吹製成型模具和用於生產擠出吹製成型的塑料製品的方法

2023-08-04 05:07:21

專利名稱：吹製成型模具和用於生產擠出吹製成型的塑料製品的方法
技術領域：
本發明涉及ー種用於生產塑料製品的吹製成型模具。本發明特別涉及一種用於生產由熱塑性塑料製成的燃料容器的吹製成型模具以及用於在應用這種吹製成型模具的情況下生產燃料容器的方法。
背景技術：
在由塑料製成的燃料容器中通常設置有構件，如燃料泵、料位指示器、進氣閥和排氣閥、內置防濺件和類似構件。主要由聚こ烯生產由熱塑性塑料製成的燃料容器。聚こ烯針對碳氫化合物並不是完全抗滲透的，因此需要採取特別的措施，這些措施確保塑料一燃料容器儘可能對碳氫化合物是抗滲透的。這通過硫化處理或氟化處理來實現，或儘可能通過如下方式確保抗滲透性，即，用多層基於高密度聚こ烯(HDPE)的塑料製成的共一擠出產品製造容器壁，其中，共一擠出產品包括由阻隔性材料、例如こ烯ーこ烯醇共聚物(EVOH)製造的內層。為了在燃料容器內部固定前面提及的構件，有時需要在容器壁中設置開ロ或者通孔。在「燃料容器」系統的高抗滲透性的意義上所期望的是，儘可能不損傷容器壁，或者在容器壁中只設置在安裝情況下為了形成與汽車必需的接ロ而一定需要的那麼多數量的通孔。由於這個原因，由熱塑性塑料製成的燃料容器在其通過擠出吹製成型的成型期間或者在生產期間就已經增多地裝配構件。這些構件在擠出吹製成型時就已經接合到仍然熱熔的容器壁上。為此所必需的模具相對昂貴，特別是當應用所謂的「雙片材吹制方法」時，該方法需要應用包括兩個吹製成型模 具半體和一個中間框架或內核的三部件模具。必須也以模具質量的方式設計中間框架或者內核，這樣使得總體上用於這種模具的投資費用相當可觀，特別是當應該成型空間上複雜設計的燃料容器時，這些燃料容器具有相對複雜的、三維的容器接縫延伸輪廓。

發明內容
因此本發明的目的是，提供ー種具有基本上較簡單的結構的吹製成型模具。此外本發明的目的還有，提供ー種相應地簡化的、用於生產擠出吹製成型的塑料製品的方法，特別是用於生產由熱塑性塑料製成的燃料容器的方法。所述目的首先通過用於生產塑料製品的吹製成型模具得以實現，該吹製成型模具包括至少ー個具有型模夾緊裝置的閉合架；至少兩個吹製成型模具半體，這兩個吹製成型模具半體構成為能通過閉合架的打開和閉合運動來彼此靠近地移動和相互遠離地移動，而且這些吹製成型模具半體各具有至少ー個用於成型塑料製品的型腔，其中，吹製成型模具的特徵在幹，型模夾緊裝置各具有至少ー個模具固定架，至少ー個型模嵌件相應地可替換地裝入該模具固定架，而且所述模具固定架各形成一個環繞的密封邊緣。根據本發明的吹製成型模具具有的優點是，用來提供型腔的模具與按照現有技術的吹製成型模具相比可以構造得更簡単。根據本發明設定通過模具固定架而不再通過模具本身來完成對模具的型腔的密封，從而在模具改變時或將吹製成型模具轉換到其它製品上時只須替換型模嵌件。此外特別對於預批量生產或小批量生產來說特別有利的是，在根據本發明的吹製成型模具中可裝入可替換的型模嵌件作為物美價廉的、具有較短交貨期的實驗模具。模具固定架可以是標準化的，通過標準化的模具固定架進行對型腔的密封。在根據本發明的吹製成型模具的一種優選的變型方案中設定，模具固定架的密封邊緣僅在垂直於閉合運動的平面中延伸，從而使得通過模具固定架限定的模具分型面的延伸輪廓基本上是ニ維的。可以如下總結本發明，如此構造根據本發明的模具，使得模具的型腔的密封在開始閉合或第一次閉合模具時通過模具固定架的密封邊緣而在ー個平面中、也就是說ニ維地進行。在另ー個方法步驟中，當另一次閉合模具時能通過相應構造的型模嵌件的閉合稜邊/擠壓稜邊來完成將各殼體互相焊接成完成的空心體。根據本發明的吹製成型模具的一種特別優選的設計結構的特徵在於，其具有至少ー個中間模具，該中間模具能橫向於吹製成型模具半體的打開和閉合運動地移動，而且該中間模具能與模具固定架的密封邊緣密封地貼靠。特別當模具固定架的密封邊緣在ー個垂直於閉合運動的平面中(ニ維地)延伸吋，可以相應簡單地設計所述中間模具。中間模具為此可以具有各自在ー個平面中延伸的至少兩個環繞的密封邊緣，這些密封邊緣與模具固定架的密封邊緣共同作用。在最簡單的情況中，中間模具能構成為包括至少ー個部件承載件、的箱狀的框架。所述部件承載件可以例如構造為製品專用的部件夾緊板，在該夾緊板上可以設置有例如用於將構件引入待生產的燃料容器的接合単元。模具固定架優選各具有ー個環繞的彈性的密封裝置。這在應用擠出 吹製成型方法時具有特別的優勢，在該擠出吹製成型方法中幅面狀的或者片狀的預成型件在第一方法步驟中在吹製成型模具半體中成型，並且將這些預成型件在接下來的方法步驟中彼此 焊成完成的空心體。在這種情況下，首先通過模具固定架的密封邊緣貼靠中間模具的密封邊緣來密封吹製成型模具的型腔。這原則上在沒有彈性的密封件時也可以實現，但是特別是當要被帶到各吹製成型模具半體之間的被擠壓出的預成型件沒有完全貼靠密封邊緣的周邊或者密封邊緣沒有完全重疊時，應用環繞的彈性的密封裝置在密封型腔時提供附加的優勢。當被擠壓出的幅面狀的、平面的預成型件在其邊緣區域中在材料厚度上變化時，這也可以是適宜的。彈性的密封件以有利的方式補償這種材料厚度的變化。在根據本發明的吹製成型模具的ー種特別適宜的設計結構中設定，密封裝置在充分利用其彈性的情況下能主動變形，優選能氣動地膨脹(可鼓起)。當在吹製成型模具半體相對彼此地閉合時、在應用相應的閉合力的情況下應該實現將成型出的殼體彼此焊接成完成的空心體時，有利的是，密封裝置又再次壓扁。根據本發明的裝置如此構造，使得一直通過型模嵌件的相應的閉合稜邊施加吹製成型模具的閉合力，這些閉合稜邊在成品上生成環繞的、可能是三維的接合縫。模具固定架適宜地構成為型模嵌件的基本上閉合的、優選箱狀的邊框，該邊框在型模嵌件和型模夾緊板之間限定至少ー個閉合的室。在型模嵌件和模具固定架之間構成相應的真空室/空腔，通過所述真空室/空腔可以例如由負壓カ實現貼靠型模嵌件的型腔。
模具固定架可以具有相對於型模嵌件有密封功能的側通孔。可以引導例如能量導管(水、空氣、液壓流體、電)穿過這些通孔。在根據本發明的吹製成型模具的ー種特別適宜的設計結構中設定，中間模具的密封邊緣構成為能順著閉合運動或逆著閉合運動地移入或移出。如果例如在中間模具中設置有用於構件的容納部，則可以通過中間模具的密封邊緣的移入運動和移出運動生成往復/接合路徑，該往復/接合路徑能夠例如在吹製成型模具半體閉合時在密封邊緣同時移入的情況下實現將設置在容納部上的構件接合到設置在吹製成型模具的型腔中的殼體上。此外，基於本發明的目的通過ー種用於在應用吹製成型模具的情況下、特別是在應用前面描述類型的吹製成型模具的情況下生產擠出吹製成型的塑料製品的方法得以實現，該吹製成型模具包括至少ー個具有型模夾緊裝置的閉合架以及至少兩個吹製成型模具半體，其中，該方法包括擠出至少ー個由熱塑性塑料製成的預成型件；成型至少兩個殼體形式的中間產品；以及將所述殼體連接成具有三維環繞的接縫的、基本閉合的空心體，其中，所述殼體各成型有環繞的凸緣，該凸緣在接縫的外部在制品的周邊上基本上僅在ー個平面中延伸。在本發明的意義中，塑料製品的或者空心體的三維環繞的接縫可以理解為，容器半殼的實際的接合縫並不僅在ー個平面中延伸，相應於空心體的複雜的設計結構，例如為燃料容器。但彼此焊接的半殼的環繞的凸緣與此相反地環繞地構造在ー個平面中，這考慮到根據本發明的吹製成型模具的相對簡單的設計結構。在根據本發明的方法的ー種有利的變型方案中設定，當殼體成型時在環繞的凸緣的區域中或者在接縫的外部密封吹製成型模具的型腔。可以根據應用，例如在生產燃料容器時，在從吹製成型模具中出模之後，通過相應的修整去除可能設置在完成的製品上的環繞凸緣。如果例如在應用根據本發明的吹製成型模具的情況下用根據本發明的方法生產由熱塑性塑料製成的燃料容器，則所述燃料容器傑出地適合於小批量生產或甚至適合於母型/樣品生產。本方法的變型方案的特徵在於，在焊接前將構件接合在殼體的相向的壁上。特別當應用如此的吹製成型模具時，在該吹製成型模具中，中間模具的密封邊緣構成為能順著或逆著閉合架的閉合運動移入或移出，構件的接合可以例如在充分利用閉合架的閉合運動的情況下進行。


接下來根據附圖中示出的實施例來闡述本發明。附圖中圖1示意性地並且非常簡化地示出根據本發明的吹製成型模具的橫剖視圖；圖2示出帶有夾緊在吹製成型模具半體和中間模具之間的預成形件的相應於圖1的視圖；圖3示出吹製成型模具在成型待製造的製品的殼體時的相應於圖1和2的視圖；圖4示出吹製成型模具中完成的製品；圖5示出從吹製成型模具中取出完成的製品；
圖2a、3a、4a、5a示出各模具固定架的密封邊緣的以及型模嵌件的閉合稜邊的放大視圖，其中，圖2a和3a示出吹製成型模具的模穴在開始閉合期間的密封，而圖4a和5a示出以將殼體彼此焊接為目的的吹製成型模具的閉合；圖6示出上面設置有模具固定架和兩個可替換的型模嵌件的型模夾緊板的示意性示圖；圖7示出待生產的燃料容器形式的製品的示意性側視圖；圖8示出根據本發明的吹製成型模具在將構件接合到待生產的製品的內壁上期間的示意圖；圖9示出本發明的吹製成型模具的橫剖視圖，其中，中間模具設有可移入的和可移出的超前的密封稜邊；以及圖10示出根據本發明吹製成型模具的半體在沒有型模嵌件時的透視圖。
具體實施例方式根據本發明的吹製成型模具I包括具有兩個型模夾緊板3以及通常的閉鎖裝置4的閉合架2和用5標記的作為中間模具的中間框架。在各型模夾緊板3上各設置有一個模具固定架6，該模具固定架容納型模嵌件7。這些型模嵌件7分別構成用於成型燃料容器9形式的塑料空心體的型腔8。各模具固定架6分別構造為用於型模嵌件7的箱狀的容納部。中間框架5同樣構造為箱狀的框架。各模具容納件6各形成一個環繞的密封邊緣10，該密封邊緣與中間框架5的密封稜邊11如接下來還要描述的那樣共同作用。用12標記設置在吹製成型模具I上方的擠出頭，沒有示出的、用來塑化加工熱塑性塑料的擠出器連接在該擠出頭上。從擠出頭12中通過寬槽噴嘴將兩個平面的/幅面狀的預成型件13沿重力方向持續擠出。這些預成型件被擠壓進入打開的吹製成型模具1，例如在圖1中示出，分別被擠壓進入打開的模具固定架6和中間框架5之間。吹製成型模具I設置為相對於擠出頭12可移動。備選可能的是，在其它位置擠出預成型件13並通過操縱器帶到吹製成型模具I的打開的部件之間。預成型件例如包括多層的基於HDPE的擠出產品，該擠出產品具有至少ー層由EVOH製成的或基於聚醯胺的內部阻隔層。在所描述的實施例中，閉合架2相對於擠出頭12可移動。通過閉合架2，型模夾緊板3以及模具固定架6和設置在這些模具固定架中的型模嵌件7與這些型模夾緊板一起在閉合運動的意義中可以彼此靠近地移動和相互分離地移動。中間框架5可以橫向於由型模夾緊板3實施的閉合和打開運動而移動進入圖紙平面且從該平面移動出來。各構成至少ー個用來使製品成型的型腔8的型模嵌件7，各自如此可取出地插入模具固定架6，使得在各型模嵌件之後分別在模具固定架6中構成真空室14，該真空室既是可抽真空的又可以用來容納電導管和液壓導管。所有的能量供應導管，也就是說水、空氣、液壓流體、氣動氣體和用於電信號的管線，都在所述真空室14的內部延伸。如可以由圖10中得出，在模具固定架6的旁側設置有通孔15，在這些通孔中密封地插入用於供應能量的、用於液壓系統/電系統以及氣壓系統的套管。在模具固定架6上特別設置有沒有詳細示出的真空分配器，通過這些真空分配器使整個真空室14可抽真空，從而通過型模嵌件7上的相應的真空孔和真空通道使得型腔8可被抽真空。型模嵌件7在真空室中支承在支撐元件16上。模具固定架6的環繞的密封邊緣10和中間框架5的密封邊緣11都僅在ー個唯一的平面中延伸並因此在本發明的意義中具有ニ維的延伸輪廓。模具固定架6構造為基本上箱狀的，中間框架5為了貼靠該模具固定架6相應地構造為箱狀的。型模嵌件7各具有一個環繞的閉合稜邊28，這些閉合稜邊各自或多或少地突出或者伸出超過模具固定架6的密封邊緣10，這在模具固定架6相對於中間框架5的密封中不會出現問題，這是因為型模嵌件7的閉合稜邊28可以或多或少地進入中間框架5。閉合稜邊8限定三維的接合稜邊，該三維的接合稜邊限定完成的製品上的接縫25的延伸輪廓。如例如示意性地在圖8中示出的那樣，在中間框架5中設置有至少ー個製品專用的部件承載件17，該部件承載件在圖8中示出的根據本發明的吹製成型模具I的變型方案中具有氣動的接合缸18，通過該接合缸，構件19可以接合在待製造的製品的內壁上，如後面還要描述的那樣。根據本發明的吹製成型模具I的作用原理和工作原理現在基本上如下進行如已在圖1中顯示的那樣，首先將預成型件13如此帶到吹製成型模具的打開的部件之間，使得這些預成型件在其整個長度上在打開的模具固定架6和中間框架5之間延伸。之後閉合吹製成型模具1，也就是說，將其上具有模具固定架6的型模夾緊板3向著中間框架5閉合，其中，模具固定架6的密封邊緣10貼靠中間框架5兩側上的密封邊緣11。模具固定架的密封邊緣10和中間框架的密封邊緣11都可以設有環繞的、可鼓起的彈性的密封裝置20，對於預成型件13沒有完全貼靠環繞 的密封邊緣10、11或者沒有完全與所述密封邊緣重疊的情況來說，該密封裝置生成對閉合的吹製成型模具I的密封。圖2中示出閉合的吹製成型模具I。在吹製成型模具I閉合時，預成型件13在擠出頭12下面被軋斷。附加地或備選地可以設定，預成型件13在擠出頭12下面藉助於工具、例如熱切刀或類似工具來切斷。如在圖3中示出的那樣，之後通過在型模嵌件7上施加負壓カ來將在閉合的吹製成型模具I內部的預成型件13拉到型腔8中。對型模嵌件7的抽真空通過所述型模嵌件7後面的真空室14來完成。在此，預成型件13成型為兩個殼體21並同時或在另一方法步驟中裝配上構件19。與至今為止通過模具本身、也就是說通過模具固定架6以及中間框架5來完成密封不同，對吹製成型模具I的密封的完成具有的結果是，生成ニ維環繞的密封邊緣。不同於通過模具固定架和中間框架5設置的輪廓，型模嵌件7可以預先給定用於殼體21的三維的接合稜邊22，如例如在圖6和7中顯示的那樣。根據本發明的方法的一種變型方案可以設定直接在殼體21成型後又打開吹製成型模具並移離在模具固定架6和型模嵌件7之間的中間框架5，也就是說，移入圖紙平面或由該圖紙平面移出。在如此打開的模穴中，可以例如將構件19接合到殼體21的可達到的內壁上。殼體21在此時還處於熱熔狀態，從而例如使得構件19可以與殼體21的相対的內壁或者內側焊接在一起。在該方法的另ー種變型方案中可以設定，在中間框架5中設置ー個或多個部件承載件，該部件承載件配備有接合缸18，如其在圖8中示出的那樣。在該方法的這種變型方案中，直接在殼體21成型後將配備有構件的接合缸18移出並將構件19帶到殼體21的內壁上或者在那裡例如通過鉚接、焊接或類似方法來接合。之後將接合缸18移入並打開吹製成型模具I。在最後的步驟中，該最後的步驟在兩個方法變型方案中是相同的，將吹製成型模具I的吹製成型模具半體或者型模夾緊板3彼此靠近地移動。閉合吹製成型模具1，從而使得殼體21的法蘭式環繞的凸緣23必要時通過模具固定架6的密封邊緣10互相接觸而且必要時局部地彼此焊接在一起。如果密封邊緣10設有環繞的彈性的密封裝置20，可以提前實行對彈性的密封裝置20的通風。將殼體21接合或者焊接成完成的空心體/製品是通過在閉合吹製成型模具時使型模嵌件的閉合稜邊28向一起移動來完成的。燃料容器9 (見圖5)形式的、從吹製成型模具I中取出的完成的製品之後從在擠出頭12下移離的吹製成型模具I中向上取出。圖7示出例如完成的燃料容器9的設計結構，該燃料容器具有大約ニ維延伸的環繞的凸緣23和通過型模嵌件7預先給定的三維環繞的接縫25。在圖9中示出的根據本發明的吹製成型模具I的變型方案中，中間框架環繞地設有各自可移入的和可移出的框架26，這些框架各形成可移入的和可移出的密封邊緣11。在中間框架5的內部設置有剛性的接合單元27，這些接合單元各配備有構件19。接合單元27的數量和設置結構按照構件19以後在殼體21中的位置來獲得。使模具固定架6首先向著移出的框架26閉合。之後通過應用負壓カ使預成型件13貼靠型腔8。在下一歩中移入框架26並將模具固定架6以相應的位移閉合，從而使得構件19通過如此生成的往復運動接合到殼體21上。框架26也可以被動地通過模具的閉合運動而移入。接著可以打開吹製成型模具1，中間框架5橫向於閉合運動從吹製成型模具I中移出，之後可以再次閉合吹製成型模具I。附圖標記列表`I 吹製成型模具2 閉合架3 型模夾緊板4 閉鎖裝置5 中間框架6 模具固定架7 型模嵌件8 型腔9 燃料容器10 密封邊緣11 密封邊緣12 擠出頭13 預成型件14 真空室15 通孔16 支撐元件
17部件承載件18接合缸19構件20彈性的密封裝置21殼體22接合稜邊23凸緣25接縫26框架 27接合單元28閉合稜邊。
權利要求
1.用於生產塑料製品的吹製成型模具(1)，包括至少一個具有型模夾緊裝置(3)的閉合架(2)以及至少兩個吹製成型模具半體，所述吹製成型模具半體構成為能通過所述閉合架(2)的打開運動和閉合運動來彼此靠近地移動和相互分離地移動，而且所述吹製成型模具半體各具有至少一個用於成型塑料製品的型腔(8)，其特徵在於，所述型模夾緊裝置(3)各具有至少一個模具固定架(6)，各型模嵌件(7)可替換地裝入所述模具固定架，而且所述模具固定架各形成一個環繞的密封邊緣(10 )。
2.根據權利要求1所述的吹製成型模具，其特徵在於，所述模具固定架(6)的密封邊緣(11)僅在一個垂直於所述閉合運動的平面中延伸。
3.根據權利要求1或2之一所述的吹製成型模具，其特徵在於，該吹製成型模具具有至少一個中間模具(5)，該中間模具能橫向於所述吹製成型模具半體的打開運動和閉合運動地移動，而且該中間模具能密封地貼靠所述模具固定架(6)的密封邊緣(10)。
4.根據權利要求1至3之一所述的吹製成型模具，其特徵在於，所述中間模具(5)具有至少兩個環繞的密封邊緣(11)，這些密封邊緣各自在一個平面中延伸，這些密封邊緣與所述模具固定架(6 )的各密封邊緣(10 )共同作用。
5.根據權利要求2或3之一所述的吹製成型模具，其特徵在於，所述中間模具(5)構成為箱狀的框架，該框架優選包括至少一個部件承載件(17)。
6.根據權利要求1至5之一所述的吹製成型模具，其特徵在於，所述模具固定架(6)和/或所述中間模具(5)各具有一個環繞的彈性的密封裝置(20)。
7.根據權利要求6所述的吹製成型模具，其特徵在於，所述密封裝置在充分利用其彈性的情況下能主動變形，優選能氣動地膨脹。
8.根據權利要求1至7之一所述的吹製成型模具，其特徵在於，所述模具固定架(6)構成為所述型模嵌件(7)的基本上閉合的邊框、優選為箱狀的邊框，所述邊框優選在每個型模嵌件後面構成至少一個閉合的室。
9.根據權利要求2至8之一所述的吹製成型模具，其特徵在於，所述中間模具(5)的密封邊緣(11)構成為能順著或逆著所述閉合運動地移入或移出。
10.用於在應用吹製成型模具(I)的情況下生產擠出吹製成型的塑料製品的方法，該吹製成型模具包括至少一個具有型模夾緊裝置(3)的閉合架(2)以及至少兩個吹製成型模具半體，特別是用於在應用根據權利要求1至9之一所述的吹製成型模具(I)的情況下生產擠出吹製成型的塑料製品的方法，所述方法包括擠出至少一個由熱塑性塑料製成的預成型件(13);成型至少兩個殼體(21)形式的中間產品以及將所述殼體連接成具有優選三維環繞的接縫(25)的、基本上閉合的空心體，其中，所述殼體(21)各成型有環繞的凸緣(23)，該凸緣在所述接縫(25)的外部在制品的周邊上基本上僅在一個平面中延伸。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，在所述殼體成型時，在所述環繞的凸緣(23)的區域中或者在所述接縫(25)的外部密封所述吹製成型模具的型腔。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，在焊接所述殼體前將各構件(19)接合到所述殼體(21)的各個相向的壁上。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其特徵在於，在充分利用所述閉合架(2)的閉合運動的情況下進行所述構件(19)的接合。
全文摘要
本發明涉及一種用於生產塑料製品、特別是燃料容器的吹製成型模具(1)，該吹製成型模具包括至少一個具有型模夾緊裝置(3)的閉合架(2)以及至少兩個吹製成型模具半體，所述吹製成型模具半體構成為能通過所述閉合架(2)的打開運動和閉合運動來彼此靠近地移動和相互分離地移動，而且所述吹製成型模具半體各構造有至少一個用於成型塑料製品的型腔(8)，其中，所述吹氣成形模具(1)的特徵在於，所述型模夾緊裝置(3)各具有至少一個模具固定架(6)，至少一個型模嵌件(7)分別可替換地裝入所述模具固定架，而且所述模具固定架(6)各形成一個環繞的密封邊緣(10)。
文檔編號B29C33/30GK103052494SQ201180029961
公開日2013年4月17日 申請日期2011年6月22日 優先權日2010年7月9日
發明者D·比恩許爾斯, M·博爾歇特, T·布赫霍爾茨, C·埃爾澤塞爾, S·弗賴, J·希爾德, C·梅倫, M·施米茨 申請人:考特克斯·特克斯羅恩有限公司及兩合公司