本發(fā)明涉及一種用于制造預(yù)制件的方法和裝置，以便對(duì)于之后的吹塑過程形成有利的頸部幾何結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

預(yù)制件是由至少一種熱塑性材料構(gòu)成的、注射成型的坯料，所述預(yù)制件用于在吹塑機(jī)中制造經(jīng)伸長吹塑的塑料容器。

為了按照本發(fā)明的描述以通常方式制造預(yù)制件，對(duì)塑料原材料進(jìn)行塑化加工并且接著以高的壓力在單型腔或多型腔的成型工具中進(jìn)行壓制。

存在根據(jù)圖1的預(yù)制件，所述預(yù)制件幾何結(jié)構(gòu)上基本上由頸部-和柄部區(qū)域及底部圓頭構(gòu)成，以及預(yù)制件內(nèi)部由于使用了成型工具中的型芯而是空心的。頸部區(qū)域這樣成型，以使得所述頸部區(qū)域可以構(gòu)造為例如能利用螺旋蓋重新封閉。頸部區(qū)域在輸送環(huán)上方在吹塑過程期間不允許經(jīng)受其他改變，因?yàn)榉駝t存在下述危險(xiǎn)：封蓋系統(tǒng)喪失其復(fù)雜的性能、例如密封性。

相反，輸送環(huán)下方的區(qū)域、即緊接著的柄部區(qū)域和底部圓頭在溫度增高的情況下被吹塑成空心體，由此使得塑料被延展并且在此顯著地加強(qiáng)。為此，待變形的預(yù)制件區(qū)域在幾何結(jié)構(gòu)上與型芯幾何結(jié)構(gòu)相互作用地負(fù)責(zé)之后形成的瓶子質(zhì)量。

需指出的是，頸部和柄部之間的溫度曲線為了最優(yōu)的結(jié)果必須使溫度突然躍變大約50-80℃，然而目前幾乎不能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這在大多數(shù)情況中導(dǎo)致由于逐漸的溫度傳遞使得輸送環(huán)下方的材料在伸長吹塑過程期間不能最優(yōu)地拉到瓶體中，這導(dǎo)致不必要的材料損耗。

通常來說，成型工具是生產(chǎn)系統(tǒng)中的最高投資。因此，處于極高價(jià)值的是，所述成型工具高效地運(yùn)行。因此，外皮與強(qiáng)化冷卻的成型鋼直接接觸并且由此在那里快速固化的預(yù)制件無損傷地并且無機(jī)械變形地脫模，由此，成型工具在無時(shí)間損失的情況下準(zhǔn)備好用于下一個(gè)生產(chǎn)循環(huán)。

在通常的快速生產(chǎn)循環(huán)中，在預(yù)制件壁的內(nèi)部留存有顯著的剩余熱量，所述顯著的剩余熱量導(dǎo)致重新加熱，由此可以使預(yù)制件重新變軟并且結(jié)晶，這使其變得不可用。

由此絕對(duì)必要的是，在多個(gè)生產(chǎn)循環(huán)期間將預(yù)制件在脫模之后繼續(xù)強(qiáng)化地在單成型部件中、即所謂的冷卻套筒中進(jìn)行冷卻。

如圖1中所示的預(yù)制件相應(yīng)于目前的現(xiàn)有技術(shù)，其中，不可避免的是，預(yù)制件的特別是底部圓頭和柄部區(qū)域中的壁厚具有類似的壁厚。如果材料由于澆注區(qū)域中或頸部區(qū)域中的較薄的壁厚而提早凍結(jié)，則不能避免在冷卻階段中由于熔融物的保壓(或后續(xù)壓力)并且在與包含頸部區(qū)域在內(nèi)的整個(gè)預(yù)制件的作用的情況下收縮，結(jié)果這導(dǎo)致在預(yù)制件的關(guān)鍵區(qū)域中、特別是在頸部區(qū)域中的不期望的塌陷。

預(yù)制件幾何結(jié)構(gòu)(如同在圖2中示出的那樣并且其優(yōu)點(diǎn)在下文中說明)由此不能(或者僅僅在考慮相應(yīng)的、維持所需保壓的措施的情況下)以公知的注射成型方法制造，因?yàn)閷?duì)于該發(fā)明而言期望輸送環(huán)下方的頸部區(qū)域中的壁厚比隨后的螺紋區(qū)域中的壁厚薄得多并且由此通過該薄區(qū)域的提早凍結(jié)不再能避免塌陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在此本發(fā)明的中心任務(wù)在于，實(shí)現(xiàn)一種方法和一種裝置，通過其可以制造在輸送環(huán)下方具有顯著有利的輪廓的預(yù)制件。優(yōu)點(diǎn)在于，后續(xù)吹塑機(jī)的紅外加熱裝置可以通過這個(gè)現(xiàn)在增大的表面在減小壁厚的同時(shí)更高效地導(dǎo)入熱能以便使塑料快速地處于能拉伸的溫度上。由此可以在加熱預(yù)制件時(shí)更多地考慮到頸部自身——所述頸部不能被加熱，從冷的頸部區(qū)域至熱的預(yù)制件體的溫度躍變應(yīng)該是盡可能突然或階躍的。由此，在拉伸吹塑過程期間可以使直接在輸送環(huán)下方的材料有利于瓶體地被最佳地拉出，這實(shí)現(xiàn)了節(jié)省原材料。

為了制造這種預(yù)制件，在此整體上提出三個(gè)解決方案，這些解決方案要么已經(jīng)在成型工具中應(yīng)用，要么之后在再冷卻中應(yīng)用。

因此，在第一方案中例如在成型工具的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)的是，這樣設(shè)計(jì)預(yù)制件的造型，以至于頸部的過渡部中的絕大部分實(shí)際上是薄壁的，然而提供至少兩個(gè)或更多的通道，所述通道不提早地冷卻并且由此維持通往頸部的保壓(或后續(xù)壓力)。這些通道在制成的注射型坯上顯示為接片，如果所述接片盡可能對(duì)稱地分布在圓周上，則所述接片不會(huì)消極地影響之后的吹塑過程。

本發(fā)明在此描述了一個(gè)替換的第二方案，在工具中實(shí)現(xiàn)至少兩個(gè)滑移件，所述滑移件盡可能在保壓階段結(jié)束時(shí)還在注射成型工具中實(shí)現(xiàn)輸送環(huán)下方的薄輪廓。通過選好的時(shí)間點(diǎn)使擠壓過程甚至支持所述保壓。在該解決方案中也產(chǎn)生接片，取決于滑移件的分離點(diǎn)地，所述接片的數(shù)量與采用的滑移件的數(shù)量直接相關(guān)。然而這些接片可以構(gòu)造為比用于純粹的注射成型解決方案所需的接片薄得多，因?yàn)檫@些接片中的熔融物的凍結(jié)不再具有影響。

根據(jù)本發(fā)明的在頸部區(qū)域下方的預(yù)制件被薄地沖壓的第三個(gè)方案可以在再冷卻中實(shí)現(xiàn)并且基于剩余熱量的事實(shí)，所述剩余熱量導(dǎo)致預(yù)制件的再次軟化。在這個(gè)處于再冷卻之內(nèi)的解決方案中(在此從工具中取出的預(yù)制件在不繼續(xù)進(jìn)行冷卻的情況下原則上會(huì)重新軟化，也就是說，調(diào)節(jié)到確定溫度水平上并且由此又能容易地變形)，可以通過沖壓實(shí)現(xiàn)期望的輪廓。在現(xiàn)有技術(shù)中描述的是，預(yù)制件柄部和預(yù)制件圓頭通過接觸冷卻在冷卻套筒中被冷卻，而現(xiàn)在預(yù)制件柄部和輸送環(huán)之間的區(qū)域通過冷卻套筒功能的變型被排除在冷卻接觸之外，由此在這個(gè)部位上可以通過重新加熱調(diào)節(jié)出大約90-130℃的溫度并且所述區(qū)域由此又能變形。

與現(xiàn)有技術(shù)相反地，(在現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)制件原則上被強(qiáng)化地冷卻以便獲得一般盡可能加強(qiáng)的預(yù)制件)，本發(fā)明部分的基本思想在于，通過改變冷卻套筒的功能(即排除與輸送環(huán)下方的預(yù)制件區(qū)域的直接接觸)而在那里取消強(qiáng)化的冷卻并且由此允許重新加熱。輸送環(huán)下方的預(yù)制件區(qū)域在幾秒的條件處理時(shí)間之后具有下述的溫度水平：在所述溫度水平下所述預(yù)制件區(qū)域能夠最容易地變形。

為了使輸送環(huán)下方的預(yù)制件區(qū)域變形，可以使用特定的沖壓元件，所述沖壓元件有針對(duì)性地并且能復(fù)現(xiàn)地成型新的輪廓。

由固體材料、例如由工具鋼制造的沖壓元件這樣布置，使得所述沖壓元件可以通過簡單的軸向運(yùn)動(dòng)施加高的沖壓力。沖壓理解為通過牽拉、按壓和推擠使塑性材料像沖壓元件精確地預(yù)給出的那樣變形。在精度方面影響所述預(yù)制件區(qū)域中的沖壓過程的另一可能性是對(duì)沖壓體進(jìn)行主動(dòng)調(diào)溫。

原則上，沖壓過程理解為，沖壓元件將軟的塑料壓到硬的缸體上，所述缸體排除預(yù)制件的內(nèi)部形變。因此，塑料向上和向下偏移，由此，如果沖壓部位上方和下方的區(qū)域可以自由地軸向運(yùn)動(dòng)的話，預(yù)制件可以不顯著地能復(fù)現(xiàn)地變長。這個(gè)方法也與沖壓件的數(shù)量直接相關(guān)地具有輕的接片，因?yàn)樗鼋悠谳喞芯哂袔缀畏指舨?，所述輪廓在預(yù)制件頸部上形成。原則上，沖壓方法對(duì)于生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間沒有影響，因?yàn)槌尚凸ぞ咧械淖⑸涑尚偷臅r(shí)間比沖壓過程本身持續(xù)時(shí)間長。

附圖說明

下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。附圖中：

圖1以橫截面圖示出例如通常根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造的預(yù)制件，

圖2以橫截面圖示出預(yù)制件，在該預(yù)制件中，輸送環(huán)下方的區(qū)域通過不同的方法在注射成型過程之后或期間在成型工具中或者在再冷卻站中形成，并且壁厚可以在那里由此幾乎任意被減小，

圖3-6示出再冷卻單元的簡圖，沖壓元件集成在所述再冷卻單元中，并且由所述簡圖可以明顯看出如何施加沖壓力，

圖7示出從外部和從側(cè)面的在被卷繞的預(yù)制件頸部上的流道的簡圖，

圖8a-8b示出用于在填充過程之后或期間在成型工具中制造較薄的壁厚的、滑移件插件的應(yīng)用，

圖9示出用于預(yù)制件的示例性的生產(chǎn)裝置的俯視圖。

在下文中，附圖應(yīng)該有助于說明預(yù)制件頸部的制造過程。

具體實(shí)施方式

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造的預(yù)制件。所述預(yù)制件可以具有用于另外的螺紋制造步驟的輸送環(huán)3，然而將來也可能的是，取消這個(gè)輸送環(huán)3，因?yàn)轭A(yù)制件必要時(shí)可以在接片之間的區(qū)域中被抓持。在此，在輸送環(huán)3下方區(qū)域中的壁厚具有與在螺紋區(qū)域15中類似的壁厚12。圖2的對(duì)于吹塑過程優(yōu)化的、具有在輸送環(huán)3下方減小的壁厚9的預(yù)制件由于熔融物凍結(jié)的危險(xiǎn)而只能受限地通過注射成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榈挚诡A(yù)制件在冷卻過程期間收縮的保壓不再能在決定性的區(qū)域中起作用。

在本發(fā)明中列出了三個(gè)解決方案來說明如何制造圖2中的預(yù)制件。然而在此要說明的是，所有三個(gè)方法在所描述的預(yù)制件區(qū)域的圓周上產(chǎn)生至少兩個(gè)接片或通道14，然而所述接片或通道對(duì)于期望的結(jié)果不具有不利作用。然而為了能夠通過傳統(tǒng)的注射成型技術(shù)生產(chǎn)如圖2中所示的預(yù)制件，成型工具17這樣來設(shè)計(jì)，以至于在預(yù)制件頸部15下方的薄壁9上設(shè)置足夠?qū)挾鹊闹辽賰蓚€(gè)、更好三個(gè)如圖7中那樣的通道14，所述通道確保了頸部區(qū)域15中的保壓的維持。

然而，為了使通道14構(gòu)造得更窄，也可以如圖8a和圖8b中所示地將至少兩個(gè)滑移件元件13集成到成型工具17中，所述滑移件元件接著在最優(yōu)的時(shí)間點(diǎn)上在注射成型過程中使用。所述滑移件元件將模具中尚軟的塑料壓到對(duì)于吹塑過程不太關(guān)鍵的區(qū)域中并且在此必要時(shí)支持保壓階段。

然而，也可以在注射成型過程之后實(shí)現(xiàn)更窄的通道，其方式是，在第一次冷卻并且成型工具17打開之后以通常的方式利用提取臂18來提取所述通道并且將該變型移位到接著的再冷卻中。在此，提取臂18具有多個(gè)冷卻套筒8，圖1的預(yù)制件直至脖或頸部區(qū)域15地插入到所述冷卻套筒中。

不僅具有成型工具17的注射成型機(jī)而且提取臂18都已經(jīng)由現(xiàn)有技術(shù)充分公開。

圖3至6中示出一個(gè)這樣的冷卻套筒8。圖1的首先制造的預(yù)制件具有傳統(tǒng)的形狀(在輸送環(huán)3下方的區(qū)域中具有相對(duì)厚的壁厚)并且在其外部的體區(qū)域中在幾乎完全直接接觸的情況下被接收在水冷的冷卻套筒8中。對(duì)于這種通過液體或氣體運(yùn)行的冷卻不必詳細(xì)地研究，因?yàn)檫@種冷卻由現(xiàn)有技術(shù)以大量實(shí)施方式公開。

圖3中所示的左邊的預(yù)制件定位表明，冷卻套筒8在上方區(qū)域中具有沖壓元件5，所述沖壓元件支承在彈簧6上并且通過螺栓固定。預(yù)制件1以其輸送環(huán)3安放在沖壓元件5上并且由此還沒有到達(dá)其在所述預(yù)制件冷卻套筒8中的軸向末端位置。如果預(yù)制件不具有輸送環(huán)3，則預(yù)制件1替換地可以通過在所述預(yù)制件的底部圓頭上的可動(dòng)的、彈簧支承的底部支撐部11被放置在這個(gè)位置上。沖壓元件5在這個(gè)位置上還沒有進(jìn)行造型地貼靠在預(yù)制件1上，因此，這個(gè)區(qū)域可能由于缺失接觸冷卻而重新變熱。為了強(qiáng)化預(yù)制件的冷卻，冷卻套筒8的數(shù)量可以是成型工具17中的型腔的數(shù)量的數(shù)倍。因此，預(yù)制件1或預(yù)制件2在冷卻階段的停留時(shí)間可以持續(xù)多個(gè)注射成型循環(huán)。

為了盡可能最快地將成型工具17提供用于下一個(gè)注射成型循環(huán)，通過提取臂18將預(yù)制件從成型區(qū)域提取。在此，提取臂18占據(jù)一位置，由此使得上一次所制造的數(shù)量的預(yù)制件1的預(yù)制件嘴部與輸送板對(duì)置、軸向地對(duì)準(zhǔn)，與預(yù)制件相同數(shù)量的支撐銷4和加壓鐘形罩7安裝到所述輸送板上。輸送板可以由于現(xiàn)在接著的高的力需求為了簡便起見而直接安裝在可動(dòng)的閉合板上。然而所述輸送板也可以是一個(gè)獨(dú)立的可動(dòng)單元。

支撐銷4基本上設(shè)置用于：在提取抓具18與輸送板共同移動(dòng)時(shí)將預(yù)制件1定心并且在接著通過沖壓元件5進(jìn)行沖壓過程時(shí)盡量避免預(yù)制件內(nèi)徑變形。沖壓過程自身隨著提取抓具18和輸送板的同一個(gè)共同移動(dòng)而開始，在該共同移動(dòng)時(shí)，通過加壓鐘形罩7將所需的力導(dǎo)入到?jīng)_壓元件5上。實(shí)際的沖壓力通過沖壓元件5的錐形的支承裝置產(chǎn)生，所述錐形的支承裝置由此以相對(duì)于預(yù)制件軸線在幾何上預(yù)定的行程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。錐體的角度和形狀選擇為相應(yīng)于用于沖壓的力需求。

用于實(shí)際沖壓的力和時(shí)間點(diǎn)可以通過輸送板的自己的整體的驅(qū)動(dòng)裝置來確定。然而，如果輸送板直接與注射成型機(jī)的動(dòng)閉合板連接，則當(dāng)沖壓時(shí)間點(diǎn)應(yīng)該在時(shí)間上延遲時(shí)，需要使用個(gè)別的軸向驅(qū)動(dòng)裝置。

圖1的預(yù)制件在提取期間這樣支承在冷卻套筒8的內(nèi)輪廓中，以使得所述預(yù)制件雖然還可以進(jìn)行另外的、對(duì)于緊接著的沖壓所需的、在其長度上被確定的軸向行程，然而所述預(yù)制件被沖壓元件5阻止進(jìn)行該行程，因?yàn)檩斔铜h(huán)3放置在那里。如果預(yù)制件不具有輸送環(huán)3，則預(yù)制件優(yōu)選地通過可動(dòng)的、加裝彈性的底部支撐部11保持在這個(gè)確定的位置上。這個(gè)確定的軸向的剩余行程由支撐銷4、加壓鐘形罩7、預(yù)制件1以及沖壓元件5朝著回位彈簧6實(shí)施以用于沖壓過程。此外，在沒有輸送環(huán)3的預(yù)制件的情況下，底部支撐部11朝著壓力彈簧10運(yùn)動(dòng)。當(dāng)熱平衡通過沖壓部位9上的重新加熱而對(duì)于沖壓最優(yōu)時(shí)，則沖壓行程被理想地進(jìn)行。

沖壓元件5可以在進(jìn)行造型的區(qū)域中幾乎任意地成型并且定位。沖壓元件5可以是相同大小的或者采用不同的尺寸。數(shù)量也可以對(duì)于元件個(gè)別地任意選擇。理想的是三個(gè)至六個(gè)相同大小的沖壓元件5，所述沖壓元件分別可以在預(yù)制件2的沖壓位置上留下軸向的接片14。在這些接片14均勻地分配的情況下(這通過相同大小的沖壓元件5實(shí)現(xiàn))，之后的吹塑過程不具有缺點(diǎn)。

如果沖壓過程結(jié)束，則該系統(tǒng)可以卸荷，由此，回位彈簧使沖壓元件5并且由此使預(yù)制件2、加壓鐘形罩7和支撐銷4又回到初始位置上。當(dāng)然，回位彈簧6可以由氣動(dòng)功能來替代，從而預(yù)制件2的取出可以在任意之后的時(shí)間點(diǎn)通過沖壓元件5進(jìn)行。這尤其是決定性的，如果預(yù)制件為了進(jìn)一步再冷卻而應(yīng)該保留在具有接觸冷卻的冷卻套筒8中的話。在沒有輸送環(huán)3的預(yù)制件的情況下，沖壓元件5可以在任何情況下卸壓，因?yàn)轭A(yù)制件在這種情況中不軸向運(yùn)動(dòng)。