通过施加由拉伸杆控制的压力分布来形成容器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及由预制件形成容器并以液体填充所述容器的方法。
[0002]本发明还涉及用于形成和填充容器的工作台，以及涉及使用这种工作台形成和填充多个容器的机器。
[0003]本发明涉及使用不可压缩液体来使预制件变形，从而由预制件形成容器的被称为液压成形的领域。
[0004]在本申请中，“液体”具有物理意义。其表示任何不可压缩的且能流动的介质。液体可具有低粘度(如水和酒精)、中粘度(如食用油或汤)、或高粘度(如酸奶或奶油制品)。液体可以是均匀或不均匀的(包括果肉或食物的肩)。其不局限于食物。不可压缩液体例如可以是水、或其它饮料、身体护理产品、家庭和花园护理产品、医学流体、燃料、工作流体等。
【背景技术】
[0005]在液压成形领域，众所周知的是:以适于使预制件的壁抵靠模具腔体的壁的压力，将不可压缩液体注射至由塑性材料制成的加热预制件中，以使得预制件变形并获得模具腔体的形状和待制造容器的形状。
[0006]然而，该压力级不足以使预制件完全地成形为容器也是众所周知的，这意味着预制件利用施加至预制件的压力取得的形状并非正好为模具腔体的形状，且需要额外的变形以使预制件的壁完全抵靠模具腔体的壁。这尤其体现在当必须在容器壁的外表面上复制压制的字母或logo的情况或者当壁具有脊时的情况。要获得局部具有非常小的曲率半径的形状是非常困难的。
[0007]为了这个目的，在以第一压力注射液体之后，在短时间期间向预制件施加大于第一压力的第二压力，以在预制件内创建压力峰值，该压力峰值布置成使得预制件最终成形为容器。
[0008]为了向预制件施加第二压力，已经提出了若干解决方案。FR-2978371已经公开了在液体源和注射装置的出口之间包括压缩器件的注射装置。该压缩器件布置成暂时地增加通过注射装置的出口注射的液体的压力。因此，当未使用压缩器件时，液体以第一压力进行注射；以及当致动压缩器件时，液体的压力增加以提供完成容器的形成所需的压力峰值。这种液体成形方法的缺陷在于，其需要有两个密封机构:一个密封机构的致动器介于压缩器件和液栗之间，而另一密封机构的致动器介于馈送导管和预制件颈部之间。
[0009]US-2011/0135778还公开了通过暂时改变注射至容器中的液体的压力来施加压力峰值。在该注射装置中，布置成辅助容器的轴向扩张的拉伸杆包括放置成使预制件的内体积与大气流体连通的排气口。由于拉伸杆的排气口中存在压力损失，所以这样的注射装置无法在预制件的变形期间，精确地控制预制件内的压力。
[0010]US-2013/0122136公开了用于将空气和液体注射至容器的颈部中以形成所述容器的装置。液体通过管进行供给。密封机构在管和颈部之间延伸。一旦密封机构封闭管和颈部之间的间隙，容器仍通过管与液体源静止地流体连接，且该管不会运动至容器中。
[0011]根据另一解决方案，W0-2012/037054公开了这样一种方法，在该方法中，液体以第一压力注射至置于具有第一体积的模具腔体中的预制件中。当将要施加压力峰值时，通过使模具的一部分运动而使模具腔体的体积减小，从而增加施加至预制件的压力。这些解决方案满足要求，但是需要更换注射装置和/或模具以及模具保持件，以执行从第一压力增加压力至第二压力的步骤。因此，用于制造容器的机器更加复杂，且在现有机器上实施这些解决方案或者提供新的机器昂贵且费时。
[0012]本发明的目的之一在于，通过提出用于制造容器的、能以更简单的方式施加和控制第二压力的方法，来克服这些缺陷。
【发明内容】
[0013]为了这个目的，本发明涉及用于由具有内体积的预制件制造填充有液体的容器的方法，该方法使用包括出口并连接至液体的源的注射装置，该方法包括以下步骤:
[0014]-将出口放置成与预制件密封流体连通，
[0015]-通过出口将液体从源注射至预制件的内体积，
[0016]-封闭内体积和液体源之间的密封阻隔部，封闭的密封阻隔部形成液密的封闭体积，所述封闭体积至少包括内体积，封闭体积一旦充满液体便进行密封阻隔部的所述封闭，
[0017]-将活塞构件放置于所述封闭体积中，
[0018]-当密封阻隔部封闭时驱动所述活塞构件，以使得封闭体积中的液体压力增加，
[0019]其中，在活塞构件的致动期间，活塞构件至少部分地进入预制件的内体积内。
[0020]本发明的密封阻隔部界定充满不可压缩液体的封闭体积。因此，活塞构件在封闭体积中的部分的表面可通过致动活塞构件在封闭体积内的液体上施加力。该力可增加液体的压力并趋于使预制件变形。活塞构件至少部分地进入预制件的内体积内的事实允许使所述密封阻隔部非常靠近预制件的开口。这为密封阻隔部提供了附加功能。事实上，本发明的密封阻隔部可界定待填充在形成容器中的液体的体积。当出口从预制件撤回时，定位于内体积外的液体的量受到密封阻隔部的限制。因此，通过将密封阻隔部放置成靠近预制件的开口，可减少或避免当注射装置撤回时液体的溢出。
[0021]与本发明相反，US-2013/0122136中描述的装置和方法没有使用用于增加容器内的压力的活塞构件。
[0022]换言之，本发明涉及由具有内体积的预制件制造填充有液体的容器的方法，该方法使用包括出口并连接至液体的源的注射装置，该方法包括以下步骤:
[0023]-将出口放置成与预制件密封流体连通，
[0024]-通过出口将液体从源注射至预制件的内体积，
[0025]-在内体积和液体源之间封闭注射装置出口附近的刚性密封阻隔部，所述刚性密封阻隔部包括允许活塞构件通过密封阻隔部以液密的方式进行运动的端口，所述刚性密封阻隔部和所述活塞构件形成液密的封闭体积，所述封闭体积至少包括内体积，一旦封闭体积充满液体便进行密封阻隔部的所述封闭，
[0026]-当密封阻隔部封闭时，通过使活塞构件通过密封阻隔部在封闭体积中运动，来增加封闭体积中液体的压力，
[0027]其中，在活塞构件的致动期间，活塞构件至少部分地进入预制件的内体积内。
[0028]具有刚性封闭的密封阻隔部确保在通过使活塞构件在封闭体积中运动而增加压力期间将不存在压力损失。
[0029]根据基于本发明的方法的另一特征，注射装置还包括:
[0030]-入口，与所述液体源流体连通，
[0031]-腔室，在入口和出口之间延伸，
[0032]-中空控制杆，包括在腔室中延伸的密封环，活塞构件在中空控制杆的内部延伸，
[0033]-密封器件，设置在活塞构件和密封环之间，以防止液体在活塞构件和密封环之间流动，
[0034]密封阻隔部的所述封闭通过使中空控制杆从注射位置运动至密封位置来进行，其中，在注射位置中，出口经由腔室与入口流体连通，在密封位置中，密封环封闭腔室以使得密封阻隔部隔离封闭体积与腔室的剩余部分。
[0035]与US-2011/0135778中公开的设备相反，本发明的密封阻隔部阻止液体在活塞构件(例如由拉伸杆形成)和密封环之间流动。这允许在预制件的变形期间精确地控制预制件内的压力。
[0036]根据基于本发明的方法的另一特征，活塞构件是在预制件的内体积中运动以引起预制件的变形的拉伸杆。拉伸杆实际上是可用于增加封闭体积内的液体压力的刚性实心杆。
[0037]这允许:例如在成形周期开始时使用拉伸杆，以用于预制件的纵向扩张；以及在成形周期的另一阶段期间使用相同的拉伸杆作为活塞构件。这提供了更加简单的成形工作台，因为拉伸杆的同一致动器可用作两个功能一先纵向地机械扩张然后液体扩张。因此，不必针对注射装置或用于形成容器的机器增加任何元件。该方法因此可与配备有利用拉伸杆来辅助容器形成的注射装置的任何机器一起使用。
[0038]此外，使用拉伸杆来控制模具腔体内的压力允许精确地调谐所述压力，并允许根据需要以简单的方式向预制件施加特定的压力分布。
[0039]根据基于本发明的方法的另一特征，在液体的注射期间，该方法包括以下步骤:
[0040]-使拉伸杆沿着限定轴线方向的轴线A平移运动至预制件的底部，
[0041]-推动拉伸杆以使预制件轴向地变形，以及
[0042]-在封闭密封阻隔部之前，从内体积收回拉伸杆的至少一部分。
[0043]收回拉伸杆使得拉伸杆位于能够再次进入内体积中以改变液体压力和扩张预制件的位置。
[0044]根据基于本发明的方法的其它特征:
[0045]-该方法还包括将预制件放置于模具中，所述模具形成具有待制造容器的形状的模具腔体，预制件在液体喷射至预制件中之前，放置于由热塑性材料制成且加热至比预制件材料的玻璃化转变温度更高的温度的模具中，
[0046]-液体的注射是主要的变形步骤，所述液体以布置成引起预制件朝向模具腔体的壁的变形的第一压力进行注射，以及密封阻隔部的封闭发生在所述变形的预制件获得中间形状时，
[0047]-通过适于将液体从液体源输送至注射装置的入口的注射器件，向液体施加第一压力，密封阻隔部在所述注射器件和注射装置的出口之间延伸，
[0048]-通过增加活塞构件在封闭体积内的体积，进行所述活塞构件的致动，界定所述封闭体积的其它部件是预制件本身和相对于预制件固定的近似刚性的部件，
[0049]-活塞构件的致动使得在内体积内施加第二压力，所述压力布置成使预制件从其中间形状进一步变形成模具腔体的形状，以获得已填充和已形成的容器。
[0050]通过使用活塞构件(其可以是拉伸杆)而施加第二压力，以增加预制件内的压力。[0051 ] 根据基于本发明的方法的其它特征:
[0052]-施加第一压力直至中间形状呈现出与待制造容器的体积的95%和98%之间对应的体积，施加第二压力以使得中间形状的体积进一步增加2%至5%以获得所形成的容器，
[0053]-该方法包括保持步骤，在该保持步骤期间，变形的预制件形状维持在模具腔体的形状，控制施加至活塞构件的力以使得施加至封闭体积中的液体的力遵循预定压力分布。
[0054]根据基于本发明的方法的另一特征:
[0055]-通过使活塞构件在已变形预制件的封闭和填充体积内运动以及通过缩小模具腔体的体积来施加第二压力。
[0056]根据该特征，可通过使用活塞构件和通过缩小模具腔体的体积