金属模具、中空成形品及其成形方法 本发明涉及用于塑料成形的金属模具。特别涉及预测冷却过程中产生的变形、在高温下把塑料成形品从金属模具取出的成形技术中所用的金属模具形状。
现有技术中，把高温熔融状态的塑料挤压成管状，将其挟入金属模具内，向管内吹入空气使其膨胀的塑料成形方法已广为应用。下面参照图3至图6说明该现有技术。图3至图6表示用吹塑成形法制造容器的工序。如图3所示，把管状熔融塑料(型坯)抽出到分割的金属模具的中间位置，如图4所示地关闭金属模具。如图5所示，将空气吹入熔融塑料内时，该熔融塑料密接在金属模具的内壁上，熔融塑料呈现与金属内壁相同的形状。此时，熔融塑料的温度例如为200℃的高温，在金属模具内保持着吹入高压空气的状态，使塑料冷却固化。该冷却时间根据塑料的种类、成形品地内容而有所不同。现有技术中，冷却时间的决定方法，是以取出后的树脂的热收缩产生的变形在线性范围内为标准。如图6所示，打开金属模具，取出成形品。
图3至图6所示的成形品，是用于盛装液体贩卖用的容器(瓶)，通常，打开金属模具的树脂温度标准是50℃。该冷却需要10几秒的时间。
如前所述，在打开金属模具之前，冷却高温的熔融塑料需要时间。单位时间的生产量与生产成本成反比，所以，在以秒为单位进行时间管理的制造工序中，即使是10几秒这样短的时间，为了降低生产成本，仍希望进一步缩短冷却时间。
为此，本发明者为了求出实用上最短的冷却时间数据，反复进行了在高温中从金属模具取出成形品的试验。结果，当不足于已往的冷却时间时，高温的熔融塑料从金属模具脱模时产生大的收缩，引起非线性变形，不能得到所需的成形品形状，不能缩短冷却时间。
因此，希望开发出一种能预测从金属模具脱模后的高温成形品的非线性变形、并使变形后的形状成为所需形状地进行熔融塑料成形的金属模具。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种即使缩短塑料成形工序中的冷却时间也能得到所需成形品形状的金属模具。
从金属模具取出的塑料，在冷却为常温的过程中收缩变形。现有技术中，由于是低温取出，其变形具有线性的规则性。通过使(1/收缩率)反映到所需成形品形状中，而将金属模具做大，从而可保证所需成形品形状的外观性(设计尺寸值)。
但是，在因高温取出而产生非线性收缩过程中，没有上述明显的规则性。因此，本发明者采用有限单元法模拟其变形，通过预先考虑该变形地设计金属模具形状，这样，发明了在高温取出时也能得到所需成形品形状的金属模具设计方法和装置(日本特开平9-277260)。借助该金属模具设计方法和装置可实现预先考虑非线性变形的金属模具形状。
即，本申请第1发明的金属模具，是用于吹塑成形热可塑性树脂中空成形品的吹塑成形用金属模具，其特征在于，金属模具这样形成，即成形品的外容积从金属模具的腔部的体积最终收缩5.8％以上、13.5％以下。
上述热可塑性树脂可采用HDPE(高密度聚乙烯)，这时，金属模具这样形成，即，成形品的外容积从金属模具的腔部的体积最终收缩7.0％以上、13.5％以下。该体积收缩率，是从HDPE开始结晶化时刻(130℃)到成为常温(20℃)、线膨胀系数成为5.98×10-4/℃时的值。
或者，上述热可塑性树脂可采用PP(聚丙烯)，这时，金属模具这样形成，即，成形品的外容积从金属模具的腔部的体积最终收缩5.8％以上、8.5％以下。
另外，本发明金属模具的特征是，金属模具这样形成，即，成形品的外容积从金属模具的腔部的体积最终收缩5.8％以上、13.5％以下，并且，成形品的外尺寸在成形品的筒部从金属模具的腔部尺寸最终地最大收缩1.0％以上、10.5％以下。
上述热可塑性树脂可采用HDPE(高密度聚乙烯)，这时，金属模具这样形成，即，成形品的外容积从金属模具的腔部的体积最终收缩7.0％以上、13.5％以下；并且，成形品的外尺寸在成形品的筒部从金属模具的腔部尺寸最终地最大收缩1.5％以上、10.5％以下。
或者，上述热可塑性树脂可采用PP(聚丙烯)，这时，金属模具这样形成，即，成形品的外容积从金属模具的腔部的体积最终收缩5.8％以上、8.5％以下；并且，成形品的外尺寸在成形品的筒部从金属模具的腔部尺寸最终地最大收缩1.0％以上、10.5％以下。
本申请的第2发明，是采用上述金属模具的中空成形品及其成形方法。
本申请第3发明的中空成形品，其特征在于，采用上述金属模具制成，除了从金属模具取出后不热收缩的标签外的模内标签在吹塑成形中被附着在筒部。
图1是本发明实施例金属模具的正视图。
图2是本发明实施例金属模具的侧视图。
图3至图6是用吹塑成形法制造容器的工序图。
下面，参照图1和图2说明本发明的实施例。图1是本发明实施例金属模具的正视图。图2是本发明实施例金属模具的侧视图。图中的虚线表示冷却后的成形品形状。
本发明的吹塑成形用金属模具1，用于吹塑成形热可塑性树脂的中空成形品即瓶子。本发明的特征是，金属模具1这样形成，即，成形品的外容积从金属模具腔部体积最终收缩5.8％以上、13.5％以下。
上述热可塑性树脂可采用HDPE(高密度聚乙烯)，这时，金属模具1这样形成，即，成形品的外容积从金属模具1的腔部体积最终收缩7.0％以上、13.5％以下。
或者，上述热可塑性树脂也可采用PP(聚丙烯)，这时，金属模具1这样形成，即，成形品的外容积从金属模具腔部体积最终收缩5.8％以上、8.5％以下。
另外，金属模具1也可以这样形成，即，成形品的外容积从金属模具1的腔部体积最终收缩5.8％以上、13.5％以下；并且，成形品的外尺寸在成形品的筒部，从金属模具1的腔部尺寸最终收缩最大1.0％以上、10.5％以下。
这时，热可塑性树脂可采用HDPE，这时，金属模具1这样形成，即，成形品的外容积从金属模具1的腔部体积最终收缩7.0％以上、13.5％以下；并且，成形品的外尺寸在成形品的筒部处从金属模具1的腔部尺寸最终最大收缩1.5％以上、10.5％以下。
或者，上述热可塑性树脂也可采用PP(聚丙烯)，这时，金属模具1这样形成，即，成形品的外容积从金属模具1腔部体积最终收缩5.8％以上、8.5％以下；并且，成形品的外尺寸在成形品的筒部处从金属模具1的腔部尺寸最终最大收缩1.0％以上、10.5％以下。
另外，除了从金属模具中取出后不热收缩的标签外的模内标签2在吹塑成形中被附着在成形品上。
实施例
参照表1说明本发明实施例。
表1 品种[(金属模具腔部体积-成形品外体积)/金属模具腔部体积]×100％[(金属模具腔部尺寸-成形品外尺寸)/金属模腔部尺 寸] × 100％ 冷却 时间 (sec.) 取出 温度 (℃)(筒部)宽(筒部)厚度Max. Max. H D P E制品A 7.2％4.0％ 3.7％ 5.5 94制品B 10.5％8.3％ 5.6％ 6.0 85制品C 9.5％4.4％ 4.0％ 5.0 104制品D 13.0％1.6％ 10.1％ 5.5 86 P P制品E 5.8％1.9％ 5.2％ 7.0 85制品F 8.4％1.2％ 10.2％ 4.5 82
材质是采用HDPE(高密度聚乙烯)和PP(聚丙烯)。采用HDPE时，本发明实施例的金属模具，取出温度在筒部是80℃～10 4℃。该取出温度的测定是在从金属模具取出后立即用放射温度计(日本アビォニクス株式会社制TVS-100)测定其筒部。所述的筒部是指容器外观中从接地面到台肩(盖下面)的这一段部位。与已往模具的取出温度45℃～57℃相比，可用相当高的温度取出。
采用HDPE时，可高温取出的金属模具1可用下述金属模具实现。即，成形品的外容积(成形品外容积)从金属模具1的腔部的体积(金属模具腔部体积)最终收缩7.0％以上、13.5％以下；并且，成形品的外尺寸在成形品的筒部处从金属模具1的腔部尺寸最终比最大收缩1.5％以上、10.5％以下。
较好的实施例是高速模制品A、B。各成形品的外容积从金属模具1腔部的体积最终分别收缩7.2％、10.5％；成形品的外尺寸在成形品的筒部从金属模具1的腔部尺寸最大收缩4.0％、8.3％；较好的范围在成形品的外容积从金属模具1腔部的体积最终收缩7.0％以上、10.7％以下；成形品的外尺寸在成形品的筒部处从金属模具1的腔部尺寸最大收缩3.8％以上、8.5％以下；
现有模具中，成形品的外容积从金属模具1的腔部体积最终收缩不足5.8％，并且，成形品的外尺寸在成形品的筒部外从金属模具1的腔部尺寸最终最大收缩1.8％以上、2.7％以下。
采用PP时，本发明实施例的金属模具，取出温度在筒部是82℃～85℃。该取出温度的测定与采用HDPE时的相同。与现有模具的取出温度46℃～62℃相比，可用相当高的温度取出。
采用PP时，可高温取出的金属模具可用下述金属模具实现，即，成形品的外容积(成形品外容积)从金属模具1腔部的体积(金属模具腔部体积)最终收缩5.8％以上、8.5％以下，并且，成形品的外尺寸在成形品的筒部处从金属模具1的腔部尺寸最终地最大收缩1.0％以上、10.5％以下。
较好的实施例是高速制品E。成形品的外容积从金属模具1腔部的体积最终收缩5.8％，成形品的外尺寸在成形品的筒部处从金属模具1的腔部尺寸最终地最大收缩5.2％；较好范围的值是，成形品的外容积从金属模具1腔部的体积最终收缩5.6％以上、7.5％以下，成形品的外尺寸在成形品的筒部处从金属模具1的腔部尺寸最终地最大收缩4.0％以上、8.0％以下。
现有模具中，成形品的外容积从金属模具1腔部的体积最终收缩3.7％以上、5.8％以下，成形品的外尺寸在成形品的筒部处从金属模具1的腔部尺寸最大收缩1.7％以上、2.7％以下。因此，如表1所示，在现有型的金属模具中，冷却时间需要7～12秒，而本发明中可缩短至4.5～7秒。
如上所述，根据本发明的金属模具，在塑料成形工序中即使缩短冷却时间，也能得到所需的成形品形状。