本发明涉及一种用于制造至少一个具有外结构和内结构的注塑件的注塑模具。注塑件包括至少一个型腔和分别与型腔相连接的热流道喷嘴，该热流道喷嘴具有用于将至少一种熔融物注入到型腔中的环形喷嘴口。
背景技术
塑料容器或容器状的塑料部件往往是通过在注塑模具中注塑制成。用于这样的部件的注塑模具包括至少一个冷却型腔，液体形式的塑料经由热流道喷嘴通过喷嘴口注入到该型腔中。型腔由用于形成待制造容器的外部形状的凹模和用于形成待制造容器的内部形状的型芯构成。热熔融物在注入到该冷却型腔中后变硬，并且可以在打开注塑模具或型腔后被顶出。
在已知的用于具有封闭底部的塑料容器的注塑模具中，用于注入塑料的喷射点居中地布置在底部区域中，并且熔融物从中央区域流到注塑件的外围区域中。在最简单的注塑模具结构中，热流道喷嘴布置在凹模侧，这还允许制造小周长的容器、高或窄的容器或制造用于塑料瓶的坯件。
在某些注塑模具中，简单、尺寸小的热流道喷嘴还可布置在型芯侧。但是前提是容器要具有足够大的周长，以便使围绕热流道喷嘴延伸的注塑模具的型芯能够被冷却。
对于容器状的注塑件，例如在底部具有中央开口的管头或容器，点状喷射并不适合。这种注塑件是在凹模侧围绕开口成环形地喷射，其中，熔融物在这里也从中央区域流到注塑件的外围区域中。专利文献wo14044647、ep1504873、us9050747和wo15059020中示出了示例。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种注塑模具，该注塑模具允许实施外围环形喷射来制造不适用或者不希望中央喷射的注塑件。
用于制造至少一个具有外结构和内结构的注塑件的注塑模具包括至少一个型腔和分别与型腔相连接的热流道喷嘴，该热流道喷嘴具有用于将至少一种熔融物注入到型腔中的环形喷嘴口。所述至少一个型腔由用于形成待制造注塑件的外结构的外部形状的冷却凹模和用于形成待制造注塑件的内结构的内部形状的型芯构成。热流道喷嘴具有喷嘴芯和可沿着喷嘴芯移动以打开和关闭环形喷嘴口的中空针。喷嘴芯伸出到热流道喷嘴的环形喷嘴口以外并形成注塑模具的型腔的型芯。
也就是说，在这种注塑模具中，借助在热流道喷嘴中不可轴向运动的喷嘴芯，热流道喷嘴同时形成待制造注塑件的内结构的内部形状。即，喷嘴芯的伸出环形喷嘴口的区域以其侧表面和其前侧形成注塑件的内部形状。喷嘴芯的前侧可以在某些位置接触凹模，以便在注塑件中形成凹处。熔融物通过环绕喷嘴芯的热流道喷嘴的环形喷嘴口注入到型腔的环形间隙中，并在热流道喷嘴的纵向轴线方向上至少局部地沿着喷嘴芯流动。随后，型腔中的熔融物冷却并变硬形成注塑件。在打开注塑模具时，即在模具和型芯被拉开之后，注塑件被顶出。
即，该注塑模具允许通过来自外围区域的环形喷射制造一体化的注塑件，其中，熔融物从外围区域沿热流道喷嘴的纵向轴线方向流到中央区域。因此，可以制造例如无论是点形地还是环形地都不可能或不希望在底部区域中实施中央注入的塑料容器或容器状的塑料部件。例如，当在中央底部区域中应该没有塑料部件(例如注射针)被过喷或注塑包封时。
容器状的注塑件除了塑料容器以外还意指那些具有内结构和外结构的注塑部件或塑料部件。即，底部或壁部也可具有凹处，或者该注塑件只是配置有附加元件的封闭容器或可封闭的容器。
在一些实施方式中，喷嘴芯可以包括一内部主动冷却的冷却芯、特别是一水冷的冷却芯和一外芯。在这种情况下，外芯形成型腔的内部形状，并且可以根据所期望的注塑件的内结构成形。冷却芯可以被构造为圆柱形的并允许穿过喷嘴有效地冷却外芯。通过仅使外芯适应所期望的内部形状，冷却芯能够形状不变地用于具有不同型腔的注塑模具。冷却芯和外芯也可以被构造为，冷却芯的端侧形成内部形状的一部分，并且外芯像套筒一样包围冷却芯。在直径大于3毫米的情况下可以使用主动冷却的喷嘴芯。
在一些实施方式中，喷嘴芯可以在喷嘴口的上游包括至少一个绝热护套，中空针沿着该绝热护套被引导。绝热护套可以由陶瓷或低导热性的金属或低导热性的金属合金(例如铬钢)制成。低导热性的金属/金属合金应该具有比用于热流道喷嘴的加热部件的金属合金更低的导热性。优选地，导热性低于50λ(w/(m*k))(根据dinv4108-4测量)。
在一些实施方式中，绝热护套延伸到型腔。然而，为了实现更好的型腔冷却，被冷却的外芯可以在喷嘴口的区域中具有周向肩部或周向凸缘。周向肩部/周向凸缘形成喷嘴口的一侧并且可以形成型腔的一部分，从而使得型腔完全由冷却的凹模板，冷却的型芯板和冷却的热流道喷嘴的喷嘴芯形成。在这种情况下，绝热护套延伸到周向肩部/凸缘。
在一些实施方式中，外芯可以在喷嘴口上游具有周向的凹处，以减少喷嘴芯与热流道喷嘴的被加热部分之间的热桥接或冷桥接。优选地，将该周向凹处布置在热流道喷嘴的前部区域，在该区域中，熔融物靠近地沿着喷嘴芯被引导。
在一些实施方式中，热流道喷嘴可以是共注射喷嘴，用于将同心分层的熔融物流注射到型腔中。在这种情况下，分层的熔融物流可以包含第一熔融物的两个外层和第二熔融物的一个内层。内层可以例如是所谓的阻挡层。特别是在底部区域具有诸如肋板、突起和凹处这样的复杂结构的、多层的容器或容器状的注塑件中，由于分层熔融物流的湍流，可能不利于或不可能从一中心点喷射分层的熔融物流。
在一些实施方式中，冷却的凹模板可以形成凹模。
在一些实施方式中，型芯可以被冷却并布置在冷却的型芯板中。
在一些实施方式中，热流道喷嘴可以借助于密封环安装在冷却的型芯板中。
在一些实施方式中，热流道喷嘴可以与来自同一申请人的国际专利申请pct/ep2015/071667和pct/ep2015/071668中所描述的共注射喷嘴一样地构造，不同之处在于，阀针是中空针并且共注射喷嘴具有前述的喷嘴芯。
这种用于制造多层注塑件的热流道喷嘴或共注射喷嘴包括：用于第一熔融物的第一熔融物供应通道；用于第二熔融物的第二熔融物供应通道；中心孔；可在中心孔中轴向运动以打开和关闭环形喷嘴口的中空针；环形的内部熔融物通道，其在共注射喷嘴的指向上游的区域中由中心孔和中空针形成并与第一熔融物供应通道流体连接；环形的中间熔融物通道，其与第二熔融物供应通道流体连接并围绕所述内部熔融物通道延伸；环形的外部熔融物通道，其与第一熔融物供应通道流体连接并围绕所述环形的中间熔融物通道延伸；其中，内部熔融物通道、中间熔融物通道和外部熔融物通道在喷嘴尖端的区域中流体合并以形成同心分层的熔融物流。在中空针中布置有前述的喷嘴芯，同时该喷嘴芯可形成型腔的型芯。
该共注射喷嘴还包括喷嘴主体和具有中心孔的熔融物分配插件。该熔融物分配插件被收纳在喷嘴主体的中心孔中，并优选地具有朝向喷嘴尖端逐渐变细的圆柱形。至少一个用于第一熔融物的分配通道和至少一个用于第二熔融物的分配通道沿着护套表面或外表面形成，这些通道沿着喷嘴尖端的方向引导相应的熔融物。
至少一个用于第一熔融物的分配通道可以在上游与第一熔融物供应通道和环形的内部熔融物通道流体连接，并且在下游与环形的外部熔融物通道流体连接。该至少一个用于第一熔融物的分配通道可以在下游具有分支，以将第一熔融物更均匀地分配到环形的外部熔融物通道中。
至少一个用于第二熔融物的分配通道可以在上游与第二熔融物供应通道流体连接，并且在下游与环形的中间熔融物通道流体连接。该至少一个用于第二熔融物的分配通道可以在下游具有分支，以将第二熔融物更均匀地分配到环形的中间熔融物通道中。这允许将熔融物有效和均匀地分配到直径为40毫米的环形熔融物通道中。
该共注射喷嘴还可以包括一分离套筒，该分离套筒的内表面部分地形成环形的中间熔融物通道，并且其外表面部分地形成环形的外部熔融物通道。
至少一个用于第一熔融物的分配通道可以在下游通过分离套筒中的孔与环形的外部熔融物通道相连接。分离套筒可以在外表面上具有另一分配通道，优选为分支化的分配通道，以将第一熔融物有效、均匀地分配到环形的外部熔融物通道中。
共注射喷嘴还可以具有多个第一和第二熔融物供应通道，它们分别通过分配通道与对应的环形熔融物通道相连接。这允许将熔融物有效和均匀地分配到具有超过40毫米的大直径的环形熔融物通道中。
这种共注射喷嘴，特别是关于分配通道的分支，分离套筒上的附加分配通道和/或多个用于第一和第二熔融物的熔融物供应通道，本身也可以被视为独立的发明。这也与喷嘴芯的结构无关，特别是与喷嘴芯是否仅延伸到喷嘴口或伸出喷嘴口从而完全或部分地形成型腔的一部分无关，或者与其是否被冷却无关。这种共注射喷嘴的优点在于：其允许实现比迄今为止直径大得多的环形喷射。结合前述的喷嘴芯，例如直径大于40毫米的容器也能够从宽侧或者从外围区域被环形地喷射，这是迄今为止无法实现的。
本发明还涉及一种用于注塑模具的一个或多个熔融物的热流道喷嘴(即，用于单注射或用于共注射的热流道喷嘴)，其中，该热流道喷嘴具有一环形的喷嘴口、一喷嘴芯和一可沿着喷嘴芯移动以打开和关闭环形喷嘴口的中空针。喷嘴芯伸出热流道喷嘴的环形喷嘴口，并且在热流道喷嘴的安装状态下，喷嘴芯形成注塑模具的型腔的型芯。喷嘴芯可以如前述地构成。
本发明还涉及一种使用前述的注塑模具制造具有内结构和外结构的注塑件的方法。该方法可以包括以下步骤：a)将热流道喷嘴的喷嘴芯引导至冷却的凹模中，在形成用于待注塑的注塑件的冷却的型腔的情况下关闭注塑模具；b)通过围绕喷嘴芯的环形喷嘴口将至少一种熔融物注入到冷却的型腔中；c)打开注塑模具并顶出注塑件。
在将多个熔融物作为分层的熔融物流(其具有例如阻挡层作为内层)进行共注射的情况下，可以首先仅注入第一熔融物，然后才注入分层的熔融物流。
附图说明
下面将根据实施例并结合附图对本发明做详细说明。其中：
图1是注塑模具的剖视图；
图2是熔融物分配插件的侧视图；
图3是具有分离套筒的熔融物分配插件的侧视图；
图4是热流道喷嘴在喷嘴口区域中的细节视图。
具体实施方式
注塑模具包括：凹模板1，其形成用于型腔3的凹模；和型芯板2，其中收纳有热流道喷嘴4。热流道喷嘴4具有一环形的喷嘴口5和一中空针，其中，喷嘴口5可以通过中空针6来打开和关闭。为此，中空针6可以沿着不可轴向运动的喷嘴芯7运动地被引导。喷嘴芯7伸出环形喷嘴口外并形成型腔3的型芯2a。
在所示出的实施方式中，喷嘴芯7包括内冷却芯8和外芯9，该内冷却芯通过冷却介质、特别是水被主动冷却。外芯9的指向下游的端部和冷却芯8的指向下游的端面10形成型腔3的型芯2a，即，它们与待制造注塑件的内结构的反面(negativ)相对应。外芯也可形成型芯2a的整个端面。在所示出的实施方式中，喷嘴芯7在喷嘴口的上游具有绝热护套11，该绝热护套由陶瓷或导热性低于热流道喷嘴4的加热部分的金属合金的金属合金(例如铬钢)制成。绝热护套11降低了热流道喷嘴4的加热部分与冷却的喷嘴芯8或外芯9之间的热传递。该热传递还通过外芯9的护套表面上的、更确切地说是在喷嘴口5的上游的周向凹处12来降低。绝热护套11延伸到喷嘴口5。中空针6沿着喷嘴芯7的绝热护套11被引导。热流道喷嘴还可以具有多于一个的绝热护套。
在图1示出的实施方式中，绝热护套11延伸至型腔3。图4示出了热流道喷嘴在喷嘴口区域中的细节视图(图1中的圆形部分a)。与图1中的热流道喷嘴不同，图4中的热流道喷嘴的外芯9在喷嘴口5的区域中具有周向的凸缘13。该周向凸缘13形成型腔3的一部分，从而使得型腔3完全由冷却的凹模板1、冷却的型芯板2和热流道喷嘴4的冷却的喷嘴芯7构成。在这种情况下，绝热护套11仅延伸到周向凸缘13，并使得冷却的喷嘴芯相对于热流道喷嘴4的加热部分隔离。在所示出的共注射喷嘴中，正如将在下文中所详细说明的那样，包括喷嘴主体30、熔融物分配插件31、分离套筒32、保持和密封套筒33。根据型腔的结构，该周向凸缘还可以被构造为肩部，绝热护套设置在该肩部上。
热流道喷嘴可以针对一种或多种熔融物而设计为共注射喷嘴。在图1所示的实施方式中，热流道喷嘴被构造为用于三重分层的熔融物流的共注射喷嘴，该三重分层的熔融物流包括第一熔融物a的两个外层和第二熔融物b的一个内层(例如所谓的阻挡层)。该共注射喷嘴在前部区域中，在环形喷嘴口的上游具有环形的内部熔融物通道20，环形的中间熔融物通道21和环形的外熔融物通道22。环形的内部熔融物通道20和环形的外部熔融物通道22与至少一个用于第一熔融物a的熔融物供应通道23a、23b流体连接。环形的中间熔融物通道21与至少一个用于第二熔融物b的熔融物供应通道25a流体连接(由于布置在横截平面之前和之后，因此在图1中不可见)。
图1中示出的共注射喷嘴4包括喷嘴主体30、熔融物分配插件31、分离套筒32以及保持和密封套筒33(或密封环)。喷嘴主体30配置有加热元件34。图2示出了图1中的熔融物分配插件的侧视图。图3示出了图1中的熔融物分配插件21和分离套筒22的侧视图。
共注射喷嘴4具有中心孔，该中心孔沿轴向延伸穿过熔融物分配插件31，并且中空针6被可运动地收纳在该中心孔中。中心孔在中间至下部区域(即下游)具有比上部区域(即上游)更大的直径，由此沿着中空针6形成环形的内部熔融物通道20。中空针6也可在该区域中逐渐变细，以扩大该环形的内部熔融物通道20的横截面。还可以只将中空针构造为逐渐变细的，在这种情况下，中心孔在整个长度上具有相同的直径。在中空针6的内部设置不可运动的喷嘴芯。该喷嘴芯可以与前述的冷却的喷嘴芯7一样地构成，热流道喷嘴4的喷嘴口5沿熔融物的流动方向伸出并在注塑模具的型芯板2中形成冷却的型芯2a，其形成用于待制造注塑件的内结构的内部形状。
环形的中间熔融物通道21由分配插件31的外表面与分离套筒32的内表面构成。环形的外部熔融物通道22由分离套筒32的外表面与保持和密封套筒33的内表面构成。
在所示出的实施方式中，环形的内部熔融物通道20在上游与两个用于第一熔融物a的第一熔融物供应通道23a、23b流体连接。内部熔融物通道在下游与喷嘴口5流体连接。两个用于熔融物a的第一熔融物供应通道23a、23b分别从位于熔融物分配插件31上侧的第一熔融物供应口部分地通过喷嘴主体被引导到环形的内部熔融物通道20。此外，至少一个用于熔融物a的熔融物分配通道24a(在图1中仅上端部可见)分别与两个第一熔融物供应通道23a、23b流体连接，并将对应的熔融物a引导到共同的环形外部熔融物通道22中。
即，熔融物a通过两个熔融物供应通道和对应的熔融物分配通道被引导到共同的环形内部熔融物通道20中和共同的环形外部熔融物通22中。
此外在示出的实施方式中，共注射喷嘴4还包括两个用于熔融物b的第二熔融物供应通道(在图1中不可见)。在图2和图3中，这两个熔融物供应通道25a中的一个用箭头表示，并且其端部在熔融物分配插件31的外表面上可以看到。与两个用于熔融物a的第一熔融物供应通道24a、24b类似的，这两个用于熔融物b的熔融物供应通道从位于熔融物分配插件31上侧的各自的熔融物供应口部分地通过喷嘴主体30被引导到对应的至少一个用于第二熔融物b的熔融物分配通道中。该用于第二熔融物b的熔融物分配通道在下游与共同的环形中间熔融物通道21流体连接。
用于第一熔融物a的熔融物分配通道和用于熔融物b的熔融物分配通道均形成于分配插件21的外表面上(例如通过铣削)，并且沿径向向外受到喷嘴主体30或分离套筒32的内表面地限制。
用于第一熔融物a的熔融物分配通道24a终止于环形的中间熔融物通道21上方。它们分别经由分离套筒32中的通道口27与在分离套筒32的外表面上形成的熔融物分配通道28相连接，该熔融物分配通道28最终与环形的外部熔融物通道22流体连接。替代地，孔也可以直接进入环形的外部熔融物分配通道22。
特别是为了在环形喷嘴口5具有大直径的情况下能够将熔融物a、b均匀地分配到环形的外部熔融物通道和中间熔融物通道21、22中，各个熔融物分配通道可以在分配插件31的外表面上具有分支或支路，如图2和图3所示。分离套筒32上的熔融物分配通道也可以具有分支或支路。在每个分支或支路之后通道的横截面可以减小，以便在整个流动路线上实现近似于均匀的流速。
来自环形的内部、中间和外部熔融物通道20、21、22的环形熔融物流在将要通过喷嘴口5离开之前合流，形成一同心分层的熔融物流，该熔融物流最终通过喷嘴口5进入型腔3。
附图标记列表
1凹模板
la凹模
2型芯板
2a型芯
3型腔
4热流道喷嘴
5环形喷嘴口
6中空针
7喷嘴芯
8冷却芯
9外芯
10端面
11绝热护套
12周向凹处
13周向凸缘
20环形的内部熔融物通道
21环形的中间熔融物通道
22环形的外部熔融物通道
23a，23b用于熔融物a的熔融物供应通道
24a熔融物分配通道
25a用于熔融物b的熔融物供应通道
26a用于熔融物b的熔融物分配通道
27通道口
28用于熔融物a的分离套筒上的熔融物分配通道
30喷嘴主体
31熔融物分配插件
32分离套筒
33保持和密封套筒/密封环
34加热元件。