CN1281397C - 用于使热塑性塑料成形的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一个构成凹模(2)的第一模压模具(1)具有一个支架(8)。一份额要被模压的毛坯料与模压模具(1)间隔距离地存放在这个支架(8)上。在模压过程之前或开始模压过程时将支架(8)沉降到第一模压模具(1)里面并解除对于模压过程份额的约束。

Description

用于使热塑性塑料成形的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于使热塑性塑料在两个模压模具与一个模压装置之间成形的方法。

背景技术

模压是一种早以公知的方法，尤其用于加工由热塑性材料制成的物品。例如加工用于食品包装的密封，尤其是用于饮料瓶的塑料密封。

为了能够加工最好是热塑性塑料，首先挤出生粒然后裁切成所期望的份额，将该份额存放在一个模压模具的一个部件上。接着将第二模压模具顶进第一模压模具，由此形成所期望的产品。

对于目前已知的方法经常出现不可控制的的表面结构，这种表面结构尤其是在材料工艺上和美观上是不期望出现的。首先对于食品容器的密封来说，除了功能特性以外美观也有重要意义。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，提出一种方法和一种装置，它们能够加工密封，尤其是由挤出塑料毛坯料制造密封，而在密封上不出现不可控制的表面结构。

在方法方面，这个技术问题的解决方案在于一种用于使热塑性塑料在第一模压模具与第二模压模具之间成形的方法，其中将一份额毛坯料与一个模压模具间隔距离地存放在一个具有微小支承面的支架上并且在模压前或开始模压时才直接给到模压模具上，其中，所述支承面具有至少三个点状支承，它们由销钉构成，所述销钉穿过所述模压模具的底部。

在装置方面，本发明提出一种用于生产热塑性塑料的装置，具有第一模压模具和第二模压模具，在它们之间模压一份额热塑性塑料，其中存在一个具有微小支承面的支架，该支架用于在份额与模压模具接触前暂时支承份额，其中，所述支承面具有至少三个点状支承，它们由销钉构成，所述销钉穿过所述模压模具的底部。

对于一种用于使热塑性塑料在第一模压模具与第二模压模具之间成形的方法，按照本发明将一份额毛坯料存放在一个具有微小支承面的支架上面。支承面上的毛坯料与模压模具具有一定距离并且只有在模压前或开始模压时才直接给到模压模具上。

挤出的塑料份额、也称为球粒的温度为约180℃。而模压模具具有较低工作温度约120℃至150℃。在本发明的范围内已经认识到，在份额存放与成形之间的时间间隔对于产生所不期望的表面变化是很重要的。因此在成形前的平面接触要尽可能地短，由此能够避免表面的“玻璃化效应”

当被挤出的塑料份额存放在第一模压模具上时，对于按照本发明的方法该份额不是完全位于这个模压模具上，而是只放在微小的支架支承面上。支架与球粒之间的接触面保持尽可能地小，由此不至于使挤出塑料毛坯料在模压过程之前过于冷却、尤其是局部过于冷却。对于支架接触面的“骤冷”是这样地小，以至于可以尽可能地避免在现有技术中所存在的影响。只有在模压前或开始模压时才产生球粒与模压模具的接触。

优选所述支架只点状地支承球粒。根据球粒的粘度支架可以具有一个或最好多个点状支承面。在本方法的一个优选实施形式中为了对于模压过程传送或为了释放使支架下沉，即进入第一模压模具。

在一个实施变型中支架可以设置在一个模压模具的侧壁上。对于这样一种布置，例如将支架设计成钳形。在模压过程之前或模压过程期间打开钳口部件并使球粒落下，最好准确地定位在一个模压模具上。一旦球粒离开支架，支架就全部撤回或这样偏转到侧面，使另一模压模具可以顶进这个模压模具。

支架也可以由多个部件组成，它们设置在模压模具的圆周上。如果模压模具例如具有一个圆形横截面，则可以间隔120°在圆周上分布三个单独的杆。为了容纳球粒，这些单独的杆最好与模压模具横截面中心离开相同的距离，其中它们不必在中心接触。在模压前最好将杆拉回到超过模压模具的内沿并使事先存放的球粒落到模压模具上。现在第二模压模具可以无阻碍地顶进第一模压模具。

球粒通过支架定中心是特别有利的。球粒的定中心一方面通过接近准确地将球粒存放在支架上实现，另一方面通过支架的支承面或支承点的结构实现。对于优选的具有多于两个支承面的支架结构球粒由于重力以优选的方式定中心在支架上。多个支承面最好关于中心或者关于模压模具中心对称地设置。由此容易实现球粒在模压模具中的定中心。重量的均匀分布通常影响到产品的质量。对于非对称的模压定中心是失效的，因此要致力于完全确定的(同心的或偏心的)定位。

在本方法的一个优选实施形式中，当在模压过程之前或期间支架下沉时，这个过程最好受控地实现。尤其是支架的凸轮控制移动对于本方法是有利的，因为这样的运动是连续实现的。控制也可以通过一个传感器、例如一个位置传感器实现，它能够根据第二模压模具的位置使支架返回。

按照本发明的装置包括具有一个支架的第一模压模具和第二模压模具，第二模压模具这样顶进第一模压模具中，使球粒、即挤出的一份额热塑性塑料，在这两个模压模具之间模压。支架具有一个用于球粒的微小支承面并在球粒与第一模压模具接触之前支承球粒。

支承面必需根据球粒的粘度相应地构成。如果球粒的粘度使球粒几乎不能流动，则支承面可以设计得比使球粒更易于流动还要小。除了大小以外支承面的形状也可以具有不同的结构。除了圆形结构以外还可以设想三角形、四角形或多角形支承面结构。除了点状支承以外支架也可以采用管形或环形支承面。此外也可以设想钳形支架结构，其中这种支架最好从侧面伸进第一模压模具。

支架最好可以沉进第一模压模具中。为此第一模压模具具有一个对应于支架结构的空隙或者必要时也可以是多个这样的空隙。因为加工完的产品不应具有由于支架产生的凹陷，所以空隙在第一模压模具上这样构成，使整个支架可以下沉。如果支架这样多地沉进第一模压模具，使支架表面、即球粒顶靠的支承面与第一模压模具的底部表面平齐地接触是特别有利的。

在工作过程中支架最好在时间上受控地运动。这种控制由整个加工装置的工作节拍来确定。只要第二模压模具顶进第一模压模具，支架就下沉。作为控制方式可以采用已知的系统。当支架的控制由凸轮控制实现的时候，支架通过一个机构往复移动，该机构沿着一个最好弯曲的轨迹或者沿着一个给定的曲线轨迹移动。在这种情况下第二模压模具最好也是凸轮控制的。在此两个控制也可以组合成一个控制。但是由于维修工艺方面的原因优选两个相互协调一致的、但是在机构上尽可能独立的支架和模压模具控制。

除了优选的凸轮控制以外支架例如也可以压力控制。在此传感器测得支架上的压力。一旦第二模压模具接触球粒并由此使支架上的压力增加，则使支架拉回并解除对球粒的约束以便于模压过程。控制也可以气动或液动地实现。

如同已经提到的，用于球粒的支架支承面的结构主要取决于球粒的粘度。此外优选在存放球粒的同时也使球粒定中心。在所述支架的一个优选实施形式中这个支架具有多个销钉。尤其是采用三个销钉的支架已经证实是有利的。由于接近准确的存放和常见的球粒粘度使球粒在三个销钉上容易再流动并自动地定中心，这将对模压过程产生积极的影响并由此彻底减少生产中的次品。销钉的横截面可以是任意的。在一个优选的支架实施形式中支承面的横截面是圆形的。

通过具有多个销钉的支架结构也使第一模压模具上相应必需的空隙能够简单地构成。因为对于一个支架优选三个销钉，因此在第一模压模具上对应于销钉的结构设置开孔或空隙，它们至少大于销钉的横截面。由此也将减少对必需空隙可能产生的污染并从根本上延长工作寿命。

如同已经提到的，支架最好轴向在第一模压模具上移动。优选的支架结构具有三个销钉，它们设置在一个底板上。为了能够控制这个支架，在支架底板上设置一个顶杆，该顶杆支承在第一模压模具的轴向空隙里面。在模压球粒的第一模压模具的端部上在真正的模压面下面最好设置一个这样大的空隙，使支架底板与销钉可以一起下沉。通过这种结构使第一模压模具保留一个隔离层，只有支架销钉顶进这个隔离层。此外隔离层的厚度对于底板空隙结构可以一起考虑，因为销钉的上沿最好与模压面一致。

由于使用这种装置因此设置用于在时间上控制支架移动的机构。最好是凸轮控制或气动的机构。

所述装置和模压模具尤其用于塑料密封成形，这种密封就如同饮料瓶所使用的那样。第一模压模具最好设置在下面，作为所谓的凹模并容纳支架。第二模压模具设计成凸模并顶进第一模压模具。

为了加工模压产品最好采用所谓的转塔，该转塔具有一个受控旋转的工作平台，该工作平台配有多个按照本发明的装置。每个所设置的装置都具有一个自身的控制，其中这些控制与常见装置的控制是一致的。由此能够在保证高精度的同时实现高的加工速度。各个部件、尤其是支架、存放装置和第二模压模具的控制优选在时间上受控地实现。控制最好基本上是凸轮控制，这将导致一个最佳的产品运动过程。凸轮控制可以理解为一个在时间上受控的运动过程，这个运动过程借助于一个给定的曲线进行控制。在此各个运动过程可以通过一个共同使用的曲线进行控制。但是每个单个的运动过程最好通过独立的曲线进行控制，这些曲线相互间是协调一致的。

附图说明

用于描述实施形式的附图示出：

图1为一个具有按照本发明支架的模压模具的简化立体剖面图，

图2a-c借助于截面图示出按照本发明的方法，

图3为按照本发明的支架的变型，

图4为侧面固定的支架的示意图。

原则上在附图中相同的部件配有相同的标记符号。

具体实施方式

在图1中示出一个具有按照本发明支架的模压模具的简化立体剖面图。在这个示例中第一模压模具1设置在下面，因此第二模压模具14从上面顶进第一模压模具1。上面和下面关系是指在所示附图中。第一模压模具1也可以设置在上面，这时第二模压模具14从下面顶进第一模压模具1。

第一模压模具1由一个凹模2和一个管柱3组成。在一个优选的实施形式中凹模2是一个具有底部5的空心圆柱体4。凹模2是阴模，它确定塑料密封16的结构。凹模2底部5的厚度设计成接近等于空心圆柱体4的壁厚。管柱3最好与凹模2连成一体。在这个实施形式中管柱3由圆柱体构成。其尺寸取决于要被加工的产品和与其相关的负荷。但是对于本发明的实施这些尺寸没有重要的意义。

在管柱3里面在轴向上设置一个开孔，一个顶杆6可以在开孔里在垂直方向上(见箭头11)往复移动。最好配有滑动层，例如特富龙覆层，以尽可能减少顶杆6与管柱3的摩擦。在底部5下沿与管柱3上沿之间的假想的分界线设置一个空隙7。这个空隙7的大小取决于支架8的结构。支架8在一端由一个底板9和三个销钉10组成，销钉固定在底板9上。该底板9与顶杆6这样连接，使顶杆6的往复移动能够被模拟成底板9的往复移动。底部5具有相应于销钉10厚度和数量的开孔，以使销钉10能够穿过底部5。销钉10的布置示意性地表示为“三个腿”，根据需要销钉的数量可以从一个到对应于应用所需的数量。如同在下面对方法的描述还要详细解释的那样，支架在垂直方向回拉或从这个位置向下拉回。因为空隙7必需尽可能地容纳支架8，所以空隙7的高度正好等于或略大于底板9的厚度与销钉10的长度减去底部5的厚度。其它的细节在下面对每个方法步骤的描述中给出。

图2a-c借助于示意截面图示出按照本发明方法的每个步骤。

图2a示出第一模压模具1的结构，其中支架8一直向上移动到底板9的止挡。第一模压模具1通过水循环(在这里未示出)冷却到约17℃。支架8的销钉10穿过底部5上的开孔并突出于底部这样多，使支架8的支承点对于模压模具1的底部5存在足够大的间距。由此保证，存放在这个支架8上的被挤出的热塑性塑料份额、下面称之为球粒12不致被过于冷却。尽管在球粒12与第一模压模具1之间存在着大的温度差，在这个示例中约为160℃。

塑料的制备通过一个已知的挤出装置实现。一旦支架8位于挤出孔下面，一个球粒12就在这个伸进转塔工作部位的挤出装置上被裁切并放置或存放在支架8的销钉10上。挤出装置的开孔受控地打开或关闭。从存放到真正模压的工作过程持续约两秒。因为球粒12与本来较冷的支架8只有微小的接触面并且球粒12在这个支承面上的停留时间较短，所以球粒12不会过于冷却并且其约180℃的温度在很大程度上一直保持到真正开始模压。

接着顶杆6以优选的实施形式回拉(见箭头13)或在这个视图中向下移动一直到底板9下沿顶到空隙7的底部上。在图2b中示出支架8完全拉回的状态。因为空隙7的高度是这样的高，使销钉10的上沿位于或低于底部5的上沿，因此现在使球粒12完全位于凹模2的底部5上。

如图2c所示，在球粒12底部5接触后的瞬间内完成模压。球粒顶靠在模具底部上的时间例如只1/5于或更少于球粒从存放到在模压模具内部有效模压(下面描述)的时间。此时第二模压模具14顶进被冷却的第一模压模具1，第二模压模具通过水循环(在这里未示出)被预热到约50℃。第二模压模具14的冲头15形成例如塑料密封16要具有的内部形状。

对于温度数值，涉及到加工的实施形式。尤其是模压模具1和14的温度要适应于需要和工作过程，而这一点不应导致超出本发明范围。

两个模压模具1和14在模压位置保持一到两秒并冷却成形的塑料密封16。接着使第一模压模具1下降并最好使第二模压模具向上拉回。塑料密封16粘附在第二模压模具14的冲头15上。通过一个沿着冲头15向下滑动的套(未示出)使塑料密封16脱下来。

上述方法最好在一个转塔(在这里未示出)上进行。为此转塔具有一个受控的工作平台，它配有多个按照本发明的装置。整个运动受控地实现，其中优选凸轮控制的运动。凸轮轨迹这样构成，例如实现下面的运动过程：

-在容纳球粒12时使支架8位于最大的驶出位置。一旦开始真正的模压过程，就将支架8拉回到第一模压模具1里面。一旦第二模压模具14被拉回，支架8又被带回到其初始位置。运动的行程一方面通过凸轮轨迹确定，另一方面使支架8不能在顶靠到底部5下沿或空隙7下沿时继续移动。

-第一模压模具1基本保持在其位置上。只是为了促使解除对成形塑料密封16的约束第一模压模具1才在模压过程结束时稍稍下沉。支架8的升起最好与第一模压模具1又回到其初始位置同时实现。

-第二模压模具14在球粒12存放后就尽可能立刻下沉。如果由于球粒12未准确地存放因此这个球粒还必需首先在支架8上定中心时，则可能略微延迟。一旦第二模压模具14下沉，支架8也就拉回。模压结束后第二模压模具14返回或在这个附图中向上拉回，而已成形的塑料密封16还粘附在冲头15上。

-当第二模压模具14位于其上止挡位置时，一个套向下移动，这个套沿着冲头15滑动并使塑料密封16从冲头15上脱下来。

上述过程必需相互协调一致。它们可以持续一个转塔整圈、即360°。但是如果两个挤出孔例如对面设置，则这些过程要限定在180°的转塔转动角度上。对应于这种考虑转塔的转角要适配于整个加工过程的结束。

在图3中示出按照本发明的支架8的变型。一个圆管17代替具有多个支承点、例如三个销钉的支架8结构。与多个支承点的解决方案一样，球粒12被存放在圆管17上并且这个圆管对应于上面的描述被拉回或下沉在第一模压模具里面。圆管17的管壁要设计得尽可能地薄，以便使圆管17与球粒的接触面尽可能地小。支架8的其它结构对应于上面的叙述。

图4示出一个侧面固定支架8的示意图。为此第一模压模具1例如在凹模2上并且最好在凹模的空心圆柱体4上具有一个保持体19。在这个保持体19上例如通过一个销轴20可转动地固定支架18。支架18在水平面上最好设计成两分的。支架18可以剪刀形或钳形地打开并以简单的方式对于模压过程解除对球粒12的约束。为了使支架18在模压过程中不位于行程上，例如使支架围绕由销轴20构成的转轴21转到侧面。在第二模压模具拉回以后，支架18再转回来。也可以如下改变这种结构，以这个视图为基准，使支架18向右从第二模压模具的作用范围里撤出。

当然，所述实施形式可以在许多方面进行改变。尤其要指出的是，具有支架的第一模压模具也可以以附图为基准设置在上面。但是为此球粒必需这样长时间的粘附在支架上，一直到第二模压模具到达使球粒不能从这个第二模压模具旁边掉下来的位置上。

在此支架也可以设计成小钳子的形状。为此例如销钉可以在其伸进模压模具的端部具有弯曲，它们有期限地抓住球粒，类似一个抓具。当这个球粒不再可能从第二模压模具旁边掉下来时，在模压过程期间支架拉回到第一模压模具里面并解除对球粒的约束。

如果在成形的产品、例如在饮料瓶塑料密封上还出现所谓的“玻璃化”效应，则可以使温度适配于例如支架和/或最好是模压模具。为此使前级温度与水循环相匹配，水循环用来加热或冷却模压模具。由此能够减小球粒与支架或者尤其是与第一模压模具之间的温度差，因此进一步降低在成形产品上出现“玻璃化”效应的可能性。

在所述方法和装置的一个变型中支架也可以设计成被动起作用的。在此支架并由此使位于其上的球粒通过第二模压模具相对于第一模压模具顶压，其中支架可以沉进第一模压模具。为了避免在模压产品上出现所不期望的凹陷，支架运动的最后一段可以受控地进行并使支架在真正模压期间锁定在下沉位置。例如通过一个弹簧机构使支架在模压过程结束后再返回初始位置，因此使下一个球粒可以存放在这个支架上。

总之，通过按照本发明的方法和按照本发明的装置尤其可以加工塑料密封，这些塑料密封没有或只有微小的不可检查的表面结构，而不会使这种塑料密封的生产变慢。

Claims (12)

1.一种用于使热塑性塑料在第一模压模具(1)与第二模压模具(14)之间成形的方法，其中将一份额(12)毛坯料与一个模压模具(1)间隔距离地存放在一个具有微小支承面的支架(8)上并且在模压前或开始模压时才直接给到模压模具(1或14)上，其特征在于，所述支承面具有至少三个点状支承(10)，它们由销钉构成，所述销钉穿过所述模压模具(1)的底部(5)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支架(8)为了传送或释放将支架下降到两个模压模具(1或14)中的一个模压模具里面。

3.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述份额(12)通过支架(8)定中心。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支架(8)受控地移动。

5.一种用于生产热塑性塑料的装置，具有第一模压模具(1)和第二模压模具(14)，在它们之间模压一份额(12)热塑性塑料，其中存在一个具有微小支承面的支架(8)，该支架用于在份额(12)与模压模具(1和14)接触前暂时支承份额，其特征在于，所述支承面具有至少三个点状支承(10)，它们由销钉构成，所述销钉穿过所述模压模具(1)的底部(5)。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述支架(8)可以沉降在其中一个模压模具(1或14)里面。

7.如权利要求5或6中任一项所述的装置，其特征在于，具有用于在时间上受控地移动支架(8)的机构。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述支架(8)具有多个销钉(10)用于定中心地保持份额(12)。

9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述支架(8)由一个轴向支承在其中一个模压模具(1或14)里面的顶杆(6)构成并且所述用于在时间上受控移动的机构是气动性质的。

10.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述模压模具(1和14)设计成用于使塑料密封(16)成形，其中构成凹模(2)的模压模具(1)设置在下面并容纳所述支架(8)。

11.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置由具有多个模压装置的转塔构成，模压装置分别被控制。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述模压模具是凸轮控制的。

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