CN107428066B

CN107428066B - 用于制造由热塑性材料制成的容器的吹制模具

Info

Publication number: CN107428066B
Application number: CN201680011246.6A
Authority: CN
Inventors: 路易吉诺·拜舍尔; 卢卡·德拉普里亚; 大卫·加奥蒂; 吉亚塔·佩鲁佐; 马泰奥·佐帕斯
Original assignee: SIPA Industrializzazione Progettazione e Automazione SpA
Current assignee: S I P A 工业设计自动化合伙股份有限公司; SIPA Industrializzazione Progettazione e Automazione SpA
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: CN107428066A; WO2016135668A1; BR112017016155A2; US20180043605A1; MX2017010935A; US10081126B2; RU2707519C2; BR112017016155B1; TR201904702T4; CA2976759A1; EP3261816A1; CA2976759C; ES2718757T3; EP3261816B1; JP6782705B2; RU2017133038A3; RU2017133038A; JP2018507121A

Abstract

一种用于制造PET容器的吹制模具，其包括与容器的外轮廓相对应的内表面，在该内表面上具有一个或更多个空腔或突出部，该一个或更多个空腔或突出部构造成形成容器的外表面的对应的相应突出部或空腔，其中模具包括沿着限定所述空腔或突出部的边缘的一个或更多个排气槽。多个排气孔可以沿这些槽布置，并且还可以在这些槽的外部布置一些排气孔。这些槽的宽度和深度根据待吹制容器的壁厚来选择，以防止在吹制期间容器的变形妨碍排气槽并在容器上留下可见的痕迹。

Description

用于制造由热塑性材料制成的容器的吹制模具

发明领域

本发明涉及一种吹制模具，其用于制造由热塑性材料制成的，例如由PET制成的容器。

背景技术

大量热塑性容器，尤其是瓶子的生产是从原料(通常为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)开始的过程，该过程允许获得具有甚至特别复杂形状的成品容器，该成品容器适合于非常多变的市场需要，并且该成品容器重量特别轻，且即使在环境温度下经受巨大的压力时，该成品容器也是有抵抗力的。

生产过程包括通过在吹塑机中的拉伸-吹制步骤使预成型件变形成最终塑料容器的通道，吹制机通常设置有数个吹制模具，这些吹制模具确定成品容器的最终形状。

吹塑(Blow molding)在当前是优选的，也是因为它特别适用于制造具有复杂形状和数个底切部(undercut)的中空本体，以便除了允许制造用于加强容器的特定区域的结构元件之外，还满足市场的美学需求，这增加了容器的坚固性，尽管具有很薄的主体壁。吹制具有突出的优点，允许生产相对于口部具有非常大的主体的容器，如瓶子和烧瓶。吹制是一种特别快速且高效的生产工艺，其适用于大规模地生产容器，例如当前的由热塑性树脂制成的饮料瓶，并且特别是由PET制成的饮料瓶，市场对于这些饮料瓶需要特别高的生产数量。减少的循环时间导致工厂的成本被划分到数个部分，从而在较大的吹制工厂中允许达到每小时数万个容器规模内的生产量。

这些增大的生产规模还需要优化吹塑模具，吹塑模具必须确保具有相当复杂形状的容器的最佳实现。在这种情况下的危险在于，在吹制期间，在某些区域中热塑性材料未充分地符合模具的内壁，例如未充分地符合模具内壁上的所有空腔，从而在成品容器的主体上留下缺陷。为了确保通过吹送空气所引导的材料在其在模具内膨胀期间适当地粘附在所有区域中，通常提供一系列排气孔，该一系列排气孔与模具的外部连通以允许空模具中的空气在容器膨胀时被释放，从而符合内表面并占据模具内部的整个空间。制造预定尺寸的孔，这些孔设计成确保占据模具内部的一定量的空气的释放。如果孔具有非常小的直径，则需要提供较多数量的孔以确保适当的排气功能，而如果提供具有较大直径的孔来减少孔的数量，则存在这样的风险，损害成品容器的外观的变形保留在最终容器的表面上。

然而，尽管使用了这种孔，但仍然存在在模具的内壁和膨胀的容器的外壁之间形成气穴(air lock)，甚至是尺寸较小的气穴的问题。为了消除气穴，需要使用吹入空气的高压力来吹制容器。然而，使用高吹制压力是不利的，特别是在生产工厂的运行成本方面，因为它需要使用更多的能量。

因此，需要改进吹制模具以在保持高的生产规模和低的吹制压力的同时，防止在吹制容器中产生缺陷的风险。

发明概述

本发明的目的是提供一种吹制模具，其用于制造由热塑性材料制成的容器，特别是PET瓶，该吹制模具解决了上述问题。

这些问题通过用于制造具有预定壁厚的热塑性容器的吹制模具解决，根据权利要求1，该吹制模具包括模具底部和至少两个半模，该至少两个半模和模具底部在闭合位置形成吹制模具，

其中该模具具有成形为模制容器的外表面的内表面，

其中模具的所述内表面包括：

一个或更多个空腔和/或突出部(projection)，该一个或更多个空腔和/或突出部成形为形成容器的外表面的对应的相应突出部和/或空腔，

其中，该模具还包括一个或更多个排气槽，该一个或更多个排气槽与模具的外部连通，形成为该内表面的凹部，沿着限定所述空腔或突出部的边缘布置，并且其中每个排气槽具有预定的宽度和深度，使得，对于每个排气槽，满足与所述预定壁厚度的以下关系：

容器壁厚/L≥1/10，且

容器壁厚/H≥1/10。

由于本发明的特征，获得了具有显著优点的吹制模具。

具有上述深度和宽度的每个排气槽或通道的适当布置和尺寸确保了在生产和吹制期间更快且更有效地排空空气，因此用于制造热塑性容器的标准循环所需要的压力得到降低。

每个排气槽可以通过沿槽布置的排气孔与模具的外部连通。除了排气孔之外或代替排气孔，每个槽与外部连通，因为每个槽具有至少一个开口端部，该开口端部以与模具外部流体连通的方式开口。例如，槽可以在半模(half-mold)和/或模具底部的接触表面上，即模具的所谓“分型线”上开口，分型线是本领域技术人员所熟知的。虽然待吹制的容器的尺寸等于背景技术的解决方案，但是使用本发明的模具，吹制循环所需的减小的压力意味着用于压缩空气的压缩机装置的使用具有对应于能量节约以及因此也是经济节约的较小功率。

更重要的是，成功地获得了更加明确的细节和精细的几何形状的优点，该更加明确的细节和更准确地复制容器的型样(pattern)的精细的几何形状。

根据本发明的模具可以根据客户的需要，在容器的外形方面容易地定制。

根据吹制期间可能在所吹制的PET壁和模具的内壁之间形成“气穴”的区域，排气孔也可以可能地沿着其布置的通道可以形成在模具底部和容器主体的任何区域中。必须形成排气槽的区域和排气槽的形状被选择使得这些通道可以在美学上更好地“隐藏起来”，并且以便不损害容器的外观，同时避免在容器的壁相对模具的内表面变形期间留下可见痕迹。特别地，优选但不是必须的是，沿着一定的路径形成排气槽或多个排气槽，在该路径处，至少在该路径的某些伸展部中，模具的内表面的凹度存在变化。例如，优选地，沿着模具的内表面的隆起部(protrusion)或凹部的边缘形成排气槽。模具的内表面的优选形成一个或更多个排气槽的另一区域是设计成使瓶子的将要施加标签的区域成形的那个区域。值得注意的是，槽与模具内表面的凹部和/或隆起部不同。还明显的是，模具底部和半模具有构造成使容器的外表面成形的相应的内表面。

形成气穴或吹制坑(blowing pocket)的区域通常在模具的设计步骤期间被确定，这归功于用于在吹制操作过程期间预测容器膨胀动力学的计算机化系统，容器膨胀动力学取决于这些变量，诸如预成型件和最终容器的材料、壁厚和待制造容器的主体的突出部或隆起部以及空腔或凹部。这是如今已为人所知数十年的在该技术领域常见的设计实践。

仅具有排气槽、或者可能还具有沿这些槽布置的排气孔、或者还具有仅在模具表面的相对于排气孔直径具有较大尺寸的区域中(背景技术已知的)布置的排气孔的根据本发明的模具允许排气孔本身的数量减少，从而避免了容器壁上的不希望的“穿洞的(holed)”或点状的效果，消费者普遍不接受这种外观，并且这种外观将难以处理。此外，这种点状物也可能对成品容器的抵抗力产生负面影响。

在特殊需要的情况下，根据本发明的模具可以另外地在现有技术中使用的模具表面的其它区域中设置排气孔，从而将根据本发明的方案与背景技术已知的方案组合。

根据本发明，一个或更多个排气槽可以单独地存在于模具底部的内表面上，单独地存在于半模的内表面上，或存在于模具底部的内表面上以及半模的内表面上。

从属权利要求描述了本发明的优选实施方案，因此形成本说明书的一个组成部分。

附图简述

借助于附图，依据通过非限制性示例方式公开的吹制模具的优选但非排他的实施方案的详细描述，本发明的进一步的特征和优点将变得更明显，在附图中：

图1示出了根据本发明的模具的部件部分的轴测投影图；

图2示出了本发明的模具的另一部件的轴测投影图；

图3示出了本发明的模具的另一部件的变型的平面图；

图4是图3中的部件的细节的放大截面图；

图5示出了图3中的模具的部件的另一放大细节的截面图；

图6示出了图5中的截面的放大细节；

图7示出了本发明的模具的部件的另外的变型的轴测投影图；

图8示出了图7中本发明的模具的部件的变型的放大细节。

附图中的相同标记和相同参考字母标示相似的元件或部件。

本发明的优选实施方案的详细描述

现在特别参考上述附图来描述用于由热塑性材料制成的容器的吹制模具的另外的优选实施方案。本发明的模具特别适用于进行吹制操作以及在由热塑性材料制成的预成型件的主纵向方向上的拉伸操作。此外，该模具特别适用于制造由热塑性材料优选地由PET制成的用于饮料的容器。容器优选为瓶子。

图1示出了半模1。该半模1被设计成根据本领域技术人员已知的方法与第二半模(未示出)和用于制造对应于瓶子的基部的部分的底部模具(也通常称为模具底部)一起形成用于瓶子的完整模具，底部模具的两个实施方案在图2和图3中示出。模具的内表面被指定为与被吹制的容器的外表面接触，以便使被吹制的容器成形为最终容器的形状。特别地，半模1的内表面28用于使容器的主体和颈部成形，并且模具底部的内表面29用于使容器的底部成形。

尽管以瓶子作为参考，但是本发明也更普遍地适用于各种类型的容器。图2和图3至图6分别示出了分别用于具有各种型样的瓶子的模具的模具底部的两个变型2、3，这两个变型均符合本发明。为了使用拉伸-吹制使容器的壁变形以形成设置在瓶子设计中的突出部和空腔以改善瓶子的外观和结构能力，模具的所有三个部件，即两个半模和模具底部具有空腔和突出部，空腔和突出部具有与瓶子的形状互补的形状。不需要进一步详细说明吹制模具的设计技术，因为这涉及到本领域技术人员已知的技术，模具的内表面中的突出部或隆起部对应于成品瓶子中的空腔11或凹部，并且在模具的内表面中的突出部10或隆起部对应于所吹制瓶子中的空腔或凹部。

除了突出部10和空腔11之外，模具的被指定为使吹制容器的壁获得最终形状的内表面28、29还提供一个或更多个排气槽4或通道，该一个或更多个排气槽4或通道被设计成引导空气并使空气从模具中释放，但优选地，一个或更多个排气槽4或通道不可以在最终瓶子的壁上留下突出的痕迹；特别地，PET被加工，PET是高度可变形的热塑性塑料，并且也适用于模具中的小的突出部或凹部。

在本发明的另一变型中，在模具的内表面上即在两侧半模的内表面以及模具底部的内表面上提供一个排气槽4，或者根据操作需要提供更多的数量，沿着排气槽4，可能还具有排气孔5，如在图8中所示的模具的变型中所示出的。与模具的外部连通的这些排气孔5与通常形成在已知技术的这些模具中的排气孔相似，以在瓶壁膨胀期间允许空气从模具中释放出，进而避免气穴滞留在正被形成的容器的壁和模具的内壁之间。

优选地，每个排气孔5的直径具有与排气槽4的深度H和/或宽度L(图4)相似但不一定相等的尺寸。优选地，排气孔5的直径等于或小于排气槽4的宽度L。这消除了可见痕迹残留在最终吹制容器上的风险。

如上面所述，排气槽4形成在模具的内表面上，在吹制操作期间当热塑性材料的膜变形时，该内表面形成容器的主体。这种排气槽4适合于瓶子的特定形状。瓶子的形状可以遵循周边或闭合路径，或者可以遵循与在模具的其它部分中获得的其它槽是连续开放的或中断的和/或连通的路径。

换句话说，当存在一个或更多个排气槽4时，这些槽可以彼此不同，或者它们可以彼此连通，从而形成空气的通气口，或者可以提供一些彼此分离的槽和一些彼此连通的槽。

根据拉伸-吹制期间膨胀的预成型件的底部的型样和预成型件的壁的变形动力学，每个槽4可以布置在模具底部2、3或半模1的最合适的区域中。

特别地，优选但不必须的是，沿着一定的路径形成排气槽4或多个排气槽，至少在该路径的某些伸展部中，模具的内表面的凹度存在变化。例如，优选地，沿着模具的内表面的隆起部10或凹部11的边缘形成排气槽。模具的内壁的优选形成一个或更多个排气槽的另一区域是设计成使瓶子的将要施加标签的区域成形的那个区域。

优选位置的特定的非限制性示例沿着基部的轮廓、基部的上边缘、瓣状部、在支撑基部上获得的型样等。

通过优选地遵循这种装饰性或结构性形状的周边或边缘，槽4可以应用于花瓣状瓶子底部或平坦的、圆形的或方形的底部，适用于所有类型的应用和形状。鉴于本说明书，本领域技术人员能够选择形成槽的区域，使得槽尽可能地有效，即这些槽提供有效的排气，并且使得根据本领域的众所周知的原理，瓶子精确地复制模具的形状。

例如，槽4可以应用于瓶子的主体的区域，这些区域例如肩部、侧板、拐角圆化部、握持柄部、下半部瓶身缩小部(insweep)、文字/标识部等，并且还可以靠近特殊的“装饰件(decoration)”。

一个或更多个排气槽4布置在模具设计期间所确定的明确的位置中，并且该一个或更多个排气槽4可以应用于瓶子的所有特定几何形状。通过举例，附图仅示出了可以获得排气槽的某些区域，但其它区域也可以根据本领域技术人员所知道的而被选择，本领域的技术人员在设计吹制模具的过程期间，应根据膨胀并转变成最终容器的预成型件的壁的膨胀动力学来形成通气口。

例如，如图2中所示，模具的模具底部2设置有空腔11和隆起部10，隆起部10成形为像肋部一样。提供了主肋部20，或第一肋部,副肋部22，或第二肋部，以及第三肋部24或第三槽。肋部20、22、24在底部部分上部分地延伸并且在模具底部2的侧部部分上部分地延伸。肋部20、22由外边缘限定，其中优选地，在模具的内表面的凹度方面存在变化。槽4包括伸展部43，伸展部43沿主肋部20和副肋部22的边缘的一部分布置，例如沿模具底部的侧部部分上的边缘的一部分布置。此外，槽4还包括横向地经过第三槽24的伸展部45。此外，槽4还包括大体上沿同一圆周的圆弧延伸的伸展部47。

根据本发明，伸展部43和/或伸展部45和/或伸展部47通常可以独立于肋部的特定形状来设置。当存在这三种类型的伸展部时(如图2中的)，优选地，它们彼此交替。

槽4可设置有排气孔5。如例如在图3中所示出的，槽的至少一个端部在模具底部的分型线49上开口，而且或者可选地，通向排气孔5。

仅作为示例，图1中的半模1提供多个槽4。每个槽具有两个端部41，这两个端部41在分型线30上开口，使得每个槽与模具的外部连通，并且特别地使得被引导到槽4中的空气可以被释放。如上所描述的，半模1的一个或更多个槽可以设置有排气孔5。排气孔5的设置可以是槽在分型线上开口的事实的替代或补充。此外，优选地，半模1还具有大体上沿着与半模的纵向轴线X平行的相应方向延伸的槽。

通常，根据本发明，优选地，每个槽4具有尺寸，特别是长度，该长度远大于其它两个尺寸，特别是相对于宽度L和深度H。深度H大体上是槽在模具内壁内的延伸。长度和宽度L横向于彼此,并且长度和宽度L横向于深度H。优选地，槽的长度至少是其宽度L和其深度H的五倍。更优选地，槽的长度至少是其宽度L和其深度H的十倍。仅作为示例，宽度L在0.1mm和2mm之间，优选在0.3mm和0.5mm之间的范围。仅作为示例，深度H在0.1mm和2mm之间，优选在0.3mm和0.5mm之间的范围。

宽度L和深度H可以具有彼此相等或不同的延伸。优选但不排他地，每个槽4的宽度L和/或深度在槽4的长度上沿延伸部保持恒定。

优选地，槽4具有深度H和宽度L，这些尺寸相对于最终容器的(即吹制容器的)的壁厚的比值如下：

容器壁厚/L≥1/10，且

容器壁厚/H≥1/10。

有利的是，具有任何排气孔5的排气槽4确保了在吹制操作开始时存在于模具中的所有空气的排出。

因此，预成型件的壁能够在拉伸-吹制期间复制排气槽，而壁在吹制空气的压力下不弯曲，并且在附着到槽4的内部部分的同时，壁未完全插入到槽4中，由此允许在槽4的底部和容器的壁之间引导空气。通常，通过使用满足上述关系的尺寸，可以避免在拉伸吹制操作结束时在容器上留下可见的变形。通常，通过选择这样的尺寸比例，膨胀的塑料表面不可能物理地穿透宽度和深度如此小的槽而引起壁的空间阻碍，壁可以以不小于本领域技术人员所已知的值的曲率半径弯曲。因此，由于槽4的减小的尺寸，槽4不会留下容器壁的变形或者在所吹制瓶子的槽、拉制部(drawing)和肋部中留下肉眼“不可见”或“隐藏起来”的如此小尺寸的痕迹。

用拉伸-吹制制成的热塑性容器的壁的厚度通常在零点几微米和几毫米之间的范围内。仅作为示例，最终容器的壁厚在0.1mm和2mm之间的范围内。通常，该厚度通常在设计步骤中被预先确定。

因此，根据实际注意事项，即通过选择需要产生或增加排气能力的区域，以及根据基于外观的注意事项，即通过避免在所吹制瓶子的外壁上看到槽的痕迹和肉眼看不到的容器设计，排气槽的定位发生在瓶子的上面所提到的区域中。这样的选择也是由设计师根据测试做出的，在测试后，可能的缺陷或可见的瑕疵在所吹制瓶子上可见。由此，在槽4和排气孔5的定位方面引入了校正措施。排气孔5的直径通常小于1mm，并且有利地可以减小到0.3mm的数值。优选地，排气孔5的直径在0.3mm和0.5mm之间的范围内。

如图7中所示，其示出了根据本发明的模具底部13的另一个示例，也可以在一些位置中而不是在槽4的内部形成其它孔6，在这些位置，槽4对于拉伸-吹制操作的成功操作更有效。

在本发明的模具的另一变型中，可以制造一种模具，在该模具中具有沿着槽4形成的排气孔5，排气孔5与在模具外表面的其它区域中的未沿着排气槽4的排气孔6组合。

本发明的吹制模具可以由本技术中使用的铝、钢、铜、其它金属或合金制成。

在本发明的设备的各种优选实施方案中所公开的元件或特征可以组合，而不脱离本申请的保护范围。

Claims

1.一种吹制模具，用于吹制具有预定壁厚的热塑性容器，

所述吹制模具包括模具底部(2、3)和至少两个半模(1)，所述至少两个半模(1)和所述模具底部(2、3)在闭合位置形成所述吹制模具，

其中所述吹制模具具有内表面，所述内表面成形为模制热塑性容器的外表面，

其中所述吹制模具的所述内表面包括：

一个或更多个空腔(11)和/或突出部(10)，所述空腔(11)和/或所述突出部(10)成形为形成热塑性容器的外表面的对应的相应突出部和/或空腔，

其中所述吹制模具还包括一个或更多个排气槽(4)，所述一个或更多个排气槽(4)与所述吹制模具的外部连通，形状与所述内表面的凹部类似，沿着限定所述空腔或突出部的边缘布置，并且其中每个排气槽(4)具有预定宽度L和预定深度H，使得对于每个排气槽(4)，满足与所述预定壁厚的以下关系：

热塑性容器的壁厚/所述预定宽度L≥1/10，且

热塑性容器的壁厚/所述预定深度H≥1/10。

2.根据权利要求1所述的吹制模具，其中，设置有多个第一排气孔(5)，所述第一排气孔(5)沿所述一个或更多个排气槽(4)中的至少一个排气槽布置，以便与所述吹制模具的外部连通。

3.根据权利要求2所述的吹制模具，其中，每个第一排气孔(5)具有小于或等于所述至少一个排气槽(4)的预定宽度L的直径。

4.根据权利要求3所述的吹制模具，包括一个或更多个第二排气孔(6)，所述第二排气孔(6)在所述吹制模具的与所述一个或更多个排气槽(4)不同的区域中。

5.根据权利要求4所述的吹制模具，其中，所述第一排气孔(5)和所述第二排气孔(6)穿过所述吹制模具的壁的整个厚度。

6.根据权利要求1所述的吹制模具，适于执行吹制操作以及在由热塑性材料制成的预成型件的主纵向方向上的拉伸操作。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的吹制模具，其中，每个排气槽(4)具有远大于所述预定宽度L和所述预定深度H的长度。

8.根据权利要求7所述的吹制模具，其中，所述长度是所述预定宽度L的至少五倍，并且所述长度是所述预定深度H的至少五倍。

9.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的吹制模具，其中，所述预定宽度L在0.1mm和2mm之间的范围内。

10.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的吹制模具，其中，所述预定深度H在0.1mm和2mm之间的范围内。

11.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的吹制模具，其中，所述一个或更多个排气槽中的至少一个排气槽(4)在所述吹制模具的分型线上开口，以便与所述吹制模具的外部连通。

12.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的吹制模具，其中，所述边缘是这样的区域，在该区域中，在所述吹制模具的所述内表面的凹度方面存在变化以便使由所述一个或更多个排气槽留下的印制物的痕迹隐藏起来。

13.根据权利要求3所述的吹制模具，其中，所述第一排气孔(5)穿过所述吹制模具的壁的整个厚度。