CN106852134B - 用于制造容器的具有升高接合平面的模型 - Google Patents

用于制造容器的具有升高接合平面的模型 Download PDF

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Abstract

一种用于由毛坯(3)制造容器(2)的模型(1)，容器具有主体(4)和底部(6)，底部带有从主体(4)的下端(7)开始大致垂直于主体(4)延伸的周边底座(8)，该模型(1)包括：带有容器(2)的主体(4)的型腔和设有开口(21)的壁(15)；在出离位置与进入位置之间相对壁(15)能活动的模型底部(17)；模型底部(17)的周边的上表面(22)对应容器(2)的底座(8)与主体(4)之间的接合部(25)并且通过比底座表面(23)高的棱边(26)结束，在模型底部(17)的出离位置，棱边(26)与开口(21)垂直相对地延伸，在模型底部(17)的进入位置，棱边(26)在开口(21)附近延伸。

Description

用于制造容器的具有升高接合平面的模型
技术领域
本发明涉及制造容器，如通过成型并更确切地说由热塑材料制的毛坯通过吹制或拉伸吹制得到的容器，如瓶子或罐子。
背景技术
对于根据吹塑技术制造容器，从将毛坯(涉及预型件或由预型件经过初次吹制作业的中间容器)加热到高于毛坯构成材料的玻璃体转化温度的温度。然后将毛坯引入模型中，然后在模型中通过在毛坯中注入高压(一般大于20巴)气体(如空气)进行毛坯吹制。
拉伸吹制技术在于，除了吹制外，通过滑动杆拉伸毛坯，以使容器的偏心最小化，并尽可能使材料均匀分布。
容器包括侧壁(也叫做主体)、从主体上端开始延伸的颈部、和从主体的与颈部相对的下端开始延伸的底部。容器底部限定一底座，容器可以通过该底座置于平面表面(如桌子)上。
模型包括限定空腔的壁，空腔用于将其形状赋予容器的主体。该空腔在下端被模型底部闭合，模型底部用于将其形状赋予容器的底部。
制造者如今的主要目的之一是减少使用的材料量，这表现为降低容器的重量，而无论容器的目标物如何(无汽液体、含气液体、热态进入容器的液体)。作为减轻容器的补偿，还力图通过与制造方法或者设计有关的制品增加容器的坚固性，因为与只是双向(与容器的纵向中心轴线相对的轴向和径向分子取向)有关的结构坚固性似乎是不够的。
甚至某些负荷准则(尤其是对热充填或耐热性(HR)的应用)同时主张减小容器重量并增加容器的结构坚固性，这增加了容器设计的困难。在HR的应用中，可以通过材料热固定的热途径增加容器的结构坚固性，使容器保持与模型的热壁接触，这样增加了材料的结晶度。
更特别地涉及容器的底部，可以另外通过材料的局部特定分布(导致材料的附加拉伸)、通过带有固定在容器主体型腔的壁和带有容器底部型腔的模型底部的模型、通过机械途径增加(或控制)其结构坚固性，该模型底部相对模型壁活动安装。首先在模型底部的低位置将容器吹制到它的最终形状以外，然后使模型底部向对应于容器最终形状的高位置移动。
在法国专利申请FR 2 938 464(SIDEL PARTICIPATIONS)或它的美国等效专利申请US 2012/031916中示出的这种称为“冲击(boxage)”的技术可以改善容器底部的机械强度，尤其是在底座处的机械强度。
在该模型中，在安装在引导千斤顶上的模型底部与模型壁之间设有间隙，以便在这两个构件之间保持具有双重作用的运行间隙：一方面可以使模型底部相对模型壁移动，而不会被卡；另一方面形成可以使吹制过程中圈闭在模型与容器之间的空气排出的减压通风孔。
该技术令人满意，但仍可改进。
实际上，模型与模型底部之间的运行间隙不能小于千斤顶的引导精度，对大约20mm-40mm的行程，该运行间隙大约为零点几毫米。
换句话说，该运行间隙与最终容器的材料厚度为同一量级。因此，吹制时，当模型底部在低位置时，材料有流入间隙的趋势。因此，当模型底部向其高位置移动时，如此被卡的材料形成留在最终容器上的薄的材料赘垫。在容器底座上形成突起的该赘垫对容器的稳定性有害。
对底部可能在大的弯曲和纵向弯曲应力作用下变形的某些容器，稳定性需求是特别至关重要的，参考例如文献EP 2 711 152(SIDEL PARTICIPATIONS)中描述的容器，其底部包括可机械翻转的膜片，以补偿伴随内容物冷却导致的内容物体积减小，并使容器处于压力下，以增加容器的坚固性。
第一技术方案在于可以通过切割或打磨清除容器的飞边。但是，考虑到生产节奏(每个吹制机每小时生产几万个容器)，该第一技术方案在工业规模是不现实的。
第二技术方案在于可以给千斤顶添加精确引导装置(例如球式引导装置)，以便减小模型底部与模型壁之间的运行间隙。但该第二技术方案遇到一些实际困难，因为引导装置的体积需要改变模型构造的深度，同样还需要考虑模型周围的地方，尤其是要考虑模型壁中存在使温度调节(加热和/或冷却)流体流动所需的管道和分支。
第三技术方案在于可以提前控制模型底部的上升，以使材料没有时间嵌在模型壁与模型底部之间。但是，在这些条件下，用于容器的底部的材料拉伸不足，因此底座成型不好，这降低了冲击的好处。
另外，减小模型底部与模型壁之间的运行间隙天然地会妨碍排出模型中存在的空气，具有(在相等周期时间)容器成型不好或(对相等容器质量)减少周期时间的危险。
发明内容
第一目标是提出一种可以实施正确成型并同时具有良好坚固性和良好稳定性的底座的容器制造技术。
更确切地说，第二目标是提出一种用于制造其底座没有飞边的容器的制造技术。
为此，首先提出一种用于由毛坯制造容器的模型，容器具有主体和底部，底部带有从主体的下端开始大致垂直于主体延伸的周边底座，所述模型包括：
-具有内表面的壁，内表面至少部分确定容器的主体的型腔和界定围绕中心轴线延伸的空腔，该内表面在下端通过围绕中心轴线的开口结束；
-在出离位置与进入位置之间相对壁能活动的模型底部，在出离位置，模型底部与开口分离，在进入位置，模型底部封闭开口，模型底部具有上表面，上表面限定带有容器的底座的型腔的底座表面并与开口垂直相对地延伸。
在该模型中：
-模型底部的上表面限定与容器的底座和主体之间的接合部对应的周边表面，该周边表面在该底座表面的围绕该底座表面的延长部分中延伸并通过比底座表面高的棱边结束；
-在模型底部的出离位置，棱边与开口垂直相对地延伸；
-在模型底部的进入位置，棱边在开口附近延伸。
这种构型可以形成一接合平面，该接合平面在空腔处比模型底部的底座表面高。在该模型中吹制的容器在其底座上没有轴向突起，有利于其稳定性。
可以单独或结合在一起设置的多个补充特征：
-在模型底部的进入位置，棱边与开口重合；
-在模型底部的进入位置，棱边与开口在内部错开一径向错位；
-径向错位包括在零点几毫米到几毫米之间；
-棱边从底座表面的外周边延伸包括在0.5mm-5mm(并优选为0.5mm-3mm)之间的一轴向距离，该轴向距离例如约为1mm。
-壁在开口以外包括上接合面，并且模型底部的上表面通过下接合面延长到棱边以外，下接合面与上接合面垂直相对地延伸，并且在模型底部的进入位置下接合面与上接合面一起限定一接合平面；
-上接合面和下接合面在轴向截面中形成包括在0°-120°之间的一角度；
-上接合面和下接合面垂直于中心轴线延伸；
-壁在上接合面的延长部分中具有轴向延伸的镗孔，并且模型底部在下接合面的延长部分中具有裙部，在模型底部的进入位置裙部将容纳在镗孔中；
-周边表面是弯曲的并且具有朝向空腔的凹面；
-底座表面具有脱模斜度，脱模斜度的角度例如包括在1°-15°之间，优选地约为8°。
其次，提出一种用于由毛坯制造容器的制造方法，所述制造方法包括以下作业：
-将毛坯引入到如上所述的模型中，模型底部在出离位置；
-通过在毛坯中注入加压流体(尤其是气体)来吹制容器；
-在吹制过程中，使模型底部向其进入位置移动。
附图说明
通过阅读以下参照附图对实施方式进行的描述，本发明的其它目标和优点将显示出来，在附图中：
-图1是装有活动的模型壁和模型底部的模型的截面图，模型处于对应由毛坯形成容器的成型周期的低位置；
-图2是图1的模型沿方框II的放大细节图；
-图3是图2的模型沿方框III进一步放大的细节图；
-图4是与图1类似的图，示出处于高位置的模型底部并带有由毛坯(用虚线表示)形成的容器；
-图5是图4的模型沿方框V的放大细节图；
-图6是图5的模型沿方框VI进一步放大的细节图；
-图7是与图6相似的图，示出一实施变型。
具体实施方式
图1和4表示用于由塑性材料(如PET)制的毛坯3-呈预型件的形式-通过拉伸吹制形成容器2的模型1。
待形成的容器2具有沿中心轴线X延伸的主体4、在主体的上端延长主体4的颈部5、和在主体的与颈部5相对的下端7闭合主体4的底部6。
容器的底部6具有周边的底座8，容器2通过该底座用于放置在平面表面如桌子上。
底座8不一定是平面的，而是可以具有脱模斜度角A(特别是图3完全可见)，其用途将在后面描述。
底部6具有向容器2的中心轴线X延长底座8并向容器内部突起地延伸的中心拱形部9。
拱形部9这里具有从底座8的内边缘向容器2内部突起地延伸的截锥形的侧壁10、也向容器2内部突起的中心定位销11、和从侧壁10的上边缘倾斜延伸到中心定位销11的周边边缘的截锥形的膜片12。容器2刚刚形成时，膜片12向容器2外部突起地延伸。但是，在容器2的充填(可以是热充填)以及封堵和冷却后，借助(例如安装在千斤顶上的)推进器将定位销11推向容器内部，这导致膜片12翻转并使容器2的内容物保持加压，这有利于容器的机械坚固性。容器2上存在来自成型的初始脱模斜度A可以在膜片12翻转后吸收压靠在拱形部9上的内容物压力产生的应力的一部分，然后锁定膜片，同时产生良好的底座表面，有利于稳定性。
根据图4和5所示的一特定实施方式，容器2的主体4在其下端7在与底部6接合部附近弯曲成拱形。但是该形状是示例性的，并且主体4在其下端7可以是直的。
每个预型件3包括用于形成容器2的主体4的大致圆柱形的柱身13、在容器2上保持不变的颈部5、以及在与颈部5相对的闭合柱身13和用于形成容器2的底部6的半球形的拱顶14。
包括特别是管子、加压气源和电动阀必要时还包括可以保持预型件3(具体是成型容器2时的拱顶14)对中的拉伸杆的吹制设备(未示出)与模型1结合。
如附图中可见，模型1包括优选按照公知的原理由两个半模15A、15B形成的侧壁15，两个半模可互相靠近或分离(例如通过围绕共同的铰链转动)，并具有机加工的表面，当半模15A、15B互相接触时，机加工的表面共同形成确定容器2的主体4的型腔的内表面16。
模型1还包括确定容器2的底部6的型腔的模型底部17。内表面16界定预型件3进入其中的空腔18，并且容器2的成型在该空腔中进行。
如图1和4上看到的，壁15，或者每个半模15A、15B钻有用于使调节(加热和/或冷却)壁15温度的流体流动的通道19。作为变型，替代通道19，或作为通道的补充，每个半模15A、15B可以集装有多个电加热元件，如电阻。
内表面16围绕与待形成的容器2的中心轴线X重合的中心轴线延伸。内表面16在上端由开口20结束，当预型件放置在模型1中时，预型件3的柱身13穿过该开口延伸，内表面在相对的下端由围绕中心轴线X延伸的开口21结束。
模型底部17安装成可在出离位置与进入位置之间相对壁15轴向移动，在出离位置，模型底部17与开口21分离，在进入位置，模型底部17封闭开口21。模型底部17的活动在于可以在成型过程中补充拉伸容器2的底部6，在称为冲击的作业过程中，初始处于出离位置的模型底部17向其进入位置移动。为此，模型底部17例如安装在气动或液压千斤顶上(未示出)。
在附图中作为示例性实例给出的构型中，容器2的颈部5向上，模型底部17的出离位置相当于低位置，其进入位置相当于高位置。
模型底部17具有上表面22，在模型底部17的高位置，上表面通过封闭开口21而闭合空腔18，因此完成容器2成型时材料贴靠的型腔。
上表面22在其周边限定具有容器2的底座8的型腔的底座表面23。底座表面23围绕中心轴线X周向地延伸。在容器2的底座8具有倾斜度的情况下，底座表面23相应地具有脱模斜度A。脱模斜度的角度A例如包括在1°-15°之间。根据一特定的实施方式，脱模斜度的角度A约为8°。
如图2和3中看到的，模型底部的上表面限定周边表面24，该周边表面围绕底座表面在底座表面的延长部分中延伸。该周边表面24对应容器2的主体4与底座8之间的接合部25。该周边表面24朝空腔18的方向由比底座表面23高的棱边26在外部结束。换句话说，周边表面24形成从底座表面23突起的超厚。用H表示从底座表面23的外周边开始轴向测量的该超厚的高度。
在所示例子中，接合部25的形状为具有圆弧形截面的连接倒圆。在这种情况下，周边表面24是弯曲的并且具有朝向空腔的凹面，周边表面的半径等于形成接合部25的连接倒圆的半径。
在模型底部17的出离位置，棱边26与开口21垂直相对地延伸。在模型底部17的进入位置，棱边26在开口21附近延伸。根据图5和6所示的一实施方式，分别由棱边26和开口21限定的内径大致相同，从而，在模型底部17的进入位置，棱边26与开口21重合。术语“重合”不一定意味着棱边26和开口21在模型底部17的进入位置完全重叠；如下面将看到的，棱边和开口之间可以设有间隙27。当模型底部17在其进入位置时，棱边26在主体4的下端7处延伸。根据图7所示的一实施变型，棱边26限定的内径小于开口21的内径，在模型底部17的进入位置，棱边26与开口21在内部错开一径向错位G。该错位G在零点几毫米到几毫米之间。在所示例子中，错位G小于或等于1.5mm，例如约1mm。
根据附图中所示的特定实施方式，模型1的侧壁15在开口21(径向)之外包括上接合面28，并且相应地，底部的上表面22通过与上接合面28垂直相对地延伸的下接合面29延长到棱边26以外。如图5和6所示，当模型底部17在进入位置时，上接合面28和下接合面29共同形成一周边接合平面30。
术语“接合平面”表示两个互补构件之间的表面接合部，其不一定是平面的，而可以是任何其它形状，尤其是截锥形。
B表示上接合面28(和下接合面29)与中心轴线X在轴向截面中形成的角度。该角度B包括在0°(在这种情况下，接合平面30是圆柱形)与120°(在这种情况下，接合平面30是尖端与空腔18相对的圆锥形)之间。
但是，根据一优选的实施方式，角度B是直角，即上接合面28和下接合面29与中心轴线X垂直地延伸。换句话说，上接合面28和下接合面29，以及因此接合平面30都是平面的。
如已经看到的，在模型底部17的高位置，由于间隙27，上接合面28和下接合面29之间在接合平面30处不需要实施接触。
形成间距的间隙27起通风的作用，目的是可以在成型结束时排出圈闭在容器2与模型1之间的空气。这样可以正确地形成底座8，尤其是在与主体4的下端7的接合部处。不足之处是，可能在该接合部处保持形成一气泡，这会使底座8变形，并至少会减小底座8的宽度，有损容器2的稳定性。
在模型底部17的高位置，间隙27在接合平面30处形成的间距优选约为零点几毫米，或者在模型底部17在高位置时限制材料在吹制结束时流动。
然而，由于间隙27中的一部分材料在容器2中的高压作用下流动而可能在成型过程中在容器2上出现飞边31。但是，鉴于在模型1的内表面16处分开接合平面30与底座表面23的外周边的轴向距离(或高度)H，该飞边31延伸底座8的外周边的相同的高度H，容器通过底座的该外周边置于一平面表面上。由于底座8没有飞边(如果存在飞边，则飞边位于主体4上)，因此使容器2具有良好的稳定性。当棱边26与开口21之间设有错位G时，在容器2上产生环形肩部E，在该肩部中，从美观的角度看，飞边31可能消失，从使用者的角度看飞边非意外地出现，从专家的角度看，飞边具有表明成型顺利进行的优点。
尤其是根据形成主体4与底座8之间的接合部25的连接倒圆的半径，高度H优选包括在0.5mm-5mm之间。根据一优选的实施方式，高度H包括在0.5mm-5mm之间，例如约为1mm。该值足以使飞边31与底座8分开，以避免任何稳定性缺陷，同时保持容器2美观，从消费者的角度看，飞边是比较不引人注意的。
根据附图中所示的一实施方式，模型1的侧壁15在上接合面28的延长部分中具有从上表面28的外周边开始轴向延伸的镗孔32，并且相应地，模型底部17在下接合面29的轴向延长部分中具有裙部33，在模型底部17的进入位置，裙部容纳在镗孔32中(尤其是参见图5)。
裙部33的外径小于镗孔32的内径，从而裙部33与镗孔32之间设置有大约零点几毫米的运行间隙。因此在吹制容器2时在模型底部17处形成使空气流从空腔18排出的空气流通道。
上面描述的模型1具有以下优点。
首先，如已经看到的，接合平面30与底座表面23的轴向分离避免在容器2的底座8上形成有害于容器稳定性的轴向突起的飞边。并且，当飞边31以在主体4的下端7突起形成的凸缘或赘垫的形式存在时，该径向飞边31不影响容器2的稳定性。
第二，飞边31位于底部6附近使容器2的最终使用者几乎感觉不到，有利于使用者的感官质量。
第三，由于接合平面30偏移，可能存在的飞边31不再取决于模型底部17的引导精确性。因此可以对模型底部17选择相对不够精确但牢固的线性致动器(如千斤顶)，有利于模型1更好的可靠性。由于空气在模型1的侧壁15和模型底部17之间的膨胀，因此也能更好地排出空腔18中存在的空气。
第四，还是由于接合平面30向外偏移，可以延迟模型底部17的上升，而没有损坏材料的危险，有利于更好地附着在型腔上和更好地拉伸容器2的底部6。
容器2的制造实施如下。
制造从将预热的预型件3引入开放的模型1中开始。则模型底部17处于低位置。模型1闭合，并将(大约5-13巴)的加压预吹制气体(一般为空气)注入预型件3中。该注入作业可以与拉伸作业结合，拉伸作业在于通过活动杆拉伸预型件3，使预型件3的拱顶14贴靠在模型底部17上。
当预型件3的拱顶14达到模型底部17时，模型底部始终处于它的低位置。预吹制压力不足以使材料紧密贴靠模型1的侧壁15；为此，需要在成型中的容器2中注入吹制压力(在实际中，吹制压力约为20-40巴)大于预吹制压力的气体(一般为空气)。
优选在吹制作业前立即启动模型底部17的上升，该上升使底部6的材料得到有利于分子取向和使材料附着在模型底部17的上表面22上的补充拉伸。
如果材料流动到开口20的周边外，该材料少量滞留，并在模型底部17的高位置在接合平面30处形成小厚度的并且径向延伸小的飞边31，如图6所示。
当希望实现热固定时，在如此成型的容器2中暂时保持吹制压力，以使容器保持与加热的侧壁15的接触，以便增加材料的结晶度，因此增加容器热充填时(即用温度在约80℃-90℃之间的液体或膏状的内容物)容器2的机械强度。
然后容器2内恢复到自由空气，取出拉伸杆(当存在时)并排出容器2，然后重复对下一容器的周期。

Claims (15)

1.一种用于由毛坯(3)制造容器(2)的模型(1)，容器具有主体(4)和底部(6)，底部带有从主体的下端(7)开始大致垂直于主体(4)延伸的周边底座(8)，所述模型(1)包括：
-具有内表面(16)的壁(15)，内表面至少部分确定容器(2)的主体(4)的型腔和界定围绕中心轴线(X)延伸的空腔(18)，该内表面(16)在下端通过围绕中心轴线(X)的开口(21)结束；
-在出离位置与进入位置之间相对壁(15)能活动的模型底部(17)，在出离位置，模型底部(17)与开口(21)分离，在进入位置，模型底部(17)封闭开口(21)，模型底部(17)具有上表面(22)，上表面限定带有容器(2)的周边底座(8)的型腔的底座表面(23)并与开口(21)正对地延伸；
所述模型的特征在于:
-模型底部(17)的上表面(22)限定与容器(2)的周边底座(8)和主体(4)之间的接合部(25)对应的周边表面(24)，该周边表面(24)在该底座表面的围绕该底座表面(23)的延长部分中延伸并通过比底座表面(23)高的棱边(26)结束；
-在模型底部(17)的出离位置，棱边(26)与开口(21)正对地延伸；
-在模型底部(17)的进入位置，棱边(26)在开口(21)附近延伸。
2.根据权利要求1所述的模型(1)，其特征在于，在模型底部(17)的进入位置，棱边(26)与开口(21)重合。
3.根据权利要求1所述的模型(1)，其特征在于，在模型底部(17)的进入位置，棱边(26)与开口(21)在内部错开一径向错位(G)。
4.根据权利要求3所述的模型(1)，其特征在于，径向错位(G)小于或等于1.5mm。
5.根据上述权利要求中任一项所述的模型(1)，其特征在于，棱边(26)距底座表面(23)的外周边延伸包括在0.5mm-5mm之间的一轴向距离(H)。
6.根据权利要求5所述的模型(1)，其特征在于，棱边(26)到底座表面(23)的外周边的轴向距离(H)约为1mm。
7.根据权利要求1所述的模型(1)，其特征在于：
-壁(15)在开口(21)以外包括上接合面(28)；
-模型底部(17)的上表面(22)通过下接合面(29)延长到棱边(26)以外，下接合面(29)与上接合面(28)正对地延伸，并且在模型底部(17)的进入位置下接合面与上接合面(28)一起限定一接合平面(30)。
8.根据权利要求7所述的模型(1)，其特征在于，上接合面(28)和下接合面(29)在轴向截面中与中心轴线(X)一起形成包括在0°-120°之间的一角度(B)。
9.根据权利要求8所述的模型(1)，其特征在于，上接合面(28)和下接合面(29)垂直于中心轴线(X)延伸。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的模型(1)，其特征在于：
-壁(15)在上接合面(28)的延长部分中具有轴向延伸的镗孔(32)；
-模型底部(17)在下接合面(29)的延长部分中具有裙部(33)，在模型底部(17)的进入位置裙部将容纳在镗孔(32)中。
11.根据权利要求1所述的模型(1)，其特征在于，周边表面(24)是弯曲的并且具有朝向空腔(18)的凹面。
12.根据权利要求1所述的模型(1)，其特征在于，底座表面(23)具有脱模斜度。
13.根据权利要求12所述的模型(1)，其特征在于，脱模斜度的角度(A)包括在1°-15°之间。
14.根据权利要求13所述的模型(1)，其特征在于，脱模斜度的角度(A)约为8°。
15.一种用于由毛坯(3)制造容器(2)的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下作业：
-将毛坯(3)引入到根据上述权利要求中任一项所述的模型(1)中，模型底部(17)在出离位置；
-通过在毛坯(3)中注入加压流体来吹制容器(2)；
-在吹制过程中，使模型底部(17)向其进入位置移动。
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