CN106132663A - 以大冲击行程制造容器的方法和模制单元 - Google Patents

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Abstract

一种容器制造方法，用于在模具(4)内部利用塑料制的粗坯(3)制造容器(2)，模具配有壁(5)和模底(8)，壁限定容器(2)的模腔(6)，模底能相对于壁(5)在收起位置与伸出位置之间活动，在收起位置，模底相对于模腔(6)缩退地延伸，在伸出位置，模底封闭模腔(6)，容器制造方法包括冲击工序，冲击工序包括使模底(8)从其收起位置向其伸出位置移动，模底(8)在其收起位置及其伸出位置之间的移动行程(C)大于20毫米。

Description

以大冲击行程制造容器的方法和模制单元
技术领域
本发明涉及通过吹制如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制的塑料粗坯来制造容器。
背景技术
通常，容器具有主体、在主体下端部封闭主体的底部、以及在主体上端部敞开以允许对容器进行灌装和排出的颈部。
传统的容器制造技术是吹制(可能增加有用滑杆进行的拉伸)。该技术在于：将预先被加热至高于材料玻璃化转变温度(在PET的情况下约为80℃)的温度的粗坯(即经过了预成型工序的预型件或中间容器)引入模具中，模具配有的壁限定容器模腔；及通过颈部将压力流体、如压力气体(一般是压力空气)注入到粗坯中，以使材料贴靠在模具壁上。
对于一些应用来说，已知在配有活动模底的模具中成型容器，活动模底能相对于壁在收起位置和伸出位置之间活动，在收起位置，模底相对于型腔缩退，在伸出位置，模底封闭型腔。起初，模底处于收起位置，在容器成型期间，模底向其伸出位置移动。
这种技术称为冲击(boxage)，在法国专利申请FR2975332(Sidel股份公司)或其等同的国际专利申请WO2012/156638中已有详述，这种技术可提高材料的拉伸率，具有在结构上加固底部和改善其成型的双重优势。
但是，这种技术难以掌控，因为其依靠对成型过程中的容器的瞬时状态的估测，尤其是根据预型件的加热温度、注入流体的压力、必要时还有拉伸杆的瞬时位置。冲击过早启动会限制材料的拉伸及降低这种技术的优势。相反，启动过迟，则会出现材料夹挤在模具壁与模底之间的接合面处的危险，这种材料夹挤会在容器底部上形成不美观、也有损于容器稳固性的材料隆起。
前述文献FR2975332提出在吹制工序之前启动冲击工序。当然，这种技术可最大限度地避免材料夹挤的危险，但是在某些情况下(尤其是对于具有复杂形状的底部来说)，可能导致成型有缺陷。
发明内容
因此，一目的是提出一种允许改善容器底部成型、尤其是具有复杂形状的容器底部成型的解决方案。
为此，首先提出一种容器制造方法，用于在模具内部利用塑料制的粗坯制造容器，模具配有壁和模底，壁限定容器的模腔，模底能相对于壁在收起位置与伸出位置之间活动，在收起位置，模底相对于模腔缩退地延伸，在伸出位置，模底封闭模腔，容器制造方法包括：
－将粗坯引入到模具中的工序；
－预吹制工序，预吹制工序包括将压力流体以预吹制压力注入到粗坯中；
－吹制工序，吹制工序继预吹制工序之后进行，包括将压力流体以高于预吹制压力的吹制压力注入到粗坯中；
－冲击工序，冲击工序包括使模底从其收起位置向其伸出位置移动，模底在其收起位置及其伸出位置之间的移动行程大于20毫米。
由此使得底部更好地成型，拉伸率也更高，有利于容器的美观性和结构刚度。
可考虑本方法的单独或组合采用的如下各种附加特征：
－冲击工序在吹制工序之前启动；
－模底的移动行程小于或等于60毫米。
其次提出一种利用塑料制的粗坯制造容器的模制单元，模制单元具有：
－模具，模具配有壁和模底，壁限定容器的模腔，模底能相对于壁在收起位置与伸出位置之间活动，在收起位置，模底相对于模腔缩退地延伸，在伸出位置，模底封闭模腔；
－行程终点下挡块，行程终点下挡块限定模底的收起位置；以及行程终点上挡块，行程终点上挡块限定模底的伸出位置，由行程终点下挡块和行程终点上挡块限定的模底的移动行程大于20毫米。
可考虑模制单元的单独或组合采用的如下各种特征：
－模制单元具有压缸，压缸配有缸体、活塞和杆，杆固连于活塞，模底安装在杆上，杆和活塞连成一体地能相对于缸体在相应于模底的收起位置的收起位置、和相应于模底的伸出位置的伸出位置之间活动；
－行程终点下挡块面对模底的下支承面布置，以在收起位置接触下支承面；
－行程终点下挡块形成于缸体的上壁的外表面一侧；
－行程终点上挡块面对活塞布置，以在伸出位置接触活塞；
－行程终点上挡块形成于缸体的上壁的内表面一侧；
－模底的在行程终点下挡块和行程终点上挡块之间的移动行程小于或等于60毫米。
附图说明
根据下面参照附图对实施方式所作的说明，本发明的其他目的和优点将体现出来，附图中：
－图1是处于模底收起位置的模制单元的截面图；
－图2是图1处于模底收起位置的模制单元的细部放大截面图；
－图3类似于图2，示出处于模底伸出位置的模制单元；
－图4是曲线图，具有两条曲线，分别示出容器在模制单元内成型的过程中容器内压力的变化和模底相应位置的变化；
－图5、6和7是截面图，示出具有不同形状的三种容器底部。
具体实施方式
图1至3中示出模制单元1，用于利用吹制(或拉吹)基于塑料制的粗坯3(实际上其涉及注塑而成的预型件)来制造容器2。
首先，模制单元1具有模具4。
该模具4具有壁5，壁由铰接的两个半模4A、4B形成，壁限定围绕模具4的主轴线A分布的内部模腔6，当待成型的容器2呈回转对称形时，主轴线A形成模具4的一条对称轴线。
模腔6部分地限定用于容器2的侧壁或主体的型腔。壁5在下部具有开口7，开口7限定模底8用的通道，模底8安装成相对于壁5能在图1和2中所示的收起位置(或称低位)与图3中所示的伸出位置(或称高位)之间活动，在收起位置，模底8向下脱离开口7(因而相对于模腔6缩退地延伸)，在伸出位置，模底8封闭开口7。
模底8具有上表面9，上表面限定用于容器2底部的型腔。模底8在高位封闭型腔6，从而完整形成容器2的型腔，吹制时，材料贴靠在容器2的型腔上。将模底的低位与高位之间的距离称为模底的“行程”，该行程在图2上标注为C。如后面所述，该行程(严格地优选)大于20毫米。根据一种具体实施方式，该行程C还小于(或等于)60毫米，甚至小于或等于40毫米。
粗坯3、继而由粗坯成型的容器2，通过粗坯3(相应地容器2)的环箍11靠置在模具4的上表面10上，环箍界定粗坯3(相应地容器2)的保持在模具4之外的颈部12。
粗坯3(然后是容器2)在环箍11之下具有主体13和底部14，主体13总体上沿轴向延伸，底部14起初为半球形(图1)，然后一旦在模底8上成型(图3)，就从主体13的下端部总体上沿径向延伸。
其次，模制单元具有压缸15，压缸15控制模底8的位置，压缸具有缸体16和活塞20，缸体16配有圆柱形的缸套17、下壁18和上壁19，下壁和上壁在缸套的每个端部封闭缸套，活塞20安装成能在缸套中、在上下壁之间滑动。
如图2和3中所示，活塞20固连于杆21，杆21通过设于上壁中的互补开口密封地穿过上壁19。
模底8通过支座22在杆21上安装于杆21的从缸体16凸伸的上端部。能以传统方式、例如用螺钉固定将模底8固定在支座22上(支座22在杆21上的固定同样如此)。
活塞20和杆21连成一体地能相对于缸体16在收起位置和伸出位置之间活动，所述收起位置相应于模底8的收起位置(图2)，所述伸出位置相应于模底8的伸出位置(图3)。
再者，模制单元具有限定模底8的极限位置的两个挡块，即：
－行程终点下挡块23，其限定模底8的收起位置，以及
－行程终点上挡块24，其限定模底8的伸出位置。
挡块23、24可布置成与模底8、或与活塞20直接接触。
根据一种实施方式，下挡块23面对模底8的下支承面25布置，以便在收起位置与该下支承面接触。
因此，在所示的实施例中，下挡块23形成于上壁19的外表面26一侧。更确切的说，如图2中所示，下挡块23由环形圈的轴向端面形成，环形圈在上壁19上从其外表面26凸伸地形成。
如图3中所示，模底8的下支承面25可由一个或多个附接的缓冲块27形成，缓冲块除了起挡块作用之外，还可起减震作用以有助于模制单元1无噪音工作。
另外，至于上挡块24，它可面对活塞20布置，以便在伸出位置与活塞接触。
因此，在所示的实施例中，上挡块24形成于上壁19的内表面28一侧。更确切的说，如图3所示，上挡块24由与上壁19相固连的环形垫块形成。为了限制活塞20在接触上挡块24时的磨损，活塞20可承载垫片29，在伸出位置，垫片29贴靠在上挡块24上。
如图2和3中所示，活塞20将缸体16分成两个流体室即：由活塞20和下壁18界定的下室30、及由活塞20和上壁19界定的上室31。
活塞20的移动由流体控制回路控制，流体控制回路具有：
－供给导道32，其通过电动阀连接于压力流体源(空气、水、油等)，且通到下室30中，以及
－回流导道33，其通过电动阀连接于所述压力流体源，且通到上室31中。
如图2和3中清楚所示的，供给导道32部分地形成于下壁18中；至于回流导道33，它部分地而形成于下壁18、缸套17和上壁19中。如同在所示的实施例中那样，可用附接并旋拧固定在下壁18上的连接件34将导道32、33连接于流体供应管。
有利地，可通过部分地在模底8中形成的热调节回路35中的载热流体的循环来调节模底8的温度。如图2和3中所示，载热流体的供给和排出导道36可形成于支座22、杆21和活塞20中。
为了利用粗坯3制造容器2，进行如下操作。
模具4处于图1和2中所示的模式，模底8处于低位，因此可将预先加热至高于材料玻璃化转变温度(在PET的情况下约为80℃)的温度的粗坯3引入模具中。
继而通过粗坯的颈部12将能沿轴向活动的拉伸杆37引入到粗坯3中；一旦拉伸杆37到达粗坯3的底部14，就开始进行预吹制，而将流体(尤其是空气)以预吹制压力P1(小于15巴，例如约为7巴至12巴)注入到粗坯3中。
拉伸速度和空气流量使得：拉伸杆37在整个预吹制的期间都与粗坯3的底部14保持接触。
当拉伸杆37到达模底8而使成型中的容器的底部14贴靠于模底(图3)时，模底8始终位于其低位。
预吹制压力P1不足以使材料紧贴靠在模具4的壁5上，必须在成型中的容器2中注入高于预吹制压力P1的吹制压力P2(实际上，吹制压力P2等于或大于15巴，例如约为20巴至30巴)。
于是粗坯3中的压力急剧升高，直至该压力等于吹制压力P2。在将如此成型的容器2中的吹制压力P2保持一段预定时间之后，再排出容器前将容器降压。
称为冲击的模底8升高的工序在吹制工序之前启动，以使底部14的材料变形率增大，这种变形率增大有利于分子定向(因而有利于提高刚度)以及有利于在模底8的上表面9上的定型。
图4中示出一些曲线，这些曲线分别表示随标注为t的时间而变化的轴向位置和压力：
－在下侧，以收起位置作为原点(Z＝0)，表示随时间t变化的模底8的标注为Z的轴向位置(或称高度)；
－在上侧，表示在成型过程中随时间t变化的粗坯3(或容器2)中存在的标注为P的压力。
这些曲线在共同的时间轴上同步，水平虚线可确定所提到的预吹制压力P1值和吹制压力P2值的位置、以及确定模底8的极限位置(Z＝0，Z＝C)，竖直虚线则可使这些曲线在冲击启动的标注为t0的时刻一致。
如已看到的，行程C大于20毫米。该大行程允许在预吹制工序时使材料展开超过模腔6的界限很多，如图2中所示，因此可使底部14很好地成型，尤其是在底部14具有复杂形状时。
图5、6和7中示出三种容器底部14(剖面图)，每个都不同地表示出上述复杂的概念。
图5所示的底部14类似于图3中在模具4内部看到的底部，该底部因而(对于底部14直径)具有大高度的中央销柱形部38，其例如用于允许接纳下层类似容器2的颈部而可叠置容器2。
图6和7所示的底部14每个都具有从主体13的下端部凸起的底座39。图6所示的底座39具有一些折皱形部；图7所示的底座39窄小，对于底部14直径具有大的轴向延伸部分。
试验表明，这些底部14用上述方法比用冲击行程小于20毫米的普通方法更好地被成型。因此，该方法允许至少改善配有中央销柱形部和/或具有大高度但窄小宽度的底座的底部成型。
此外，大行程C可使底部14的构成材料获得有利于提高底部14的最终结构刚度的大拉伸率。
通过在吹制工序启动之前启动冲击工序，而可限制材料夹挤在壁5与模底8之间的危险。另外，开口7优选地具有较大的轴向延伸部分D(大于或等于20毫米)，从而也有助于限制夹挤危险。
当冲击进行成使模底8在吹制结束之前到达其高位时，模底8的移动速度在整个冲击的期间基本上不变，这表明了表示模底8的位置Z的曲线的可变型廓(section variable)具有准线性的特性。
另外，经验表明，优选模底8的大移动行程C以60毫米为极限，建议以此为上限。

Claims (10)

1.一种容器制造方法，用于在模具(4)内部利用塑料制的粗坯(3)制造容器(2)，模具配有壁(5)和模底(8)，壁限定容器(2)的模腔(6)，模底能相对于壁(5)在收起位置与伸出位置之间活动，在收起位置，模底相对于模腔(6)缩退地延伸，在伸出位置，模底封闭模腔(6)，容器制造方法包括：
－将粗坯(3)引入到模具(4)中的工序；
－预吹制工序，预吹制工序包括将压力流体以预吹制压力(P1)注入到粗坯(3)中；
－吹制工序，吹制工序继预吹制工序之后进行，包括将压力流体以高于预吹制压力(P1)的吹制压力(P2)注入到粗坯(3)中；
－冲击工序，冲击工序包括使模底(8)从其收起位置向其伸出位置移动；
容器制造方法的特征在于，模底(8)在其收起位置及其伸出位置之间的移动行程(C)大于20毫米。
2.根据权利要求1所述的容器制造方法，其特征在于，冲击工序在吹制工序之前启动。
3.根据权利要求1或2所述的容器制造方法，其特征在于，模底的移动行程(C)小于或等于60毫米。
4.一种利用塑料制的粗坯(3)制造容器(2)的模制单元(1)，模制单元(1)具有：
－模具(4)，模具配有壁(5)和模底(8)，壁限定容器(2)的模腔(6)，模底能相对于壁(5)在收起位置与伸出位置之间活动，在收起位置，模底相对于模腔(6)缩退地延伸，在伸出位置，模底封闭模腔(6)，－行程终点下挡块(23)，行程终点下挡块限定模底(8)的收起位置；以及行程终点上挡块(24)，行程终点上挡块限定模底(8)的伸出位置；
模制单元(1)的特征在于，由行程终点下挡块(23)和行程终点上挡块(24)限定的模底(8)的移动行程(C)大于20毫米。
5.根据权利要求4所述的模制单元(1)，其特征在于，模制单元具有压缸(15)，压缸配有缸体(16)、活塞(20)和杆(21)，杆固连于活塞(20)，模底(8)安装在杆上，杆(21)和活塞(20)连成一体地能相对于缸体(16)在相应于模底(8)的收起位置的收起位置、和相应于模底(8)的伸出位置的伸出位置之间活动。
6.根据权利要求5所述的模制单元(1)，其特征在于，行程终点下挡块(23)面对模底(8)的下支承面(25)布置，以在收起位置接触下支承面。
7.根据权利要求6所述的模制单元(1)，其特征在于，行程终点下挡块(23)形成于缸体(16)的上壁(19)的外表面(26)一侧。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的模制单元(1)，其特征在于，行程终点上挡块(24)面对活塞(20)布置，以在伸出位置接触活塞。
9.根据权利要求8所述的模制单元(1)，其特征在于，行程终点上挡块(24)形成于缸体(16)的上壁(19)的内表面(28)一侧。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的模制单元(1)，其特征在于，模底(8)的在行程终点下挡块(23)和行程终点上挡块(24)之间的移动行程(C)小于或等于60毫米。
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