用于形成塑料产品的模具和方法

专利名称：用于形成塑料产品的模具和方法
技术领域：
本发明涉及用于形成塑料产品的模具和装置。
技术背景为了形成塑料产品，在很多情况下使用其中具有至少一个模 腔的模具制成，模腔在形状和尺寸上与在其中形成的产品相匹配。 在使用时，塑料被引入相应的模腔并且实现硬化，例如，通过固 化、化学反应等等，之后其成品可以被取出。这样的模具例如是 注射模具或注射压模。为了形成具有例如底部和壁的产品，例如容器，己知的是使 用具有第一和第二模具部件的模具，其与该模具封闭，与底部成形部件和侧壁成形部件限定出模腔。为了制造例如在这种产品侧 壁上的开口或腔，使用滑动部件，其在模具打开过程中、之前或 之后可以从前移位置缩回，以便产品可以取出。附带地在类似的 方式中，对于其它的，使用带有滑动部件的不可取出的产品模具。发明目的本发明的一个目的在于提供用于形成(特别是由塑料形成) 产品的模具，利用这种模具，产品可以以特别适合的方式形成。特别地，尽管不仅仅是这样，本发明的一个目的在于提供这 样的模具，其可以形成类似容器的产品。本发明的又一目的在于提供使用模具形成产品的方法，例如，
产品由塑料形成。在第一个方面中，根据本发明的模具以根据权利要求1的特 征为特征。在根据本发明的模具中，使用壁部件，随着模具闭合，壁部 件可以限定至少一部分模腔，所述壁部件相对于模具部件的活动 部件是可移动的。这些部件的移动方向彼此之间具有角度，和/或 与模具的开口和闭合方向之间具有角度。这样，在相应的模具中 形成的产品可以有特别大的设计自由。在第二个方面，根据本发明的模具特征在于，用于第一活动 壁部件和相对其移动的第二活动壁部件的工作装置，所述工作装 置可随着第一活动壁部件移动，它们至少部分地包括在不同的模 具部件中。模具打开时，至少第一或第二活动壁部件因此与用于 它们的工作装置分离开。这能使相应的活动壁部件实现复杂的活 动。本发明进一步涉及根据权利要求15的形成装置。这种形成装置提供了以特别简单的方式形成产品的可能性。本发明进一步涉及用于形成(特别是由塑料形成)产品的方 法，其以根据权利要求16的特征为特征。使用这种方法，可以以快速并且简单的方式形成产品。在本发明的又一方面中，提供了一种方法，其利用了模具中 塑料的绝热变化过程(adiabatic heat development),这种绝热变化 过程是由于在模具中所述或每个第二和/或第三活动壁部件的移动 速度等引起的。因此，与传统的使用没有活动壁部件的模具的注 射成型相比，这可以得到特别的好处，例如降低需要的闭合力和 注射压力，降低需要的注射温度，并且缩短循环时间。


为了使本发明更清楚，根据本发明的模具、装置和方法的典 型实施例将参考附图进一步地说明，其中图1和2是产品的俯视图和部分局部侧视图；图3是根据本发明的模具沿图6中Ill-Ill线的部分截面侧视 图，在闭合情况下，第二活动壁部件在附图左边在縮回位置，且 在右边在前移位置；图4是在打开情况下，根据图3的模具左手侧的一半的局部 截面侧视图，具有在前移位置的第一活动壁部件和在縮回位置的 第二活动壁部件；图3A和B是第二活动壁部件和相邻的芯(部件)之间距离 的比例放大图，其中第二活动壁部件分别在縮回位置和前移位置；图4A描述了固定壁部件的一部分，其中第一活动壁部件被移除；图5是在闭合情况下，根据本发明的模具沿图6的V-V线的 局部正面图；图6描述了根据本发明的第一模具部件从第二模具部件观看 的视图；和图7是类似图3的视图，描述了在可选实施例中根据本发明 的模具，其中在底部成形部件上带有第三活动壁部件。
具体实施方式
在这些描述中，相同或相应的部件具有相同或相应的附图标 记。在此还可以理解为描述的i施例的部件的组合。在这些描述
中，例如箱子，特别是用于瓶的箱子将被描述。然而，本发明不 会以任何方式被限定到那样。其它许多容器，带有或者没有分隔 的，具有各种不同形状的底面，例如圆形、矩形、正方形或任何 其它的形状，都可能在本发明的范围以内。而且，容器可以以在 侧壁和/或底部没有腔的形式形成。进一步地，其他产品还可以用 相同或类似的方式制造，例如部分空心板状、棒状、管状或不同 形状的产品。产品可以具有以直角延伸到底面的一个或多个纵壁， 但是它的这个或一个纵壁还可以相对于底面倾斜。在根据本发明的模具和方法中，可以使用不同材料，特别是 不同塑料，特别是热塑性塑料及混合物。而且在本发明内晶体塑 料及其混合物具有特别好的效用。图1是根据本发明的装瓶箱形式的容器1的俯视图，本发明不限于此。图2是容器1的截面侧视图。容器1包括底面2和从 其延伸的纵壁3。纵壁3实质上是双层壁，也就是说它包括第一壁 4、第二壁5和设置在它们之间的腔或空间6。壁厚Dw相对于底 面2的尺寸A、 B和高度H较小。壁厚可以是，例如，在大约十分之几毫米和若干毫米之间，这取决于，例如容器尺寸，预期的 使用等等。在壁4， 5之间可以设置横隔离件7，优选地具有类似 的壁厚，用于加强和提高支承能力。在内部空间8中，在纵壁3 和底面2之内，通过交叉壁10设置分隔室9。这些延伸到纵壁3 的上侧ll下面的一点。壁4、 5的上端通过支承边12互相连接， 其优选地具有与壁4、5类似的壁厚。在底面2上可以设置开口 13， 例如圆形的，如右下侧所示，或由交叉杆14形成，如右上侧所示。 通过设置开口、材料和重量，冷却时间和/或闭合压力可以被限定。 在纵壁3上，在相对侧设置手柄15。在下文中，将描述模具20和方法，其可以用于根据本发明的 容器1。然而清楚的是，使用类似的模具还可以制造其它各种产品， 例如不同种类的容器，特别是还有单壁容器。图3和4分别示出处于闭合和打开情况下的模具20。模具20 包括第一部件21和第二部件22，它们可以在打开和闭合方向(由 箭头S表示)相互移动。为此，例如第一部件21被包括在固定台 板C上，并且第二部件22被包括在压力机(没有示出)或类似已 知的注射成型装置本身的活动工作台D上。附带地，其他各种装 置也可以用于打开并且闭合模具20。模具20包括带有第一部件 101和第二部件102的模腔100，在所示典型实施例中第一部件101 是底部成形部件，第二部件102是壁部成型部件。图6示意性地示出从(移除的)第二部件22在方向S观察的 第一部件21的视图。第一部件21包括其上具有四个固定壁部件 24的底板23，它们从底板23沿着矩形的侧面直立延伸。固定壁 部件24在互相面对的侧面上，设置有包括与方向S成角度a的第 一引导面25。在每个固定壁部件24上带有第一活动壁部件26， 其第二引导面27紧靠第一引导面25并且包括与方向S相同的角 度。第一工作装置28，在图5中示意性地作为活塞-筒组件，其包 括在第一模具部件21内，用于沿着第一引导面25在第二方向Q 上平行于角度a移动第一活动壁部件26。如图3-6中清楚显示出的，第二模具部件22设置有芯部件29， 随着模具20的闭合，其可以在第一活动壁部件26之间移动，用 于形成例如内部空间8、隔间7等等。在附图中，为了简化，芯部 件29描绘成侧面带有脱模角(draft angle) P的块。如图3显示 出的，随着模具的闭合，在芯部件29的侧面30和每个第一活动 壁部件26上面对芯部件29的壁面31之间，包括有安装在底板23 上的薄的芯32，用于在容器1的壁上形成腔6。如果例如带有固
体壁的容器l是制造好的，则这些芯32可以省略。如图4A显示 出的，可以在壁面31设置突出部分33，随着模具的闭合，突出部 分33进入到或通过芯32，例如直到靠着芯部件29，并且可以在 容器1的相应侧面上形成手柄15或其它开口或加深部分。模具20设置在底板23上，带有注射装置34，至少带有注射 开口 34A，在使用时通过该注射装置将塑料或其它材料引入模具 20，用于形成产品，如所示的容器l。在所示的典型实施例中，开 口 34A设置在接近芯32的角部处。在每个第一活动部件26上，在壁面31上布置第二活动壁部 件35，其可在图3左手侧所示的缩回位置和图3右手侧所示的前 移位置之间移动。为此，这些第二活动壁部件35可以沿第四方向 G移动，第四方向G例如大约与开口和闭合方向S成直角。每个 第二活动壁部件35在面对芯部件29的一侧具有壁部成型部件36， 在相反的一侧，每个第二活动壁部件35设置有第一工作面37。从 芯部件29看，在每个第二活动壁部件35的后面，靠着第一工作 面37,布置有第二工作面38，其形成可沿着第一工作面37在第 三方向T上移动的滑块39的一部分。每个滑块39在其相反侧具 有支撑第一引导面25并可以沿着它移动的相对面40。每个滑块 39是稍微带楔形的，在一定意义上相对面40和第二工作面38在 底板23的方向彼此相向地倾斜。第一工作面37包括与第一引导 面25的角度Y ，其大约与滑块39的楔角y相对应。这意味着如 果滑块39沿第三方向T朝着底板23移动，则第二活动壁部件35 被从第一引导面25推开。由于该第二活动壁部件35被第一活动 壁部件26引导以便只可以在上面提到的第四方向移动，因此它在 芯32和芯部件29方向上受力。为了获得合适的引导，每个滑块39可以通过或沿着导杆41ii 滑动，导杆41在T方向上延伸通过第一活动壁部件26。在远离底板23的一侧，滑块39的末端42位于或接近模具的 部分表面43。在图6中示出了一个实施例，其中对于每个第二活 动壁部件35设置两个滑块39，它们的末端42被画成椭圆形。在第二模具部件22中，对于每个滑块39设置工作装置44， 工作装置44包括活塞-筒组件47，活塞-筒组件47带有具有平行 于第三方向T延伸的纵轴46的活塞杆45。活塞杆可以在纵轴方 向移动，由此在第三方向T上由活塞-筒组件47驱动，例如是液 压的、气动的或电力的。当然，本身是公知的各种各类的其它装 置，可以用于在第三方向T驱动活塞杆45。活塞杆45具有前端 48，随着模具20的闭合，前端48可以紧靠滑块39的末端42以 使其移动。如清楚显示出的，活塞杆45不是与滑块固定相连的， 以便模具可以简便地打开和闭合。在典型的实施例中示出，活塞-筒组件47由液压装置(示意性 地由矩形49表示)驱动。这种装置本领域技术人员马上就可以清 楚。根据本发明的模具20可以以如下的描述使用。如图3所示，随着第一活动壁部件26在向前位置，与底板23 接触，模具20被闭合，并且第二活动壁部件35在縮回位置，如 左手侧所示。活塞杆45在縮回位置，末端42， 48刚好彼此紧靠 或有一微小距离。在这种情况下，塑料通过与模腔100的第一和 第二部件101， 102之间的过渡区接近的开口 34A引入模腔。塑料 大量地填充这两个部件101， 102，尽管不完全是这样，因为被引 入模腔的塑料的容积实质上等于最终需要的产品的容积，而由于 縮回第二活动壁部件35，模腔的容积更大。在至少大部分(优选
所有的)塑料已经被引入模腔之后，活塞-筒组件47被致动，以便 活塞杆沿第三方向T在底板23的方向上受迫移动。由此沿着靠紧 它的滑块39支承，以便相应的第二活动壁部件35在第四方向移 动，到达前移位置，如图3右手侧所示。在相应的第二活动壁部 件和芯32或芯部件29的相对部件之间的塑料将被转移并且整个 模腔充满塑料。随着所有的第二活动壁部件35都在前移位置，模 腔100的容积实质上等于引入的塑料的体积，而选择性地，后加 压(after-pressure)可以应用于补偿收縮。在这种条件下，模腔另 外具有需要的产品的形状。当塑料在这种条件下固化了一段时间后，模具20被打开以移 去产品1。为此，活塞杆45基本上縮进模具20的第二部件22内， 如图3左手侧所示。接着，第二部件22被从第一部件21移开， 优选地同时，或至少同步地，第一活动壁部件26移动到图4A所 示的后部位置。在该位置，突出部分33已经被拉开，并且产品1(图4和4A没有示出)可以从第一模具部件21中取出。接着， 模具20可以再次闭合用于下一个循环。最好的是，第二活动壁部件高速移动到前移位置，优选地快 速到以至于至少在转移的塑料的一部分中发生绝热变化过程。特 别有益的是，当转移的塑料和/或将被转移的塑料由此获得和/或保 持在相应塑料的熔化温度以上时，以便能降低粘度。速度的选择 则必须取决于例如使用的塑料，产品在相应位置需要的壁厚，产 品的总尺寸，流路长度和交叉区域，第二活动壁部件移动的距离。 适合的速度可以简单地例如通过不同速度的试验而决定。因此， 塑料的注射压力可以相对低，并且保持模具闭合的闭合压力也可 以相对低。因此，对塑料的性质没有不利影响，并且相对地，可 以形成壁很薄和/或壁厚不同的无应力的产品，并且此外还可以实现相对短的循环时间。此外，由于相对低的压力，有益的是需要 用于模具、和芯、插入物等的材料相对少，如果适合，可以制成 轻薄设计。这样，设计的自由进一步增加。在所示实施例中，角度a例如是约为在5和30度之间的数值， 更具体地是大约15到20度，并且在闭合方向S和壁30之间的角 度e非常小，特别是小于5度，例如1到2度。在所示的示例实 施例中，角度Y小于角度a，并且在1和IO度之间。这角度例如 是2到6度。这些角度可以根据在每个例子中滑块39和第二活动 壁部件35活动需要的速度、所需要的力和移动的距离，以适合的 方式进行选择。在图7中是根据本发明的模具20的选择性的实施例，其结构 与根据图3-6的大致相同。这些部件在这里不再进一步地描述。在 该实施例中，在底部-形成部件上设置第三活动壁部件50。这个壁 部件50在它远离模腔IOO的一侧，具有两个朝着中间方向倾斜的 面51。从两个相对的侧面，楔形滑块52在表面51下面延伸，其 楔形物52放在槽54的底部53上。可以通过活塞-筒组件55或其 它在先论述过的驱动机构，在第五方向K上沿着底部53驱动每个 滑块52。在图7中，壁部件50已经移动到縮回位置内，也就是说 其远离芯部件29。在这种情况下，塑料可以以在先描述的方式被 引入模腔100。塑料已经引入模腔100内之后，第二和第三活动壁部件移动 到前移位置。为此，滑块39和楔形物52分别在第三方向T和第 五方向K移动。因此，产品1可以固化并且以在先描述的方式从 模具20取出。使用这种模具，塑料的引入被进一步地简化并且压力可以保 持较低，如果是薄的底部壁和/或特别长的流路也可以使用。使用
它还可以以更简单的方式设置肋和类似物。本发明不限于说明书和附图所描绘和示出的实施例。本发明 在权利要求限定的范围内可以有许多变化。在所示实施例中，工作装置40包括在第二模具部件内。然而 自然地，还可能的在压力机的板D上至少部分地包括它们。模具 的第二部件22则可以包括杆45。这样，可以制造通用的工具，在 每个例子中，通用的工具上可以放置不同的模具20，其可以由特 别简单和轻便的形式制成，因为工作装置44的相对重的和昂贵的 部件可以反复使用。明显地，运动方向还可以与所示的不同。这样，例如可使滑 块39平行于第一方向S移动，以适应工作面37、 38，至少其与方 向S的角度有关。而且，原则上，用于第二活动壁部件35的工作 装置44可以包括在第一模具部件21中，以适应工作面37、 38， 因此滑块39在用于移动第二活动壁部件35的第二部件22方向上 移动到前移位置。对于本领域技术人员，其中的许多变化可以并 且能直接从说明书和附图清楚地得到。例如，根据本发明的模具内可以包括多个模腔，它们彼此相 邻和上下布置，例如在底板的相对侧面上。第一和第二模具部件 可以互换，以便经过或沿着芯部件29进行注射。模内标签、插入 物和类似物可以用于根据本发明的模具。模腔可以具有任何需要 的形状。清楚的是，根据要形成的产品，可以使用任何所需数量 的第一、第二和/或第三活动壁部件。使用根据本发明的模具或方 法形成的产品可以例如具有完全闭合的底部，单壁侧壁或部件、 不同的分隔区或没有分隔区等等。可以设置其他的工作装置15用 于移动滑块和楔形物，例如电的或气动的机械杠杆系统，连杆机 构等。选择性地，可以至少部分地使用塑料注射的能量，用于移 动一个或多个活动壁部件，例如到縮回位置。所描述的是产品1 的连续的壁。然而，当然也可以使用单独的、相互分离的壁部件。 这个或每个固定壁部件可以是不同的形状和/或放置在不同位置， 并且可以例如在它们的侧面带有第一活动壁部件。这些和许多类似的实施例可以理解在本发明之内。
权利要求
1、一种用于制造塑料产品的模具，设置有底部和侧壁，其中模具至少包括第一和第二模具部件，它们至少部分地共同限定至少一个模腔并且可以在第一方向上移动，其中该至少一个模腔包括至少一个第一部件，特别是底部成形部件，和一个第二部件，特别是侧壁成形部件，其中在该第一模具部件上设置至少一个固定壁部件，所述固定壁部件支撑相对于相应的固定壁部件、至少在与该第一方向包括一个角度的第二方向上可移动的第一活动壁部件，其中在所述第一活动壁部件面对模腔的一侧，设置第二活动壁部件，第二活动壁部件可以相对于该第一活动壁部件在前移位置和缩回位置之间移动。
2、 根据权利要求1的模具，其中用于该第一活动壁部件的第 一工作装置设置在该第一模具部件上。
3、 根据权利要求1或2的模具，其中用于该第二活动壁部件 的第二工作装置至少部分地设置在该第二模具部件上。
4、 根据前述任何一个权利要求的模具，其中该第一模具部件 包括至少四个固定壁部件，它们沿着矩形的四个侧面布置，其中 至少两个相对布置的固定壁部件在面对相对的固定壁部件的一侧 上包括第一活动壁部件。
5、 根据权利要求4的模具，其中所述四个固定壁部件中的每 一个包括第一活动壁部件。
6、 根据权利要求4或5的模具，其中每个所述第一活动壁部 件包括第二活动壁部件。
7、 根据前述权利要求任何一个的模具，其中该第二模具部件 包括芯，随着模具的闭合，芯在该第一模具部件的固定部件之间 延伸，其中所述或每个第一活动壁部件包括突出部分，随着模具 闭合，所述突出部分在所述芯方向伸出，并且优选地靠着或进入 所述芯，用于在被形成的产品的壁部件上形成腔和/或开口。
8、 根据前述任何一个权利要求的模具，其中所述或每个第二 活动壁部件，在远离相应模腔的一侧，设置有第一工作面，其中 用于所述或每个第二活动壁部件的第二工作装置包括用于与该第 一工作面配合的第二工作面，其中该第二工作面设置在可沿第三 方向移动的滑块上，所述滑块包括平行于第一方向的至少一个组 件，并且其中该第一和/或第二工作面与所述第一方向具有一个角 度，使得至少随着模具闭合，所述滑块在第三方向上移动时，相 应的第二活动壁部件从縮回位置移动到前移位置，或反之亦然。
9、 根据权利要求8的模具，其中该第二工作装置的致动装置 设置在该第二模具部件上和在该第一模具部件上的该第二工作装 置的相应的滑块上。
10、 根据前述任何一个权利要求的模具，其中所述或每个固 定壁部件在面对模腔的一侧上包括第一引导面，其中所述或每个 相联系的第一活动壁部件包括第二引导面，其至少部分地紧靠该 第一引导面，所述第一和第二引导面与该第一方向包括一个角度， 其中所述或每个第二活动壁部件设置在所述或每个相应的第一活 动壁部件远离引导面的侧面上。
11、 根据前述任何一个权利要求的模具，其中对于所述或每 个第二活动壁部件，设置滑块作为其工作装置的一部分，所述滑 块可以在第三方向上移动，其中所述或每个第一活动壁部件包括 对于所述滑块的引导。 ，.
12、 根据前述任何一个权利要求的模具，其中第二工作装置 被设置至少用于所述或每个第二活动壁部件，所述工作装置如此 布置，即，随着模具的闭合，所述或每个第二活动壁部件可以将 模腔中的塑料如此快速地从縮回位置挤压到前移位置，以至于在 所述塑料中发生绝热变化过程，以便使塑料的粘度至少局部地降 低。
13、 根据前述任何一个权利要求的模具，其中设置用于塑料 的注射装置，所述注射装置终止于所述或每个模腔的底部成形部 件或其附近。
14、 根据前述任何一个权利要求的模具，其中在该底部成形 部件上设置至少一个第三活动壁部件，其可以在縮回位置和前移 位置之间移动。
15、 一种用于形成塑料产品的成形装置，设置有根据前述任 何一个权利要求的至少一个模具。
16、 一种使用根据前述任何一个权利要求的模具形成塑料产 品的方法。
17、 根据权利要求16的方法，包括以下步骤闭合模具，所述或每个第二活动壁部件达到缩回位置并且所 述或每个第一活动壁部件在向前位置；至少在芯部件和位于距离芯部件第一距离处的所述或每个第 二活动壁部件的壁面之间，将塑料注入模腔；将所述或每个第二活动壁部件移动到前移位置，使得相应壁 面与相对的芯部件之间具有第二距离，所述第二距离小于该第一 距离，由此转移至少一部分所述塑料，这样整个模腔充满塑料；使至少一部分塑料固化；打开模具并且移动所述或每个第一活动壁部件，使得形成的 产品可以从模具取出。
18、根据权利要求16或17的方法，其中，进行塑料转移并 由于所述或每个第二和/或第三活动壁部件移动的速度和移动的距 离而在塑料中产生绝热变化过程。
全文摘要
用于制造塑料产品的模具(20)设置有底部和侧壁，其中模具至少包括第一(21)和第二(22)模具部件，其至少部分地共同定义至少一个模腔(100)并且可以在第一方向上移动，其中该至少一个模腔包括至少一个第一部件，特别是底部—形成部件(101)，和一个第二部件(102)，特别是侧壁成型部件，其中在该第一模具部件上设置至少一个固定壁部件(24)，其支撑相对于相应的固定壁部件(24)、在至少与该第一方向包括一个角度的第二方向上可移动的第一活动壁部件(20)，其中在所述第一活动壁部件面对模腔的侧面，设置第二活动壁部件(35)，其可以在相对于该第一活动壁部件的前移位置和缩回位置之间移动。
文档编号B29C45/33GK101132899SQ200580048671
公开日2008年2月27日 申请日期2005年12月23日 优先权日2004年12月27日
发明者H·A·霍格兰 申请人:Ecim科技公司