用于制备用于复合压力容器的内衬的方法和设备与流程

本发明涉及用于制备用于复合压力容器的内衬的新方法和设备，具体来说，本发明涉及用于制备内衬的方法的设备，而在围绕内衬的开口的区域中没有夹线(pinchline)。
背景技术：
：常见类型的复合压力容器包括内部流体密闭内衬、连接到内衬的至少一个凸台，以用于安装阀、安全装置或用于填充和排空容器的类似的连接装置。凸台布置成围绕位于内衬中的开口，使得安装在凸台中的连接装置连接到内衬的内容积。在该内衬的外部上布置一个或多个加强层以向容器提供必要的强度，以便在所需要的压力下储存流体。例如在wo00/66939和wo98/34063中公开了这种类型的容器，其中，加强层包括树脂涂覆纤维。用于生产用于压力容器的内衬的已知方法是通过吹塑模制(blowmoulding)。传统的吹塑模制工艺在本领域中是众所周知的。形成中空或部分中空制品的材料以型坯的形式提供。将吹针插入到布置在模腔中的型坯中。加压气体通过吹针进给到型坯中，以迫使该型坯膨胀直到起到达模腔的壁。为了吹塑模制大体上瓶形的容器，该容器具有伸长的形状以及布置在其一端处用于填充和排放的开口，型坯通常具有在两端处敞开的管的形式。该型坯布置成在吹针的上方，并且模腔围绕型坯闭合，使得型坯在其两端处通过闭合的模腔而不透气地密封。因此，型坯通过模腔的闭合边缘而被挤压或夹紧和焊接。在完成模制工艺之后，吹塑模制物体的区域将在模制物体中产生所谓的夹线。与远离夹线的区域相比，在夹线区域中的材料性质(诸如材料的厚度)会变化。这种不均匀的厚度可影响容器在压力下储存流体的可靠性。此外，围绕开口的区域中的夹线使得模制物体的外表面不均匀并且不光滑，经常在夹线的端部处有凹陷。当吹塑模制用于复合压力容器的内衬时，凸台通常布置成围绕开口，该开口在吹针所插入处保持内衬中，该开口是该内衬的内部容积的入口/出口开口并且由此是该容器的的入口/出口开口。在一些实施例中，内衬构造成具有超过一个开口，例如柱形内衬可在每个端部处具有开口并且在每个开口处布置凸台。凸台通过焊接、胶合或其他方式紧固到内衬上，并且凸台固定在包括夹线的区域中。夹线的不平整使得凸台难以固定到内衬，且需要提供围绕开口更平滑的外表面，以使凸台的安装更有效。在传统的方法中，在模制过程中位于模腔外部的型坯的其余部分在分离步骤中从模制的内衬移出。被移除的部分被称为废料。对于由同质聚合物制备的内衬来说，废料可通过研磨和作为聚合物起始材料的一部分进给到形成型坯的挤压机来再循环。当由不同聚合物材料的共挤层(co-extruded)的型坯来制备内衬时，废料将不是同质的，并且可再循环到共挤层中的一层的废料的量受到限制，这是因为必须控制废料再循环到的层的组成，以提供具有所需要的性质的层。从wo2016/059036中已知一种用于制备无夹线的内衬的方法，其中，避免夹线的问题以及与之相关联的问题，通过避免将用于吹塑模制的型坯夹在模腔内/通过模腔夹紧吹塑模制的型坯，并且替代地通过单独的挡板来执行在模具之外夹紧型坯而解决。通过迫使挡板元件朝向彼此来执行夹紧，因此将压力施加到型坯的外部，这与现有技术中闭合模腔以通过模腔元件向型坯的外部提供压力以迫使模腔元件与布置在它们之间的型坯在一起相类似。us5,217,729公开了一种用于塑料瓶的模具，该模具具有空气通道以用于在型坯膨胀时将腔中的空气减压。在吹塑模制期间，在模具与瓶表面之间几乎没有空气滞留，这产生高光泽度的瓶。技术实现要素：本发明目标在于提供一种制备内衬的新的替代方法，使得该内衬至少在以下区域中没有夹线：围绕最终内衬的至少一个开口的区域。本发明目标在于提供一种使型坯在闭合的模具中保持在位而不显著影响型坯材料分布的替代方式。本发明目标还在于提供一种可适用于与持续挤压的型坯一起使用的方法和设备。另一个目的是提供一种方法，该方法优选地可更快地执行和/或使得所形成的废料的量减少。本发明目标还在于限制执行吹塑模制的设备中的移动元件的数量。本发明的另一个目的是提供一种能够并适于制备由共挤式型坯制成的内衬的方法和设备，该共挤式型坯包括两个或更多个共挤聚合物层。现在已经发现，能够避免在吹塑模制工艺中挤压型坯，并且由此避免在围绕开口的区域中形成夹线。本发明提供了一种吹塑模制容器的方法，其中，该方法包括以下步骤：步骤a)从挤压头挤压管状的、中空的、伸长的型坯，其中，该型坯包括一个自由端；步骤b)使模制装备围绕该型坯闭合，其中，模制装备包括模腔和至少一个孔，其中，至少一个孔提供了从闭合的模制装备的外部到模腔中的开口，其中，型坯的多余区段布置在至少一个孔的内部，其中，型坯的自由端在模制装备中与至少一个孔相对地保持在位；步骤c)通过在型坯的多余区段的外部上施加保持力，来将型坯的多余区段在至少一个孔内保持在位；步骤d)在闭合的模制装备外部切割型坯，由此向型坯提供邻近至少一个孔的敞开端；步骤e)将吹针布置在型坯的敞开端内，使得所述敞开端由吹针封闭；步骤f)使加压气体从吹针吹到型坯中，由此在模腔内形成吹塑模制容器。本发明的解决方案包括提供一种模腔，该模腔具有适于产生无夹线容器区段的孔/开口。这可通过至少一个孔的周缘大于或等于型坯的多余区段的周缘而获得。可替代地，该模制装备可包括引导件，该引导件在闭合模制装备时压缩型坯而不夹紧该型坯，以便用于获得无夹线的吹塑模制容器。由此，型坯可布置在该腔中而不被夹紧。在布置在模腔中之后，管形型坯在开口中保持在位并且可通过提供保持力的保持器来而略微膨胀，保持力诸如来源于至少在进入到模腔中的开口中提供真空。将适于塞住管形型坯的敞开端的吹针布置在敞开的管内并且通过该吹针使加压气体吹到型坯中，使得型坯膨胀并且根据模腔而成型。在该方法的一个方面，通过以下方式获得步骤c)中的保持力：-将真空施加到型坯的外侧的孔，或-通过将加压气体脉冲输送到多余区段中而由此使多余区段膨胀，以膨胀至并依附至孔的表面，或-通过抓取型坯的多余区段的外部的至少一部分的型坯抓持器，或-在型坯的至少一部分是磁性的情况下，则通过布置成邻近孔的磁体。在一个方面中，保持力使得在多余区段中型坯直径增加，由此使得型坯紧密接触孔的表面的至少一部分。在使用真空时，在型坯上提供抽吸力。可从挤压头、从布置在其中央的气体出口发出加压气体脉冲。在一个方面，可使用同一气体出口来预吹型坯，如下文所讨论的。气体脉冲布置成通过气体脉冲的吹力迫使型坯的多余区段与孔的表面相接触。本文中所使用的型坯抓持器指的是一种机械装置，该机械装置抓取型坯的多余区段的至少一部分，该机械装置可包括一个或多个夹具、镊子、销钉或类似的工具，它们在切割型坯之后并且在直到吹针布置在孔中，使型坯保持在位。在本发明的方法的另一个方面中，该方法还包括作为步骤e)的一部分以下步骤：用在吹针上的圆形夹紧表面将型坯夹在孔中。所述夹紧将积极地有助于在后续步骤中使多余的废料区段与吹塑模制容器分离。在该方法的另一个方面中，型坯的自由端在步骤a)期间封闭，并且该方法还包括将支撑空气从挤压头供应到型坯的中空内部，由此提供预吹型坯。所提供的具有封闭端的型坯可例如是通过使用切割器而获得的，该切割器设计成在切口的一侧上提供敞开的型坯而在切口的另一侧上提供封闭的型坯。支撑空气可用于预吹型坯并且用于确保型坯保持中空。这个方面的使用将取决于所使用的材料、挤压温度以及要模制的容器的尺寸。在根据本发明的方法的另一个方面中，该方法还包括：步骤g)移除吹针并且由此使多余区段的至少一部分与吹塑模制容器分离，步骤h)以及打开模制装备。在一个方面中，由于在步骤e)的另一个方面中的挤压，移除吹针并且打开模制装备使得多余区段的至少一部分从吹塑模制容器移除。作为自动化步骤的一部分，废料以多余区段的形式从容器中移除，这减少并可消除对单独的废料移除步骤的需求。所获得的无夹线容器可直接继续下一个工艺步骤。如果该容器是用于复合压力容器的内衬，则下一个步骤可是将凸台固定到吹塑模制容器的开口。在该方法的另一个方面中，型坯被连续地挤压，并且其中，步骤d)提供从挤压头延伸的具有自由端的新的型坯，并且其中，该方法在步骤d)之后还包括以下步骤：d’)通过使模制装备和/或挤压头相对于彼此移动来使模制装备和挤压头远离彼此移动。使用连续挤压以相对于工艺效率(相对于循环时间、挤压过程的控制二者)以及废物量/废料量的限制提供重要的优势。连续挤压提供了工艺稳定性。另一方面，步骤a)和步骤b)部分地同时执行或同时执行。在模制装备围绕型坯闭合时继续挤压。预吹也可与步骤a)和b)部分地同时执行或同时执行。在该方法的又一方面，通过以下方式使型坯的自由端在模制装备中与至少一个孔相对地保持在位：i)通过闭合模制装备来夹紧自由端，或ii)在闭合模制装备之后通过外部挡板来夹紧自由端，或iii)用第二孔围绕自由端并且将针布置在自由端的敞开端内，使得敞开端由针封闭。在实施例i)中，当自由端由闭合的模制装备夹紧时，该自由端可或是封闭的，或是敞开的。在实施例ii)中，如ep3206854中所公开的外部挡板或类似物。在外部挡板夹紧型坯时，该型坯的自由端可或是封闭的，或是敞开的。如果夹紧区域形成所形成的容器的一部分，则该容器将在容器的该部分中具有夹线。在实施例iii)中，型坯的自由端布置在第二孔中，该第二孔布置成与至少一个孔相对。这个实施例尤其适用于生产这样的一种柱形容器：该柱形容器在其每个端部处都具有开口并且适于在每个端部处安装凸台。优选地，第二孔的直径是等于或大于型坯的直径，以避免在模制装备围绕型坯闭合时夹紧型坯。用于封闭型坯的敞开自由端的针可在被迫使进入开口中时迫使型坯朝向第二孔的壁向外。在一个方面中，针可是如在wo2014/124909中描述的可膨胀的吹针。在实施例iii)中，在容器包括第二开口的区段中不形成夹线。在另外一个方面中，该针是第二吹针，并且该方法包括作为步骤e)的一部分以下步骤：吹动加压气体通过第二吹针。根据这个方面，加压气体从两个端部吹到型坯中。本领域的技术人员还将领会的是在一个实施例中，用于执行吹塑模制的所有加压气体都是由位于第二孔中的针供应的。在本发明的一个实施例中，容器是用于复合压力容器的内衬。型坯可由任何类型的可挤压的并且可吹塑模制的材料制成。在本发明的一个方面中，型坯包括热塑性材料。型坯可仅由一种材料制成，但本发明的另一个优点是该型坯可由两种或更多种共挤压的材料制成。优选地，所述材料中的一种是热塑性材料。当使用共挤压型坯时，获得多层容器。在本文中所使用的术语“部分地同时”来描述以下情况：其中，方法步骤在时间上部分地重合使得在一个时间点上同时执行两个或更多个步骤，而在另一个时间点上可仅执行这些方法步骤中的一个。例如，型坯的挤压可是连续的而其他的步骤是以某一间隔执行的，这些间隔将与挤压重叠但仅部分地或不完全地彼此重叠。本发明还提供一种用于吹塑模制的设备，该设备包括-挤压头，用于挤压管形的、中空的、伸长的型坯；-可逆的可闭合的模制装备，其包括模腔以及至少一个孔，其中，至少一个孔提供了从闭合的模制装备的外部到模腔中的开口，其中，至少一个孔的周缘大于或等于能从挤压头提供的型坯的周缘，或者模制装备包括一个或多个引导件，这些引导件布置成压缩型坯以使其适配在孔内，其中，所述引导件的结构设计成产生无夹线的型坯；-保持器，用于在待布置在孔中的型坯上提供保持力；-切割器，适于切割从挤压头挤压的型坯；以及-吹针，适于插入到孔中并且包括气体供应管道，以用于将加压气体供应到模腔中。在该设备的另一个方面中，切割器适于提供从挤压头延伸的封闭的型坯端部以及与至少一个孔邻近的敞开的型坯端部。在根据该方面的实施例中，该设备包括支撑空气供应源，以用于将支撑空气从挤压头供应到型坯的中空内部。在该设备的另一个方面中，该吹针包括圆形夹紧表面，该圆形夹紧表面适于抵靠孔的表面夹紧型坯。通过提供圆形夹紧表面，该设备适于在打开模制装备以释放模制部件时有助于多余废料从吹塑模制容器中分离。在该设备的又一个方面，模制装备和挤压头布置成能相对于彼此移动。这允许用于接收根据本发明的连续型坯的吹塑模制区段的一个或多个模制装备的连续挤压使用。在该设备的再一个方面中，保持器包括真空供应源，以用于向型坯的外表面供应真空，或-在挤压头的中央中的气体出口，适用于将加压气体脉冲输送到多余区段中，由此使多余区段膨胀，以膨胀至并依附至孔的表面，或-型坯抓持器，其抓取型坯的多余区段的外侧的至少一部分，或-邻近该孔布置的磁体。在该设备的再一方面中，模制装备和吹针布置成相对于彼此移动，并且圆形夹紧表面和孔适于将型坯夹紧至延伸，以便该移动使得沿所述夹线来切割模制容器。包括切割器的挤压头是热塑性挤压领域的技术人员来说是众所周知的。在该设备中，切割器布置成用于切割，并且在仍然连接到挤压头的端部上提供封闭端，而在不再连接到挤压头的端部上提供敞开端。不同种类的切割器在例如“消费者市场的塑料包装技术(technologyofplasticspackagingfortheconsumermarket)”(geoffa.giles,davidr.bain，2001年，35-36页)中讨论。根据本发明的方法和设备还可应用于生产用于压力容器的内衬，该内衬包括在ep1725799中所公开的用于避免积聚静电压力的特征。附图说明参考附图来进一步详细描述本发明，在附图中图1是挤压头的示意图。图2示出了挤压期间的预吹型坯。图3示出了具有保持器的模制装备的实施例。图4示出了挤压到模制装备中的型坯。图5示出了模制装备内的预吹型坯。图6示出了模制装备内完全挤压出的型坯。图7示出了切割后通过保持器保持在位的型坯。图8示出了插入到型坯中的吹针。图9是示出了吹塑模制完成之后的情况。图10示出了带有型坯的挤压头，该型坯具有敞开的自由端。图11示出了带有未预吹的型坯的挤压头，在附图中，出于说明性目的已经将模制装备的部分移除。具体实施方式参考示出了本发明的一个实施例的附图来描述本发明。这些附图的顺序选择为示出在执行该方法的过程中的阶段。图1示出了挤压头10，其带有从中挤压的型坯20。该型坯的自由端22是封闭的。在图2中，还继续挤压并且支撑空气已经从挤压头供应到具有预吹区段24的型坯。该支撑空气的功能是帮助维持中空型坯并且限制该型坯坍塌的风险。对添加支撑空气的需求将取决于该挤压材料的性质以及要生产的容器的轴向长度。对于具有低于40cm的轴向长度的短容器来说，可不需要支撑空气，对于更大的容器来说，控制型坯的形状可有益。图3示出了模制装备30的一半，该模制装备限定模腔31的部分。孔32布置在顶部中并且在到该孔的入口处布置半圆形夹紧表面33。在模腔的孔的相对的侧上布置有保持器38。在所示的实施例中，保持器包括真空开口39。在该实施例中的模制装备包括两个类似的半部，这些半部接合以形成具有孔的模腔，该孔具有圆形的挤压表面，孔与模腔在该挤压表面处相遇。图4和图5示出了挤压到模制装备中的型坯20，其中，在图5上示出了预吹型坯。图6示出了模制装备围绕本实施例的预吹型坯24闭合时的情况。封闭的自由端22恰好位于模腔的外部并且将被夹紧在模制装备的两个半部之间。该图示出了型坯的多余区段25布置在孔内。出于说明性目的，图7仅示出了闭合的模制装备的一个区段。在图7中，保持器38被接合，这使得型坯的多余区段25的直径略微增加，并且布置在挤压头中的切割器被激活以使型坯分离。由此形成型坯的敞开端26。挤压头10相对于模制装备30移动离开。出于说明性目的，图8仅示出了闭合的模制装备的一个区段。在图8上，吹针40已经进入到型坯的开口中。图8还示出了相对的端部的一个实施例，在该相对的端部处，型坯的端部122通过闭合模制装备而被夹紧。加压空气从吹针40吹到型坯的中空内部中直到图9所示出的情况，图9示出了模制装备30和所形成的容器50的截面图。容器50形成有由模腔限定的外表面。吹针的末端42在其穿过多余区段插入到模腔中时是可见的。图10和图11类似于图1和图2，二者都带有凸起的型坯，但是图10和图11所带有的型坯具有敞开的自由端23。参考标号10包括切割器的挤压头20型坯22型坯的封闭端122型坯的夹紧的封闭端23型坯的敞开的自由端24预吹型坯25多余区段26型坯的敞开端30模制装备31模腔32孔33孔的表面38保持器39真空开口40吹针42吹针的末端50容器当前第1页12