CN101107117A - 用于热成型带有基底圈边的物体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于热成型物体的装置，该装置包括一个具有至少一个热成型室(12)的模具(10)和一个具有至少一个热成型活塞(16)的反模(14)的热成型。在热成型过程中，热成型室的底部(10D)形成环形空间，用来在该空间中形成热成型材料的折叠部分，该折叠部分形成物体的基底部分。

Description

用于热成型带有基底圈边的物体的装置

技术领域

本发明涉及一种用来将物体热成型的装置，所述装置包括具有至少一个热成型室的热成型模具以及具有至少一个为了将热塑性材料推动到所述室中而适于通过其中的开口进入到热成型室的热成型活塞的反模，在热成型一个物体时，热成型室的底部形成一个环形空间，用来在所述空间里形成热塑性材料的折叠部分，该折叠部分形成了物体的基底部分，热成型室的底部在朝向开口的前方位置与缩回位置之间是可移动的，在该前方位置中，环形空间被形成在室侧壁的环形壁部分与底部的侧壁之间，该底部侧壁被设置成面对所述环形壁部分，在该缩回位置中，所述环形壁部分和室壁的端部环形表面是无遮挡的，当对一个物体进行热成型时，底部能够从其缩回位置移动到其前方位置以便遮盖端部环形表面以及通过将预先紧贴在端部环形表面上的热塑性材料在该环形空间中折叠而在所述环形空间中形成热塑性材料的折叠部分。

背景技术

此类装置可以由文献US2002/0027308、GB 1 216 804、EP 0 259214、US 3 214 797以及GB 1 395 611获知。这些装置使得可以形成碗状的物体，该物体带有通过材料的折叠形成的、并尤其是具有环形壁形状的基底部分。限定物体可用容积的物体底部，相对于这个基底部分的端部是处于缩回位置的(en retrait)。这就使容器在基本被填满至其边缘的同时，它的可用容积小于它看上去的容积。

借助已知的装置，起初是紧贴在室壁的端部环形表面的材料，被折叠至环形空间以便形成上述折叠。随着它从其缩回位置移动到其前方位置，室的底部紧贴着室的侧壁滑动，同时带动起初贴在端部环形表面的材料。

然而，上述文献并不能提供任何用于引导滑动以便防止材料在上述端部环形表面和底部的侧壁之间滞塞的具体装置。因此有发生造成原材料的浪费以及对生产进度造成的不利影响的缺点的风险。

发明内容

因此本发明的一个目的是改善上述技术的状况以便减少风险。这个目的通过以下实现：端部环形表面至少部分地形成在第一齿组的顶部，而在底部的前方位置中限定环形空间的底部侧壁至少部分地形成在第二齿组的顶部上，这些齿相互配合使得底部在其缩回位置和其前方位置之间移动时，第二齿组的齿在第一齿组的齿之间滑动。

可以进行选择以使形成所热成型的物体的基底部分的环形壁在物体的主体部分的壁的延长部分上延伸，以便给出物体的外观容积，即使实际获得的可用容积更小，因为折叠部分的上端限定了容器的底部。也可以使用折叠区域来遮盖在容器的外形中的断裂，从而提供多种多样的外形。

应该注意到，由于物体的基底部分是通过折叠形成，它局部材料的厚度大于物体主体部分的壁的材料厚度。因此该基底部分赋予物体非常好的稳固性。

热成型以两个阶段进行。在第一阶段中，形成预成型坯，预成型坯紧贴(或压靠)在室的内壁上，包括紧贴在热成型室的环形壁部分上以及紧贴在所述室的壁的端部环形表面上。接下来，室的底部移动至其前方位置，以便形成热塑性材料的折叠。

更确切的说，在预成型阶段，用于形成折叠的热塑性材料初始地展开抵靠在室的端部环形表面及上述环形壁部分上。为了形成折叠，将紧贴在端部环形表面上的材料翻转(或折叠)到环形空间中，就像翻转(retourner，或折回)袜子那样。换句话说，起初紧贴在室的环形壁部分的材料形成了折叠的一个褶(pli，褶边)，而起初紧贴在端部环形表面的材料则形成了折叠的另一个褶，也就是内褶。在这种情况下，折叠的每个褶的材料厚度基本对应预成型坯壁厚度，换言之，相对物体的壁的主要部分的厚度，材料的厚度在折叠区域是被增加的。如果材料被折叠而没有拉伸，在该区域中的材料厚度是两倍的。

在一个变型中，为了形成热塑性材料的所述折叠，底部在从其缩回位置向其前方位置移动时，拉伸预先紧贴在室的底壁上的热塑性材料。换言之，原材料的折叠是伴随拉伸的。

室的侧壁的端部环形表面和底部的侧壁至少部分地形成在齿组上，该齿组是相互配合的，使得在将初始地紧贴在端部环形表面的材料进行折叠期间可以正确引导底部滑动，准确地说在折叠所涉及的区域。这样，就避免了在这两个表面之间由于缺乏引导而造成材料的任何滞塞(或卡住)问题。另外，最终得到的材料的基底部分可以具有由于材料与齿顶部接触而产生的沟槽，从而强化了基底部分的坚硬度，也因此强化了容器的稳定性。

有利地，对于每组齿，齿间间隙的宽度在5/10毫米到7/10毫米之间，而齿的厚度在4/10毫米到6/10毫米之间。

优选地，对于每组齿，齿间间隙的宽度大致等于6/10毫米，而齿的厚度则大致等于5/10毫米。

附图说明

通过阅读以下非限定性例子的详细的描述，此发明将会更容易被理解，同时发明的优点也将更好的体现。描述参考附录部分的图示：

图1和2是根据本发明的装置的纵剖面图；

图3A到图3H示出了本发明方法的连续步骤，使用图1和图2中的装置；

图4D和4E示出了图3D和3E中描述的步骤的变型例；

图5D，5F和5F′示出了图3D和3F中描述的步骤的变型例；

图6和图7是根据本发明在两个变型例中热成型容器的局部图。

具体实施方式

图1和图2中所示的装置包括一个具有热成型室12的热成型模具10、以及一个具有热成型活塞16的反模14，热成型活塞16可以通过开口12′进入热成型室用于将热塑性材料推入所述室中。

当然，尽管仅仅示出了一个热成型室和一个热成型活塞，应该理解，本发明的装置可以包括多个室，尤其是以多行进行排列的室，以及与所述室对准的相应数目的活塞。

本发明的装置可以被整合到用于使容器热成型的设备中，用于用液态的或糊状的食品填充所述容器，以及用于封闭所述容器，例如通过膜密封容器的整个开口。

在下面本说明书的剩余部分中，规定在室中的开口12′是对应所述室的上端，因此，对于使容器热成型来说，热塑性材料被向下推。当然，相反的设置是同样可能的。

在所示的实施例中，模具10是由多个部分来形成室12的。它包括上端部分10A，上端部分10A的腔体限定室12的上面部分，该部分用来限定在模具中热成型的每个容器的主体部分。模具的下端部分其本身由许多部件组成，  即限定腔体的底切部分(contre-dépouille，相反斜度部分)的中间部件10B、下端部件10C以及活动的底部10D。

在这个实施例中，所述底部10D形成活塞18的头部，活塞18被安装成垂直地上下移动。底部10D安装在活塞杆20上，在其远离头部的端部该轴20带有可在汽缸24中移动的颊板(flasque，桅肩板)22。压缩空气供给部26和28分别开口于汽缸的底端和顶端，用来驱动活塞向上或向下运动。这样的系统可以被设计成用于一排活塞。

另外，活塞杆设置有用来冷却活塞的管道30。另外，形成在底部10D中并且供给压缩空气源(未示出)的钻孔32使得可以将压缩气体从热塑性材料下面吹入室12。

图1示出了活动的底壁10D在它缩回时的状态，其中最大限度的远离室的开口12′。可以看出，在这种位置下，室的环形壁部分12A(在这个实施例中形成在模具部分10B的内部周边上)是没有被遮挡的，同样，室的端部环形表面12B(在这个实施例中形成在模具的部分10C的内部周边上以及室的侧壁上)是没有被遮挡的。

图2示出了底部10D与室的部分12A相对的前方位置(positionavancée)。在这个位置，可以看出环形空间34被形成在室的底部。更准确地说，所述空间34被限定在上述室12的环形壁部分12A与底部10D的侧壁11A之间，侧壁本身与所述环形壁部分相对。

正如在图2中所看到的，环形空间34设置有环形凹槽34A，凹槽34A被形成在与室12的开口12′相对的所述空间的那端。在这个实施例中，所述凹槽由在上述环形壁部分12A中凹陷的环形槽形成。

在图1、2和3A到3H中所示的具体实施方式中，当底部10D位于缩回(retrait，撤出)的位置时，如图1和图3A到3D所示，室壁的端部环形表面12B是无遮挡的。在这种情况下，形成热成型物体的基底部分的热塑性材料的折叠通过在环形空间34中将起初被紧贴在端部环形表面12B上的热塑性材料折回来实现。下面对图3A到3H的描述示出了本发明的方法。

图3A中，已经提前被加热的热塑性材料1被夹(pincer)在模具10和反模14之间，当反模在下方位置的时候，模具处于上方位置。活塞16开始向下方移动，并且刚刚开始使热塑性材料变形。底部10D在它缩回的位置，其中表面12A和12B都是无遮拦的。

在图3B中，活塞16已经完成它的向下冲程，从而把热塑性材料1向室12的底端拉长。

在图3C中，开始在压力下从远离室的底部10D的热塑性材料1的那侧进行吹入。用已知的方式，通过热成型活塞可以将这样的压缩空气吹入。

在图3D中，这个吹入操作已经充分地完成以致热塑性材料已经紧贴在室12的内壁上，包括紧贴在环形部分12A以及紧贴在端部环形表面12B上，由于底部10D在它的缩回位置，所以该环形部分和该端部环形表面是无遮挡的。例如，在所制成的预成型坯1A内部的压强为约4bar。活塞16能够移动返回到它与热成型室脱离的位置。

在图3E中，底部10D向室的开口12′的前进冲程已经开始。其已经开始将预先紧贴在室12的端部环形表面12B上的热塑性材料折叠(或翻转)，使该热塑性材料靠在底部10D的侧壁11A上。这样就将热塑性材料折叠到所形成的环形空间34中。

在图3F中，底部10D已经完成其向室的开口12′的前进冲程，因此，热塑性材料已经具有了所热成型的物体2的形状，包括了主体部分2A、形状由室12的底部10D的上表面的形状决定的底部2B以及由折叠到环形空间34里的材料形成的环形圈边(collerette)2C形状的基底部分。

接下来，如果它由如所述实施例中的热塑性条带形成，可选地在设置在本发明的热成型装置下游的形成、填充、和密封设备的工作台上进行填充和封闭之后，容器可以从所述条带上切割下来。如果容器由一个热塑性材料件比如单独的坯料形成，切割步骤并不是必须的。

有利地，为了便于将材料折叠，该材料必须被保持在使其能够被变形的温度下，端部环形表面12B被加热。相反，室的底部10D能够被冷却以便一旦折叠部分在环形空间34中形成立即使折叠部分稳定。

接下来，如图3G所示，室12的底壁10D会重新回到它的缩回位置以便容器2脱模。

在上述实施例中，热塑性材料的折叠已经在其中形成的环形圈边2C具有一个相反斜度(contre-dépouille)的形状，因为它在远离物体的主体2A的方向上向外张开(扩大口子)。为了使所述物体能够脱模，如图3H所示，模具10的部分10D由两个分开的部分形成，所述两个部分在脱模时彼此移动分开。同样如图3H所示，模具10可以向下移动，以便与刚被形成的容器2脱离，从而使热塑性条带能够前移至接下来的设备位置。

在图3A到图3H所示的具体实施方式中，环形部分12A在远离室的开口方向上外张，如前面介绍的，容器的基底部分是向下外张的。相反，起初被热塑性材料紧贴的端部环形表面12B在相反的方向上外张，即，它将朝向室12的开口12′外张，该热塑性材料在翻转(折叠)之后用来形成折叠部分(其构成物体的基底)的内褶。为了限定环形空间，侧壁11A基本与环形壁12A平行。然而，重要的是，使底部10D能够滑动到模具的部分10C中内部周边上，在该内部周边上形成端部环形表面12B。由于这个原因，上述的端部环形表面12B至少部分地形成在第一齿组12B′的顶部，而底部10D的侧壁11A至少部分地形成在第二齿组11A′的顶部。因此，齿组12B′和11A′相互配合(imbriquées)，以便当底部10D在它的缩回位置和前方位置移动时，第二齿组11A′的齿在第一齿组12′的齿之间滑动。

有利地，使得齿12′的齿间间隙非常小，以致当如图3D所示在形成预成型坯时，热塑性材料不能渗透间隙。实践中，我们发现对于用传统热塑性材料热塑例如酸奶盒的容器，这些间隙的厚度可以在约6/10毫米，而齿或者翼片的厚度可以在约5/10毫米。

另外，在齿组11A′和12A′相互配合的情况下，倾向于渗透进齿组12B′间隙的材料在环形空间34中翻转时，会被齿组11A′的齿端推动。

如图6所示，在形成环形圈边2C的材料的折叠部分的内部，齿端的印记清晰可见。因此，这个圈边2C的内部表面呈现有沟槽2C′。这些沟槽并不破坏最后形成的容器的美观，因为它们被设置在圈边的内部表面。另外，这些沟槽确保了圈边的坚硬性。

参照图4D和4E，现在描述本发明方法和装置的一个变型例。在这个变型例中，在移动底部的期间，预先挤靠在室底壁的热塑性材料被拉长，用于形成热塑性材料的折叠。

图4D示出了根据该变型例的装置，在对应图3D的情况下，预成型坯1A已经被塑型成容器。尽管如此，这个预成型坯的形状与图3D中的预成型坯的形状不同，因为在图4所示的底部10D的缩回位置上，只有室的环形壁12A部分无遮挡，而前面图1至3H所示的端部环形表面12B被遮挡。因此，一方面通过挤靠(plaquer，或紧贴)在环形壁部分12A的热塑性材料；另一方面通过挤靠在底部10D的上面11B的(形成室底部的)以及挤靠在齿12B′的上边缘的底壁，形成了预成型坯1A的下部。

图4E所示的步骤对应图3E的步骤，在该步骤中，底部10D开始向它的前方位置上升。在这个上升过程中，当上述的底部10B在它的缩回位置时，它拉伸最初放置在它的上方11B处的热塑性材料，形成了室12的底壁。

在这个变型例中，如图4D和4E所示，部分10D的侧壁11A一直与室12的环形壁12A部分平行。因此，如在前面一些附图中的变型例中，为了使底部移动而不滞塞热塑性材料，必须依靠例如前面描述过的齿组12B′和11A′(除了齿组12B′的齿的端部是竖直的)。

在以下参照图5D到5F进行描述的变型例中，这种齿组并不是必需的。

事实上，在图5D中所示的底部10D的缩回位置中，只有室12的环形壁部分12A是无遮挡的，而端部环形表面被遮挡，在这个程度上，该变型例与图4D和4E中的变型例相似。因此，为了制成在图5D中局部示出的预成型坯1A，热塑性材料紧贴在室壁上，包括环形壁部分12A和由底部10D的上面组成的室的底壁11B。

模具的部分10C具有允许底部10D来回移动的镗孔，而这个镗孔有平滑的圆柱形表面或者至少是没有齿或翼片。可以看到，这个镗孔的表面11A变得基本上对准模具部分10B的最小直径部分。

图5F示出了根据该变型例的装置，对应图3F中的情况，也就是说底部10D已经向开口12′处移动，直到占据它的前方位置。在这个位置上，形成了环形空间34′。然而，在图5D到5F′示出的变型例中，这个环形空间被限定在环形壁部分12A(其在与开口12′相对的方向上外张)与底部10D的圆柱形侧壁11A之间。因此，环形空间34′的右截面在与室12的开口12′的相对的方向上增大。

在这个实施方式中，在图5F阶段中设置在环形空间34′中的热塑性材料一方面来自于最初紧贴在室的环形壁部分12A上的材料，另一方面来源于最初紧贴在室底壁11B上而后由于发生在底部10D向它的前方位置移动时的拉伸而被带入环形空间34′的材料。然而，在图5F阶段中，材料被放置在环形空间34′中同时形成两个褶(pli)不是完全相互紧贴的折叠部分。

为了形成一个形状被恰当限定的薄的圈边，接下来开始在图5F′所示的本发明方法的补充阶段。这个阶段包括通过吹气管道在压力作用下在环形空间34′中吹入气体，该吹气管道在底部10D侧壁11A的区域中，在该侧壁上开通，当底部在图5F和5F′所示的它的前方位置时，该侧壁区域位于远离开口12′的环形空间34′部分的邻近处。在保持在环形空间34′中的、有利地大于室12中压力的空气压力下，热塑性材料被推向环形壁部分12A，以便形成形状限定的圈边。

当然，在一方面图4D和4E示出的和另一方面图5D和5F′示出的变型例中，环形空间34或者34′可以有一个环形凹槽34A，这个凹槽类似于前面参照其他附图中的环形空间34所描述的。

另外，为了便于实现热塑性材料折叠的材料的拉伸，在图4D和4E以及5D至5F中所示的变型例中，有利地加热至少热成型室的底部。这部分可以例如由底部10D本身构成，或者只是由底部10D的侧壁11A构成。为了凝固热塑性材料的形变，模具的部分10B可以被重新冷却。

正如我们前面提到的，也是众所周知的，热成型室12可以承受超压以便当底部处于缩回位置时，使热塑性材料紧贴在室的侧壁和底部上。这使得可以得到图3D，4D以及5D中所示的根据这些变型例的预成型坯。在图3A到3H的变型例中，通过从底部10D经前面参照图2所述的管道32在压力下吹入气体，有利于预先紧贴在端部环形表面12B上的材料的折回(retournement，折叠)。同时，我们可以使热成型室保持在小的超压下，但是在底部从它缩回位置向前方位置移动的过程中，同时在热成型室中保持一个降低的超压。这样便于室底部的移动，并且避免使其承受过大的反作用力。具体而言，用于制成预成型坯的室中的超压可以为4巴，而在底部10D向它的前方位置移动时，约1巴的超压就可以了。

可以保持这个超压然后这个降低的超压的装置是任何已知的类型，包括例如压缩空气源，使用极限为第一超压的阀门，使用极限为该降低的超压的阀门，以及这些阀门到压缩空气源和到室的连接装置。

参照图6和图7，我们现在描述通过本发明方法和装置得到的容器。这个容器2包括一个主体部分2A和一个具有单层壁的底部2B，以及一个形状为环形圈边的基底部分2C，这个基底部分具有一个有着双层壁3A，3B的折叠部分。当然，如已经描述过的，这个折叠已经在环形空间34或者34′中形成。

可以观察到，基底部分2C的边缘有环形肋3C。这个肋来自于堆积在环形空间34或者34′的环形凹槽34A中的热塑性材料。它有利于强化圈边2C的边缘，因此当容器被放到支撑物上时可以很好地固定(保持)容器。

还可以看到，环形圈边的内部表面，也就是说折叠部分3B的内部表面，带有沟槽2C′，该沟槽如已经指出的由齿组12B′和11A′产生。

在图6中，可以看到，圈边2C的两个褶3A和3B具有基本上相同的厚度e，它们就是最初紧贴在环形壁部分12A和端部环形表面12B上的热塑性材料。

图7示出了根据图4D和4E的变型例制成的容器2。这个容器包括与图6所示的容器相同的主体部分2A和具有两个单层壁的底部2B，以及一个形状是环形圈边、具有形成双层壁3A和3B′的折叠部分的基底部分2C。褶3A与图6中的褶是一致的，然而折叠3B′以及底部2B′是由对最初紧贴在室的底壁11B的热塑性材料的拉伸造成的。因此，它们的厚度e′要小于褶3A的厚度e。环形圈边的内部表面的沟槽2C′同样示于图7中。

正如我们前面指出的，用图5D到图5F′所示的具体实现方式，齿组12B′以及11A′不是必需的。因此，通过这个变型例得到的容器类似于图7所示的容器，除了其不具有任何沟槽2C′。

根据所述的实施例，构成基底部分的圈边是向远离主体部分的方向扩大口子(外张)的。这就使得圈边可以当作支撑脚来使用，一方面确保容器的稳固，另一方面赋予其期望的美观效果。在变型例中，我们可以应用本发明来制成一个圈边的外部表面(褶3A′)在容器主体部分的壁的延长部分中延伸的容器。例如其可以是碗的形状或者圆锥台的形状。在这种情况下，观看外观的话，容器看上去有着比实际大的容积，这样就可以以较少容量的产品注满容器至其边缘。

Claims (8)

1.用于热成型物体(2)的装置，包括一个具有至少一个热成型室(12)的热成型模具(10)和一个具有至少一个热成型活塞(16)的反模(14)，所述热成型活塞能够通过所述室的开口(12′)进入所述热成型室，用来将热塑性材料推进所述室中，在物体的热成型过程中，所述室的底部(10D)形成环形空间(34，34′)，用来在所述空间中形成热塑性材料的折叠部分，所述折叠部分形成物体(2)的基底部分(2C)，所述室(12)的底部(10D)在朝向开口前进的前方位置和缩回位置之间活动，在所述前方位置，所述环形空间(34，34′)设置在所述室的侧壁的环形壁部分(12A)和所述底部的侧壁(11A)之间，所述底部的侧壁与所述环形壁部分相对，在所述缩回位置上，所述环形壁部分(12A)和所述室的壁的端部环形表面(12B)是无遮挡的，在物体的热成型过程中，所述底部(10D)能够从它的缩回位置移动到它的前方位置，以便遮盖端部环形表面(12B)并且通过使预先紧贴在所述端部环形表面(12B)上的热塑性材料在所述环形空间(34，34′)中折回而在所述环形空间中形成所述热塑性材料的折叠部分(2C)，其特征在于，所述端部环形表面(12B)至少部分地形成在第一齿组(12B′)的顶部上，而在所述底部的前方位置中限定了所述环形空间(34)的所述底部(10D)的侧壁(11A)至少部分地形成在第二齿组(11A′)的顶部，这两个齿组相互配合，使得当所述底部在它的缩回位置和它的前方位置之间移动时，所述第二齿组的齿在所述第一齿组的齿之间滑动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环形空间(34，34′)包括位于与开口相对的空间一端的环形凹槽(34A)。

3.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，在所述底部从它的缩回位置向它的前方位置移动的过程中，所述底部(10D)拉伸预先紧贴在所述室(12)的底部(11B)的热塑性材料以便形成所述热塑性材料的折叠。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述端部环形表面(12B)被加热。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述室的侧壁的端部环形表面(12B)在朝向所述室的开口(12′)方向上向外张开，而在所述底部位于前方位置时限定所述环形空间(34)的所述底部(10D)的侧壁(11A)在相反的方向上向外张开。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，其包括使所述热成型室(12)处于超压状态的装置，以便当所述底部(10D)在它的缩回位置时，使所述热塑性材料紧贴在所述室的侧壁和底部(10D)上，并且当所述底部从它的缩回位置向它的前方位置移动的过程中，在所述室中保持一个降低的超压。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，对于每个齿组，所述齿之间的间隙宽度在5/10毫米到7/10毫米之间，而所述齿的厚度在4/10毫米到6/10毫米之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，对于每个齿组，所述齿之间的间隙的宽度基本上等于6/10毫米，而这些齿的厚度基本上等于5/10毫米。

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