通过将空气吹入管状体而形成由聚合物材料制成的物体的设备和方法技术

一种形成由聚合物材料制成的物体的方法，其中该聚合物材料具有熔融温度(Tf)，该方法包括以下步骤：熔融聚合物材料；将聚合物材料冷却至熔融温度(Tf)以下；将聚合物材料挤压成管状成型体(H)；将管状体(H)插入到具有内腔的模具(60)中；在管状体(H)的第一端处封闭管状体；通过第二端将空气吹入到管状体(H)中，以使管状体(H)附着到模具(60)的内腔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过将空气吹入管状体而形成由聚合物材料制成的物体的设备和方法本专利技术涉及通过将空气吹入到管状体中而形成由聚合物材料制成的物体的设备和方法。可借助于根据本专利技术的方法和设备加工的聚合物材料可为用于在挤压管状体的吹塑模制的成形工艺(也已知为“挤压吹塑模制”(EBM)措辞的工艺)中的任何材料，特别是半结晶材料，诸如聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。更一般地，根据本专利技术的方法和设备可用于加工熔融温度高于其结晶和/或玻璃化转变温度的任何聚合物材料。EBM工艺基本上需要在熔融设备或挤压机内熔融聚合物材料。挤压机连接到挤压头，该挤压头被构造成将聚合物材料挤压成管状成型体(也称为“型坯”)。由挤压机驱动的熔融聚合物材料沿挤压头流动并且以管状体的形式流出。具有以负性形式再现容器形状的内腔的模具从挤压头接收管状体。通常，模具被分成两个半模，这两个半模可在打开位置与关闭位置之间一起移动，在打开位置处半模相互分开，在关闭位置处半模彼此邻接。管状体设置在两个半模之间，同时它们处于打开位置。随后，两个半模移动到其关闭位置。两个半模设有切割边缘，该切割边缘在关闭位置切割管状体的端部，从而封闭管状体本身。相反，管状体的另一端保持与挤压头的芯部同心地打开。模具设有开口，该开口被配置为容纳管状体的开放端和挤压头的芯部。在模具关闭之后，通过挤压头的芯部将一定量的空气吹入管状体内。这致使管状体的膨胀，管状体附着在模具腔上，从而展现其形状。在聚合物材料固化之后，将形成的容器从模具中移除。目前可用的EBM工艺以及用于实施所述工艺的机器在生产周期时间和所获得产品的特性两个方面都可得到显著改善。事实上，聚合物材料以高于熔融温度的相对高的温度以管状体的形式插入到模具中。这意味着在从模具中提取产品之前，需要等待相对长的时间以使聚合物材料变为固化。此外，在固化状态下获得的聚合物材料的特性受到材料本身结晶的不利影响，这种结晶过快并且以不受控制的方式发生。本专利技术的目的为提供通过吹塑管状体来形成由聚合物材料制成的物体的方法和设备，其允许克服现有技术的缺点。本专利技术的优点为其允许大幅减少生产周期时间。本专利技术的又一个优点为其可显著改善所获得的产品的机械性能。另一个优点为能够与过于流动的材料(如用于瓶子的常规PET)共同作用。虽然此类材料具有价格低廉的优点，但是在管状体或型坯的形成期间变形过度。本专利技术的又一个优点为也适用于EBM工艺，该工艺提供两个或更多个相互同心的管状体(诸如，例如多层)的挤压。又一个优点为，由于较冷的材料具有与刀片相对的较大阻力、较低的可变形性和较低的附着性，因此较冷的材料(因而更加刚性和粘性)更易于切割。因为例如不需要施用任何表面处理或抗粘合涂层，所以较低的附着性也容许装备的简化。从下面对本专利技术的优选实施例的详细描述中将更好地体现出本专利技术的进一步的特性和优点，其通过附图中的非限制性示例的方式示出，其中：-图1示出根据本专利技术的用于吹塑模制的设备的示意图；-图1a示出在随后的操作阶段中的图1的设备；-图2为示出特定类型的聚丙烯的结晶作为时间的函数而变化的曲线图；-图3为示出对于图2的聚丙烯，结晶质量的百分比作为时间的函数而变化的曲线图；-图4为示出对于图2的聚丙烯，获得材料质量的50％结晶所需的时间取决于温度而变化的曲线图，-图5示出位于静态混合器内的混合元件的透视图；-图6以结构变型示意性地示出图1的设备的细节；-图7和图8分别示出用DSC分析方法测量的聚丙烯的熔融温度Tf和结晶温度Tc。借助于设备1产生的物体可为容器(诸如瓶子)或具有腔的任何其它物体。通过设备1使用的聚合物材料可为任何种类的聚合物材料，特别是半结晶材料，诸如聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。半结晶材料为以固体形式呈现结晶质量分数和非晶质分数的材料。对于半结晶聚合物材料，可鉴别熔融温度Tf和结晶温度Tc。特别地，熔融温度Tf为加热的聚合物材料从固态变为熔融态的温度。结晶温度Tc为部分材料在冷却期间结晶的温度。结晶温度Tc低于熔融温度Tf。更确切地说，结晶过程不是在具体温度下发生，而是在结晶起始温度Tic与结晶终止温度Tfc之间限定的温度范围内发生。此外，结晶温度Tc以及结晶起始温度Tic与结晶终止温度Tfc之间的差异对于给定材料不是恒定的，而是取决于材料冷却的条件。特别地，维持熔融聚合物材料的温度越低，结晶越快。而且，熔融聚合物材料移动越快，结晶发生的温度范围将越低。这由图2证实，其示出经由差示扫描量热法(DSC)对聚丙烯样品进行的分析的结果。使分析材料的样品达到比熔融温度更高的温度并且保持几分钟以熔融其中存在的所有晶体。随后，将样品冷却至预设温度并且在该温度下维持一段时间以获得每个样品的结晶。因此，以这种方式，评估每个样品的定时和结晶模式。图2示出在结晶阶段期间，作为时间的函数分析的样品释放的能量。特别地，由A指示的曲线为被冷却至最低温度(等于108℃)的样品的曲线。在该样品中，结晶发生在比所分析的其它样品更短的时间内并且在更低的温度范围内。曲线A示出结晶的放热峰，其在所有分析的样品中最窄。这意指与所分析的所有其它样品相比，该样品的结晶起始温度Tic与结晶终止温度Tfc之间的差异最小。相反，由B指示的曲线涉及在最高温度(即，115℃)下冷却的样品。因为维持样品的高温不能在观察样品的时间段期间形成晶体，所以在该样品中未发生结晶。这示出随着温度维持较低，聚合物材料结晶更快。图7和图8分别示出用DSC分析方法测量的作为材料所需热量的函数的聚丙烯的熔融温度Tf和结晶温度Tc。应当理解，对于分析的聚丙烯，存在约40°的温差。鉴于所有这些，应当注意，在以下描述的过程中将简单地参考结晶温度Tc，理解为结晶起始温度Tic与结晶终止温度Tfc之间的任何温度。类似的推理适用于熔融过程和与其相关的熔融温度。基于从图2获得的数据构建的图3示出在样品中作为时间的函数而变化的结晶质量的百分比。每条曲线涉及样品冷却的不同温度，之后样品温度保持恒定。特别地，每个样品的温度随着在曲线图中从左向右移动而增加。应当注意，样品冷却的温度越低，100％样品质量结晶所需的时间就越少。可定义结晶半期t1/2，其为样品使其一半质量成为结晶所用的时间。基于图2和图3的数据构建的图4示出作为维持样品的温度的函数的结晶半期t1/2。应当注意，随着维持样品的温度增加，结晶半期t1/2也增加。总之，半结晶聚合物在熔融和结晶期间的行为不是唯一限定的，而是受冷却聚合物的冷却条件的影响。特别地，维持熔融聚合物材料的温度越低，结晶发生越快。上述考虑源自于对在静态条件下(即，在所研究的样品不经历变形时)进行的半结晶聚合物材料的行为的研究。在这些条件下发生的结晶称为静止结晶。然而，在半结晶聚合物材料经历变形的情况下，例如在挤压期间，会发生称为流动诱导结晶的现象。随着材料流动，形成在流动方向上取向的各向异性微晶，与仅发生静止结晶的情况相比，这改变了材料的结晶动力学。当聚合物材料冷却到熔融温度Tf以下并且同时聚合物材料变形时，静止结晶和流动诱导结晶结合，从而导致材料整体更快结晶。可利用上述现象以改善由半结晶聚合物制成的管状体的吹塑模制，并且改善用于管状体的吹塑模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成由聚合物材料制成的物体的方法，其中所述聚合物材料具有熔融温度(Tf)，所述方法包括以下步骤：熔融所述聚合物材料；将所述聚合物材料冷却至所述熔融温度(Tf)以下；将所述聚合物材料挤压成管状成型体(H)；将所述管状体(H)插入到具有内腔的模具(60)中；在第一端处封闭所述管状体(H)；通过第二端将空气吹入到所述管状体(H)中，以使所述管状体(H)附着到所述模具(60)的所述内腔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.05 IT 1020160000830361.一种形成由聚合物材料制成的物体的方法，其中所述聚合物材料具有熔融温度(Tf)，所述方法包括以下步骤：熔融所述聚合物材料；将所述聚合物材料冷却至所述熔融温度(Tf)以下；将所述聚合物材料挤压成管状成型体(H)；将所述管状体(H)插入到具有内腔的模具(60)中；在第一端处封闭所述管状体(H)；通过第二端将空气吹入到所述管状体(H)中，以使所述管状体(H)附着到所述模具(60)的所述内腔。2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：熔融至少第二聚合物材料；将所述第二聚合物材料挤压成与所述管状体(H)同心的第二管状体(H1)；将所述管状体(H)和所述第二管状体(H1)插入到具有内腔的模具(60)中；在第一端处封闭所述管状体(H、H1)；通过第二端将空气吹入到所述管状体(H、H1)中，以使所述管状体(H、H1)附着到所述模具(60)的所述内腔。3.根据权利要求2所述的方法，包括将所述第二聚合物材料冷却至所述第二聚合物材料的熔融温度(Tf2)以下的步骤。4.一种用于管状体的吹塑的成形设备，包括：熔融设备(10)，所述熔融设备被构造成熔融聚合物材料；挤压头(50)，所述挤压头被构造成将所述聚合物材料挤压成管状体(H)；模具(60)，具有成型内腔，所述模具被构造成容纳所述管状体...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲奥伦佐·帕里内洛，法布里齐奥·普奇，
申请(专利权)人：萨克米伊莫拉机械合作社合作公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT