用于由塑料材料制造的预形成物的注塑模具部件

摘要

用于模塑预形成物颈部的外表面的注塑模具部件，其允许预形成物颈部在模具内部的改进的冷却，而同时减少模具循环时间。还描述了所述注塑模具部件的有关的生产工艺，其允许冷却通道的截面被优化，确定更有效的冷却。

说明书

发明领域

本发明涉及用于模塑由塑料材料制造的容器特别是瓶子的预形成物 颈部（preform neck）的外表面的注塑模具部件。本发明还涉及所述注塑模 具部件的生产工艺。

发明背景

由塑料材料制造的瓶子预形成物的一个实例在图1a中图示。该预形成 物总体上由参考数字1指示，包括一个端部被封闭的长形的圆柱形部分2 以及颈部3。长形的圆柱形部分2然后在拉伸-吹塑工艺中被拉伸和吹塑以 形成用于饮料或更通常用于液体的瓶子。颈部3设置有开放端部4，具有 包括以下的外表面：

-有螺纹的端部部分5，杯子形状的帽被螺接至其上；

-第一环形凸缘或支撑环7，其作为用于运输和密封的支撑物起作用， 以使得能够在纵向引导器上滑动的方式成形，纵向引导器从两侧支撑瓶子 的颈部以在瓶子在容器生产厂的下游前进时支撑和保持瓶子；

-可能的第二环形凸缘6，其作为密封撕裂部起作用，以使得一旦帽已 经被插入瓶子的颈部3中时保持被置于第一凸缘7和第二凸缘6之间的预 设置的位置处的环形密封部的方式成形；

-可能的略微圆锥形的环形部分8，其在第一环形凸缘或支撑环7下方， 具有在吹塑之前的操纵操作中与所述支撑环7配合以在瓶子在容器生产厂 下游前进和运输的纵向引导器上滑动的功能。

如果两个环形凸缘中的仅一个被提供，那么该凸缘可以具有“支撑环” 和“密封撕裂部”的双重功能。在这种情况下，在将帽耦合在瓶子的颈部 3上之后，环形密封部被置于凸缘下方在圆锥形的环形部分8处的预设置 的位置。

更详细地，圆锥形的环形部分8由包括在环形凸缘7和接合部节段9 之间的预形成物的管状延展部界定，被放置在颈部3的下端部和界定瓶子 的包含主体的长形的圆柱形部分2之间。

预形成物1通常借助于注射工艺来生产入主要包括在图2中示出的部 件的注塑模具10中。冷却功能通过这些部件中的每个具有的相应的冷却 系统执行。

注塑模具10的主要部件是：

-第一模具部件11，被称为颈部的外部模具部件或更简单地“颈部环”， 其界定包括有螺纹的部分5的预形成物颈部3的外表面的形状；

-第二模具部件12，被称为预形成物的内部模具部件或更简单地阳部 件（或长形的芯），其界定整个预形成物的内表面；

-第三模具部件13，被称为预形成物的圆柱形部分2的外部模具部件 或更简单地空腔，其界定圆柱形部分2的外表面。

第一部件11由两个分开的有螺纹的半插入部组成，一旦两个半插入部 在模具的其余部分中被安装在一起（图2）时，有螺纹的半插入部的内部 弯曲表面界定用于模塑预形成物颈部3的外表面的通孔。每个有螺纹的半 插入部设置有在其主体内的冷却回路。

在某些情况下，第三部件13也可以由借助于两个独立的冷却回路或 通过提供从一个半插入部至下一个半插入部的串联的通路的单一的回路 来冷却的两个分开的半插入部组成。

把预形成物颈部3的外部零件考虑在内，包括有螺纹的部分5、第一 环形凸缘或支撑环7和圆锥形的环形部分8，直到在图2中指示的平面P 的水平，发现预形成物颈部被第一模具部件11并且被第三模具部件或空腔 13冷却。然而，在冷却容量方面最大的权重将归因于第一模具部件11。

重要的是，在预形成物颈部的水平处的冷却功能在把预形成物从模具 抽出之前被以最优的方式实现，以确保注射产品的高的品质以及同时的被 限制的循环时间。

具有最短的可能的循环时间实际上允许更大的收益性，特别是在对于 这些产品典型的大规模生产中。

冷却通道14、15可以在图2的截面中分别在颈部环11的半插入部中 以及在空腔13中被看到。特别地，冷却通道14以使得有效地冷却预形成 物的外表面的仅一个零件，特别是在支撑环7的水平处（在图1中由K指 示的区域）的零件的方式被生产，并且在图2中用矩形16、17标记的区 域（相应于在图1中由预形成物的J和L指示的区域）远离冷却通道并且 因此不被足够地冷却。

由于该原因，这样的区域从冷却的观点是关键的，并且模塑循环时间 将以确定的方式取决于模具从所述区域排空热的能力。

同一个缺点也可以在带有没有螺纹的颈部的预形成物的情况下发现， 在图1b中以实例的方式图示。

对上文描述的常规解决方案的替代解决方案已经在出售。例如，文件 EP0768164A2描述了用于模塑预形成物颈部的外表面的由两个分开的有 螺纹的半插入部形成的模具部件。这种部件部分地解决了这些缺点，但是 具有以下的限制。

不利地，冷却通道完全在所述模具部件的上截头圆锥端部区域和下截 头圆锥端部区域的外部，确定在预形成物颈部的相应的区域中的低的冷 却。每个半插入部的两块的布置实际上确定对于在所述截头圆锥端部区域 中通过常规加工技术生产通道来说不足够的空间。

此外，因为冷却通道完全借助于正常的切削工艺来生产，所以它们不 能够被产生为非常接近于模塑表面，并且这些通道的截面不能够被足够地 优化，由此它们呈现导致冷却液体的滞点以及作为结果的在特别的区域中 的低的冷却的不连接的边缘。

一个另外的缺点由以下事实代表：所述部件的每个半插入部通过经由 铜焊来接合两块而生产，确定了有限的结构阻力。

因此，具有对提供允许上文提到的缺点被克服的用于模塑预形成物颈 部的外表面的注塑模具部件的需要。

发明概述

本发明的主要的目标是提供用于模塑预形成物颈部的外表面的注塑 模具部件，其允许预形成物颈部在模具内部的改进的冷却，同时减少模具 循环时间。

本发明的一个另外的目标是提供所述注塑模具部件的有关的生产工 艺，其允许冷却通道的截面被优化，确定更有效的冷却。

因此，本发明提出通过提供注塑模具部件实现上文提到的目标，注塑 模具部件根据权利要求1包括：一对的半插入部，其一旦被组装在所述注 塑模具中时界定所述颈部的所述外表面的模塑表面；

所述模塑表面界定纵向轴线并且包括用于制造预形成物颈部的第一 环形凸缘的第一环形凹槽；

圆柱形端部部分，其被布置在所述第一环形凹槽的第一侧，用于制造 所述预形成物颈部的相应的圆柱形端部部分；

以及紧邻于所述第一环形凹槽并且被布置在所述第一环形凹槽的第 二侧的部分，其用于制造紧邻于所述第一环形凸缘的相应的部分，

其中每个半插入部设置有用于冷却液体的通路的内部回路；所述内部 回路设置有第一弯曲延展部（curved stretch）和第二弯曲延展部，其被设 置为邻近于所述模塑表面的所述第一环形凹槽；第三弯曲延展部，其被设 置为邻近于所述模塑表面的所述圆柱形端部部分；第四弯曲延展部，其被 设置为邻近于所述模塑表面的所述锥形部分；并且其中第三弯曲延展部和 第四弯曲延展部是所述第一弯曲延展部的分支并且在所述第二弯曲延展 部中会聚。

所述第一弯曲延展部和所述第二弯曲延展部具有被布置在实质上与 包含所述模塑表面的所述纵向轴线的平面垂直的第一平面上的相应的曲 线轴线，并且可以相对于所述半插入部的中心线平面Z对称地布置。所述 第三弯曲延展部具有被布置在第二平面上的曲线轴线，并且所述第四弯曲 延展部具有被布置在第三平面上的曲线轴线，所述第二平面和所述第三平 面实质上平行于所述第一平面。

内部回路还设置有用于冷却液体的纵向入口延展部和纵向出口延展 部，界定实质上彼此平行并且与所述模塑表面的纵向轴线平行的相应的轴 线。第一纵向连接延展部把纵向入口延展部连接于第一弯曲延展部并且第 二纵向连接延展部把第二弯曲延展部连接于纵向出口延展部，所述纵向连 接延展部被布置在所述第一平面上。

模塑表面可以包括设置在所述第一环形凹槽和所述圆柱形端部部分 之间的用于提供预形成物颈部的第二环形凸缘的第二环形凹槽。

本发明的第二方面提供用于制造注塑模具部件的工艺，所述注塑模具 部件包括一对的半插入部，每个半插入部包括一体地连接于彼此的两个零 件；所述工艺包括，根据权利要求13，借助于烧结激光熔融或激光切工 （Laser Cusing）从金属粉末开始生产每个半插入部的至少第一零件，每个 半插入部包括第一弯曲延展部、第二弯曲延展部、第三弯曲延展部和第四 弯曲延展部。

冷却容量是各种参数的函数，例如冷却通道与模塑表面的接近度以及 所述通道的内表面，后者进而是通道自身的横截面和长度的函数。

有利地，本发明的对象，模具部件，设置有以使得足够地冷却预形成 物颈部的所有关键区域（在图1中由J、K和L指示的区域）的方式配置 的冷却回路，每个冷却回路用于一个半插入部。实际上，这样的冷却回路 设置有冷却回路的至少一个分支，二者都邻近于模塑表面的与颈部的可能 有螺纹的圆柱形端部部分相应的部分，并且邻近于模塑表面的与支撑环相 应的部分，并且邻近于模塑表面的与颈部的实质上圆锥形的部分相应的部 分。以这种方式，冷却通道邻近于颈部的模具部件的整个模塑表面并且冷 却将因此是最优的。

此外，冷却回路的延展部或分支邻近于其中预形成物是最厚的所有区 域的布置允许热的更好的排空以及因此在模塑循环时间和预形成物的品 质方面的更大的优点。

一个另外的优点由以下事实代表：冷却通道借助于诸如SLM（烧结激 光熔融）、激光切工或允许从金属粉末开始生产产品的等效技术的技术而 生产。与传统的切削工艺相比，这些技术允许：

-被良好地连接于彼此的具有例如圆形的或椭圆形的截面的冷却通道 的获得，允许冷却液体的更好的流动、更少的负载损失和更好的热传递；

-冷却系统的零件的生产也在本发明的部件的上截头圆锥端部零件和 下截头圆锥端部零件内部。

本发明的模具部件允许获得在模具的出口处具有相对于使用设置有 常规冷却通道的模具部件获得的模塑产品显著地更低的温度曲线的模塑 产品。这也允许避免模塑产品上的温度梯度：这种条件通常由于冷却的非 最优的分布而在常规的模塑产品上发生。

在性能的方面解释这一点，使用本发明的模具部件可获得的更大的冷 却转化为循环时间的在5%至15%之间的可变的减少，取决于预形成物的 轮廓（profile），转化为与产品的尺寸公差的更大的依从性以及转化为更好 的预形成物品质（更少的应力、PET或其他合适材料的更好的品质）。

从属权利要求描述了本发明的优选的实施方案。

附图简述

本发明的另外的特征和优点将在附图的辅助下根据经由非限制性的 实例阐明的用于预形成物的注塑模具部件的优选的但是非排他的实施方 案的详细描述而变得更清楚，在附图中：

图1a代表瓶子预形成物的透视图；

图1b代表另外的瓶子预形成物的透视图；

图2代表现有技术的注塑模具的横截面；

图3代表根据本发明的模具部件的一部分；

图4代表设置在根据本发明的部件中的冷却回路的示意性的前视图；

图5代表设置在根据本发明的部件中的冷却回路的示意性的俯视图；

图6a代表根据本发明的部件的第一变化形式的一部分的横截面；

图6b代表根据本发明的部件的第二变化形式的一部分的横截面。

图中的相同的参考数字指代相同的元件或部件。

本发明的优选的实施方案的详细描述

参照图3至6，这些代表用于模塑由塑料材料制造的预形成物的颈部 的外表面的注塑模具部件的实施方案，所述部件被称为“颈部环”。

本发明的对象，模具部件，包括两个分开的有螺纹的半插入部18、19， 当两个半插入部18、19已经在模具的其余部分中被安装在一起（例如， 如在图2中）时，半插入部18、19的内部弯曲表面20界定通孔和用于模 塑预形成物的颈部的外表面的模塑表面，预形成物例如诸如在图1a中图示 的预形成物。

每个内部弯曲表面20具有实质上半圆形的轮廓并且设置有：

-半圆形凹槽7'，其是具有与待被模塑的预形成物颈部的环形凸缘或支 撑环7的轮廓相应的轮廓的环形凹槽的一半；

-可能的另外的半圆形凹槽6'，其是具有与所述颈部的可能的环形的密 封撕裂凸缘6的轮廓相应的轮廓的另外的环形凹槽的一半；

-半圆柱形的整个有螺纹的端部部分5'，其是具有与待被模塑的颈部的 有螺纹的端部部分5的轮廓相应的轮廓的圆柱形端部部分的一半，其在凹 槽7'或凹槽6'和弯曲表面20的一个端部4'之间延伸。

每个半插入部18、19还设置有具有例如截头圆锥形状的锥形凸缘22、 23的部分。当两个半插入部18、19在模具的其余部分中被安装在一起时， 它们借助于锥形凸缘22、23的所述部分被固定在一起以形成密封部，这 些部分22、23被模具的其余部分约束（图2）。在该位置中，每个半插入 部的相应的内部平坦的接触表面24、25停靠在彼此上，并且弯曲表面20 组合以形成模塑表面并且界定上文提到的通孔，在模塑期间内部模具部件 或长形的芯在该通孔中延伸以形成预形成物的内表面。

每个有螺纹的半插入部18、19在其主体内设置有冷却液体例如水可 以在其内部流动的冷却回路。所述冷却回路包括（图4至6）：

-纵向入口延展部30，其用于水的入口，界定实质上与由弯曲表面20 界定的通孔的纵向轴线平行，即当预形成物存在注塑模具内时与预形成物 的纵向轴线平行的轴线；所述延展部30从设置在是锥形凸缘22和23的 所述部分的中间物的有螺纹的半插入部的中央部分43的外表面42上的入 口段40延伸；

-纵向出口延展部37，其用于水的出口，也界定实质上与由弯曲表面 20界定的通孔的纵向轴线平行，即当预形成物存在注塑模具内时与预形成 物的纵向轴线平行的轴线；所述延展部37从设置在所述外表面42上的一 个出口段41延伸；

-弯曲延展部32，其曲线轴线被布置在实质上与包含延展部30的纵向 轴线的平面垂直的第一平面上，具有等于具有在中心处约80-90°的角度的 扇形的宽度的延伸部并且是距半圆形凹槽7'的相应的部分实质上等距的；

-纵向连接延展部31，其用于把延展部30连接于延展部32，被布置在 所述第一平面上；

-弯曲延展部33，其是弯曲延展部32的分支，具有被布置在实质上与 包含延展部30的纵向轴线的平面垂直并且被定位在第一平面上方的第二 平面上的曲线轴线；所述弯曲延展部33的曲线轴线具有等于约170-180° 的扇形的延伸部，是距包括基部表面的横向半圆柱形表面50（图6a）实质 上等距的，在基部表面上形成内部有螺纹的部分5'的螺纹、半圆形凹槽7' 和可能的半圆形凹槽6'；

-弯曲延展部34，其是弯曲延展部32的分支，具有被布置在实质上与 包含延展部30的纵向轴线的平面垂直并且被定位在所述第一平面下方的 第三平面上的曲线轴线；所述弯曲延展部33的曲线轴线具有等于具有在 中心处约170-180°的角度的扇形的延伸部，是距所述横向半圆柱形表面50 （图6a）实质上等距的；

-第一接合部延展部32'，其把第一平面上的所述弯曲延展部32连接于 第二平面上的所述弯曲延展部33；

-第二接合部延展部32"，其把第一平面上的所述弯曲延展部32连接 于第三平面上的所述弯曲延展部34；

-弯曲延展部35，弯曲延展部33和弯曲延展部34在弯曲延展部35中 会聚，弯曲延展部35的曲线轴线被布置在所述第一平面上，是距半圆形 凹槽7'的相应的部分实质上等距的并且具有等于具有在中心处约80-90°的 角度的扇形的延伸部，

-第三接合部延展部35'，其把第二平面上的所述弯曲延展部33连接于 第一平面上的所述弯曲延展部35；

-第四接合部延展部35"，其把第三平面上的所述弯曲延展部34连接 于第一平面上的所述弯曲延展部35；

-纵向连接延展部36，其用于把延展部35连接于延展部37，被布置在 所述第一平面上。

接合部延展部32'、32''、35'、35''也是曲线的，从而防止冷却液体的滞 点的形成。

冷却液体通常是水的流动由在图4中和在图5中可见的箭头指示。冷 却液体经过入口段40进入冷却回路；其流动经过纵向入口延展部30、纵 向延展部31和弯曲延展部32；其再分为两个流，流动经过弯曲延展部33 和弯曲延展部34；所述两个流在弯曲延展部35中再次会聚为单一的流； 所述单一的流最终流动经过纵向延展部36和纵向出口延展部37，直到到 达冷却回路的出口段41。

有利地，半插入部18、19中的每个中的冷却回路的所有延展部具有 圆形的或椭圆形的截面并且被完美地连接，由此冷却回路不呈现可以产生 冷却液体的滞点以及作为结果的低的冷却的边缘。

一个另外的优点由以下事实代表：本发明的弯曲延展部32、33、34、 35和模具部件的模塑表面之间的距离与现有技术中已知的冷却回路的延 展部和模具部件的模塑表面之间的距离相比被很大地减小。

特别地，弯曲延展部32或弯曲延展部35和半圆形凹槽7'之间的最小 距离d₁可以从0,8至5mm变化，确定在支撑环7处预形成物的最优冷却。

有利地，弯曲延展部33和半圆形凹槽6'之间的最小距离d₃也可以从 0,8至5mm变化，确定在支撑环7上方的预形成物的最优的冷却；而弯曲 延展部34和模塑表面的与预形成物的环形部分8相应的半部分8'之间的最 小距离d₄可以从0,8至5mm变化，确定在支撑环7下方的预形成物的最 优的冷却。预形成物的所述环形部分8在图1a和1b中被描绘为朝向预形 成物的纵向轴线会聚成锥形，可以在从预形成物的轴线分叉的方向是圆柱 形的或锥形的，取决于待被模塑的预形成物的类型。

在第一变化形式中，距离d₁、d₃和d₄彼此相等；在第二变化形式中， 距离d₁、d₃和d₄彼此不同。

有利地，弯曲延展部32和横向半圆柱形表面50之间的最小距离d₂可以从0,8至9mm变化，取决于半圆形凹槽7'的深度；弯曲延展部33和 横向半圆柱形表面50之间的最小距离d₅可以从0,8至9mm变化，取决于 半圆形凹槽6'的深度。

参照图6a的截面，弯曲延展部33经过半插入部的与预形成物的在凹 槽7'上方的模塑表面毗邻，即与预形成物颈部的螺纹的模塑表面邻近的区 域；并且弯曲延展部34经过半插入部的与预形成物的在凹槽7'下方的模塑 表面毗邻的区域。

有利地，延展部33、34中的至少一个或两个被至少部分地设置在锥 形凸缘23、22的相应的部分中。在图6a的实例中，具有例如椭圆形的截 面的弯曲延展部33被部分地设置在锥形凸缘部分23中并且部分地设置在 有螺纹的半插入部的中央部分43中，而具有例如椭圆形的截面的弯曲延 展部34被部分地设置在锥形凸缘部分22中并且部分地设置在中央部分43 中。

延展部33和34中的一个或两个可以分别地完全地在锥形凸缘部分23 和22的容积内生产。在图6b的实例中，具有例如椭圆形的截面的弯曲延 展部33完全被设置在锥形凸缘部分23中，而具有例如椭圆形的截面的弯 曲延展部34完全被设置在锥形凸缘部分22中。

在待被模塑的预形成物的颈部没有螺纹的情况下（图1b），本发明的 一个变化形式提供分开的半插入部18、19是没有螺纹的；因此本发明的 部件的模塑表面的圆柱形端部部分5'在内部没有螺纹。此外，在这种情况 下，弯曲的内表面20中的另外的半圆形凹槽是具有与在颈部不设置有螺 纹的情况下用于束缚帽的可能的环形凸缘6"的轮廓相应的轮廓的另外的 环形凹槽的大小的一半（图1b）。

上文描述的冷却回路在所有其变化形式中允许预形成物在模具内在 颈部区域3（图1）中的冷却被显著地改进。

关于用于本发明的模具部件的生产工艺，每个半插入部18、19可以 由两个零件44、45形成。

在生产工艺的第一变化形式中，最外面的零件44，包括冷却回路的纵 向延展部30、31、36和37，借助于切削工艺或EDM（放电加工）而生产， 而最里面的零件45，包括截头圆锥凸缘部分22、23和弯曲延展部32、33、 34和35，有利地借助于烧结激光熔融或激光切工或允许从金属粉末开始 生产该类型的产品的等效技术而生产。

在生产工艺的第二变化形式中，有螺纹的半插入部18、19的最外面 的零件44和最里面的零件45二者都有利地借助于烧结激光熔融或激光切 工从金属粉末开始而生产。

烧结激光熔融或激光切工技术的应用允许冷却回路的至少弯曲延展 部32、33、34和35被生产而没有尖锐的边缘，而完美地接合在一起，并 且更靠近于本发明的模具部件的模塑表面，因此确定正在注塑模具内形成 的预形成物的更有效的冷却。

这些技术可以与常规的工艺组合，例如铣削、车削、磨削、抛光、对 所使用的材料提供的热处理、任何热化学表面处理、以及涂覆，例如PVD、 PACVD、镀铬等等。