CN111886123A - 用于通过内部压力成形制造塑料容器尤其燃料容器的方法和模具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过内部压力成形制造塑料容器的方法，包括步骤：‑在构造带有模具空腔的成形模具(100)的模具件(110、120)之间布置软管状的预成形件；‑闭合成形模具(100)并通过内部压力由预成形件成形或预成形容器，其中预成形件的环绕区段通过模具间隙被压入围绕模具空腔的腔室中并在该腔室中相对于带有固定的内部的保持夹爪(141)和可移动的外部的撕下夹爪(142)的夹爪对被挤压；‑侧向推移外部的撕下夹爪(142)，从而在外部的撕下夹爪(142)和内部的保持夹爪(141)之间的环绕区段被撕开，并且该容器被分成两个容器半体(230、240)。本发明还涉及一种适合用于执行该方法的成形模具(100)。

Description

用于通过内部压力成形制造塑料容器尤其燃料容器的方法和 模具
技术领域
本发明涉及一种用于通过内部压力成形并且尤其是通过吹塑成形(或称为吹气成形、吹制成形，即Blasformen)来制造塑料容器、尤其燃料容器的方法和模具(或工具，即Werkzeug)。
背景技术
在吹塑成形时，由热塑性的塑料制成的被加热且因此流动粘稠的预成形件在给定形状的吹塑模具内利用气体、例如利用压力空气被吹开并且在此紧贴到给定形状的模具壁部处或到模具空腔的内壁部处。在吹开后，通过吹开产生的空心体在模具中冷却，直到其拥有足够的形状刚度并可脱模。在常见的方法变型中，使用软管状的预成形件，该预成形件可以直接事先通过挤出(或挤压、挤压模塑，即Extrusion)产生(所谓的挤出吹塑成形)。
通过吹塑成形可制造用于机动车的塑料容器，例如尤其燃料容器(燃料罐)。有时，必须在这种塑料容器内部中布置各种装入件，例如，液位发送器(或填充位发送器，即Füllstandsgeber)、通气和排气元件、泵、过滤器、防晃动壁、阀、紧固元件等。当前的努力旨在在制造塑料容器期间已经将尽可能多或全部的装入件引入塑料容器中，这需要至容器内部的可接近性。
在专利文献DE 100 64 801 A1、DE 10 2009 030 492 A1和DE 10 2012 001 928A1 中描述了可行方案。
形成最接近的现有技术的专利文献DE 10 2013 203 085 A1和EP 2 769 825 A1描述了一种用于制造空心体、尤其燃料容器的吹塑成形方法(和装置)，其中在吹模的两个部分之间布置软管状的预成形件，吹模没有完全闭合，其中预成形件在其端部的区域中气密地封闭，并且预成形件的内部区域施加以气态的压力介质，从而预成形件相对于吹模件的内壁部按压并且预成形空心体。为了实现简单方式的分离预成形件成两个半体，设置成，预成形件的部分借助布置在吹模件处的夹紧装置被抓住，并且预成形件分别在夹紧装置之间被撕开成两个半体件。夹紧装置具有相应一个在吹模件的打开和闭合方向上可推移的夹紧元件和一个与其端侧对置地布置的止挡边缘，其中在该夹紧元件和该止挡边缘之间形成凹槽，预成形件的材料以隆起状(或鼓起状、即wulstartig)地压入该凹槽中，并且该夹紧元件为了夹住预成形件的材料或止挡边缘被推移。
德国专利申请10 2017 202 839.4描述了一种用于通过内部压力成形、尤其吹塑成形预成形件来制造塑料容器的方法和模具，该预成形件在此被从模具空腔中压出并在模具空腔外部借助抓握装置被抓握。通过侧向推移抓握装置，被抓握的区段在布置在模具空腔外部的撕下边缘处被撕下，并且成形的容器在此分成两个容器半体。
发明内容
因此，本发明的任务是，提出用于通过内部压力成形软管状的预成形件来制造塑料容器的另外的方法和装置，所述方法和装置不具有或者至少仅在减轻的程度上具有伴随现有技术的至少一个缺点。
该任务通过带有专利权利要求1的特征的根据本发明的方法以及通过根据本发明的成形模具(装置)实现，尤其该成形模具是带有并列权利要求的特征的吹塑成形模具。本发明的优选的改进方案对于两个发明主题类似地从从属专利权利要求、接下来的说明书和附图中得出。因此，装置或模具特征可以伴随于(或补充，即einhergehen)相应的方法特征且反之亦然。
根据本发明的方法至少具有以该顺序实施的以下步骤：
-在构造带有模具空腔的(打开的)成形模具的模具件之间布置软管状的预成形件；
-(通过在闭合方向上相向行进模具件)闭合成形模具并通过内部压力即通过在预成形件的内部区域中以气态的压力介质产生内部压力由预成形件成形或至少预成形容器，其中预成形件的环绕区段(或周围区段，即umlaufender Abschnitt)通过(在模具件之间存在的或还存在的)模具间隙被压入围绕模具空腔的腔室中并在该腔室中相对于带有固定的内部的保持夹爪和可移动的外部的撕下夹爪的夹爪对被挤压；
-侧向推移外部的撕下夹爪，由此在被移动的、尤其向外被移动的、外部的撕下夹爪和固定的内部的保持夹爪之间的处于模具空腔外部的环绕区段被撕开，并且由此该容器被分成两个容器半体。
撕下夹爪的侧向推移在闭合的成形模具的情况下进行。换句话说，为了将成形的或预成形的容器分开成两个容器半体，不必打开成形模具。侧向推移尤其理解成，撕下夹爪横向于成形模具或模具件的闭合方向或闭合轴线移动。横向在此是指，撕下夹爪的移动轴线相对于闭合轴线优选地占据在45°和90°之间的角度并且尤其优选地占据在60°和90°之间的角度。撕下夹爪尤其基本上垂直(90°)于闭合方向移动。撕下夹爪在此分别向外(侧向向外)即从模具空腔移动开。
此外，根据本发明的方法另外可以具有没有详细阐述的中间步骤、子步骤、准备步骤和/或后续步骤。根据本发明的方法优选借助根据本发明的成形或吹塑成形模具实施，并且因此可以具有先行步骤：
- 提供根据本发明的成形或吹塑成形模具。
所使用的成形模具优选包括构造带有空腔区段的两个模具件(模具半体或模具侧)。优选地，在两个模具件中的每个模具件处围绕模具空腔布置夹爪对，其带有内部的(即，面向模具空腔的)、固定的保持夹爪和外部的(即，背对模具空腔的)、可移动的撕下夹爪。夹爪是突出的、即伸入腔室中的元件，其例如构造成耙状、夹钳状、刀刃状等。预成形件在相关区段中通过内部压力被挤压到夹爪上，其中得到形状配合(尤其没有随之而来的孔眼)，例如通过将预成形件的材料隆起状地压到夹爪上方，并且在其上在相关的区段上可施加撕裂力。在此用于可靠撕裂所需的区域可以保持得非常小。另外，不需要抓握或夹紧装置。
优选地，成形模具在内部的保持夹爪和外部的撕下夹爪之间的区域中借助调温元件(局部地)被冷却或加热。由此，预成形件的材料特性通过有针对性的冷却或加热在相关区域中如此被影响，使得有利于撕裂(例如，通过脆性断裂或熔化分离)。
为了能够在软管状的预成形件中产生用于容器成形所需的内部压力，该预成形件在其轴向端部处被气密地封闭。在布置或在闭合成形模具时可以例如通过焊接气密地封闭软管状的预成形件。但是，封闭的预成形件也可以作为预制的初始产品提供。气体(还有空气)已经可以封入在封闭的预成形件中，使得当闭合成形模具时产生足够用于容器成形的内部压力。但是，内部压力优选地通过将气态的压力介质吹入封闭的预成形件的内部中、尤其借助于至少一个吹塑心轴产生。根据另外的方法流程，该容器在此可以基本上完成成形或仅预成形。
根据本发明的方法此外还可以具有以该顺序实施的以下步骤：
- 通过相互分开行进模具件打开成形模具，其中相应一个容器半体保留在相应的模具件中；
- 将至少一个装入件紧固在容器半体中的至少一个容器半体处，尤其在内侧处；
- 通过相向行进模具件再次闭合成形模具，其中容器半体例如在熔热的、后续加热的或设有粘合剂的边缘的情况下材料配合地拼接成一个容器或容器气囊；
- 通过利用气态压力介质施加容器的内部区域吹塑成形被拼接的容器，由此容器相对于模具空腔的内壁部被按压并且在此完成地成形出，即，由此实现待制造的容器的最终形状(拼接和吹塑成形可以相继地、同时地或在相应密封的情况下还可以以相反的顺序进行)；
- 必要时修剪容器，尤其借助成形模具的环绕切割装置；
- 打开成形模具，并且将设有装入件的完成的塑料容器脱模。
优选地，模具件在为了成形出或完成成形容器而再次闭合时(第二闭合位置)比在为了预成形容器而先前闭合时(第一闭合位置)相向行进得更紧密。
根据本发明的成形模具，其中其尤其是吹塑成形模具，至少包括以下部件：
- 构造带有模具空腔且彼此相对可移动的两个模具件；
- 至少一个围绕模具空腔的腔室(外腔室)；和
- 在腔室中围绕模具空腔布置的夹爪对，其带有固定的内部的保持夹爪和可移动或可行进的、尤其侧向可移动的、外部的撕下夹爪，其设置用于，如上所阐述地将先前成形的容器分成两个容器半体。
此外，优选地设置成，在夹爪对的外部的撕下夹爪和内部的保持夹爪之间布置调温元件，用于如上所描述的(局部)冷却或加热。
外部的撕下夹爪可以紧固在滑块处，尤其在侧向可推移的或可行进的滑块处，所述滑块同时侧向(即横向向外)地界定围绕模具空腔的腔室。滑块优选地在两个模具件处作为彼此对置的滑块或滑块对来布置。滑块的推移可以借助合适的调节驱动器例如液压缸，或却还可借助楔形滑块机构来实现。
优选地，根据本发明的成形模具具有用于预成形容器的第一闭合位置和用于成形出容器的第二闭合位置，在该第二闭合位置中模具件相向行进得更紧密。第一闭合位置和第二闭合位置可以通过滑块的不同的(侧向)行进路径来实现，尤其如此，使得对置的滑块可以占据内部位置(开始位置)和至少一个彼此偏移的外部位置(结束位置)，该内部位置允许了模具件之间的第一闭合位置，所述外部位置允许了模具件之间的第二闭合位置。
附图说明
本发明的其它特征和优点从接下来参照附图的描述中得出。独立于确定的特征组合，在附图的图中所示出的特征和/或接下来所阐述的特征可以是本发明的普遍特征，并相应地改进本发明。
图1至6 以示意性截面图阐明了根据本发明的塑料容器的制造。
具体实施方式
在图1至图6中仅示意性地示出的吹塑成形模具100具有两个彼此相对可移动的模具件或半体110和120，其构造带有给定形状的模具空腔130。此外，两个模具件110和120均具有围绕模具空腔130布置的滑块170，其侧向即横向于闭合方向S可推移。吹塑成形模具100被装入在未示出的吹塑成形机中，尤其如此，使得模具件110和120垂直(或竖直，即vertikal)对齐(参见附图标记v)，从而可以从上方引入待吹开的软管状的预成形件200。由于垂直取向v，模具件110和120也可以称为模具侧。另外描述了燃料容器260、尤其带有装入件250的燃料罐或燃料容器的制造。各个步骤优选地自动化地、且尤其完全自动化地实施。
在制造过程开始时，优选挤出的软管状的预成形件200在其轴向端部处气密地封闭，并定位于模具空腔130中打开的模具件110和120之间，如图1中所示出。软管状的预成形件200例如由HDPE(高密度聚乙烯)形成并且在被加热或还熔热的状态中被处理。通过预吹制由软管状的预成形件200产生空心体，该空心体在通过使模具件110和120相向行进闭合吹塑成形模具100时被变形，其中预成形件200的环绕区段210通过模具件110和120之间的模具间隙160从模具空腔130中被压出并被压入四周围绕模具空腔130的腔室或环绕的外腔室150中。当模具件110和120相向行进时，腔室150由子腔室151和152形成。如图2中所示出，预成形件200的可能突出的外边缘可以在此被夹住在滑块170之间，并且通过滑块170的相应设计被轧断。
在吹塑成形模具100闭合并且模具件110和120占据在图2中所示的第一闭合位置之后，预成形件200或由其形成的空心体通过以气态压力介质例如压力空气施加其内部区域被吹塑成形或被吹开，由此预成形件200大致相对于模具空腔130的内壁部被按压，并且在此预成形容器220。通过模具节段或壁部件135之间的模具间隙160，在此位于腔室150中的预成形件200的环绕区段210也通过内部压力被改形，并且在此相对于带有内部的保持夹爪141和外部的撕下夹爪142的夹爪对140被挤压或被吹到夹爪141和142上。夹爪141和142在两个模具件110和120处侧向地围绕模具空腔130布置，其中内部的(即，面对模具空腔130的)保持夹爪141是固定的，并且外部的(即，背对模具空腔130的)撕下夹爪142是可移动的。滑块170形成仅在该第一模具闭合位置中起作用的外部模具密封(第一密封平面)，并且因此实现在腔室150中的压力构建。
在吹塑成形模具100闭合时，此时尤其在内部压力泄压时，滑块170从其在图2中所示出的内部的开始位置出发侧向即横向于模具件110和120的闭合方向S(见图1)，并向外即远离模具空腔130地推移，这在图3中通过箭头阐明。如从图3可看出，滑块170在此具有不同的行进路径。在两个模具件110和120处，在此在与滑块170连接的被移动的外部的撕下夹爪142和与模具节段135连接的固定的内部的保持夹爪141之间的区段210被撕开，从而预成形的容器220分成两个容器半体230和240，而在此不打开成形模具100，即因此在闭合的成形模具100的情况下。在固定的内部的保持夹爪141和可移动的外部的撕下夹爪142之间，存在用于局部冷却或加热的调温元件145，以根据通过有针对性的材料特性的变化来促进撕下。
然后打开吹塑成形模具100，其中容器半体230和240保留在相应的模具件110和120中，如图4中所示出。装入件250定位于此时可接近的容器内部中，并固定在至少一个内部侧处。此外，被撕下的废料件A可以从吹塑成形模具100中移除。
现在再次闭合吹塑成形模具100，其中，模具件110和120占据更紧密的第二闭合位置，如图5中所示。该更紧密的模具闭合位置通过被偏置地向外推移的滑块170实现。由此，模具件110和120可以进一步相向行进，并且还存在于第一闭合位置(见图2和3)中的模具间隙160被闭合。在第一闭合位置仍间隔开的模具节段135此时形成仅在该第二模具闭合位置中起作用的内部的模具密封(第二密封平面)。
在吹塑成形模具100的该再次闭合时，容器半体230和240彼此拼接。为此，吹塑成形模具100可以具有加热装置190，容器半体230和240的待拼接的边缘可以利用该加热装置190被后续加热，以实现材料配合的且气密的拼接，其中，其它加热和/或连接可行方案也是可实现的。通过以气态压力介质、尤其压力空气施加其内部区域，此时气密的容器气囊进一步吹开，并在此按照形状地(formfolgend)相对于模具空腔130的内壁部被按压，从而完成地成形出两件式的容器260。
带有集成的装入件250的制造的塑料容器260在吹塑成形模具100中冷却，直到其具有足够的形状刚度并且可以在打开吹塑成形模具100之后脱模，如在图6中所示。在先前的模具闭合过程(参见图5)时，所制造的容器260另外可以借助集成的切割或修整装置137被修剪。为了容器260和可能的废料件A的脱模，吹塑成形模具100可具有未示出的抛料器。为了制造另外的容器260，滑块170此时又被推移到其内部的初始位置(参见图1)中。
备选于先前阐述的操作方法，可以设置成，在没有预成形的情况下，在成形模具100的第一次闭合时，容器260已经基本上成形出或完成成形，然后通过撕下夹爪142的侧向推移被分开，打开，以装入件250装料并且在第二次闭合成形模具(带有或必要时也不带有内部压力)时被拼接。
参考符号列表
100 吹塑成形模具
110模具件
115 基板
120模具件
125 基板
130 模具空腔
135 模具节段
137 切割装置
140 夹爪对(多个)
141 保持夹爪
142 撕下夹爪
145 调温元件
150 腔室
151 子腔室
152 子腔室
160 模具间隙
170 滑块
190 加热装置
200 预成形件
210 区段
220容器
230 容器半体
240容器半体
250装入件(多个)
260塑料容器
A废料件
S 闭合方向
v 垂直线。

Claims (10)

1.一种用于通过内部压力成形来制造塑料容器(260)的方法，其包括步骤：
-在构造带有模具空腔(130)的成形模具(100)的模具件(110、120)之间布置软管状的预成形件(200)；
-闭合所述成形模具(100)并通过内部压力由所述预成形件(200)成形或预成形容器(220)，其中所述预成形件(200)的环绕区段(210)通过模具间隙(160)被压入围绕所述模具空腔(130)的腔室(150)中并在该腔室(150)中相对于带有固定的内部的保持夹爪(141)和可移动的外部的撕下夹爪(142)的夹爪对(140)被挤压；
-侧向推移所述外部的撕下夹爪(142)，从而在所述外部的撕下夹爪(142)和所述内部的保持夹爪(141)之间的环绕区段被撕开，并且所述容器(220)被分成两个容器半体(230、240)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在所述内部的保持夹爪(141)和所述外部的撕下夹爪(142)之间的成形模具(100)借助于调温元件(145)被冷却或加热。
3.根据权利要求1或2所述的方法，包括另外的步骤：
- 打开所述成形模具(100)，其中各一个容器半体(230、240)保留在相应的模具件(110、120)中；
- 将至少一个装入件(250)紧固在所述容器半体(230、240)中的至少一个容器半体处；
- 闭合所述成形模具(100)，其中所述容器半体(230、240)被拼接；并且吹塑成形已拼接的容器，所述容器在此完成地形成出；
- 打开所述成形模具(100)并且将完成的容器(260)脱模。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
所述模具件(110、120)在闭合所述成形模具(100)用于成形出所述容器(260)时比在闭合用于预成形所述容器(220)时相向行进得更紧密。
5.一种用于通过内部压力成形软管状的预成形件(200)尤其通过使用根据前述权利要求中的任一项所述的方法来制造塑料容器(260)的成形模具(100)，包括：
- 两个构造带有模具空腔(130)并且彼此相对可移动的模具件(110、120)；
- 至少一个围绕所述模具空腔(130)的腔室(150)；和
- 在所述腔室(150)中围绕所述模具空腔(130)布置的夹爪对(140)，所述夹爪对带有固定的内部的保持夹爪(141)和可移动的外部的撕下夹爪(142)。
6.根据权利要求5所述的成形模具(100)，
其特征在于，
在两个模具件(110、120)的每个模具件处布置带有固定的内部的保持夹爪(141)和可移动的外部的撕下夹爪(142)的夹爪对(140)。
7.根据权利要求5或6所述的成形模具(100)，
其特征在于，
在所述内部的撕下夹爪(141)和所述外部的撕下夹爪(142)之间布置调温元件(145)。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的成形模具(100)，
其特征在于，
所述外部的撕下夹爪(142)紧固在滑块(170)处，所述滑块同时侧向地界定所述腔室(150)。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的成形模具(100)，
其特征在于，
其具有第一闭合位置和第二闭合位置。
10.根据权利要求8和9所述的成形模具(100)，
其特征在于，
所述第一闭合位置和所述第二闭合位置通过所述滑块(170)的不同行进路径来实现。
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