由塑料制成的弹簧以及输出装置的制作方法

本发明涉及按照权利要求1或2的前序部分所述的由塑料制成的弹簧、按照权利要求17的前序部分所述的输出装置以及按照权利要求19的前序部分所述的弹簧的应用。术语“输出装置”在本发明中优选地应理解为用于特别是以喷洒方式输出优选为液体、特别优选地作为气溶胶的产品的装置，该输出装置优选地能用手操作。优选地，泵或者说输出装置在本发明的意义上具有至少一个功能弹簧，其例如被配置给泵活塞和/或阀。目前为止主要用的是金属弹簧。越来越多地被预设作为金属弹簧备选的塑料弹簧大多不具有良好的或者说令人满意的弹簧特性。

背景技术：

1、文献wo 2004/065095 a1公开一种构成为注塑件的由塑料制成的螺旋压力弹簧，其中紧接着接合面的螺旋部段在至少一侧上具有比螺距更小的斜度。通过螺距的不均匀的斜度，弹簧特性曲线是非线性的，从而使弹簧未示出最优的弹簧特性。对塑料没有进一步详细说明。

2、文献ep 1 506 818 b2公开一种蓄压式液体喷出器，其具有两个弹性元件，其中第一弹性元件使泵活塞复位，而第二弹性元件形成出口阀的元件。聚乙烯、聚丙烯、尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚甲醛可以作为蓄压式液体喷出器的以注塑方式制造的弹性元件和组件的材料使用。

3、文献wo 2009/094793 a1公开一种塑料弹簧，其主要可用于施用化妆品的装置中。塑料弹簧优选地由热塑性塑料注塑而成。弹簧可以仅仅由未进一步详细说明的塑料制成，但备选地例如也可以将增强纤维或其他元件嵌入塑料中。对塑料没有进一步详细说明。

4、文献de 44 41 263 a1公开一种排出装置，排出装置包括工作节，工作节具有弹簧部段，其可以构成为具有封闭的弹簧套的螺圈或者说扭簧。卸料装置或者说相应的工作节被制造为由塑料制成的注塑件，塑料可以是共聚物、如聚乙烯、聚丙烯或其他热塑性塑料。

5、文献fr 2 969 241公开一种塑料弹簧，其由环和弹性元件组成。在压缩的情况下，在每个弹簧平面中出现扭力，这些扭力宏观上相互均衡，从而使弹簧能总体上无扭力地压缩。弹簧的环由硬塑料制造，且弹簧的弹性元件由软塑料制造。对塑料没有进一步详细说明。

6、文献us2003/0209567 a1公开一种用于产品喷雾的结构。该结构具有正好一个由塑料制成的弹簧。描述了该弹簧的多个实施形式。弹簧优选地由聚甲醛、聚乙烯或聚丙烯制造。

7、文献ep 1 375 011 b1公开一种配量装置，包括由塑料制成的波纹管弹簧，其中波纹管弹簧与出口阀一件式构成。对塑料没有进一步详细说明。

8、文献us10,543,500b2公开一种具有弹簧的流体泵，其中苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃、弹性体合金、热塑性聚氨酯、热塑性共聚酯和热塑性聚酰胺是对于弹簧适合的材料。在聚烯烃的情况下，可以应用由至少两种不同的聚烯烃组成的混合物和/或由至少两种不同的单体组成的共聚物。在一种实施形式中，应用来自一组热塑性聚烯烃混合物的热塑性塑料，例如来自一组聚烯烃共聚物。乙烯α烯烃共聚物的组也是适合的。其中乙烯-1-辛烯共聚物已经证实为特别适合的。

9、文献de 44 11 031 a1公开一种手柄操作的泵，用于输出液态或膏状介质。泵的手柄的复位弹簧构成为波纹管弹簧，其以注塑方法制造且由塑料，例如聚丙烯或聚乙烯组成。

10、文献de 694 26 626t2公开一种泵装置，具有可折叠的泵腔。泵腔是波纹管，其具有10.000psi以下的弹性模量。作为示例性的材料公开的是聚烯烃，如小密度的聚丙烯、聚乙烯、非常小密度的聚乙烯以及乙烯醋酸乙烯酯。

11、文献de 43 90 813 t1公开一种手持式喷雾器，包括主体和泵机构，泵机构具有可动地支承在主体上的扳机(abzug)。塑料弹簧结构放置在主体与扳机之间，以便总是将扳机压回到初始位置。弹簧结构包含两个板簧，其在其端部上通过肋相互连接。板簧由玻璃纤维增强的塑料材料制造，例如像由聚丙烯和聚氨酯(尼龙)+30重量％的玻璃纤维组成的混合物。

12、文献wo 2020/156 935a1公开一种用于输出能流动的、例如液体或膏状物料的配料器。输出器具有塑料弹簧形式的复位装置，包括下弹簧环和上弹簧环，其通过弹簧减震架可压缩地相互连接。作为用于弹簧的塑料可以应用具有填充剂的聚丙烯。

13、文献us10,543,500b2公开一种流体泵，包括热塑性塑料弹簧。弹簧具有多个菱形弹簧部段。

14、已知的塑料弹簧对于输出装置并非最优的，输出装置应便于手动操作且具有高使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提出一种由塑料制成的，特别是用于输出装置的弹簧、具有由塑料制成的弹簧的输出装置以及由塑料制成的弹簧的应用，其中弹簧具有尽可能线性的力-位移图、易于操作和/或尽可能抗疲劳和/或无滞后，能实现简单或者说完全的回收和/或有利于结构简单且成本有利。

2、上述目的通过按照权利要求1或2所述的弹簧、按照权利要求17所述的输出装置或者按照权利要求19所述的应用解决。有利的改进方案是从属权利要求的主题。

3、本发明的第一方面在于，弹簧优选地能可逆地压缩至少10％，和/或塑料的弹性模量小于1500mpa。试验已经得出结论：这样的弹簧展示出良好的弹簧特性且特别地能容易且舒适地操作，特别是当弹簧从松弛状态开始被压缩最大20或30％的情况下。

4、另外，试验令人吃惊地展示出，弹簧的弹簧材料弹性模量的减小伴随着更大的可逆的压缩。

5、本发明的第二、也可独立实现的方面在于，弹簧优选地如此构成，使得至少到10％的压缩为止，特征值k1小于0.05[n/mm2.5]，其中k1＝(w·l0.5)/(v·s2)，其中w是将弹簧从松弛状态压缩位移s所做的功，而v是弹性部段的塑料体积。试验已经得出：如此构成的塑料弹簧展示出良好的弹簧特性且特别地具有非常好的抗疲劳性。

6、本发明的第三、同样可独立实现的方面在于，弹簧如此构成，使得至少到10％的压缩为止，特征值k2小于0.005[mm-3.5]，其中k2＝(w·l0.5·ra)/(v·af·e·s2)，其中w是将弹簧从松弛状态压缩位移s所做的功，ra是弹性部段的外直径，af是松弛的弹性部段的填充系数(ausfüllfaktor)，e是弹性部段的材料的弹性模量，而v是弹性部段的塑料体积。试验已经确认：如此构成的塑料弹簧展示出良好的弹簧特性且特别地至少是尽可能无滞后的。

7、本发明的第四、同样可独立实现的方面在于，弹簧或者说弹性部段的塑料优选是以聚丙烯作为基本组分和至少一种附加组分的材料混合物，其中材料混合物至少50重量％以及最大95重量％由基本组分形成。

8、基本组分单独地作为弹簧材料是不适合的，因为这样弹簧就不能足够地被可逆地压缩，特别是仅压缩至大约5％。这样的原因在于基本组分的结构，从图像上描述其由在所有三个维度中链接的丝组成。通过添加附加组分，丝仅仅在两个维度中，亦即在平面上链接，由此平面在受限的范围中能可逆地相互移动。从附加组分的占比达到一定阈值开始，弹簧能非常强力地压缩，而不会在此断裂，然而随后并不会返回其初始形状，因为材料发生流动，亦即太容易发生塑性变形。通过试验求取最优的材料混合物，特别是用于优选的弹簧形状。

9、本发明的第五、也可独立实现的方面在于，塑料是以聚丙烯作为基本组分和至少一种附加组分的材料混合物，其中塑料的密度等于或小于0.9g/cm3，和/或附加组分的密度小于基本组分的密度。如此可以实现非常好的弹性特性，如试验已经展示出的那样。

10、优选地，附加组分具有聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物和/或具有随机的乙烯分布的全同立构丙烯重复单元。这些材料特别适合作为附加组分，因为这些材料能出色地与基本组分混合且带来良好的弹性特性，如试验已经展示出的那样。

11、优选地，附加组分的弹性模量小于1000mpa；和/或基本组分的弹性模量大于1000mpa。如此可以通过各组分相互间的比例非常好地设定材料混合物的弹性模量，其中试验已经展示出，材料混合物的弹性模量与附加组分的占比为非线性关系。

12、优选地，通过注塑制造按照本发明的弹簧。如此可以非常成本有利地且非常大件数地制造弹簧。

13、优选地，弹性形状如此设计，使得弹簧形状在其制造过程中不会在注塑工具侧形成底部切口。优选地，弹簧由此可简单地从注塑工具取下，特别是无破坏地取下。

14、按照本发明的弹簧优选地形成入口阀和/或出口阀的阀件。这有利于形成紧凑和简单的结构，特别是泵或者说输出装置的结构。

15、本发明的第六、也可独立实现的方面涉及特别是能手动操作的输出装置，其具有至少一个按照本发明所述的、特别是按照上述方面中之一所述的由塑料制成的弹簧，例如用于泵活塞和/或入口阀或出口阀的复位。如此特别地可以使输出装置在高使用寿命的情况下具有非常好的用户友好性或者说容易的可操作性和/或完全的可回收性。

16、本发明的第七、也可独立实现的方面涉及特别是能手动操作的输出装置，其具有至少一个由塑料制成的弹簧，例如用于泵活塞的复位，其中位于在最大压缩状态下的弹簧的复位力与位于在最小压缩状态下的弹簧的复位力之间的差小于20n，优选地小于15n，特别优选地小于10n。这样可以使得操作输出装置所需要的力在操作期间仅仅稍有增大。这有利于于高用户友好性。

17、本发明的第八、也可独立实现的方面涉及特别是可手动操作的输出装置，其具有至少一个由塑料制成的弹簧，例如用于泵活塞的复位和/或作为入口阀或出口阀的阀件，其中弹簧在最小压缩状态下在输出装置中被预紧或者说压缩至少5％，特别是10％，且该弹簧在最大压缩状态下在输出装置中被压缩小于30％，特别是小于25％，特别优选地小于20％。试验已经展示出，弹簧正是在该范围中展示出高稳定性。

18、特别是，通过预设的对弹簧在最终状态下的最大压缩的限制避免弹簧的塑性变形。如此可以通过弹簧的最小和最大压缩提高输出装置的使用寿命或者说使用时间。

19、优选地，弹簧在输出装置的初始状态下被预紧或者说最小程度地被压缩和/或在输出装置的最终状态下最大程度地被压缩。如此可以使输出装置的结构简单而紧凑。

20、本发明的第九、也可独立实现的方面涉及按照本发明所述的弹簧作为特别是优选能手动操作的输出装置的泵活塞和/或入口阀或出口阀的复位件，该输出装置用于输出优选为化妆品的流体或者说产品。如此产生相应的优点。

21、按照本发明所述的塑料弹簧特别地解决或减少了不期望的快速疲劳、不期望的或者说强烈的滞后，和/或与在其他塑料弹簧的线性弹簧特性曲线存在不期望的或者说强烈的偏差的问题。

22、再者，按照本发明所述的弹簧能使按照本发明所述的输出装置或者说泵的结构简单、温度、紧凑和/或成本有利；和/或支持产品被洁净地输送或者说输出到按照本发明所述的输出装置或者说泵中/从其中输送或者说输出出来，和/或支持输出装置或者说泵具有完全或者说简单的可回收性。

23、本发明的上述方面和特征以及从权利要求和随后描述产生的本发明的方面和特征原则上可以相互独立地、但也可以以任意组合实现。