吹塑成型模具、拉伸吹塑机和容器的成型方法与流程

1.本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的吹塑成型模具、拉伸吹塑机和容器的成型方法。


背景技术：

2.由现有技术已知用于容器成型的不同方法和装置。
3.典型地，通过所谓的吹塑成型法制造中空塑料容器。最常见的吹塑成型法是挤出吹塑成型和拉伸吹塑成型。两种吹塑成型法的共同之处在于，塑料空心体的最终形状是在吹塑成型模具中产生的。
4.这两种吹塑成型法在本质上有所不同。
5.挤出吹塑法的特征在于，空心体由拉长的热塑性软管制成。而在拉伸吹塑工艺中，空心体由预制的空心体，即预成型件(也称为预成型坯)制成，其方式是，通过使预制的空心体在圆周方向和纵向方向上拉伸。然后，使容器的塑料双向拉伸。
6.通常可以说，本领域技术人员会期望使用挤出吹塑法在模具中吹塑制造出的物体在吹塑之后仍然可以毫无困难地直接变形。对于拉伸吹塑的物体，这不一定是可预期的，因为本领域技术人员知道拉伸塑料抵抗随后的变形。
7.对于使用这些吹塑成型法制造的容器，也可以从成品容器中确定它们是使用哪种方法制造的。
8.拉伸吹塑的容器在底部中或底部上具有截断接合缝。对于拉伸吹塑的容器，在底部仅可见一个注塑点，该注塑点在制造预成型件时产生。使用挤出吹塑法生产的容器还可以从以下事实看出：内轮廓基本上跟随外轮廓。因此可以看出，在瓶颈上使用挤出吹塑法形成的螺纹是容器内部的负轮廓。然而，对于拉伸吹塑的容器，尤其地，在通常使用注塑成型制造的浇口的区域中存在与外轮廓不同的内轮廓。例如，外轮廓可以具有螺纹，而内轮廓可以具有光滑的壁。这对于脱模使用先前的注塑成型法形成的预成型件是有必要的。
9.典型地，吹塑成型模具由两个模具半部构成，其中该结构也可以由两个以上的部分构成。吹塑成型模具具有带腔体的成型体，因此提供了所谓的用于容器成型的模腔。根据容器的形状，模腔是对称的或不对称的。对于形状不对称的情况，两个或多个模具半部可以这样分割，即它们的分割线在后来的容器的优选位置处形成，因此不必分成相等的部分。
10.典型地，容器的吹塑成型模具分为三个区域：底部区域、中间区域和顶部区域。典型地，制造完成的容器包括容器底部、容器主体和容器肩部。容器肩部是浇口与其连接的区域。典型地，浇口具有用于固定封盖(例如螺旋封盖)的工具。容器肩部在吹塑成型模具的顶部区域中形成。其中典型地，在容器的吹塑过程中，容器肩部仅在用于固定封盖的工具下方被吹胀。在容器肩部之后，换言之，在容器肩部和容器底部之间，容器主体被吹胀。这基本上对应于吹塑成型模具的中间区域。而容器底部在底部区域中产生。
11.模具制造受到各种限制。一方面，这涉及与吹塑成型模具本身有关的要求。因此，例如要求必须具有冷却通道，而这反过来又要求最小尺寸的吹塑成型模具。另一方面，这涉
及由于容器后来的形状和/或由于其材料预设的要求。因此，例如只有通过使用特殊的材料(如pp或共聚物pet)才可能在拉伸吹塑法中形成锋利的边缘。锋利的边缘的半径为小于1.2mm。由于收缩，吹塑的容器在棱角和边缘区域的尺寸并不准确，而且批次之间甚至容器之间的尺寸也可能不同，因为在这些区域，例如温度不能精确地保持，而且在材料流或原材料流的类型和数量方面的微小差异已对最终位于棱角和边缘区域的材料的数量具有不可忽略的影响。所需的半径越小，这种影响就越大。
12.在拉伸吹塑法中，预成型坯在吹塑成型模具的腔体中被吹胀且额外利用拉伸芯轴拉伸。预成型坯的壁厚在吹塑过程中变薄。在预成型坯紧贴在模具壁上的情况下，预成型坯的壁冷却且预成型坯不再能够均匀地进行进一步的吹塑过程。典型地，待吹胀的预成型坯的第一接触点是点状或线形的。从这个接触点开始，待吹胀的预成型坯的材料以不同的方式流动，因为接触点位置的材料由于冷却而流动更缓慢。换言之，在理论锋利的边缘的方向上，材料流动越来越慢且相应地越来越薄，直至它形成薄弱位置。此外，部分吹胀的预成型坯的壁和腔体之间的摩擦也阻碍了材料的流动。
13.然而，存在如下需求，即容器、尤其是拉伸吹塑的容器构造成也具有锋利的边缘，例如为了提高可堆叠性或出于光学的原因。


技术实现要素：

14.因此，本发明的目的是消除现有技术的至少一个或多个缺点。尤其地，应该提供以下各项：具有成型体的吹塑成型模具，具有吹塑成型模具的拉伸吹塑机，以及能够使如下容器成型的方法，该容器在多个生产周期内尺寸准确、尤其可有效复制、优选地具有令人满意的外观。
15.该目的通过独立权利要求中定义的装置和方法来实现。由从属权利要求得出进一步的实施方式。
16.根据本发明的吹塑成型模具、尤其是用于拉伸吹塑法的吹塑成型模具，具有成型体，该成型体具有作为模腔的腔体。腔体具有底部区域、中间区域和顶部区域。在吹塑成型模具闭合的情况下，中间区域能够相对于顶部区域和/或底部区域移动。
17.这使得能够在吹塑过程之前和/或吹塑过程中和/或吹塑过程之后改变腔体的尺寸。尤其地，这使得能够在吹塑过程中和/或吹塑过程之后缩小腔体的尺寸。因此，位于腔体中被吹胀的容器可以在吹塑过程中和/或在吹塑过程之后被压缩。这使得能够抵抗材料变薄并且能够在相对运动的界面处形成锋利的边缘。
18.优选地，成型体为多部分式构造且具有顶部、中部和底部，在顶部上形成顶部区域，在中部上形成中间区域以及在底部上形成底部区域。
19.因此，被吹胀的容器的容器肩部可以相对于容器主体移动，因此压缩在容器肩部和容器主体之间进行，从而形成锋利的边缘。在底部区域可相对移动的情况下，容器底部相对于容器主体相应移动，因此压缩在容器主体与容器底部之间进行，从而产生锋利的边缘。
20.其中，可以设置如下，在容器主体和容器底部之间以及在容器主体和容器肩部之间形成锋利的边缘。
21.吹塑成型模具的多部分式构造一方面可以使各个部分单独且彼此独立地移动，另一方面可以轻松且低耗费地更换各个元件。例如，如果容器底部要获得新的形状，则更换相
应的底部就足够了。
22.显然，例如，中部、底部和/或顶部可以分别由两个部分构成，以使得模具能够沿着纵轴线相应地分开，从而由吹塑成型模具形成成品容器。
23.如上所述，可以分割成多个部分和/或相对于纵轴线不对称地分割。
24.在优选的实施方式中，中间区域能够与底部区域一起相对于顶部区域移动。
25.这种构造迫使压缩仅在特定区域进行，由此形成锋利的边缘。在此，在容器主体和成品容器的容器肩部之间形成锋利的边缘。
26.其中，可以设置如下，中部和底部被设计成一体式。
27.这能够使得制造简单以及底部与中部一起移动方便。
28.可替代地，可以设置如下，中间区域能够与顶部区域一起相对于底部区域移动。
29.这种构造迫使压缩仅在特定区域进行，由此形成锋利的边缘。在此，在容器主体和成品容器的容器底部之间形成锋利的边缘。
30.其中，可以设置如下，中部和顶部被设计成一体式。
31.这能够使得制造简单以及顶部与中部一起移动方便。
32.当然，一体式设计保留吹塑成型模具本身的两部分式或多部分式设计，这样可以脱离吹塑成型模具，以便将成品容器脱模。
33.优选地，顶部至少部分地位于中间区域内。
34.由此使得顶部区域相对于中间区域在中间区域内移动。这简化了压缩过程。
35.优选地，吹塑成型模具由两个模具半部构成。
36.吹塑成型模具的制造得以简化。可以将对称的且尤其是相同的元件用于每个模具半部。
37.本发明的另一方面涉及一种拉伸吹塑机，其包括如本文所述的吹塑成型模具。
38.可以将拉伸吹塑机与吹塑成型模具一起完全预先配置，其中所有参数可相互协调。
39.本发明的另一方面涉及一种方法，尤其是用于容器成型、尤其形成如本文所述的容器上的优选锋利的边缘的拉伸吹塑法。该方法包括以下步骤：
[0040]-将预成型坯引入吹塑成型模具、尤其如本文所述的吹塑成型模具的腔体中，其中，该腔体具有顶部区域、中间区域、和底部区域，
[0041]-将预成型坯吹塑成容器，
[0042]-使中间区域相对于顶部区域和/或底部区域移动，以此使得该容器至少在用于形成边缘的区域中被压缩。
[0043]
这种方法能够形成特别锋利的边缘，且防止容器在边缘的区域变得非常薄壁和/或薄弱。
[0044]
压缩防止材料变薄或抵抗材料变薄。
[0045]
在将预成型坯吹塑成容器过程中，容器尤其使用拉伸杆拉伸，以此使得成品容器被双轴拉伸，一方面在圆周方向上通过吹塑，另一方面在轴向方向上通过拉伸预成型坯。
[0046]
优选地，边缘形成为具有小于0.5mm的半径，其中涉及由pet制成的预成型坯，该预成型坯吹塑成具有1:10至1:16的拉伸度，以及10％至40％的结晶度。
[0047]
在该方法的优选形式中，中间区域与底部区域一起向顶部区域的方向移动。
[0048]
以此使得在容器主体和容器肩部之间形成锋利的边缘。
[0049]
可替代地，可以设置如下，中间区域与顶部区域一起向底部区域的方向移动。
[0050]
以此使得在容器底部和容器主体之间形成锋利的边缘。例如，这种边缘由于其精确度而有助于容器的堆叠。
[0051]
该方法可以如下继续进行，即在中间区域和底部区域一起移动之后，底部区域向中间区域的方向移动，以形成另一边缘。
[0052]
因此，可以形成具有两个锋利边缘的容器。
[0053]
优选地，在容器内部移动的过程中，压力保持为大于20巴，尤其地大于30巴，优选地约40巴。
[0054]
这保证了容器的壁与腔体持久地接触，且被吹胀的容器在此时仍然温热而柔软，不会塌缩或产生不想要的变形。
附图说明
[0055]
参考以下示意图更详细地描述根据本发明的吹塑成型模具的实施方式。附图示出：
[0056]
图1：吹塑成型模具的示意性结构；
[0057]
图2：现有技术中边缘的形状示意图；
[0058]
图3：吹塑成型模具的示意图；
[0059]
图4a-4c：吹塑过程的示意性过程；
[0060]
图5a-5b：边缘形成的详细视图；
[0061]
图6：吹塑成型模具和边缘形成后的成型容器。
具体实施方式
[0062]
图1示出了吹塑成型模具100的示意性结构。吹塑成型模具100被设计为两部分式吹塑成型模具且具有成型体101，该成型体101也被设计成两部分。吹塑成型模具100在成型体101中具有两个腔体102，其中两个腔体102中只有一个被标记。成型体101也被设计成两部分。在此腔体102被设计成在其中吹塑成瓶。腔体102可分为三个区域：顶部区域1、中间区域2和底部区域3。
[0063]
图2示出了如在现有技术中形成的边缘的形状示意图。在吹塑过程中，预成型坯4的一壁紧贴在成型体101的腔体102的相应一壁上。在远离要形成的棱角或边缘的区域中，被吹胀的预成型坯4具有壁厚s0。壁厚s0在半径r0为无限大的区域中有标记。换言之，预成型坯4的壁完全紧贴在腔体102的内壁上。通过进一步地吹塑预成型坯4，预成型坯4的材料被向着棱角的方向挤压。由于先前在无限大半径的区域中的冷却以及由于预成型坯4的壁与腔体102的内壁之间的摩擦，材料仅受限地向着棱角的方向流动。随着边缘半径(由图2中的半径r1表示)减小，被吹胀的预成型坯4的壁厚(由壁厚s1表示，壁厚s1小于壁厚s0)也减小。通过进一步的吹塑，上述效果还被增强。可以看出，在半径r2极小的情况下，壁厚s2已经很薄，以至于之后会在容器中形成薄弱位置。
[0064]
图3示出了吹塑成型模具100。吹塑成型模具100具有成型体101，在成型体101中设置有腔体102。腔体102分为三个区域：顶部区域1、中间区域2和底部区域3。中间区域2能够
与底部区域3一起相对于顶部区域1移动。此外，作为中部20的中间区域2和作为底部30的底部区域3被设计为各自独立。中部20被设计成能够与底部30一起相对于同样单独设计的顶部10移动。顶部10至少部分地设置在中部20的内部，且以此在中部20的内部局部地滑动。
[0065]
图3示出了吹塑过程的示意性过程。在图4a所示的第一步骤中，将预成型坯4引入吹塑成型模具的腔体102或成型体101的腔体102中。预成型坯4被设计为或与吹塑成型模具的顶部10共同作用如下，使得它们相互接合。预成型坯4在被引入腔体102之前被相应地调温。预成型坯4一被引入腔体，就使用拉伸芯轴沿其纵轴线拉伸，同时施加压力，使预成型坯4的形状发生变化从而预成型坯被吹胀。
[0066]
图4b示出了预成型坯4已经达到其基本全长且已经在中间区域与腔体102的内壁接触的状态。在该区域中，预成型坯4相应地稍微冷却，并且邻接该区域的材料在吹塑过程中相应地流动得更慢。通过进一步的吹胀，预成型坯4也与顶部10的内壁紧贴。这与预成型坯4紧贴在腔体102的内壁或中部20的内壁上具有相同的效果。预成型坯4的材料冷却并被阻止向待构造的棱角的方向流动。在现有技术中，吹塑过程通常会在该位置处被中断，从而在棱角处保留相对较大的半径(对此比较图2中的半径r2)。因此，为了形成锋利的边缘，有别于现有技术地设置如下，使中部20向顶部10的方向移动，且由此使预成型坯在棱角的区域或待构造的边缘的区域压缩。参考以下图5a和5b详细解释该过程。
[0067]
图5a和5b示出了边缘形成的详细视图。图5a对应于已经根据图4c解释的状态。从图5a中已经可以看出，顶部10相对于中部20是脱离的，因此能够相对于中部移动，或在此情况下中部20能够相对于顶部10移动。预成型坯4的壁一达到相应薄的壁厚，中部20就向箭头方向的顶部10的方向移动(参见图5b)。预成型坯4的壁在该过程中被压缩并且形成边缘k。在此，边缘k被设计为具有半径小于0.5mm的边缘k。从图5b中还可以看出，预成型坯4在边缘k的区域形成相应更厚的壁厚，从而在该边缘的区域具有增强的稳定性。
[0068]
图6示出了吹塑成型模具100和边缘形成后的成型容器。吹塑成型模具100在图6中以其最终状态示出。预成型坯4被完全吹胀并形成容器5。中部20向顶部10的方向移动，因此在容器肩部51和容器主体52之间形成锋利的边缘。此外，底部30也向顶部10的方向移动，因此在容器主体52与容器底部53之间也形成了锋利的边缘。在此情况下，容器底部53实际上不再具有任何轴向的膨胀。
[0069]
显然，本附图说明分别示出了打开的吹塑成型模具100的视图。换言之，分别示出了吹塑成型模具100的半部。所有实施方式按意义理解适用于该两部分式吹塑成型模具100的第二半部。