制造吹模的方法
【专利摘要】本发明描述了制造塑料容器的分段吹模的方法。根据前述，通过在将要制造的吹模的至少一个段的反模型上火焰喷涂含有金属和/或陶瓷的至少一层制造了吹模坯，然后所述至少一层被从反模型上分离。这样可以特别简单且可重复制造吹模。
【专利说明】制造吹模的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造塑料容器特别是塑料瓶的吹模的方法，用本方法制造的吹模及用这样的吹模生产的塑料容器。
【背景技术】
[0002]众所周知，塑料容器，如塑料瓶等是通过在吹模里拉吹加热瓶坯生产的。吹模被沿着待吹制的容器的主轴分割成两半，这两半在拉吹塑料瓶之前和之后可以打开。吹模半基本上与将要生产的瓶子的反面一致，且通常通过刨刀、侵蚀、涂层吹模的内表面来制造，取决于将要制作的瓶子表面的复杂程度。因此，每一个吹模半要单独制作，例如，使用适当的CAD方法将单独工艺步骤用相对复杂的方式连起来。 [0003]其他技术问题是由于吹模里的功能腔产生的，例如，以管道的形式回火吹模或接收传感器等等。制作这些腔相对比较复杂。
【发明内容】
[0004]因此需要有种简化制作塑料容器吹模的方法，特别是用在具有很多吹站的吹塑机上的吹模的系列生产。
[0005]这个目的通过如权利要求1所述的方法满足。包括制作吹模坯的步骤，即在将要生产的吹模的至少一段的反模型上火焰喷涂含有金属和/或陶瓷和/或塑料的至少一层，并且将所述至少一层从反模型上分离。
[0006]至于吹模的制造过程，吹模段的内壁随后被认为是正模具，而用于火焰喷涂的反模型被认为是反模具。反模型是形状基本上与将要生产的容器或容器的一部分的形状一致的物体。换句话说，反模型基本上与用反模型分别形成的吹模的部分腔形状一致。吹模以众所周知的方式沿着吹模上提供的以便打开/关闭吹模的至少一个分型面被分割。优选的，恰好一个在垂直方向上将吹模分开的分型面被提供。
[0007]火焰喷涂作为一个集合名词，包括很多已知的喷涂方法的变体，例如电缆火焰喷涂，粉末火焰喷涂，高速火焰喷涂，电弧喷涂等等。
[0008]含有金属和陶瓷的层可以理解成至少一种金属或一种陶瓷物质的一部分是明确包括在内的以够影响材料的性质，与金属或陶瓷杂质，微量元素等是不同的。优选的，含有金属和/或陶瓷的层的金属含量至少是25%和/或陶瓷含量至少是25%。
[0009]发明中的分离可以理解成脱模，具有通过至少一层喷涂层基本形成的结构的吹模坯，与含有反模型的模具分开。多余的材料、边等，如果需要的话，可以机械去除。
[0010]优选的，反模型首先被涂层吹模坯的接触层，然后被涂层吹模坯的载体层。与载体层相比，接触层有适应预定的吹塑工艺的导热性和/或较低的导电性和/或较高的机械耐磨性和/或较好的抗微生物性能。接触层基本上形成了在吹塑过程中有效的吹塑模具的内壁。
[0011]导热性适应于吹塑模具加工，因此接触层的导热性比载体层的导热性高。这使吹制容器很快冷却下来。本发明的具有适应性的接触层的导热性也可以比载体层的导热性低一些。这使热量在吹制容器中保持，取决于过程的设置。对于标准应用，接触层相对高的导热性满足从容器迅速散热的需要。热传导又特别受接触层的厚度的影响。例如除了相当低的导热性，当传导层各自较薄时，热传导充分。热量通过接触层传导从而被特别的促进或抑制。
[0012]例如，三氧化铝或含有三氧化铝的接触层适合提高机械耐磨性和电绝缘。对于隔热，例如氧化锆或含有氧化锆的接触层是适合的。特别坚硬且牢不可破的接触层可以用例如氧化铝或含有氧化铝和/或二氧化钛或含有二氧化钛生产。为了普遍提高摩擦性能，氧化铬制成的或含有氧化铬的接触层适合。为了良好的抗微生物以防止或降低微生物生长，含有银离子的接触层适合。为了提高耐腐蚀性接触层优选的与水泥或三氧化铝支撑层连接使用。
[0013]本发明中的方法，接触层喷涂在反模型上是特别有利的，而不像我们所知道的方法，需要应用在已经模制的吹塑段(也就是正模具)，因为后者接触层常常需要修整工作。此外，本发明中的方法可以应用一个相对薄的接触层，尤其是接触层比载体层薄。因此就可以减少接触层相对昂贵的材料的花费。相对地，由足够导热和稳定物质制成的载体层可以低成本生产。因此，载体层主要负责机械支撑接触层，确保在吹模的每一个单独的区域有充分的热传导，并且如果需要的话，接受功能元件，如回火管道、传感器等等。
[0014]在有利的实施例中，通过全圆周涂镀容器或容器模型制造吹模坯且随后分割涂层的容器或容器模型。例如，全圆周涂镀的容器可以是一个样品瓶、原型等等。
[0015]本发明的反模型原则上可以用任何材料，如塑料、蜡、复合材料、泡沫、玻璃等等，用金属制成的反模型是特别有利。本发明的涂层，金属层普遍来说尤其适合，例如，由低熔点的招-镍合金制成。
[0016]在特别有利的实施例中，通过将圆周的容器或容器模型部分的圆周嵌入，特别的，在粘塑性底板上，且涂层暴露在外面的容器部分制造吹模坯。原则上，任何模型体可以取代容器被嵌入到合适的底板。粘塑性嵌入可以理解成非弹性嵌入，例如，通过按压容器或模型体进入合适的，永久塑性形变的材`料。通过将模型体嵌入到粘塑性载体材料，可以制作吹模坯，特别是，半壳形状的。
[0017]因此，特别是当旋转对称的容器可以只用一个反模型形状的母模生产许多吹模组时，反模型可以描述为将要塑型的几何体的一半。这样的吹模组应用在具有多个腔体的拉伸吹塑机上。对于非旋转对称容器，例如成形的瓶子，这样的吹模组通常情况下可以用相应的两个反模型生产，也就是两个母模。
[0018]用本发明的反模型，吹模可以特别的划算且很快地制成。
[0019]优选的，反模型包括样本容器，例如，来源于系列生产的塑料瓶，特别是，填满了冷却介质和/或在正压力下的塑料瓶。但是，其他的反模型也可以使用，例如，由金属、塑料、玻璃、复合材料等制成的实验体，样品等。
[0020]用冷却介质，特别是冷却剂，反模型的过热和/或吹模坯在火焰喷涂中的收缩可以相抵消。由于有超压，特别是薄壁的塑料容器等等在火焰喷涂中能够机械稳定，尤其可以抵消在火焰喷涂中的收缩。
[0021]此外，由化学和/或热力学上可溶的和/或可拆卸的材料制成的可分解的反模具优选的临时应用到吹模坯背对着反模型的侧面，尤其是在载体层上，通过火焰喷涂应用金属和/或陶瓷涂层。从周围的金属和/或陶瓷涂层去除具有特别形状的可分解的反模具，所述特别形状使得可分解的反模具移除后，形成了功能腔，例如传递导热介质的管道。可分解的反模具可以从周围的涂层中被去除，例如，使用合适的溶剂和/或将其融化。产生的腔可以用来冷却吹模，加热吹模，接收传感器，有效的加热元件，有效的冷却元件，电力线等等，和/或引导压缩空气。
[0022]由此产生的回火的管道可以使传递的传热介质和相邻的吹模壁之间有特别好的传热，而没有任何隔热中间层。此外，回火管道可以以与接触层特别小的距离和/或与接触层的距离基本不变被制造。
[0023]几个可分解的反模具可以应用在吹模坯上，例如，以联合的方法步骤的形式。许多腔，例如回火管道、连接的通道、供应渠道等等，因此就可以，几乎不耗费技术努力并且特别地划算地被制造。特别是，复杂的管道结构可以在吹模内制成。吹模的每一个部分必须优选的加热到不同的温度这样生产成形的瓶子有很多的优点。
[0024]在另一个优选的实施例中，传热管可以进一步应用到吹模坯背对着反模型的侧面上，尤其是直接应用到载体层上，并且通过火焰喷涂应用金属和/或陶瓷涂层。这样的传热管道优选的为制成薄壁的管道和/或管子，以确保传递的传热介质和相邻的吹模壁区域之间良好的传递热量。随后用火焰喷涂得到的金属和/或陶瓷涂层提高热传递及避免吹模壁和导热管之间的空隙。
[0025]优选的，至少温度传感器、压力传感器、加热元件、和/或冷却元件进一步应用到吹模坯背对着反模型的侧面，特别是，直接在载体层上，并且通过火焰喷涂应用金属和/或陶瓷涂层。这使得传感器和有效的操作的加热元件和冷却元件很容易集成，以便热量很好地传导到相邻的吹模壁部分。
[0026]优选的，电磁可读数据载体，特别是RFID芯片，进一步应用到吹模坯背对着反模型的侧面。这允许产品设`计、监控和鉴别吹模。特别是在回填吹模坯的情况下，这样的数据载体免受具有侵略性的清洁剂和机械压力以及以产品盗印者看不到的方式嵌入到吹模。
[0027]优选的，反模型释放吹模坯时发生弹性形变，和/或吹模坯从分离反模具上分离时发生弹性形变。特别是，弹性的反模型用底切等等使吹模坯的脱模容易。例如，反模型可以设计成可轻微按压固定的薄壁的半壳用于脱模。
[0028]优选的，反模型安装在底板上，至少一个反模具作为扣紧件以在外模具壳等处粘附吹模坯。当制作吹模坯时，反模型和至少一个反模具共同涂层。用至少一个反模具，功能表面可以被提供，特别是在封闭状态的吹模里的相应的吹模彼此接触的区域，吹模坯可以以很好的配合方式固定在支撑结构上，例如在外模具壳上。
[0029]本发明特别有利的实施例包括在吹模坯背离反模型的侧面有回填步骤，特别是用含有金属的树脂、金属合金和/或，特别是含有金属的泡沫。例如，机械精加工后，吹模坯可以随意地定位在注塑模具的一个模具箱里或底板上，并且用例如铝含量在80~90%的树脂回填。低熔点的金属合金也可以实现回填。作为一个替换，用含有铝的泡沫气泡也是可以想到的。
[0030]优选的，吹模坯放在外形半壳里且通过回填使其相连。这样的半壳可以用金属或塑料制成且各自都与吹模坯有一个有效的配合。这样安装吹模坯后，吹模坯和吹塑半之间的缝隙可以以简单的方式回填。为了促进模具载体和吹模半之间的热转移，回填优选的用具有良好的热传导性质的树脂或合金进行。以这种方式，本发明中的生产塑料容器过程中特别有效的吹模回火可以在吹模坯中实现。回火设备，例如铜管、铝管等传输热传导介质，也可以铸进回填。相似地，温度检测，压力控制的传感器可以合并到吹模、回填等。
[0031]回填的热传导性质优选的在I到IOOW/ (m*K)范围内，载体层的热传导性质优选的在I到500W/(m*K)范围内，接触层的热传导性质优选的在I到500W/(m*K)。
[0032]载体层的厚度优选的在I到5mm之间，特别是2到3mm。接触层的厚度优选的在
0.1到Imm之间，特别是0.1到0.5mm。
[0033]主张的目的也通过权利要求14的吹模及权利要求15的容器满足。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]本发明的优选的实施例在图中被说明。
[0035]图1是本发明的制作方法的优选的实施例示意图；
[0036]图2是本发明的回填的吹模坯平面示意图；
[0037]图3是本发明的吹模坯的层结构示意图；
[0038]图4是本发明的吹模坯的截面图；
[0039]图5是用本发明的吹模制成的容器及相关的吹模的示意图。
【具体实施方式】
[0040]如图1及图4所示，本发明制造吹模I的方法的一个优选实施例包括步骤A，在这个步骤中提供将要制造的一个吹模段3，例如，吹模半的一个反模型2。反模型2是基本与将要制作的吹模段3的内壁3a的反模具一致的主体，因此，与被附上这个吹模段3的吹模I的部分腔5a的正模具一致。优选的，吹模I的吹塑腔5包括两个互补的部分腔5a，5b，关于吹模I的分型面I’对称。吹模也可进一步优选的由三个互补的部分腔组成，即两个部分腔分别为5a，5b以及一个相关联的底板部件(没有显示)。
[0041]如图所示，反模型2能用塑料瓶制成，它的一半沿着主轴嵌入到底板6，其特别的由粘塑性材料制成。同样地，图1的反模型2可以由金属、塑料、泡沫材料等任何模型体制成，例如用数控铣床等等。图1所示的底板6也可以是刚性底板。
[0042]如果反模型是中空体2，特别是薄壁的塑料瓶，那么反模型2可以在正压下填充冷却剂或气体。这样会降低和/或避免热量引起的收缩和/或塑料机械变形，尤其是在随后的焰喷中。
[0043]在步骤B中，吹模坯9用我们所熟知的涂法7火焰喷涂在反模型2上。吹模坯9的结构优选的具有多层，在背离反模型2的侧面9a上包括高架功能结构，特别是附着在吹模坯9中形成的腔，例如通道壁面等等。通过火焰喷涂得到的产品会参照图3详细的说明。
[0044]火焰喷涂后，吹模坯9与反模型2分离。脱模用分离的箭头10图示表示。为了使在切口区域等其他地方的脱模更容易，特别的，反模型2可形成弹性。取决于层的结构和吹模坯9材料的厚度，设计具有弹性以便脱模也是基本上能想到的。但是，吹模坯9优选的至少要很坚硬使其与吹模I分开时不会变形。
[0045]在可选择的步骤C中，吹模坯9由于回填11和/或准备安装到吹模I使其机械稳定。为此，提供一个合适的外模具12以使吹模坯9和外模具12间形成的间隙被回填11填充。回填11由具有热传导和其强度能够适应随后的生产作业的材料组成。含有金属的泡沫和/或含有金属的树脂等材料是适合的。
[0046]反模型2基本上被设计为永久模。例如，对于吹制旋转对称的容器的许多相应的吹模半可以用一个反模型2制造。制作非旋转对称的容器，如图5所示形成的瓶子32，关于相关联的吹模31的分型面31’镜面彼此对应的一对反模型(没有显示)是需要的。
[0047]使用单一的反模型2，或相对应的一对反模型，可以制成一系列单独的吹模半，为了组装具有相同吹模I的吹塑机的吹腔。就能以低成本制造一系列的具有相对低的尺寸公差的吹模I。
[0048]图3是本发明的吹模坯9优选的层结构的示意图。根据前述，它包括接在第一步涂层步骤中应用到反模型2的接触层13，例如同样也用火焰喷涂。此外，提供了随后用火焰喷涂将其应用到接触层13的载体层14。载体层14主要具有机械支撑及热传导功能。
[0049]在随后的吹制中，接触层13与它们接触，就像与加工介质、清洁剂等接触。相应地，接触层13特别地适应后面的在吹模I内的生产环境。
[0050]优选的,接触层13比载体层14薄。用在接触层13上的相对贵的材料就能节省下来。相对于载体层， 接触层13相比载体层14优选的性质是导热性特别适应各自的吹制过程和/或较低的电传导和/或较高的机械耐磨性和/或较高的坚硬程度和/或抗张力强度和/或较强的耐腐蚀性和/或抗微生物性。
[0051]如图3所示，高架功能结构15，比如以腔壁的形式，例如冷却管道、加热管道等等，优选的在吹模坯9背对着反模型2侧面提供。这样的功能结构15能够以非常简单的方式制造，因为火焰喷涂载体层14后，至少一个可分解的反模具16首先临时被应用，例如，通过嗔涂在载体层14上。
[0052]可分解的反模具16也是一个高架结构，以凸起的网络的形状等等。可分解的反模具16由可以被再分解的和/或用溶剂能分离的和/或通过加热载体层14分离的材料组成。很多种材料，甚至可能是水溶的材料，比如在160°C左右成为焦糖的稠化糖溶液，可以用来做可分解的反模具16。
[0053]在去除可分解的反模具16之前，也要用火焰喷涂优选为包含金属和/或陶瓷的涂层，这样就形成了功能结构15的框架，特别是形成了冷却管道，加热管道，电缆管道或类似的腔的壁。载体层14和功能结构15优选的用同样的材料制成。
[0054]可分解的反模具16能够完全自动地喷涂。它们允许直接在载体层14上形成反模具腔。分解反模具16后，中空的腔就基本与分解的反模具层的形状一致。因此，腔体，特别是与吹模I内表面距离很小的管道就能产生了。这样的管道，与沿着侧面9a离开的单独的管道或管相反，也能随意地适应载体层14的轮廓，在直接接触的地方随着载体层。特别是在回火管道和载体层14的壁上之间的隔热气泡能可靠地避免。
[0055]具有冷却或加热吹模半的良好热传导性质的回火管道可以以几乎任何分布型且划算的方式特别制成。
[0056]取代或附加于分解的反模具16，单独的管道或管也可以永久地附在载体层14上，然后再用火焰喷涂附上一层涂层。也是在这种情况，这样的管道或管的涂层可以由与载体层14同样的材料制成。[0057]脱模后，吹模坯9可以带着功能结构15以在图1中的实施例所述的同样的方式回填。热传导可以用合适的回填材料提高，例如，含有金属的泡沫，含有金属的树脂等等。
[0058]在图4中，本发明中的具有吹模坯9的吹模I在截面示意图显示了。它包括两个相对于吹模I的分型面I’镜像排列的吹模半3，4。此外，吹模半3，4的两个相关联的外部模具壳19，20也被示出。分别在吹模坯9及外部模具壳19，20之间形成的间隙用回填21填充。
[0059]连接结构9b也被示出，所述连接结构9b是在火焰喷涂吹模坯9的过程中形成的，是吹模坯9的一个组成部分。连接结构9b用来很好地配合吹模坯9在外部模具壳19，20的定位，通过与相应的连接结构19a，20a啮合，比如凹槽等等。吹模半的组装可以这样进行以使吹模坯9首先处于很好配合的方式挂进外模具壳19，20，通过回填21随后就能与外模具壳19，20无间隙连接。最后，例如用母模将吹模半用我们所熟知的方式安装在铰链吹模载体(未显示)上。
[0060]吹模坯9的连接结构9b的生产可以这样完成，连接结构9b的相应的反模具6a在图1所示的底板6或相似的底板上形成。这些反模具6a与反模型2 —起在火焰喷涂中涂层，以建立连接结构9b作为吹模坯9的组成部分。吹模坯9的连接结构9b及相应的反模具6a只在图1和图2中表示了。
[0061]本发明中的使用吹模31制造的一个容器32，通过在图5中用一个成形的瓶子的实例表示出来。根据图5左边的平面图所示，提供两个关于吹模31的分型面31’的镜面相同的吹模半33，34。它们可以根据制作镜面对称的反模型的方法步骤制造。容器32的表面性质可以以简单的方式与相互关联的吹模坯35，36的接触层13相适应。
[0062]如果需要的话，在组装之前，本发明的喷涂在反模型上的吹模坯9，35，36可以在吹模半中进行机械后处理，例如，清理毛刺、平`滑边缘等等。
[0063]吹模坯9，35，36的材料，特别是接触层13和载体层14的材料可以容易地适应容器的特别制作条件和产品需要。特别是由于制作参数、工具等等没有根本性的变化情况下容易调整火焰喷涂方法的这种情况是可能的。因此，本发明的方法使制作这样的吹模半既划算又制造公差低，而且灵活的适应生产条件的变化和产品需要。
[0064]由于火焰喷涂可用的材料有很多的选择，因此，不改变方法的基本序列吹模半可以灵活地适应多数不同的需要。当吹塑容器时，不同的回填11，21通过很小的努力也能适应各自的热要求。为此，例如，仅仅是含有金属的添加剂的组成等等需要适应。相似地，吹模半分段温控的冷却管道或通道能够容易地，以灵活的方式与吹模半的内部合并。本发明的方法特别允许制成与表面的距离尽可能最小的管道，在吹塑时是有效的，并且与这些表面的距离不变。
[0065]与可分解的反模具16类似，功能元件37可以永久地合并到吹模坯9，35，36里。这可以是温度测量、压力测量、冷却元件、加热元件和/或可以非触点地阅读的数据载体(例如RFID芯片)的传感器。本发明中的这些元件37或元件37附着的腔体通过火焰喷涂方法在背离各自的反模型的侧面分别涂镀或形成和合并到吹模坯9，35，36。在吹模坯9，35，36中定位这样的元件37灵活地适应各自的测试任务或控制任务。通过将这这些功能元件37合并到吹模坯9，35，36中，由此就在吹模半3，4，33，34的内部，这些元件37可以以简单的方式使不受机械损坏、过程媒介、清洁溶剂的影响等等。用这种方式，本发明特别也可以保证制作吹模1，31操作`可靠。
【权利要求】
1.制造塑料容器(32)吹模(1，31)的方法，特别是塑料瓶，包括制造吹模坯(9，35，36)的步骤:在将要制造的所述吹模的至少一段(3，4，35，36)的反模型(2)上用火焰喷涂含有金属和/或陶瓷和/或塑料的至少一层(13，14)，并且从所述反模型上分离所述至少一层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述反模型(2)首先被涂层所述吹模坯(9)的接触层(13)，随后被涂层所述吹模坯(9，35，36)的载体层(14)，与所述载体层相比，所述接触层包含特别适应预定吹制过程的导热性和/或较低的导电性和/或较高的机械耐磨性和/或较大的韧性和/或拉伸强度和/或较强的耐腐蚀性和/或抗微生物性。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述吹模坯(9，35，36)通过完全的圆周涂层容器或容器模型并且随后分割所述涂层的容器/容器模型而制造。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述吹模坯(9，35，36)通过将容器或容器模型部分圆周的嵌入在，特别的，粘塑性底板(6)上并涂覆所述容器的暴露部分制造。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于所述反模型(2)包括样品容器，特别是用冷却介质和/或在正压力下填充的塑料瓶。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于至少由化学和/或加热可拆卸材料制成的可分解的反模具(16)临时应用在所述吹模坯(9)背对着所述反模型(2)的侧面(9a)，并且通过火焰喷涂应用金属和/或陶瓷涂层。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于导热管永久应用在所述吹模坯(9)背对着所述反模型(2)的侧面(9a)，并且通过火焰喷涂应用金属和/或陶瓷涂层。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于至少一个功能元件(37)以温度传感器、压力传感器、加热元件`、和/或冷却元件的形式进一步应用到所述吹模坯(9)背对着所述反模型(2)的侧面(9a)，并且通过火焰喷涂应用金属和/或陶瓷涂层。
9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于电磁可读数据载体，特别是RFID芯片，进一步应用到所述吹模坯(9)背对着所述反模型(2)的侧面(9a)。
10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于所述反模型(2)分离所述吹模坯(9)时发生弹性形变，和/或所述吹模坯自所述反模型分离时发生弹性形变。
11.根据权利要求1-10任一所述的方法，其特征在于所述反模型(2)安装在底板(6)上，用至少一个反模具(6a)作为紧固件将所述吹模坯(9)粘附在外模具壳(19，20)，当制造所述吹模坯(9)时，所述反模型(2)和所述反模具(6a)共同用火焰喷涂涂层。
12.根据权利要求1-11任一所述的方法，还包括回填所述吹模坯(9)背对着所述反模型(2)的侧面的步骤，特别是用含有金属的树脂、合金金属和/或特别是含有金属的泡沫的回填(11)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述吹模坯(9)放置在外模具壳(19, 20)并且在那用回填连接。
14.用权利要求1-13任一所述的方法制造的吹模(1，31)。
15.通过用权利要求14所述的吹模(1，31)拉吹的塑料瓶(32)。
【文档编号】C23C4/12GK103774081SQ201310488521
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2012年10月17日
【发明者】托马斯·阿伯切特 申请人:克朗斯股份公司