CN1041129A - 热塑性片材的成型方法 - Google Patents

Abstract

一种热塑性挤塑料片直接挤入一组回火辊，其上下表面均受到冷却，但其内部则仍保持熔融状态。将该部分料片冷却的送到一传送装置上，并由传送装置将该料片送往热成型机。料片在其与传送装置接触的表面层重新加热到可以进行热成型的温度(但低于会使料片粘附在传送装置上的温度)之后才脱离传送装置。用于将挤塑出来的热塑性塑料料片送往热成型机的设备包括一组回火辊和传送装置，它们之间的相对位置是可以调节的，从而可控制料片与之接触的传送装置的长度。

Description

本发明涉及这样一种通用技术，即将热塑性塑料挤塑成片材，然后将该热的塑料片材直接送往成型，做成象食品容器之类的空心物体。

这种工艺一般需要有一种将热塑性塑料挤塑成片材的设备、一组温度得到控制的混合辊以控制挤塑料片的厚度和将其总的温度降低到所要求的成型温度、一种将熔融的而且往往是下垂的料片送入成型机的装置和一种在成品成型和稳定后从料片上修整出成品的装置。

可以挤塑成片材并可用于本发明的方法的材料一般包括几乎所有已知的热塑性塑料和它们的各种组合，这种组合可以是共混或用多台挤塑机同时挤塑并送入单一的模头中而形成一些离散层。

在本发明的应用中，我们尤其感兴趣的（但不是唯一感兴趣的）是那些熔融后象粘流体而不象橡胶状膜片的材料。一般，结晶聚烯烃如高密度聚乙烯和聚丙烯都具有明确的熔点且其熔体流变情况与高粘流体相似。这类材料主要靠粘性阻力承受压力，因此当片材没有得到完全支承而悬挂时便会下垂和蠕变。象聚氯乙烯和聚苯乙烯之类的材料当其处于熔融态时具有内聚弹性，这使它们能比较容易地被送入热成型设备，因此它们已成为传统的优先选用于热成型的材料。

但是近来不透氧度高的聚合物如乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）和聚偏二氯乙烯（PVDC）等的出现导致一种新的食品包装方法，该方法与包装金属罐头食品相似，将食品包装和密封在一塑料包装袋中并在温度高达140℃的蒸汽罐中消毒。聚丙烯是少数几种易于获得的、具有足以经受蒸汽消毒的较高耐温性的树脂之一。它经常通过共挤塑的方法与一层上述不透氧度高的塑料结合以制造用于非渗透性好的塑料包装的基材。

其它制造方法，如注塑，不适合于多层空心容器的经济生产，因此较为成熟的热成型技术目前正经受着发展变化，旨在获得可以进行蒸汽消毒的、以聚丙烯为基础的、非渗透性好的容器的经济的热成型方法。

我们发现，要重新加热预挤塑聚丙烯片材并然后加以热成型是困难的。该材料的温度达到其结晶熔点以后其熔体立即下垂，这样就非常难于用已知的方法（如红外辐射）加热面积大小适当的悬挂片材和将这种下垂的熔融材料片材送入具有通常工业用尺寸和产量的热成型机。目前热成型工序的很多操作人员发现，在刚刚低于聚丙烯的结晶熔点的温度下使聚丙烯成型往往能获得比较好的结果。这种所谓固相成型通常会在制成的容器的壁内产生残余应力，当这种应力在消毒过程中消除时会造成难看的变形。固相成型的还有一个问题是常用的EVOH和PVDC树脂的熔点比聚丙烯的高，这种材料的薄不渗透层在聚丙烯固相成型温度下成型时较易于受到破坏。

因此，我们已发展了一种工艺和方法，利用该工艺和方法可将处于所谓熔融相的聚丙烯传送和成型。将熔融物直接挤塑进入成型工序，这就克服了将预先制成的聚丙烯片材重新加热的许多困难，而且还带来更多的经济性，如节省重新加热预先制成的片材料所需的能耗。

有两种成型机或热成型机可用于这种挤塑进料工艺：连续式和间歇式热成型机。典型的连续式热成型机如Kurz在美国专利第4，235，579号中所描述，是利用与连续送入的熔融片材差不多是同步运动的成型工具工作的。在这种成型机中，解决熔融料片的传送问题的方法往往是使运动着的成型工具的运动速度大于熔融料片离开回火辊的速度从而在料片中产生较为恒定的张力。这种方法在Fleckonoe-Beown的美国专利申请第762，069中有所描述，在这里作为参考并入本发明。

间歇式成型机要求一段一段地供入料片。用直接挤塑进料法为这种成型机供料时，由于料片是连续挤塑的，而间歇地供入成型机的却是这种连续产生一段一段的料片，这就在二者之间造成滞后现象，因此必须提供补偿这种滞后的装置。

Thiel在美国专利第4，105，386号中介绍用回火辊在挤塑料片上形成冷却的支承层，并用一可移动的补偿或“浮动”辊，通过其移动来储存间歇进料之间料片的多余长度。

还有许多其它热塑性塑料也象聚烯烃那样具有流体熔融物，如聚对苯二甲酸亚烷酯、聚碳酸酯和聚酰胺。这些材料都具有成型零件所需要的性能，但大家都知道，如果没有某种支承其柔软、下垂的熔融片材的装置，要将其送入热成型机即使不是不可能也是很困难的。过去人们曾尝试用从动传送带来支承并传送这些材料以将其加入热成型机，但失败了，因为这些材料的流体熔融物会自然而然地使传送带材料湿润并粘附在其上。

用传送带支承熔融塑料挤出物的原理并不是新的，这在Loosen的欧洲专利申请第0，226，748号和Asano的美国专利第4，459，093号中均有描述，在这里作为参考并入本发明。该先有技术并未论述如何解决流体熔融材料对传送带的粘结问题。

但先有技术中还公开了其它方法，包括使整个挤塑机朝着成型位置移动和离开成型位置移动（Asano的美国专利第4，150，930号），同时采用一同步的延伸托架，该托架的两侧有链条和夹具，夹住并支承熔融的片材的两边并将其送入成型位置。但是要使比较大而重的挤塑机很快地移动，以跟上每分钟一般能工作10-20个冲程的热成型机，在机械方面显然是很困难的。另一个明显的缺点是，当流体熔融物片材悬挂在纵向边缘的支承夹具之间时其横向的支承不足。

最后，在Keifer的联邦德国专利第2，634，976号中描述了另一种方法，该方法是将熔融料片的悬链线支承在两个从动辊之间，该两从动辊开始时相隔一定的距离，然后使其靠近以在两个辊之间形成受热下垂片材。这样就可消除两次进料之间材料的过长，同时也保证不会由于在两次进料之间保持不动的熔融片材与下游的辊的经常接触而出现冷却材料区。但这种方法还是不能为柔软的流体熔融材料片料（如熔融的聚烯烃）提供足够的支承。

本发明的一个目的是提供一种可以支承和输送熔融片材形式的流体熔融材料的装置，利用这种装可将这种材料直接由挤塑机送入连续工作或间歇工作的成型机。

本发明的另一个目的的是提供一种能使上述流体熔融材料片材在送入成型部位之前达到最佳成型温度状态的装置。

本发明的再一个目的是实现流体熔融片材的这种温度调节、支承和传送，以使作用在该流体熔融物内的任何张力或应力降低到最低程度或进行控制，从而使由该熔融物成型而得的零件（不管每一零件在成型时所供入的任何特别的单段片材上所占的位置如何）都具有基本上是均匀的厚度和一致的性能。

本发明的再另一个目的是提供一种能使状态调节装置和传送装置适用于使不同种类的熔融材料片材和不同厚度的片材回火和进料并将经过回火的熔融片材送入连续式或间歇式成型机的方法。

因此，本发明的一个方面是提供一种热成型空心物体的方法，包括将一种热塑性塑料料片直接挤塑到一组温度得到控制的回火辊中;使料片通过所述的回火辊以使料片的上、下表面层得到冷却而在料片的上、下表面层之间的内部则仍保持熔融状态;将部分冷却的料片供给到一传送装置上并将该料片传送到热成型机的入口处。该方法的特点在于可使料片在其与传送装置接触的表面层被料片熔融的内部重新加热到可以进行热成型的温度（但低于会使料片粘附在传送装置上的温度）之前一直留在传送装置上。

本发明的另一方面是提供用于将热塑性塑料片材由挤塑机供给热成型机的设备，该设备包括：一组温度得到控制的回火辊，用以接受来自挤塑机的熔融热塑性塑料料片;用以接受来自回火辊的已经过回火的料片并将该料片传送到热成型机入口的装置。该设备的特点在于回火辊与传送装置的相对位置以及料片所接触的传送装置的长度是可以调节的，从而可以控制与传送装置接触的料片表面的温度，使料片进入热成型机时其温度已达到可以进行热成型的温度，但低于会使料片粘附在传送装置上的温度。

下面结合附图对本发明作简要的描述。

图1所示为本发明应用于连续式热成型机的一个实施方案，其中流体熔融片材1由一挤塑模头挤出后在回火辊2与3之间通过，该两个回火辊在4的位置压轧片材，控制其厚度。然后靠一可调节的回火辊6使该材料保持与回火辊3接触，回火辊6可根据所加工的材料的种类和厚度以及所采用的加工条件而移动到很多位置上，如移动到6′处。

通过一个可变导向辊8（图上也示出了其另一位置8′）将此时下表面已凝结成固态的片材7引导到移动着的传送带10上。传送带10个由一温度受控制的辊9传动的，辊9起到控制传送带10的温度的作用。

然后在来自片材内部的残留热的流动使片材的下表面再熔化之前使基本上是流体熔融物的片材在位置11处脱离传送带，这样可避免其粘附在传送带10上。

接着，该材料进入一连续式成型机，图中的成型机15是该类成型机的一种具体体现，它包含许多相对的成对的移动着的阳模13与阴模12，将熔融片材成型做成制品14。

图2所示为本发明的另一具体体现，图中支承料片的传送装置能围绕处于料片片材平面内的一个可动的支点而转动。

图3所示为图1所示的辊的另一种配置情况。

图4所示为本发明的更为详细的情况，图中的一挤塑机连续地挤出的流体熔融片材在受到温度调节和支承的情况下传送入一间歇地工作的成型机。

图5所示为熔融片材在通过本发明的状态调节和进料过程中各阶段时典型的内部温度分布情况。

图6所示为本发明的另一具体体现，其传送装置适合于为具有水平方向移动的成型工具的成型机送料。

图7所示为本发明的另一具体体现，其传送装置适用于将材料留在传送带上，直至成型工具打开并能接受进料时为止。

图8所示为本发明的又一种具体体现，能将材料储存在传送带内通过使拖出辊（pull-off    roll）27停止转动而形成的一挂环中，并能使浮动储料辊25通过从动辊9将多余的传送带长度供给传送装置的顶部。

下面参照附图对本发明作更详细的描述。

在图1中，流体熔融物片材或料片1由模头连续直接地挤入不断地转动着的辊2和辊3之间的辊隙4中。流体熔融物的厚度虽然主要取决于挤塑模头的模唇之间的已调好的模口间隙，但也取决于辊2和辊3的旋转表面速度与熔融物挤出时的线速度的相对关系和辊2与辊3之间的辊隙4。一般宜将辊的速度调到使辊隙4有熔融物满出的程度。这样即使当挤塑机挤出材料的速率有少许波动时也能保证从辊隙4出来的料片具有恒定的厚度。

因此对一定的片材厚度和挤出速率来说，一般有一最佳的辊运转速度。要想控制料片的温度就必须变换辊的温度或改变料片与辊接触的长度。业已发现，单单通过改变辊的温度不足以控制料片的温度，特别是对较厚的料片来说更是这样。对于要在一定的温度下送往下面的成型工序的料片来说，其控制要求比一般将熔融物挤入一个辊组以制造片材时的要求高得多。因此，我们增加了一个可调节辊6，它可提升或围绕辊3而旋转，从而控制围绕辊3和辊6的包角。

辊3的主要目的是帮助将片材的平均温度降低到其最佳成型温度。料片与辊3的接触要首先保证有足够的时间使料片内的残留热量能将料片的上表面重新加热并使上表面的任何可能已凝结的材料软化。

象聚丙烯一类的结晶聚合物受到冷却时并不会立即形成结晶固体，受热超过其结晶熔点时也不会立即丧失其全部结晶度，指出这一点是很重要的。因此，凝结成固体和重新熔融成液体的说法是不够准确的，而应理解本发明的工艺是使料片的下表面冷却到这样的温度，在该温度下料片的下表面变得很硬或很粘稠，以致不能润湿传送带材料并粘附在其上。

控制包角和控制辊3和辊6的温度还带来另一个意想不到的好处，那就是能控制塑料料片厚度方向的温度分布。塑料的热导率一般约为金属的八百分之一。因此，与辊接触的塑料片材的芯部温度大大高于表面温度，我们发现，对于厚度超过3mm的片材来说，当其与辊停止接触后还需要有几秒钟的时间才能使热从中心流向片材外面以消除该温度差。

辊6就是这样以显著地降低料片的表面温度，使料片的下表面激冷并凝结，但降低料片内的平均温度的效果则较差。因此，就整个料片来说，它还是处于可成型的状态。

然后使料片从辊6经过一可变从动导向辊8到从动传送带10上。辊8的表面速度一般与辊6同步，传送带的速度亦然。通过使辊6和辊8逐渐比辊3转得快一些的方法能使料片受到一定程度的拉伸。

我们发现，如果使片材与传送带接触的时间少于料片内部熔融物的热量从内部流到料片的较冷、较硬的下表面并重新加热该下表面使其足以流动并润湿和粘附在传送带材料上所需的时间，便能防止热的料片粘附在传送带上。传送带材料10的平均温度可通过温度受控制的辊9来调节，以进一步放慢或加快下表面的重新加热速度。

我们还发现，较冷的下表面的重新加热宜在材料进入成型部位之前便基本完成，以获得均匀的、没有应力的成型件。

对制造传送带的材料的要求并不十分严格、聚四氟乙烯涂覆的玻璃纤维织物和聚氨酯弹性体涂覆的布都已成功地用作传送带材料。

最好用较薄的材料（厚度最好小于0.5mm）制作软传送带，以使传送带的储热量不大。

传送带材料可采取连续的片材、一组带材、稀织片材或打孔的片材。但最好使传送带与热的料片均匀接触以使料片内的温度保持均匀。

在本具体方案中，连续式热成型机15具有多组相对的、移动的阴模12和阳模13，它们在料片脱离传送带装置在辊16处的出口端后的一定距离处一起夹在热的料片上。

阴模12宜配置在成型机15的上环路，以使片材从其与传送带接触而可能带来的任何痕迹（这种痕迹会在整个成型工序中继续存在）朝着容器的内部，这样痕迹一般可被容器内所盛装的东西遮掩。

调节相对的多组阴阳模的线速度使其与传送带的速度成同步关系，一般略大于传送带速度。

成型机中制得的最终零件14的重量可通过少许调节成型机速度与整个流程的其余部分的相对关系而进行微调。

为了更好地说明本发明的方法是如何用于各种不同类型和厚度的材料的，请参照图5，该图大约地表示了5mm厚的聚丙烯料片在其从模头到成型机的加工过程中其内部温度分布的情况。

图5A表示料片刚从挤塑模头出来时沿其上表面到下表面的厚度方向的温度分布情况。在图1中这是用1标记的位置。从图5A可看出，在挤塑温度230℃下，所示的沿料片厚度方向的温度是均匀的。

图5B所示的料片状况代表图1中的点5。这里我们可以看到，料片的上表面已冷却到辊3的表面温度90℃，而下表面则已冷却到220℃。

图5C表示在图1的7的位置上的料片的状况。这里料片的上表面已被来自料片的中心部分（这时该中心部分的温度为200℃，低于230℃的挤塑温度）的热流重新加热。在该例中这时片材的下表面的温度为辊6的表面温度90℃。

图5D表示在图1的点10的位置上的料片的大致情况。这里，由于辊8的冷却效应，上表面温度已控制到结晶熔点（155℃左右）以下。下表面的温度由于来自料片中心部分的热流的作用也已上升至140℃左右。

使料片支承在传送带上时将其表面重新加热，这就使料片回到正确的平均成型温度但料片成型时的温度分布仍与图5E相似。在接近这些表面温度的情况下，材料的流动程度又大到足以润湿传送带并粘附在其上的程度，因此很重要的一点是要调节传送带与料片接触的长度（在传送带速度恒定的情况下也就是调节了时间）。图1通过虚线轮廓线表示的可变导辊8′的第二种位置表示这种调节情况。如果不用导辊，只要调节辊6′与传送辊9的相对位置就够了，使料片从辊6′挂下并与传送带接触，接触处与传送装置出口端处的辊16之间的距离与使用导辊时相同。

一般，采用的辊径可有很大的变化，但取决于要加工的料片的线速度。同样也取决于要加工的料片宽度和厚度，以及挤塑产量、成型机的大小和冷却能力。

本发明的方法的还有一个重要的特点是便于调节该工艺过程，使其在一定的加工速率下能加工很大厚度范围的料片，一般厚度为1～8毫米。

再参照图1，图中所示的辊6的位置适合于加工5mm厚的料片，辊6移到6′的位置便可加工2.5mm厚的片材。这时料片与辊3和辊6′接触的长度不到原来的二分之一。而且，当挤塑工序按接近恒定的质量流速挤出材料时，2.5mm厚片材的挤出线速度一般为5mm片材的两倍。因此，熔融物由模头挤出的速度的加快和接触长度的减少，使2.5mm片材与辊的接触时间约为5mm片材与辊的接触时间的四分之一。这种与辊接触时间的减少又会导致片材内的温度分布与图5B所示的在图1的5′位置处的图5C所示的在图1的7′位置处的温度分布相似。

然后减少2.5mm厚料片与传送装置的接触长度，这也是重要的，为的是使料片与传送带的接触时间按缩短与辊接触时间的同样比例缩短。因此将辊8移到8′的新位置。对厚度小于2.5mm的材料来说，调节辊6′还要进一步向下围绕辊5朝着辊2移动。在这种情况下，传送辊9也必须降低以适用辊6位置的降低。通过这样的调整就能任意对很多不同类型和厚度的材料进行回火辊处理和输送。

J.Polman在“热传导”（第6版Mc    Graw-Hill    Book    Company）一书的第4.3节中导出了适用于半无限固体的非稳定态热传导公式（即忽略在大气中的热损失），即

${\mathrm{T\; (\; t\; )\; =\; (\; T}}_E\mathrm{-\; T}{}_R\mathrm{)\; e\; r\; f\; ［}\frac{S_T}{4\sqrt{\mathrm{\alpha \; t}}}{\mathrm{］\; +\; T}}_R$

式中T（t）＝片材中点处在t时间的温度（℃）

T_E＝挤塑片材的温度（℃）

T_R＝辊组的温度

S_T＝料片厚度（m）

x＝K/ρC

其中K＝热导率（w/M.℃）

ρ＝密度（kg/m）

C＝比热（k    J/kg.℃）

对于聚丙烯来说x＝1×10^-7msec，但取决于温度

erf＝高斯误差函数

根据该分式能确定各种原材料所需要的与辊接触停留时间和传送装置长度的近似值。对大多数塑料来说，其密度，热导率和比热等性能一般均随温度而变化。

为了进一步说明以上图1的两种情况，下面两个实例分别评定了5mm厚和2.5mm厚的聚丙烯料片需要在辊3上停留的相对辊接触时间。

实例1

5毫米料片，直径为500的辊，围绕辊的色角为180℃，料片速度为5m/min。

T（t）＝挤塑片材的中点的温度（预期与辊3接触后为200℃左右）

T（E）＝挤塑片材的温度＝230℃

T（R）＝辊的表面温度＝90℃＝与该辊接触的料片材料表面温度

S_T＝料片厚度＝5mm＝0.005m

x＝1×10^-7

t＝辊接触时间＝9.5sec

（辊的直径为500mm，料片移动速度为5m/min，包角为180°）

$\frac{\mathrm{S\; T}}{4\sqrt{\mathrm{\alpha \; t}}}=\frac{\mathrm{0.005}}{4\sqrt{{\mathrm{9.5\times 10}}^{\mathrm{-7}}}}\mathrm{=\; 1.28}$

$\mathrm{e\; r\; f\; ［}\frac{S_T}{4\sqrt{\mathrm{\alpha \; t}}}\mathrm{］\; =\; 0.93}$

T（t）＝（230-90）×0.93+90

＝220.2℃

实例2

2.5mm料片，一直径为500mm的辊，围绕辊的包角为100°，料片速度为10m/min。

T（t）＝挤塑片材的中点的温度

（预期与辊3接触后为220℃左右）

T＝挤塑片材的温度＝230℃

T＝辊的表面温度＝90℃

S＝料片厚度＝2.5mm＝0.005m

x＝1×10^-7

t＝辊接触时间（sec）＝ (0.5×π×60)/(10×3.6) ＝2.62sec

$\frac{S_T}{4\sqrt{\mathrm{\alpha \; t}}}=\frac{\mathrm{0.0025}}{4\sqrt{{\mathrm{2.6\times 10}}^{\mathrm{-7}}}}\mathrm{=\; 1.22}$

$\mathrm{e\; r\; f\; ［}\frac{S_T}{4\sqrt{\mathrm{\alpha \; t}}}\mathrm{］\; =\; 0.916}$

T（t）＝（230-90）x0.916+90

＝218.2℃

这进一步证明了图1中所用的例子，即当片材的厚度减少一半时，为了获得接近图5B所示的料片内部温度分布情况，在辊上停留的时间要减少到1/3-1/4。

本发明的第二种具体方案如图2所示。在该具体方案中，料片11连续地脱离传送装置并垂直地进入一组固定的相对的模具17和18之间。该组模具并不在料片进料的方向移动。图中所示模具17是其打开时的情况，模中有一成型制品19，处于部分地拔出的位置。片材21的画有阴影线的部分表示通过其前面与模具的接触已凝结的片料。

过了短时间后，模具移动到其完全打开位置17′，传送装置末端16下降到16′的位置。此时片材上的点11处于11′的位置，模具17开始其闭合和夹紧的动作以将熔融的料片夹住并成型下一个零件。

辊的可调节的回火作用和传送带的支承作用与图1相同，但传送带围绕支点20转动，支点20约位于片材平面内片材脱离导辊8后第一次接触传送带的表面的位置。这样，传送装置的转动作用除了使料片弯曲与传送装置转动相同的角度外，并不会对料片产生大的干扰。

当传送带与其所支承的料片一起连续移动时，这种弯曲作用并不会简单地发生料片的局部弯曲，并不会显著地改变料片的移动长度或以任何方式使料片变形而影响料片的厚度、温度分布、传送速率或可成型性。

移动的传送装置能按照确定的时间将新的材料送到间歇操作的热成型模具17和18之间，在本具体方案中该模具并不在料片移动的方向移动。

因此，可通过以与料片被传送到传送带上的相同速率将传送装置16′的末端提到16的位置，以在成型操作周期之间积累连续进料的料片。

图3与图2相似，但辊6′和8′的位置有变化，辊6′和8′的配置应使热的料片与辊的接触时间减少从而使冷却时间减少。支点20虽然仍留在片材的平面内，但已沿传送装置移到点20′。因此，熔融片材在移动的传送装置上的支承长度减少了，但仍保持传送装置在枢轴上转动的作用以便在11的位置上将片材送到11′中。

为了更好地了解本发明的方法是如何适应间隙式热成型工艺的，让我们现在参照图4。

在图4A中，阴模17处于完全缩回的位置，顶杆12在阴模的敞口处处于其伸展的位置，以保证将已成型的容器14完全推出模具开口。挤塑到模具17的上部的片材也处于固体状态。由前一个成型周期加进来的冷片材推出到模具17的底部的下面，通过两组相对的多对从动夹辊26或其它牵引装置，这些装置的配置要能夹住片材的外边但仍不阻碍成型制品14以后移动的通道。

在图4A所示的周期中此时辊26保持不动，它们从模具17的下面支承挤塑到模具17上部的凝结的片材的全部重量。与此同时，传送装置正围绕支点20转动，以使传送辊16按与料片11从传送装置末端卸下的速率相同的速度向上移动。因此，垂直地悬挂在片材的凝结部分与传送辊16之间那部分热的可成型的片材既没有受到很大的拉伸也没有受到压缩。

此外，要注意，即冷却辊与传送装置的配置排列应使片材离开传送装置时的状态是其在传送装置上的较冷、较硬的下表面层没有重新加热到图1和有关的描述中所说明的程度，以使这较硬的表面层还会在位于辊16和固体片材（在与模具17上部水平对准点处开始）的热的片材的垂直悬挂部分内重新加热。

事实上，这种较硬的表面层在其离开传送装置在辊16处的出口点之后还会成比例地重新加热，直至其到达与冷片材接合处时为止。我们发现了一个意想不到的好处，即上述较硬表面层的硬度的渐进性能较大程度地减少在最靠近传送辊的出口点的料片区的料片垂直下垂的自然倾向。由于挂在该区域下面的料片的重量而造成的这种倾向基本上被表面层厚度的逐渐减小所平衡，使悬挂的料片仍具有较均匀的厚度。然后可通过稍微增加辊16提升的垂直速度，使其超过料片离开传送装置末端时的速度，而调节任何累积的总下垂度。

在图4B中，传送装置围绕支点20以快于料片传送的速度向下转动。此时旋转着的夹辊26的表面速度与传动辊16被传送装置的转动作用下降的速度相适应，致使下降到模具17和18之间的那部分料片既没有受到大大拉伸也没有受到压缩。该对夹辊16也可如图所示作侧向移动，以与传送置在枢轴上转动时传送辊16的运动所产生的任何侧向分力相当。

这样制成品14也已移到下面，在制品周围但不一定附着制品上的料片的固体部分也是这样。

还要指出，在该工序和以后的工序中，辊16的旋转速度均保持恒定。

在图4C中，传送装置又以枢为中心而向上旋转，其速度与料片离开传送辊16的速度相同。模具处于闭合和夹紧的状态，阳模拉坯工具23已插入热的料片中以帮助成型新的制品。

在典型的热成热型过程中，在总周期的大部分时间中，一般占70%以上的周期时间，都处于这种夹紧的状态。

在图4D中，所示的传送装置仍在以枢为中心而向上旋转到其最高的位置，模具将要打开。打开模具后该周期便告完成，然后如图4A所示再开始另一周期。

为了进一步了解本发明的方法如何能通过简单的调节以适应不同温度、材料、厚度和移动速度以将料片供入间歇式热成型机，图3示出可调辊6在新的6′位置，导辊8在新的8′位置。支点20也已移到新的20′位置，并仍处于片材的平面内，片材离开导辊8′后，首先接触传送带10。

这种构形一般用于加工厚度为2-3mm的聚丙烯料片，而图2中辊6的位置一般是用于加工厚度为4-5mm的聚丙烯料片。

最好辊6的角位置可调至任何位置，即从与辊3垂直的位置、其最高位置、经过约135°下来到辊6的表面接近于接触辊2的表面处。

同样，片材离开辊6并送到传送带上的那个点，也是确定支点20的位置的点，最好在传送装置的长度的2/3左右这样的距离范围（用传送辊9与传送辊16的中心距离表示）内是可调的。此外，最好（但不是必需的）辊6和8以及传送装置支点20所有这些可调的位置都可用一种能保持它们之间事先要求的几何关系的机构连结起来。能达到这一目的的许多适合的机构和装置对于熟悉本技术的专业人员来说是是显而易见的，我们不想通过限定任一种形式的这类机构而使本发明受限制。

从图3可以清楚地看到，有可能调节支点20的位置而不必将传送装置的旋转度限制在使传送辊16出口端移动的垂直距离相反地减少的范围内。

本发明的范围并不限于图2和3中所描述的将支点20改变到20′的位置以适应较薄的料片的方法。例如，要得到同样的结果，也可将传送辊9与导辊8′放在一起，但把传送辊16移到更靠近传送辊9的位置以缩短料片在传送装置上的接触距离。

本发明的方法的另一种变化如图6所示，在该变化中传送装置的长度是可延长的，以支承料片，使其进入两对可移动的相对的模具17和18之间的间隙。图6中料片用与上述图1-4所述的相同方法通过可调辊（未画出对料片进行回火，并通过一可变导辊8将料片送上移动着的传送带10。在该例中，表示厚度为1.5mm的料片以6m/min的恒速被送到传送装置上。传送带具有一温度受控制的、恒定速度的传动辊9，可在水平方向移动的辊16和可在垂直方向移动的引出辊25。图6A示出下模28处于完全打开的最低位置，而上模27已下降到热的料片上以与其啮合。接着要通过抽真空使料片粘着在上模27的表面上。在将上模下降到料片上和抽真空时，上模和传送模16都要在材料的流动方向以6m/min的速度移动，并要互相对准。

在图6B中，所示的上模和下模已夹在一起，且互相对准地以6米/分的速度在材料流动的方向移动。在模具闭合前将传送辊16从模具之间抽出，将抽真空后已夹紧部分的料片留在模具中，粘着在上模上。为了抽出传送带而又不损坏料片，很重要的一点是要利用本发明的料片状态调节方法避免料片粘附在传送带上。

为了适应辊9和16之间的距离已缩短的情况并保持传送带10中张力，使可移动的辊25在辊16向后运动的同时下降。辊16在完成其较为迅速的向后运动后，立即以6m/min的速度开始其向前运动，以保持直接在其上方的传送带的相对速度为零。然后辊16向前运动到夹紧的模具的后面，在产品进行成型和冷却时支承基本上所有热的料片，仅已在模具之间夹紧的热料片除外。

在图6C中可看到一种使模具分离和使成型好的零件顶出的装置。下模28从其夹紧的位置下降并转换位置或向后运动到其在图6A中所占的起始位置后面的位置。然后在上模回到其图6A所示的起始位置之前用顶杆将制成零件从上模中推出。

本发明方法的另一种变化如图7所示，其中料片又是按照前面所述方法先在一组可调回火辊的周围进行状态调节并以恒定的速率通过导辊8被送到移动着的传送带上。温度受控制的从动辊9的旋转表面速度与辊8的相同，但辊16的速度是可变的，以便在制品19成型过程中当模具17和18在材料进料方向没有运动。当成型周期完成后，模具17和18缩回到其完全打开的位置，然后以大于辊9的速度的较快的表面速度驱动辊16，将新的热材料11供入模具之间以开始下一成型周期。在成型周期内当辊J6不动时提升24，使传送带上部的长度增加提升辊24是以变化速度被向上提升以保持传送带的上表面受到张力，以使不断移动着的传送带的上表面的长度增加的速率与材料磅到传送带上表面上的速率一样。

还提供了可变的从动夹辊26，以支承凝结的材料和制成品的重量，其详细情况与参照图4所描述的方法相同。

然后用可移动的辊25使传送带上表面部分发生周期性伸长和缩短。

图8所示为又一种变化，其中传送带上表面的长度增加了，以接受在模具17和18的周期性操作之间不断供入的进料。在这种情况下，辊17的速度是变化的，以便在模具17和18处于完全打开的状态时驱动传送带并使传送带所支承的料片从辊16上通过。在这种情况下，调节所需的传送带上表面的总长度的方法是在从动辊27不动时让传送带与料片材料的重量一起下垂。

在所有的其它方面图7和8所示的方法在操作上是相同的。

图7和8中所述的方法与图4所述的方法相比具有一定的优点和缺点，这对本专业的熟练技术人员来说是显而易见的。一个优点是除了在开模之间加入下一部分熔融物的较短时间外，料片是完全得到支承的，这样就可减少图4的方法中垂直悬挂的未支承的料片由于下垂而受到延伸的倾向。一个缺点是图7和8的方法（以及图6的方法）都要求材料与传送带有较长时间的接触，如果要避免料片粘附在传送带上还需要使料片的下表面受到更多的激冷。还有一点也是很明显的，那就是在图7和8的方法中在传送装置末端的辊16上保持稳态那部分料片材料由于有辊16存在而将经受不同的热环境。这会导致料片内形成一些窄带，其可成型性与料片的其余部分是不同的。这些窄带不能用作任何制成品的一部分，仅能夹在制成品区域外的模具中。这会使可用的料片减少和使“压料框边角料增加，这是从事热成型工作的人都知道的。压料框边角料的增加会减少了成型设备的产量。

Claims (17)

1、一种热成型空心物体的方法，包括：将热塑性塑料料片直接挤塑到一组温度得到控制的回火辊中；使料片通过所述的回火辊以冷却料片的上下表面层，同时又保持上，下表面层之间的料片内部处于熔融状态；将已部分冷却有料片送到一传送装置上；以及将料片送到热成型机的入口处。该方法的特征在于料片在其与传送装置接触的表面层被其内部的熔融物重新加热到可以进行热成型的温度(但低于会使料片粘附在传送装置上的温度)之前可一直留在传送装置上。

2、权利要求1所述的方法，其中料片是以连续的长度从挤塑机加入热成型机的。

3、权利要求1所述的方法，其中料片表面层的重新加热是通过调节表面层所接触的传送装置的长度而进行控制的。

4、权利要求3所述的方法，其中传送装置的温度是控制的以帮助控制表面层的重新加热。

5、权利要求3或4所述的方法，其中料片与回火辊的接触长度是进行调节的，以帮助控制料片的温度。

6、权利要求1所述的方法，其中料片是从传送装置水平地送入具有垂直相对的模具的热成型机的入口中的。

7、权利要求1所述的方法，其中料片是从传送装置垂直地送入具有水平相对的模具的热成型机的入口中的。

8、权利要求7所述的方法，其中在传送装置与模具之间料片除了受其自身结构支承外是没有被支承的，但离开模具后是受支承的。

9、用于将热塑性塑料片材由挤塑机送到热成型机的设备，包括：一组温度得到控制和回火辊以接受来自挤塑机的熔融热塑性塑料料;接受来自回火辊的已经回火的料片并将该料片传送到热成型机的入口处的传送装置，该设备的特征在于回火辊和传送装置的对位置以及料片所接触的传送装置的长度是可调节的，从而使与传送装置接触的料片表面的温度可以控制，以使料片在达到可热成型温度但低于会使料片粘附在传送装置上的温度的情况下进入热成型机。

10、权利要求9所述的设备，其中传送装置包括一从动传送带。

11、权利要求9或10所述的设备，其中传送装置是支在枢轴上的，以使其出口端可朝着热成型机入口的方向或离开热成型机入口的方向运动。

12、权利要求11所述的设备，其中传送装置是绕着一个支点旋转的，该支点基本上在当料片与传送装置接触时的料片平面内。

13、权利要求12所述的设备，其中所述的支点的位置是可调的。

14、权利要求9所述的设备，其中料片所接触的传送装置的长度是可调的，以保持一部分连续地挤塑的料片并将所保持的部分间歇地送入热成型机中。

15、权利要求9所述的设备，其中传送装置与热成型机入口的相对位置使料片能水平地送入热成型机，而且热成型机的模具是可移动的以使传送装置可以进出。

16、权利要求9所述的设备，其中传送装置与热成型机入口的相对位置使料片能垂直地送入热成型机。

17、权利要求16所述的设备，其中提供了支承装置，以支承离开热成型机的产品，但没有提供用以支承传送装置与热成型机之间的料片的支承装置。

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