專(zhuān)利名稱(chēng)：注塑工具的模芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種注塑工具的模芯，用于塑料材料的預(yù)成型件的注塑，其中，模芯是一端封閉的中空殼體形式，具有一個(gè)中心軸線(xiàn)，一個(gè)外表面，一個(gè)內(nèi)表面以及一個(gè)中空冷卻管，中空冷卻管距其內(nèi)表面有一定間隙地排列在模芯上，與冷卻劑供應(yīng)管和冷卻劑排放管相連通。
背景技術(shù)：
眾所周知，較透明的或者不太透明的塑料瓶是由預(yù)成型件吹塑而成，特別是PET瓶(PET＝聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)。PET預(yù)成型件大部分是在強(qiáng)力注塑機(jī)中生產(chǎn)的。那些預(yù)成型件通常具有相對(duì)較厚的壁，通常從1.5mm到4.0mm。它們?cè)诖蠹s260℃和310℃之間的相對(duì)較高的溫度下被注塑成形。一端封閉的中空預(yù)成型件在注塑操作以后一方面在模芯上被冷卻，另一方面也在從注塑機(jī)中移除以后被冷卻，以防止其變形或者防止它們粘連在一起。它們的厚壁的作用就像隔熱體一樣，將熱保持在壁內(nèi)。
為了增加已知注塑機(jī)的制造產(chǎn)出，做出了減少冷卻時(shí)間的嘗試，這些嘗試的缺點(diǎn)是不可能在注塑過(guò)程以后在沒(méi)有對(duì)預(yù)成型件造成可承受的破壞的情況下將冷卻時(shí)間降低到一個(gè)很低的限度以下。
注塑的預(yù)成型件的表面的冷卻必須足夠，以允許它們?cè)跊](méi)有從注塑模中被破壞的情況下被排出。而且額外的冷卻是必須的，這也是為了將經(jīng)過(guò)表面的熱從壁內(nèi)部排除。如果注塑操作以后在注塑機(jī)中的冷卻以及從注塑機(jī)中移除后的預(yù)成型件的冷卻被省略，那么表面的溫度就以不期望的方式升高，并且其結(jié)果是注塑的預(yù)成型件彼此粘連，變得容易對(duì)表面造成破壞，彎曲或者扭曲。因此再三地提供措施來(lái)改善注塑的預(yù)成型件的冷卻。
因此在實(shí)踐中做出了一些嘗試，比如將在其外面圍繞著預(yù)成型件的外工具部分冷卻。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，預(yù)成型件在注塑操作以后很短時(shí)間內(nèi)就向內(nèi)收縮到芯體，其結(jié)果是在外工具部分和預(yù)成型件產(chǎn)品本身之間存在一個(gè)狹窄的縫隙，并且這個(gè)狹窄的縫隙然后對(duì)于熱量從外工具部分傳遞到預(yù)成型件來(lái)講造成相當(dāng)?shù)睦щy，而且使得冷卻實(shí)際上是無(wú)效的。因此，有一些嘗試已經(jīng)旨在增加模芯的冷卻范圍。實(shí)際上，一個(gè)冷卻管已經(jīng)被裝配到模芯中，其裝配方式是其實(shí)際上占據(jù)了除圍繞著冷卻管的一個(gè)縫隙形式的環(huán)形空間以外的模芯的整個(gè)內(nèi)部空間，并且在模芯的內(nèi)表面內(nèi)。冷卻劑，最好是水，通過(guò)與冷卻管的開(kāi)放低端相連的進(jìn)給管被引入冷卻管內(nèi)部，并且水造成模芯的內(nèi)表面冷卻地濕潤(rùn)，此后水通過(guò)排出管運(yùn)出。實(shí)際上，對(duì)于模芯來(lái)講，它有可能在其整個(gè)內(nèi)表面上被冷卻。然而應(yīng)該明白，這種冷卻應(yīng)該還要進(jìn)一步改進(jìn)，并且因此改善預(yù)成型件的整個(gè)產(chǎn)出，尤其是冷卻應(yīng)該更加有力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種模芯，本說(shuō)明書(shū)詳細(xì)闡明了模芯的開(kāi)放部分，并且與以前所用的模芯相比其冷卻效果實(shí)質(zhì)上增加了。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的是通過(guò)將冷卻管相對(duì)于模芯同軸地延伸在模芯的基本整個(gè)長(zhǎng)度上，并且在下游端提供一個(gè)排出口來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也是通過(guò)在模芯的內(nèi)表面提供一個(gè)相對(duì)于中心軸線(xiàn)大體上橫向延伸的冷卻槽來(lái)實(shí)現(xiàn)的。就像在實(shí)際中已經(jīng)包含的操作，冷卻管在實(shí)際中延伸進(jìn)入模芯的整個(gè)內(nèi)部空間，并且只是在模芯的內(nèi)部空間端部稍微前面處的封閉端的“前面”結(jié)束，以這種方式使得通過(guò)冷卻管流動(dòng)的冷卻水能夠在其前端通過(guò)在冷卻管上的一個(gè)開(kāi)口而排出，并且能夠接觸著模芯的內(nèi)表面經(jīng)過(guò)。模芯在其前端以一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)被封閉，并且其內(nèi)表面形成在冷卻管和模芯之間的縫隙形式的同軸環(huán)形空間的外壁。在后面，也就是說(shuō)在冷卻水的下游，環(huán)形空間與上面提到的冷卻劑排出管相連。
無(wú)可否認(rèn)，模芯是通過(guò)冷卻水與其內(nèi)表面接觸來(lái)冷卻到一定程度的，但是根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)冷卻效果可以一方面通過(guò)將模芯的內(nèi)表面放大來(lái)改善。這是通過(guò)在模芯的另一個(gè)封閉內(nèi)表面額外提供冷卻肋來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然而，在一個(gè)特別理想且令人意外的方式下，冷卻效果另一方面借助設(shè)置在模芯上的不僅相對(duì)于中心軸線(xiàn)縱向延伸而且橫向延伸的冷卻槽或冷卻肋而得到額外增強(qiáng)?！皺M向”表示僅僅在特殊情況下的垂直，各自的冷卻槽延伸的方向也可以看成相對(duì)于模芯的中心軸線(xiàn)傾斜。冷卻槽也不需要在沿著它們延伸路徑上的直線(xiàn)上設(shè)置，但是它們可以以任何方式在一個(gè)波狀結(jié)構(gòu)或彎曲結(jié)構(gòu)中延伸。應(yīng)該注意到，冷卻槽的絕大部分沒(méi)有在中心軸線(xiàn)方向上延伸，而是相對(duì)于中心軸線(xiàn)有一個(gè)角度設(shè)置。
更特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在操作中，相對(duì)于中心軸線(xiàn)“橫向”延伸的冷卻槽具有一個(gè)與之相反的相對(duì)橫向的注入流，在從前端處的開(kāi)口沿著縫隙形式的環(huán)形空間向后離開(kāi)冷卻管以后，冷卻劑在其路徑上承受并非微不足道的湍流影響。各自的模芯的冷卻效果因此毫無(wú)疑問(wèn)已經(jīng)借助表面面積的增加而被增強(qiáng)了，在否則光滑的情況下，模芯封閉的內(nèi)表面被放大了，也就是說(shuō)，現(xiàn)在具有肋、溝、槽或者類(lèi)似物；然而另一方面，湍流效果發(fā)生在冷卻劑沿著其流動(dòng)路徑的行程的流動(dòng)中，并且正是那些湍流效果相當(dāng)程度地增加了冷卻效果。
本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)在于，冷卻槽在橫截面上是尖銳的和/或圓的形狀。這里所用的形狀一詞是表示通冷卻槽的橫截面，橫截面可以是“圓”的，例如像U的底部；或者可以是“尖銳”的，像尖銳的V的底端。舉個(gè)例子，如果考慮具有以銳角相交的兩個(gè)側(cè)邊的V形，那么角度從10℃到70℃之間選擇，最好從20℃到50℃之間選擇，或者選擇40℃，就特別有利。這些詳述并不意味著所討論的形狀的角度必須在這些范圍內(nèi)。這些詳述僅僅意味著利用這些角度已經(jīng)獲得了成功的試驗(yàn)。
除了“尖銳”形狀的側(cè)邊以外，還可以使用弓形表面來(lái)產(chǎn)生圓形形狀，例如就像已知的圓螺紋。
因此，如果根據(jù)本發(fā)明冷卻槽以螺旋結(jié)構(gòu)延伸也是令人滿(mǎn)意的。換句話(huà)說(shuō)冷卻槽像螺紋一樣延伸。只要不是在假設(shè)沒(méi)有冷卻槽的情況下光滑表面被放大，螺紋可以包括任意種類(lèi)的尺寸。具有其徑向尺寸的冷卻槽優(yōu)選地可以是梯形螺紋或鋸齒螺紋的形式。采用徑向尺寸來(lái)增加表面面積并產(chǎn)生湍流現(xiàn)象是令人滿(mǎn)意的。從工藝設(shè)計(jì)角度來(lái)看，如果冷卻槽在圓形結(jié)構(gòu)中延伸也是令人滿(mǎn)意的。如果環(huán)、溝槽、螺紋或者所有這些結(jié)構(gòu)一起使用也在實(shí)際試驗(yàn)中提供了優(yōu)勢(shì)。結(jié)果，通過(guò)冷卻槽流動(dòng)的水流遭受劇烈的渦流和漩渦效應(yīng)，帶來(lái)好的湍流并因此帶來(lái)好的冷卻效果。
如果根據(jù)本發(fā)明，冷卻槽延伸在模芯的有預(yù)成型件在其上注塑的那些表面區(qū)域，那么也能獲得冷卻效果的特別重要的改善。只要模芯的后區(qū)域是管和保持器，以使得要注塑的預(yù)成型件遠(yuǎn)離模芯的那個(gè)后區(qū)域。因此，也不需要特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)冷卻。然而根據(jù)本發(fā)明，冷卻槽是提供在整個(gè)表面區(qū)域，也就是說(shuō)，注塑的預(yù)成型件的塑料材料保持在其上且與之接觸的模芯的外表面區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，冷卻槽提供在至少有預(yù)成型件在其上注塑的那個(gè)表面區(qū)域。從這個(gè)方面講，模芯的保持器的部分較厚區(qū)域也可以具有冷卻槽。然而，如果擱置在模芯上，在模芯的內(nèi)表面上的預(yù)成型件的所述區(qū)域中單獨(dú)具有冷卻肋，那么就冷卻效果的增加而言現(xiàn)在已經(jīng)獲得了令人驚喜的成功。
在已經(jīng)利用所述模芯的實(shí)際操作情況下，冷卻管的前端具有一個(gè)排出口。冷卻水在流動(dòng)通過(guò)縫隙形式的環(huán)形空間以后從那里流出并向后離開(kāi)模芯。此外，如果現(xiàn)在冷卻管上的排出口具有至少一個(gè)在中心軸線(xiàn)方向上的凹口或者切口，額外會(huì)發(fā)現(xiàn)冷卻水更容易從冷卻管流出。在最簡(jiǎn)單的情況下，在冷卻管前端的排出口可以構(gòu)想成以某種方式形成，即，螺旋切斷封閉的冷卻管以使得排出口的表面垂直于模芯的中心軸線(xiàn)設(shè)置。這樣的排出口的外邊緣然后將是圓形的。既然圓形邊緣具有一個(gè)額外的至少部分地在向著冷卻管的中心軸線(xiàn)的方向上延伸的切口，那么排出口的面積就增加了，因此冷卻水可以更容易流入縫隙形式的環(huán)形空間。倘若邊緣不僅遵從圓形線(xiàn)，而是通過(guò)上面提到的切口在長(zhǎng)度上增加，在排出口邊緣的這種切口可以構(gòu)想成V形或U形結(jié)構(gòu)或者一些其它形狀。
當(dāng)冷卻水流到冷卻管的排出口外的時(shí)候，就有意在流動(dòng)路徑行程中提供一個(gè)主節(jié)流效應(yīng)，這個(gè)路徑是在預(yù)成型件被外部注塑到外表面上的縫隙狀環(huán)形空間的那個(gè)區(qū)域中。進(jìn)一步向后，冷卻劑排出管可以具有更大的橫截面，以使得冷卻劑允許在那里擴(kuò)張。在那里，在后區(qū)域，在距注塑的預(yù)成型件有相對(duì)很大的距離處，不再有任何對(duì)冷卻、湍流效應(yīng)的需要，并因此也放大了表面區(qū)域。在那里，冷卻劑可以平滑地向后流出，并且在沒(méi)有阻力的情況下不受約束地?cái)U(kuò)張。


本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)、特征以及可能的用處將通過(guò)此后參考附圖的優(yōu)選實(shí)施例的描述而清楚，其中圖1是具有向前排列的較窄區(qū)域以及向后排列的進(jìn)給和排放管的一個(gè)模芯的橫截面，并且圖2是比例非常放大的分解圖，展示了圖1中圓所指部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
優(yōu)選的鍍鈦模芯具有較厚的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域在圖1中所示為向后(也就是說(shuō)向下)，用于安裝在例如一個(gè)芯板上，同時(shí)在其前面具有較窄區(qū)域10，注塑操作以后預(yù)成型件(未示出)在較窄區(qū)域上方保持開(kāi)放。模芯1的壁(虛線(xiàn)表示)是具有點(diǎn)劃線(xiàn)表示的中心軸線(xiàn)2的封閉的中空殼體結(jié)構(gòu)(在圖1和圖2的頂部)。模芯1具有一個(gè)外表面3和一個(gè)內(nèi)表面4。
在距模芯1的內(nèi)表面4一定間隔處幾乎完全具有一個(gè)冷卻管5。一個(gè)縫隙形式的環(huán)形空間6在模芯1的內(nèi)表面4和冷卻管5之間的外部形成。在操作中預(yù)成型件被注塑于其上的前面區(qū)域，環(huán)形空間6是縫隙的形式，換句話(huà)嚴(yán)格地說(shuō)它適宜地是在1.5mm到3mm之間的小尺寸，其尺寸取決于可用的空間。其結(jié)果是在理想情況下，它給出了80％的阻塞積聚效果，也就是說(shuō)，排出流是進(jìn)給流的80％。與之相比，在模芯1的較厚支持區(qū)域的后環(huán)形空間6’的徑向延伸僅僅是為了在擴(kuò)張情況下冷卻劑的排出流而提供的。
圖1的下方區(qū)域展示了冷卻劑進(jìn)給管7，它可以提供在一個(gè)芯板上，就像在圖1中更加向前或向上排列的冷卻劑排出管8那樣。冷卻管5既是向后開(kāi)放的，其中冷卻劑在中心軸線(xiàn)2方向上從冷卻劑進(jìn)給管7中心地向上和向前流動(dòng)，而且在頂端的前面也是開(kāi)放的，其中排出管9設(shè)置在冷卻管5上。
在初期操作結(jié)構(gòu)中，冷卻水已經(jīng)通過(guò)冷卻劑進(jìn)給管7在向上方向上被中心地引入冷卻管5內(nèi)，并且強(qiáng)迫排出在前端的排出管5外，進(jìn)入模芯1內(nèi)。結(jié)果，冷卻水在縫隙形式的環(huán)形空間6內(nèi)平行于模芯1的中心軸線(xiàn)2流動(dòng)，從在頂端的前面向下和向后流到排出口9的區(qū)域外，進(jìn)入放大的環(huán)形空間6’內(nèi)，以從其中排出，通過(guò)冷卻劑排出管8排到冷卻管5外面。
在這里闡釋的新的實(shí)施例中，在操作中預(yù)成型件(附圖中未示出)注入于其上的模芯的前表面區(qū)域10中，模芯1的內(nèi)表面4具有一個(gè)螺紋，用于形成冷卻槽11。
在圖2中以極其放大的比例展示的局部展示出以相對(duì)于中心軸線(xiàn)2具有一個(gè)小角度設(shè)置并且復(fù)制出冷卻槽11的直線(xiàn)。這里選擇的優(yōu)選實(shí)施例包括尖銳形狀的冷卻槽11，其相對(duì)于中心軸線(xiàn)2橫向延伸并且以螺旋結(jié)構(gòu)延伸。冷卻槽的結(jié)構(gòu)也可以用V形輪廓的鋸齒螺紋來(lái)描述，其兩個(gè)側(cè)表面在截面上呈現(xiàn)出直齒面。通過(guò)圖2中所示的模芯1的壁的截面展示了具有直齒面的V形輪廓。
圖2也展示了在前端的冷卻管5上的排出口9的結(jié)構(gòu)。只要平行于中心軸線(xiàn)2延伸并且在圖2中由參考標(biāo)記12確定的排出口9的邊緣被考慮，那么圓12的部分將在中心軸線(xiàn)2的方向上的一個(gè)平面視圖中被看到。在它們之間設(shè)置的是具有一個(gè)傾斜切削線(xiàn)14的切口13。換句話(huà)說(shuō)，在前端的冷卻管上的排出口9具有在中心軸線(xiàn)2方向上沿著切削線(xiàn)14延伸的四個(gè)切口13(同樣向前)。從側(cè)面看，這些切口13在排出口9旁邊的前端呈現(xiàn)出一個(gè)V形結(jié)構(gòu)。這里展示的冷卻管5具有在圓12外周均勻分布的四個(gè)切口13，也就是說(shuō)兩個(gè)切口對(duì)齊設(shè)置在圖2中向紙上看的方向上，并且兩個(gè)進(jìn)一步的切口在與之垂直的方向上，因此，圖2在左邊展示了冷卻管5的壁5’以及其上的切削線(xiàn)14。
在操作中，冷卻水中心地流過(guò)進(jìn)給管7，向上且向前進(jìn)入冷卻管5內(nèi)，并且從前端的排出口9流出，如圖2中箭頭15所示。冷卻水一旦向前流過(guò)切削線(xiàn)14外，就被模芯1的彎曲內(nèi)表面4偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)是沿著箭頭16(圖2)在一個(gè)弓形結(jié)構(gòu)中且徑向向外進(jìn)行的。冷卻水現(xiàn)在與模芯1的內(nèi)表面4接觸并且開(kāi)始通過(guò)與之徹底的接觸來(lái)使之冷卻。冷卻水從前端平行于中心軸線(xiàn)2向后在縫隙形式的環(huán)形空間6中流動(dòng)，也就是說(shuō)在圖1和圖2中向下流動(dòng)。在其向后的流動(dòng)路徑上，冷卻水經(jīng)過(guò)相對(duì)于中心軸線(xiàn)2橫向延伸的冷卻槽11，并且經(jīng)歷與扇圓箭頭17相應(yīng)的湍流效果。在這個(gè)渦流和湍流情況下，冷卻水進(jìn)一步向后(圖1和圖2中向下)流動(dòng)，以在此后進(jìn)入大的環(huán)形空間6’，在這里允許冷卻水?dāng)U張，并且允許它經(jīng)過(guò)排出管8流出。
參考標(biāo)記的列表1模芯2中心軸線(xiàn)3模芯的外表面4模芯的內(nèi)表面5冷卻管5’冷卻管壁6縫隙形式的環(huán)形空間6’放大的后環(huán)形空間7冷卻劑進(jìn)給管8冷卻劑排出管9排出口10模芯的前表面區(qū)域11冷卻槽12排出口邊緣13切口14切削線(xiàn)15箭頭(冷卻劑流動(dòng)方向)16箭頭(冷卻劑流動(dòng)方向)17冷卻水的湍流方向
權(quán)利要求
1.一種用于塑料材料的預(yù)成型件的注塑的注塑工具的模芯(1)，其中，所述模芯(1)是一端封閉的中空殼體形式，具有一個(gè)中心軸線(xiàn)(2)，一個(gè)外表面(3)，一個(gè)內(nèi)表面(4)，以及一個(gè)中空冷卻管(5)，所述中空冷卻管(5)在所述模芯(1)中距其內(nèi)表面(4)有一定間隙地布置，與冷卻劑供應(yīng)管(7)和冷卻劑排出管(8)連通，其特征在于所述冷卻管(5)相對(duì)于所述模芯(1)同軸地延伸在所述模芯(1)的基本整個(gè)長(zhǎng)度上，并且在其下游端具有一個(gè)排出口(9)，以及在所述模芯(1)的所述內(nèi)表面(4)上具有相對(duì)于所述中心軸線(xiàn)(2)基本沿橫向延伸的冷卻槽(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模芯(1)，其特征在于所述冷卻槽(11)的橫截面具有尖銳的和/或圓形的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模芯(1)，其特征在于所述冷卻槽(11)以一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的模芯(1)，其特征在于所述冷卻槽(11)延伸在所述模芯(1)的有預(yù)成型件在其上注塑的那個(gè)表面區(qū)域(10)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4之一所述的模芯(1)，其特征在于所述冷卻管(5)上的所述排出口(9)具有在所述中心軸線(xiàn)(2)方向上延伸的至少一個(gè)切口(13)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種注塑工具的模芯(1)，用于塑料材料的預(yù)成型件的注塑。所述模芯(1)包括一端封閉且具有一個(gè)中心軸線(xiàn)的一個(gè)中空套，一個(gè)外表面(3)，一個(gè)內(nèi)表面(4)，以及一個(gè)中空冷卻管(5)，所述中空冷卻管(5)在所述模芯(1)上距其內(nèi)表面(4)有一定間隙地布置，與冷卻劑供應(yīng)管(7)和冷卻劑排出管(8)連通。本發(fā)明的目的是與以前使用的模芯相比增加模芯的冷卻效果。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，冷卻管相對(duì)于所述模芯(1)同軸地延伸在所述模芯(1)的基本整個(gè)長(zhǎng)度上，并且在其流出側(cè)具有一個(gè)排出口(9)，而且在所述模芯(1)的所述內(nèi)表面(4)上具有相對(duì)于所述中心軸線(xiàn)(2)基本沿橫向延伸的冷卻槽(11)。
文檔編號(hào)A62B3/00GK1700975SQ03818804
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者W·普拉斯, M·勞森哈默 申請(qǐng)人:Mht模具及熱轉(zhuǎn)子技術(shù)股份公司