[发明专利]热成形方法和装置

说明书

本发明的技术领域

本发明涉及刚性塑料制品的热成形技术，更具体地说涉及塑料容器的热成形技术。

本发明的现有技术

在技术上，众所周知刚性塑料容器是由热塑性片材制造的。该片材从预先制造的料卷上剥离下来，重新加热到适当的成形温度，然后水平转位通过真空和／或加压成形工位。成形后，该制品可以仍然在成形工具里面进行修整，或者作为片材的不可或缺的组成部分脱模，然后转位通过剪切工位，在该工位将制品与片材分开。这种类型的方法是在美国专利第3，470，281、3，578，735和3，600753号中介绍的，并且通常被称为平台热成形。

美国专利第2，902，718、3，181，202、3，518，725、3，667，889和3，771938号都介绍了用热塑性片材制造浅容器的热成形装置。该片材从预先制造的料卷上剥离之后被连续地朝包括众多真空成形模腔的转鼓表面上输送。在片材在转鼓上时，它被重新加热到适当的成形温度并且将真空同步地施加到每个模腔上以便形成制品。这些专利局限于生产浅盘和盖子。此外，每种机器的生产速度都受到限制，这是由于每种装置对成形制品上空气环流的依赖造成热转移效率低下的结果。

美国专利第4，061，706号介绍一种聚合物熔体连续热成形的方法。这种方法利用连续的熔融塑料片材，该片材被连续地挤出并且在包括众多模腔的连续的传送带或转鼓上真空成形。通过利用来自挤出工艺的残留热量，在热成形前不再需要给塑料片材重新加热。按其本身的说明，这项专利局限于生产浅盘。此外，用多孔金属制造模腔也是不现实的。重要的是来自熔融片材的各种气体将在孔中凝聚，从而降低模具抽真空和形成合格产品的能力。

美国专利第3，027，596号和3，071，812号都介绍了用于盘形和扁平制品真空成形的装置。每份专利都利用连续的熔融塑料片材，该片材被连续地挤出并且在包括众多模腔的转鼓上真空成形。通过利用来自挤出工艺的残留热量，在热成形前不再需要给塑料片材重新加热。这两份专利的问题是它们仅限于生产浅盘和盖子。由于模腔的位置是固定的，把饮料杯或食品盒之类的制品作为片材的不可或缺的组成部分取下将导致变形的法兰、凹陷的根部和刮伤的侧壁，当制品的深度大于容器开口的50％时尤为如此。此外，每个系统的生产速度都由于装置的热转移效率低下而受到限制。在已知的热成形方法中，水围绕着成形工具循环以便为塑料制品提供适当的热转移。美国专利第3，027，596号依赖周围空气的温度冷却该塑料。美国专利第3，071，812号依赖在模具实际成形表面下面的三个水循环表面层。每个叠层表面建立一个隔离级把导致有效热转移损失的骤冷水分开。

美国专利第4，235，579号介绍一种连续制造塑料制品的方法。在这份专利中介绍的模塑工位利用熔融的塑料环形管，该环形管被牵引通过辊机构以便把该管压瘪形成扁平的双壁料片。利用来自挤塑工艺的残留热量，将该料片在把众多挤压槽(每个挤压槽包含一个助压模塞组件)保持在其圆周上的连续旋转的转鼓上挤压成形。该料片以等于熔融料片的挤塑速度的速率被定位在每个挤压槽组件上。然后，作为每个挤压槽的不可或缺的组成部分的模腔在料片上绕轴旋转并且被固定到挤压槽上。该部分被挤压成形并且在转鼓上驻留大约180°。在这个点，模具绕轴旋转成打开状态，以允许料片和成形的制品从转鼓上剥离。因为在旋转模具组件的操作中涉及的惯性，这个系统在较高速度下变得笨重。这个系统不利用真空辅助产品成形，而仅仅利用加压。这限制能够给予产品的定义量(the amount of definition)并且还将降低模腔的热转移效率。此外，由于该系统使用狭窄的塑料料片和单通道成形工具所以其产量受到限制。

美国专利第4，421，712号介绍一种连续转动的热成形系统。这种方法在包括众多真空成形模腔的转鼓和由挤压槽、助压模塞以及在某些情况下使用的对模组成的履带状模具阵列之间使用的是挤塑的熔融塑料连续片材。由于利用来自挤塑工艺的残留热量，所以在热成形之前不再需要对塑料片材重新加热。这种系统的复杂性决定了它需要高昂的费用才能完成生产新产品前的设备改造和设备维护。此外，这种系统被局限于生产浅盘。由于模腔位置是固定的，所以把饮料杯或食品盒之类的制品作为片材的不可或缺的组成部分取下(如图1、3和17所示)将导致变形的法兰、凹陷的根部和刮伤的侧壁，当制品的深度大于容器开口的50％时尤为如此。