CN109311190B - 用于压缩模具的冲头 - Google Patents

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Abstract

本发明描述一种用于塑料材料的压缩模制的冲头，以形成用于容器封闭的胶囊，其中所述冲头包含由钢制成的一杆部分及由铜合金制成的旋拧至所述杆部分的一头端部分，其中所述杆部分与所述头端部分之间的一分离界面包含一气体通路，所述气体通路通至所述冲头的定界一个成形腔的一底部表面，所述塑料材料的所述压缩模制发生于所述成形腔中，且其中所述头端部分的内部的一个通道与所述气体通路连通以使得能够将气体抽取出所述成形腔。

Description

用于压缩模具的冲头
背景技术
本发明涉及一种用于压缩模具，尤其用于压缩模制塑料材料剂料的冲头。
本发明可特定但非限制性地应用于形成用于容器封闭的胶囊。
现有技术包含专利公开案CN 103085236 B及CN 203171963 U，其展示一种用于容器胶囊的压缩模具，所述压缩模具具有由各种部件组成的冲头，在各种部件当中，水冷型芯连接至螺纹型芯，一个推动管件处于所述水冷型芯内部，且内芯安装于所述推动管件内部。
专利公开案US 4,660,801展示一种模具，其具有形成于两个冲头部分之间的界面处以排出模芯周边表面处的气体的气体排出通道。
专利公开案US 6,736,628公开一种用于生产塑料盖的压缩模制旋转料架，其包含多个模具，其中每一模具配备有具有冲头的公半模，所述冲头具备经由流体通路端口流出的压缩空气，压缩空气致使盖与冲头分离且使盖易于移除。
专利公开案US 5,786,079公开一种具有具备冷却回路的冲头的压缩模制旋转料架。
专利公开案US 4,274,822公开一种根据技术方案1的前文的冲头。
可针对各种态样改良已知塑料材料剂料压缩模制技术。首先，期望实施一种能够增强在材料压缩期间自成形腔排放气体的效能来改良模制产品的质量的模具。其次，期望增强在材料的一或多个压缩模制步骤期间在成形腔内部的最终处理气体注入的效能。模制产品的质量亦可通过优化模具冷却的质量而予以改良。
发明内容
本发明的一目标是提供一种能够克服现有技术的前述限制及缺点中的一或多者的冲头。
一优点是通过实施一种用于压缩模具的冲头，有可能确保在材料压缩期间自成形腔的高效气体排放。
一优点是能实现在材料模制发生的成形腔内部的最佳处理气体注入。
一优点是能使一种相对便宜的冲头可供使用，尤其就关注材料成本而言。
一优点是能藉助于相对简单且便宜的制造制程获得一种压缩模具。
一优点是能提供一种具有高机械抗性的冲头，例如对磨损及断裂(特别是压缩及/或牵引及/或挠曲及/或扭曲断裂及/或剪应力)具有高抗性。
一优点是能实施一种具有相对高的刚度且因此特别适合于模制其中需要形状及大小的高精度的工件的压缩冲头。
一优点是能确保对包含特别薄的壁(特别是一个底部壁，例如胶囊板)的工件(用于容器封闭的胶囊)的精确且有效模制。
一优点是能实施一种在构造上简单且便宜制造的压缩冲头。
一优点是能经由简单且便宜的制程将冲头的表面涂布至少一个涂布材料层。
一优点是能减小压缩成形冲头的构造时间及成本，所述压缩成形冲头可包含至少一个标准大小的部件及视待形成的工件的大小而定的至少另一部件。
一优点是能实施一种由较多部件制成的冲头，其中根据待形成的工件的形状及/或尺寸及/或根据冷却细节需要，与成形材料接触的意欲用于压缩的一个部件可由不同于所述冲头的其余部分的材料制成。
一优点是能以简单方式区分两个不同冲头部分(杆部分与头端部分)的性质，特别是涂覆不同涂层以便针对各种功能来调适各种部分，例如，使一个第一涂层适于为杆部分提供较大抗性(对磨损及/或刮擦及/或负载)且使第二涂层适于为头端部分提供高的自模具抽出的能力。
一优点是能简化及促进冲头的受损部分的更换而不更换冲头的其余部分。
此类目标及优点及更多其他者是通过根据以下相关权利要求中的一或多者的一种冲头及/或一种模具来达成。
在一个实例中，一种用于压缩模制、尤其用于压缩成形塑料材料的冲头包含杆部分、耦接(例如，旋拧)至所述杆部分的头端部分、所述杆部分与头端部分之间的分离界面、用于使配置于所述界面中的气体通路通至定界一个成形腔(其中发生材料的压缩模制)的冲头底部表面的构件，及至少一个通道，所述至少一个通道配置于所述头端部分内部以与用于气体通路的所述构件连通，以便实现经由前述冲头底部表面抽取/引入气体。
具体而言,前述通道可流入头端部分的侧向周边表面中，所述侧向周边表面可至少部分地在实质上平行于所述冲头的一个纵向轴线的一个方向上扩展。
具体而言，前述底部表面可横向于所述冲头的纵向轴线延伸。举例而言，前述底部表面可向外面向实质上平行于所述冲头的纵向轴线的一个方向。具体而言，前述底部表面可适合定界成形腔的一个部分，其中模制工件(用于容器封闭的胶囊)的底部壁形成于成形腔中。
前述气体通路可流入底部表面的远离所述底部表面的周边边缘的一个内部(中心)区中。底部表面的此类内部区域(其中前述气体通路流出)可存在于底部表面的周边边缘与冲头的中心纵向轴线之间的一个中间区中，换句话说，与底部表面的周边边缘相隔某一径向距离且与纵向轴线相隔某一径向距离，其中术语径向旨在参考纵向轴线。
附图说明
参考展示例示性非限制性具体实施例的附图将更好理解及实施本发明，在附图中：
图1为根据本发明实施的冲头的一个具体实施例的纵向截面；
图2为图1的放大细节；
图3为图2的右视图；
图4为图2在一个不同截面中的细节；
图5为包含图1的冲头的一个塑料材料压缩模制单元的示意性垂直正视图；
图6为自上方查看的包含如图5中的一个单元的多个模制单元的模制旋转料架的示意图。
具体实施方式
通过符号1整体地指示用于压缩成形至少一个(塑料)材料剂料的冲头。具体而言，冲头1可在模制单元中用于压缩成形用于容器封闭的塑料胶囊。具体而言，可预期冲头1与冲模协作以界定一个模具的一个成形腔，在所述成形腔中引入待形成的至少一个塑料材料剂料。
具体而言，冲头1可包含至少一个杆部分2，所述至少一个杆部分包含纵向轴线X。纵向轴线X可实质上对应于模制单元将藉以施加用于形成对象的压缩动作的压缩轴线。
如在此实施例中，杆部分2可包含一个第一表面部分3(例如圆形)。具体而言，所述第一表面部分3可至少部分横向(垂直)于纵向轴线X。第一表面部分3可经组态及配置以在成形腔中的压缩步骤期间与材料(例如塑料材料)压缩接触。
具体而言，冲头1可包含与杆部分2耦接的至少一个头端部分4。如在此实施例中，头端部分4可包含一个第二表面部分5(例如圆冠形)。具体而言，所述第二表面部分5可至少部分横向(垂直)于纵向轴线X。如在此实施例中，第二表面部分5可(在外部)邻近于第一表面部分3。第二表面部分5可经组态及配置以在成形腔中的压缩步骤期间与材料(例如塑料材料)压缩接触。
具体而言，冲头1可包含杆部分2与头端部分4之间的至少一个分离界面。如在此实施例中，杆部分2与头端部分4之间的界面(杆-头端界面)可包含将第一表面部分3自第二表面部分5分隔的至少一个边界线6。具体而言，气体通路构件7可配置于杆-头端界面处，例如适用于气体通路的一或多个间隙或腔。具体而言，气体通路构件7可通至前述表面3与5之间的边界线6。
举例而言，气体通路构件7(通气)可包含在边界线6处或其边上的狭窄中空空间，所述中空空间可具有约0.01至0.02毫米的最大宽度，例如不超过0.02毫米或0.05毫米或0.10毫米或0.15毫米或0.20毫米的最大宽度。气体通路构件7的前述中空空间可具有各种形状，例如具有较多个或较少个小面，或缩径形，或另外其他形状。前述宽度沿着整个中空空间(例如在此情况下，直到可面向通道8的较宽环形凹槽)可为均一的，或其可在边界线6之后变大几毫米，尤其可多达防止熔融塑料沿着气体通路构件7的中空空间回升的必要量。
具体而言，冲头1可包含在头端部分4内部的至少一个通道8。在此特定情况下，提供以90°成角度地间隔开配置的四个通道8。如在此实施例中，每一通道8可与气体通路构件7连通以允许将气体抽出(及/或将气体引入)由前述第一表面部分3及第二表面部分5定界的空间。具体而言，此类空间可包含于成形腔中，所述成形腔在使用时其中发生塑料材料的压缩模制。
气体通路构件7可例如包含在边界线6处的单个通路孔口。气体通路构件7可例如包含在边界线6处彼此成角度地间隔开的多个孔口。
气体通路构件7可包含在界面区处而非边界线6处的单个环形通路。气体通路构件7可包含在界面区处而非边界线6处的与通道8连通的一系列通路。气体通路构件7可包含在界面区处而非边界线6处的单个环形通路，所述环形通路邻近边界线6且与一系列通路连通，所述系列通路又与通道8连通。
如在此情况下，第一表面部分3(圆形)四周可被第二表面部分5(圆冠形)包围。具体而言，边界线6可具有封闭环形(圆形)形状。
杆部分2与头端部分4之间的界面可至少部分沿纵向轴线X的方向扩展。
如在此实施例中，头端部分4可藉助于可拆卸式耦接件(具体而言，藉助于旋拧耦接件9)与杆部分2耦接。
具体而言，冲头1可包含至少部分地配置于杆部分2内部的至少一个冷却回路。
如在此情况下，冷却回路可包含配置于杆-头端界面处以使得所述冷却回路的至少一个部分接触头端部分4的至少一个间隙10。
具体而言，冷却回路可包含在杆部分2的一个壁中获得的至少两个流体通路11(至少一个入口通路及至少一个出口通路)以用于流体经由前述冷却间隙10进行循环。冷却回路亦可包含用于将冷却流体传输至流体入口通路11的构件及用于将来自流体出口通路11的冷却流体传回的构件。具体而言，此类传输及传回构件可配置于在杆部分2中获得的一个纵向腔12内部。具体而言，此类传输及传回构件可包含一或多个(未展示)流体输送导管(例如已知类型)。
具体而言，冲头1可包含第一密封构件13，其配置于杆-头端界面上以用于相对于前述冷却间隙10密封地隔离前述气体通路7。如在此实施例中，第一密封构件13可包含至少一个密封环(O形环)。
具体而言，冲头1可包含第二密封构件14，其配置于冷却间隙10与前述界面的边缘15(其安置于与边界线6置放的界面末端对置的界面末端处)之间的杆-头端界面上。具体而言，所述界面的此末端边缘15可尤其包含环形边缘(例如至少部分为圆形，具体而言，中心处于轴线X中的圆形)。如在此实施例中，第二密封构件14可包含至少一个密封环(O形环)。
如在此情况下，每一通道8可包含相对于纵向轴线X倾斜的至少一个通道部分。具体而言，每一通道8可将气体通路构件7与冲头的头端部分4的侧向周边表面连接。具体而言，通道8流入其中的此侧向周边表面可包含至少部分在纵向轴线X方向上延伸的一个外部侧向表面(圆柱形)。
具体而言，杆部分2及头端部分4可由两种至少部分不同的材料制成。杆部分2的一种材料(例如钢)可具有例如比头端部分4的材料(例如，铜合金或另一类型的钢)低的热导率。在此组态中，有可能促进获得对在成形腔中经历压缩的塑料材料的所要热调节。
具体而言，杆部分2的材料可具有比头端部分4的材料更大的机械抗性(具体而言，抗磨损性及/或抗牵引断裂性及/或抗压缩断裂性)。在此组态中，有可能在成形腔中获得对塑料材料的适当压缩动作，且同时获得冲头1的高抗性及持续时间。
第一表面部分3可涂布有第一涂层。第二表面部分5可涂布有第二涂层。(头端部分4上的)第二涂层可具有不同于(杆部分2上的)第一涂层的至少一种化学物理性质。有可能仅一个表面部分(第一3或第二4)，或所述两者，或两者中无一者涂布有涂层。
第一涂层及/或第二涂层可通过薄膜真空沉积制得，例如通过物理气相沉积(PVD)及/或通过电浆辅助化学气相沉积(PACVD)，或通过已知用于实施涂层(例如薄膜)的其他技术，最终亦通过多层型技术。
具体而言，第一涂层可在杆部分2的邻近第一表面部分3的侧向表面上延伸。具体而言，第二涂层可在头端部分4的邻近第二表面部分5的侧向表面上延伸。
第二涂层(在头端部分4中的第二表面部分5上)可包含低摩擦系数的至少一个层。具体而言，第二涂层可具有经判定的自塑料材料分离能力或抗附着能力，例如比(杆部分2中的第一表面部分3上的)第一涂层大的自塑料材料分离能力或抗附着能力。限制条件为：第二涂层可能不覆盖配置于杆-头端界面中的头端部分4的至少一部分表面(或整个表面)。第二涂层可例如包含一或多层碳基涂布材料，例如DLC涂层。
(第一表面部分3上的)第一涂层可包含例如一或多层高摩擦性质的涂布材料。具体而言，相比(第二表面部分5上的)第二涂层，第一涂层可具有经判定的抗磨损性，例如比第二涂层大的抗磨损性。限制条件为：第一涂层可能不覆盖配置于杆-头端界面中的杆部分2的至少一部分表面(或整个表面)。举例而言，第一涂层可包含用于执行已知类型的涂布的一种材料及/或更多材料。
用于制造冲头的工作周期的实施例可包含以下工作步骤。一个第一步骤包含将杆部分2及头端部分4实施为两个单独半成品工件。一个第二步骤包含组装(旋拧)所述两个半成品工件。一个第三步骤包含完成组装所述两个工件的处理，将其置放在一起以便确保由所述两个工件形成的套件的同心度。一个第四步骤包含拆分(拧开)所述两个工件。一个第五步骤包含对所述两个工件(分开)执行涂布。一个第六步骤包含对两个经涂布工件的新组装(具体而言，插入密封构件13及14)。
参考图5及6，上述冲头1可用在包含至少一个旋转模制旋转料架16(其又包含多个模制单元17)的用于压缩成形塑料材料的装置中。模制旋转料架16带有彼此成角度间隔开的各种模制单元17。前述成形装置的模制单元17中的一或多者(其中每一者)可包含如先前所描述般制造的至少一个冲头1。模制单元17可包含以操作方式与冲头1耦接的一个冲模18。具体而言，每一模制单元可经组态用于压缩成形用于容器的封闭件(胶囊)。
具体而言，用于压缩成形塑料材料的前述装置可包含一个配备有模制单元的旋转料架装置(如同专利公开案US 6,736,628(在此以引用的方式附于本说明书中)中所公开的装置)，其中US 6,736,628中所描述的冲头13替换为先前所描述的冲头1。
具体而言，由于气体排放可经由气体通路构件7(其配置于实质上为冲头1的作用底部表面(在压缩步骤期间与塑料材料接触的表面)的中心区中，所述表面处于发生材料压缩的成形腔的中心区中)而发生的实情，上述冲头1能确保在材料压缩期间自成形腔的高效气体排放。
具体而言，亦在此情况下，由于气体引入可经由配置于冲头1的作用表面的中心区中的气体通路构件7而发生的实情，能进一步允许模制产品形成的成形腔内部的最佳处理气体注入。
冲头相对便宜，此尤其是因为相对于头端部分4的材料(例如铜合金)，杆部分2可用较便宜材料(例如钢)制造，此是因为比起头端部分4，杆部分2可在更小范围上参与冷却功能。
压缩冲头1可经由相对简单且便宜的制造制程而制造。具体而言，杆部分2的构形及大小可经标准化，此是因为其可能并非严格地取决于待模制的产品的形状，从而因此降低制造成本及时间。
冲头1可展示高机械抗性(对磨损及/或牵引及/或挠曲及/或扭转及/或剪应力的抗性)，此是因为以比头端部分4相对不大重要的方式参与系统的冷却的杆部分2可由尤其具有高机械性质而非热性质的材料(例如钢)制成。此外，杆部分2可经构造以制造具有相对高的刚度且因此能够模制具有高形状及大小准确度的工件的压缩冲头。具体而言，此允许保证精确且有效地模制包含特别薄的底部壁的工件，例如，用于容器封闭的胶囊的薄板。
如所见，有可能以经区分的方式涂布至少两个不同冲头部分(杆部分2及头端部分4)，具体而言，涂覆不同涂层以针对不同功能调适各种部分，例如，为杆部分2提供较大抗性(抗磨及/或抗刮擦涂层)且为头端部分4提供高的自模具抽出的能力(抗附着及/或抗摩擦涂层)。

Claims (18)

1.一种用于压缩成形至少一塑料材料剂料的冲头(1)，所述冲头(1)包含：
至少一个杆部分(2)，其包含一纵向轴线(X)及横向于所述纵向轴线(X)的一第一表面部分(3)，所述第一表面部分(3)经组态及配置以与所述塑料材料压缩接触；
至少一个头端部分(4)，其与所述杆部分(2)耦接，所述头端部分(4)包含横向于所述纵向轴线(X)且邻近所述第一表面部分(3)的一第二表面部分(5)，所述第二表面部分(5)经组态及配置以与所述塑料材料压缩接触；
在所述杆部分(2)与所述头端部分(4)之间的至少一分离界面，所述分离界面包含在所述第一与第二表面部分(3；5)之间的至少一边界线(6)，所述分离界面包含通达所述边界线(6)的气体通路构件(7)；
至少一个通道(8)，其在所述头端部分(4)的内部且与所述气体通路构件(7)连通以允许将气体抽取及/或引入由所述第一与第二表面部分(3；5)定界的一空间，所述塑料材料的压缩模制发生于所述空间中；
一冷却回路，其至少部分配置于所述杆部分(2)的内部；
其特征在于，所述冷却回路包含至少一冷却间隙(10)，所述至少一冷却间隙以使循环于所述冷却回路中的流体与所述头端部分(4)接触的方式配置于所述分离界面中，且其特征在于，所述冲头包含第一密封构件(13)，所述第一密封构件配置于所述分离界面上以相对于所述冷却间隙(10)流体密封性地隔离所述气体通路构件(7)，且其中所述头端部分(4)藉助于一旋拧耦接件(9)而与所述杆部分(2)耦接。
2.根据权利要求1的冲头，其中所述冷却回路包含形成于所述杆部分(2)的一壁中以用于经由所述冷却间隙(10)进行流体循环的至少两个流体通路(11)。
3.根据权利要求1或2的冲头，其包含第二密封构件(14)，其配置于所述分离界面上介于所述冷却间隙(10)与所述分离界面的一边缘(15)之间，所述边缘与所述边界线(6)对置定位。
4.根据权利要求1或2的冲头，其中所述通道(8)至少部分相对于所述纵向轴线(X)倾斜。
5.根据权利要求1或2的冲头，其中所述第一表面部分(3)四周由所述第二表面部分(5)包围，所述边界线(6)为封闭环状形状。
6.根据权利要求1或2的冲头，其中所述分离界面至少部分沿所述纵向轴线(X)的方向扩展。
7.根据权利要求1或2的冲头，其中所述气体通路构件(7)包含配置于所述边界线(6)处的至少一个通路开口，所述通路开口具有不超过0.02毫米或0.05毫米或0.10毫米或0.15毫米或0.20毫米的一最大宽度。
8.根据权利要求1或2的冲头，其包含至少部分配置于所述杆部分(2)的内部的一冷却回路，所述冷却回路包含至少一冷却间隙(10)，所述至少一冷却间隙以使循环于所述冷却回路中的流体与所述头端部分(4)接触的方式配置于所述分离界面中。
9.根据权利要求8的冲头，其中所述冷却回路包含形成于所述杆部分(2)的一壁中以用于经由所述冷却间隙(10)进行流体循环的至少两个流体通路(11)。
10.根据权利要求1或2的冲头，其中所述通道(8)将所述气体通路构件(7)与所述头端部分(4)的一周边侧向表面连接。
11.根据权利要求1或2的冲头，其中所述第一表面部分(3)涂布有一第一涂层，且所述第二表面部分(5)涂布有具有相对于所述第一涂层不同的至少一种化学物理性质的一第二涂层。
12.根据权利要求11的冲头，其中与所述第一涂层相比，所述第二涂层具有自所述塑料材料分离或抗附着的一较大能力。
13.根据权利要求11的冲头，其中与所述第二涂层相比，所述第一涂层具有一较高耐磨性。
14.一种用于压缩成形至少一塑料材料剂料的冲头(1)，所述冲头(1)包含：
至少一个杆部分(2)，其包含一纵向轴线(X)及横向于所述纵向轴线(X)的一第一表面部分(3)，所述第一表面部分(3)经组态及配置以与所述塑料材料压缩接触；
至少一个头端部分(4)，其与所述杆部分(2)耦接，所述头端部分(4)包含横向于所述纵向轴线(X)且邻近所述第一表面部分(3)的一第二表面部分(5)，所述第二表面部分(5)经组态及配置以与所述塑料材料压缩接触；
在所述杆部分(2)与所述头端部分(4)之间的至少一分离界面，所述分离界面包含在所述第一与第二表面部分(3；5)之间的至少一边界线(6)，所述分离界面包含通达所述边界线(6)的气体通路构件(7)；
至少一个通道(8)，其在所述头端部分(4)的内部且与所述气体通路构件(7)连通以允许将气体抽取及/或引入由所述第一与第二表面部分(3；5)定界的一空间，所述塑料材料的压缩模制发生于所述空间中；
其特征在于，所述杆部分(2)及所述头端部分(4)由两个不同材料制成。
15.根据权利要求14的冲头，其中与所述头端部分(4)的一材料相比，所述杆部分(2)的一材料具有一较低热导率。
16.根据权利要求14的冲头，其中与所述头端部分(4)的一材料相比，所述杆部分(2)的一材料具有一较大机械抗性及/或一较大刚度，所述机械抗性尤其是对磨损及/或牵引断裂及/或压缩断裂的抗性。
17.一种塑料材料压缩成形装置，其包含至少一模制旋转料架(16)，所述至少一模制旋转料架又包含多个模制单元(17)，每一模制单元(17)包含根据前述权利要求中任一权利要求制造的至少一冲头(1)。
18.根据权利要求17的装置，其中每一模制单元(17)经组态以用于形成用于容器的封闭件。
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