CN103052494B - 吹制成型模具和用于生产挤出吹制成型的塑料制品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产塑料制品、特别是燃料容器的吹制成型模具（1），该吹制成型模具包括至少一个具有型模夹紧装置（3）的闭合架（2）以及至少两个吹制成型模具半体，所述吹制成型模具半体构成为能通过所述闭合架（2）的打开运动和闭合运动来彼此靠近地移动和相互分离地移动，而且所述吹制成型模具半体各构造有至少一个用于成型塑料制品的型腔（8），其中，所述吹气成形模具（1）的特征在于，所述型模夹紧装置（3）各具有至少一个模具固定架（6），至少一个型模嵌件（7）分别可替换地装入所述模具固定架，而且所述模具固定架（6）各形成一个环绕的密封边缘（10）。

Description

吹制成型模具和用于生产挤出吹制成型的塑料制品的方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产塑料制品的吹制成型模具。
本发明特别涉及一种用于生产由热塑性塑料制成的燃料容器的吹制成型模具以及用于在应用这种吹制成型模具的情况下生产燃料容器的方法。
背景技术
在由塑料制成的燃料容器中通常设置有构件，如燃料泵、料位指示器、进气阀和排气阀、内置防溅件和类似构件。主要由聚乙烯生产由热塑性塑料制成的燃料容器。聚乙烯针对碳氢化合物并不是完全抗渗透的，因此需要采取特别的措施，这些措施确保塑料－燃料容器尽可能对碳氢化合物是抗渗透的。这通过硫化处理或氟化处理来实现，或尽可能通过如下方式确保抗渗透性，即，用多层基于高密度聚乙烯(HDPE)的塑料制成的共－挤出产品制造容器壁，其中，共－挤出产品包括由阻隔性材料、例如乙烯－乙烯醇共聚物(EVOH)制造的内层。为了在燃料容器内部固定前面提及的构件，有时需要在容器壁中设置开口或者通孔。在“燃料容器”系统的高抗渗透性的意义上所期望的是，尽可能不损伤容器壁，或者在容器壁中只设置在安装情况下为了形成与汽车必需的接口而一定需要的那么多数量的通孔。由于这个原因，由热塑性塑料制成的燃料容器在其通过挤出吹制成型的成型期间或者在生产期间就已经增多地装配构件。这些构件在挤出吹制成型时就已经接合到仍然热熔的容器壁上。
为此所必需的模具相对昂贵，特别是当应用所谓的“双片材吹制方法”时，该方法需要应用包括两个吹制成型模具半体和一个中间框架或内核的三部件模具。必须也以模具质量的方式设计中间框架或者内核，这样使得总体上用于这种模具的投资费用相当可观，特别是当应该成型空间上复杂设计的燃料容器时，这些燃料容器具有相对复杂的、三维的容器接缝延伸轮廓。
例如从文献US 5935620中已知这样的用于生产塑料制品的吹制成型模具，其包括至少一个具有型模夹紧装置的闭合架以及至少两个吹制成型模具半体，所述吹制成型模具半体构成为能通过所述闭合架的打开运动和闭合运动来彼此靠近地移动和相互分离地移动，而且所述吹制成型模具半体各具有至少一个用于成型塑料制品的型腔，其中，所述型模夹紧装置各具有至少一个模具固定架，各型模嵌件可替换地装入所述模具固定架，而且所述模具固定架各形成一个环绕的密封边缘，其中，该吹制成型模具按照一种变型方案构造为具有多个型模嵌件的所谓的多型腔模具，以便可以在一个吹制成型循环中从一个软管状的预成型件中生产多个例如瓶子形式的产品。
从文献US 1441603A中已知一种用于从板状的半成品中生产空心体的多部件深冲模具。
从JP06099474A中已知具有型模夹紧板和可替换地安置在该型模夹紧板上的吹制成型模具半体的吹制成型模具。
例如从JP61134226A中已知一种用包括中间模具的三部件模具的挤出吹制成型方法，用于生产具有定径的内径的构件。
从GB1205783中已知一种吹制成型方法，在该吹制成型方法中，将预成型件引到吹制成型模具的两个相对彼此可运动的外部的型模半体之间，也包括两个相对彼此可运动的内部的模具，以便形成空心体。在此，首先闭合外部的型模半体，所述预成型件在所述型模半体的内部扩张，模具滑块形式的内部部件之后向一起移动，以便由此能够将预成型件的部件局部彼此焊接。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种具有基本上较简单的结构的吹制成型模具。
此外本发明的目的还有，提供一种相应地简化的、用于生产挤出吹制成型的塑料制品的方法，特别是用于生产由热塑性塑料制成的燃料容器的方法。
所述目的首先通过用于生产塑料制品的吹制成型模具得以实现，该吹制成型模具包括至少一个具有型模夹紧装置的闭合架；至少两个吹制成型模具半体，这两个吹制成型模具半体构成为能通过闭合架的打开和闭合运动彼此靠近地和相互远离地运动，而且这些吹制成型模具半体各具有至少一个用于成型塑料制品的型腔，其中，吹制成型模具的特征在于，型模夹紧装置各具有至少一个模具固定架，至少一个型模嵌件相应地可替换地装入该模具固定架，而且所述模具固定架各形成一个环绕的密封边缘，并且其中，设置有至少一个中间模具，该中间模具能横向于吹气成形模具半体的打开运动和闭合运地移动，而且该中间模具能与模具固定架的密封边缘密封地贴靠，由此能成型出至少两个壳体形式的中间产品，并且其中，型模嵌件具有相应的闭合棱边/挤压棱边，所述闭合棱边/挤压棱边能够在模具另一次闭合时实现将各所述壳体彼此焊接成完成的空心体。
根据本发明的吹制成型模具具有的优点是，用来提供型腔的模具与按照现有技术的吹制成型模具相比可以构造得更简单。根据本发明设定：通过模具固定架而不再通过模具本身来完成对模具的型腔的密封，从而在模具改变时或将吹制成型模具转换到其它制品上时只须替换型模嵌件。此外特别对于预批量生产或小批量生产来说特别有利的是，在根据本发明的吹制成型模具中可装入可替换的型模嵌件作为物美价廉的、具有较短交货期的实验模具。模具固定架可以是标准化的，通过标准化的模具固定架进行对型腔的密封。在根据本发明的吹制成型模具的一种优选的变型方案中设定，模具固定架的密封边缘仅在垂直于闭合运动的平面中延伸，从而使得通过模具固定架限定的模具分型面的延伸轮廓基本上是二维的。
可以如下总结本发明，如此构造根据本发明的模具，使得模具的型腔的密封在开始闭合或第一次闭合模具时通过模具固定架的密封边缘而在一个平面中、也就是说二维地进行。在另一个方法步骤中当另一次闭合模具时能通过相应构造的型模嵌件的闭合棱边/挤压棱边来完成将各壳体互相焊接成完成的空心体。
特别当模具固定架的密封边缘在一个垂直于闭合运动的平面中(二维地)延伸时，可以相应简单地设计所述中间模具。中间模具为此可以具有各自在一个平面中延伸的至少两个环绕的密封边缘，这些密封边缘与模具固定架的密封边缘共同作用。
在最简单的情况中，中间模具能构成为包括至少一个部件承载件的箱状的框架。所述部件承载件可以例如构造为制品专用的部件夹紧板，在该夹紧板上可以设置有例如用于将构件引入待生产的燃料容器的接合单元。
模具固定架优选各具有一个环绕的弹性的密封装置。
这在应用挤出吹制成型方法时具有特别的优势，在该挤出吹制成型方法中幅面状的或者片状的预成型件在第一方法步骤中在吹制成型模具半体中成型，并且将这些预成型件在接下来的方法步骤中彼此焊成完成的空心体。在这种情况下，首先通过模具固定架的密封边缘贴靠中间模具的密封边缘来密封吹制成型模具的型腔。这原则上在没有弹性的密封件时也可以实现，但是特别是当要被带到各吹制成型模具半体之间的被挤压出的预成型件没有完全贴靠密封边缘的周边或者密封边缘没有完全重叠时，应用环绕的弹性的密封装置在密封型腔时提供附加的优势。当被挤压出的幅面状的、平面的预成型件在其边缘区域中在材料厚度上变化时，这也可以是适宜的。弹性的密封件以有利的方式补偿这种材料厚度的变化。
在根据本发明的吹制成型模具的一种特别适宜的设计结构中设定，在型模嵌件和模具固定架之间构成相应的真空室/空腔，通过所述真空室/空请可以例如由负压力实现贴靠型模嵌件的型腔。
模具固定架可以具有相对于型模嵌件具有密封功能的侧通孔。可以引导例如能量导管(水、空气、液压流体、电流)穿过这些通孔。
在根据本发明的吹制成型模具的一种特别适宜的设计结构中设定，中间模具的密封边缘构成为能顺着闭合运动或逆着闭合运动地移入或移出。
如果例如在中间模具中设置有用于构件的容纳部，则可以通过中间模具的密封边缘的移入运动和移出运动生成往复/接合路径，该往复/接合路径能够例如在吹制成型模具半体闭合时在密封边缘同时移入的情况下实现将设置在容纳部上的构件接合到设置在吹制成型模具的型腔中的壳体上。
此外，基于本发明的目的通过一种用于在应用吹制成型模具的情况下、在应用前面描述类型的吹制成型模具的情况下生产挤出吹制成型的塑料制品的方法得以实现，该吹制成型模具包括至少一个具有型模夹紧装置的闭合架以及至少两个吹制成型模具半体，其中，该方法包括：挤出至少一个由热塑性塑料制成的预成型件；成型至少两个壳体形式的中间产品；以及将所述壳体连接成具有三维环绕的接缝的、基本闭合的空心体，其中，所述壳体各成型有环绕的凸缘，该凸缘在接缝的外部在制品的周边上基本上仅在一个平面中延伸。
在本发明的意义中，塑料制品的或者空心体的三维环绕的接缝可以理解为，容器半壳的实际的接合缝并不仅在一个平面中延伸，相应于空心体的复杂的设计结构，例如为燃料容器。但彼此焊接的半壳的环绕的凸缘与此相反地环绕地构造在一个平面中，这考虑到根据本发明的吹制成型模具的相对简单的设计结构。
在根据本发明的方法的一种有利的变型方案中设定，当壳体成型时在环绕的凸缘的区域中或者在接缝的外部密封吹制成型模具的型腔。
可以根据应用，例如在生产燃料容器时，在从吹制成型模具中出模之后，通过相应的修整去除可能设置在完成的制品上的环绕凸缘。如果例如在应用根据本发明的吹制成型模具的情况下用根据本发明的方法生产由热塑性塑料制成的燃料容器，则所述燃料容器杰出地适合于小批量生产或甚至适合于母型/样品生产。
本方法的变型方案的特征在于，在焊接前将构件接合在壳体的相向的壁上。
特别当应用如此的吹制成型模具时，在该吹制成型模具中，中间模具的密封边缘构成为能顺着或逆着闭合架的闭合运动移入或移出，构件的接合可以例如在充分利用闭合架的闭合运动的情况下进行。
附图说明
接下来根据附图中示出的实施例来阐述本发明。
附图中：
图1示意性地并且非常简化地示出根据本发明的吹制成型模具的横剖视图；
图2示出带有夹紧在吹制成型模具半体和中间模具之间的预成形件的相应于图1的视图；
图3示出吹制成型模具在成型待制造的制品的壳体时的相应于图1和2的视图；
图4示出吹制成型模具中完成的制品；
图5示出从吹制成型模具中取出完成的制品；
图2a、3a、4a、5a示出各模具固定架的密封边缘的以及型模嵌件的闭合棱边的放大视图，其中，图2a和3a示出吹制成型模具的模穴在开始闭合期间的密封，而图4a和5a示出以将壳体彼此焊接为目的的吹制成型模具的闭合；
图6示出上面设置有模具固定架和两个可替换的型模嵌件的型模夹紧板的示意性示图；
图7示出待生产的燃料容器形式的制品的示意性侧视图；
图8示出根据本发明的吹制成型模具在将构件接合到待生产的制品的内壁上期间的示意图；
图9示出本发明的吹制成型模具的横剖视图，其中，中间模具设有可移入的和可移出的超前的密封棱边；以及
图10示出根据本发明吹制成型模具的半体在没有型模嵌件时的透视图。
具体实施方式
根据本发明的吹制成型模具1包括具有两个型模夹紧板3以及通常的闭锁装置4的闭合架2和用5标记的作为中间模具的中间框架。
在各型模夹紧板3上各设置有一个模具固定架6，该模具固定架容纳型模嵌件7。这些型模嵌件7分别构成用于成型燃料容器9形式的塑料空心体的型腔8。
各模具固定架6分别构造为用于型模嵌件7的箱状的容纳部。中间框架5同样构造为箱状的框架。各模具容纳件6各形成一个环绕的密封边缘10，该密封边缘与中间框架5的密封棱边11如接下来还要描述的那样共同作用。
用12标记设置在吹制成型模具1上方的挤出头，没有示出的、用来塑化加工热塑性塑料的挤出器连接在该挤出头上。从挤出头12中通过宽槽喷嘴将两个平面的/幅面状的预成型件13沿重力方向持续挤出。这些预成型件被挤压进入打开的吹制成型模具1，例如在图1中示出，分别被挤压进入打开的模具固定架6和中间框架5之间。吹制成型模具1设置为相对于挤出头12可移动。备选可能的是，在其它位置挤出预成型件13并通过操纵器带到吹制成型模具1的打开的部件之间。预成型件例如包括多层的基于HDPE的挤出产品，该挤出产品具有至少一层由EVOH制成的或基于聚酰胺的内部阻隔层。
在所描述的实施例中，闭合架2相对于挤出头12可移动。通过闭合架2，型模夹紧板3以及模具固定架6和设置在这些模具固定架中的型模嵌件7与这些型模夹紧板一起在闭合运动的意义中可以彼此靠近地移动和相互分离地移动。中间框架5可以横向于由型模夹紧板3实施的闭合和打开运动而移动进入图纸平面且从该平面移动出来。
各构成至少一个用来使制品成型的型腔8的型模嵌件7，各自如此可取出地插入模具固定架6，使得在各型模嵌件之后分别在模具固定架6中构成真空室14，该真空室既是可抽真空的又可以用来容纳电导管和液压导管。所有的能量供应导管，也就是说水、空气、液压流体、气动气体和用于电信号的管线，都在所述真空室14的内部延伸。
如可以由图10中得出，在模具固定架6的旁侧设置有通孔15，在这些通孔中密封地插入用于供应能量的、用于液压系统/电系统以及气压系统的套管。
在模具固定架6上特别设置有没有详细示出的真空分配器，通过这些真空分配器使整个真空室14可抽真空，从而通过型模嵌件7上的相应的真空孔和真空通道使得型腔8可被抽真空。
型模嵌件7在真空室中支承在支撑元件16上。
模具固定架6的环绕的密封边缘10和中间框架5的密封边缘11都仅在一个唯一的平面中延伸并因此在本发明的意义中具有二维的延伸轮廓。模具固定架6构造为基本上箱状的，中间框架5为了贴靠该模具固定架6相应地构造为箱状的。型模嵌件7各具有一个环绕的闭合棱边28，这些闭合棱边各自或多或少地突出或者伸出超过模具固定架6的密封边缘10，这在模具固定架6相对于中间框架5的密封中不会出现问题，这是因为型模嵌件7的闭合棱边28可以或多或少地进入中间框架5。闭合棱边8限定三维的接合棱边，该三维的接合棱边限定完成的制品上的接缝25的延伸轮廓。
如例如示意性地在图8中示出的那样，在中间框架5中设置有至少一个制品专用的部件承载件17，该部件承载件在图8中示出的根据本发明的吹制成型模具1的变型方案中具有气动的接合缸18，通过该接合缸，构件19可以接合在待制造的制品的内壁上，如后面还要描述的那样。
根据本发明的吹制成型模具1的作用原理和工作原理现在基本上如下进行：
如已在图1中显示的那样，首先将预成型件13如此带到吹制成型模具的打开的部件之间，使得这些预成型件在其整个长度上在打开的模具固定架6和中间框架5之间延伸。之后闭合吹制成型模具1，也就是说，将其上具有模具固定架6的型模夹紧板3向着中间框架5闭合，其中，模具固定架6的密封边缘10贴靠中间框架5两侧上的密封边缘11。模具固定架的密封边缘10和中间框架的密封边缘11都可以设有环绕的、可鼓起的弹性的密封装置20，对于预成型件13没有完全贴靠环绕的密封边缘10、11或者没有完全与所述密封边缘重叠的情况来说，该密封装置生成对闭合的吹制成型模具1的密封。
图2中示出闭合的吹制成型模具1。在吹制成型模具1闭合时，预成型件13在挤出头12下面被轧断。附加地或备选地可以设定，预成型件13在挤出头12下面借助于工具、例如热切刀或类似工具来切断。
如在图3中示出的那样，之后通过在型模嵌件7上施加负压力来将在闭合的吹制成型模具1内部的预成型件13拉到型腔8中。对型模嵌件7的抽真空通过所述型模嵌件7后面的真空室14来完成。在此，预成型件13成型为两个壳体21并同时或在另一方法步骤中装配上构件19。
与至今为止通过模具本身、也就是说通过模具固定架6以及中间框架5来完成密封不同，对吹制成型模具1的密封的完成具有的结果是，生成二维环绕的密封边缘。不同于通过模具固定架和中间框架5设置的轮廓，型模嵌件7可以预先给定用于壳体21的三维的接合棱边22，如例如在图6和7中显示的那样。
根据本发明的方法的一种变型方案可以设定：直接在壳体21成型后又打开吹制成型模具并移离在模具固定架6和型模嵌件7之间的中间框架5，也就是说，移入图纸平面或由该图纸平面移出。在如此打开的模穴中，可以例如将构件19接合到壳体21的可达到的内壁上。壳体21在此时还处于热熔状态，从而例如使得构件19可以与壳体21的相对的内壁或者内侧焊接在一起。
在该方法的另一种变型方案中可以设定，在中间框架5中设置一个或多个部件承载件，该部件承载件配备有接合缸18，如其在图8中示出的那样。在该方法的这种变型方案中，直接在壳体21成型后将配备有构件的接合缸18移出并将构件19带到壳体21的内壁上或者在那里例如通过铆接、焊接或类似方法来接合。
之后将接合缸18移入并打开吹制成型模具1。在最后的步骤中，该最后的步骤在两个方法变型方案中是相同的，将吹制成型模具1的吹制成型模具半体或者型模夹紧板3彼此靠近地移动。闭合吹制成型模具1，从而使得壳体21的法兰式环绕的凸缘23必要时通过模具固定架6的密封边缘10互相接触而且必要时局部地彼此焊接在一起。如果密封边缘10设有环绕的弹性的密封装置20，可以提前实行对弹性的密封装置20的通风。将壳体21接合或者焊接成完成的空心体/制品是通过在闭合吹制成型模具时使型模嵌件的闭合棱边28向一起移动来完成的。
燃料容器9(见图5)形式的、从吹制成型模具1中取出的完成的制品之后从在挤出头12下移离的吹制成型模具1中向上取出。
图7示出例如完成的燃料容器9的设计结构，该燃料容器具有大约二维延伸的环绕的凸缘23和通过型模嵌件7预先给定的三维环绕的接缝25。
在图9中示出的根据本发明的吹制成型模具1的变型方案中，中间框架环绕地设有各自可移入的和可移出的框架26，这些框架各形成可移入的和可移出的密封边缘11。在中间框架5的内部设置有刚性的接合单元27，这些接合单元各配备有构件19。接合单元27的数量和设置结构按照构件19以后在壳体21中的位置来获得。
使模具固定架6首先向着移出的框架26闭合。之后通过应用负压力使预成型件13贴靠型腔8。在下一步中移入框架26并将模具固定架6以相应的位移闭合，从而使得构件19通过如此生成的往复运动接合到壳体21上。框架26也可以被动地通过模具的闭合运动而移入。接着可以打开吹制成型模具1，中间框架5横向于闭合运动从吹制成型模具1中移出，之后可以再次闭合吹制成型模具1。
附图标记列表
1     吹制成型模具
2     闭合架
3     型模夹紧板
4     闭锁装置
5     中间框架
6     模具固定架
7     型模嵌件
8     型腔
9     燃料容器
10    密封边缘
11    密封边缘
12    挤出头
13    预成型件
14    真空室
15    通孔
16    支撑元件
17    部件承载件
18    接合缸
19    构件
20    弹性的密封装置
21    壳体
22    接合棱边
23    凸缘
25    接缝
26    框架
27    接合单元
28    闭合棱边

Claims (15)

1.用于生产塑料制品的吹制成型模具(1)，包括至少一个具有型模夹紧装置(3)的闭合架(2)以及至少两个吹制成型模具半体，所述吹制成型模具半体构成为能通过所述闭合架(2)的打开运动和闭合运动来彼此靠近地移动和相互分离地移动，而且所述吹制成型模具半体各具有至少一个用于成型塑料制品的型腔(8)，其中，所述型模夹紧装置(3)各具有至少一个模具固定架(6)，各型模嵌件(7)可替换地装入所述模具固定架，而且所述模具固定架各形成一个环绕的密封边缘(10)，其特征在于，所述吹制成型模具具有至少一个中间模具(5)，该中间模具能横向于所述吹制成型模具半体的打开运动和闭合运动地移动，而且该中间模具能与所述模具固定架(6)的密封边缘(10)密封地贴靠，由此能成型出至少两个壳体形式的中间产品，并且其中，所述型模嵌件具有相应的闭合棱边/挤压棱边，这些闭合棱边/挤压棱边能够在模具另一次闭合时实现将各所述壳体彼此焊接成完成的空心体。
2.根据权利要求1所述的吹制成型模具，其特征在于，所述模具固定架(6)的密封边缘(10)仅在一个垂直于所述闭合运动的平面中延伸。
3.根据权利要求1或2所述的吹制成型模具，其特征在于，所述中间模具(5)具有至少两个环绕的密封边缘(11)，这些密封边缘各自在一个平面中延伸，这些密封边缘与所述模具固定架(6)的各密封边缘(10)共同作用。
4.根据权利要求2所述的吹制成型模具，其特征在于，所述中间模具(5)构成为箱状的框架。
5.根据权利要求4所述的吹制成型模具，其特征在于，所述框架包括至少一个部件承载件(17)。
6.根据权利要求1或2述的吹制成型模具，其特征在于，所述模具固定架(6)和/或所述中间模具(5)各具有一个环绕的弹性的密封装置(20)。
7.根据权利要求1或2所述的吹制成型模具，其特征在于，所述模具固定架(6)构成为所述型模嵌件(7)的基本上闭合的边框。
8.根据权利要去7所述的吹制成型模具，其特征在于，所述边框为箱状的。
9.根据权利要求7所述的吹制成型模具，其特征在于，所述模具固定架在每个型模嵌件后面构成至少一个闭合的室。
10.根据权利要求3所述的吹制成型模具，其特征在于，所述中间模具(5)的密封边缘(11)构成为能顺着或逆着所述闭合运动地移入或移出。
11.用于在应用吹制成型模具(1)的情况下生产挤出吹制成型的塑料制品的方法，该吹制成型模具包括至少一个具有型模夹紧装置(3)的闭合架(2)以及至少两个吹制成型模具半体，用于在应用根据权利要求1至10之一所述的吹制成型模具(1)的情况下生产挤出吹制成型的塑料制品的方法，所述方法包括：挤出至少一个由热塑性塑料制成的预成型件(13)；成型至少两个壳体(21)形式的中间产品以及将所述壳体连接成具有接缝(25)的、基本上闭合的空心体，其中，所述壳体(21)各成型有环绕的凸缘(23)，该凸缘在所述接缝(25)的外部在制品的周边上基本上仅在一个平面中延伸。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述壳体成型时，在所述环绕的凸缘(23)的区域中或者在所述接缝(25)的外部密封所述吹制成型模具的型腔。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在焊接所述壳体前将各构件(19)接合到所述壳体(21)的各个相向的壁上。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在利用所述闭合架(2)的闭合运动的情况下进行所述构件(19)的接合。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接缝(25)是三维环绕的。
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