CN1096350C - 耐热容器的成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种能容易地成形具有耐热性底部容器的耐热容器成形方法及成形用的金属模具。本发明的方法包括将预塑形坯成形为具有容器形状的一次成形品的一次吹塑成形工序、对一次成形品施行热处理的热处理工序、将已施行过热处理的一次成形品成形为最终容器形状的最终吹塑成形工序；在一次吹塑成形工序中，用***底模在一次成形品的底部上形成***底部，该***底部的形状与最终容器的***底部的形状基本上相同。这种情况下，预塑形坯保有充分的热量，能在复杂金属模具内做出各种形状，因此，可容易地成形复杂的、具有充分耐热性的***底形状。然后，保持着一次成形品的***底部的形状，用***底模进行热处理和最终吹塑成形。

Description

耐热容器的成形方法
本发明涉及耐热容器的成形方法，特别涉及一种具有一次吹塑成形步骤、热处理步骤和最终吹塑成形步骤的耐热容器的成形方法。
现有技术中，关于耐热容器的成形，例如有日本专利公报特公平4-39416号和特公平6-88314号所揭示的，备有一次吹塑成形步骤、热处理步骤、最终吹塑成形步骤这样三阶段成形步骤的方法。
用注射延伸吹塑成形的容器，其底部往往没有被充分延伸，装入高温物时，会因热收缩而引起变形，并导致容量发生变化。
为了解决这一问题，在日本专利公报特公昭57-57330号中揭示了一种在底部形成肋的耐热容器；日本专利公报特公平66-62157号中揭示了一种在底部形成沿周方向同心状地连设若干四角锥体的耐热容器。
上述耐热容器的三阶段成形方法中，要在容器底部形成各种形状时，通常是在最终吹塑成形步骤做出这些形状，而为了在最终吹塑成形步骤中做出这些在装入高温物时也不变形的复杂形状，必须对一次成形品的底部提供足够的热量。
但是，当一次成形品的底部有未延伸部时，该未延伸部通常比其它已延伸部厚，因此，在热处理步骤这一短时间内，要提供做出上述各种形状所需的足够热量是很困难的。
另外，对一次成形品的底部施加该热量时，可能会生成未延伸部的球形结晶，从而影响容器的外观。
因此，在现有技术中，是通过尽量地使一次成形品的底部延伸，来消除未延伸部，防止球形结晶的生成。
如前所述，用尽量延伸一次成形品的底部，来消除未延伸部，防止球形结晶生成时，其成形的调节非常困难，很难得到所需容器其它部分的壁厚分布，即使能减少底部的未延伸部，与底部外周相连的部分、特别是跟部的壁厚也会变薄，这对于耐热性、强度方面是不利的。
另外，通过改变容器的形状使底部延伸时，容器变长变大，这就需要特殊规格的成形机，而且，这种长大的容器也不适用。
本发明的目的是提供一种耐热容器的成形方法，这种方法能方便地形成具有耐热性底部的容器。
为了达到上述目的，本发明的一种耐热容器成形方法，包括如下步骤：将一预塑形坯成形为一次成形品的一次吹塑成形步骤，对上述一次成形品施行热处理的热处理步骤，将已施行过热处理的上述一次成形品成形为最终容器的最终吹塑成形步骤，其特征在于：在上述一次吹塑成形步骤中，在上述一次成形品的底部上用一第一***底模形成***底部，以及在上述最终吹塑成形步骤中，用一第二***底模基本保持住所述一次成形品的所述***底部形状地进行吹塑成形，所述第二***底模与所述第一***底模的形状不同，并且所述第二***底模相对于所述一次成形品的所述***底部在周方向为非结合关系。
根据本发明，由于在一吹吹塑成形步骤中，在一次成形品的底部上形成***底部，该***底部的形状与最终容器的***底部的形状基本相同，这样，预塑形坯通常处于能在复杂金属模具内成形的、保有充分热量的状态，所以，能较容易地成形复杂而有耐热性的***底部的形状。
因此，即使形成了形状复杂的***底部，也能减少***底部的剩余应力，可减少热变形，具有高耐热性。
根据本发明，由于在热处理步骤和最终吹塑成形步骤中，保持着上述***底部的形状进行热处理和吹塑成形，在最终吹塑成形时就不必成形***底部形状，因此，在最终成形时，就不必过高地升高一次成形品的底部温度，其结果，在热处理步骤中，能缩短热处理的时间。
另外，不必在最终吹塑成形时，把在热处理步骤中用较短的热处理时间进行热处理的、热量不够的一次成形品的***底部做出复杂的形状，因此，***底部的剩余应力少，能形成热变形少、耐热性高的***底部。
根据本发明，在最终吹塑成形时，不必成形***底部形状，因此，不必过高地升高最终成形时的***底模的温度，其结果，最终成形品的***底部的剩余应力减少，能形成热变形少、耐热性高的***底部。
另外，在本发明中，最好在一次吹塑成形步骤中，加热上述的***底模，对一次成形品的***底部进行热处理。
这样，在一次吹塑成形时产生的剩余应力得以缓和，抗热变形能力强，耐热性更好。
另外，最好把最终吹塑成形步骤中的***底模的温度设定为80～100℃。
这样，在脱模时，可以使***底部不变形地进行热处理。
另外，在本发明中，最好把最终吹塑成形步骤中的上述底模的温度，设定为在最终吹塑成形时或脱模时，最终容器的***底部几乎不变形的温度。
上述最终成形步骤中的***底模的温度，最好设定为80℃以下。
这样，由于把最终吹塑成形步骤中的***底模的温度，设定为在最终吹塑成形时或脱模时，最终容器的***底部几乎不变形的温度，也就是80℃以下，在最终吹塑成形时，能保持住一次吹塑成形时所成形的***底部的形状，进行吹塑成形，可防止在最终吹塑成形时产生剩余应力，能形成热变形少、耐热性高的***底部。
另外，在本发明中，最好在热处理步骤中，准备***底模，用该***底模进行热处理，把热处理步骤中的***底模的温度，设定为在热处理时或热处理后脱模时，一次成形品的***底部几乎不变形的温度。
通过这样的设定，可以在热处理步骤中，保持住***底部形状地进行热处理，在热处理步骤中，能防止剩余应力的产生，可以形成热变形少、耐热性高的***底部。
另外，在本发明中，可以把一次吹塑成形步骤中的***底模与热处理步骤及最终吹塑成形步骤中的各***底模做成不同的形状；热处理步骤及最终吹塑成形步骤中的各***底模，相对于一次成形品的***底部在周方向为非结合状态。
这样，在从一次吹塑成形步骤向热处理步骤、最终吹塑成形步骤运送途中，可以省略一次成形品的***底部相对于各***底模的周方向定位。从而可省去这部分装置。
另外，在本发明中，也可以把一次吹塑成形步骤中的***底膜、热处理步骤中的***底模、最终吹塑成形步骤中的各***底模，做成相同的形状。
这样，在热处理步骤及最终吹塑成形步骤中，虽然要进行一次成形品的周方向定位，但可以在热处理步骤及最终吹塑成形步骤中进行热处理，能形成热变形少、耐热性高的***底部，而且，在热处理步骤和最终吹塑成形步骤中，不必考虑空气压。
另外，在本发明中，在热处理步骤和最终吹塑成形步骤中，最好在一次成形品的***底部几乎不变形的空气压力下，进行热处理和最终吹塑成形。
这样，在热处理步骤和最终吹塑成形步骤中，可防止***底部的剩余应力，得到热变形少、耐热性高的***底部。
根据本发明，由于把一次吹塑成形步骤中的一次吹塑成形金属模具的***底模，形成为最终容器的***底部形状，在一次吹塑成形步骤中，就很容易地形成剩余应力少的最终容器的***底部形状。
在本发明中，一次成形品的***底部，最好在高度方向有台阶部；在热处理步骤和最终吹塑成形步骤中所用的各***底膜，相对于一次成形品的***底部有支持上述台阶部的支持面，而且，相对于一次成形品的***底部在周方向为非结合状态。
这样，由支持面支持着***底部的台阶部，能防止热处理步骤及最终吹塑成形步骤中的***底部的变形，防止剩余应力的产生，可减少热变形，提高耐热性。同时，由于相对于***底部在周方向是非结合状态，在热处理步骤和最终吹塑成形步骤中，可不需要相对于一次成形品的***底模的定位。
图1是沿图2的I-I线局部剖视的、表示本发明一实施例耐热容器底部的正面图。
图2是表示图1所示底部状态的底面图。
图3是表示本发明一实施例耐热容器成形方法中的一次吹塑成形步骤的断面图。
图4是表示用图3所示一次吹塑成形步骤成形的成形品底部状态的底面图。
图5是表示本实施例成形方法中的热处理状态的断面图。
图6是表示本实施例的最终吹塑成形步骤状态的断面图。
图7是表示热处理步骤和最终吹塑成形步骤中所用的***底模的平面图。
图8是表示用图7所示的***底模支持一次成形品***底部状态的平面图。
图9是沿图8的IX-IX线剖视的断面图。
下面，参照附图详细说明本发明的最佳实施例。
图1和图2表示本发明一实施例的耐热容器。
该耐热容器2是把聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等的合成树脂向纵轴和横轴方向延伸而形成的容器。该容器2由包括上端口部的颈部4、从颈部4渐渐扩径并与下方相连的肩部6、从肩部6向下方延长的身部8、从身部8渐渐缩径并与下方相连的跟部10和从跟部10延伸并位于容器下端的底部12构成。
在该耐热容器2上，颈部4通常未延伸而形成厚壁状，而身部8被延伸形成最薄壁，底部不易延伸而成为厚壁状。
底部12由环状接地部14和***底部16构成，借助环状接地部14站立。该环状接地部14位于与跟部10相连的外周部，***底部16从环状接地部14到中心向着容器内方突出。
***底部16由位于中心部18与环状接地部14之间的增强部20构成。在底部12上，其中心部18通常几乎不延伸而成为厚底状，随着向着外周伸展，其取向度渐渐增高。为了把取向度低的中心部18附近的***底部16充分延伸而提高其取向度，在底部12的***底部16上形成增强部20，使底部12的耐热性提高。
即，从纵断面看，该增强部20是从环状接地部14起，沿周方向在等高线上形成若干高度不同的台阶部22A、22B、22C，这些台阶部22A、22B、22C在增强部20中起着环形肋的作用。
在各台阶部22A、22B、22C上，沿周面交替地设有向中心凹下的谷部24和向外周方向突出的峰部26，这样，扩大了***底部16的面积，提高取向度。
各台阶部22A、22B、22C的谷部24和峰部26分别依次从高位置到低位置地设置着，距底部中心轴的距离逐渐变长。各台阶部22A、22B、22C中，峰部26的顶部与谷部24的顶部的距离差从底部中心向着环状接地部14渐渐减小，通过把谷部24的顶部靠近被充分延伸的环状接地部14，使谷部24顶部的延伸度增大，提高取向度。
这样，通过在***底部16上形成由具有谷部24和峰部26的台阶部22A、22B、22C构成的增强部20，就可以提高装入高温物时的耐热性。
下面，参照图3-图9说明上述实施例的耐热容器成形方法。
该耐热容器成形方法，具有图3所示的由一次吹塑成形部30进行的吹塑成形步骤、图5所示的由热处理部32进行的热处理步骤和图6所示的由最终吹塑成形部34进行的最终吹塑成形步骤。
在一次吹塑成形部30，在颈部4由颈模36保持着的状态下，把预塑形坯(图未示)***一次吹塑腔模38内，把颈模36和一次吹塑腔模38组合在一起。把吹塑芯模40***颈模36内，把延伸杆42***预塑形坯内并贯穿吹塑芯模40和颈模36，将该延伸杆42向下方拉伸，进行预塑形坯的纵向延伸，同时，把吹塑空气从吹塑芯模40导入预塑形坯内，使预塑形坯往横向延伸，把预塑形坯形成为具有容器形状的一次成形品44。
这种情况下，一次吹塑腔模38的内壁面比最终成形品即耐热容器2大一些，所以形成的一次成形品44比最终成形品即耐热容器2大一些。
在一次吹塑腔模38的底部，设有***底模46，由该***底模46在一次成形品44的底部48上形成***底部16。
如图4所示，该***底模46的形状与耐热容器2的***底部16的形状相应，在对应于***底部16的台阶部22A、22B、22C的位置上，设有台阶成形部50A、50B、50C，在这些台阶成形部50A、50B、50C上，分别设有增强部成形部55，该增强部成形部55具有与谷部24和峰部26对应的谷部成形部52和峰部成形部54。
因此，用该***底模46在一次吹塑腔模38内对预塑形坯进行一次吹塑成形，就可以在一次成形品44的底部48上成形出形状与耐热容器2的***底部形状基本相同的***底部16。
用该一次吹塑成形部30成形一次成形品44的条件是：在即将进行一次吹塑成形前的预塑形坯的表面温度约为100～130℃；一次吹塑腔模38不调温，保持为室温；***底模46的温度，设定为在一次成形品44从一次吹塑腔模38脱模时，***底部16不变形且有热处理效果的温度，最好为80～130℃；一次吹塑成形时的吹塑空气导入压力为20～30kg/cm2；成形时间约为25秒。
由于在一次吹塑成形步骤中，在一次成形品44的底部48上形成***底部16，该隆底部16的形状与最终容器的***底部形状基本相同，可以把能在复杂的金属模具中做出各种形状的、保有充分热量的预塑形坯在一次吹塑成形时形成***底部16，容易地形成形状复杂、有耐热性的***底部。而且，即使在形成复杂形状时也能减少***底部16的剩余应力，可形成热变形少、耐热性高的***底部。
热处理部32是在热处理模56上设置可升降的地热处理用芯模58，把一次成形品44放入热处理模56内，从内部一边加压，使其与热处理模56的内壁面接触，一边进行加热。
这时，一次成形品44从颈部4向着肩部扩径，身部形成为沿轴方向几乎无凹凸的筒状。热处理模56中，用拼合模构成相当于一次成形品44肩部的肩部加热块60，相当于筒状身部的身部加热块62形成为在周方向成一体的罐状。肩部加热块60可由开闭压力缸64开合。在底部加热块66上，设有***底模68。在身部加热块62和底部加热块66的外周面，安装着带式加热器70。在肩部加热块60上，内藏或安装着加热器72。调温介质供给到***底模68上。
如图7所示，***底模68具有相对于一次成形品44的***底部16支持其台阶部22A、22B、22C的支持面74A、74B、74C，并且，为了相对于***底部16在同方向成为非结合状态，支持面74A、74B、74C在同心圆上形成环状。
如图8和图9所示，在一次成形品44的***底部16上形成具有谷部24和峰部26的台阶部22A、22B、22C，在***底模68上，形成有无凹凸的环状支持面74A、74B、74C，因此，在***一次成形品时，不需要在周方向将一次成形品相对于***底模68定位。而且，由于支持面74A、74B、74C从下侧接触并支持***底部16的台阶部22A、22B、22C，所以，即使把空气导入热处理模56内也不会引起***底部16变形。
把由颈模36保持的着一次成形品44***具有这种***底模68的热处理用芯模58内，从热处理用芯模58向一次成形品44内部导入空气，对一次成形品44进行热处理。
这种情况下，导入一次成形品44内部的压力设定为不使一次成形品44的***底部16产生变形的压力，例如在2～10kg/cm2的范围内。热处理的温度条件是：肩部温度为150～220℃；身部温度为150～220℃；***底部温度为热处理时和脱模时不变形的温度，例如为80℃以下。热处理时间为5～10秒左右。
这样，在热处理步骤中，用不使一次成形品44的***底部16产生变形的空气压力和温度进行热处理，并且，用***底模68的支持面74A、74B、74C支持***底部16的台阶部，可防止一次成形品的***底部16在热处理步骤中变形，防止***底部16产生剩余应力，使热变形减少，提高耐热性。另外，由于将支持面74A、74B、74C在同心圆上形成为肋状，成为与一次成形品44的***底部16的谷部24和峰部26不结合的状态，因此，不需要将一次成形品相对于***底模在旋转方向定位，可以实现装置的小型化。
由热处理部32进行了热处理后，从热处理模56中取出一次成形品44时，一次成形品44收缩成等于或稍小于最终成形品即耐热容器2的大小。
在最终吹塑成形部34，把由颈模36保持着的、已经过前述热处理的一次成形品44***最终吹塑腔模76内，把吹塑芯模78***颈模36内，从吹塑芯模78导入吹塑空气，在最终吹塑腔模76内吹塑成形为最终成形品即耐热容器2的形状。
这时，在最终吹塑腔模76上，底部设有***底模80，在最终吹塑腔模76和***底模80分别被调温的状态下，从吹塑芯模78向一次成形品44内导入吹塑空气，经过热处理后的一次成形品44在纵向几乎保持原形、而在横向被进一步延伸，成形为耐热容器2的形状。
最终吹塑成形时的成形条件是：最终吹塑腔模76的温度为80～100℃；***底模80的温度为吹塑成形时和耐热容器2从***底模80脱模时，***底部16不产生变形的温度，例如为80℃以下，最好为60℃以下；吹塑成形时的空气压力为不使***底部16产生变形的压力，例如为20kg/cm2；吹塑成形时间为5～15秒。
这样，在最终吹塑成形步骤中，由吹塑腔模76对***底部16以外的部分进行热处理，防止最终吹塑成形时发生的变形，提高耐热性。由于用不使***底部16产生变形的温度和空气压力进行吹塑成形，所以能防止吹塑成形时和脱模时的变形，能防止***底部16在最终吹塑成形时产生剩余应力，形成热变形少、耐热性高的***底部16。
***底模80与图7所示的热处理模56的***底模68形状相同，在最终吹塑成形时，支持一次成形品44的***底部16上的台阶部22A、22B、22C，可以防止一次成形品44的***底部16在最终吹塑成形时发生变形，防止剩余应力的产生，形成热变形少、耐热性高的***底部16。
这样，在一次吹塑成形步骤中，对保有充分热量的预塑形坯进行吹塑成形，几乎不产生剩余应力，可以在一次成形品44的底部12上容易地形成具有复杂形状的、耐热容器2的***底部。而且，由于在热处理步骤和最终吹塑成形步骤中，使一次成形品44的***底部16不变形，所以，在热处理步骤和最终吹塑成形步骤中，一次成形品44的***底部16上不产生剩余应力，可容易地形成具有热变形少、耐热性高***底部16的耐热容器2。
本发明并不局限于上述的实施例，在本发明宗旨的范围内可作出各种形式的实施例。
例如，在上述实施例中，***底部和一次吹塑成形部的***底模为图2和图4所示的形状、构造，但并不限定于此，也可以采用能提高机械强度或减压时变形吸收度的各种形状、构造。
另外，在上述实施例中，一次吹塑成形步骤中的***底模、热处理步骤中和最终吹塑成形步骤中的***底模是不相同的，但并不限于此，也可以把热处理步骤和最终吹塑成形步骤中的***底模做成与一次吹塑成形步骤中的***底模相同形状，这种情况下，虽然在热处理步骤和最终吹塑成形步骤中，需要有把一次成形品的***底部相对于***底模定位的机构，但是能使***底部与***底模密接，从而在热处理和最终吹塑成形步骤中也进行热处理，能更提高耐热性，还不必操心空气压力的设定。

Claims (8)

1.一种耐热容器成形方法，包括如下步骤：
将一预塑形坯成形为一次成形品的一次吹塑成形步骤，
对上述一次成形品施行热处理的热处理步骤，
将已施行过热处理的上述一次成形品成形为最终容器的最终吹塑成形步骤，
其特征在于：
在上述一次吹塑成形步骤中，在上述一次成形品的底部上用一第一***底模形成***底部，以及
在上述最终吹塑成形步骤中，用一第二***底模基本保持住所述一次成形品的所述***底部形状地进行吹塑成形，所述第二***底模与所述第一***底模的形状不同，并且所述第二***底模相对于所述一次成形品的所述***底部在周方向为非结合关系。
2.如权利要求1所述的耐热容器成形方法，其特征在于：在所述一次成形步骤中，加热所述第一***底模，对所述一次成形品的***底部进行热处理。
3.如权利要求2所述的耐热容器成形方法，其特征在于，把在所述一次吹塑成形步骤中的所述第一***底模的温度设定为80～110℃。
4.如权利要求2所述的耐热容器成形方法，其特征在于，把所述最终吹塑成形步骤中的上述第二***底模的温度设定为：在所述最终吹塑成形和脱模期间，所述最终容器的***底部基本不变形的温度。
5.如权利要求2所述的耐热容器成形方法，其特征在于，在上述最终成形步骤中的第二***底模的温度设定为80℃以下。
6.如权利要求2所述的耐热容器成形方法，其特征在于，
在所述热处理步骤中，提供第三***底模，用该***底模对所述一次成形品的所述***底部进行热处理，
把热处理步骤中的第三***底模的温度设定为：在热处理和热处理后脱模期间，所述一次成形品的所述***底部基本不变形的温度。
7.如权利要求6所述的耐热容器成形方法，其特征在于，在所述一次吹塑成形步骤中的所述第一***底模与在所述热处理步骤中的所述第三***底模的形状不同；在所述热处理步骤中的所述第三***底模，相对于所述一次成形品的所述***底部在周方向为非结合关系。
8.如权利要求7所述的耐热容器成形方法，其特征在于，在热处理步骤和最终吹塑成形步骤中，用空气压力进行热处理和最终吹塑成形，使在所述一次成形品的所述***底部基本不变形。
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