包括延遲的圍模操作的容器制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過吹制塑料坯件的容器制造，所述塑料例如是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET) O
【背景技術(shù)】
[0002]容器制造的傳統(tǒng)技術(shù)是吹制(可選地同時(shí)進(jìn)行拉伸)。該技術(shù)在于將預(yù)先加熱至高于材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(在PET的情況下約為80°C )的溫度的坯件(即經(jīng)過預(yù)成型操作的預(yù)型件或中間容器)引入配備有限定容器型腔的壁部的模具中，并通過頸部將例如是氣體(一般是空氣)的加壓流體注入到坯件中，以使材料貼靠在模具的壁部上。
[0003]通常，流體的注入通過兩個(gè)步驟進(jìn)行，即在(一般約為5巴至7巴的)低壓下進(jìn)行的第一步驟(稱為預(yù)吹制)，隨后是在(一般約為20巴至30巴的)高壓下進(jìn)行的第二步驟(稱為吹制)。
[0004]對于需要容器承受較大熱應(yīng)力的熱充填應(yīng)用，已知形成過拉伸底部，該過拉伸底部或者用于吸收容器在熱充填時(shí)的變形，或者用于更好地耐受熱應(yīng)力。
[0005]為了獲得這種過拉伸底部，通常采用配備有最初是收起的、在成型過程中展開以在底部處推壓材料的可動(dòng)模具底部的模制單元，該模制單元如美國專利US 6 277321 (SCHMALBACH — LUBECA)中所述的。
[0006]通常被稱為“圍模(boxage)”的這種技術(shù)實(shí)施起來相當(dāng)棘手。實(shí)際上，必須在將材料拉伸超過其最終形狀以加快底部定型的意愿與避免材料在獲得其最終形狀前固化的需要之間找到某種折衷。盡管在前述專利文獻(xiàn)中對該問題進(jìn)行了清楚的描述，但該文獻(xiàn)仍未明確可解決所述問題的辦法，而是僅建議優(yōu)選限制預(yù)吹制階段與模具底部上升之間的時(shí)間間隔。
[0007]實(shí)際上，進(jìn)行圍模的方式直接影響容器底部的質(zhì)量和性能。
[0008]對允許獲得符合技術(shù)要求的容器的假定的機(jī)器參數(shù)選擇有用的底部定型的理論建模，一般基于模具底部勻速上升的假設(shè)(線性模型)。
[0009]然而，該線性模型并沒有正確說明實(shí)際情況。實(shí)際上，考慮到容器中的壓力變化，在圍模時(shí)容器阻礙模具底部上升的阻力也是變化的，因而導(dǎo)致模具底部的移動(dòng)速度的變化。
[0010]在這些情況下，可以看到，不僅模具底部不能在理論模型所預(yù)測的時(shí)刻完成其行程，而且在模具之間(因而容器之間)還出現(xiàn)差異，使得難以獲得相同的且符合相同技術(shù)要求的容器。
[0011]另外，注意到，考慮到模具底部的較低的初始位置，存在當(dāng)模具底部上升時(shí)徑向過拉伸到超過最終容器底部的極限的材料會(huì)被卡夾(必要時(shí)壓軋)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0012]上述原因合理地促使相對于吹制提前進(jìn)行圍模，即在向坯件中注入高壓流體前使模具底部上升。此外，這也是前述專利文獻(xiàn)US 6277321所主張的，但該文獻(xiàn)未對此進(jìn)行充分闡釋。
[0013]迄今為止，由于尚無在成型過程中直接觀察坯件的觀察部件，因而對成品容器的質(zhì)量的控制以及對機(jī)器中通過編程控制的參數(shù)(尤其是吹制的壓力和流量、控制模具底部移動(dòng)的時(shí)刻)的確認(rèn)(或改變)由具有足夠資格和經(jīng)驗(yàn)的操作人員進(jìn)行，以便可視并人工地評估容器的質(zhì)量。
[0014]然而，人為控制盡管是必不可少的，但仍是過于冗長且主觀的，而不允許可靠、快速、尤其是可擴(kuò)充為全部機(jī)器使用的編程控制。迄今為止，仍由行家進(jìn)行調(diào)整，因而通常仍需要使生產(chǎn)線停止運(yùn)轉(zhuǎn)以避免不合格容器積聚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明旨在完善使用圍模的容器制造技術(shù)，尤其以助于生產(chǎn)自動(dòng)化并提高容器的質(zhì)量和穩(wěn)定性。
[0016]為此，本發(fā)明提出一種在模具中由塑料坯件制造容器的制造方法，所述模具配備有限定容器型腔的壁部、以及相對于壁部在收起位置和展開位置之間可動(dòng)的模具底部，其中在所述收起位置，模具底部相對于型腔收退而延伸，在所述展開位置，模具底部封閉型腔，所述制造方法包括:
[0017]一將坯件引入模具的階段；
[0018]一預(yù)吹制階段，該預(yù)吹制階段包括向坯件注入處于所謂預(yù)吹制壓力的加壓流體；
[0019]一吹制階段，該吹制階段在預(yù)吹制階段后進(jìn)行，包括向坯件注入處于所謂吹制壓力下的加壓流體，其中吹制壓力高于預(yù)吹制壓力；
[0020]一圍模階段，該圍模階段包括使模具底部從其收起位置向其展開位置移動(dòng)，該圍模階段在吹制階段期間在坯件中的壓力達(dá)到吹制壓力后開始。
[0021]這樣，模具底部的移動(dòng)變得不受容器中的壓力影響，這是因?yàn)槿萜髦械膲毫竞愣?。在恒定移?dòng)命令下，模具底部的移動(dòng)速度因而是恒定的，同樣，模具底部達(dá)到其行程終點(diǎn)的時(shí)刻是恒定的。因此，無需復(fù)查通過復(fù)雜性的非線性模型對圍模的建模，便有利于所述方法的自動(dòng)化。
[0022]可以單獨(dú)地或組合地考慮以下多個(gè)附加特征:
[0023]—設(shè)置在時(shí)刻tB1控制圍模電動(dòng)閥打開的操作，使得:
[0024]tB1+AtB^ t S3
[0025]其中:
[0026]AtB是圍模電動(dòng)閥的響應(yīng)時(shí)間，
[0027]tS3是坯件中的壓力自此達(dá)到吹制壓力的時(shí)刻；
[0028]一模具底部在時(shí)刻tB3到達(dá)其展開位置，使得:
[0029]tB3< t D2
[0030]其中，tD2是在使坯件與大氣連通后所述坯件自此至少部分降壓的時(shí)刻；
[0031 ]-降壓階段包括掃氣步驟，在掃氣步驟期間內(nèi)，同時(shí)打開除氣電動(dòng)閥和掃氣電動(dòng)閥，以通過開有孔口的拉伸桿將處于吹制壓力下的流體注入到容器中；
[0032]一降壓階段包括在時(shí)刻tD1控制除氣電動(dòng)閥打開以使坯件與大氣連通的操作，使得:
[0033]tD1+ Δ tD^ t B3
[0034]其中，Λ tD是除氣電動(dòng)閥的響應(yīng)時(shí)間；
[0035]—在降壓階段前具有在時(shí)刻ts4關(guān)閉吹制電動(dòng)閥的操作、以及在時(shí)刻t BA1打開掃氣電動(dòng)閥的操作，使得:
[0036]tS3〈tBA2〈tS5〈tD2
[0037]其中:
[0038]tBA2= tBA1+AtBA
[0039]tS5= t s4+ Δ ts
[0040]tD2=tD1+AtD
[0041 ] Δ tBA是掃氣電動(dòng)閥的響應(yīng)時(shí)間，
[0042]Δ ts是吹制電動(dòng)閥的響應(yīng)時(shí)間；
[0043]-除氣階段包括掃氣步驟，在掃氣步驟期間內(nèi)，同時(shí)打開除氣電動(dòng)閥和掃氣電動(dòng)閥；
[0044]-降壓階段包括除氣步驟，在除氣步驟期間內(nèi)，除氣電動(dòng)閥保持打開，而掃氣電動(dòng)閥關(guān)閉；
[0045]一圍模階段以模具底部從其高位向其低位退回而結(jié)束，該退回始于除氣步驟結(jié)束時(shí)；
[0046]一模具底部的退回與除氣步驟同時(shí)開始，或在除氣步驟開始后開始。
【附圖說明】
[0047]根據(jù)下面參照附圖所作的說明，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將得到體現(xiàn)，附圖中:
[0048]一圖1是示出了在其中進(jìn)行容器成型的模具的剖面圖，示出了處于預(yù)吹制操作開始時(shí)刻的情況；
[0049]—圖2是類似于圖1的視圖，示出了處于預(yù)吹制操作結(jié)束時(shí)的情況；
[0050]一圖3是類似于圖1的視圖，示出處于圍模操作結(jié)束時(shí)的情況；
[0051]一圖4是曲線圖，在該圖中，與模具底部位置平行地繪出:在坯件、和隨后由坯件形成的容器中壓力的變化曲線；以及控制預(yù)吹制操作、吹制操作、圍模操作、掃氣操作、除氣操作的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]圖1至圖3示出了用于通過拉伸吹制利用塑料坯件3 (實(shí)際上，坯件一般是通過注塑獲得的預(yù)型件)制造容器2的模具I。
[0053]模具I具有壁部4，該壁部限定圍繞模具的主軸線6分布的內(nèi)腔5，主軸線6在待成型容器是回轉(zhuǎn)對稱形時(shí)形成模具I的對稱軸線。
[0054]腔5部分地限定用于容器2的側(cè)壁或主體的型腔。壁部4在下部具有開口 7，該開口限定用于模具底部8的通道，該模具底部被安裝成相對于壁部4在圖1和圖2所示的低位與圖3所示的高位之間可動(dòng)，其中在所述低位，模具底部8向下與開口 7分開，在所述高位，模具底部8封閉開口 7。模具底部8具有上表面9，該上表面限定用于容器2的底部的型腔。在高位，模具底部8閉合腔5，因而完整形成容器2的型腔，在吹制時(shí)，材料貼靠在所述型腔上。將模具底部的低位與高位間的距離稱為模具底部的“行程”，該行程在圖4中以C表示。
[0055]坯件3、和隨后由坯件形成的容器2，通過坯件3 (或相應(yīng)地容器2)的環(huán)箍11置于模具I的上表面10上，所述環(huán)箍限定坯件3 (或相應(yīng)地容器2)的頸部12，該頸部保持在模具I外。
[0056]在環(huán)箍11的下方，坯件3 (隨后容器2)具有主體13和底部14，所述主體大體沿軸向方向延伸，底部14起初為半球形(圖1)，然后一旦抵靠模具底部8成型(圖3)，便從主體13的下端部大體沿徑向方向延伸。
[0057]為了由坯件3制造容器2，進(jìn)行如下操作。
[0058]模具I處于圖1所示的構(gòu)造、且底部8位于其低位，將預(yù)先加熱到高于材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(在PET的情況下，約為80°C )的溫度的坯件3引入模具。
[0059]因此，將可動(dòng)的拉伸桿15通過頸部12沿軸向方向插入到坯件3中；一旦桿15到達(dá)坯件3的底部14，便通過向坯件3中注入處于(小于15巴，例如約為5巴至7巴的)預(yù)吹制壓力Pl的流體(尤其是空氣)開始預(yù)吹制。根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施方式，桿15是空心的，并開有通向腔5的孔。
[0060]拉伸速度和空氣流量使得在整個(gè)預(yù)吹制過程中，桿15與坯件3的底部14保持接觸。
[0061]當(dāng)桿15到達(dá)模具底部8并在此貼靠成型中的容器的底部14時(shí)(圖2)，模具底部8始終位于其低位。
[0062]預(yù)吹制壓力Pl不足以使材料緊貼在模具I的壁部4上，因此需要向成型中的容器2注入高于預(yù)吹制壓力Pl的吹制壓力P2 (實(shí)際上，吹制壓力P2大于或等于15巴，例如約為20巴至30巴)。
[0063]因此，在坯件3中出現(xiàn)壓力的急劇升高，直至該壓力等于吹制壓力P2。在保持如此成型的容器2中的吹制壓力P2 —段預(yù)定時(shí)間后，通過兩個(gè)步驟對容器進(jìn)行降壓。
[0064]第一步驟在于通過掃氣電動(dòng)閥保持向容器2注入處于吹制壓力P2的流體(吹制電動(dòng)閥關(guān)閉)，而同時(shí)使容器與大氣(即自由空氣)連通。
[0065]所謂掃氣的這個(gè)步驟允許使流體在容器2中流通以使容器材料固化，同時(shí)使材料與壁部4保持接觸以進(jìn)行熱定型。容器2中的壓力經(jīng)歷第一次快速下降，直至穩(wěn)定在處于預(yù)吹制壓力Pl與吹制壓力P2之間的中間值P3。
[0066]所謂除氣的第二步驟在于停止通過掃氣電動(dòng)閥的流體注入，同時(shí)保持容器2與大氣連通。因此，容器2中的壓力經(jīng)歷第二次快速下降，直至達(dá)到大氣壓。
[0067]被稱為圍模的使模具底部8上升的操作在吹制操作期間內(nèi)開始，以使底部14的材料輕微的過拉伸，該過拉伸有利于分子的定向(因而有利于剛度)，并有利于在模具底部8的上表面9上的定型。