專利名稱：用于從模具中移出模制物件的設(shè)備和方法以及模制物件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對預(yù)成型件進(jìn)行注射模制使得其后續(xù)再加熱和吹塑模制成容器的 過程得以簡化的方法和設(shè)備。明確地說，本發(fā)明涉及一種用于提供注射模具的改進(jìn)的頸 環(huán)或頸分離組件的方法和設(shè)備，所述改進(jìn)的頸環(huán)或頸分離組件允許較早從注射模具中彈 出或移出預(yù)成型件，因此縮短制造預(yù)成型件所需的時間。所述方法和設(shè)備尤其較好地適 于例如聚對苯二甲酸乙二醇酯等熱塑性聚酯聚合物材料。
背景技術(shù)：
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知，預(yù)成型件是具有大體中空圓形橫截面配置的管，其 具有主體部分、具有大體半球狀配置的閉合端部分和開放端。大體上圓形的頸邊 (neck-finish)在開放端周圍并重疊在開放端與主體部分之間。最終容器的需要將規(guī)定預(yù) 成型件尺寸和形狀的特定細(xì)節(jié)。盡管更小和更大尺寸是可行的，但技術(shù)人員制造用于具 有通常在250 ml到4升之間的容量的特定容器配置的特定預(yù)成型件配置。
為了接納閉合件(即，蓋子)，頸邊具有一配置，所述配置通常具有鄰近于開放端 的密封表面部分、鄰近于主體部分的幫助促進(jìn)制造吹塑模制容器的操縱環(huán)部分，和在密 封表面與操縱環(huán)之間用于閉合件的附接的有螺紋部分。為了確保閉合件適當(dāng)?shù)馗浇雍兔?封，頸邊需要大體無扭曲或變形的足夠一致且準(zhǔn)確的尺寸特性。
雖然螺紋是常見形式，但有螺紋部分可以是任何形式的凸耳(lug)、扣環(huán)(snap-ring) 或用于附接閉合件的其它附件，例如(但不限于)標(biāo)準(zhǔn)冠狀頸邊。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還眾所周知的是注射模制工藝。所述工藝涉及在熔融升高溫度 下通過小開口或噴嘴將熱塑性聚合物或其它塑料材料注射到注射模具中。注射模具是各 種組件的組合件，其形成允許熔融聚合物在組件之間沒有泄漏的情況下形成預(yù)成型件的 閉合且密封的腔。 一旦注射的聚合物材料充分冷卻且固化，注射模具的選定的組件就分 離以允許預(yù)成型件彈出或移出。
在用于吹塑模制容器的常見工藝中，吹塑模制機(jī)的烘箱加熱并軟化預(yù)成型件的主體 部分而非頸邊的聚合物材料。通過其頸邊的操縱環(huán)部分固持預(yù)成型件的吹塑模制機(jī)將經(jīng) 加熱的預(yù)成型件放置到吹塑模具腔中，其中加壓空氣接著膨脹并擴(kuò)展以使預(yù)成型件貼合 吹塑模具腔，因此形成容器。吹塑模制容器的頸邊配置大體保持不變，且保持在初始注
射模制成預(yù)成型件時需要的配置。
注射模制預(yù)成型件所需的時間通常受充分冷卻和固化注射的聚合物材料以允許在 不引起變形或扭曲的情況下從模具中移出零件所需的時間限制。通常，具有較厚壁橫截 面尺寸的預(yù)成型件片段決定所需的冷卻時間。較厚壁橫截面片段內(nèi)的塑料通常需要較多 時間來充分冷卻和固化，且頸邊經(jīng)常具有較厚壁橫截面片段中的一者。
為了形成預(yù)成型件的開放端和中空圓形橫截面配置，注射模具組合件通常使用芯組 件，其是具有縱軸的大體具有直邊的桿。處于芯組件周圍.目.鄰近于芯組件的是頸環(huán)或頸 分離組件。頸環(huán)是準(zhǔn)確地成形頸邊的尺寸特性且輔助從芯組件中移出預(yù)成型件的一對半 圓段。
在預(yù)成型件移出期間，注射模具內(nèi)的設(shè)備促使頸環(huán)組件初始在平行于芯桿的縱軸的 方向上一致地移動?？吭陬i邊的有螺紋部分和操縱環(huán)部分上的頸環(huán)組件促使預(yù)成型件在 縱向方向上從芯組件滑動。
處于其升高溫度下的熔融熱塑性聚合物材料通常將隨著其冷卻和固化而收縮。因 此，在制造中，預(yù)成型件通常將隨著材料冷卻而抵著芯組件收縮。當(dāng)芯組件抑制收縮時， 形成分子力，其促使預(yù)成型件緊咬芯的側(cè)部。移出期間作用在頸邊的有螺紋部分和操縱 環(huán)部分上的力必須傳輸通過預(yù)成型件的壁以克服由預(yù)成型件緊咬芯而產(chǎn)生的摩擦阻力。 換句話說，施加到頸邊的有螺紋部分和操縱環(huán)部分的力與預(yù)成型件緊咬芯的阻力相互剪 切。
聚合物材料不在相問時刻固化。通常，與模具表面直接接觸的材料將比不直接接觸 的材料更早固化。如果聚合物材料未在整個頸邊壁橫截面上充分固化，那么頸邊將不具 有足夠的強(qiáng)度來傳輸力且因此在移出期間可能變形和扭曲，從而促使密封表面部分變得 不規(guī)則且不能維持與閉合件的適當(dāng)密封。因此，模制技術(shù)人員延長冷卻時間以確保頸邊 的聚合物固化，因此防止扭曲。對于熱塑性聚酯聚合物材料，注射和冷卻聚合物以及移 出預(yù)成型件通常所需的時間約為21到2 6秒。
因此，在大多數(shù)預(yù)成型件設(shè)計中，限制最早脫模時間的部分是頸邊部分。圖l是預(yù) 成型件模具組合件IO的橫截面圖，所述預(yù)成型件模具組合件IO具有芯冷卻通道12、芯 冷卻管14、頸環(huán)冷卻通道16、頸環(huán)或頸分離組件18a和18b、具有軸21的芯組件20、 具有腔表面23的模具腔塊22，和圍繞模具腔塊22沿圓周延伸的模具冷卻通道24。圖l 還展示預(yù)成型件26、模具澆口插入物28和注射噴嘴30。預(yù)成型件模具組合件10是各 種組件的組合件，其形成允許注射到腔中的熔融聚合物在組件之間沒有實(shí)質(zhì)泄漏的情況 下形成預(yù)成型件26的閉合且密封的腔。在圖1中，預(yù)成型件26具有與閉合腔大體相同
的配置。
芯冷卻通道12包含冷卻進(jìn)口 32和冷卻出口 34。頸環(huán)組件18a和18b安裝到彈出器 棒36a和36b，并分別在耐磨墊38上借助凸輪和扁栓(gib，未圖示)而滑動。耐磨墊 38緊固到脫模板40。芯固持器41保持芯組件20。預(yù)成型件26具有開放端50、閉合端 52、主體部分54和頸邊44。頸邊44具有密封表面部分45、有螺紋部分46和操縱環(huán)部 分48。頸環(huán)組件18a和18b包括準(zhǔn)確地成形頸邊44的尺寸特性且輔助從芯組件20中移 出預(yù)成型件26的一對半圓段。
在預(yù)成型件26移出或彈出期間，預(yù)成型件模具組合件10初始沿著分型線42分離， 從而允許芯組件20、芯固持器41、頸環(huán)組件18a和18b、預(yù)成型件26和其它相關(guān)聯(lián)組 件在平行于軸21的方向上一致地移動，且藉此從模具腔塊22、模具澆口插入物28和噴 嘴30中拉出預(yù)成型件26，因此使預(yù)成型件26與腔表面23分離。脫模板40的致動接著 促使彈出器棒36a、 36b和頸環(huán)組件18a、 18b初始在平行于軸21的方向上一致地移動， 以從芯組件20中移出預(yù)成型件26。最終，頸環(huán)組件18a和彈出器棒36a在耐磨墊38上 在垂直于且遠(yuǎn)離軸21的第一方向上移動，且同時頸環(huán)組件18b和彈出器棒36b在耐磨 墊38上在垂直于目.遠(yuǎn)離軸21的第二且相對方向(與由頸環(huán)組件18a和彈出器棒36a所 采用的方向相對)上移動，從而將預(yù)成型件26完全從預(yù)成型件模具組合件IO中釋放。
除了上文描述的扭曲問題，已知模具設(shè)計的另一問題是頸環(huán)半部當(dāng)其閉合(組裝) 時不抵著芯密封，且模具接著閉合且被夾持。在模具已開放且零件被彈出之后，由脫模 板40向前承載的頸環(huán)半部18a和18b彼此分離。在下一模制循環(huán)可開始之前，彈出機(jī) 構(gòu)必須反向以將頸環(huán)和脫模板恢復(fù)到其模制位置(圖1所示)。此反向過程包含使頸環(huán) 朝著彼此移動直到其在脫模板的向后沖程期間接觸為止，使得到脫模板已完全返回(圖 l所示的位置中)時，頸環(huán)在其相互分型表面接觸的情況下完全閉合?？稍诿撃０宓姆?回沖程期間的任何點(diǎn)執(zhí)行頸環(huán)的完全閉合，因?yàn)轭i環(huán)沒有在任何點(diǎn)接觸芯的任何危險。
在頸環(huán)將在閉模位置中接觸芯的設(shè)計中，優(yōu)選地其本身首先閉合使得當(dāng)其最終接觸 芯時其作為經(jīng)組裝對而進(jìn)行此動作。在較早的赫斯基(Husky)設(shè)計的情況下，頸環(huán)具
有平行于芯的縱軸且接觸芯直徑的"關(guān)閉"圓柱形表面。然而，此設(shè)計不是最佳的，因 為如果這兩個圓柱形表面之間存在大于約0.005英寸的間隙，那么注射期間塑料穿過此 間隙泄漏的風(fēng)險較大。因此，此類型的設(shè)計需要這些表面的緊公差制造以確保經(jīng)組裝的 間隙較小。不幸的是，模具當(dāng)其被使用時會磨損，且最終類似于此的設(shè)計會發(fā)生泄漏。 另一較早的赫斯基設(shè)計具有漸細(xì)或圓錐形關(guān)閉表面，其接觸芯上的相應(yīng)匹配的漸細(xì)表 面。這兩個表面在模制期間被壓在一起，從而導(dǎo)致防止塑料泄漏的絕對密封。然而，此
設(shè)計不是最佳的，因?yàn)轭A(yù)成型件當(dāng)其從芯處脫模時仍具有頸環(huán)扭曲。
圖2是圖1所示的選定組件的局部橫截面圖，且進(jìn)一步展示具有壁厚度56的預(yù)成 型件26和具有芯表面58的芯組件20。模具腔塊22 (圖2中未說明)已沿著分型線42 與頸環(huán)18b分離。
圖3是類似于圖2的局部橫截面圖。頸環(huán)18b已初始在平行于軸21的方向"A"上 移動以開始從芯組件20中移出預(yù)成型件26。頸環(huán)18b(和18a，圖3中未說明)已沿著 子分型線64與芯固持器41分離。此外，預(yù)成型件26已與芯表面58局部分離59。子分 型線64終止于鄰近于密封表面部分45與有螺紋部分46且在其間的頸邊44 (見圖2)。
處于其升高溫度下的熔融熱塑性聚合物材料通常將隨著其冷卻和固化而收縮。因
此，在制造中，預(yù)成型件26通常將隨著材料冷卻而抵著芯組件20收縮。當(dāng)芯組件20 抑制收縮時，形成促使預(yù)成型件26緊咬芯表面58的分子力。在移出期間穿過頸環(huán)18b (和18a，圖3中未說明)起作用且最終施加于頸邊44的有螺紋部分46和操縱環(huán)部分 48上的力必須傳輸穿過預(yù)成型件26的壁厚度56以克服由預(yù)成型件26緊咬抵著芯表面 58而產(chǎn)生的摩擦。如果聚合物材料未在整個頸邊壁厚度56上充分固化，那么將沒有足 夠的強(qiáng)度來允許力傳遞以克服預(yù)成型件約在芯表面58的點(diǎn)60處粘附在芯組件20周圍 產(chǎn)生的摩擦。這又將在頸環(huán)18b (和18a，圖3中未說明)在方向"A"上移動時引起頸 邊扭曲62。扭曲62促使密封表面45變得不規(guī)則(未說明)，因此隨后附接到頸邊44的 閉合件(未說明)將不會適當(dāng)?shù)孛芊狻?br> 為了確保壁厚度56內(nèi)的聚合物足夠堅固且具有剛性以傳輸由頸環(huán)18a和18b施加 的力而在移出期間不會發(fā)生頸邊扭曲，模制技術(shù)人員可延長制造預(yù)成型件26的時間。 制造熱塑性聚酯材料的預(yù)成型件26所需的典型模制時間約為21到26秒。另一早期赫 斯基設(shè)計中進(jìn)行了減輕此問題的嘗試，其中使頸環(huán)的小部分(小于50%)接觸預(yù)成型件 的頂部密封表面的外圓周部分。然而，此設(shè)計遭受兩個缺點(diǎn)。第一，頸環(huán)與頂部密封表 面之間的小接觸面積仍需要相當(dāng)多的冷卻時間以防止頸環(huán)扭曲。第二，此設(shè)計具有允許 熔融塑料泄漏的圓柱形頸環(huán)匹配表面。
第4,521,177號、第6,176,700號、第6,220,850號和第6,413,075號美國專利展示用 于模制預(yù)成型件的插入物組合件配置。第4,025,022號、第4,125,246號、第4,179,254 號、第4,632,357號、第4,648,834號和第5,137,442號美國專利展示利用各種脫模裝置 的其它注射模制機(jī)。然而，這些專利均未克服上文描述的缺點(diǎn)。
因此，需要一種頸邊部分冷卻方法和設(shè)備，其提供快速、有效的頸冷卻，同時縮短
模制循環(huán)時間以進(jìn)一步減少生產(chǎn)模制塑料預(yù)成型件的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)是提供用于有效地冷卻模制塑料預(yù)成型件的冷卻方法和設(shè)備。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供用于使用頸環(huán)提升結(jié)構(gòu)從模制結(jié)構(gòu)中彈出模制塑料物 件的結(jié)構(gòu)和/或步驟。頸環(huán)提升結(jié)構(gòu)具有第一部分，其經(jīng)配置以接觸模制塑料物件的側(cè) 部；和第二部分，其經(jīng)配置以沿著大體垂直于提升方向的線接觸模制塑料物件的末端。 第二部分經(jīng)配置以便不接觸模制塑料物件的末端的內(nèi)圓周部分。第二部分還經(jīng)配置以當(dāng) 處于閉模位置時在第二部分與模制結(jié)構(gòu)之間提供排氣口。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供用于具有模具腔的注射模制機(jī)的結(jié)構(gòu)和/或步驟，所述 模具腔經(jīng)配置以接納熔融材料并將其形成為模制物件。提供模芯，且其經(jīng)配置以與模制 物件嚙合。頸環(huán)彈出結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以通過將壓縮力施加到模制物件的末端而從模芯中彈出
模制物件。頸環(huán)結(jié)構(gòu)還經(jīng)配置以(i)將蓋子嚙合機(jī)構(gòu)緊咬在模制物件的頸區(qū)域中，且(ii)
在大部分開放沖程期間接觸模制物件的密封部分的外圓周部分的大體一半。頸環(huán)彈出結(jié) 構(gòu)具有(i)設(shè)置成大體垂直于提升方向的提升表面，和(ii)設(shè)置成大體平行于提升方 向的面朝芯的表面。所述面朝芯的表面在面朝芯的表面與所述芯之間提供排氣間隙。 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供用于從具有頸環(huán)結(jié)構(gòu)的模制結(jié)構(gòu)中彈出模制塑料預(yù)成
型件的方法的結(jié)構(gòu)和/或步驟，所述方法包括以下步驟(i)使模制塑料預(yù)成型件的圓形 頸部上的有螺紋部分與頸環(huán)結(jié)構(gòu)嚙合；(ii)使模制塑料預(yù)成型件的圓形頸部的末端部分
的大體50%與設(shè)置成大體垂直于彈出方向的頸環(huán)提升表面接觸；(iii)在閉模位置中在 模芯與頸環(huán)結(jié)構(gòu)的面朝芯的表面之間提供排氣氣隙；以及(iv)在大部分開放沖程期間 將壓縮力施加到模制塑料預(yù)成型件的頸部的末端部分以從模制結(jié)構(gòu)中彈出模制塑料預(yù) 成型件。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供具有帶有閉合端、開放端和縱軸的管狀主體的模制塑 料預(yù)成型件中的結(jié)構(gòu)。有螺紋頸部設(shè)置成鄰近于開放端。密封表面設(shè)置在開放端處且大 體垂直于縱軸。密封表面具有支配性密封表面和從屬性密封表面，其在大體平行于縱軸 的方向上彼此偏移。支配性密封表面具有在縱軸的方向上延伸穿過開放端的突起。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提升環(huán)的面朝芯的表面與芯之間的排氣間隙大體平行于芯 的縱軸。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提升環(huán)的面朝芯的表面與芯之間的排氣間隙設(shè)置成相對于 芯的縱軸成銳角。


從優(yōu)選實(shí)施例的以下具體實(shí)施方式
和附圖中將更容易理解根據(jù)本發(fā)明的有利結(jié)構(gòu) 和/或功能，附圖如下。
圖1是已知預(yù)成型件注射模具組合件在具有頸邊和密封表面的模制預(yù)成型件彈出之 前的橫截面圖。 '
圖2是圖1所示的組合件的選定組件以及預(yù)成型件的頸邊部分在頸環(huán)移動以完成預(yù) 成型件彈出之前的局部橫截面圖。
圖3是圖2所示的組件的局部橫截面圖，其中預(yù)成型件被部分移出，且展示典型的
頸邊扭曲。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的預(yù)成型件注射模具組合件在模制預(yù)成型件彈出之 前的橫截面圖。
圖5是圖4所示的組合件的選定組件以及預(yù)成型件的頸邊部分在重新配置的頸環(huán)移 動以完成預(yù)成型件彈出之前的局部橫截面圖，且進(jìn)一步展示芯鎖頸環(huán)配置。
圖6是圖5所示的組件的局部橫截面圖，其中預(yù)成型件被部分移出，且沒有典型的 頸邊扭曲。
圖7是類似于圖5的局部橫截面圖，其展示具有腔鎖頸環(huán)配置的本發(fā)明的替代實(shí)施例。
圖8是類似于圖6的局部橫截面圖，其展示具有腔鎖頸環(huán)配置且預(yù)成型件被部分移 出且沒有典型的頸邊扭曲的替代實(shí)施例。
圖9是類似于圖5的局部橫截面圖，其展示具有沿著預(yù)成型件的密封表面的階梯配 置的替代實(shí)施例。
圖10是類似于圖9的局部橫截面圖，其展示具有沿著預(yù)成型件的密封表面的有排 氣口的階梯配置的替代實(shí)施例。
圖11是類似于圖9的局部橫截面圖，其展示具有沿著預(yù)成型件的密封表面的有排 氣口的階梯配置的替代實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
1.引言
現(xiàn)將相對于若干實(shí)施例描述本發(fā)明，在所述若干實(shí)施例中，頸環(huán)在預(yù)成型件完全固 化之前向注射模制塑料預(yù)成型件的開放圓端施加壓縮力，因此縮短循環(huán)時間，且其中使 用圓錐形頸環(huán)匹配表面來防止泄漏。然而，本發(fā)明將應(yīng)用于除注射模制塑料預(yù)成型件以 外的許多模制技術(shù)中，例如容器、提桶、托盤、漆罐、搬運(yùn)箱和類似產(chǎn)品或可能具有非
圓形橫截面形狀的其它模制產(chǎn)品等的模制。
簡要來說，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將在預(yù)成型件移出期間重新分配作用在頸邊上的 力。通過重新配置頸環(huán)或頸分離組件以使其不僅靠在操縱環(huán)部分和有螺紋部分上而且靠 在密封表面部分上，優(yōu)選實(shí)施例能夠在較大區(qū)域上分配力，因此減少預(yù)成型件移出期間 頸邊變形和扭曲的風(fēng)險?，F(xiàn)在靠在密封表面部分上的力將一些聚合物以壓縮狀態(tài)放置在 頸邊內(nèi)。此外，在與模具組件直接接觸的情況下，將處于壓縮狀態(tài)的材料更有可能首先 已固化，因此其經(jīng)較好地裝備以克服由預(yù)成型件緊咬芯組件而產(chǎn)生的阻力。因此，重新 配置的頸環(huán)組件允許在整個聚合物固化完成之前移出預(yù)成型件。在試驗(yàn)中，已實(shí)現(xiàn)預(yù)成 型件制造時間的多達(dá)五秒的縮減，而沒有頸邊扭曲的風(fēng)險。
一般來說，優(yōu)選實(shí)施例利用用于從注射模具中移出預(yù)成型件的設(shè)備，其中所述預(yù)成 型件具有包括操縱環(huán)部分、有螺紋部分和密封表面部分的頸邊。所述設(shè)備包括在從注射 模具中移出預(yù)成型件期間靠在所述操縱環(huán)部分的片段、所述有螺紋部分的片段和密封表
面部分的實(shí)質(zhì)片段上的頸環(huán)。所述頸環(huán)從注射模具的芯組件中移出所述預(yù)成型件。頸環(huán) 形成頸邊，其在頸環(huán)移出預(yù)成型件之前在注射模具中注射模制預(yù)成型件的工藝期間包含 所述操縱環(huán)部分的片段、所述有螺紋部分和密封表面部分的第一片段。芯組件形成密封 表面部分的第二片段，而頸環(huán)形成第一片段。頸環(huán)還包含圓錐形漸細(xì)部分以接觸芯表面 且將頸環(huán)半部緊緊地密封在一起。
預(yù)成型件的密封表面部分包含通過頸環(huán)建立第一片段作為由頸環(huán)形成的從屬性密 封表面部分且建立第二片段作為由芯組件形成的支配性密封表面部分而形成的周圍階 梯。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例由芯組件形成的支配性密封表面部分和由頸環(huán)形成的從屬性密封表 面部分具有約0.001到0.005英寸(0.025到0.125 mm)的高度差。頸環(huán)移出由例如熱塑 性聚酯的熱塑性聚合物制成的預(yù)成型件。
在上述用于模制預(yù)成型件的注射模具中，模具具有一對頸環(huán)插入物，其用于形成預(yù) 成型件的頸邊，且將經(jīng)模制零件從芯中彈出。頸環(huán)設(shè)計部分地囊封預(yù)成型件的頂部密封 表面，藉此利用所述表面的一部分進(jìn)行彈出動作。在這些實(shí)施例中，頸環(huán)插入物在形成 頂部密封表面的其界面處關(guān)閉并密封住模具的芯。在下文將描述的替代實(shí)施例中，此關(guān) 閉界面由排氣口代替。
2.結(jié)構(gòu)
圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的預(yù)成型件模具組合件100在經(jīng)模制的預(yù)成型件26彈出
之前的橫截面圖。組合件100具有頸環(huán)或頸分離組件118a和118b、具有軸21的芯組件
120和芯固持器141。頸環(huán)組件118a和118b、芯固持器141和芯組件120形成具有端點(diǎn)
的子分型線164，所述端點(diǎn)以周圍的方式終止于預(yù)成型件26的密封表面部分45上。經(jīng) 重新配置的預(yù)成型件模具組合件100的其它組件類似于上文相對于預(yù)成型件模具組合件 IO論述的那些組件。
圖4展示根據(jù)本發(fā)明的兩個顯著特征。第一，提升部分201接觸頂部密封表面的外 圓周部分的大體50%以在外層稍許固化后從芯處提升預(yù)成型件，從而減少頸環(huán)扭曲。第 二，頸環(huán)半部118a、 118b每一者具有漸細(xì)圓錐形表面263，其設(shè)置在下方并相對于提升 部分201成銳角，以緊緊地嚙合芯的外表面并防止泄漏。
圖4展示分型線164和42處的頸環(huán)118a、 118b上的外部錐形263促使頸環(huán)在模具 閉合并經(jīng)受夾持力時保持閉合并按壓在一起。這一相同動作確保頸環(huán)組合件的漸細(xì)密封 表面保持抵著圖5中的芯的匹配漸細(xì)表面164按壓。
預(yù)成型件模具組合件IOO遵循與預(yù)成型件模具組合件IO類似的操作次序。也就是 說，經(jīng)由注射噴嘴30穿過澆口插入物28將熔融塑料注射到模具腔中。注射模具IOO的 冷卻通道和芯120的冷卻通道冷卻熔融塑料并在注射模具100中形成預(yù)成型件26。
圖5-9更詳細(xì)地展示允許預(yù)成型件的彈出動作比對于給定預(yù)成型件設(shè)計原本可能的 早發(fā)生的改進(jìn)的頸環(huán)設(shè)計。參看圖5，頸環(huán)118b的長度(高度)已延伸使得其模制表面 包含提升部分201，所述提升部分201在頸環(huán)在箭頭AA的彈出方向上移動時嚙合并提 升預(yù)成型件的頂部表面(在預(yù)成型件的開放端處)的相應(yīng)圓形頂部密封表面(嚙合部分)。 如圖所示，提升部分201接觸預(yù)成型件的頂部表面的大體上一半(但不到全部)頂部密 封表面。當(dāng)然，所述設(shè)計可經(jīng)修改使得提升部分201接觸整個頂部密封表面。
作為本發(fā)明中頸環(huán)的模制表面的平坦提升部分201用于允許零件在注射循環(huán)中比在 早期設(shè)計中原本將發(fā)生的更早地彈出。如上文所解釋，注射樹脂由于其與冷卻的模制表 面的接觸而從外部向內(nèi)冷卻。因此，頂部密封表面的由頸環(huán)形成的部分將類似地從外表 面向內(nèi)冷卻?？傻挚箯棾隽Χ鵁o變形的固體外層的形成決定何時可開始彈出過程。通過 在頸環(huán)上包含平坦部分201，當(dāng)彈出零件時頸環(huán)可作用于預(yù)成型件的固化部分上。彈出 力沿著平行于垂直于平坦提升部分201的表面的芯的中心線的線作用。這是最佳情形。 在不具有此延伸平坦部分的早期設(shè)計中，來自頸環(huán)的任何彈出運(yùn)動開始作用于頂部密封 表面的轉(zhuǎn)角半徑上。向此徑向表面施加力會引起試圖向內(nèi)推動零件的向量，可能導(dǎo)致零 件的頸邊直徑減小，因而存在零件未在其尺寸規(guī)格內(nèi)被模制的風(fēng)險。因此，早期彈出的 益處更加具有風(fēng)險且因此不可能以此設(shè)計來實(shí)現(xiàn)。
頸環(huán)半部118a、 118b還具有漸細(xì)表面263，其當(dāng)頸環(huán)閉合且芯被插入到模具中時形
成用于芯的外表面的圓錐形密封表面。這些漸細(xì)表面相對于提升部分201成小于90度
的銳角。漸細(xì)表面263與實(shí)質(zhì)提升部分201的組合提供實(shí)現(xiàn)在最少泄漏的情況下早期預(yù) 成型件彈出的頸環(huán)設(shè)計。漸細(xì)表面263與提升部分201之間的銳角置于頂部密封表面45 的中心(或內(nèi)部)附近的事實(shí)防止通過分型線164的泄漏，同時向頂部密封表面的已固 化外層部分提供直接的壓縮提升力。
頸環(huán)還具有圓柱形表面206，其沿著大體平行于提升方向的線接觸預(yù)成型件。此外， 頸環(huán)還具有有螺紋部分208，其接觸預(yù)成型件的有螺紋部分。圖5還展示具有壁厚度56 的預(yù)成型件26和具有芯表面58的芯組件120。
模具腔塊22 (圖5中未說明)已沿著分型線42與頸環(huán)118b分離。如圖所示，提升 部分201經(jīng)配置以便不接觸經(jīng)模制塑料預(yù)成型件的頂部表面的內(nèi)圓周部分。
圖6是類似于圖5的局部橫截面圖。頸環(huán)118b已初始在平行于軸21的箭頭AA的 方向上移動而開始從芯組件120中移出預(yù)成型件26。頸環(huán)118b (和118a，圖6中未說 明)已沿著重新配置的子分型線164與芯固持器141分離。此外，預(yù)成型件26己部分 地與芯表面58分離59。
當(dāng)發(fā)生脫模動作時清楚地展示包含提升部分201的益處，如圖6中所說明。頸環(huán)提 升部分201在預(yù)成型件的最接近芯的所述部分上(其中收縮促使預(yù)成型件抵抗脫模)直 接進(jìn)行推動。
由提升部分201施加在預(yù)成型件頸邊上的彈出力是剪切力(源自密封表面、有螺紋 部分和支撐凸緣表面)和壓縮力(源自頂部表面21)的組合。壓縮力是通過21處預(yù)成 型件的固化外層部分施加的，且因此可傳輸其效應(yīng)以促使一旦外層部分充分固化就脫模 預(yù)成型件。此固化在模制循環(huán)中比芯部分18的固化發(fā)生得早，因?yàn)轫敳棵芊獗砻嬷苯?接觸相應(yīng)的冷卻的模具組件、芯10和頸環(huán)20。相比之下，芯部分18必須等待其熱量通 過周圍塑料傳導(dǎo)到達(dá)那些冷卻的模制表面后才實(shí)行固化。因此，可在模制循環(huán)中更早地 開始預(yù)成型件的無缺陷脫模?？蓪?shí)現(xiàn)循環(huán)時間的2到5秒的節(jié)省，這取決于預(yù)成型件模 具設(shè)計配置。
提升部分201的相對尺寸將取決于正冷卻的特定預(yù)成型件的尺寸、預(yù)成型件模制溫 度、模具冷卻設(shè)備等。此外，提升部分201可以是平坦表面或其中具有經(jīng)配置以幫助冷 卻/提升預(yù)成型件的凹槽、墊或其它圖案的表面。提升部分201可由經(jīng)設(shè)計以快速冷卻并 安全地提升預(yù)成型件密封表面的與頸環(huán)相同的金屬、不同的金屬或塑料制成。
因此，通過重新配置的頸環(huán)118b (和U8a，圖6中未說明)而作用的預(yù)成型件26
移出或彈出力不僅施加于頸邊44的有螺紋部分46和操縱環(huán)部分48上，而且施加于頸
邊44的密封表面部分45上?，F(xiàn)在靠在密封表面部分45上的力將一些聚合物以壓縮狀
態(tài)放置在頸邊44內(nèi)。此外，在與模具組件直接接觸的情況下，將處于壓縮狀態(tài)的材料 更有可能首先已固化，因此其經(jīng)較好地裝備以克服由預(yù)成型件26緊咬重新配置的芯組 件120而產(chǎn)生的阻力。
通過允許力施加于密封表面部分45上減少了移出力完全傳遞通過壁厚度56 (其中 一些聚合物可能未完全固化)的需要。因此，壁厚度56不再需要如此剛性以克服由預(yù) 成型件26緊咬芯表面58而產(chǎn)生的摩擦，因此允許從重新配置的模具組合件100中較早 地移出預(yù)成型件26，而沒有扭曲或變形的風(fēng)險。試驗(yàn)指示總體預(yù)成型件26制造時間的 縮減多達(dá)五秒。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員一般將圖5所示的頸環(huán)配置稱為芯鎖配置。圖7說明本發(fā)明的 替代腔鎖頸環(huán)配置或?qū)嵤├?，其展示替代頸環(huán)組件218b (未說明替代頸環(huán)組件218a)、 替代芯組件220和具有替代子分型線264的替代芯固持器241。
圖8是類似于圖7的局部橫截面圖。替代頸環(huán)218b已初始在平行于軸21的箭頭 "AAA"方向上移動而開始從替代芯組件220中移出預(yù)成型件26。替代頸環(huán)218b(和218a， 圖8中未說明)已沿著替代子分型線264與替代芯固持器241和替代芯組件220分離。 替代子分型線264以與重新配置的子分型線164類似的周圍的方式終止于密封表面部分 45上。
通過此腔鎖頸環(huán)配置的替代頸環(huán)218b (和218a，圖8中未說明)而作用的預(yù)成型 件26移出或彈出力以與芯鎖配置類似的方式不僅施加于頸邊44的有螺紋部分46和操 縱環(huán)部分48上，而目.施加于頸邊44的密封表面部分45上。
圖9是說明另一實(shí)施例的局部橫截面圖，所述實(shí)施例在預(yù)成型件26上形成稍許修 改的頸邊144，其具有處于斷面上并在經(jīng)修改的頸邊144周圍且與重新配置的分型線164 的末端對應(yīng)的密封表面階梯65。周圍的密封表面階梯65建立具有兩個高度的稍許修改 的密封表面部分支配性密封表面145a和從屬性密封表面145b，其在平行于軸21的方 向上的高度差異約為0.001到0.005英寸，更優(yōu)選地0.001到0.002英寸(0.025到0.050 mm)。支配性密封表面145a在附接閉合件(未說明)時首先與閉合件接觸。
圖IO說明其中沿著分型線164發(fā)生排氣的替代實(shí)施例。通過將圖IO與圖9進(jìn)行比 較，容易了解其差異。分型線164經(jīng)重新配置以當(dāng)處于閉模位置時在芯120與頸環(huán)插入 物318a和318b之間提供排氣口 302。明確地說，圓柱形頸環(huán)表面(面朝芯的表面)200 與圓柱形芯表面301之間存在約0.02-0.1 mm范圍內(nèi)的間隙，以允許在填充模制材料期 間包含在閉合模具腔中的空氣排出。
優(yōu)選地，排氣路徑經(jīng)由芯的漸細(xì)鎖定表面中機(jī)械加工的局部凹槽304而繼續(xù)，以向
芯120的柄體與鎖定環(huán)141的內(nèi)徑之間的間隙空間中出現(xiàn)的環(huán)境條件提供連續(xù)的排氣路 徑。在此位置中提供排氣口改進(jìn)了模制物件的頸部的填充速率，并幫助形成無缺陷的密 封表面。在模制循環(huán)的注射階段期間，所注射材料的快速填充推動俘獲在閉合腔空間內(nèi) 的空氣。除非此空氣可容易地逃逸，否則其被很快壓縮并變得過熱，且因此可能會導(dǎo)致 材料的前導(dǎo)邊緣燃燒。其次，除非允許空氣逃逸，否則模制零件可能不完全成形， 一些 少量被俘獲空氣可阻止材料在凍結(jié)之前到達(dá)其目的地。
在圖IO實(shí)施例中，排氣口 302設(shè)置成大體平行于預(yù)成型件縱軸，或大體垂直于密 封表面145a和145b。因此，階梯65也大體平行于縱軸。階梯65在蓋子在成品的頸上 向下旋擰時提供較好的密封。階梯上的陡邊允許表面下的稍許可延展的蓋子變形并產(chǎn)生 較好的液體和氣不能透入的密封。在一些應(yīng)用中，少量熔融塑料將進(jìn)入排氣口 302，從 而在鄰近于階梯65的支配性密封表面145a上形成小突起303。此突起還將幫助用蓋子 形成較有效的密封。
圖11說明根據(jù)本發(fā)明的第二替代實(shí)施例。在此實(shí)施例中，分型線164經(jīng)重新配置 以在芯120與頸環(huán)插入物318a和318b之間提供排氣口 402。明確地說，截頂圓錐形頸 環(huán)表面300與截頂圓錐形芯表面401之間存在約0.02-0.1 mm范圍內(nèi)的間隙，以允許在
填充模制材料期間排出包含在閉合模具腔中的空氣。優(yōu)選地，排氣路徑經(jīng)由芯的漸細(xì)鎖 定表面中機(jī)械加工的局部凹槽404而繼續(xù)，以向芯120的柄體與鎖定環(huán)141的內(nèi)徑之間
的間隙空間中出現(xiàn)的環(huán)境條件提供連續(xù)的排氣路徑。當(dāng)然，局部凹槽可包括機(jī)械加工到 頸環(huán)和/或芯固持器中的一個或一個以上凹槽。此處也產(chǎn)生上文描述的相同益處。在此替 代方案中，排氣口 402設(shè)置成相對于預(yù)成型件縱軸和密封表面145a的平面成銳角(例 如，15度)，且相對于密封表面145b成鈍角。優(yōu)選地，排氣口 402設(shè)置成遠(yuǎn)離模制物件 的縱軸沿圓周成一角度。當(dāng)然，排氣口 402可朝著模制物件的縱軸在相反方向上成一角 度。
3.工藝
在操作中，將熔融塑料注射到模具中，且在芯與腔壁之間形成預(yù)成型件。隨后，為 了從芯中彈出預(yù)成型件，在箭頭AA的方向上提升頸環(huán)。如圖5-8中可清楚地看出，提 升部分201接觸頂部密封表面并將預(yù)成型件提升離開芯。優(yōu)選地，盡管預(yù)成型件頂部表 面的外層此時優(yōu)選為固體，但預(yù)成型件的內(nèi)部尚未固化。
當(dāng)前實(shí)施例是有利的，因?yàn)榇嬖诙鄠€側(cè)部作用插入物(頸環(huán))，其保持閉合(如同 接續(xù)環(huán)一樣)以通過推動其末端(密封表面)而使零件從芯中彈出(脫模)。但稍后在 彈出器沖程中，頸環(huán)向一旁移動以在接近彈出器沖程結(jié)尾處避開外部突起特征(螺紋和
支撐凸緣)。此側(cè)部作用由作用在安裝到彈出器棒(未圖示)(上面安裝有頸環(huán))的末端 的輥上的凸輪引起。因此，當(dāng)前實(shí)施例在大部分(50-90 %)彈出器沖程期間推抵著零
件的末端。
一旦與芯分離，預(yù)成型件就可移動到模制后冷卻臺(post mold cooling station),或 預(yù)成型件可彈出到裝運(yùn)容器中。由于預(yù)成型件通過主要作用在頂部密封表面而非螺紋上 的力而從芯中脫模，所以預(yù)成型件的內(nèi)部部分不必完全固化，從而允許較早地脫模且循 環(huán)時間縮短2秒到5秒。
4. 有利特征
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的有利特征包含
-預(yù)成型件模具頸環(huán)模制表面配置，其包含預(yù)成型件模制表面的頂部表面的一部分。 -預(yù)成型件模具頸環(huán)配置，其可向預(yù)成型件表面施加脫模作用力，所述預(yù)成型件表
面垂直于所述脫模作用力的方向。
-頸環(huán)結(jié)構(gòu)，其具有用于在垂直于彈出軸的平面上抵著經(jīng)模制零件推動的表面，且
頸環(huán)結(jié)構(gòu)與'K之間包含排氣口 。
5. 總結(jié)
因此，已描述一種用于從芯中有效地彈出模制塑料預(yù)成型件從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)時間和成 本縮減的方法和設(shè)備。
雖然本發(fā)明縮短了一般具有垂直于其軸的圓形橫截面形狀的吹塑模制容器預(yù)成型 件的制造時間，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，本發(fā)明同等適用于例如提桶、漆罐、 搬運(yùn)箱等可能具有非圓形橫截面形狀的其它模制產(chǎn)品，以及需要與預(yù)成型件注射模具類 似的大致配置和模具設(shè)計特性的其它類似產(chǎn)品。
附圖中用框概括展示或標(biāo)明的各個組件全部是在注射模制領(lǐng)域中眾所周知的，且其 特定構(gòu)造和操作對于實(shí)行本發(fā)明的操作或最佳模式并不關(guān)鍵。
雖然已相對于當(dāng)前認(rèn)為是優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)了解，本發(fā)明不 限于所揭示的實(shí)施例。相反，本發(fā)明希望涵蓋包含在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的 各種修改和等效配置。所附權(quán)利要求書的范圍應(yīng)被賦予最廣泛解釋以便包含所有此類修 改和等效結(jié)構(gòu)及功能。
上文論述的所有美國和外國專利文獻(xiàn)均在此以引用的方式并入具體實(shí)施方式
中。
權(quán)利要求
1. 一種用于從模制結(jié)構(gòu)中彈出模制塑料物件的設(shè)備，其包括頸環(huán)提升結(jié)構(gòu)，其具有第一部分，其經(jīng)配置以接觸模制塑料物件的側(cè)部；以及第二部分，其經(jīng)配置以沿著大體垂直于提升方向的線接觸所述模制塑料物件的末端，所述第二部分經(jīng)配置以便不接觸所述模制塑料物件的所述末端的內(nèi)圓周部分，所述第二部分經(jīng)配置以當(dāng)處于閉模位置時在所述第二部分與所述模制結(jié)構(gòu)之間提供排氣口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述塑料物件包括單件塑料預(yù)成型件，且其中所 述模制結(jié)構(gòu)包括模芯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述預(yù)成型件具有帶有凸緣、螺旋形螺紋和圓形密封表面的頸部，所述圓形密封表面具有大體垂直于所述提升方向的圓形嚙合部分，且其中所述提升結(jié)構(gòu)第二部分經(jīng)配置以與所述圓形嚙合部分的大體50%嚙合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述提升結(jié)構(gòu)具有分別與所述預(yù)成型件頸部凸緣 和所述預(yù)成型件頸部螺紋嚙合的部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二部分經(jīng)配置以使得所述排氣口設(shè)置成大 體平行于所述提升方向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二部分經(jīng)配置以使得所述排氣口設(shè)置成相 對于所述提升方向成銳角。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述第二部分經(jīng)配置以使得所述排氣口設(shè)置成遠(yuǎn) 離所述模制塑料物件的縱軸沿圓周成一角度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括移動裝置，所述移動裝置促使所述頸環(huán) 提升結(jié)構(gòu)與所述模制結(jié)構(gòu)之間的相對移動，以從所述模制結(jié)構(gòu)中彈出所述模制塑料物件，所述移動裝置促使所述頸環(huán)提升結(jié)構(gòu)在大部分開放沖程期間保持接觸所述模 制塑料物件的所述末端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述移動裝置在所述模制塑料物件固化之前促使 所述相對移動。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述移動裝置在所述模制塑料物件的所述末端處 的表層部分固化之后促使所述相對移動。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述提升結(jié)構(gòu)包含- 有螺紋部分，其經(jīng)配置以與所述模制塑料物件頸中的螺旋形螺紋嚙合；以及 圓柱形部分，其經(jīng)配置以接觸所述模制塑料物件的大體平行于所述提升方向的表 面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述第二部分將壓縮力施加到所述模制塑料物 件，其中所述有螺紋部分將壓縮力和剪切力兩者施加到所述模制塑料物件，且其中 所述圓柱形部分將剪切力施加到所述模制塑料物件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述第二部分將剪切力和所述壓縮力兩者施加 到所述模制塑料物件。
14. 一種注射模制機(jī)，其包括模具腔，其經(jīng)配置以接納熔融材料并將其形成為模制物件； 模芯，其經(jīng)配置以與所述模制物件嚙合；以及頸環(huán)彈出結(jié)構(gòu)，其經(jīng)配置以通過將壓縮力施加到所述模制物件的末端而從所述模 芯中彈出所述模制物件，所述頸環(huán)結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以(i)在所述模制物件的頸區(qū)域中 緊咬蓋子嚙合機(jī)構(gòu)，目.(ii)在大部分開放沖程期間接觸所述模制物件的密封部分 的外圓周部分的大體一半，所述頸環(huán)彈出結(jié)構(gòu)具有(i)設(shè)置成大體垂直于提升方 向的提升表面，和(ii)設(shè)置成大體平行于所述提升方向的面朝芯的表面，所述面 朝芯的表面在所述面朝芯的表面與所述芯之間提供排氣間隙。
15. —種用于從具有頸環(huán)結(jié)構(gòu)的模制結(jié)構(gòu)中彈出模制塑料預(yù)成型件的方法，其包括以下 步驟使所述模制塑料預(yù)成型件的圓形頸部上的有螺紋部分與所述頸環(huán)結(jié)構(gòu)嚙合；使所述模制塑料預(yù)成型件的圓形頸部的末端部分的大體50%與設(shè)置成大體垂直于彈出方向的頸環(huán)提升表面接觸；在閉模位置中在模芯與所述頸環(huán)結(jié)構(gòu)的面朝芯的表面之間提供排氣氣隙；以及 在大部分開放沖程期間將壓縮力施加到所述模制塑料預(yù)成型件的所述頸部的所述末端部分，以從所述模制結(jié)構(gòu)中彈出所述模制塑料預(yù)成型件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述頸環(huán)結(jié)構(gòu)在所述施加步驟期間還將剪切力 施加到所述模制塑料預(yù)成型件。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述接觸漸細(xì)部分的步驟包括使所述漸細(xì)部分與相對于所述提升表面成銳角的漸細(xì)表面接觸的步驟。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述提供步驟包括提供相對于所述彈出方向形 成銳角的排氣氣隙的步驟。
19.一種模制塑料預(yù)成型件，其包括管狀主體，其具有閉合端、開放端和縱軸；有螺紋頸部，其鄰近于所述開放端密封表面，其設(shè)置在所述開放端處且大體垂直于所述縱軸，所述密封表面具有在 大體平行于所述縱軸的方向上彼此偏移的支配性密封表面和從屬性密封表面，所述支配性密封表面具有在所述縱軸的方向上延伸穿過所述開放端的突起。
全文摘要
本發(fā)明提供一種注射模制方法、設(shè)備和模制產(chǎn)品，借此提升結(jié)構(gòu)和/或步驟具備提升部分，所述提升部分經(jīng)配置以沿著大體上垂直于提升方向的線大體上接觸模制塑料物件的末端的一半。由于所述模制塑料物件由其末端提升，所以所述物件不必在其內(nèi)部固化，因此允許較早從模具中移出所述物件，從而縮短循環(huán)時間。優(yōu)選地，頸環(huán)在大部分開模沖程期間僅與所述模制塑料物件的外圓周部分嚙合。同樣優(yōu)選地，當(dāng)處于閉模位置中時，所述提升結(jié)構(gòu)的面朝芯的表面與所述芯形成排氣間隙。
文檔編號B29C45/40GK101384414SQ200780005527
公開日2009年3月11日 申請日期2007年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者威廉·E·米勒 申請人:赫斯基注射器成型系統(tǒng)有限公司