CN101733908A - 中空品的成形装置和成形方法 - Google Patents

Abstract

一种中空品的成形装置和成形方法，其利用气体和水的特征，能实现由热塑性树脂制成的中空品的中空部分的壁面均匀化。本发明的中空品的成形装置具有：成形机本体，其包括第一成形模具、第二成形模具，这些模具包括形成成形品形状部的空腔部和剩余材料室；使空腔部与剩余材料室彼此连通或隔断的塞子；向空腔部内注入材料的材料注入口；排出中空形成后成形品内部的残留水的压缩空气射出阀；射出气体或水的气体·水射出单元；设于第二成形模具的气体·水流路；设于第二成形模具的气体·水射出阀；安装于气体·水流路的排出端的气体·水排出阀；进行成形机本体、气体·水射出单元的成形处理的包括水温控制的程序控制的成形控制器、操作/控制盘。

Description

中空品的成形装置和成形方法

技术领域

本发明涉及一种中空品的成形装置和成形方法，其利用气体和水的特征，能实现中空品内的中空部分的壁面的均匀化。

背景技术

一直以来，例如作为合成树脂制的管体等中空品的成形方法，有挤压成形、拉拔成形、吹气成形等各种方法，但在例如使用成形模具并向被填充在成形模具的空腔内的成形材料内注入高压的水来形成中空部分、从而成形中空品的成形机时，中空部分的壁面的粗糙度不均匀而形成粗糙面，因而很难制造高品质的中空品。

作为本发明相关的现有技术，例如在专利文献1中提出了一种成形装置，该成形装置向形成中空品的模具的空腔内供给由热固性树脂组成的树脂材料，使上述空腔被大致完全填满，并向被供给到空腔内的树脂材料内注入惰性气体等来形成中空部，成形中空品。

上述成形装置的情况下，由于在中空部的形成时使用惰性气体等，因此能推断成形结束后在中空品的冷却上要有时间。

专利文献1：日本专利特开2003-170462号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题是不存在使气体和水在中空品的中空部分的形成中发挥作用、能实现中空部分的壁面均匀化和成形周期的缩短化这样的由热塑性树脂制成的中空品的成形装置和成形方法。

本发明的中空品的成形装置最主要的特征是具有：成形机本体，该成形机本体包括能打开关闭的成形模具，该成形模具包括形成成形用材料的成形品形状部的空腔部和收纳剩余材料的剩余材料室；塞子，该塞子使上述空腔部与剩余材料室彼此连通或隔断；材料注入口，该材料注入口向上述空腔部内注入材料；压缩空气射出阀，该压缩空气射出阀使其射出端面向剩余材料室，排出中空形成后成形品内部的残留水；气体·水射出单元，该气体·水射出单元被配置于上述成形机本体的外部，射出气体或水；气体·水流路，该气体·水流路的一端侧作为来自气体·水射出单元的气体或水的注入端，另一端侧作为气体或水的排出端；气体·水射出阀，该气体·水射出阀配置于上述气体·水流路的中途位置与上述空腔部的注入侧之间；气体·水排出阀，该气体·水排出阀安装于上述气体·水流路的排出端的下部，打开或关闭气体·水流路的另一端侧；以及控制装置，该控制装置进行上述成形机本体、气体·水射出单元的成形处理(process)的程序控制，构成为进行：向上述空腔部内填充热塑性树脂材料；通过注入气体、水形成所要成形的中空品的中空部分并使剩余材料流入剩余材料室；按水、空气的顺序进行排出；用压缩空气冷却中空品的中空部分；通过打开成形模具来取出由热塑性树脂制成的中空品。

根据技术方案1、技术方案2所述的发明，包括：成形机本体，该成形机本体由第一成形模具、第二成形模具构成，该第一成形模具、第二成形模具具有被塞子隔开的中空的空腔部和剩余材料室；材料注入口，该材料注入口向空腔部内注入热塑性树脂材料；压缩空气射出阀，该压缩空气射出阀排出内部的残留水；设于第二成形模具的气体·水射出单元、气体·水流路、气体·水射出阀；以及打开或关闭气体·水流路的另一端侧的气体·水排出阀，而且还包括向成形机本体供给来自控制装置的气体·水的气体·水射出单元，根据上述结构，巧妙利用气体和水的特征，实现中空品的中空部分的壁面均匀化和冷却效率的提升带来的成形周期的缩短化，据此，能得到质量良好的由热塑性树脂制成的中空品，此外，若进行射出水的温度控制，则能实现并提供一种还能实现中空品的内表面高品质的中空品的成形装置。

根据技术方案3、技术方案4所述的发明，通过使用技术方案1、技术方案2所述的发明的成形装置，按照顺序进行热塑性树脂材料的填充工序、气体的注入工序、水的射出工序、水的排出工序及通过压缩空气进行的水的排出工序、成形后的中空品的取出工序，在成形时巧妙利用气体和水的特征，实现中空品的中空部分的壁面均匀化和冷却效率的提升带来的成形周期的缩短化，能得到质量良好的由热塑性树脂制成的中空品，此外，若进行射出的水的温度控制，则能实现并提供一种还能实现中空品的内表面高品质的中空品的成形装置。

附图说明

图1是表示本发明实施例的成形装置的整体的概略结构图。

图2是表示本实施例的成形装置的中空品成形工序中的材料的填充工序的概略剖视图。

图3是表示本实施例的成形装置的中空品成形工序中的气体的注入工序的概略剖视图。

图4是表示本实施例的成形装置的中空品成形工序中的水的射出工序的概略剖视图。

图5是表示本实施例的成形装置的中空品成形工序中的水的射出工序的持续状态的概略剖视图。

图6是表示本实施例的成形装置的中空品成形工序中的水的排出工序的概略剖视图。

图7是表示本实施例的成形装置的中空品成形工序中的水的排出工序的持续状态的概略剖视图。

图8是表示本实施例的成形装置的中空品成形工序中的用压缩空气进行的水的排出工序的概略剖视图。

图9是能通过本实施例的成形装置、成形方法得到的中空品的概略剖视图。

(符号说明)

1 成形装置

2 成形机本体

3 第一成形模具

4 第二成形模具

5 空腔部

5a 材料导入空间部

6 剩余材料室

7 成形品形状部

8 塞子

9 材料注入口

10 压缩空气射出阀(valve)

11 气体·水射出单元

12 气体·水流路

13 气体·水射出阀

14 气体·水排出阀

21 成形控制器

22 操作/控制盘

30 中空品

31 中空部分

具体实施方式

本发明的目的在于实现并提供一种特别巧妙地利用气体和水的特征、能实现中空品内的中空部分的壁面均匀化和成形周期的缩短化的由热塑性树脂制成的中空品的成形装置。

本发明的中空品的成形装置通过以下结构实现上述目的，其具有：成形机本体，该成形机本体包括能打开关闭的第一成形模具、第二成形模具；空腔部和剩余材料室，该空腔部和剩余材料室分别设于上述成形机本体内的下侧和上侧，上述空腔部形成成形用材料的成形品形状部，上述剩余材料室收纳剩余材料；塞子，该塞子使上述空腔部与剩余材料室彼此连通或隔断；材料注入口，该材料注入口向上述空腔部内注入材料；压缩空气射出阀，该压缩空气射出阀被配置于上述第二成形模具的上部，使其射出端面向剩余材料室，排出中空形成后成形品内部的残留水；气体·水射出单元，该气体·水射出单元被配置于上述成形机本体的外部，射出气体或水；气体·水流路，该流路被设于上述第二成形模具的下部，并且一端侧作为来自气体·水射出单元的气体或水的注入端，另一端侧作为气体或水的排出端；材料导入空间部，该材料导入空间部设置于上述空腔部的下侧；气体·水射出阀，该气体·水射出阀配置于上述气体·水流路的中途位置与材料导入空间部之间；气体·水排出阀，该气体·水排出阀安装于上述气体·水流路的排出端的下部，打开或关闭气体·水流路的另一端侧；以及控制装置，该控制装置进行上述成形机本体、气体·水射出单元的成形处理中的包括水温控制的程序控制，构成为进行：向上述空腔部内填充热塑性树脂材料；通过注入气体或水、形成所要成形的中空品的中空部分并使剩余材料流入剩余材料室；按水、空气的顺序进行排出；用压缩空气冷却中空品的中空部分；通过打开第一成形模具、第二成形模具来取出由热塑性树脂制成的中空品。

实施例

以下参照图1至图9对本发明实施例的中空品30的成形装置1进行详细说明。

本实施例的中空品30的成形装置1是向被填充在空腔部5内的热塑性树脂组成的成形用材料(在图2至图8中用涂黑表示)射出气体和水来成形中空的由热塑性树脂制成的成形品30的装置。在此，气体是指空气、惰性气体、二氧化碳等各种气体，以此进行以下说明。

本实施例的中空品30的成形装置1具有：成形机本体2，该成形机本体2包括形成相对面能接合、分离的第一成形模具3、第二成形模具4；以及中空的空腔部5和剩余材料室6，该中空的空腔部5和剩余材料室6分别形成于上述成形机本体2内的下侧和上侧。

上述空腔部5通过将上述第一成形模具3、第二成形模具4的相对区域的整体加工成与成形品的外观形状对应、作为成形品形状部7而形成。

上述剩余材料室6被形成为与上述空腔部5连通，在中空形成时收纳剩余材料，并且如图1所示，在上述空腔部5与剩余材料6之间能插入拔出地配置有能沿箭头方向移动的隔开用塞子8。

本实施例的中空品30的成形装置1还具有：材料注入口9，该材料注入口9设于第一成形模具3，向空腔部5内注入由热塑性树脂组成的材料；压缩空气射出阀10，该压缩空气射出阀10配置于第二成形模具4的上部，使其射出端面向剩余材料室6，排出中空形成后成形品内部的残留水；气体·水射出单元11，该气体·水射出单元11被配置于成形机本体2的外部，射出气体或水；气体·水流路12，该气体·水流路12被设于第二成形模具4的下部，并且一端侧作为来自气体·水射出单元11的气体或水的注入端，另一端作为气体或水的排出端；材料导入空间部5a，该材料导入空间部5a设于上述空腔部5的下侧；气体·水射出阀13，该气体·水射出阀13配置于上述气体·水流路12的中途位置与材料导入空间部5a之间；以及气体·水排出阀14，该气体·水排出阀14安装于上述气体·水流路12的排出端的下部，打开或关闭气体·水流路12的另一端侧。

本实施例的中空品30的成形装置1还包括由成形控制器21和附属的独立于操作系统的操作/控制盘22组成的控制装置。

上述成形控制器21是射出气体、水的设备，并且是包括能高效率地控制气体、水的压力和流量的程序的高扩展性设备，在设备内部安装有超高压泵、增压机、蓄压器(accumulator)、附带温度调节功能的储水容器等，构成为对上述气体·水射出单元11供给气体、水。

从上述成形控制器21向上述气体·水射出单元11的气体、水的供给形态能选择只供给高压气体、只供给水、供给气体和水两者等。

据此，本实施例的中空品30的成形装置1能对应通过注入高压气体来形成中空的产品、通过注入水来形成中空的产品和通过注入气体和水两者来形成中空的产品等各种成形方法。

上述操作/控制盘22构成为实行本实施例的中空品30的成形装置1中的成形处理的程序控制。

作为在上述成形控制器21与成形机本体2之间通信的信号，能列举如下：安全门、紧急停止等安全相关的交互信号；打开成形模具、关闭成形模具、允许材料射出、材料射出/填充/压力保持结束等成形模具相关的交互信号等。

另外，若是设于成形机本体侧的未图示的控制装置中附加有与上述情况等同的程序的成形机，则也能从成形机侧直接实行成形处理的控制。

接着，对使用本实施例的成形装置1的中空品30的成形方法进行说明。

(1)材料的填充工序

首先，如图2所示，使成形机本体2的第一成形模具3与第二成形模具4形成接合状态(关闭状态)，并且通过上述塞子8形成用塞子切断向剩余材料室6的流入的状态，从材料注入口9向成形机本体2的空腔部5填充成形用的由热塑性树脂组成的材料。

此时，将填充条件设定为空腔部5表面的成形品形状部7的形状能充分复制的流量和压力。

此外，为防止在填充材料后材料泄漏产生的不理想情况，打开上述气体·水排出阀14，从成形控制器21向气体·水射出单元11供给气体，并使其在气体·水流路12、气体·水排出阀14内流通。

(2)气体的注入工序

如图3所示，材料充填工序结束后确认压力保持，并打开上述塞子8，关闭上述气体·水排出阀14，然后，从上述成形控制器21经由气体·水射出单元11、气体·水流路12、气体·水射出阀13向空腔部5注入适量的规定压力的气体，并在被填充的材料中形成中空部分31。

此时，注入气体根据成形的中空品30的材料的不同而使用不同的种类，考虑被注入的气体会被紧接着射出的水的压力压缩而温度上升，例如，若是温度上升会发生烧焦的材料，则中空品30的内表面的粗糙度会变差，因此不使用空气等含氧气体，而是注入氮气，防止中空品30的内表面烧焦。

通过被注入上述空腔部5内的气体的气压的作用，与中空部分31相当的剩余材料如图3所示被向剩余材料室推压流动。

(3)水的射出工序

接着，如图4所示，气体填充工序一结束，便从上述成形控制器21经由气体·水射出单元11、气体·水流路12、气体·水射出阀13开始向空腔部5射出规定压力的水来进行中空部分31的形成。

此时，通过操作员对上述操作/控制盘22进行操作，用程序来控制向空腔部5内射出的水的流量和压力，据此能始终反复进行稳定的操作。

如图5所示，通过上述水的射出，能进一步扩大中空部分31，剩余材料流入剩余材料室6。此外，直到空腔部5内完全形成中空部分31为止，一直用水压进行压力保持。

此外，若在上述成形控制器21中设置未图示的水用加热装置(加热器)和冷却装置(热交换器)，形成能进行射出水的温度控制的结构，则能缓和中空品30的内表面的急速冷却，针对热塑性树脂的每个特性发挥最佳的效果，实现各个中空品30的内表面的高品质。

(4)水的排出工序

接着，如图6所示，打开上述气体·水排出阀14，停止来自气体·水射出单元11的水的供给，然后，按从上述空腔部5内的中空部分31经由气体·水射出单元11、气体·水流路12、气体·水排出阀14的流路排出水。

此时，如图6、图7所示，被水压压缩而被封闭在剩余材料室6内的被压缩的气体的斥力使中空部分31内的水向成形机本体2的外部排出。此时，由于配置于所注入的水的前端的气体使得水的前进路线不会被急速冷却，因此能发挥使中空部分31的内表面变得极为圆滑的效果。

(5)通过压缩空气进行水的排出工序

接着，如图8所示，作为成形的最后阶段，打开上述压缩空气射出阀10，将压缩空气向剩余材料室6、空腔部5内的中空部分31射出，从而使内部滞留的水分向成形机本体2的外部排出。

据此，排出中空部分31的残留水分时，被成形的中空品30的余热被高效率地冷却，能实现成形周期的缩短。

(6)此后，通过打开上述第一成形模具3、第二成形模具4，能得到截面形状如图9所示的内部具有中空部分31的产品、即由热塑性树脂制成的中空品30。

对本实施例的成形装置1和成形方法中采用的上述气体和水进行考察后得知，气体随着压力的变化体积会自由地变化。因此，虽能得到与被成形的材料的熔融状态对应的行为，但控制为固定的流量和压力很困难。

另一方面，由于水的体积不受压力影响始终保持恒定的状态，因此能可靠地进行压力和流量的控制。

通过将上述的气体拥有的难点用水的特征来弥补，即通过有效利用气体和水的特征，能实现本实施例的中空品30的成形装置1和中空品30的成形方法。

此外，与水接触的上述中空部分的壁面被急速冷却而形成表皮层。水一边破坏上述表皮层一边连续地反复形成和破坏表皮层，其结果是，上述中空部分31的壁面的粗糙度变得不均匀而形成粗糙表面。

本实施例的成形装置1和成形方法的情况是兼用气体和水，在成形时最初向上述空腔部5注入空气，接着射出水，因此，在空腔部5内空气首先形成中空部分31，缓和表皮层的形成，起到使中空部分31的壁面变得均匀且平滑的效果。

此外，由于气体与水相比冷却效率低，因此还具有接触表面的固化进行延迟而不容易形成表皮层的优点。

根据以上说明的本实施例的成形装置1，包括：成形机本体2，该成形机本体2由第一成形模具3、第二成形模具4组成，具有用于有效利用气体和水各自的特征的被塞子8隔开的中空的空腔部5和剩余材料室6；材料注入口9，该材料注入口9向空腔部5内注入热塑性树脂材料；压缩空气射出阀10，该压缩空气射出阀10排出内部的残留水；设于第二成形模具4的气体·水射出单元11、气体·水流路12、气体·水射出阀13；气体·水排出阀14，该气体·水排出阀14打开或关闭气体·水流路12的另一端侧，而且，还包括向成形机本体2供给来自成形控制器21的气体、水的气体·水射出单元11，根据上述结构，巧妙利用气体和水的特征，实现中空品30的中空部分31的壁面均匀化和成形周期的缩短化，并能成形、实现质量良好的由热塑性树脂制成的中空品30。

此外，根据本实施例的成形方法，通过将已述的材料的填充工序、气体的注入工序、水的射出工序、水的排出工序和用压缩空气进行的水的排出工序按顺序实行，在成形时巧妙利用气体和水的特征，实现中空品30的中空部分31的壁面均匀化和成形周期的缩短化，能成形、实现质量良好的中空品30。

另外，本实施例的成形装置1中，所述空腔部5和所述剩余材料室6为纵向配置，但也可将空腔部5和剩余材料室6横向配置进行实施。

本发明能广泛应用于热塑性树脂制的筒体、管体、中空部件的成形。

Claims (4)

1.一种中空品的成形装置，其特征在于，具有：

成形机本体，该成形机本体包括能打开关闭的成形模具，该成形模具包括形成成形用材料的成形品形状部的空腔部和收纳剩余材料的剩余材料室；

塞子，该塞子使所述空腔部与剩余材料室彼此连通或隔断；

材料注入口，该材料注入口向所述空腔部内注入材料；

压缩空气射出阀，该压缩空气射出阀使其射出端面向剩余材料室，排出中空形成后成形品内部的残留水；

气体·水射出单元，该气体·水射出单元被配置于所述成形机本体的外部，射出气体或水；

气体·水流路，该气体·水流路的一端侧作为来自气体·水射出单元的气体或水的注入端，另一端侧作为气体或水的排出端；

气体·水射出阀，该气体·水射出阀配置于所述气体·水流路的中途位置与所述空腔部的注入侧之间；

气体·水排出阀，该气体·水排出阀安装于所述气体·水流路的排出端的下部，打开或关闭气体·水流路的另一端侧；以及

控制装置，该控制装置进行所述成形机本体、气体·水射出单元的成形处理相关的程序控制，

构成为进行：向所述空腔部内填充热塑性树脂材料；通过注入气体、水形成所要成形的中空品的中空部分并使剩余材料流入剩余材料室；按水、气体的顺序进行排出；用压缩空气冷却中空品的中空部分；通过打开成形模具来取出由热塑性树脂制成的中空品。

2.一种中空品的成形装置，其特征在于，具有：

成形机本体，该成形机本体包括能打开关闭的第一成形模具、第二成形模具；

空腔部和剩余材料室，该空腔部和剩余材料室分别设于所述成形机本体内的下侧和上侧，所述空腔部形成成形用材料的成形品形状部，所述剩余材料室收纳剩余材料；

塞子，该塞子使所述空腔部与剩余材料室彼此连通或隔断；

材料注入口，该材料注入口向所述空腔部内注入材料；

压缩空气射出阀，该压缩空气射出阀被配置于所述第二成形模具的上部，使射出端面向剩余材料室，并排出中空形成后成形品内部的残留水；

气体·水射出单元，该气体·水射出单元被配置于所述成形机本体的外部，射出气体或水；

气体·水流路，该气体·水流路被设于所述第二成形模具的下部，并且一端侧作为来自气体·水射出单元的气体或水的注入端，另一端侧作为气体或水的排出端；

材料导入空间部，该材料导入空间部设于所述空腔部的下侧；

气体·水射出阀，该气体·水射出阀配置于所述气体·水流路的中途位置与材料导入空间部之间；

气体·水排出阀，该气体·水排出阀安装于所述气体·水流路的排出端的下部，打开或关闭气体·水流路的另一端侧；以及

控制装置，该控制装置进行所述成形机本体、气体·水射出单元的成形处理相关的包括水温控制的程序控制，

构成为进行：向所述空腔部内填充热塑性树脂材料；通过注入气体或水，形成所要成形的中空品的中空部分并使剩余材料流入剩余材料室；按水、气体的顺序进行排出；用压缩空气冷却中空品的中空部分；通过打开第一成形模具、第二成形模具来取出由热塑性树脂制成的中空品。

3.一种中空品的成形方法，其特征在于，包括如下工序：

在将成形机本体的成形模具关闭、并用塞子切断向剩余材料室的流入的状态下，从材料注入口向成形机本体的空腔部填充由热塑性树脂组成的成形用材料；

材料填充工序结束后，打开塞子，关闭气体·水排出阀，然后，从控制装置经由气体·水射出单元、气体·水流路、气体·水射出阀向空腔部注入适量的规定压力的气体，在被填充的材料中形成中空部分而形成中空品，并且将剩余材料向剩余材料室推压流动；

气体填充工序一结束，便从控制装置经由气体·水射出单元、气体·水流路、气体·水射出阀开始向空腔部射出规定压力的水，进行中空部分的形成，并且使剩余材料进一步向剩余材料室流入；

打开气体·水排出阀，按从所述空腔部内的中空部分经由气体·水射出单元、气体·水流路、气体·水排出阀的流路排出水；

打开压缩空气射出阀，将压缩空气向剩余材料室、空腔部内的中空部分射出，并将内部滞留的水分向成形机本体的外部排出；以及

打开成形模具，取出成为产品的由热塑性树脂制成的中空品。

4.一种中空品的成形方法，其特征在于，包括如下工序：

在将成形机本体的第一成形模具、第二成形模具关闭并用塞子切断向剩余材料室的流入的状态下，从材料注入口向成形机本体的空腔部填充由热塑性树脂组成的成形用材料；

材料填充工序结束后，打开塞子，关闭气体·水排出阀，然后，从控制装置经由气体·水射出单元、气体·水流路、气体·水射出阀、材料导入空间部向空腔部注入适量的规定压力的气体，在被填充的材料中形成中空部分而形成中空品，并且将剩余材料向剩余材料室推压流动；

气体填充工序一结束，便从控制装置经由气体·水射出单元、气体·水流路、气体·水射出阀开始向空腔部射出规定压力的经温度控制后的水，进行中空部分的形成，并且使剩余材料进一步向剩余材料室流入；

打开气体·水排出阀，按从所述空腔部内的中空部分经由气体·水射出单元、气体·水流路、气体·水排出阀的流路排出水；

打开压缩空气射出阀，将压缩空气向剩余材料室、空腔部内的中空部分射出，并将内部滞留的水分向成形机本体的外部排出；以及

打开第一成形模具、第二成形模具，取出成为产品的由热塑性树脂制成的中空品。

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