CN101384414B - 用于从模具中移出模制物件的设备和方法以及模制物件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种注射模制方法、设备和模制产品，借此提升结构和/或步骤具备提升部分，所述提升部分经配置以沿着大体上垂直于提升方向的线大体上接触模制塑料物件的末端的一半。由于所述模制塑料物件由其末端提升，所以所述物件不必在其内部固化，因此允许较早从模具中移出所述物件，从而缩短循环时间。优选地，颈环在大部分开模冲程期间仅与所述模制塑料物件的外圆周部分啮合。同样优选地，当处于闭模位置中时，所述提升结构的面朝芯的表面与所述芯形成排气间隙。

Description

用于从模具中移出模制物件的设备和方法以及模制物件

技术领域

本发明涉及用于对预成型件进行注射模制使得其后续再加热和吹塑模制成容器的过程得以简化的方法和设备。明确地说，本发明涉及一种用于提供注射模具的改进的颈环或颈分离组件的方法和设备，所述改进的颈环或颈分离组件允许较早从注射模具中弹出或移出预成型件，因此缩短制造预成型件所需的时间。所述方法和设备尤其较好地适于例如聚对苯二甲酸乙二醇酯等热塑性聚酯聚合物材料。

背景技术

所属领域的技术人员众所周知，预成型件是具有大体中空圆形横截面配置的管，其具有主体部分、具有大体半球状配置的闭合端部分和开放端。大体上圆形的颈边(neck-finish)在开放端周围并重叠在开放端与主体部分之间。最终容器的需要将规定预成型件尺寸和形状的特定细节。尽管更小和更大尺寸是可行的，但技术人员制造用于具有通常在250ml到4升之间的容量的特定容器配置的特定预成型件配置。

为了接纳闭合件(即，盖子)，颈边具有一配置，所述配置通常具有邻近于开放端的密封表面部分、邻近于主体部分的帮助促进制造吹塑模制容器的操纵环部分，和在密封表面与操纵环之间用于闭合件的附接的有螺纹部分。为了确保闭合件适当地附接和密封，颈边需要大体无扭曲或变形的足够一致且准确的尺寸特性。

虽然螺纹是常见形式，但有螺纹部分可以是任何形式的凸耳(lug)、扣环(snap-ring)或用于附接闭合件的其它附件，例如(但不限于)标准冠状颈边。

所属领域的技术人员还众所周知的是注射模制工艺。所述工艺涉及在熔融升高温度下通过小开口或喷嘴将热塑性聚合物或其它塑料材料注射到注射模具中。注射模具是各种组件的组合件，其形成允许熔融聚合物在组件之间没有泄漏的情况下形成预成型件的闭合且密封的腔。一旦注射的聚合物材料充分冷却且固化，注射模具的选定的组件就分离以允许预成型件弹出或移出。

在用于吹塑模制容器的常见工艺中，吹塑模制机的烘箱加热并软化预成型件的主体部分而非颈边的聚合物材料。通过其颈边的操纵环部分固持预成型件的吹塑模制机将经加热的预成型件放置到吹塑模具腔中，其中加压空气接着膨胀并扩展以使预成型件贴合吹塑模具腔，因此形成容器。吹塑模制容器的颈边配置大体保持不变，且保持在初始注射模制成预成型件时需要的配置。

注射模制预成型件所需的时间通常受充分冷却和固化注射的聚合物材料以允许在不引起变形或扭曲的情况下从模具中移出零件所需的时间限制。通常，具有较厚壁横截面尺寸的预成型件片段决定所需的冷却时间。较厚壁横截面片段内的塑料通常需要较多时间来充分冷却和固化，且颈边经常具有较厚壁横截面片段中的一者。

为了形成预成型件的开放端和中空圆形横截面配置，注射模具组合件通常使用芯组件，其是具有纵轴的大体具有直边的杆。处于芯组件周围且邻近于芯组件的是颈环或颈分离组件。颈环是准确地成形颈边的尺寸特性且辅助从芯组件中移出预成型件的一对半圆段。

在预成型件移出期间，注射模具内的设备促使颈环组件初始在平行于芯杆的纵轴的方向上一致地移动。靠在颈边的有螺纹部分和操纵环部分上的颈环组件促使预成型件在纵向方向上从芯组件滑动。

处于其升高温度下的熔融热塑性聚合物材料通常将随着其冷却和固化而收缩。因此，在制造中，预成型件通常将随着材料冷却而抵着芯组件收缩。当芯组件抑制收缩时，形成分子力，其促使预成型件紧咬芯的侧部。移出期间作用在颈边的有螺纹部分和操纵环部分上的力必须传输通过预成型件的壁以克服由预成型件紧咬芯而产生的摩擦阻力。换句话说，施加到颈边的有螺纹部分和操纵环部分的力与预成型件紧咬芯的阻力相互剪切。

聚合物材料不在相同时刻固化。通常，与模具表面直接接触的材料将比不直接接触的材料更早固化。如果聚合物材料未在整个颈边壁横截面上充分固化，那么颈边将不具有足够的强度来传输力且因此在移出期间可能变形和扭曲，从而促使密封表面部分变得不规则且不能维持与闭合件的适当密封。因此，模制技术人员延长冷却时间以确保颈边的聚合物固化，因此防止扭曲。对于热塑性聚酯聚合物材料，注射和冷却聚合物以及移出预成型件通常所需的时间约为21到26秒。

因此，在大多数预成型件设计中，限制最早脱模时间的部分是颈边部分。图1是预成型件模具组合件10的横截面图，所述预成型件模具组合件10具有芯冷却通道12、芯冷却管14、颈环冷却通道16、颈环或颈分离组件18a和18b、具有轴21的芯组件20、具有腔表面23的模具腔块22，和围绕模具腔块22沿圆周延伸的模具冷却通道24。图1还展示预成型件26、模具浇口插入物28和注射喷嘴30。预成型件模具组合件10是各种组件的组合件，其形成允许注射到腔中的熔融聚合物在组件之间没有实质泄漏的情况下形成预成型件26的闭合且密封的腔。在图1中，预成型件26具有与闭合腔大体相同的配置。

芯冷却通道12包含冷却进口32和冷却出口34。颈环组件18a和18b安装到弹出器棒36a和36b，并分别在耐磨垫38上借助凸轮和扁栓(gib，未图示)而滑动。耐磨垫38紧固到脱模板40。芯固持器41保持芯组件20。预成型件26具有开放端50、闭合端52、主体部分54和颈边44。颈边44具有密封表面部分45、有螺纹部分46和操纵环部分48。颈环组件18a和18b包括准确地成形颈边44的尺寸特性且辅助从芯组件20中移出预成型件26的一对半圆段。

在预成型件26移出或弹出期间，预成型件模具组合件10初始沿着分型线42分离，从而允许芯组件20、芯固持器41、颈环组件18a和18b、预成型件26和其它相关联组件在平行于轴21的方向上一致地移动，且藉此从模具腔块22、模具浇口插入物28和喷嘴30中拉出预成型件26，因此使预成型件26与腔表面23分离。脱模板40的致动接着促使弹出器棒36a、36b和颈环组件18a、18b初始在平行于轴21的方向上一致地移动，以从芯组件20中移出预成型件26。最终，颈环组件18a和弹出器棒36a在耐磨垫38上在垂直于且远离轴21的第一方向上移动，且同时颈环组件18b和弹出器棒36b在耐磨垫38上在垂直于且远离轴21的第二且相对方向(与由颈环组件18a和弹出器棒36a所采用的方向相对)上移动，从而将预成型件26完全从预成型件模具组合件10中释放。

除了上文描述的扭曲问题，已知模具设计的另一问题是颈环半部当其闭合(组装)时不抵着芯密封，且模具接着闭合且被夹持。在模具已开放且零件被弹出之后，由脱模板40向前承载的颈环半部18a和18b彼此分离。在下一模制循环可开始之前，弹出机构必须反向以将颈环和脱模板恢复到其模制位置(图1所示)。此反向过程包含使颈环朝着彼此移动直到其在脱模板的向后冲程期间接触为止，使得到脱模板已完全返回(图1所示的位置中)时，颈环在其相互分型表面接触的情况下完全闭合。可在脱模板的返回冲程期间的任何点执行颈环的完全闭合，因为颈环没有在任何点接触芯的任何危险。

在颈环将在闭模位置中接触芯的设计中，优选地其本身首先闭合使得当其最终接触芯时其作为经组装对而进行此动作。在较早的赫斯基(Husky)设计的情况下，颈环具有平行于芯的纵轴且接触芯直径的“关闭”圆柱形表面。然而，此设计不是最佳的，因为如果这两个圆柱形表面之间存在大于约0.005英寸的间隙，那么注射期间塑料穿过此间隙泄漏的风险较大。因此，此类型的设计需要这些表面的紧公差制造以确保经组装的间隙较小。不幸的是，模具当其被使用时会磨损，且最终类似于此的设计会发生泄漏。另一较早的赫斯基设计具有渐细或圆锥形关闭表面，其接触芯上的相应匹配的渐细表面。这两个表面在模制期间被压在一起，从而导致防止塑料泄漏的绝对密封。然而，此设计不是最佳的，因为预成型件当其从芯处脱模时仍具有颈环扭曲。

图2是图1所示的选定组件的局部横截面图，且进一步展示具有壁厚度56的预成型件26和具有芯表面58的芯组件20。模具腔块22(图2中未说明)已沿着分型线42与颈环18b分离。

图3是类似于图2的局部横截面图。颈环18b已初始在平行于轴21的方向“A”上移动以开始从芯组件20中移出预成型件26。颈环18b(和18a，图3中未说明)已沿着子分型线64与芯固持器41分离。此外，预成型件26已与芯表面58局部分离59。子分型线64终止于邻近于密封表面部分45与有螺纹部分46且在其间的颈边44(见图2)。

处于其升高温度下的熔融热塑性聚合物材料通常将随着其冷却和固化而收缩。因此，在制造中，预成型件26通常将随着材料冷却而抵着芯组件20收缩。当芯组件20抑制收缩时，形成促使预成型件26紧咬芯表面58的分子力。在移出期间穿过颈环18b(和18a，图3中未说明)起作用且最终施加于颈边44的有螺纹部分46和操纵环部分48上的力必须传输穿过预成型件26的壁厚度56以克服由预成型件26紧咬抵着芯表面58而产生的摩擦。如果聚合物材料未在整个颈边壁厚度56上充分固化，那么将没有足够的强度来允许力传递以克服预成型件约在芯表面58的点60处粘附在芯组件20周围产生的摩擦。这又将在颈环18b(和18a，图3中未说明)在方向“A”上移动时引起颈边扭曲62。扭曲62促使密封表面45变得不规则(未说明)，因此随后附接到颈边44的闭合件(未说明)将不会适当地密封。

为了确保壁厚度56内的聚合物足够坚固且具有刚性以传输由颈环18a和18b施加的力而在移出期间不会发生颈边扭曲，模制技术人员可延长制造预成型件26的时间。制造热塑性聚酯材料的预成型件26所需的典型模制时间约为21到26秒。另一早期赫斯基设计中进行了减轻此问题的尝试，其中使颈环的小部分(小于50％)接触预成型件的顶部密封表面的外圆周部分。然而，此设计遭受两个缺点。第一，颈环与顶部密封表面之间的小接触面积仍需要相当多的冷却时间以防止颈环扭曲。第二，此设计具有允许熔融塑料泄漏的圆柱形颈环匹配表面。

第4,521,177号、第6,176,700号、第6,220,850号和第6,413,075号美国专利展示用于模制预成型件的插入物组合件配置。第4,025,022号、第4,125,246号、第4,179,254号、第4,632,357号、第4,648,834号和第5,137,442号美国专利展示利用各种脱模装置的其它注射模制机。然而，这些专利均未克服上文描述的缺点。

因此，需要一种颈边部分冷却方法和设备，其提供快速、有效的颈冷却，同时缩短模制循环时间以进一步减少生产模制塑料预成型件的成本。

发明内容

本发明的一优点是提供用于有效地冷却模制塑料预成型件的冷却方法和设备。

根据本发明的第一方面，提供一种用于从模制结构中弹出模制塑料预成型件的设备，所述模制结构具有模芯，所述设备包括：颈环提升结构，其具有：第一部分，其经配置以沿大体平行于提升方向的线接触所述模制塑料预成型件的侧部；第二部分，其经配置以沿着大体垂直于所述提升方向的线接触所述模制塑料预成型件的开放端表面的大体50％，其中所述模制塑料预成型件的开放端表面上界定有所述模制塑料预成型件的密封表面阶梯，所述密封表面阶梯包括与所述模芯接触的支配性密封表面和与所述第二部分接触的从属性密封表面，所述支配性密封表面和所述从属性密封表面在所述提升方向具有高度差；以及第三部分，其设置于所述第二部分上的与所述第一部分相对的一侧上，其中所述第三部分包括当处于闭模位置时面朝所述模芯的圆柱形表面的圆柱形颈环表面；当处于闭模位置时，所述圆柱形颈环表面与所述模芯的圆柱形表面之间具有约0.02-0.1mm范围内的排气间隙，其中所述排气间隙经定位和配置以在使用时接收少量熔融塑料，所述少量熔融塑料在邻近于所述模制塑料预成型件的所述密封表面阶梯的所述支配性密封表面上形成小突起。

作为该设备的改进，其中所述塑料预成型件包括单件塑料预成型件，且其中所述模制结构包括模芯。作为更进一步改进，其中所述预成型件具有带有凸缘、螺旋形螺纹和圆形密封表面的颈部，所述圆形密封表面具有大体垂直于所述提升方向的圆形啮合部分，且其中所述提升表面经配置以与所述圆形啮合部分的大体50％啮合。作进一步不的优化，其中所述提升结构具有分别与所述预成型件颈部凸缘和所述预成型件颈部螺纹啮合的部分。

作为该设备的另一个改进，其中所述提升表面经配置以使得所述排气口设置成大体平行于所述提升方向。

作为该设备的又一个改进，其中所述提升表面经配置以使得所述排气口设置成相对于所述提升方向成锐角。作为更进一步改进，其中所述提升表面经配置以使得所述排气口设置成远离所述模制塑料预成型件的纵轴沿圆周成一角度。

作为该设备的又一个改进实施例，其进一步包括移动装置，所述移动装置促使所述颈环提升结构与所述模制结构之间的相对移动，以从所述模制结构中弹出所述模制塑料预成型件，所述移动装置促使所述颈环提升结构在大部分开放冲程期间保持接触所述模制塑料预成型件的所述末端。作为具体的实施例，其中所述移动装置在所述模制塑料预成型件固化之前促使所述相对移动。作为更一步的实施例，其中所述移动装置在所述模制塑料预成型件的所述末端处的表层部分固化之后促使所述相对移动。

作为该设备的又一个改进，其中所述提升结构包含：有螺纹部分，其经配置以与所述模制塑料预成型件颈中的螺旋形螺纹啮合；以及圆柱形部分，其经配置以接触所述模制塑料预成型件的大体平行于所述提升方向的表面。作为对其的改进，其中所述提升表面将压缩力施加到所述模制塑料预成型件，其中所述有螺纹部分将压缩力和剪切力两者施加到所述模制塑料预成型件，且其中所述圆柱形部分将剪切力施加到所述模制塑料预成型件。作为其具体的实施例，其中所述提升表面将剪切力和所述压缩力两者施加到所述模制塑料预成型件。

根据本发明的第二方面，提供一种注射模制机，其包括：模具腔，其经配置以接纳熔融材料并将其形成为模制预成型件；模芯，其经配置以与所述模制预成型件啮合；以及根据本发明的第一方面中所述的颈环提升结构，其经配置以通过将压缩力施加到所述模制预成型件的末端而从所述模芯中弹出所述模制预成型件，所述颈环结构经配置以(i)在所述模制预成型件的颈区域中紧咬盖子啮合机构，且(ii)在大部分开放冲程期间接触所述模制预成型件的密封部分的外圆周部分的大体一半，所述颈环提升结构具有(i)设置成大体垂直于提升方向的提升表面，和(ii)设置成大体平行于所述提升方向的面朝芯的表面，所述面朝芯的表面在所述面朝芯的表面与所述芯之间提供排气间隙。

根据本发明的第三方面，提供一种模制塑料预成型件，其包括：管状主体，其具有闭合端、开放端和纵轴；有螺纹颈部，其邻近于所述开放端；密封表面，其设置在所述开放端处且大体垂直于所述纵轴，所述密封表面具有在大体平行于所述纵轴的方向上彼此偏移的支配性密封表面和从属性密封表面，所述支配性密封表面啮合根据本发明的第一方面中所述的颈环提升结构的所述提升表面且具有在所述纵轴的方向上延伸穿过所述开放端的突起，其中阶梯被界定在所述支配性密封表面与所述从属性密封表面之间且大体平行于所述纵轴。

根据本发明的第四方面，提供一种用于从具有前述的颈环提升结构的模制结构中弹出模制塑料预成型件的方法，其包括以下步骤：使所述模制塑料预成型件的圆形颈部上的有螺纹部分与所述颈环结构啮合；使所述模制塑料预成型件的圆形颈部的末端部分的大体50％与设置成大体垂直于提升方向的颈环提升表面接触；在闭模位置中在模芯与所述颈环结构的面朝芯的表面之间提供排气气隙；以及在大部分开放冲程期间将压缩力施加到所述模制塑料预成型件的所述颈部的所述末端部分，以从所述模制结构中弹出所述模制塑料预成型件。

作为该法的具体实施例，其中所述颈环结构在所述施加步骤期间还将剪切力施加到所述模制塑料预成型件。作为进一步的改进，其中所述接触渐细部分的步骤包括使所述渐细部分与相对于所述提升表面成锐角的渐细表面接触的步骤。作为更进一步的改进，其中所述提供步骤包括提供相对于所述提升方向形成锐角的排气气隙的步骤。

附图说明

从优选实施例的以下具体实施方式和附图中将更容易理解根据本发明的有利结构和/或功能，附图如下。

图1是已知预成型件注射模具组合件在具有颈边和密封表面的模制预成型件弹出之前的横截面图。

图2是图1所示的组合件的选定组件以及预成型件的颈边部分在颈环移动以完成预成型件弹出之前的局部横截面图。

图3是图2所示的组件的局部横截面图，其中预成型件被部分移出，且展示典型的颈边扭曲。

图4是根据本发明的优选实施例的预成型件注射模具组合件在模制预成型件弹出之前的横截面图。

图5是图4所示的组合件的选定组件以及预成型件的颈边部分在重新配置的颈环移动以完成预成型件弹出之前的局部横截面图，且进一步展示芯锁颈环配置。

图6是图5所示的组件的局部横截面图，其中预成型件被部分移出，且没有典型的颈边扭曲。

图7是类似于图5的局部横截面图，其展示具有腔锁颈环配置的本发明的替代实施例。

图8是类似于图6的局部横截面图，其展示具有腔锁颈环配置且预成型件被部分移出且没有典型的颈边扭曲的替代实施例。

图9是类似于图5的局部横截面图，其展示具有沿着预成型件的密封表面的阶梯配置的替代实施例。

图10是类似于图9的局部横截面图，其展示具有沿着预成型件的密封表面的有排气口的阶梯配置的替代实施例。

图11是类似于图9的局部横截面图，其展示具有沿着预成型件的密封表面的有排气口的阶梯配置的替代实施例。

具体实施方式

1.引言

现将相对于若干实施例描述本发明，在所述若干实施例中，颈环在预成型件完全固化之前向注射模制塑料预成型件的开放圆端施加压缩力，因此缩短循环时间，且其中使用圆锥形颈环匹配表面来防止泄漏。然而，本发明将应用于除注射模制塑料预成型件以外的许多模制技术中，例如容器、提桶、托盘、漆罐、搬运箱和类似产品或可能具有非圆形横截面形状的其它模制产品等的模制。

简要来说，本发明的优选实施例将在预成型件移出期间重新分配作用在颈边上的力。通过重新配置颈环或颈分离组件以使其不仅靠在操纵环部分和有螺纹部分上而且靠在密封表面部分上，优选实施例能够在较大区域上分配力，因此减少预成型件移出期间颈边变形和扭曲的风险。现在靠在密封表面部分上的力将一些聚合物以压缩状态放置在颈边内。此外，在与模具组件直接接触的情况下，将处于压缩状态的材料更有可能首先已固化，因此其经较好地装备以克服由预成型件紧咬芯组件而产生的阻力。因此，重新配置的颈环组件允许在整个聚合物固化完成之前移出预成型件。在试验中，已实现预成型件制造时间的多达五秒的缩减，而没有颈边扭曲的风险。

一般来说，优选实施例利用用于从注射模具中移出预成型件的设备，其中所述预成型件具有包括操纵环部分、有螺纹部分和密封表面部分的颈边。所述设备包括在从注射模具中移出预成型件期间靠在所述操纵环部分的片段、所述有螺纹部分的片段和密封表面部分的实质片段上的颈环。所述颈环从注射模具的芯组件中移出所述预成型件。颈环形成颈边，其在颈环移出预成型件之前在注射模具中注射模制预成型件的工艺期间包含所述操纵环部分的片段、所述有螺纹部分和密封表面部分的第一片段。芯组件形成密封表面部分的第二片段，而颈环形成第一片段。颈环还包含圆锥形渐细部分以接触芯表面且将颈环半部紧紧地密封在一起。

预成型件的密封表面部分包含通过颈环建立第一片段作为由颈环形成的从属性密封表面部分且建立第二片段作为由芯组件形成的支配性密封表面部分而形成的周围阶梯。根据优选实施例由芯组件形成的支配性密封表面部分和由颈环形成的从属性密封表面部分具有约0.001到0.005英寸(0.025到0.125mm)的高度差。颈环移出由例如热塑性聚酯的热塑性聚合物制成的预成型件。

在上述用于模制预成型件的注射模具中，模具具有一对颈环插入物，其用于形成预成型件的颈边，且将经模制零件从芯中弹出。颈环设计部分地囊封预成型件的顶部密封表面，藉此利用所述表面的一部分进行弹出动作。在这些实施例中，颈环插入物在形成顶部密封表面的其界面处关闭并密封住模具的芯。在下文将描述的替代实施例中，此关闭界面由排气口代替。

总体上，本发明提供一种用于从模制结构中弹出模制塑料预成型件的设备，所述模制结构具有模芯，所述设备包括：颈环提升结构，其具有：第一部分，其经配置以沿大体平行于提升方向的线接触所述模制塑料预成型件的侧部；第二部分，其经配置以沿着大体垂直于所述提升方向的线接触所述模制塑料预成型件的开放端表面的大体50％，其中所述模制塑料预成型件的开放端表面上界定有所述模制塑料预成型件的密封表面阶梯，所述密封表面阶梯包括与所述模芯接触的支配性密封表面和与所述第二部分接触的从属性密封表面，所述支配性密封表面和所述从属性密封表面在所述提升方向具有高度差；以及第三部分，其设置于所述第二部分上的与所述第一部分相对的一侧上，其中所述第三部分包括当处于闭模位置时面朝所述模芯的圆柱形表面的圆柱形颈环表面；当处于闭模位置时，所述圆柱形颈环表面与所述模芯的圆柱形表面之间具有约0.02-0.1mm范围内的排气间隙，其中所述排气间隙经定位和配置以在使用时接收少量熔融塑料，所述少量熔融塑料在邻近于所述模制塑料预成型件的所述密封表面阶梯的所述支配性密封表面上形成小突起。

作为进一步的改进，其中所述塑料预成型件包括单件塑料预成型件，且其中所述模制结构包括模芯。优选的，其中所述预成型件具有带有凸缘、螺旋形螺纹和圆形密封表面的颈部，所述圆形密封表面具有大体垂直于所述提升方向的圆形啮合部分，且其中所述提升表面经配置以与所述圆形啮合部分的大体50％啮合。更加优选的，其中所述提升结构具有分别与所述预成型件颈部凸缘和所述预成型件颈部螺纹啮合的部分。

作为进一步的改进，其中所述提升表面经配置以使得所述排气口设置成大体平行于所述提升方向。

作为进一步的改进，其中所述提升表面经配置以使得所述排气口设置成相对于所述提升方向成锐角。更具体的，其中所述提升表面经配置以使得所述排气口设置成远离所述模制塑料预成型件的纵轴沿圆周成一角度。

作为进一步改进，其进一步包括移动装置，所述移动装置促使所述颈环提升结构与所述模制结构之间的相对移动，以从所述模制结构中弹出所述模制塑料预成型件，所述移动装置促使所述颈环提升结构在大部分开放冲程期间保持接触所述模制塑料预成型件的所述末端。优选的，其中所述移动装置在所述模制塑料预成型件固化之前促使所述相对移动。更加优选的，其中所述移动装置在所述模制塑料预成型件的所述末端处的表层部分固化之后促使所述相对移动。

作为进一步改进，其中所述提升结构包含：有螺纹部分，其经配置以与所述模制塑料预成型件颈中的螺旋形螺纹啮合；以及圆柱形部分，其经配置以接触所述模制塑料预成型件的大体平行于所述提升方向的表面。其中优选的，其中所述提升表面将压缩力施加到所述模制塑料预成型件，其中所述有螺纹部分将压缩力和剪切力两者施加到所述模制塑料预成型件，且其中所述圆柱形部分将剪切力施加到所述模制塑料预成型件。更加优选的，其中所述提升表面将剪切力和所述压缩力两者施加到所述模制塑料预成型件。

同时，本发明还提供一种注射模制机，其包括：模具腔，其经配置以接纳熔融材料并将其形成为模制预成型件；模芯，其经配置以与所述模制预成型件啮合；以及根据本发明的第一方面中所述的颈环提升结构，其经配置以通过将压缩力施加到所述模制预成型件的末端而从所述模芯中弹出所述模制预成型件，所述颈环结构经配置以(i)在所述模制预成型件的颈区域中紧咬盖子啮合机构，且(ii)在大部分开放冲程期间接触所述模制预成型件的密封部分的外圆周部分的大体一半，所述颈环提升结构具有(i)设置成大体垂直于提升方向的提升表面，和(ii)设置成大体平行于所述提升方向的面朝芯的表面，所述面朝芯的表面在所述面朝芯的表面与所述芯之间提供排气间隙。

同时，本发明还提供一种模制塑料预成型件，其包括：管状主体，其具有闭合端、开放端和纵轴；有螺纹颈部，其邻近于所述开放端；密封表面，其设置在所述开放端处且大体垂直于所述纵轴，所述密封表面具有在大体平行于所述纵轴的方向上彼此偏移的支配性密封表面和从属性密封表面，所述支配性密封表面啮合根据前述的颈环提升结构的所述提升表面且具有在所述纵轴的方向上延伸穿过所述开放端的突起，其中阶梯被界定在所述支配性密封表面与所述从属性密封表面之间且大体平行于所述纵轴。

作为相对应的，本发明还提供一种用于从具有前述的颈环提升结构的模制结构中弹出模制塑料预成型件的方法，其包括以下步骤：使所述模制塑料预成型件的圆形颈部上的有螺纹部分与所述颈环结构啮合；使所述模制塑料预成型件的圆形颈部的末端部分的大体50％与设置成大体垂直于提升方向的颈环提升表面接触；在闭模位置中在模芯与所述颈环结构的面朝芯的表面之间提供排气气隙；以及在大部分开放冲程期间将压缩力施加到所述模制塑料预成型件的所述颈部的所述末端部分，以从所述模制结构中弹出所述模制塑料预成型件。

作为该方法的改进，其中所述颈环结构在所述施加步骤期间还将剪切力施加到所述模制塑料预成型件。

作为该方法的又一个改进，其中所述接触渐细部分的步骤包括使所述渐细部分与相对于所述提升表面成锐角的渐细表面接触的步骤。

作为该方法的再一个改进，其中所述提供步骤包括提供相对于所述提升方向形成锐角的排气气隙的步骤。

上述特征以及方案均通过下述具体描述得到支持，并由本领域的技术人员无歧义的掌握。

2.结构

图4是本发明优选实施例的预成型件模具组合件100在经模制的预成型件26弹出之前的横截面图。组合件100具有颈环或颈分离组件118a和118b、具有轴21的芯组件120和芯固持器141。颈环组件118a和118b、芯固持器141和芯组件120形成具有端点的子分型线164，所述端点以周围的方式终止于预成型件26的密封表面部分45上。经重新配置的预成型件模具组合件100的其它组件类似于上文相对于预成型件模具组合件10论述的那些组件。

图4展示根据本发明的两个显著特征。第一，提升部分201接触顶部密封表面的外圆周部分的大体50％以在外层稍许固化后从芯处提升预成型件，从而减少颈环扭曲。第二，颈环半部118a、118b每一者具有渐细圆锥形表面263，其设置在下方并相对于提升部分201成锐角，以紧紧地啮合芯的外表面并防止泄漏。

图4展示分型线164和42处的颈环118a、118b上的外部锥形263促使颈环在模具闭合并经受夹持力时保持闭合并按压在一起。这一相同动作确保颈环组合件的渐细密封表面保持抵着图5中的芯的匹配渐细表面164按压。

预成型件模具组合件100遵循与预成型件模具组合件10类似的操作次序。也就是说，经由注射喷嘴30穿过浇口插入物28将熔融塑料注射到模具腔中。注射模具100的冷却通道和芯120的冷却通道冷却熔融塑料并在注射模具100中形成预成型件26。

图5-9更详细地展示允许预成型件的弹出动作比对于给定预成型件设计原本可能的早发生的改进的颈环设计。参看图5，颈环118b的长度(高度)已延伸使得其模制表面包含提升部分201，所述提升部分201在颈环在箭头AA的弹出方向上移动时啮合并提升预成型件的顶部表面(在预成型件的开放端处)的相应圆形顶部密封表面(啮合部分)。如图所示，提升部分201接触预成型件的顶部表面的大体上一半(但不到全部)顶部密封表面。当然，所述设计可经修改使得提升部分201接触整个顶部密封表面。

作为本发明中颈环的模制表面的平坦提升部分201用于允许零件在注射循环中比在早期设计中原本将发生的更早地弹出。如上文所解释，注射树脂由于其与冷却的模制表面的接触而从外部向内冷却。因此，顶部密封表面的由颈环形成的部分将类似地从外表面向内冷却。可抵抗弹出力而无变形的固体外层的形成决定何时可开始弹出过程。通过在颈环上包含平坦部分201，当弹出零件时颈环可作用于预成型件的固化部分上。弹出力沿着平行于垂直于平坦提升部分201的表面的芯的中心线的线作用。这是最佳情形。在不具有此延伸平坦部分的早期设计中，来自颈环的任何弹出运动开始作用于顶部密封表面的转角半径上。向此径向表面施加力会引起试图向内推动零件的向量，可能导致零件的颈边直径减小，因而存在零件未在其尺寸规格内被模制的风险。因此，早期弹出的益处更加具有风险且因此不可能以此设计来实现。

颈环半部118a、118b还具有渐细表面263，其当颈环闭合且芯被插入到模具中时形成用于芯的外表面的圆锥形密封表面。这些渐细表面相对于提升部分201成小于90度的锐角。渐细表面263与实质提升部分201的组合提供实现在最少泄漏的情况下早期预成型件弹出的颈环设计。渐细表面263与提升部分201之间的锐角置于顶部密封表面45的中心(或内部)附近的事实防止通过分型线164的泄漏，同时向顶部密封表面的已固化外层部分提供直接的压缩提升力。

颈环还具有圆柱形表面206，其沿着大体平行于提升方向的线接触预成型件。此外，颈环还具有有螺纹部分208，其接触预成型件的有螺纹部分。图5还展示具有壁厚度56的预成型件26和具有芯表面58的芯组件120。

模具腔块22(图5中未说明)已沿着分型线42与颈环118b分离。如图所示，提升部分201经配置以便不接触经模制塑料预成型件的顶部表面的内圆周部分。

图6是类似于图5的局部横截面图。颈环118b已初始在平行于轴21的箭头AA的方向上移动而开始从芯组件120中移出预成型件26。颈环118b(和118a，图6中未说明)已沿着重新配置的子分型线164与芯固持器141分离。此外，预成型件26已部分地与芯表面58分离59。

当发生脱模动作时清楚地展示包含提升部分201的益处，如图6中所说明。颈环提升部分201在预成型件的最接近芯的所述部分上(其中收缩促使预成型件抵抗脱模)直接进行推动。

由提升部分201施加在预成型件颈边上的弹出力是剪切力(源自密封表面、有螺纹部分和支撑凸缘表面)和压缩力(源自顶部表面201)的组合。压缩力是通过201处预成型件的固化外层部分施加的，且因此可传输其效应以促使一旦外层部分充分固化就脱模预成型件。此固化在模制循环中比芯部分18的固化发生得早，因为顶部密封表面直接接触相应的冷却的模具组件、芯10和颈环20。相比之下，芯部分18必须等待其热量通过周围塑料传导到达那些冷却的模制表面后才实行固化。因此，可在模制循环中更早地开始预成型件的无缺陷脱模。可实现循环时间的2到5秒的节省，这取决于预成型件模具设计配置。

提升部分201的相对尺寸将取决于正冷却的特定预成型件的尺寸、预成型件模制温度、模具冷却设备等。此外，提升部分201可以是平坦表面或其中具有经配置以帮助冷却/提升预成型件的凹槽、垫或其它图案的表面。提升部分201可由经设计以快速冷却并安全地提升预成型件密封表面的与颈环相同的金属、不同的金属或塑料制成。

因此，通过重新配置的颈环118b(和118a，图6中未说明)而作用的预成型件26移出或弹出力不仅施加于颈边44的有螺纹部分46和操纵环部分48上，而且施加于颈边44的密封表面部分45上。现在靠在密封表面部分45上的力将一些聚合物以压缩状态放置在颈边44内。此外，在与模具组件直接接触的情况下，将处于压缩状态的材料更有可能首先已固化，因此其经较好地装备以克服由预成型件26紧咬重新配置的芯组件120而产生的阻力。

通过允许力施加于密封表面部分45上减少了移出力完全传递通过壁厚度56(其中一些聚合物可能未完全固化)的需要。因此，壁厚度56不再需要如此刚性以克服由预成型件26紧咬芯表面58而产生的摩擦，因此允许从重新配置的模具组合件100中较早地移出预成型件26，而没有扭曲或变形的风险。试验指示总体预成型件26制造时间的缩减多达五秒。

所属领域的技术人员一般将图5所示的颈环配置称为芯锁配置。图7说明本发明的替代腔锁颈环配置或实施例，其展示替代颈环组件218b(未说明替代颈环组件218a)、替代芯组件220和具有替代子分型线264的替代芯固持器(未图示)。

图8是类似于图7的局部横截面图。替代颈环218b已初始在平行于轴21的箭头“AAA”方向上移动而开始从替代芯组件220中移出预成型件26。替代颈环218b(和218a，图8中未说明)已沿着替代子分型线264与替代芯固持器(未图示)和替代芯组件220分离。替代子分型线264以与重新配置的子分型线164类似的周围的方式终止于密封表面部分45上。

通过此腔锁颈环配置的替代颈环218b(和218a，图8中未说明)而作用的预成型件26移出或弹出力以与芯锁配置类似的方式不仅施加于颈边44的有螺纹部分46和操纵环部分48上，而且施加于颈边44的密封表面部分45上。

图9是说明另一实施例的局部横截面图，所述实施例在预成型件26上形成稍许修改的颈边144，其具有处于断面上并在经修改的颈边144周围且与重新配置的分型线164的末端对应的密封表面阶梯65。周围的密封表面阶梯65建立具有两个高度的稍许修改的密封表面部分：支配性密封表面145a和从属性密封表面145b，其在平行于轴21的方向上的高度差异约为0.001到0.005英寸，更优选地0.001到0.002英寸(0.025到0.050mm)。支配性密封表面145a在附接闭合件(未说明)时首先与闭合件接触。

图10说明其中沿着分型线164发生排气的替代实施例。通过将图10与图9进行比较，容易了解其差异。分型线164经重新配置以当处于闭模位置时在芯120与颈环插入物318a和318b之间提供排气口302。明确地说，圆柱形颈环表面(面朝芯的表面)200与圆柱形芯表面301之间存在约0.02-0.1mm范围内的间隙，以允许在填充模制材料期间包含在闭合模具腔中的空气排出。

优选地，排气路径经由芯的渐细锁定表面中机械加工的局部凹槽304而继续，以向芯120的柄体与锁定环141的内径之间的间隙空间中出现的环境条件提供连续的排气路径。在此位置中提供排气口改进了模制物件的颈部的填充速率，并帮助形成无缺陷的密封表面。在模制循环的注射阶段期间，所注射材料的快速填充推动俘获在闭合腔空间内的空气。除非此空气可容易地逃逸，否则其被很快压缩并变得过热，且因此可能会导致材料的前导边缘燃烧。其次，除非允许空气逃逸，否则模制零件可能不完全成形，一些少量被俘获空气可阻止材料在冻结之前到达其目的地。

在图10实施例中，排气口302设置成大体平行于预成型件纵轴，或大体垂直于密封表面145a和145b。因此，阶梯65也大体平行于纵轴。阶梯65在盖子在成品的颈上向下旋拧时提供较好的密封。阶梯上的陡边允许表面下的稍许可延展的盖子变形并产生较好的液体和气不能透入的密封。在一些应用中，少量熔融塑料将进入排气口302，从而在邻近于阶梯65的支配性密封表面145a上形成小突起303。此突起还将帮助用盖子形成较有效的密封。

图11说明根据本发明的第二替代实施例。在此实施例中，分型线164经重新配置以在芯120与颈环插入物318a和318b之间提供排气口402。明确地说，截顶圆锥形颈环表面300与截顶圆锥形芯表面401之间存在约0.02-0.1mm范围内的间隙，以允许在填充模制材料期间排出包含在闭合模具腔中的空气。优选地，排气路径经由芯的渐细锁定表面中机械加工的局部凹槽404而继续，以向芯120的柄体与锁定环141的内径之间的间隙空间中出现的环境条件提供连续的排气路径。当然，局部凹槽可包括机械加工到颈环和/或芯固持器中的一个或一个以上凹槽。此处也产生上文描述的相同益处。在此替代方案中，排气口402设置成相对于预成型件纵轴和密封表面145a的平面成锐角(例如，15度)，且相对于密封表面145b成钝角。优选地，排气口402设置成远离模制物件的纵轴沿圆周成一角度。当然，排气口402可朝着模制物件的纵轴在相反方向上成一角度。

3.工艺

在操作中，将熔融塑料注射到模具中，且在芯与腔壁之间形成预成型件。随后，为了从芯中弹出预成型件，在箭头AA的方向上提升颈环。如图5-8中可清楚地看出，提升部分201接触顶部密封表面并将预成型件提升离开芯。优选地，尽管预成型件顶部表面的外层此时优选为固体，但预成型件的内部尚未固化。

当前实施例是有利的，因为存在多个侧部作用插入物(颈环)，其保持闭合(如同接续环一样)以通过推动其末端(密封表面)而使零件从芯中弹出(脱模)。但稍后在弹出器冲程中，颈环向一旁移动以在接近弹出器冲程结尾处避开外部突起特征(螺纹和支撑凸缘)。此侧部作用由作用在安装到弹出器棒(未图示)(上面安装有颈环)的末端的辊上的凸轮引起。因此，当前实施例在大部分(50-90％)弹出器冲程期间推抵着零件的末端。

一旦与芯分离，预成型件就可移动到模制后冷却台(post mold cooling station)，或预成型件可弹出到装运容器中。由于预成型件通过主要作用在顶部密封表面而非螺纹上的力而从芯中脱模，所以预成型件的内部部分不必完全固化，从而允许较早地脱模且循环时间缩短2秒到5秒。

4.有利特征

根据优选实施例的有利特征包含：

-预成型件模具颈环模制表面配置，其包含预成型件模制表面的顶部表面的一部分。

-预成型件模具颈环配置，其可向预成型件表面施加脱模作用力，所述预成型件表面垂直于所述脱模作用力的方向。

-颈环结构，其具有用于在垂直于弹出轴的平面上抵着经模制零件推动的表面，且颈环结构与芯之间包含排气口。

5.总结

因此，已描述一种用于从芯中有效地弹出模制塑料预成型件从而实现循环时间和成本缩减的方法和设备。

虽然本发明缩短了一般具有垂直于其轴的圆形横截面形状的吹塑模制容器预成型件的制造时间，但所属领域的技术人员将认识到，本发明同等适用于例如提桶、漆罐、搬运箱等可能具有非圆形横截面形状的其它模制产品，以及需要与预成型件注射模具类似的大致配置和模具设计特性的其它类似产品。

附图中用框概括展示或标明的各个组件全部是在注射模制领域中众所周知的，且其特定构造和操作对于实行本发明的操作或最佳模式并不关键。

虽然已相对于当前认为是优选实施例的实施例描述了本发明，但应了解，本发明不限于所揭示的实施例。相反，本发明希望涵盖包含在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效配置。所附权利要求书的范围应被赋予最广泛解释以便包含所有此类修改和等效结构及功能。

Claims (19)

1.一种用于从模制结构中弹出模制塑料预成型件的设备，所述模制结构具有模芯，所述设备包括：

颈环提升结构，其具有：

第一部分，其经配置以沿大体平行于提升方向的线接触所述模制塑料预成型件的侧部；

第二部分，其经配置以沿着大体垂直于所述提升方向的线接触所述模制塑料预成型件的开放端表面的大体50％，其中所述模制塑料预成型件的开放端表面上界定有所述模制塑料预成型件的密封表面阶梯，所述密封表面阶梯包括与所述模芯接触的支配性密封表面和与所述第二部分接触的从属性密封表面，所述支配性密封表面和所述从属性密封表面在所述提升方向具有高度差；以及

第三部分，其设置于所述第二部分上的与所述第一部分相对的一侧上，其中所述第三部分包括当处于闭模位置时面朝所述模芯的圆柱形表面的圆柱形颈环表面；

当处于闭模位置时，所述圆柱形颈环表面与所述模芯的圆柱形表面之间具有约0.02-0.1mm范围内的排气间隙，其中所述排气间隙经定位和配置以在使用时接收少量熔融塑料，所述少量熔融塑料在邻近于所述模制塑料预成型件的所述密封表面阶梯的所述支配性密封表面上形成小突起。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述塑料预成型件包括单件塑料预成型件，且其中所述模制结构包括模芯。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述预成型件具有带有凸缘、螺旋形螺纹和圆形密封表面的颈部，所述圆形密封表面具有大体垂直于所述提升方向的圆形啮合部分，且其中所述提升表面经配置以与所述圆形啮合部分的大体50％啮合。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述提升结构具有分别与所述预成型件颈部凸缘和所述预成型件颈部螺纹啮合的部分。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述提升表面经配置以使得所述排气口设置成大体平行于所述提升方向。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述提升表面经配置以使得所述排气口设置成相对于所述提升方向成锐角。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述提升表面经配置以使得所述排气口设置成远离所述模制塑料预成型件的纵轴沿圆周成一角度。

8.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括移动装置，所述移动装置促使所述颈环提升结构与所述模制结构之间的相对移动，以从所述模制结构中弹出所述模制塑料预成型件，所述移动装置促使所述颈环提升结构在大部分开放冲程期间保持接触所述模制塑料预成型件的所述末端。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述移动装置在所述模制塑料预成型件固化之前促使所述相对移动。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述移动装置在所述模制塑料预成型件的所述末端处的表层部分固化之后促使所述相对移动。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述提升结构包含：

有螺纹部分，其经配置以与所述模制塑料预成型件颈中的螺旋形螺纹啮合；以及

圆柱形部分，其经配置以接触所述模制塑料预成型件的大体平行于所述提升方向的表面。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述提升表面将压缩力施加到所述模制塑料预成型件，其中所述有螺纹部分将压缩力和剪切力两者施加到所述模制塑料预成型件，且其中所述圆柱形部分将剪切力施加到所述模制塑料预成型件。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述提升表面将剪切力和所述压缩力两者施加到所述模制塑料预成型件。

14.一种注射模制机，其包括：

模具腔，其经配置以接纳熔融材料并将其形成为模制预成型件；

模芯，其经配置以与所述模制预成型件啮合；以及

根据权利要求1所述的颈环提升结构，其经配置以通过将压缩力施加到所述模制预成型件的末端而从所述模芯中弹出所述模制预成型件，所述颈环结构经配置以(i)在所述模制预成型件的颈区域中紧咬盖子啮合机构，且(ii)在大部分开放冲程期间接触所述模制预成型件的密封部分的外圆周部分的大体一半，所述颈环提升结构具有(i)设置成大体垂直于提升方向的提升表面，和(ii)设置成大体平行于所述提升方向的面朝芯的表面，所述面朝芯的表面在所述面朝芯的表面与所述芯之间提供排气间隙。

15.一种用于从具有权利要求1所述的颈环提升结构的模制结构中弹出模制塑料预成型件的方法，其包括以下步骤：

使所述模制塑料预成型件的圆形颈部上的有螺纹部分与所述颈环结构啮合；

使所述模制塑料预成型件的圆形颈部的末端部分的大体50％与设置成大体垂直于提升方向的颈环提升表面接触；

在闭模位置中在模芯与所述颈环结构的面朝芯的表面之间提供排气气隙；以及

在大部分开放冲程期间将压缩力施加到所述模制塑料预成型件的所述颈部的所述末端部分，以从所述模制结构中弹出所述模制塑料预成型件。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述颈环结构在所述施加步骤期间还将剪切力施加到所述模制塑料预成型件。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述接触渐细部分的步骤包括使所述渐细部分与相对于所述提升表面成锐角的渐细表面接触的步骤。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述提供步骤包括提供相对于所述提升方向形成锐角的排气气隙的步骤。

19.一种模制塑料预成型件，其包括：

管状主体，其具有闭合端、开放端和纵轴；

有螺纹颈部，其邻近于所述开放端；

密封表面，其设置在所述开放端处且大体垂直于所述纵轴，所述密封表面具有在大体平行于所述纵轴的方向上彼此偏移的支配性密封表面和从属性密封表面，所述支配性密封表面啮合根据权利要求1所述的颈环提升结构的所述提升表面且具有在所述纵轴的方向上延伸穿过所述开放端的突起，其中阶梯被界定在所述支配性密封表面与所述从属性密封表面之间且大体平行于所述纵轴。

Images