫度的范圍內(nèi)。此溫度只要在上述范圍內(nèi)就沒有特別的限制，但在重視成型周期時，較合適的是在結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度±10℃的范圍，最好是在比結(jié)晶溫度低5℃至比結(jié)晶溫度高10℃的范圍內(nèi)。此溫度可在考慮模具復(fù)制程度、模具表面形態(tài)(鏡面、壓花、花紋、文字)、結(jié)晶性樹脂的種類、成型時樹脂的溫度、成型品的大小及壁厚等之后，在上述范圍內(nèi)選擇最佳值。
模具表面的加熱方法并無特別限制。可以采用使油等一般加熱介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)的方法，和電阻加熱或介電加熱等電加熱的方法對模具整體進(jìn)行加熱。另外也可通過氣體火焰加熱對模具表面選擇性地加熱，也可以將上述方法同時使用。
另外在本發(fā)明的制造方法中實際上不需要在密切貼合后對模實行冷卻，因此不需要為了對模具的加熱、冷卻實行溫度控制而設(shè)置的模具結(jié)構(gòu)、設(shè)備和控制，可使成型設(shè)備得到簡化。但是也可以在型坯與模具密切貼合后根據(jù)需要輔助性地將模具表面溫度冷卻至密切貼合時的溫度以下，例如冷卻至結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度以下或冷卻至比結(jié)晶溫度高10℃的較低溫度。這時可以采取將加熱介質(zhì)一次排出后使用冷卻介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)的方法。
關(guān)于模具加熱，因為在利用模具對樹脂成型品復(fù)制時(即密切貼合時)，最好能保證特定的模具成型面的溫度，所以希望采用熱容量小、即密切貼合后表面溫度變化大的模具結(jié)構(gòu)。在這種場合，由于在密切貼合時的模具成型面溫度基礎(chǔ)上，再加上熔融樹脂的樹脂溫度，可以帶來模具成型面溫度一下子的上升。這時既使模具成型面的溫度低于結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度也可保證充分的復(fù)制性。因而從成型周期來考慮希望將模具成型面的溫度盡可能設(shè)定在較低溫度。但是密切貼合時的模具成型面的溫度需要設(shè)定在比結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度低10℃至該結(jié)晶性樹脂的熔點(diǎn)溫度的范圍內(nèi)。
此外這樣的模具結(jié)構(gòu)可以有效地縮短自對成型品復(fù)制完后，通過型坯內(nèi)部的強(qiáng)制冷卻直至模具表面可以進(jìn)行脫模為止的時間。
也就是說在本發(fā)明的制造方法中，模具成型面的溫度僅在其與熔融樹脂密切貼合時需保持在特定的溫度范圍內(nèi)，在之后進(jìn)行冷卻時最好不要出現(xiàn)自模具對成型品的加熱。因此模具表面的金屬部分的厚度以薄些為好，最好采用由為了絕熱的空氣室或絕熱材料制成的結(jié)構(gòu)。
此外根據(jù)需要，也可以在模具閉合前，將型坯的頂端進(jìn)行加壓粘著形成密閉型坯，這時可以自口?；蛐团飨虏看颠M(jìn)氣體通過預(yù)吹塑給型坯以張力，或使型坯直徑增大。
在本發(fā)明的制造方法中，在吹入加壓流體的過程中或吹入之后，在壓力下向型坯內(nèi)部注入冷卻介質(zhì)的同時或注入之后，通過將型坯內(nèi)被加熱的介質(zhì)從與冷卻介質(zhì)注入口一定距離處，或設(shè)置成雙層管的排出口處向外面排出，使中空成型品自內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。這時通過在型坯內(nèi)冷卻介質(zhì)的流通使冷卻有效地得以進(jìn)行。對上述冷卻介質(zhì)并無特殊限制、可以使用低于室溫的空氣、二氧化碳?xì)怏w和氮?dú)獾取４藭r希望使用-20℃以下，最好是-30℃以下的冷卻空氣。
注入的冷卻介質(zhì)的壓力一般在型坯內(nèi)部以2～10kg/cm2的程度為好，可以根據(jù)中空成型品的大小、壁厚、結(jié)晶性樹脂的種類適當(dāng)選擇?？紤]到模具表面的復(fù)制性及縮短成型周期，型坯內(nèi)部的壓力在注入初期在4kg/cm2以上，以4～10kg/cm2為好，最好是在5～8kg/cm2這一較高范圍。
另外在模具表面的復(fù)制結(jié)束后，在保持中空成型品的形狀的前提下，最好將型坯內(nèi)部的壓力降至比冷卻介質(zhì)開始注入時低的值，例如降至不足4kg/cm2。具體地，在注入冷卻介質(zhì)后的10～30秒內(nèi)，可將型坯內(nèi)的壓力控制在4～10kg/cm2，最好是在5～8kg/cm2。其后希望將壓力降至冷卻介質(zhì)開始注入時的壓力以下。一般可以通過恒定注入量、調(diào)節(jié)排出量來控制型坯內(nèi)部的壓力。這是因為自模具的復(fù)制結(jié)束后，通過加大排出量使型坯內(nèi)部的壓力降低，這對于增加冷卻介質(zhì)的流通量以提高冷卻效率，進(jìn)而縮短成型周期是很重要的。進(jìn)一步，這對于在型坯冷卻結(jié)束后縮短排出內(nèi)部壓力所需時間，以及縮短成型周期都有利。另外，冷卻介質(zhì)的注入和排出具有如下特征，即注入型坯內(nèi)的冷卻介質(zhì)的流動有方向性(例如沿一個方向)，這與以往的僅在型坯內(nèi)循環(huán)的方式不同，可以經(jīng)常使用新鮮的低溫冷卻介質(zhì)實行冷卻。另外根據(jù)中空成型品的大小和形狀，可以進(jìn)行例如在過程中改變冷卻介質(zhì)的注入口和排出口等條件變化。自型坯內(nèi)部進(jìn)行的冷卻可通過使冷卻介質(zhì)與型坯內(nèi)壁直接接觸、出現(xiàn)冷卻介質(zhì)的流動(循環(huán)、湍流)及增加流速對模具實行極為有效的冷卻。例如注入-30℃的冷卻介質(zhì)可得到約90℃的高溫排氣。
在本發(fā)明中為了對中空成型體內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，一般通過將設(shè)置在成型模具壁面的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入針(管)在向型坯內(nèi)吹入加壓流體時或吹入之后，自型坯外的模具壁頂出，穿透型坯而進(jìn)行。冷卻介質(zhì)的排出針(管)也以同樣方法設(shè)置。導(dǎo)入針(管)和排出針(管)可隔開一定距離設(shè)置，也可以采用二重管的方式，一般地在介質(zhì)能夠在中空成型品內(nèi)部形成沿成型品內(nèi)壁整體近似均一的、能有效進(jìn)行冷卻的流動，并考慮成型品的形狀的前提下，可適當(dāng)?shù)貨Q定其設(shè)置方法，設(shè)置位置，設(shè)置根數(shù)及導(dǎo)入、排出針(管)的尺寸。在本發(fā)明中，相隔一定距離的設(shè)置方法從冷卻效率方面看比較合適。另外根據(jù)需要，可以使冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管在型坯內(nèi)進(jìn)退、旋轉(zhuǎn)(使在側(cè)面設(shè)置開口的管旋轉(zhuǎn))、進(jìn)而可采用間歇地導(dǎo)入冷卻介質(zhì)的方法。
在本發(fā)明中，為了在縮短成型周期的同時進(jìn)一步提高在模具成型面上的密切貼合(復(fù)制)性能和進(jìn)一步改善成型品的外觀，除了對型坯內(nèi)部的強(qiáng)制冷卻，最好在模具表面設(shè)置排氣孔。通過設(shè)置排氣孔，可以改善在彎曲較大的凹陷部位等型坯與模具之間容易殘留氣體處的復(fù)制性，使具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的中空成型品也有良好的表面狀態(tài)。
對排氣孔，以往采用的一般是直徑0.2～0.5mm。但在本發(fā)明中，希望排氣孔直徑在100μm以下，最好是在80μm以下，其直徑如超過100μm則可能在成型品表面產(chǎn)生樹脂的須狀物(在成型品表面出現(xiàn)的須狀的突出物)。排出孔直徑的下限從精密加工的限度考慮約在10μm左右。排氣孔的深度通常為0.2～0.5mm，可以利用諸如激光加工、電鑄造加工等制造。
另外排氣孔的間距應(yīng)在50mm以下，希望在30mm以下，最好在20mm以下。其間距如超過50mm則會由于成型品表面排氣不良而產(chǎn)生白翳現(xiàn)象。此外對間距的下限無特別限制，既使3mm左右也可以。但由于間距過密會使模具價格上升，故可結(jié)合成型品表面改善的效果綜合考慮做出適當(dāng)選擇。排氣孔并不需要在模具成型面整體上的均勻分布，可以在彎曲較大的凹陷部位等特別需要排氣的部分較密地分布。
另外模具表面的狀態(tài)可以采用各種方案，根據(jù)最終的成型品而實行表面加工。例如0.5S以下的鏡面精加工，壓花加工，花紋加工，文字、圖形加工或它們的組合形式。
此外就型坯內(nèi)壁部分的冷卻和脫模加以說明。在以往的一般情況下，為了加快成型周期，采用使模具溫度低于結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度，甚至處于比結(jié)晶溫度低30℃左右的低溫，以使型坯受到冷卻。在這種場合，型坯的冷卻主要來自于模具的冷卻。但在本發(fā)明中，即使沒有通過模具一側(cè)實行冷卻，自型坯內(nèi)部的強(qiáng)制冷卻就可以使型坯內(nèi)部的結(jié)晶快速地進(jìn)行。因此即使模具的表面溫度接近表觀的結(jié)晶溫度也可以進(jìn)行成型、脫模和取出制品。
這樣就可以省略以往的對模具進(jìn)行加熱、冷卻的反復(fù)操作、其結(jié)果可縮短成型周期。進(jìn)而隨著制造設(shè)備、溫度控制方法的簡化，使低成本的生產(chǎn)成為可能。
型坯的冷卻結(jié)束以后，在停止向型坯內(nèi)部注入冷卻介質(zhì)的同時，將冷卻介質(zhì)排出，打開模具并取出中空成型品。
如以上所詳細(xì)敘述的，在本發(fā)明的中空成型品的制造方法中由于使用了采用特定的模具成型面的溫度以提高復(fù)制性及通過型坯內(nèi)部的強(qiáng)制冷卻以有效地對中空成型品進(jìn)行冷卻的方法的組合，另外由于在成型模具表面設(shè)置了特定的排氣孔，因而能夠以高的生產(chǎn)效率制得表面光澤、外觀優(yōu)良的成型品。既使對壁厚較厚的成型品和大型成型品，也可以縮短成型周期，以高生產(chǎn)效率加以制造。
通過采用本發(fā)明的制造方法，可以制造利用吹塑成型方法能夠制作的眾所周知的成型品。在這種場合，樹脂層既可以是單層也可以是多層，但多層時最外層需要使用結(jié)晶性樹脂。此外中空部分的結(jié)構(gòu)也可任意構(gòu)成，甚至可以是具有多個中空部分的結(jié)構(gòu)。
下面就本發(fā)明的制造設(shè)備加以說明。本發(fā)明的制造設(shè)備具有中空成型機(jī)、特定結(jié)構(gòu)的模具以及向型坯內(nèi)部注入和排出冷卻介質(zhì)所需的手段。
對中空成型機(jī)并無特別限制，例如可以是本申請的實施例中使用的成型機(jī)。
本發(fā)明的制造設(shè)備中所用的模具是通過與中空成型機(jī)的組合，能夠用來制造中空成型品的那些、進(jìn)而在此模具的成型面上設(shè)置有直徑為100μm以下，間距在50mm以下的排氣孔。有關(guān)這種排氣孔的直徑，間距的說明與前面所敘述的相同。
可在中空成型機(jī)的口模處或貫穿模具設(shè)置向型坯內(nèi)注入和排出冷卻介質(zhì)的手段，也可將其設(shè)置在上述兩處，但注入和排出冷卻介質(zhì)的手段需要另外預(yù)備。作為這種手段一般使用導(dǎo)入管和排出管?？蓪⑺鼈兏糸_一定距離設(shè)置，也可以采用二重管的方式。一般地在介質(zhì)能夠在中空成型品內(nèi)部形成沿成型品內(nèi)壁整體近似均一的、能有效進(jìn)行冷卻的流動，并考慮成型品的形狀的前提下，可適當(dāng)決定其設(shè)置方法、設(shè)置位置、設(shè)置根數(shù)及導(dǎo)入管的尺寸。在本發(fā)明中，相隔一定距離的設(shè)置方法從冷卻效率方面看比較令人滿意。所以貫穿成型模具的設(shè)置方法在設(shè)置位置上的自由度較大因而比較合適。
另外根據(jù)需要，可以將冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管設(shè)計成具有進(jìn)退功能。在導(dǎo)入管側(cè)面設(shè)置開口，并使導(dǎo)入管具有旋轉(zhuǎn)功能。
進(jìn)而在導(dǎo)入低溫的冷卻介質(zhì)的場合，可設(shè)置介質(zhì)的冷卻設(shè)備，并將其通過管道與冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管相連接。
下面通過實施例和比較例對本申請的發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的說明，但本發(fā)明并不受這些例子的任何限制。
實施例1在下述條件下利用吹塑成型法制造中空成型品。1．原料聚丙烯類樹脂的組成物(1)組成物的構(gòu)成①聚丙烯=65重量％[出光石油化學(xué)株式會社制、出光聚丙烯，E-100GM,MI:0.6g/10分鐘(230℃,2.16kgf)。]②高密度聚乙烯=10重量％[出光石油化學(xué)株式會社制，出光聚乙烯，750LB,MI:0.03g/10分鐘(190℃,2.16kgf),密度0.95g/cm3。]③乙烯-丙烯共聚彈性體=15重量％[日本合成橡膠株式會社制，EP07P，門尼粘度ML1+4(100℃):77，乙烯含量73重量％。]④滑石=10重量％[平均粒徑1.5μm，平均長寬比15](2)組成物的調(diào)制通過熔融混煉進(jìn)行調(diào)制。(3)組成物的特性通過下述方法進(jìn)行測定。
①結(jié)晶溫度123℃②熔點(diǎn)164℃
結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)依據(jù)JIS K7121，利用Perkin-Elmer公司制造的差示掃描量熱儀DSC-7進(jìn)行測定。將樹脂組成物自室溫開始以10℃/分鐘的升溫速度加熱測得熔點(diǎn)，在230℃下保持3分鐘后以10℃/分鐘的降溫速度冷卻測得結(jié)晶溫度。2．中空成型品汽車用空氣擾流器(1)形狀=1400mm×200mm×30mm的筒狀(2)制品重量=約2.0kg3．成型條件(1)成型機(jī)φ90mm的吹塑成型機(jī)[口模直徑100mm，儲料器25升，鎖模壓力60噸，螺桿轉(zhuǎn)速40rpm、馬達(dá)負(fù)荷115A]。(2)成型溫度料筒230～190℃，直角機(jī)頭(クロスヘツド)190℃、口模190℃、樹脂溫度220℃。4．模具(1)加熱手段使加熱油(150℃)循環(huán)，將表面溫度控制在128℃。(2)模具表面0.2S的鏡面精加工，表面有許多直徑50μm間距10mm的排氣孔。5．成型方法在成型模具間放入上述樹脂組成物的型坯，閉模后通過穿過模具而形成的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管向型坯內(nèi)吹入-35℃的干燥壓縮空氣使型坯與模具成型面密切貼合，繼續(xù)導(dǎo)入-35℃的干燥空氣直至型坯內(nèi)部壓力達(dá)到10kg/cm2。然后在10秒鐘后，通過穿過模具而形成的冷卻介質(zhì)排出管將型坯內(nèi)的干燥空氣排出，直至型坯內(nèi)部壓力達(dá)3kg/cm2。冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管設(shè)在自空氣擾流器內(nèi)側(cè)(在汽車上安裝時的內(nèi)側(cè)面)端部20mm的位置，排出管設(shè)在距另一端20mm的位置，因而使冷卻介質(zhì)在型坯內(nèi)單方向流動。
型坯冷卻時，最初排出的壓縮空氣溫度為90℃。當(dāng)排出空氣為40℃時停止導(dǎo)入干燥空氣，待型坯內(nèi)部殘留空氣排出后，打開模具進(jìn)行脫膜并取出中空成型品。6．中空成型品的評價(1)制品的表面光澤根據(jù)JIS K7105，以入射角=60°，測光角=60的條件測定。其結(jié)果為95％。(3)成型品表面的須狀物根據(jù)目測評價有無須狀物。其結(jié)果沒有觀察到須狀物。(4)成型品表面的白翳現(xiàn)象通過目測如下評價。
A完全沒有白翳現(xiàn)象。
B目測難于確認(rèn)。
C目測可以確認(rèn)(部分產(chǎn)生)。
其結(jié)果為A。7．成型周期的評價自從模具中取出成型品的時刻開始至下一循環(huán)取出成型品的時刻為止做為一個周期，將成型品的制造反復(fù)10個周期，測定平均成型周期所用時間。其結(jié)果，平均成型周期為210秒。
由上述評價結(jié)果可以確認(rèn)，通過本發(fā)明的制造方法可以高效率地制造表面狀態(tài)優(yōu)異的中空成型品。此外通過與后述實施例3-7的比較，可知不但在成型周期的時間上不遜色，而且不必對模具實行主動的冷卻。
實施例2除下面所述事項以外在與實施例1相同的條件下制造中空成型品。1．中空成型品車輪蓋(1)形狀=直徑400mm、外緣處有7個貫穿孔，壁厚3～4mm(2)制品重量約550g2．成型條件(1)成型機(jī)φ90mm的吹塑成型機(jī)(口模直徑160mm，儲料器15升，鎖模壓力60噸，螺桿轉(zhuǎn)速40rpm，馬達(dá)負(fù)荷115A)。(2)成型溫度料筒230～190℃，直角機(jī)頭210℃，口模210℃，樹脂溫度220℃。3．模具(1)模具的表面溫度控制在120℃。4．成型方法在成型模具間放入型坯，閉模后在處于成型品(車輪蓋)中心部位的位置通過穿過模具而形成的加壓流體導(dǎo)入管向型坯內(nèi)吹入室溫的干燥壓縮空氣使型坯與模具成型面密切貼合。然后停止吹入室溫干燥空氣，改由穿過模具而形成的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管在成型品外圍的三個位置向型坯內(nèi)吹入-35℃的干燥壓縮空氣直至型坯內(nèi)部壓力達(dá)到7kg/cm2。接著通過上述吹入室溫的干燥壓縮空氣的加壓流體導(dǎo)入管在使型坯內(nèi)的壓力保持在3.5kg/cm2的同時將型坯內(nèi)的介質(zhì)排出。這樣冷卻介質(zhì)自成型品的外圍流向中心部位。繼而在170秒后停止導(dǎo)入-35℃的干燥空氣，將型坯內(nèi)解除壓力，打開模具進(jìn)行脫模并取出中空成型品。5．中空成型品的評價用與實施例1相同的方法評價，表面光澤為95％，不產(chǎn)生須狀物，白翳現(xiàn)象的評價為A。
實施例3～7，比較例1～5除下面所述事項以外在與實施例1相同的條件下制造中空成型品。1．模具(1)加熱和冷卻手段通過加熱用油(150℃)和冷卻用油(60℃)的循環(huán)調(diào)節(jié)表面溫度。溫度調(diào)節(jié)的情況顯示在表1中。加熱及冷卻油的流通采用同一配管，油切換時通過空氣先完全排空然后采取冷卻方式。(2)模具表面0.2S的鏡面精加工。排氣孔的直徑和間距如表1所示。2．成型方法在實施例3～7中，除附加了模具的加熱和冷卻工序以外，與實施例1相同。模具的加熱和冷卻按下述方法進(jìn)行。即自打開模具、供給型坯，至閉模對模具進(jìn)行加熱；其后直至取出成型品為止對模具進(jìn)行冷卻。
在比較例1～5中，不設(shè)置冷卻介質(zhì)排出管而進(jìn)行成型。3．中空成型品和成型周期的評價(1)制品取出時的保型性根據(jù)目測如下評價A．目測不能發(fā)現(xiàn)變形。
B．無對制品有害的變形。
C．部分發(fā)生若干變形。
D．整體上變形較大。
結(jié)果如表1所示。
另外用與實施例1同樣的方法評價表面光澤、須狀物的有無、白翳現(xiàn)象及成型周期，其結(jié)果如表1所示。
評價的結(jié)果，實施例3～5在各方面都為良好。另外實施例6和7在光澤和成型周期方面良好，但在表面白翳現(xiàn)象方面不如實施例3～5。與此相比，比較例在光澤和成型周期兩方面都不能令人滿意。
表1

產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用的可能性依據(jù)本發(fā)明的制造方法或制造設(shè)備制造的中空成型品具有良好的模具復(fù)制性，雖然是吹塑成型但可以顯示90％以上的高度的表面光澤。此外盡管是有高度光澤的中空成型品仍可以縮短成型周期，因而是產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都令人滿意的優(yōu)異的制造方法和制造設(shè)備。此外因為實際上不需要對模具進(jìn)行加熱，冷卻的循環(huán)操作，從設(shè)備和成型控制方面也變得簡便。另外由于可以得到表面的高度光澤性、使不經(jīng)二次涂飾的制品成為可能。所以可以應(yīng)用在汽車部、家具、浴室、廁所部件等廣泛的制品制造中。
權(quán)利要求
1．一種中空成型品的制造方法，其特征在于，在向成型模具中間供給由結(jié)晶性樹脂制成的熔融型坯，閉模后將加壓流體吹入型坯內(nèi)部使其與模具成型面緊密貼合，得到固化的中空成型品的制造方法中，緊密貼合時的模具成型面的溫度控制在自比結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度低10℃至該樹脂的熔融溫度的范圍內(nèi)，同時，在吹入加壓流體的過程中或吹入后，向型坯內(nèi)部注入低于室溫的冷卻介質(zhì)，在將介質(zhì)排出及型坯冷卻后進(jìn)行脫模。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空成型品的制造方法，其特征是，所使用的成型模具是在模具成型面上形成有直徑小于100μm，相互間距小于50mm的排氣孔。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中空成型品的制造方法，其特征是，型坯與模具緊密貼合時模具成型面的溫度控制在結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度±10℃的溫度范圍內(nèi)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中空成型品的制造方法，其特征是，冷卻介質(zhì)的注入和排出通過在相隔一定距離處設(shè)置的注入口和排出口進(jìn)行。
5．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中空成型品的制造方法，其特征是，所使用的冷卻介質(zhì)為空氣。
6．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中空成型品的制造方法，其特征是，在對型坯內(nèi)注入、排出冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻時，注入開始時型坯內(nèi)壓力在4kg/cm2以上，其后將該壓力降至注入開始時的壓力以下。
7．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中空成型品的制造方法，其特征是，型坯與模具緊密貼合后，使用冷卻手段對模具進(jìn)行冷卻。
8．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中空成型品的制造方法，其特征是，結(jié)晶性樹脂是聚丙烯類樹脂。
9．一種中空成型品的制造設(shè)備，其特征在于，其包含中空成型機(jī)，與該成型機(jī)相配合用以制造中空成型品的成型模具，在其成型面上開有直徑小于100μm，同時相互間距小于50mm的排氣孔，以及向通過該模具而形成的型坯內(nèi)注入或排出冷卻介質(zhì)的相應(yīng)手段。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的中空成型品的制造設(shè)備，其特征在于，冷卻介質(zhì)的注入和排出手段是穿過成型模具而設(shè)置的注入管和排出管，且其分別設(shè)置在相隔一定距離處。
全文摘要
提供了通過簡便的吹塑成型設(shè)備、較短的成型周期和以高生產(chǎn)效率制造表面光澤等模具賦型性優(yōu)異的較大型的中空成型品的制造方法以及相應(yīng)的制造設(shè)備。在向成型模具中間提供由結(jié)晶性樹脂制成的熔融型坯,閉模后將加壓流體吹入型坯內(nèi)部使其與模具成型表面緊密貼合,得到固化的中空成型品的制造方法中,緊密貼合的模具成型表面的溫度控制在自比結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶溫度低10℃至該樹脂的熔融溫度的范圍內(nèi),同時在吹入加壓流體的過程中或吹入后,向型坯內(nèi)部注入低于室溫的冷卻介質(zhì),在將介質(zhì)排出及型坯冷卻后進(jìn)行脫模。該制造設(shè)備的特征是包含中空成型機(jī),與該成型機(jī)相配合用以制造中空成型品的、在其成型面上開有直徑小于 100μm,同時相互間距小于 50mm的排氣孔的成型模具,以及向通過該模具所形成的型坯內(nèi)注入或排出的冷卻介質(zhì)的相應(yīng)手段。
文檔編號B29C49/62GK1226197SQ97196845
公開日1999年8月18日 申請日期1997年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月28日
發(fā)明者菅原稔, 多田勝彥, 小原智之, 平野幸喜 申請人:出光石油化學(xué)株式會社