CN1700975A - 注塑工具的模芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种注塑工具的模芯(1)，用于塑料材料的预成型件的注塑。所述模芯(1)包括一端封闭且具有一个中心轴线的一个中空套，一个外表面(3)，一个内表面(4)，以及一个中空冷却管(5)，所述中空冷却管(5)在所述模芯(1)上距其内表面(4)有一定间隙地布置，与冷却剂供应管(7)和冷却剂排出管(8)连通。本发明的目的是与以前使用的模芯相比增加模芯的冷却效果。为了实现这个目的，冷却管相对于所述模芯(1)同轴地延伸在所述模芯(1)的基本整个长度上，并且在其流出侧具有一个排出口(9)，而且在所述模芯(1)的所述内表面(4)上具有相对于所述中心轴线(2)基本沿横向延伸的冷却槽(11)。

Description

注塑工具的模芯

技术领域

本发明涉及一种注塑工具的模芯，用于塑料材料的预成型件的注塑，其中，模芯是一端封闭的中空壳体形式，具有一个中心轴线，一个外表面，一个内表面以及一个中空冷却管，中空冷却管距其内表面有一定间隙地排列在模芯上，与冷却剂供应管和冷却剂排放管相连通。

背景技术

众所周知，较透明的或者不太透明的塑料瓶是由预成型件吹塑而成，特别是PET瓶(PET＝聚对苯二甲酸乙二醇酯)。PET预成型件大部分是在强力注塑机中生产的。那些预成型件通常具有相对较厚的壁，通常从1.5mm到4.0mm。它们在大约260℃和310℃之间的相对较高的温度下被注塑成形。一端封闭的中空预成型件在注塑操作以后一方面在模芯上被冷却，另一方面也在从注塑机中移除以后被冷却，以防止其变形或者防止它们粘连在一起。它们的厚壁的作用就像隔热体一样，将热保持在壁内。

为了增加已知注塑机的制造产出，做出了减少冷却时间的尝试，这些尝试的缺点是不可能在注塑过程以后在没有对预成型件造成可承受的破坏的情况下将冷却时间降低到一个很低的限度以下。

注塑的预成型件的表面的冷却必须足够，以允许它们在没有从注塑模中被破坏的情况下被排出。而且额外的冷却是必须的，这也是为了将经过表面的热从壁内部排除。如果注塑操作以后在注塑机中的冷却以及从注塑机中移除后的预成型件的冷却被省略，那么表面的温度就以不期望的方式升高，并且其结果是注塑的预成型件彼此粘连，变得容易对表面造成破坏，弯曲或者扭曲。因此再三地提供措施来改善注塑的预成型件的冷却。

因此在实践中做出了一些尝试，比如将在其外面围绕着预成型件的外工具部分冷却。已经发现，预成型件在注塑操作以后很短时间内就向内收缩到芯体，其结果是在外工具部分和预成型件产品本身之间存在一个狭窄的缝隙，并且这个狭窄的缝隙然后对于热量从外工具部分传递到预成型件来讲造成相当的困难，而且使得冷却实际上是无效的。因此，有一些尝试已经旨在增加模芯的冷却范围。实际上，一个冷却管已经被装配到模芯中，其装配方式是其实际上占据了除围绕着冷却管的一个缝隙形式的环形空间以外的模芯的整个内部空间，并且在模芯的内表面内。冷却剂，最好是水，通过与冷却管的开放低端相连的进给管被引入冷却管内部，并且水造成模芯的内表面冷却地湿润，此后水通过排出管运出。实际上，对于模芯来讲，它有可能在其整个内表面上被冷却。然而应该明白，这种冷却应该还要进一步改进，并且因此改善预成型件的整个产出，尤其是冷却应该更加有力。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种模芯，本说明书详细阐明了模芯的开放部分，并且与以前所用的模芯相比其冷却效果实质上增加了。

根据本发明，这个目的是通过将冷却管相对于模芯同轴地延伸在模芯的基本整个长度上，并且在下游端提供一个排出口来实现的，也是通过在模芯的内表面提供一个相对于中心轴线大体上横向延伸的冷却槽来实现的。就像在实际中已经包含的操作，冷却管在实际中延伸进入模芯的整个内部空间，并且只是在模芯的内部空间端部稍微前面处的封闭端的“前面”结束，以这种方式使得通过冷却管流动的冷却水能够在其前端通过在冷却管上的一个开口而排出，并且能够接触着模芯的内表面经过。模芯在其前端以一个封闭结构被封闭，并且其内表面形成在冷却管和模芯之间的缝隙形式的同轴环形空间的外壁。在后面，也就是说在冷却水的下游，环形空间与上面提到的冷却剂排出管相连。

无可否认，模芯是通过冷却水与其内表面接触来冷却到一定程度的，但是根据本发明，这个冷却效果可以一方面通过将模芯的内表面放大来改善。这是通过在模芯的另一个封闭内表面额外提供冷却肋来实现的。然而，在一个特别理想且令人意外的方式下，冷却效果另一方面借助设置在模芯上的不仅相对于中心轴线纵向延伸而且横向延伸的冷却槽或冷却肋而得到额外增强。“横向”表示仅仅在特殊情况下的垂直，各自的冷却槽延伸的方向也可以看成相对于模芯的中心轴线倾斜。冷却槽也不需要在沿着它们延伸路径上的直线上设置，但是它们可以以任何方式在一个波状结构或弯曲结构中延伸。应该注意到，冷却槽的绝大部分没有在中心轴线方向上延伸，而是相对于中心轴线有一个角度设置。

更特别地，已经发现在操作中，相对于中心轴线“横向”延伸的冷却槽具有一个与之相反的相对横向的注入流，在从前端处的开口沿着缝隙形式的环形空间向后离开冷却管以后，冷却剂在其路径上承受并非微不足道的湍流影响。各自的模芯的冷却效果因此毫无疑问已经借助表面面积的增加而被增强了，在否则光滑的情况下，模芯封闭的内表面被放大了，也就是说，现在具有肋、沟、槽或者类似物；然而另一方面，湍流效果发生在冷却剂沿着其流动路径的行程的流动中，并且正是那些湍流效果相当程度地增加了冷却效果。

本发明的一个进一步的优势在于，冷却槽在横截面上是尖锐的和/或圆的形状。这里所用的形状一词是表示通冷却槽的横截面，横截面可以是“圆”的，例如像U的底部；或者可以是“尖锐”的，像尖锐的V的底端。举个例子，如果考虑具有以锐角相交的两个侧边的V形，那么角度从10℃到70℃之间选择，最好从20℃到50℃之间选择，或者选择40℃，就特别有利。这些详述并不意味着所讨论的形状的角度必须在这些范围内。这些详述仅仅意味着利用这些角度已经获得了成功的试验。

除了“尖锐”形状的侧边以外，还可以使用弓形表面来产生圆形形状，例如就像已知的圆螺纹。

因此，如果根据本发明冷却槽以螺旋结构延伸也是令人满意的。换句话说冷却槽像螺纹一样延伸。只要不是在假设没有冷却槽的情况下光滑表面被放大，螺纹可以包括任意种类的尺寸。具有其径向尺寸的冷却槽优选地可以是梯形螺纹或锯齿螺纹的形式。采用径向尺寸来增加表面面积并产生湍流现象是令人满意的。从工艺设计角度来看，如果冷却槽在圆形结构中延伸也是令人满意的。如果环、沟槽、螺纹或者所有这些结构一起使用也在实际试验中提供了优势。结果，通过冷却槽流动的水流遭受剧烈的涡流和漩涡效应，带来好的湍流并因此带来好的冷却效果。

如果根据本发明，冷却槽延伸在模芯的有预成型件在其上注塑的那些表面区域，那么也能获得冷却效果的特别重要的改善。只要模芯的后区域是管和保持器，以使得要注塑的预成型件远离模芯的那个后区域。因此，也不需要特殊的结构来冷却。然而根据本发明，冷却槽是提供在整个表面区域，也就是说，注塑的预成型件的塑料材料保持在其上且与之接触的模芯的外表面区域。根据本发明，冷却槽提供在至少有预成型件在其上注塑的那个表面区域。从这个方面讲，模芯的保持器的部分较厚区域也可以具有冷却槽。然而，如果搁置在模芯上，在模芯的内表面上的预成型件的所述区域中单独具有冷却肋，那么就冷却效果的增加而言现在已经获得了令人惊喜的成功。

在已经利用所述模芯的实际操作情况下，冷却管的前端具有一个排出口。冷却水在流动通过缝隙形式的环形空间以后从那里流出并向后离开模芯。此外，如果现在冷却管上的排出口具有至少一个在中心轴线方向上的凹口或者切口，额外会发现冷却水更容易从冷却管流出。在最简单的情况下，在冷却管前端的排出口可以构想成以某种方式形成，即，螺旋切断封闭的冷却管以使得排出口的表面垂直于模芯的中心轴线设置。这样的排出口的外边缘然后将是圆形的。既然圆形边缘具有一个额外的至少部分地在向着冷却管的中心轴线的方向上延伸的切口，那么排出口的面积就增加了，因此冷却水可以更容易流入缝隙形式的环形空间。倘若边缘不仅遵从圆形线，而是通过上面提到的切口在长度上增加，在排出口边缘的这种切口可以构想成V形或U形结构或者一些其它形状。

当冷却水流到冷却管的排出口外的时候，就有意在流动路径行程中提供一个主节流效应，这个路径是在预成型件被外部注塑到外表面上的缝隙状环形空间的那个区域中。进一步向后，冷却剂排出管可以具有更大的横截面，以使得冷却剂允许在那里扩张。在那里，在后区域，在距注塑的预成型件有相对很大的距离处，不再有任何对冷却、湍流效应的需要，并因此也放大了表面区域。在那里，冷却剂可以平滑地向后流出，并且在没有阻力的情况下不受约束地扩张。

附图说明

本发明的进一步的优势、特征以及可能的用处将通过此后参考附图的优选实施例的描述而清楚，其中：

图1是具有向前排列的较窄区域以及向后排列的进给和排放管的一个模芯的横截面，并且

图2是比例非常放大的分解图，展示了图1中圆所指部分的详细结构。

具体实施方式

优选的镀钛模芯具有较厚的区域，这个区域在图1中所示为向后(也就是说向下)，用于安装在例如一个芯板上，同时在其前面具有较窄区域10，注塑操作以后预成型件(未示出)在较窄区域上方保持开放。模芯1的壁(虚线表示)是具有点划线表示的中心轴线2的封闭的中空壳体结构(在图1和图2的顶部)。模芯1具有一个外表面3和一个内表面4。

在距模芯1的内表面4一定间隔处几乎完全具有一个冷却管5。一个缝隙形式的环形空间6在模芯1的内表面4和冷却管5之间的外部形成。在操作中预成型件被注塑于其上的前面区域，环形空间6是缝隙的形式，换句话严格地说它适宜地是在1.5mm到3mm之间的小尺寸，其尺寸取决于可用的空间。其结果是在理想情况下，它给出了80％的阻塞积聚效果，也就是说，排出流是进给流的80％。与之相比，在模芯1的较厚支持区域的后环形空间6’的径向延伸仅仅是为了在扩张情况下冷却剂的排出流而提供的。

图1的下方区域展示了冷却剂进给管7，它可以提供在一个芯板上，就像在图1中更加向前或向上排列的冷却剂排出管8那样。冷却管5既是向后开放的，其中冷却剂在中心轴线2方向上从冷却剂进给管7中心地向上和向前流动，而且在顶端的前面也是开放的，其中排出管9设置在冷却管5上。

在初期操作结构中，冷却水已经通过冷却剂进给管7在向上方向上被中心地引入冷却管5内，并且强迫排出在前端的排出管5外，进入模芯1内。结果，冷却水在缝隙形式的环形空间6内平行于模芯1的中心轴线2流动，从在顶端的前面向下和向后流到排出口9的区域外，进入放大的环形空间6’内，以从其中排出，通过冷却剂排出管8排到冷却管5外面。

在这里阐释的新的实施例中，在操作中预成型件(附图中未示出)注入于其上的模芯的前表面区域10中，模芯1的内表面4具有一个螺纹，用于形成冷却槽11。

在图2中以极其放大的比例展示的局部展示出以相对于中心轴线2具有一个小角度设置并且复制出冷却槽11的直线。这里选择的优选实施例包括尖锐形状的冷却槽11，其相对于中心轴线2横向延伸并且以螺旋结构延伸。冷却槽的结构也可以用V形轮廓的锯齿螺纹来描述，其两个侧表面在截面上呈现出直齿面。通过图2中所示的模芯1的壁的截面展示了具有直齿面的V形轮廓。

图2也展示了在前端的冷却管5上的排出口9的结构。只要平行于中心轴线2延伸并且在图2中由参考标记12确定的排出口9的边缘被考虑，那么圆12的部分将在中心轴线2的方向上的一个平面视图中被看到。在它们之间设置的是具有一个倾斜切削线14的切口13。换句话说，在前端的冷却管上的排出口9具有在中心轴线2方向上沿着切削线14延伸的四个切口13(同样向前)。从侧面看，这些切口13在排出口9旁边的前端呈现出一个V形结构。这里展示的冷却管5具有在圆12外周均匀分布的四个切口13，也就是说两个切口对齐设置在图2中向纸上看的方向上，并且两个进一步的切口在与之垂直的方向上，因此，图2在左边展示了冷却管5的壁5’以及其上的切削线14。

在操作中，冷却水中心地流过进给管7，向上且向前进入冷却管5内，并且从前端的排出口9流出，如图2中箭头15所示。冷却水一旦向前流过切削线14外，就被模芯1的弯曲内表面4偏转，其偏转是沿着箭头16(图2)在一个弓形结构中且径向向外进行的。冷却水现在与模芯1的内表面4接触并且开始通过与之彻底的接触来使之冷却。冷却水从前端平行于中心轴线2向后在缝隙形式的环形空间6中流动，也就是说在图1和图2中向下流动。在其向后的流动路径上，冷却水经过相对于中心轴线2横向延伸的冷却槽11，并且经历与扇圆箭头17相应的湍流效果。在这个涡流和湍流情况下，冷却水进一步向后(图1和图2中向下)流动，以在此后进入大的环形空间6’，在这里允许冷却水扩张，并且允许它经过排出管8流出。

参考标记的列表

1模芯

2中心轴线

3模芯的外表面

4模芯的内表面

5冷却管

5’冷却管壁

6缝隙形式的环形空间

6’放大的后环形空间

7冷却剂进给管

8冷却剂排出管

9排出口

10模芯的前表面区域

11冷却槽

12排出口边缘

13切口

14切削线

15箭头(冷却剂流动方向)

16箭头(冷却剂流动方向)

17冷却水的湍流方向

Claims (5)

1、一种用于塑料材料的预成型件的注塑的注塑工具的模芯(1)，其中，所述模芯(1)是一端封闭的中空壳体形式，具有一个中心轴线(2)，一个外表面(3)，一个内表面(4)，以及一个中空冷却管(5)，所述中空冷却管(5)在所述模芯(1)中距其内表面(4)有一定间隙地布置，与冷却剂供应管(7)和冷却剂排出管(8)连通，其特征在于：

所述冷却管(5)相对于所述模芯(1)同轴地延伸在所述模芯(1)的基本整个长度上，并且在其下游端具有一个排出口(9)，以及

在所述模芯(1)的所述内表面(4)上具有相对于所述中心轴线(2)基本沿横向延伸的冷却槽(11)。

2、根据权利要求1所述的模芯(1)，其特征在于：所述冷却槽(11)的横截面具有尖锐的和/或圆形的形状。

3、根据权利要求1或2所述的模芯(1)，其特征在于：所述冷却槽(11)以一个螺旋结构延伸。

4、根据权利要求1到3之一所述的模芯(1)，其特征在于：所述冷却槽(11)延伸在所述模芯(1)的有预成型件在其上注塑的那个表面区域(10)上。

5、根据权利要求1到4之一所述的模芯(1)，其特征在于：所述冷却管(5)上的所述排出口(9)具有在所述中心轴线(2)方向上延伸的至少一个切口(13)。

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