CN101790450A - 用于吹塑成型容器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于吹塑成型容器(2)的方法和装置。一个由热塑性材料制成的预制坯件(1)首先沿着一个输送路径在加热路段(24)的区域中经受热条件处理。接着，该预制坯件(1)在吹塑模具(4)内部通过吹塑压力作用成形为容器(2)。所述容器(2)在吹塑压力期间被以一个实际轮廓吹塑，该实际轮廓与容器(2)的给定轮廓这样地不同，使得该容器(2)的实际轮廓在脱模和进行收缩后基本上具有给定轮廓。这通过以下方式来实现：即，吹塑模具(4)具有内轮廓，该内轮廓与容器(2)外轮廓的给定值曲线分布不同。

Description

用于吹塑成型容器的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于吹塑成型容器的方法，在该方法中，一个由热塑性材料制成的预制坯件沿着输送路径在加热路段的区域中被热条件处理之后在一个吹塑模具内部通过吹塑压力作用而成形为容器。
此外，本发明还涉及一种用于吹塑成型容器的装置，该装置被构造为吹塑模具，该吹塑模具具有一个与容器的外轮廓适配地构成的内轮廓。
背景技术
在通过吹塑压力作用来成形容器时，由热塑性材料制成的预制坯件、例如由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的预制坯件在吹塑机内部被供应给不同的处理站。典型地，这种吹塑机具有一个加热装置以及一个吹塑装置，在该吹塑装置的区域中，事先被温度处理的预制坯件通过双轴向的定向膨胀成容器。该膨胀借助于引导到待膨胀的预制坯件中的压力空气进行。在DE-OS 43 40 291中阐述了在预制坯件的这种膨胀时的工艺过程。本文开头所提及的处于压力下的气体的导入也包括压缩气体到展开中的容器泡中以及压缩气体在吹塑过程开始时到预制坯件中的导入。
在DE-OS 42 12 583中描述了用于形成容器的吹塑站的基本结构。在DE-OS 23 52 926中阐述了用于温度处理预制坯件的可能性。
在用于吹塑成型的装置内部，预制坯件以及被吹塑的容器可以借助于不同的操作装置输送。尤其是输送芯棒的应用被证实是有利的，预制坯件插套在输送芯棒上。但是，预制坯件也可以用其它支承装置操作。用于操作预制坯件的夹钳的应用以及为了夹持而可以导入到预制坯件的嘴部区域中的撑开芯棒的应用同样属于可用的结构。
例如在DE-OS 199 06 438中描述了在使用转送轮的情况下操作容器，其中转送轮设置在吹塑轮与输出路段之间。
预制坯件的已经解释过的操作一方面在所谓的双级方法中进行，在该方法中，预制坯件首先在注射成型方法中被制造、紧接着被中间存储并且以后在其温度方面进行条件处理并且被吹塑成容器。另一方面在所谓的单级方法中实现应用，在该方法中，预制坯件直接在其注射成型技术的制造和充分固硬化之后被合适地温度处理并且紧接着被吹塑成型。
在使用的吹塑站方面公开了不同的实施形式。在设置于旋转的输送轮上的吹塑站中，经常遇见模具承载件的书式的可翻性。但是也可能的是，采用可相对于彼此移动的或者以其它方式被导向的模具承载件。在位置固定的吹塑站中(这些吹塑站尤其是适合于接收多个用于成形容器的模腔)，典型的是使用彼此平行设置的板作为模具承载件。
在执行加热之前，通常将预制坯件插套在输送芯棒上，所述输送芯棒要么将预制坯件输送穿过整个吹塑机，要么仅仅在加热装置的区域中回转。预制坯件被这样竖立地加热，即所述预制坯件的嘴部在垂直方向上向下取向，在该加热时，预制坯件通常被插套在输送芯棒的套筒状的夹持元件上。在预制坯件的吊挂式加热时，预制坯件的嘴部在垂直方向上向上取向，在该加热时，通常将扩撑芯棒插入到预制坯件的嘴部中，所述扩撑芯棒固定地夹紧预制坯件。
在执行吹塑技术的容器成形时，一个重要的任务在于：在容器壁中实现预给定的材料分布。同样，一个应用规定在于：保证预给定的容器体积。当容器在吹塑模具中进行吹塑期间，虽然精确地实现了预给定的给定体积，但是在压力降低并且将容器从吹塑模具中取出之后通常进行材料的收缩，从而完成吹塑的容器的实际体积比在吹塑模具内和在压力降低之前的容器体积小。
为了降低收缩效应，公开了不同的措施，所述措施涉及适当的材料分布、有利的轮廓给定以及结构化的容器壁在吹塑技术方面的制造。但是，所述措施仅仅降低了收缩的程度，而不能完全防止容器的体积降低。
发明内容
本发明的目的在于，这样地改善开头所述类型的方法，使得以尽可能小的偏差遵守最终产品的预给定的给定体积。
根据本发明，所述目的通过以下方式实现，即所述容器在吹塑压力作用期间被以一个实际轮廓吹塑，该实际轮廓与所述容器的给定轮廓这样地不同，使得所述容器的实际轮廓在脱模和进行收缩之后基本上具有给定轮廓。
本发明的另一目的在于，这样地设计一种开头所述类型的装置，使得能够与预给定的容积偏差仅仅很小地制造最终产品。
根据本发明，所述目的通过以下方式实现，即该吹塑模具的内轮廓被构造得与容器外轮廓的给定值曲线分布至少区域地不同。
由此，根据本发明，容器在吹塑成型过程期间被以一个轮廓和一个容积制造，所述轮廓和容积与最终产品的当时预给定的给定值有偏差。相关的偏差在考虑公知的容器材料特性的情况下进行计算或者根据经验来确定。由此，在考虑容器材料的公知的物理特性的情况下这样地进行受控的收缩，使得收缩后的容器具有预给定的给定轮廓和预给定的给定体积。
通过以下方式考虑与收缩特别相关的容器区域，即实际轮廓在吹塑压力作用期间在容器的底部区域中与给定轮廓不同。
一个优选的应用在于：容器吹塑有多个脚部。
附图说明
在附图中示意性示出本发明的实施例。其中：
图1是一个用于由预制坯件制造容器的吹塑站的透视图；
图2是一个吹塑模具的纵剖视图，一个预制坯件在该吹塑模具中被拉伸和膨胀；
图3是一个用于表明一个用于吹塑容器的装置的基本结构的草图；
图4是一个改型的、加热能力增大的加热路段；
图5以部分图示出一个具有支脚的瓶子的侧视图；
图6示出按照图5中的视向VI的瓶底部；
图7示出按照图5中的视向VII的瓶底部；
图8示出按照图7的瓶底部的透视图；
图9示出用于制造按照图5的瓶底部的模具，具有标示出的尺寸大小；
图10示出利用按照图9的底部模具制造的瓶底部，具有标示出的最终尺寸大小。
具体实施方式
在图1和2中示出一个用于使预制坯件1成形为容器2的装置的原理结构。
用于使容器2成型的装置基本上包括一个吹塑站3，该吹塑站设有一个吹塑模具4，预制坯件1可以被放入到该吹塑模具中。预制坯件1可以是由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的注射成型件。为了允许将预制坯件1放入到吹塑模具4中并且为了允许成品容器2的取出，吹塑模具4由一些半模5、6和一个底部件7构成，该底部件可以由一个提升装置8定位。预制坯件1可以由一个输送芯棒9保持在吹塑站3的区域中，该输送芯棒与预制坯件1一起经过该装置内部的多个处理站。但是也可能的是，例如通过钳子或者其它操作机构将预制坯件1直接置入到吹塑模具4中。
为了允许导入压力空气，在输送芯棒9下方设置一个连接活塞10，该连接活塞向预制坯件1供应压力空气并且同时进行相对于输送芯棒9的密封。但是在变换的构型中原则上也可以考虑的是，使用固定的压力空气输入管路。
在本实施例中，预制坯件1的拉伸借助于一个拉伸杆11进行，该拉伸杆由一个缸12定位。根据另一种实施形式，通过凸轮(曲线)段(Kurvensegment)进行拉伸杆11的机械式定位，这些凸轮段被一些作用轮(Abgriffrolle)加载。当在一个旋转的吹塑轮上设置多个吹塑站3时，凸轮段的采用尤其是符合目的的。
在图1所示的实施形式中，拉伸系统被这样构成，使得提供了两个缸12的串联布置。拉伸杆11由一个初级缸13首先在开始真正的拉伸过程之前一直移动到预制坯件1的底部14的区域中。在真正的拉伸过程期间，初级缸13连同伸出的拉伸杆与一个承载该初级缸13的滑座15一起由次级缸16或者通过一个凸轮控制装置定位。尤其是考虑，次级缸16被凸轮控制地以如下方式安装，使得由一个导向滚轮17预给出实际的拉伸位置，在执行拉伸过程期间，该导向滚轮沿着一个凸轮轨道滑动。导向滚轮17由次级缸16压到导轨上。滑座15沿着两个导向元件18滑动。
当设置在承载件19、20的区域中的半模5、6闭合之后，借助于一个锁止装置20进行这些承载件19、20相对于彼此的锁止。
为了适配于预制坯件1的嘴部段21的不同形状，根据图2，在吹塑模具4的区域中采用了单独的螺纹嵌入件22。
图2除了被吹塑的容器2之外也用虚线示出预制坯件1并且示意性示出正在展开的容器泡23。
图3示出吹塑机的基本结构，其设有一个加热路段24以及一个旋转的吹塑轮25。从预制坯件入口26起，预制坯件1由转送轮27、28、29输送到加热路段24的区域中。沿着加热路段24设置了一些加热元件30以及风机31，以便对预制坯件1进行温度处理。在预制坯件1的充分温度处理之后，该预制坯件被转送给吹塑轮25，在该吹塑轮的区域中设置了一些吹塑站3。完成吹塑的容器2由另外的转送轮供应给一个输出路段32。
为了可以使预制坯件1这样地成形为容器2，使得容器2具有如下所述的材料特性，所述材料特性保证填充在容器2内的食品、尤其是饮料的长的应用可能性，在加热和定向预制坯件1时必需遵守特殊的方法步骤。此外，可以通过遵守特定的尺寸设计规定而获得有利的效果。
可以采用不同的塑料作为热塑性材料。例如可采用PET、PEN或者PP。
预制坯件1在定向过程期间的膨胀通过供入压力空气实现。压力空气的供入分成一个预吹塑阶段和一个紧接着的主吹塑阶段，在预吹塑阶段供入具有低压力水平的气体、例如压力空气，在主吹塑阶段供入具有较高压力水平的气体。在预吹塑阶段期间，典型地采用压力区间在10巴至25巴的压力空气，而在主吹塑阶段期间供入压力区间在25巴至40巴的压力空气。
同样由图3可见，在所示的实施形式中，加热路段24由多个环绕的输送元件33构成，这些输送元件链式地依次排列并且沿着一些转向轮34被导向。尤其是考虑，通过链式布置构成一个基本上矩形的基本轮廓。在所示的实施形式中，在加热路段24的向着转送轮29和一个输入轮35的伸展区域中使用一个单个的尺寸较大的转向轮34以及在相邻转向部的区域中设置两个尺寸较小的转向轮36。但是原则上也可以考虑任意其它的导向装置。
为了允许转送轮29和输入轮35相对彼此的尽可能紧密的布置，所示的布置方式被证明是特别有利的，因为在加热路段24的相应的伸展区域中定位了三个转向轮34、36，确切地说分别是较小的、定位在通向加热路段24的直线路径的过渡区域中的转向轮36和较大的、定位在向着转送轮29和输入轮35的直接过渡区域中的转向轮34。取代应用链式的输送元件33地，例如也可能的是，采用旋转的加热轮。
在容器2完成吹塑之后，该容器由一个取出轮37从吹塑站3的区域中导出并且通过转送轮28和输出轮38输送至输出路段32。
在图4所示的改型的加热路段24中，通过较大数量的加热元件30可以在单位时间内对更大量的预制坯件1进行温度处理。在此，风机31将冷却空气导入到冷却空气通道39的区域中，这些冷却空气通道分别位于配属的加热元件30对面并且通过流出开口输出冷却空气。通过流出方向的设置，对于冷却空气实现了一个基本上横向于预制坯件1的输送方向的流动方向。这些冷却空气通道39可以在位于加热元件30对面的表面的区域中提供用于加热辐射的反射器，同样可能的是，通过输出的冷却空气也实现加热元件30的冷却。
图5示出容器2的底部区域41的侧视图。该底部区域设有多个脚部42，这些脚部通过一些凹部43彼此隔开。在底部中心44的区域中设有一个内拱结构45。
图6示出底部区域41的按照图5中的视向VI的视图。通过将图5和图6相结合特别是可以看出，这些脚42和凹部43倒圆地轮廓成形地彼此过渡。
由图7和图8的视图可以看出，图示的实施例是具有五个脚部42的容器2，这些脚部在圆周方向上围绕底部中心44相对于彼此等间距地设置。每个脚部42的尺寸被选择得基本上相等。同样，所有凹部43相对于彼此的尺寸基本上被选择得近似相等。所述脚部42和凹部43的中心线相对于所述底部中心44基本上径向地定向。
图9示出用于制造底部区域41的底部模具46。该底部模具46可以用作吹塑模具4的底部件7。在图9中示出了各种不同的尺寸参数，特别是曲率半径，在下面结合图10还将详细阐述所述曲率半径。底部模具46的尺寸参数用大写字母表示。
图10示出在使用底部模具46的情况下产生的、在材料进行松弛以后的底部区域41，其同样具有配属的、用小写字母表示的尺寸参数。
在制造底部区域41时的目标是，尽可能精确地遵守图10所示的尺寸参数的给定值。由于容器3的材料在脱模之后的收缩特性，所述目标通过以下方式实现，即吹塑模具46的图10中所示的尺寸参数被选择得与图10中的底部区域41的尺寸参数确定地不同。
按照本发明尤其是发现：最佳的容器生产不是通过所有尺寸参数的均匀增大或缩小实现的，而是考虑到容器轮廓的图10中所示的给定值图9中的吹塑模具的尺寸参数必须被选择得部分地大于或部分地小于相应的给定值并且按照参数的不同而分别考虑不同的校正因数。
此外，可通过以下方式支持底部区域41的轮廓可靠度，即遵守普遍确定的尺寸预给定值。
按照一个实验过的实施例特别是得到下述有利的尺寸规定。
半径R1和半径R2的比例应在0.5＜R2/R1＜0.7的区间内。在此，半径R1相应于最大的瓶子半径并且半径R2相应于所述脚部42的支承区域与底部中心44的距离。
半径R3确定了半径R1与R4之间的连接区域，对于该半径R3来说，100mm＜R3＜15mm的尺寸区间被证明是符合目的的。在此，半径R4相应于凹部43到底部44区域中的过渡。
半径R4将半径R3和凹部43的一个半径R5连接起来并且以有利的方式处于5mm＜R4＜10mm的区间内。
底部中心44的半径R5以有利的方式处于25mm＜R5＜75mm的区间内。
关于底部区域41的图10中记录的尺寸参数，在底部中心44的高度a以及脚部42的高度b方面，对于底部模具46的尺寸选择A＞a并且B＞b。在半径R4方面，R4小于r4。
图10中所示的半径r6和r7被这样地确定尺寸，使得在半径r6方面适用10mm＜r6＜50mm的区间，在半径r7方面，5mm＜r7＜30mm的区间被证明是有利的。
在半径R5方面，R5＜r5，在半径R2方面，R2＞r2。半径r2是可变的。
尤其是下述的特殊的关系适合于根据待吹塑的瓶子的具体尺寸确定底部模具46的轮廓。通常来说，R1＞r1，其中，典型的是，R1被选择得比r1大0.1％至1.0％。在R2方面，该R2取值为r2的99％至101％。在R3方面，该半径取值为r3的95％至99％。在半径R4方面，该半径R4取值为r4的20％至100％，在半径R5方面，该半径R5取值为r5的10％至50％。

Claims (25)

1.一种用于吹塑成型容器的方法，在该方法中，由热塑性材料制成的预制坯件在沿着输送路径在加热路段的区域中被热条件处理之后在吹塑模具内部通过吹塑压力作用而成形为容器，其特征在于，所述容器(2)在吹塑压力作用期间被以一个实际轮廓吹塑，该实际轮廓与所述容器(2)的给定轮廓这样地不同，使得所述容器(2)的实际轮廓在脱模和进行收缩之后基本上具有所述给定轮廓。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实际轮廓在吹塑压力作用期间在所述容器(2)的底部区域(41)中与所述给定轮廓不同。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，容器(2)吹塑有多个脚部(42)。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，容器(2)在底部区域(41)中设有：关于容器纵轴线的最大半径r1；脚部到该容器纵轴线的间距r2；曲率半径r3；在所述脚部(42)之间的凹部(43)；底部中心(44)的半径r5；使所述半径r3过渡为半径r5的半径r4和两个使所述底部中心(44)过渡为脚部(42)并且前后相继地设置的半径r6和r7。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述容器(4)的底部区域(41)在使用底部模具(46)的情况下以该底部模具(46)的配置给所述底部区域(41)的半径r1、r2、r3、r4、r5、r6的半径R1、R2、R3、R4、R5、R6成形。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，R2/R1被选择为0.5＜R2/R1＜0.7。
7.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，R2/R1被选择为0.6＜R2/R1＜0.7。
8.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，R2/R1被选择为0.65＜R2/R1＜0.7。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，R3被选择为50mm＜R3＜100mm。
10.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，R3被选择为60mm＜R3＜100mm。
11.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，R3被选择为78mm＜R3＜100mm。
12.根据权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，R4被选择为5mm＜R4＜100mm。
13.根据权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，R4被选择为17.5mm＜R4＜22.5mm。
14.根据权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，R4被选择为18.0mm＜R4＜20.5mm。
15.根据权利要求1至14之一所述的方法，其特征在于，R5被选择为5mm＜R5＜10mm。
16.根据权利要求1至14之一所述的方法，其特征在于，R5被选择为7.5mm＜R5＜12.5mm。
17.根据权利要求1至14之一所述的方法，其特征在于，R5被选择为8mm＜R5＜10.5mm。
18.根据权利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，R6被选择为5mm＜R6＜10mm。
19.根据权利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，R6被选择为6mm＜R6＜9mm。
20.根据权利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，R6被选择为6.5mm＜R6＜7.5mm。
21.根据权利要求1至20之一所述的方法，其特征在于，R4被选择为R4＜r4。
22.根据权利要求1至21之一所述的方法，其特征在于，R5被选择为R5＞r5。
23.根据权利要求1至22之一所述的方法，其特征在于，R2被选择为R2＞r2。
24.一种用于吹塑成型容器的装置，该装置被构造为吹塑模具，该吹塑模具具有与容器的外轮廓适配地构成的内轮廓，其特征在于，该吹塑模具(4)的内轮廓被构造得与容器(2)的外轮廓的给定值曲线分布至少区域地不同。
25.根据权利要求24所述的吹塑模具，其特征在于，该吹塑模具的至少一个在底部模具(46)区域中的轮廓参数按照权利要求2至23之一所述地进行选择。
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