专利名称：预成型品的模塑后冷却的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及塑料制品成型领域。更具体地说(但不排他地)，本发明涉及如碳酸饮料瓶这样的相对较大的吹制成型的空心制品的制造。
背景技术：
碳酸饮料瓶通常可制成各种尺寸，其中包括相当大的尺寸(如2升容量)。这些瓶子要求满足严格的测试标准以避免在使用中发生瓶子泄漏或者爆裂的可能性。瓶子要求能承受严重的、特别的机械撞击，同时不泄漏。
为了保证成品瓶子满足需要的标准，要密切关注瓶子制造工艺。一种采用的方法是通过被称为“预成型品”的中间产物来制造成品瓶子。预成型品基本上为细长的塑料管，该管一端封闭，而在将成为瓶子颈口的相对端具有螺纹和凸缘。预成型品的主体较短并具有比最终瓶子更小的直径，通常被再加热，然后吹制成型为最终的瓶子形状和尺寸。
预成型品一般通过注塑方式制造，并设计成具有能使最终瓶子具有需要强度特性的分子结构。此外还必须注意预成型品塑料材料的透明度，以保证最终瓶子具有需要的视觉特性。例如，该塑料材料不准结晶，否则预成型品将“混浊”，同时最终瓶子的质量将降低。如果要实现这一目的的话，则对预成型品进行迅速的模塑后冷却是必要的。就循环时间以及因此整个模制工艺的生产率来说，快速冷却同样也是重要的。
现有技术描述预成型品的注塑和注坯吹塑是大家所熟知的技术，在技术和专利文献中公开了大量加速循环时间的建议。正如前面提到的那样，一个关键问题是模制的预成型品的处理和温度调节。注塑循环时间的降低可能导致预成型品比较柔软，其中该塑料材料也可结晶并变混浊。
典型的注塑机包括一个模具，该模具包括模腔部和模芯部，其中模腔部具有一排限定要模制制品外部的模腔；而模芯部具有对应的模芯，当模具部件靠近时，该模芯容纳在模腔内，用于限定模制品的内部。许多现有技术对降低循环时间问题的解决方案包括，在模芯已经从模具腔上去掉之后把模制的预成型品保持在模芯上，并内部地冷却该模芯。该方法的缺陷是，模制设备必须具有几组模芯，从而一组模芯用于模制，而一组或多组其它模芯用于冷却。此外每个模芯必须具有形成预成型品螺纹颈口部分的相关的“颈环”。换句话说，需要专门的模具和专门的注塑机。
这类注塑机的众所周知的实例被称为“梭式模具(shuttlemold)”或者“转台(turret)”或者“分度类型(index type)”机器。
该梭式模制的方法需要一个模芯部，该模芯部具有两倍于模具腔个数的模芯。该方法公开在几个专利中，这些专利包括第4,473,515号美国专利(Ryder的)、第5,501,593号美国专利(Marcus的)和第6,095,788号美国专利(Manen的)。
转台或者分度类型注塑机采用一个旋转块，在大多数情况下，该旋转块具有四个面，该面带有相应的不同平面的模芯板。该块沿着垂直于注射轴的轴分度，以把不同的芯板带到模制位置，同时其它芯板暴露于空气中，用于冷却那些芯板上承载的预成型品。
另一个方法是把模制的预成型品直接从模芯传送到取出板上，该板具有模塑后冷却的冷却管。该方法的实例公开于第4,592,719号美国专利(Bellenhache的)和WO00/29193以及EP 937566(两个都是Biraghi的)文献中。
发明概述本发明的目的是提供一种为预成型品或者其它注塑制品供给改进的模塑后冷却的注塑方法和设备。
在一个方面，本发明方法包括以下步骤(a)提供一个模制系统，该系统包括具有多个注射腔的模腔板和具有对应的多个注射芯的模芯板，注射芯可接纳在该注射腔内，用于形成多个模制品；(b)在模板处于封闭位置后，把塑料材料注射到模腔内，以形成模制品；(c)把模板分开，同时把模制品保持在注射腔内；(d)提供一个具有保持芯的取出板；(e)把取出板定位在腔板和芯板之间；(f)把模制品直接从注射腔传送到保持芯上；以及(g)对所述保持芯上的模制品进行冷却。
当模制品可在保持芯上被动地冷却时，该制品优选的是例如通过内部地和/或外部地引导到模制品上的冷却液射流主动冷却。一般地，该保持芯包括有用于模制品内部冷却的通路。
该模板本身可设计成能允许模制品局部冷却，同时它们仍然位于模具内，即在制品被传送到冷却芯之前。
在现有技术的方法中，新模制品在具有管子的取出板上冷却，很难为模制品提供正确的支撑，并确保它们不沿着管壁下落，同时制品只处于局部冷却状态。根据本发明，模制品保持在模腔内，然后直接转移到具有冷却芯的取出板。把模制品支撑在冷却芯上可避免预成型品下落。该冷却芯可设计成与模芯相同或者非常类似。
在另一个方面，本发明提供一种设备，该设备包括一个模具，该模具包括具有多个注射腔的模腔板和具有对应的多个注射芯的模芯板，注射芯可容纳在该注射腔内，用于形成多个模制品。该模板可在打开和关闭位置之间移动，此外，该设备还包括一个取出板，该取出板包括与所述多个注射腔对应的多个保持芯和从所述腔直接把模制品传送到所述芯上的装置。
优选的是，该设备包括位于取出板上的冷却装置，例如把冷却空气内部地和/或外部地输送到所述模制品上的装置。
该保持芯可在数量和位置上与模腔板内腔的数量和位置对应，从而保持芯可直接插入到模腔内，用于将模制品传送到该芯上。可选择的是，保持芯的数量和结构可与模腔的数量和/或结构不同，无论在哪种情况下，都必须完全地把模制品从模腔上去掉，并把它们传送到保持芯上。
在这里用来指模腔板、模芯板和取出板而采用的单词“板”表示在本领域通常接受的术语，其中适当时，广泛地解释为包括比简单的平板更复杂的结构。
为了更清楚地理解本发明，下面参照附图，其中这些附图通过实例大致示出了本发明的许多优选实施例，其中图1为可根据本发明生产的典型瓶子预成型品的透视图；图2为本发明注塑设备的腔模板的透视图；图3为示出了用于释放预成型品、处于打开位置的腔模板部件的图2中一部分细节透视图；图3a是与图3类似的示出了一个替代实施例的视图；图4为示出了处于打开位置的模板的透视图，其中取出板位于模板之间，用于把模制品从模腔除去；图5到9为图2、3和4所示设备的侧视图，其中示出了整个模制循环的连续步骤；图10到14示出了对单个预成型品进行模制的连续步骤；图15、16和17为示出了冷却芯的可替代实施例的依次视图；图18为示出了本发明一个实施例的视图，其中模制品在注塑后被立即吹塑。
发明的详细说明首先参见图1，注塑的瓶子预成型品用附图标记20表示，并具有大概圆筒形的整体形状，其具有一个封闭外端22和一个开口内端24。该预成型品邻近端部24的部分将形成由预成型品制成的瓶子的颈口，包括圆柱螺纹段26和环形凸缘28。
图2到6大略地示出了成批制造多个预成型品20的模制系统的主要部件。为了说明方便，附图示出了制造一批12个预成型品的系统；在实践中，该设备设计成能制造更大的批量，就象本领域中习惯的那样。图2示出了用30表示的模具的腔板。模具腔的开口内端(以垂直排布置)用32表示。在图6中，把熔化的塑料材料输送到模具腔的传统的热流道系统用34表示。
在图4、5和6中，模芯板用附图标记36表示，并带有一排模芯40，该排模芯对应于图2所示的一排腔。图5示出了在注射之前处于开口位置的模板，其中该模芯40与模具腔隔开但与之对齐。图6示出了在关闭位置的模板，其中模芯40被容纳在模具腔(用42表示)内，准备注射熔化的塑料材料。
在被用来制造预成型品的传统注塑机中，预成型品的螺纹26和环形凸缘28(图1)由通过芯板36承载的所谓“颈环”形成。每个环分成两半，从而使环还可打开以在注塑循环结束时释放模制品。
相反，在本发明中，对应的模具元件由腔板30承载。这使该模具与现有技术完全不同。这样，预成型品上用于形成螺纹26和凸缘28的颈环结合到板上，该板由腔模板30承载。如图2所示，该模具腔以由开口表示的竖直排对齐，该开口由标号32表示。形成预成型品上螺纹和凸缘的颈环由每个竖直排腔形成，这些颈环结合到一对颈环板44上，该颈环板44在垂直线46上相遇，该垂直线平分腔的开口端32。两个板具有相应的半环48，该半环48与模具腔对齐，同时该板可在关闭位置和打开位置之间移动，其中图2示出了在模制过程中的关闭位置，而在打开位置，如图3所示，该板间隔开，并远离腔模板30向外移动。
颈环板44的这种移动通过设置图3中50所示的适当形状的凸轮轨道来完成，该轨道与由颈环板44的向后延伸部44a承载的对应随动件52配合。该凸轮轨道50形成在上面的静止板54中，并与颈环板44成直角。提供致动器(未示出)，用来在适当的时候使颈环板44在图3中箭头56指示的方向向外(并向后)移动，从而产生需要的向外位移并使颈环板44分离。从图2中可以看到，对应的凸轮和凸轮轨道组设置在腔模板30下面的板58上。对应的致动器组(也未示出)与每个颈环板44底部向后延伸部44b相关设置。
图3a示出了一个可替代实施例，其中凸轮轨道50(以及在腔模板底部的对应凸轮轨道)设在到腔模板的顶和底面内，并与在颈环板的后延伸部44a和44b下面的随动件配合。
回头再参见图6，在把熔化的塑料材料注射到模具腔42过程中，颈环板44当然处于图2所示的关闭位置。一旦腔充满熔化塑料材料，则模具打开。芯板36返回图5所示的位置，从模具腔中撤回模芯40，并把模制品保留在腔模板30内。根据本发明的方法，由取出板承载的一系列冷却芯接着被插入在两个模板之间，同时模制品被直接输送到冷却芯。
图7示出了承载冷却芯62的取出板60，其中冷却芯62位于打开的模制板之间，准备接纳模制品。在示出的实施例中，实际上有两组冷却芯，同时取出板60由一个机械手64携带，从而可操作取出板来接纳两个连续批量的模制品，其中之一可被冷却，同时第二组冷却芯接收第二批新的模制品。图4大略地示出了机械手64和由板60承载的两组冷却芯62。图4也清楚地示出了每组冷却芯包括用于每个模具腔的一个芯。在实践中，两组芯通常交错地位于板60上，而不是分成两个单独的组。
图8和9示出了把新模制的预成型品输送到冷却芯62上的步骤。如图8所示，在凸轮轨道50和52(图3)控制下，两个颈环板44已经移动到把预成型品20输送到冷却芯62上的前进位置。如结合图3描述的那样，颈环板44不仅远离腔模板30向外移动，而且散开运动，从而预成型品在已经定位到冷却芯62之后被释放。
该颈环板44然后缩回到图2所示的位置。图9示出了模制设备的部件，其中新模制的预成型品20位于冷却芯62上，同时颈环板44收回。
图10到14示出了针对一个预成型品的把模制预成型品输送到冷却芯上的步骤。图10示出了进入对应模腔42内的一个模芯40。图11示出了用芯板36封闭的与颈环板44接触的模板，其中塑料材料已经注射到66表示的模腔内。
图12中模板已打开，其中芯板36缩回在左侧，同时如图9所示，取出板60位于模板之间。在图13中，颈环板44已经推进以把模制的预成型品输送到冷却芯62上，并已移开以释放该预成型品。如图14所示，该颈环板44已经缩回到图9所示的位置。
该取出板60带有把模制的预成型品保持在冷却芯62上的装置。图12到14示出了这些装置可采取的可能形式。如那些图中所示，在每个冷却芯附近，该取出板60带有一对夹持臂68，该夹持臂在用70表示的其内端通过枢轴连接在取出板60上。该臂68被弹簧偏压到图12所示的缩回位置，同时取出板60具有致动器板72，该致动器板72可相对于取出板向外移动，从而使臂68向内抵抗弹簧偏压作用而移动。适当的致动器(未示出)被设置在取出板60上，用于移动板72。
如图13所示，夹持臂68处于向外的偏压位置，而预成型品20通过颈环板44刚刚释放到芯62上。如图14所示，板72然后向外移动，从而向内转动臂68，并与预成型品的环形圈28配合，把预成型品抽到冷却芯62上。当预成型品已经冷却将要被释放时，板72只返回到其不工作位置，使悬臂68在它们的弹簧偏压作用下张开，并释放该预成型品。机械手64可使冷却芯翻转，从而预成型品在重力作用下从芯上脱落。可选择的是，空气射流可能用来把预成型品从冷却芯上吹落。一般地，空气或者其它流体将用于内部冷却预成型品，所以芯62将带有排气口和返回口，如图14作为示例分别以74和76来表示。
用标号77大略地示出了用于冷却预成型品的外部空气或者其它流体射流，该射流可与内部冷却装置结合使用或者分别使用。
把预成型品保持在冷却芯上的选择性装置可包括与板44相似但由取出板60承载的颈环板，用于在放置在冷却芯之后与预成型品配合，然后在冷却后释放该预成型品。
另一个可能方案是采用吸力把预成型品抽到冷却芯上，同时把冷却芯保持在适当位置，这可单独通过吸力，或与如先前提到的夹持臂68的机构相结合来完成。图15示出了冷却芯62′的一种形式，冷却芯带有用于把预成型品抽到芯上的吸入口78和用于把冷却空气引入到预成型品上的压力孔80。
图16示出了用62″表示的冷却芯的另外可替代形式，其中该冷却芯具有用于冷却预成型品的排气口和返回口82及84。图17示出了用62”’表示的冷却芯的又一个形式，该冷却芯具有排气口和返回口86、88，空气经过这些口可定向地把冷却的预成型品从芯上吹掉。
最后，图18示出了这样一个实施例，其中模制的预成型品20通过另外机械手90从取出板60上去掉，然后直接放置在吹塑机92上，用于把预成型品形成瓶子。在这种情况下，预成型品通常不被冷却。换句话说，该设备起到取出作用，同时没有主动的冷却。
一般说来(不仅在图18中的实施例)，该芯起到没有主动冷却作用的“保持”者“输送”芯的作用。
该保持芯可用导热材料(例如铝)制成，用于被动地冷却模制品。
本发明可利用任何具有注塑单元的已知注塑机来实现，以在压力下把可模制的材料提供到在模芯和模腔之间形成的模腔空间。喷射过程中，任何已知的机械合模装置用来使模腔板和模芯板保持接触以及处于封闭位置。
在一个实施例中，该取出板包括对从注塑腔直接输送来的模制品进行保持的保持芯。该保持芯用任何适当的材料制成。在一个情况中，该保持芯具有一个使芯与模制品接触的内径。在这种情况下，该芯可由使热从制品传递到芯上的导热材料制成。因此，该芯可由钢、钢合金、铝或者铝合金、铜和铜合金以及其他材料制成。
当然可以理解的是，前面描述仅仅涉及特别的发明优选实施例，在发明的较宽范围内，可进行许多变化，其中一些变化已经指出，而另外一些对于本领域技术人员来说是显而易见的。特别应当指出的是，用于把新模制预成型品从模腔传送到冷却芯的精确方法仅仅通过实例给出，但同时是可以变化的。
此外，虽然具体地参照了瓶子预成型品(即中间产物)，但可以理解的是，发明的方法和设备可用于成品模制品的冷却。
权利要求
1.一种用于注塑制品的模塑后冷却的方法，包括的步骤为(a)提供一个模制系统，所述系统包括具有多个注射腔的模腔板和具有对应的多个注射芯的模芯板，注射芯可接纳在所述注射腔内，用于形成多个模制品；(b)在模板处于封闭位置后，把塑料材料注射到模腔内，以形成模制品；(c)把模板分开，同时把模制品保持在注射腔内；(d)提供具有保持芯的取出板；(e)把取出板定位在腔板和芯板之间；(f)把模制品直接从注射腔传送到保持芯上；以及(g)对所述保持芯上的模制品进行冷却。
2.如权利要求1的方法，其中步骤(g)包括在模制品位于保持芯上时，通过将冷却流引导到模制品上，从而对模制品进行主动冷却。
3.如权利要求1的方法，其中步骤(g)包括通过将冷却流引导穿过保持芯，以对模制品进行内部冷却，从而主动冷却模制品。
4.如权利要求1的方法，其中模制品具有颈部，所述颈部在制品模制期间通过与所述腔板有关的颈环板而形成，同时步骤(f)包括通过使颈环板向腔板外侧移动从而把模制品定位在保持芯上，来利用所述颈环板从腔直接把模制品传送到冷却芯上；以及从颈环板上释放模制品。
5.如权利要求1的方法，还包括在模制品冷却期间，把模制品牢固地保持在保持芯上，然后释放所述制品使其从芯上脱落的步骤。
6.如权利要求5的方法，其中模制品从芯上的脱落是通过把流体经过芯在内部引导到模制品上来实现的。
7.一种注塑设备，包括模具，所述模具包括具有多个注射腔的模腔板和具有对应的多个注射芯的模芯板，注射芯可接纳在所述注射腔内，用于形成多个模制品，在模板可在打开和封闭位置之间移动；取出板，所述板包括与所述多个腔对应的多个保持芯；当模板位于所述打开位置时把所述取出板定位在所述模板之间的装置；以及把模制品从所述腔直接传送到所述的保持芯上的装置。
8.如权利要求7的设备，还包括当所述模制品位于保持芯上时把流体引导到所述模制品上以冷却所述模制品的装置。
9.如权利要求7的设备，其中所述保持芯包括内部通路，经过所述通路，流体可被引导到模制品内部，以用于冷却。
10.如权利要求7的设备，还包括，与所述腔板相关联的用于形成模制品颈部的颈环板组件，所述颈环板可从模腔板向外移动，用于把模制品传送到所述保持芯上，并适合于把所述模制品释放到所述保持芯上。
11.如权利要求10的设备，其中所述颈环板是成对布置的板，这对板在与所述模腔板上一排腔对齐的部件线上相接触，所述颈环板每对可在形成所述颈部的关闭位置和释放模制品的打开位置之间彼此相对移动，同时所述成对板可在两个位置之间移动，即一个靠近所述模腔板用于形成模制品颈部的模制位置，和一个颈环板从模腔板向外移动用于释放保持芯上的模制品的位置。
12.如权利要求7的设备，还包括把模制品保持在保持芯上用于冷却的装置，所述的保持装置适合于释放模制品，以从所述芯上脱落。
13.如权利要求12的设备，其中所述保持装置包括把预成型品抽吸到所述保持芯上的吸力装置。
14.如权利要求12的设备，其中所述保持装置包括由取出板承载用于把模制品保持在冷却芯上的夹持臂，所述夹持臂可移动，以释放模制品使其从所述芯上脱落。
15.如权利要求7的设备，还包括使模制品从保持芯上脱落的装置，其中保持芯包括位于冷却芯上的空气通路；还包括沿着所述的通路引导气流以把模制品从保持芯上脱落的装置。
16.如权利要求7的设备，其中保持芯由导热材料制成，用于被动地冷却模制品。
17.用于如权利要求1的方法中的取出板，所述取出板带有多个保持芯，其中这些保持芯从板中向外伸出，用于把模制品接收在其中。
18.如权利要求17的取出板，还包括把模制品保持在保持芯上用于冷却的装置，所述保持装置适合于释放模制品，用于在冷却后从所述芯上脱落。
19.如权利要求18的取出板，其中所述保持装置包括把预成型品抽吸到所述保持芯上的吸力装置。
20.如权利要求18的取出板，其中所述保持装置包括由取出板承载且用于把模制品保持在冷却芯上的夹持臂，所述夹持臂可移动，以释放模制品用于从所述芯上脱落。
21.如权利要求18的设备，还包括把模制品从保持芯脱落的装置，所述保持芯包括位于保持芯上的空气通路，用于把空气流内部导向到所述模制品，以从所述保持芯上脱落。
22.用于如权利要求1的方法中的模腔板，所述模腔板具有多个腔，所述板与用于形成模制品颈部的多个颈环板结合，颈环板可向模腔板外侧移动，用于把模制品传送到冷却芯上，并能够把所述模制品释放到所述保持芯上。
23.一种注塑设备，包括注射单元；合模单元；模腔板；模芯板；具有保持芯的取出板；以及其中所述取出板可在模腔板和模芯板之间移动，以从模腔板直接接收模制品。
全文摘要
通过把制品直接从模腔(42)传送到由取出板(60)承载的冷却芯(62)上，来实现对如预成型品这样的注塑塑料制品的模塑后冷却。所述模制品支撑在冷却芯(62)上，直到它们足够地冷却，这样可从所述芯(62)上脱落。
文档编号B29C45/72GK1608001SQ02825961
公开日2005年4月20日 申请日期2002年10月24日 优先权日2001年10月24日
发明者乔治·奥拉鲁, 罗伯特·西奇利阿 申请人:标准模具有限公司