本发明涉及一种生产用于注射塑料预成型体的模具的芯棒的方法。
现有技术
塑料容器的预成型体，如瓶子，通常通过注射成型生产。该方法包括使用模具和芯棒，该模具也被称为阴模，限定了一个模制腔，该芯棒也被称为型芯。为了制造预成型体，熔融塑料围绕芯棒注射入模具。预成型体的壁厚大体上通过模具和芯棒之间的缝隙来限定。尤其是，该缝隙越小，壁厚越小。由于经济上的原因，塑料瓶子和塑料容器的制造商的生产线尽可能地减小质量，从而减少塑料的使用量。为了实现该结果，有必要制造的预成型体。这意味着模具和芯棒之间的缝隙必须根据所需的壁厚来选择。只有在最近几年，该技术才达到了制造具有更薄的壁的预成型体的能力，以用于生产具有高技术性能的更轻的最终的吹制的容器。然而，预成型体制造商具有供其使用的大量模具和芯棒，其被配置为生产具有相对厚壁的预成型体。为了生产薄壁的预成型体，预成型体制造商必须获得新的注射模具，这需要相当大的资本投资成本。一种降低投资成本的可行的解决方案是替换保持多个芯棒的整个板，同时保持形成保持相应的多个腔的另一个半模的另一个板不变。新的半模装备有具有较大直径的芯棒，从而减小了预成型体的壁厚。现有的预成型体注射模具的这种替换操作是相当昂贵的并且耗时的。
因此，需要以更快和更便宜的方式获得适用于生产薄壁预成型体的芯棒。
发明概述
本发明的目的是提供一种快速的、便宜的且有效的方法以修改预先存在(pre-existing)的芯棒。
本发明通过一种制作用于预成型体的芯棒的方法达到了根据本说明书将变得明显的上述目的以及其他目的，其中提供了：
-芯棒，该芯棒具有作为预成型体的内表面的成形表面的外部模制表面，并且包括颈部成形部分和本体成形部分，该本体成形部分具有第一直径尺寸，
-金属化合物，
-用于将所述金属化合物沉积到芯棒上的沉积装置，以及
-去屑装置，
该方法包括以下步骤：
a)通过去屑装置从本体成形部分去除预定的第一厚度的外层以获得中间表面；
b)将大于所述第一厚度的第二厚度的一层所述金属化合物沉积到中间表面上，以获得涂层，
c)进行表面精加工操作以去除涂层材料的过量部分和/或使涂层表面达到预定的表面粗糙度，由此本体成形部分设置有所述金属化合物的涂层，使得芯棒具有带有大于所述第一直径尺寸的第二直径尺寸的最终的本体成形部分。
本发明还提供了通过所述方法获得的芯棒，该芯棒具有所述颈部成形部分和所述本体成形部分，其中本体成形部分设置有所述金属化合物的所述涂层。优选地，所有的本体成形部分都设置有所述涂层。优选地，仅预成型体本体成形部分设置有涂层，其中预成型体本体成形部分被配置为模制预成型体的本体。典型地，预成型体的本体大体上为圆柱体，并且设置有半球形的端部或尖端。
有利地，预先存在的芯棒，特别是其本体成形部分，用金属化合物涂覆，从而由于金属涂层而增加了本体成形部分的大小或尺寸。尤其是，本体成形部分的外径增加。优选地，金属涂层的厚度的范围在0.04到2.5mm之间。这种厚度可以是不变的，或者至少沿着芯棒的纵向部分逐渐增加。在最后一种情况下，例如，厚度可以沿着靠近颈部成形部分的纵向部分逐渐增加，以使剩余的纵向部分变得恒定。
由于本发明，为了生产具有预先存在的阴模的薄壁预成型体，不需要制造新的芯棒。事实上，如前所述，以极其便宜的、有效的和快速的方法修改了预先存在的芯棒。通过非限制性的示例，芯棒在几小时内被修改。
当然，可以同时修改一个以上的芯棒。
根据本发明，仔细选择金属化合物，即涂层材料，以满足以下标准中的至少一种，优选地所有的标准。优选地，材料：
-至少在如硬度、抗疲劳性、表面光洁度等机械性能方面相当于基体材料或基底，即芯材料；
-能够牢固地粘附在基底表面上以承受住大量的注射周期，例如8百万个注射周期；
-能抵抗空气和潮湿，即，材料是不锈钢的；
-由例如fda的卫生安全机构批准；
-适用于通过不会不利地改变基底的微观结构和机械性能(例如硬度)的方法沉积。
优选地，但不是唯一地，因为不锈钢与基底相似或相同，因此不锈钢被用作涂层材料。
一般来说，因为金属化合物具有良好的导热性且因其物理特性通常类似于基底材料(通常是不锈钢)的物理特性，所以金属化合物是优选的。
考虑到精加工操作，在选择涂层材料时，也考虑了其可加工性。特别是，优选的是，使用便宜的工具对涂层材料进行成本有效地加工。
参照这样的精加工操作，在使用旋转工具时，如在抛光期间，选择其旋转速度以避免不期望的涂层的去除。旋转速度也被选择以免引起分层或以防止涂层过于易损坏。对于相同的端部，优选地考虑在该操作期间待去除的涂层的预期深度。
从属权利要求描述了本发明的有利的实施方案。
附图简述
借助于附图，通过非限制性示例公开的、适用于修改芯棒的方法的优选但非唯一的实施方案的详细描述，本发明的进一步特征和优点将变得更加明显，在附图中：
图1示出了可以通过根据本发明的方法进行修改的芯棒；
图2示出了图1的放大的细节；
图3示意性地示出了在根据本发明的方法之前和结束时的芯棒的一部分；
图4示出了图3的放大的细节；
图5示意性地示出了在本发明的方法之前和在本发明的方法的不同步骤结束时的芯棒的一部分的轮廓；
图6示出了图5的放大的细节；
图7示意性地示出了在根据本发明的方法结束时的图5的部分；
图中相同的参考数字标识相似的元件或部件。
本发明的优选实施方案的详细描述
特别参照图1和图2，示出了预先存在的属于现有技术的半模板的芯棒1。如本文使用的，术语“预先存在”表示芯棒1以前已生产。此外，在本说明书中使用的术语“原始”指的是预先存在的芯棒的特征，且术语“最终”用于表示在该方法结束时获得的特征。
芯棒1通常由不锈钢制成，并且设置有外部模制表面2或部分，其具有待制造的预成型体的内表面的形状，并且其被配置为与限定腔的模具一起生产预成型体(未示出)，这是一项众所周知的技术，因此未示出。模制表面2设置有颈部成形部分3或颈口成形部分和本体成形部分4。颈部成形部分3构造成成形预成型体的颈部部分或颈口部分，并且优选地设置有例如凸起的特征以制造颈部的螺纹。本体成形部分4被配置成模制预成型体的本体。本体成形部4设置有与颈部成形部分3相邻的过渡部分5。通常，颈部成形部分3的外径大于本体成形部分4的外径。过渡部分5至少部分地为锥形，以将颈部成形部分3连接到本体成形部分4。通常，本体成形部分4以圆顶状端部或半球形尖端终止，远离颈部成形部分3，所述圆顶状端部被配置成生产预成型体的底部。
例如如上所述，本发明提供了一种修改预先存在的芯棒1的方法，以制造具有更大规模或尺寸的改进的芯棒。改进的芯棒类似于预先存在的芯棒，特别是具有相同数量和种类的部分。然而，改进的芯棒的本体成形部分相对于预先存在的芯棒的本体成形部分具有更大的直径尺寸，即具有更大的直径，并且适合于为预先存在的芯棒提供的相同的模具腔。
根据本发明的优选的实施方案，该方法提供了一种改进的芯棒，其具有相对于预先存在的芯棒的本体成形部分而言增大的本体成形部分。本体成形部分由于金属涂层而扩大，而颈部成形部分优选地不设置有金属涂层。图3和图4示意性地和部分地示出芯棒，其中参考数字14表示本体成形部分的原始外表面14，而参考数字34表示在本发明的方法结束时的本体成形部分的最终的或改进的外表面。图3和图4是为了说明目的而提供的，并且表示预先存在的芯棒和最终的芯棒之间的比较。事实上，正如下文所解释的，金属化合物沉积在中间表面上。原始表面14具有原始轮廓，并且最终表面具有最终轮廓。为了实施该方法，涉及了金属化合物、未示出的将金属化合物沉积到芯棒上的沉积装置和未示出的去屑装置。
在第一个步骤中，通过去屑装置从本体成形部4去除外层。去除的外层的厚度优选但不唯一地包含在0.2和0.5mm之间，优选地包含在0.2和0.3mm之间。
例如，去屑装置可以是磨床、铣床或切口装置(incisionmeans)。这种装置优选地由计算机控制。铣床或切口装置可以设置有合适的工具，例如碳化钨或金刚石工具。
这一步骤有助于避免金属涂层的分层问题。事实上，由于外层被移除，并且已经限定了本体成形部分的最终的尺寸，可以将更厚的金属涂层沉积到芯棒上。这避免了当金属涂层太薄时可能发生的金属涂层的分层。
优选地，执行第一个步骤，使得芯棒在其端部处具有中间表面24，该中间表面具有中间轮廓(在图5和图6中部分示出)，使得具有比预先存在的芯棒的原始的本体成形部分更小的直径(即更小的直径尺寸)的中间部分。任选地，仅从本体成形部分4的一部分去除外层。例如，在该第一个步骤中，部分25保持不变，这样的部分25在颈部成形部分3和中间表面24之间。
可选地，中间表面24具有第一部分26和第二部分27。优选地，在过渡部分5的圆周线28处开始的第一部分26优选地以角度α相对于原始表面14倾斜。特别是，第一部分26在远离颈部成形部分3的方向上逐渐锥化。锥角，即由第一部分26和原始表面14限定的角度α，包含在0°和90°之间，且优选为约45°。
换言之，第一部分26关于线29倾斜角度β，该线29垂直于未示出的与穿过过渡部分5的圆周线28的原始表面相切的一条线。角度β优选地包含在0°和90°之间，且优选为约45°。优选地，中间表面24的第二部分27大体上平行于预先存在的芯棒的原始表面14。
在该方法的第二个步骤中，为了改进金属涂层的粘附性，进行中间表面24的表面处理。优选地，进行表面处理以增加粗糙度，从而可用于粘合的比表面积，但不一定。为此，通过非限制性的示例，喷砂是一种合适的技术。
在该工艺的第三个步骤中，通过沉积装置将金属化合物沉积在中间表面24上。优选地，金属化合物也沉积在圆顶状部分上。
金属化合物可以通过非限制性的示例在以下中来选择：铬钢、优选为不锈钢、mo、cocrw、nicrmow、nicrmonb、nicrbsife、wc-co、wc-cocr以及wc-ni。
沉积装置适用于对金属化合物进行喷涂或溅射沉积，例如，其可以在室温或高温和高速气流中进行。通过非限制性的示例，hvof(超音速火焰喷涂)是一种合适的沉积技术，因为它可以提供具有最佳机械性能的涂层，特别是具有高密度、对预先存在的芯棒的强粘附性和非常好的耐磨性和耐腐蚀性的涂层。优选地，但非唯一地，在包含于2600℃和3000℃之间的气体温度下、在1kg/h和9kg/h的喷雾速率下且在粒子速度≤700m/s的条件下执行hvof过程。
然而，在本发明的方法中还可以使用其他沉积技术，如等离子体、电弧丝、火焰喷涂和燃烧粉末。
接着，在沉积步骤之后，在精加工步骤中从涂层表面去除可能的涂层材料的过量部分。该步骤旨在优化改进的本体成形部分的轮廓和/或将表面粗糙度达到所需的最终值，该值优选地为预先存在的芯棒的表面的相同粗糙度。事实上，优选的是，改进的表面34与原始表面14尽可能相似，但尺寸更大，特别是具有更大的外径。换言之，优选的是，最终表面34的轮廓与原始表面14的轮廓尽可能相似，并且优选地平行于原始表面14的轮廓。
在图7所示的芯棒的部分中可以看到在这一步骤中实现的一些效果，其与图5和图6的轮廓相比具有优化的轮廓。事实上，在图5和6中，在预期的最终表面34上方可以看到过量的涂层材料44。中间表面24和最终表面34之间所包围的区域表示最终的金属涂层。
多余的材料44的去除可任选地执行，以便去除多余的材料量以获得涂层的靠近部分26的一部分，该部分具有比初始直径尺寸小的最终直径尺寸(图5)。
当与中间表面24相邻的部分25在第一个步骤中保持不变时，如上所述，优选地在精加工操作中，还提供从本体成形部分的这样的部分25中去除材料。因此，在部分25处，芯棒的初始直径尺寸大于最终直径尺寸(图5)。根据本发明，去除多余材料后的涂层的厚度优选地在0.04mm和2.5mm之间。
在图7所示的实施方案中，涂层的厚度从纵向部分的线28逐渐增加。之后，涂层的厚度变得大体上恒定。
在精加工步骤中，优选地但不一定在注射过程中对本体成形部分的最终表面34进行喷砂以使预成型件容易脱模。更优选地，本体成形部分的远离颈部成形部分的部分经受喷砂，并且本体成形部分的靠近颈部成形部分的不同部分经受抛光。例如，经受抛光的部分从线28延伸5或6mm，并且本体成形部分的剩余的部分经受喷砂。因为喷砂可能引起残余应力，而残余应力可能使涂层更加易损坏或可能导致涂层的分层，所以这样精加工处理的差别化是优选的。应当理解，因为涂层为本体成形部分的最外层，所以在这个阶段在具有最终表面34的该涂层上进行抛光和/或喷砂。
同样优选的，但不是必须的，金属涂层具有低于2％的孔隙率。
改进的芯棒尤其适用于生产由热塑材料，例如pet制成的预成型体。这种预成型体将依次吹塑以生产容器，例如用于饮用液体的瓶子。通过非限制性的例子，瓶子可以具有包含在在0.2l和30l之间的体积容量。