專利名稱：吹塑成形品的成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吹塑成形品的生產(chǎn)方法，尤其涉及能高效率地生產(chǎn)結(jié)晶熱塑性樹脂吹塑成形品的吹塑成形方法，該成形品有良好表面光澤和諸如壓花花樣的良好模型轉(zhuǎn)印性、無翹曲，有良好外觀而無凹痕。
背景技術(shù)：
在熱塑性樹脂吹塑成形品生產(chǎn)中，甚至當(dāng)使用表面光滑如鏡的模型時，吹塑成形品的表面往往也會有熔體破裂和口模條紋，而且由于夾帶氣體和樹脂結(jié)晶而具有痘斑。因此，在吹塑成形方法中，不可能把所使用模型的表面如實地轉(zhuǎn)印到所生產(chǎn)吹塑成形品上，而且難以生產(chǎn)有良好表面光澤和良好外觀的吹塑成形品。具體地說，在結(jié)晶熱塑性樹脂吹塑成形品生產(chǎn)方面，問題是嚴(yán)重的。
為了生產(chǎn)有良好表面光澤的吹塑成形品，(1)已經(jīng)有人提出了一種方法，包含把一種表面上有許多深度2～100μm的小凹穴的樹脂型坯固定到有糙度至多0.5S的鏡面而且已加熱到高達(dá)不低于該樹脂的結(jié)晶點的溫度的模腔內(nèi)，然后吹塑該型坯，此后把該模型冷卻到不高于該樹脂的結(jié)晶點的溫度(日本專利公報No.40498/1990)。然而，該方法的問題在于該型坯必須專門加以控制，在于要成型的結(jié)晶性樹脂局限于能加工得具有熔體破裂者，還在于該熔體破裂不利于改善所生產(chǎn)成形品的外觀。
(2)所提出的另一種吹塑成形方法包含把一個含有結(jié)晶性樹脂的軟質(zhì)樹脂型坯固定到模腔內(nèi)，合模，向該型坯中通入一種壓力流體從而使該型坯氣密地壓到該合模的表面，使這樣成形的型坯冷卻，其中使該模型的溫度保持在能使該結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶速度達(dá)到最大值的溫度與該樹脂的熔點之間，在壓力下把一種冷卻劑流體引進(jìn)該型坯中，并且仍在壓力下使該流體循環(huán)(日本專利公開No.77231/1992)。
在這種方法中，所生產(chǎn)成形品表面上可能出現(xiàn)的口模條紋和熔合線也許能減少。然而，這種方法仍是有問題的，問題在于從模型取出的成形品的表面往往是粗糙的和污斑的。此外，在有冷卻介質(zhì)循環(huán)的方法中，冷卻效率并非總是良好的。因此，該方法成形周期的縮短自然受到限制，而且該方法不適合于生產(chǎn)大型吹塑成形品。
(3)在所提出的又另一種方法中，使用的是一種有低熔體粘度的樹脂。然而，這種方法的問題在于樹脂垂伸大而且該方法不適用于生產(chǎn)大型成形品。(4)在所提出的又另一種方法中，使用的是一種對成形品外層有良好轉(zhuǎn)印性的樹脂。然而，這種方法也許不是該問題的一個實質(zhì)性解決辦法，因為其中要成形的樹脂是受限制的，而且因為該方法需要一種配備多層模頭的復(fù)雜裝置。
(5)在所提出的又另一種方法中，一種熱塑性樹脂在一個模型中成形，同時把該模型的表面加熱到高達(dá)不低于該樹脂的維卡軟化點的溫度，然后使其冷卻到不高于(維卡軟化點-10℃)的溫度(日本專利公開No.276432/1996)。該方法有利于無定形熱塑性樹脂例如ABS樹脂，但不利于結(jié)晶性樹脂例如聚丙烯樹脂。
(6)在為聚丙烯吹塑成形提出的又另一種方法中，在合模開始后和在從模型中取出吹塑成形品之前，該模型至少暫時加熱到不低于140℃的溫度(日本專利公開No.138324/1998)。該方法適用于生產(chǎn)有至少75％表面光澤的吹塑成形品，而且所生產(chǎn)的吹塑成形品可用于汽車外裝零部件。然而，該方法一般要求一個在不高于80℃的模型溫度使樹脂吹塑成形的步驟，隨后一個使所得到吹塑成形品加熱到高達(dá)不低于140℃的溫度的步驟，如同從其在專利公開公報中示范的實施例顯而易見的那樣。因此，在這種方法中，一個成形周期中模型加熱和冷卻的溫度范圍將是寬廣的。
這種吹塑技術(shù)適用于生產(chǎn)輕型大尺寸成形品，因為成形壓力低、模型及其材料價格低廉且合模壓力低。然而，由于成形壓力低，向成形品上的模型轉(zhuǎn)印性不能令人滿意。為了改進(jìn)這一點，已經(jīng)有人提出在使模型中的型坯吹塑成形時提高模型表面的溫度。例如，對于結(jié)晶性熱塑性樹脂來說，將模型表面加熱到高達(dá)該樹脂的結(jié)晶點左右的溫度；而對于無定形熱塑性樹脂來說，將其加熱到高達(dá)該樹脂的Tg左右的溫度。然而，這樣一種提高的模型表面溫度的問題在于所形成的成形品難以冷卻，因而成形周期必然延長，從而使生產(chǎn)率降低。
為了冷卻該成形品，在每個成形周期中都要使提高的模型溫度降低。除此之外，還提出了各種其它方法。所提出的一種方法包含在一個模型中使一種熱塑性樹脂型坯吹塑成形，隨后向所得到的成形品中引起冷卻介質(zhì)，從而使其直接冷卻。無論如何，為了使該吹塑成形方法中的吹塑型坯冷卻，都要使該模型冷卻或者把一種冷卻介質(zhì)引進(jìn)該吹塑型坯中以直接使之冷卻，或者這兩種方法并用。因此，在該吹塑成形方法中，十分重要的問題是如何高效率地使吹塑型坯冷卻。為了提高吹塑型坯的冷卻速度，此前已經(jīng)有人提出了各種不同建議。
隨著吹塑成形技術(shù)的發(fā)展，極其復(fù)雜的吹塑成形品和大尺寸吹塑成形品已經(jīng)可供利用。具體地說，當(dāng)前，結(jié)晶性熱塑性樹脂例如聚丙烯樹脂的吹塑成形品正在大量用于汽車零部件例如車擋和空氣阻流片，用于樂器盒，和用于容器，因為它們是重量輕和可再循環(huán)的，而且完全可以由一種和同類型樹脂制成。重要的是，它們的成形品應(yīng)當(dāng)有良好的外觀，而且必須確保所使用模型的鏡子般表面轉(zhuǎn)印到所生產(chǎn)的成形品上。為了這樣的鏡子表面轉(zhuǎn)印，使樹脂型坯吹塑成一種成形品時的模型溫度必須接近于該樹脂的結(jié)晶點。因此，在樹脂型坯在一種高溫模型中吹塑成形之后，使所得到的吹塑成形品冷卻，以具有良好的表面光澤。
在結(jié)晶性熱塑性樹脂吹塑成形過程中，所產(chǎn)生的吹塑成形品必須以恒定冷卻速度冷卻。否則，或即若該吹塑成形品不是均勻地冷卻，則它們將有凹痕而且將會翹曲，此外，它們的尺寸精度也會降低。結(jié)果，它們沒有任何市場價值，而且將是不實用的。為了使吹塑成形品均勻冷卻，可以降低冷卻速度。然而，在普通吹塑成形中，模型溫度一般保持在正在吹塑成形的樹脂的結(jié)晶點附近。因此，如果在該方法中降低冷卻速度，則往往會不可能以如此低的冷卻速度使吹塑成形品實質(zhì)性冷卻。即使它們可以以如此低的冷卻速度冷卻，冷卻時間也會延長，而且這將不利于通過縮短成形周期要達(dá)到的生產(chǎn)率改善。
本發(fā)明的目的是提供結(jié)晶性熱塑性樹脂吹塑成形品的高效率生產(chǎn)方法，其中，所生產(chǎn)的吹塑成形品有良好的模型轉(zhuǎn)印性和良好的表面光澤，而且不翹曲、有良好的尺寸穩(wěn)定性且無凹痕。
發(fā)明公開我們-本發(fā)明者等人-銳意研究了結(jié)晶性熱塑性樹脂的吹塑成形品，討論了這樣的問題如何改善其表面光澤及其諸如壓花花樣的模型轉(zhuǎn)印性，和如何防止吹塑成形品出現(xiàn)凹痕和發(fā)生翹曲。結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)吹塑成形品生產(chǎn)方法中的冷卻條件受到控制時，那么，所生產(chǎn)吹塑成形品就有良好的表面光澤、不翹曲、有完全優(yōu)異的外觀且無任何凹痕。在這個發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，我們完成了本發(fā)明。
具體地說，本發(fā)明是提供如下(1)結(jié)晶性熱塑性樹脂吹塑成形品的生產(chǎn)方法，該方法包含把結(jié)晶性熱塑性樹脂的熔體型坯固定在一個模型中，然后吹塑該型坯，其特征在于該型坯在介于(該樹脂的結(jié)晶點-10℃)與該樹脂的熔點之間的模型溫度吹塑成形，然后冷卻，而且在于該吹塑型坯是在介于(該樹脂的結(jié)晶點-15℃)與(其結(jié)晶點-45℃)之間的溫度保持預(yù)定保壓時間之后以通常方式冷卻的。
(2)以上(1)的吹塑成形方法，其中，該保壓時間介于30～300秒之間。
(3)以上(1)的吹塑成形方法，其中，該模型溫度介于(該樹脂的結(jié)晶點-10℃)與(其結(jié)晶點+10℃)之間，而且保壓時間介于40～250秒之間。
(4)以上(1)～(3)中任何一項的吹塑成形方法，其中，該模型冷卻速度介于50～500℃/分鐘之間。
附圖簡要說明

圖1是一幅橫截面剖視圖，顯示本發(fā)明吹塑成形方法的一種實施方案的模塑器具輪廓，其中該模型尚未合模。
圖2是一幅曲線圖，顯示一種吹塑型坯在其中冷卻的模型的冷卻溫度變化方式。
圖1中，參考號1是擠塑模頭；2是模型；3是模型溫度控制導(dǎo)管；4是冷卻流體夾套；5是冷卻介質(zhì)入口；6是冷卻介質(zhì)出口；7是型坯彈簧夾；8是吹塑氣體導(dǎo)管；9是吹塑氣體導(dǎo)管；10是型坯。
本發(fā)明最佳實施形態(tài)以下詳細(xì)說明本發(fā)明。
本發(fā)明的吹塑成形方法可用于生產(chǎn)有良好表面光澤和良好模型轉(zhuǎn)印性的吹塑成形品。不需要任何二次加工例如拋光和涂布，以及任選地含有著色劑，因而所生產(chǎn)的吹塑成形品可以直接地用于汽車零部件及其它。
為了生產(chǎn)有改進(jìn)模型轉(zhuǎn)印性和良好表面光澤的吹塑成形品，已經(jīng)提出了各種吹塑成形方法。所提出的方法基本上包含把一種結(jié)晶性熱塑性樹脂的熔體型坯固定在一個已經(jīng)加熱到該樹脂的結(jié)晶點左右的溫度的模型中，然后吹塑該型坯，從而使該型坯緊貼到該模型表面。
在這樣的方法中，可以生產(chǎn)出有良好表面光澤的吹塑成形品。然而，在該吹塑成形方法中，模塑成形壓力或即吹塑壓力是極低的，因而使該吹塑型坯緊貼模型表面和冷卻的壓力也是低的，不同于注塑成形方法中那些壓力。此外，所生產(chǎn)的吹塑成形品有中空結(jié)構(gòu)而且其壁厚是相對小的。因此，當(dāng)它們以普通冷卻條件冷卻時，它們往往有凹痕。凹痕(如果形成)當(dāng)該成形品有高度表面光澤時是特別顯著的。有凹痕的成形品在實用上是不可接受的。
在本發(fā)明的吹塑成形方法中，結(jié)晶性熱塑性樹脂的熔體型坯是在一個其溫度接近于該樹脂結(jié)晶點的模型中吹塑成形的，并在這樣吹塑的型坯在預(yù)定溫度保持預(yù)定保壓時間之后以普通方式使之冷卻。具體地說，在該方法中，型坯是在以普通方式吹塑而接受該模型表面形象之后，并在以普通方式使之冷卻之前，保持在一個相對于該樹脂的結(jié)晶點而言專門預(yù)定得比該結(jié)晶點低某一特定溫度范圍的溫度。
該吹塑樹脂型坯冷卻前保持的保壓溫度介于(該樹脂的結(jié)晶點-15℃)與(其結(jié)晶點一45℃)之間，較好介于(該樹脂的結(jié)晶點-20℃)與(其結(jié)晶點-40℃)之間。如果該保壓溫度高于該上限，則該樹脂會結(jié)晶得太慢，成形品的生產(chǎn)率也會降低，但如果低于該下限，則該樹脂不可能在其成形品的每一部分中都均勻地結(jié)晶，而且成形品可能有凹痕。
保壓時間一般介于30～300秒之間，但較好介于40～200秒之間。保壓時間如果更長則會更有效；但如果長于300秒則因成形周期延長和成形品生產(chǎn)率下降而不利。保壓溫度范圍和保壓時間范圍要綜合地加以確定，這取決于要生產(chǎn)的吹塑成形品的尺寸、其厚度、所使用樹脂的類型、和成形材料中添加劑的存在或不存在，并依據(jù)該吹塑成形品凹痕的可接受程度。
具體地說，在本發(fā)明的吹塑成形方法中，不僅要控制吹塑成形品表面的樹脂結(jié)晶程度，而且也要控制吹塑成形品每一部分中的樹脂結(jié)晶程序，從而使得有可能產(chǎn)生有良好表面光澤、無翹曲、有十分良好的外觀而無凹痕、而且有改進(jìn)的尺寸精度的良好吹塑成形品。
現(xiàn)在參照以下附圖具體地說明本發(fā)明。
圖1是一幅橫截面剖視圖，顯示本發(fā)明吹塑成形方法的一種實施方案的成形器具輪廓，其中，該模型尚未合模。圖2是一幅曲線圖，顯示一種吹塑型坯在其中冷卻的模型的冷卻溫度變化方式。
圖1中，1是擠塑模頭；2是模型；3是模型溫度控制導(dǎo)管；4是冷卻流體夾套；5是冷卻介質(zhì)入口；6是冷卻介質(zhì)出口；7是型坯彈簧夾；8是吹塑氣體導(dǎo)管；9是慣穿該模型壁形成的吹塑氣體導(dǎo)管；10是型坯。圖1的器具可用于生產(chǎn)盒型吹塑成形品。打開的模型2A、2B中，表面2C在型坯10的結(jié)晶性熱塑性樹脂的結(jié)晶點左右的溫度加熱，因此，經(jīng)由模型溫度控制導(dǎo)管3循環(huán)一種熱油。
首先，使一種結(jié)晶性熱塑性樹脂熔融、捏合、并從一臺擠塑機(jī)中擠出。一般來說，經(jīng)由一個儲料缸，將該樹脂熔體通過一個擠塑模頭1引進(jìn)一對打開的分瓣模2A、2B中而成為一個圓筒形型坯10。該型坯的底端用一個型坯彈簧夾密封。其次，該型坯10用經(jīng)由吹塑氣體導(dǎo)管8導(dǎo)入其中的空氣預(yù)吹塑，從而使型坯10膨脹到一定程度。再其次，將模型2A、2B合模，使該型坯固定在其模腔中。在模型2這樣合模到所希望的位置之后，把一種氣體導(dǎo)入該型坯中，使得該型坯氣密地貼緊到模型表面上并成形。
在圖1的器具中，吹塑氣體導(dǎo)管9A和吹塑氣體導(dǎo)管9B經(jīng)由模型表面向外推，從而在臨合模之前穿透該型坯壁，并使空氣經(jīng)由這些導(dǎo)管導(dǎo)入該型坯中，從而使該型坯膨脹。這樣，使該型坯氣密地貼緊到模型表面上而接受該模型表面形象，而且因而成形。在這個過程中，模型表面是在該樹脂的結(jié)晶點左右的溫度加熱的，因此，該吹塑型坯在其與模型表面接觸的表面上是不會迅速結(jié)晶的，而且該模型的磨光整理表面2C的形象也很好地轉(zhuǎn)印到該吹塑型坯的表面上。接受了鏡子般表面形象之后，使該吹塑型坯冷卻，成為有高表面光澤的吹塑成形品。吹塑氣體沒有特別限定，而且一般使用空氣。
在使該型坯氣密地貼緊到模型表面上的步驟中，該模型必須加熱得使其溫度(模型表面溫度)介于(該結(jié)晶性樹脂的結(jié)晶點-10℃)與該樹脂的熔點之間。為對于得到有良好表面特性例如有良好表面光澤的吹塑成形品是必不可少的。模型表面溫度沒有特別限定，只要它落入以上定義的范圍內(nèi)即可。然而，為了縮短成形周期，該溫度較好介于(該樹脂的結(jié)晶點-10℃)與(其結(jié)晶點+20℃)之間、更好介于(該結(jié)晶點-10℃)與(該結(jié)晶點+10℃)之間。當(dāng)該熔體型坯氣密地與模型表面接觸時，該模型溫度將達(dá)到一種平衡狀態(tài)。因此，甚至當(dāng)初始模型溫度低于該樹脂的結(jié)晶點時，在該型坯的熔體樹脂的溫度相對高的情況下，它也會足以使模型表面良好地轉(zhuǎn)印到吹塑型坯上。因此，在這種情況下，能得有良好表面光澤的吹塑成形品。
對于模型表面溫度來說，要選擇最佳條件，這取決于模型表面向吹塑型坯上轉(zhuǎn)印的意向程度、模型表面的條件(例如該表面是否進(jìn)行了磨光整理、或者壓花、或者有圖案、或者有字)、所使用結(jié)晶性樹脂的類型、樹脂溫度、要生產(chǎn)的成形品的尺寸和壁厚、和經(jīng)由該模型的脫氣孔的存在與否。
控制該模型表面溫度的加熱方法沒有特別限定，可以是任何一種常用方法。例如，可以采用的是使熱介質(zhì)(油)圍繞模型循環(huán)的方法；或者以電阻加熱或電介質(zhì)加熱方式使模型電加熱的方法?？梢允褂门鋫浼訜釂卧哪Ｐ?。也可以使用一種以導(dǎo)向模型表面的燃?xì)饣鹧孢x擇性加熱模型表面的方法。
在合模之前，該型坯的底端用彈簧夾密封?？梢詫⒁环N氣體經(jīng)由模頭或從該型坯的較低部位引進(jìn)該密封型坯中，從而使該型坯預(yù)吹塑和膨脹，或增大該型坯實體周圍的直徑，如同以上也這樣提到過的。
在本發(fā)明的吹塑成形方法中，使該型坯吹塑、成形，并在受控條件下使吹塑的型坯冷卻。為了使該吹塑型坯冷卻，可以采用一種使該模型冷卻的方法；在壓力下把一種冷卻介質(zhì)引進(jìn)該吹塑型坯中的方法；或在預(yù)定壓力下使熱介質(zhì)從該吹塑型坯中排出的內(nèi)部冷卻方法；或這些方法中任何一種的組合。
現(xiàn)在參照圖1說明一種使模型冷卻從而使其中的吹塑型坯冷卻的實施方案。如圖所示，讓一種冷卻介質(zhì)通過冷卻介質(zhì)夾套4循環(huán)，從而可以使該模型中的吹塑型坯高效率地冷卻。在這種該模型周圍有冷卻介質(zhì)夾套4環(huán)繞的實施方案中，冷卻介質(zhì)不在夾套4中，而模型表面是用一種通過模型溫度控制導(dǎo)管循環(huán)的熱油加熱的。其次，在使該吹塑型坯冷卻之前，使該模型溫度控制導(dǎo)管中的熱介質(zhì)經(jīng)由導(dǎo)管排出，并使冷卻介質(zhì)在夾套中循環(huán)，來冷卻該模型。這是該吹塑型坯的一種高效率冷卻工藝。在該模型冷卻開始時，該冷卻介質(zhì)的溫度較好如此控制，以致它能達(dá)到使正在冷卻的吹塑型坯保持一段時間所在的保壓溫度左右。然后，使正在冷卻的吹塑型坯在預(yù)定保壓溫度保持預(yù)定保壓時間，并使已經(jīng)在預(yù)定溫度加熱的介質(zhì)從該夾套中排出，然后使室溫左右的冷卻介質(zhì)通過該夾套循環(huán)，以進(jìn)一步冷卻該吹塑型坯。保壓時間之后的冷卻速度可以落入普通吹塑成形中一般采用的任何范圍內(nèi)。例如，它可以落入50～500℃/分鐘之間，但較好落入70～400℃/分鐘之間。
在本發(fā)明的吹塑成形方法中，該吹塑型坯不僅可以通過使該模型冷卻來冷卻，而且也可以通過直接冷卻該吹塑型坯內(nèi)部來冷卻。為此，可以利用以上用來使該型坯吹塑的吹塑氣體導(dǎo)管9。具體地說，把一種冷卻介質(zhì)經(jīng)由氣體導(dǎo)管9A通入該型坯中，而使之經(jīng)由氣體導(dǎo)管9B排出。在這種情況下，自然地也使該吹塑型坯在預(yù)定保壓溫度上控制預(yù)定保壓時間。因此，一般來說，該吹塑型坯的溫度在該吹塑型坯保持在預(yù)定保壓溫度上之前是通過使該模型冷卻來控制的；而在保壓溫度上使該吹塑型坯保持冷卻，可以適當(dāng)選擇使該模型冷卻的方法、使該吹塑型坯內(nèi)部冷卻的方法、或這兩種方法的組合來確保冷卻速度，這取決于設(shè)備成本、冷卻效率和冷卻成本。
吹塑型坯內(nèi)部冷卻用的冷卻介質(zhì)沒有特別限定。例如，它可以是23℃(室溫)或更低、較好-20℃或更低，更好-30℃或更低的冷空氣。要導(dǎo)入該吹塑型坯中的冷卻介質(zhì)的壓力一般可以落入2～10kg/cm2之間，而且可以適當(dāng)改變，這取決于要生產(chǎn)的吹塑成形品的尺寸和壁厚，和所使用的結(jié)晶性樹脂的類型。
為了控制型坯內(nèi)部的壓力，一般使導(dǎo)入該型坯中的冷卻介質(zhì)的壓力保持恒定，而且要從該型坯中排出的介質(zhì)數(shù)量是用一個控制閥控制的。使導(dǎo)入該吹塑型坯中的冷卻介質(zhì)從其中排出。因此，在這種方法中，該吹塑型坯總是用一種導(dǎo)入其中的新鮮低溫介質(zhì)冷卻，這不同于循環(huán)系統(tǒng)中的情況。
為了使該吹塑型坯的內(nèi)部強(qiáng)制冷卻，將冷卻介質(zhì)經(jīng)由一根入口針導(dǎo)入其中，并經(jīng)由一根排出針從中排出，這些針沒有特別限定。為了選擇每根針配置的位置的自由，一般來說，這些針配置得它們能貫穿該模型的壁。當(dāng)該型坯吹塑時，或在其業(yè)已吹塑之后，通過驅(qū)動一個針移動器件，使這些針推進(jìn)到該模型的腔中從而刺穿該型坯壁。關(guān)于其形狀，這些針可以是單管的也可以是雙管的，而且其尖端可以切割成與該模型平行或與其斜交成孔，或者一些孔可以穿透每根針尖端前的壁形成。
每根針可以有一個孔，但在一些情況下，理想的是每根針有多個孔。這些針的配置方式、這些針配置的位置、和這些針要配制的數(shù)目，應(yīng)當(dāng)這樣來確定，以致經(jīng)由這些針導(dǎo)入該吹塑型坯中的冷卻介質(zhì)可以形成能高效率地使該吹塑型坯的壁冷卻的良好液流，這取決于要生產(chǎn)的吹塑成形品的形狀。因此，在配置多根這樣的針的情況下，因要生產(chǎn)的吹塑成形品的形狀和尺寸而異，入口針數(shù)目可以不同于排出針的數(shù)目。
本發(fā)明的吹塑成形方法滿足這兩個要求所生產(chǎn)的吹塑成形品外觀良好，而且由于成形周期縮短的結(jié)果，其生產(chǎn)率高?，F(xiàn)在參照圖2說明該吹塑成形方法中的冷卻步驟，即本發(fā)明的一個特征性特色。圖2顯示模型溫度與冷卻時間之間的關(guān)系。成形品5的曲線圖指出慣常的冷卻規(guī)律。在成形品5這種情況下，使結(jié)晶點為約125℃的聚丙烯樹脂吹塑成形。具體地說，把該樹脂的型坯固定在一個在120℃加熱的模型中，然后，將此型坯吹塑約20秒并使之成形以接受該模型表面形象，然后使此成形品迅速冷卻。
與此相反，成形品1和成形品3是本發(fā)明吹塑成形方法的實施例。簡而言之，在成形品1中，該吹塑型坯在約100℃保持加熱約3分鐘；而在成形品3中，該吹塑型坯在約98℃保持加熱1分鐘。然后，這些型坯以普通方式迅速冷卻。在這兩個實施例中，該吹塑型坯在(該結(jié)晶性熱塑性樹脂的結(jié)晶點-25℃)左右的溫度保持預(yù)定保壓時間。在本發(fā)明中，保壓溫度較好控制得使該樹脂的結(jié)晶速度在該受控保壓溫度左右達(dá)到最大值。
為了使該模型強(qiáng)制冷卻，方法沒有特別限定。然而，較好的是，該強(qiáng)制冷卻方法不同于上一步驟中的模型加熱方法，因為它提高了冷卻效率。例如，在該模型用圍繞它循環(huán)的熱介質(zhì)加熱的情況下，在該型坯吹塑并氣密性地與該模型表面接觸以接受該模型表面形象之后，該熱介質(zhì)用空氣吹掃，然后讓一種不同于該熱介質(zhì)的低溫介質(zhì)圍繞該模型循環(huán)，以使該吹塑型坯冷卻。這種不同于該熱介質(zhì)的冷卻介質(zhì)一般系指這兩種介質(zhì)在溫度上彼此不同，而它們可能是同一類型或不同類型的油。
為了進(jìn)一步提高該吹塑型坯與模型表面的氣密性接觸以接受該模型表面形象，而且為了進(jìn)一步改善按照本發(fā)明生產(chǎn)的吹塑成型品的外觀，理想的是形成一些穿透模型壁的排氣孔。在慣常吹塑成形中，穿透模型壁形成的排氣孔的尺寸介于0.2～0.5mm之間。然而，在本發(fā)明的吹塑成形方法中，排氣孔的尺寸至多100μm。如果該排氣孔的尺寸大于100μm，則吹塑成形品會有在其表面上形成的樹脂晶須。關(guān)于該排氣孔的數(shù)目，應(yīng)使其孔距至多20mm。
如果孔距大于20mm，則吹塑成形品的表面就會由于氣體排放不暢而起霧。排氣孔的深度一般可以介于0.2～0.5mm之間，而且這些孔可以諸如用電鑄方法形成。該模型的表面條件沒有特別限定。該模型的表面可以按照該模型的目的以任何所希望的方式加工。例如，它可以是磨光整理而具有至多0.5S的表面糙度的，也可以是壓花的，也可以是有圖案的，也可以是有字的，還可以是有花紋的?？梢詫煞N或更多種這樣的加工方法加以組合，來加工該模型的表面。
在基本上用于結(jié)晶性熱塑性樹脂的本發(fā)明吹塑成形方法中，可以用普通吹塑成形生產(chǎn)的任何一類吹塑成形品均可生產(chǎn)。具體地說，用本發(fā)明吹塑成形方法生產(chǎn)的吹塑成形品的樹脂層可以有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)；而且該吹塑成形品內(nèi)部的中空可以有任何一種所希望的結(jié)構(gòu)。如果愿意，一種吹塑成形品可以有多個中空。
要用本發(fā)明吹塑成形的結(jié)晶性熱塑性樹脂沒有特別限定，包括諸如聚烯烴樹脂、聚酰胺樹脂、聚酯樹脂、和間同立構(gòu)聚苯乙烯。聚烯烴樹脂包括諸如α-烯烴如乙烯、丙烯、丁烯-1、3-甲基丁烯-1、3-甲基戊烯-1、和4-甲基戊烯-1的均聚物和共聚物；這樣的單體與任何一種能與該單體共聚物的其它不飽和共聚用單體的共聚物。此類樹脂的具體實例是聚乙烯樹脂，例如高密度、中密度或低密度聚乙烯，線型低密度聚乙烯，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物；聚丙烯樹脂例如間同立構(gòu)聚丙烯、全同立構(gòu)聚丙烯、丙烯-乙烯無規(guī)共聚物和嵌段共聚物；和聚-4-甲基戊烯-1。
聚酰胺樹脂包括諸如環(huán)脂族內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合物例如尼龍-6和尼龍-12；脂肪族二胺和脂肪族二羧酸的縮聚物例如尼龍-6，6，尼龍-6，10，和尼龍-6，12；芳香族二胺和脂肪族二羧酸的縮聚物，例如間二甲苯二胺和己二酸的縮聚物；芳香族二胺和芳香族二羧酸的縮聚物，例如對苯二胺和對苯二甲酸的縮聚物，以及間苯二胺和間苯二甲酸的縮聚物；和氨基酸的縮聚物，例如尼龍-11。
聚酯樹脂可以是芳香族二羧酸和亞烷基二醇的縮聚物。它們的具體實例是聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、和聚萘二甲酸乙二醇酯。聚縮醛樹脂也可用于本發(fā)明中，包括諸如均聚物例如聚甲醛，和從三噁烷與環(huán)氧乙烷得到的甲醛-環(huán)氧乙烷共聚物。
在本發(fā)明中，上述結(jié)晶性熱塑性樹脂中一種或多種既可以單獨使用也可以組合使用。如果愿意，它們還可以進(jìn)一步與任何其它樹脂例如低結(jié)晶性樹脂、無定形樹脂、以及以下提到的彈性體組合，而且也可以與無機(jī)填料和各種添加劑組合。上述熱塑性樹脂中，對于在本發(fā)明中使用來說較好的是聚丙烯樹脂，例如聚丙烯均聚物、丙烯與其它烯烴的嵌段共聚物或無規(guī)共聚物、及其混合物；和高密度聚乙烯樹脂。聚丙烯樹脂和高密度聚乙烯樹脂可以含有酸改性聚烯烴樹脂，例如用不飽和羧酸或其衍生物改性的那些。
這里使用的聚丙烯樹脂較好具有介于0.1～2.0g/10分鐘之間、更好介于0.2～1.0g/10分鐘之間的熔體指數(shù)MI(按照J(rèn)IS K 7210、在230℃和2.16kg負(fù)荷下測定)，因為它們的抗垂伸性和吹塑成形性良好。如果愿意，還可以將MI(按照J(rèn)IS K7210、在190℃和2.16kg負(fù)荷下測定)為0.001～1g/10分鐘、較好0.01～0.5g/10分鐘的高密度聚乙烯添加到聚丙烯樹脂中，以改善該樹脂混合物的成形性。在該吹塑成形品中，高密度聚乙烯樹脂的數(shù)量可以介于0～30％(重量)之間。如果愿意，還可以向要吹塑成形的樹脂中添加門尼粘度(ML1+4，100℃)為10～120的彈性體，例如乙烯-丙烯共聚物彈性體或乙烯-丙烯-二烯共聚物彈性體。在該吹塑成形品中，彈性體數(shù)量可以介于0～30％(重量)之間。
這里提到的結(jié)晶性熱塑性樹脂的結(jié)晶點系指該結(jié)晶性熱塑性樹脂單獨的結(jié)晶點。然而，在向該樹脂中添加成核劑以改善樹脂結(jié)晶性的情況下，或者在向其中添加任何其它熱塑性樹脂或向其中添加填料例如滑石的情況下，該樹脂的結(jié)晶點系指實際上要吹塑成形的樹脂混合物的結(jié)晶點。
該結(jié)晶性熱塑性樹脂的結(jié)晶點可以按照J(rèn)IS K7121測定。在本發(fā)明中，使用Perkin-Elmer公司的DSC-7進(jìn)行測定。具體地說，結(jié)晶性聚丙烯樹脂以10℃/分鐘的加熱速度加熱，然后在230℃保持3分鐘，然后以10℃/分鐘的冷卻速度冷卻。該加熱周期中的峰值溫度就是該樹脂的結(jié)晶點。
在本發(fā)明的吹塑成形方法中，可以向成形樹脂中添加無機(jī)填料以改善所生產(chǎn)吹塑成形品的韌性、強(qiáng)度和耐熱性，和改善該樹脂型坯的冷卻行為。在吹塑成形品中，無機(jī)填料量可以介于0～50％(重量)之間、但較好介于5～30％(重量)。無機(jī)填料包括諸如滑石、云母、碳酸鈣、玻璃纖維、碾碎的纖維、碳纖維、硫酸鎂纖維、鈦酸鉀纖維、氧化鈦纖維、和含氧硫酸鎂纖維。也可以向該成形樹脂中添加有機(jī)填料和有機(jī)纖維。所有這些當(dāng)中，較好的是滑石、云母和玻璃纖維。
如果愿意，也可以向該成形樹脂中添加抗氧劑、抗靜電劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、阻燃促進(jìn)劑、顏料、分散劑和成核劑中任何一種。在本發(fā)明的吹塑成形方法中，理想的是，該成形樹脂組合物含有5～30％(重量)、較好10～25％(重量)的滑石，因為該樹脂組合物的熔體型坯的冷卻效率提高了，而且所生產(chǎn)的吹塑成形品有良好外觀?？梢韵蛟摮尚螛渲刑砑尤魏纹渌鼧渲缤陨咸岬降哪切?。本發(fā)明中所生產(chǎn)的吹塑成形品可以是單層的，也可以是多層的。關(guān)于形成該多層吹塑成形品的各層的構(gòu)成，可以使不同類型的結(jié)晶性熱塑性樹脂多層化；也可以使結(jié)晶性熱塑性樹脂和無定形樹脂多層化；還可以使就其中著色劑、添加劑和填料的存在與否而言不同的樹脂多層化。
按照本發(fā)明吹塑成形方法生產(chǎn)的吹塑成形品有結(jié)晶性樹脂固有的良好性能、不翹曲，有良好表面光澤和良好外觀，且無凹痕。因此，按照本發(fā)明，結(jié)晶性聚丙烯樹脂甚至可以用于那些由于結(jié)晶性樹脂的吹塑成形品不好這一理由而只使用無定形樹脂的領(lǐng)域。
現(xiàn)在參照以下提到的成形實驗說明本發(fā)明，然而，這無意限制本
〔成形實驗〕吹塑成形品是在以下提到的條件下生產(chǎn)的。
1.成形材料(1)H-PP聚丙烯均聚物(出光石油化學(xué)公司的IDEMITSU PP，E-105GM，其MI(230℃，在2.16kg負(fù)荷下)為0.6g/10分鐘，結(jié)晶點為126.8℃)。
(2)B-PP丙烯嵌段共聚物(出光石油化學(xué)公司的IDEMITSUPP，E-185G，其MI(230℃，在2.16kg負(fù)荷下)為0.4g/10分鐘，結(jié)晶點為126.3℃)。
2.所生產(chǎn)的吹塑成形品盒子，其尺寸為400×200×50mm，壁厚為3mm，重量為約0.8kg。
3.成形機(jī)器90mm吹塑成形機(jī)，配備100mm模頭和一個25升儲料缸。合模壓力是60噸；螺桿轉(zhuǎn)速是40rpm。
4.模型(1)模型表面進(jìn)行了磨光整理而具有0.2S的表面糙度，有50μm排氣孔，其孔距為5mm。
(2)模型加熱熱油(140℃)通過模型溫度控制導(dǎo)管循環(huán)。
(3)模型冷卻步驟中的保壓溫度保留80～105℃的熱水在圍繞該模型的夾套中循環(huán)。
(4)模型冷卻除去熱水，讓20℃的冷水在該夾套中循環(huán)。
5.吹塑成形方法表1中所列的成形樹脂在不同冷卻條件下吹塑成形，以生產(chǎn)吹塑成形品。從所畫斜線的相反兩端把空氣導(dǎo)入該樹脂型坯中，使之流經(jīng)該樹脂型坯。
(1)成形溫度料筒溫度230～190℃直角機(jī)頭溫度190℃模頭溫度190℃樹脂溫度220℃(2)把熔體型坯擠塑到在120℃加熱的模型腔中；使該型坯的底端密封；合模；并將該型坯用導(dǎo)入其中的空氣(5～6kg/cm2)吹塑，從而使其緊貼模型表面以接受該模型表面形象。該型坯吹塑后20秒，使模型冷卻。在普通條件下，該模型以約200℃/分鐘的冷卻速度冷卻。當(dāng)該模型在預(yù)定保壓溫度保持預(yù)定保壓時間時，便以約100℃/分鐘的冷卻速度使之冷卻。
6.結(jié)果測定每個吹塑成形品的表面光澤；用放大鏡檢查其外觀。結(jié)果列于表1。
○○優(yōu)異；○良好；△吹塑成形品稍有翹曲，并有少數(shù)凹痕；×吹塑成形品顯著翹曲，并有許多凹痕。
從表1中的結(jié)果，要理解的是，當(dāng)該樹脂型坯在普通條件下冷卻時，難以解決吹塑成形品中的凹痕問題。
表1

工業(yè)適用性按照本發(fā)明的吹塑成形方法生產(chǎn)的吹塑成形品有良好的模型轉(zhuǎn)印性，而且盡管有中空，但它們有90％以上的表面光澤度。此外，盡管它們有中空和高度表面光澤，但它們不翹曲而且無凹痕，而且其外觀良好。其生產(chǎn)率高。甚至當(dāng)不遭遇二次加工例如拋光或涂布時，它們也能直接用作成品。
權(quán)利要求
1.結(jié)晶性熱塑性樹脂吹塑成形品的生產(chǎn)方法，該方法包含把結(jié)晶性熱塑性樹脂的熔體型坯固定在一個模型中，然后吹塑該型坯，其特征在于該型坯在介于(該樹脂的結(jié)晶點-10℃)與該樹脂的熔點之間的模型溫度吹塑成形，然后冷卻，而且在于該吹塑型坯是在介于(該樹脂的結(jié)晶點-15℃)與(其結(jié)晶點-45℃)之間的溫度保持預(yù)定保壓時間之后以通常方式冷卻的。
2.權(quán)利要求1的吹塑成形方法，其中，該保壓時間介于30～300秒之間。
3.權(quán)利要求1的吹塑成形方法，其中，該模型溫度介于(該樹脂的結(jié)晶點-10℃)與(其結(jié)晶點+10℃)之間，而且保壓時間介于40～250秒之間。
4.權(quán)利要求1～3中任何一項的吹塑成形方法，其中，該模型冷卻速度介于50～500℃/分鐘之間。
全文摘要
吹塑成形品的成形方法,特別是以良好生產(chǎn)率生產(chǎn)有優(yōu)異模型轉(zhuǎn)印性例如表面光澤和壓花表面以及優(yōu)異的無凹痕、無翹曲外觀的結(jié)晶性熱塑性樹脂中空成形產(chǎn)品的成形方法,該方法包含下列步驟:以保持在該結(jié)晶性熱塑性樹脂的(結(jié)晶溫度－10℃)至熔點的范圍內(nèi)的模型溫度用氣體吹塑成形,使該成形品在(結(jié)晶溫度－15℃)至(結(jié)晶溫度－45℃)的溫度范圍內(nèi)保持30～300秒,和使之在空氣中冷卻。
文檔編號B29C35/04GK1322163SQ00802013
公開日2001年11月14日 申請日期2000年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月21日
發(fā)明者神成忠宏 申請人:出光石油化學(xué)株式會社