冷却多层塑坯的方法技术

在缩短的周期时间内制造耐脱层的多层塑坯的方法。将第一组塑坯模塑到在与其匹配的模腔中的第一组模芯上，在不引起显著的物理变形的情况下尽可能早地从模腔中移去模芯和塑坯，然后在将第二组模芯放置到模腔中的同时在模芯上冷却该塑坯。在模芯上冷却防止了塑坯各层的脱层并减少了在模中的冷却时间。与现有技术中所用的自动冷却管相比，在旋转转头上提供多组模芯还进一步缩短了周期时间。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
冷却多层塑坯的方法                     专利
本专利技术涉及塑料容器的多层塑坯的大量制造，更具体地涉及多层塑坯的没有层分离且加工周期时间缩短的改进的冷却方法。                    专利技术背景目前，塑料容器，如聚对苯二甲酸乙二醇酯饮料瓶的坯料的大量商业生产，使用多位自动激活冷却管以减少总的周期时间。传统的模塑后自动冷却系统接受部分模具中冷却的注塑塑坯，将塑坯冷却到足以释放到传送带上或大储存容器(gaylord〕中而不至对其造成损害的温度，同时为下一组塑坯的注射腾出模腔。例如，如示意图6A～6C所示。具有96个冷却管101的三位自动冷却器100连同一个32腔注塑机102一起依次接受3组(I，II，III〕新模塑塑坯进行模塑后冷却。当从模芯上接受一组塑坯103时(见图6B〕，前两组正在冷却管中冷却。在冷却管中停留两个模塑周期时间后，将第一组塑坯释放到传送带上或gaylord中，经过足够的冷却，在该传送过程中不会发生表面损伤或物理扭曲(即，翘曲〕，然后自动冷却器返回以接受另一组新模塑件；图6A表示一组塑坯注射过程中的“合模”位置；图6B表示一组塑坯从模芯上转移到冷却管中时的“开模”位置；图6C表示连续模塑周期时间中冷却管的依次充填/卸空。然而，在优化多层塑坯的高速自动冷却生产过程中有个问题。更具体的说，发现这些塑坯有在冷却管中脱层的倾向。脱层是指在不同材料层的界面处多层结构的分离。脱层的塑坯毫无用处因而只好扔掉，从而导致生产效率的降低和生产成本的增加。为防止脱层，已在延长在模具中的冷却时间方面作出过努力。然而，这会增加周期时间和降低生产率。另一个方法是增加冷却管中的水温，但这同样会降低冷却效率和增加周期时间。还有一个办法是在不同材料层间施加粘合剂以防止脱层，但这些粘合剂使得容器无法回收(即，回收过程中，容器的各层必须分开然后回收各层的材料)。因此，目前尚无解决这一问题的满意办法。-->商业上有可能希望提供制造小尺寸多层塑料容器，如16或20盎司专用果汁容器的塑坯。然而，采用现有的注塑技术难以以能与用玻璃或果汁瓶(即Tetra-pak)竞争的价格生产这种塑坯。从而许多小尺寸饮料瓶仍然是用玻璃或多层盒子制造的，尽管存在着玻璃的重量和破裂(安全)问题以及果汁盒子的不可回收性。目前商业PET塑坯生产的问题是与大尺寸容器的可替代材料相比仅仅在成本上具有竞争力。因此，PET塑坯制造商们必须增加产量和资金效率以便以可与玻璃和果汁盒替代品竞争的价格上市小尺寸容器。因此，可能希望提供一种制造无脱层且成本有效和资金高效的多层塑坯的方法。                     专利技术概述本专利技术涉及一种冷却多层塑坯而没有脱层且产量增加的方法。该方法使得可以较早地从注射模腔中除去塑坯且塑坯在模芯上冷却(在注射模外)，而其后模塑收缩力不会引起多层塑坯的脱层。与已知的多位自动冷却方法相比周期时间显著缩短。更具体地，在模腔中的第一组模芯上形成第一组塑坯。这些塑坯在模具中以相当高的速度冷却(基于热量向外转移到冷模腔壁而向内转移到冷模芯壁)。模具中的冷却时间减少到足以使得塑坯能从模腔中取出但又保留在模芯上以进行冷却，而塑坯不会遭受任何显著的物理变形。与现有技术中典型的六秒(或更多)的模具冷却时间相比，该模具冷却时间可以减少到，例如，大约两秒。这使得注射模可以在第一组塑坯在第一组模芯上被冷却的同时接受新的一组模芯的进入和第二组塑坯的模塑。另外，与现有的自动系统相比，通过提供旋转转头上的多组模芯，多组模芯可以更有效地依次在模腔中定位。一旦模芯上的第一组塑坯从模腔中取出，可以让它们在模芯上冷却一个或多个模塑周期时间。由于这些塑坯是在较高温度下取出的，它们在较高的温度下维持了更长的时间；该较高的时间/温度条件导致聚合物流动性和额余的分子排列，扩散，和/或各层界面间更高水平的氢键。这会形成改善的层间粘合(注射过程中没有脱层)和下落冲击时改善的抗脱层性能(在转变成吹制容器之后)，但仍然允许层与层间的分离以满-->足回收的目的。根据下面的具体阐述和附图，更具体的叙述本专利技术的这些和其它优点。图1A是一个处于注射模腔和模芯之间的多层塑坯的横断面视图。图1B所示为沿塑坯壁的温度曲线；图1C所示为沿塑坯壁的收缩量。图2A是一个处于现有技术的自动冷却管中的多层塑坯的横断面视图；图2B所示为沿塑坯壁的温度曲线；图2C所示为沿塑坯壁的收缩量。图3A是一个根据本专利技术正在模芯上冷却的多层塑坯的横断面视图；图3B所示为沿塑坯壁的温度曲线；图3C所示为沿塑坯壁的收缩量；图4是一个用于本专利技术的方法的具有多组模芯的旋转转头的示意图。图5所示为根据本专利技术的方法进行模芯冷却，在模具中冷却，和现有技术的自动冷却的塑坯的温度/时间曲线的比较图。图6A～6C表示现有技术的自动冷却方法，图6A为“闭模”步骤，图6B为“开模”步骤，图6C为三组塑坯的冷却顺序。                  本专利技术详述    图1～3表示沿处于注射模中(图1)；处于现有技术的冷却管中(图2)；和处于根据本专利技术的冷却模芯上(图3)的多层塑坯壁的温度梯度和收缩力。图1C和图3C中，沿塑坯侧壁的厚度方向的收缩比图-->2C中的均匀。收缩均匀时，剪切力低，从而导致低的脱层力。与此相反的是，在图2C中，不均匀收缩(由于没有限制的模芯侧收缩)产生高的层间剪切力，导致高的脱层力。因此，比较图2～3可以说明本专利技术是如何避免产生现有技术中的脱层问题的高剪切力的。图1A所示为一处于一放大的模腔20和柱状模芯30之间的注射模中的多层塑坯10。塑坯主要有三个部分组成：一上颈端部分11(具有外螺纹12和颈腰13)，一拉长的圆柱体部分14，和一封闭的半球状底部15。模腔20相似地由一上颈环部分21，中间主体形成部分22，和底端垫板(基底形成部分)23。模具(因而塑坯)通过在模具中的冷却通道6中流动的冷却水5冷却。模芯相似地通过模芯内部32中流动的冷却水冷却。形成不同层的熔融塑料流从入口24流入，向上流经模芯的外表面31和模腔的内表面25之间形成塑坯。图1B所示为如41所示(见图1A)，在从模腔中移去前一刻塑坯沿侧壁部分(即从模芯一侧至模腔一侧)的温度曲线40。虽然侧壁的外侧(模腔一侧)和内侧(模芯一侧)处于基本相同的较冷的温度，由于从塑坯的内和外外表面到水冷却的模腔和模芯的热交换，沿侧壁存在一温度梯度，且塑坯内外表面实际上处于较高(较热)的温度。图1C所示为沿同一侧壁部分41的收缩曲线42(缘于温度梯度)。在该实例中，提供了一个具有未用过的饮料瓶级PET的内侧外层43和外侧外层47，高阻氧材料的内侧和外侧中间层44和46(如，乙烯乙烯醇-EVOH)，和未用过的PET中间核心层45的5层塑坯。另外，再生或用过的PET(PC-PET)也可以用作中间层(与未用过的PET相比成本低)，也可以使用高温聚合物，如PET与聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的共聚物，以用于高温应用(如热罐装，再罐装)。EVOH中间层44，46可以非常薄(相对于其它层来说)，而且以有效的成本提供所希望的氧气阻隔性能。核心层45可以是整个壁厚的50％，内层和外层43，47各占25％。材料、层数和层厚各种变化都是可能的，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
形成多层塑坯的方法，其中第一组模芯放置在与其相匹配的模腔中，充填模腔以在第一组模芯上形成第一组多层塑坯，通过与冷模腔和冷模芯相接触，在模腔中以相对较高的冷却速率冷却第一组塑坯，然后将第一组塑坯从模腔中移去以进一步冷却，其改进之处包括：通 过在塑坯可以在模芯上冷却而没有显著的物理变形的同时立即从模腔中移去第一组模芯和塑坯，以减少冷却时间；和以第二较低的冷却速率，在模芯上冷却多层塑坯以使塑坯在较高的温度下维持较长时间，和能使其增加分子排列，扩散和／或层间键合，从而产生改善的 耐脱层性能。

【技术特征摘要】
US 1994-12-28 08/365,2051.形成多层塑坯的方法，其中第一组模芯放置在与其相匹配的模腔中，充填模腔以在第一组模芯上形成第一组多层塑坯，通过与冷模腔和冷模芯相接触，在模腔中以相对较高的冷却速率冷却第一组塑坯，然后将第一组塑坯从模腔中移去以进一步冷却，其改进之处包括：通过在塑坯可以在模芯上冷却而没有显著的物理变形的同时立即从模腔中移去第一组模芯和塑坯，以减少冷却时间；和以第二较低的冷却速率，在模芯上冷却多层塑坯以使塑坯在较高的温度下维持较长时间，和能使其增加分子排列，扩散和/或层间键合，从而产生改善的耐脱层性能。2.一种周期时间缩短但还防止塑坯各层脱层的形成多层塑坯的方法，该方法包括如下步骤：在与其相匹配的模腔中提供第一组模芯；往模腔中充填多种聚合物树脂以在第一组模芯上形成第一组多层塑坯；从模腔中移去第一组模芯和塑坯，并在模芯上冷却第一组塑坯，其中，只要不导致塑坯发生显著的物理变形，尽早从模腔中移去第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦恩N科莱特，托马斯E纳希尔，苏佩安M克里什纳库马，
申请(专利权)人：大陆PET技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]