用於施放環形成形物的方法及裝置與流程
2023-05-16 17:47:51 1
本發明涉及施放環形成形物、具體地使環形成形物成形以便通過擠出器從連續的塑化材料流分離出所述環形成形物以及將剛剛成形的所述環形成形物施放到表面的方法和裝置。
特別地但非排他地，本發明可以用於向表面施放密封圈，例如用於在例如位於用於封閉容器的封蓋(由金屬或塑料製成)內部的物體上使密封圈成形。本發明還可以用於向特別地由金屬或塑料製成的平坦元件(例如，盤)施放環形成形物，所述平坦元件可以然後被作為密封圈插入到更複雜的設備中。在本發明的其他用途中，可以向預期例如用於形成容器或容器的一部分的紙盒元件或者直接向例如由塑料或金屬製成的容器施放所述環形成形物(作為密封圈)。
根據本發明的另一個用途，所述環形成形物還可以被直接插入到用於從其獲得物體(例如，環形物體)的模具中，特別地具有封閉功能(例如，由通過塑料製成的壁以及設置有通過所述環形成形物製成的密封圈的中央金屬盤組成的帽蓋)或者還具有除封閉功能之外的其他功能。
現有技術包括專利公開US 2012/0171381 Al，該專利公開示出了使有待沉積在容器封蓋的表面上的塑化材料環形成形物成形從而形成密封圈的裝置。在此裝置中，通過使得所述材料噴出的模具的高封閉速度推出並分離所述成形物。
然而，這個已知的裝置具有若干限制和缺點。
首先，使所述環形成形物成形的所述材料以高壓被壓出，局部溫度可能增加並且所述材料和/或所述材料到管道表面的粘附退化。
其次，為了壓出所述材料，必須維持低粘度並且因此必須以非常高的溫度工作。
再者，一方面使用高粘度材料需要非常高的操作速度，另一方面使用低粘度材料造成所述材料從密封圈流出的問題。
另一個缺點是以高速從所述模具噴出的所述環形成形物會以不容易可控的方式變形。
WO 97/18073示出了根據權利要求1的前序部分所述的方法。
技術實現要素：
本發明的一個目的是克服現有技術的上述限制和缺點中的一個或多個。
本發明的一個目的是提出一種使有待沉積在表面上的塑化材料環形成形物成形的方法。
本發明的一個目的是提出一種使有待沉積在表面上的塑化材料環形成形物成形的裝置。
一個優點是從由擠出器供應的連續的塑化材料流分離出環形成形物。
一個優點是塑化材料可以在相對低的壓力從擠出器環形出口離開，從而使所述環形成形物成形。
一個優點是避免了出口區域中的材料的局部溫度增加從而導致材料和/或材料到管道表面的粘附退化。
一個優點是允許甚至以高粘度並且因此以相對低的溫度進行有效處理。
一個優點是允許對高粘度材料和低粘度材料進行有效處理。
一個優點是避免了塑化材料的流動問題。
一個優點是可重複地精確地使所需形狀的環形成形物成形。
一個優點是提供使環形成形物成形的構造上簡單且便宜的裝置。
這些目的和優點以及其他是通過根據以下陳述的權利要求書中的一項或多項權利要求的方法和/或裝置實現的。
在一個實施例，一種使環形成形物成形的方法包括以下步驟：將塑化材料流供應通過環形通道，所述環形通道界定於內芯與外環形壁之間；使得所述材料離開環形出口；使相對於所述芯和所述環形壁可移動的切割元件在所述環形出口前方經過以便分離環形材料成形物；將仍與所述切割元件接觸的所述環形成形物沉積在物體的表面上；將所述物體和所述切割元件從彼此移除。可以通過空氣流促進所述成形物從所述切割元件的脫離。
所述切割元件的所述表面可以設置有抗粘附裝置，例如，所述表面可以預先受到抗粘附處理從而形成抗粘附表面層。
在一個實施例中，使環形成形物成形的裝置包括合作以便限定出供應塑化材料的環形通道的內芯和外環形壁，所述環形通道具有縱軸線和環形出口，所述裝置包括相對於所述芯和所述環形壁在平行於所述縱軸線的滑動方向上可移動的環形切割元件以便從離開所述環形出口的塑化材料分離出環形成形物。
附圖說明
可以通過參照通過非限制性示例示出本發明的實施例的附圖更好地理解和實現本發明。
圖1是根據本發明的使塑化材料環形成形物成形的成型裝置的一個實施例在豎向方向的示意部分。
圖2是根據圖1中的平面II-II獲得的剖視圖。
圖3至圖8示出由圖1的裝置實現的使環形成形物成形的方法的按順序的六個步驟。
圖9示出用於對所述環形成形物鑄模的壓縮成型裝置的三個連續的操作步驟(a)、(b)和(c)。
具體實施方式
附圖標記1總體上示出了一用於形成環形成形物(dose)D並將該環形成形物施放於物體的表面S的裝置。
裝置1可以具體地用於從來自擠出器的塑化材料形成環形成形物。該塑化材料可以通過確定的供應路徑被供應到所述成型裝置。
具體地，該成型裝置1可以是包括圓盤傳送帶的成型機器(未示出)的一部分。該圓盤傳送帶可以支撐例如彼此有角度地間隔開的多個形成環形成形物的裝置(特別是與附圖所示的成型裝置1相同的裝置)。該圓盤傳送帶可以例如繞一豎直旋轉軸線旋轉。該成型機器可以包括用於將該塑化材料供應到該旋轉圓盤傳送帶和該多個裝置的擠出器(未示出)。該擠出器可以包括擠出螺杆(螺杆的轉速由可編程電子控制裝置在閉環或空循環中控制)。該擠出器可以包括(在該擠出螺杆的下遊)穩定裝置(例如，包括容積泵裝置)，通過對該塑化材料的流速振蕩進行穩定，該穩定裝置允許實際上恆定的材料流速。
該成型機器可具體地用於在用於封閉容器的封蓋的內部形成密封圈。以下，更詳細地公開了單個成型裝置。
成型裝置1可以包括用於供應塑化材料的至少一個環形通道2。在本示例中，環形通道2可以終止於環形出口3。在本具體實施例中，環形出口3包括單個閉環環形開口，即，在全360°圓周方向。在其他實施例中，該環形出口也可以包括被設置在環路(閉環或開環，即，完全或部分)或單個開環環形開口(即，在小於360°的部分圓周方向延伸)中的多個開口。
環形通道2可以例如以接合關係與位於上遊的管道4連通，例如，供應該塑化材料的具有圓形(完全)、橢圓形(完全)或多邊形(完全)橫截面的管道4。
環形通道2可以具有至少一條縱軸線X(例如，豎向縱軸線X)。在本示例中，環形通道3可以包括至少一個管路部分，該至少一個管路部分基本上為管狀並且以小於5°或小於10°或小於15°或小於20°或小於25°或小於30°的角度相對於X軸線張開。
環形出口3可以被成形為使得所擠出的塑化材料的環形部分的出口方向在每一個出口點具有垂直於前述縱軸線X的至少一個徑向分量。
成型裝置1可以包括內部地界定環形通道2的至少一個芯5(中央的或內部的)。
成型裝置1可以包括在外部界定環形通道2並且至少部分地(在相對於X軸線的徑向方向上)環繞內中央芯5的至少一個(外圍或外部)環形壁6。
環形壁6和芯5可以集成在一起(在本示例中)。具體地，環形壁6和芯5可以例如通過剛性連接條7牢固地連接在一起，從而形成單個集成本體。
在本示例中，裝置1可以包括切割元件8，其能夠移動(例如，軸向地，具體地是在平行於前述縱軸線X的軸向移動方向上移動)，從而實現相對於環形壁6和芯5移動(在控制下)的可能性。
切割元件8可以被設置在例如環形壁6的周圍以便環繞環形壁6(至少部分地)。切割元件8可以是可移動的，並且可以採取至少一個預切割位置(圖3、圖4和圖8)，切割元件8在該位置能夠使得塑化材料離開環形出口3並且具有準備好用於切割的切割緣。切割元件8可以是可移動的，並且還可以採取至少一個後切割位置(圖7)，切割元件8在該位置具有已經在環形出口3前方經過並且已經對已經從環形出口3出來的材料進行切割從而分離出環形成形物D。
成型裝置1可以包括例如驅動裝置(未示出)，該驅動裝置用於往復地移動切割元件8，具體地是在預切割位置與後切割位置之間的往復運動，以便執行切割周期從而在每個周期形成至少一個環形成形物D。這種驅動裝置可以包括例如凸輪裝置。這種凸輪裝置可以具體地包括至少一個(固定的)凸輪輪廓，例如基本上以與圓盤傳送帶的旋轉軸線同軸的圓周弧中延伸的輪廓。這種凸輪裝置可以具體地包括與該切割元件相關聯並且與前述凸輪輪廓耦合的至少一個凸輪從動器。該凸輪從動器可以包括例如在該凸輪輪廓上可滑動的滾動裝置(滾輪)。
切割元件8可以如所說的那樣具有至少一個切割緣，該至少一個切割緣被設置為在切割移動期間切割該塑化材料，從而將在環形出口3外部形成的環形成形物D與位於該出口中的塑化材料分離開。
環形壁6可以具有例如與環形出口3的(上)緣相鄰(鄰接)的至少一個環形內表面61。芯5可以具有例如與環形出口3的另一個(下)緣相鄰(鄰接)的至少一個環形內表面51。這兩個上述表面61和51(上環形壁表面和下芯表面)可以彼此間隔開從而限定出環形腔室21(環形通道2的與環形出口3鄰接的末端部分)。
環形腔室21可以具有隨著移動向環形出口3的內部而增加的軸向寬度(其中，「軸向寬度」被定義為在平行於縱軸線X的方向測量的寬度分量)。該軸向寬度可以具體地以連續且逐漸的方式增加。環形腔室21可以具有在接近環形出口3的內部而增加的徑向寬度(其中，「徑向寬度」被定義為在垂直於縱軸線X的方向測量的寬度分量)。該徑向寬度可以具體地以連續且逐漸的方式增加。
前述環形壁(上)內表面61和前述芯(下)內表面51可以是相對於縱軸線X傾斜、具體地具有不同於彼此的傾角的兩個環形表面。在本文公開的示例中，這兩個傾斜表面61和51可以是兩個彎曲表面、具體地具有不同於彼此的曲線。
環形通道2的軸向長度可以具體地為環形出口3的寬度的至少五倍。環形通道2的軸向長度可以更具體地為環形出口3的寬度的至少七倍或至少十倍。這個軸向長度可以事實上充分地延伸從而使得塑化材料在出口處按照有規律的、穩定的且可重複的方式形成環形成形物D。
還可以使用用於支撐特別是容器封蓋C的物體的支撐裝置(未示出)，該物體具有環形成形物D被沉積在其上的表面S，該支撐裝置可以是可移動的並且可以採取接納位置(例如，如圖4至圖7所示的升高位置)，被支撐物體(封蓋C)在該位置靠近環形出口3從而使得剛剛形成的環形成形物D與被支撐物體的表面S接觸並且可以粘附到表面S上。該支撐裝置可以進一步採取脫離位置(例如，如圖3和圖8所示的降低位置)，被支撐物體(封蓋C)在該位置遠離環形出口3從而使得主要粘附到該物體的表面S上的環形成形物D從切割元件8脫離。
該物體的前述表面S可以被預先激活(通過加熱和/或通過引物層和/或通過其他粘附促成裝置)以便促成此脫離。
該切割元件的表面可以設置有抗粘附裝置。例如，該切割元件可以預先受到抗粘附表面處理或者其可以預先塗覆有抗粘附材料表面層。
該支撐裝置(例如，已知類型的並且未示出的裝置)可以由驅動裝置移動，該驅動裝置引導其朝向和遠離環形出口和/或切割元件的移動。這種驅動裝置可以包括例如凸輪裝置(未示出)。這種凸輪裝置可以具體地包括至少一個(固定的)凸輪輪廓，例如基本上以與圓盤傳送帶的旋轉軸線同軸的圓周弧中延伸的輪廓。這種凸輪裝置可以具體包括至少一個凸輪從動器，該至少一個凸輪從動器與前述凸輪輪廓耦合併且與承載該物體的、具有在其上沉積該成形物的表面的支撐裝置相關聯。該凸輪從動器可以包括例如在該凸輪輪廓上可滑動的滾動裝置(滾輪類型)。
切割元件8可以配有(在所示出的示例中)衝推部分，該衝推部分例如被成形為環形活塞，其被設置在切割緣周圍用於將環形成形物D推送(向下)到表面S(下方)。承載該衝推部分的切割元件8的(豎向)移動可以由驅動裝置(已知類型)控制。具體地，在本示例中，該(外環形)衝推部分與該(內環形)切割緣集成在一起。該衝推部分的驅動裝置可以因此與該切割緣的驅動裝置相同。
在未示出的一個實施例中，裝置1可以包括鼓風裝置，該鼓風裝置具有用於射出空氣射流的至少一個(環形)埠、具體地被設置在用於將環形成形物D推送到表面S的環形出口周圍。這種鼓風裝置可以包括例如用於輸送氣體(空氣)的管道裝置。這種管道裝置可以例如集成到切割元件8中。這種管道裝置可以具體地包括用於射出環形射流的環形管道或用於射出若干射流的多個管道。在未示出的其他實施例中，還可以提供不具有活塞推動裝置的射流衝推裝置或者反之亦然可以提供不具有射流衝推裝置的活塞推動裝置。
裝置1可以包括用於在環形成形物D已經被沉積在表面S上之後形成環形成形物D的壓縮成型裝置或者可以與其操作上相關聯(例如，在流水線中與其連接)。這種壓縮成型裝置(例如，在圖9和圖10中示出)可以被具體地設置在另一個圓盤傳送帶(未示出)上，該圓盤傳送帶被設置在該裝置的下遊與其成直線用於形成和施放環形成形物D。這種壓縮成型裝置可以包括例如已知類型的衝壓裝置。該壓縮成型裝置可以包括用於生成壓縮鑄模力的致動裝置。這種致動裝置可以包括類似先前已經公開的裝置的凸輪驅動裝置或者流體致動裝置、特別是線性動作致動裝置。
裝置1還可以包括用於調整塑化材料流的閥門裝置9和/或用於加熱與塑化材料接觸的一個或多個裝置零件的熱調節裝置(例如，一個或多個電阻)。
在使用時，從擠出器向環形通道2並且因此向環形出口3供應連續的塑化材料流(以恆定的流速)。在此之後，繼續連續地從環形出口供應材料流，排出塑化材料的環形部分(按所需量)。
在圖3至圖8中，示出了環形成形物D的單個切割周期。從圖3的配置開始，其中，切割元件8處於(升高的)預切割位置並且表面S遠離環形出口3。該材料將(僅)通過環形通道上遊的塑化材料的供應壓力效應、具體地通過圓盤傳送帶上遊的擠出器所產生的壓力而離開環形出口3。
接下來，使表面S靠近環形出口3，同時該材料將繼續離開(圖4)。當所需量的材料已經離開時，切割元件8開始通過執行(向下)切割移動來切割該材料(圖5)。通過繼續該切割移動，環形成形物D與剩餘材料分離(圖6)。切割元件8繼續(向下)移動，推動環形成形物D直至環形成形物D被沉積在封蓋的表面S上(圖7)。在這一點，切割元件8和表面S移動遠離彼此，其方式為使得環形成形物D保持粘附到表面S上，表面S具有比切割元件8更大的粘附力(圖8)。在這種情況下，可以通過表面S的移動、具體地通過承載封蓋的支撐裝置的移動來執行這個移動遠離。同時，切割元件8可以返回周期開始位置(或預切割位置)，新的環形成形物的新的切割周期可以在這個位置開始。
如所見，在成形物切割步驟中，環形出口3被關閉，以使得已經從噴嘴離開的環形材料部分與保持在環形出口3內部的剩餘的塑化材料分離。
環形壁6和切割元件8(相對於壁6軸向地可滑動)之間的耦合被設置成能夠防止了由於管道內部的壓力所導致的向上的塑化材料(熔融塑料)洩露。這個耦合可以例如是圓柱形或稜柱形。
切割元件8的往復(軸向)運動循環可以被執行(並結合表面S的相應移動)，以便在每個周期形成至少一個環形成形物D。可以具體地在圓盤傳送帶的每一轉執行每個成形物成型周期。
已經離開環形通道的環形成形物D通過切割元件的切割緣對塑化材料的切割效應與仍在環形出口內部的剩餘材料分離。
如所見，已經離開環形通道的環形成形物D被沉積在容器封蓋的表面S上，粘附到前述表面S上。然後這個封蓋表面S被移走，從而使得環形成形物D藉助於該成形物與粘附到切割元件的表面上相比更加粘附到封蓋表面S上的事實而與切割元件分離(具體地與切割緣分離並且與推擠部分分離)。
如所見，環形成形物D然後被直接壓鑄到其之前已經被沉積在其上的(封蓋的)表面S上，特別地用於形成封蓋的密封圈。
該成型機器將被配置有用於將有待加工的封蓋供應到圓盤傳送帶並且用於從圓盤傳送帶排出該經加工的封蓋的裝置(未示出)。
連續的塑化材料流可以恆定地通過環形通道上遊的擠出器主管道。切割元件的移動周期的頻率也可以是恆定的。
塑化材料可以在低於250℃、特別是低於220℃(並且另外，例如，高於150℃)的溫度穿過環形出口。切割元件8在環形出口前方的平均移動速度可以具體地低於1米/秒(例如，包括在0.1與1米/秒之間或者0.5米/秒與1米/秒之間)。
所述塑化材料可以選自這樣的材料組，該材料組包括：聚乙烯共聚物，諸如例如LLDPE、LDPE、鎂觸媒；苯乙烯嵌段共聚物，例如具有兩個或三個嵌段，或分歧的，例如S-B-S、S-I-S、S-EB-S；聚丙烯混合物，例如EDPM、EDR；動態硫化聚丙烯產物和EPDM；動態硫化聚丙烯產物和丁基橡膠；動態硫化聚丙烯產物和天然橡膠；動態硫化聚丙烯產物和丁腈橡膠。
塑化材料從環形出口3離開的平均速度可以例如包括在5與100毫米/秒之間。
可以看到，以上公開的切割元件8限定出了一個切割環，該切割環具有設置在環形出口處的較薄的以便允許乾淨地並且準確地切割材料的環形切割緣。
可以例如通過由擠出器輸送的塑化材料的總體流速的恆定性和切割頻率(切割元件的移動周期的頻率)的恆定性在各個打開和封閉周期中獲得相同重量的分離環形成形物D。可以經由擠出螺杆的控制(以恆定的轉速)和/或通過使用流速穩定裝置(已知類型)獲得塑化材料的流速的恆定性。
還需要注意，因為由切割元件8執行的環形成形物的切割動作在低材料溫度(以及高粘度)下更有效並且更準確，可以在塑化材料的相對低溫下操作。
塑化材料的供應路徑可以包括例如第一路徑部分(固定的並且位於圓盤傳送帶外部的部分)，其中，該材料經由主管道(未示出)被以塑化的形式承載到圓盤傳送帶。在第二路徑(旋轉的並且在圓盤傳送帶內部的部分)中，經由從主管道分支出來的多個副管道將該材料帶到各個成型裝置。每個副管道進入成型裝置1並且然後以環形成形物D從其離開的環形通道2終止。擠出器中的塑化材料的路徑的固定和旋轉部分可以經由連接裝置(未示出)(例如，旋轉分配器)連接在一起。
參考圖9和圖10，其中示出了用於在環形成形物D已經被沉積在表面S上之後形成環形成形物D的壓縮成型裝置(總體上用10表示)的兩個實施例。在這兩個示例中，壓縮成型裝置10可以包括環形衝壓裝置11和承載環形衝壓裝置11的至少一個支撐件12。環形衝壓裝置11可以被可滑動地(在軸向方向)裝配到支撐件12上。壓縮成型裝置可以包括在環形衝壓裝置11上操作的彈性裝置13。彈性裝置13被具體地設置為用於在抵靠裝置14的抵靠位置維持環形衝壓裝置11。在這些實施例中，抵靠裝置14可以包括從支撐件12突出的環形肩。在圖10中的實施例中，環形衝壓裝置11包括熱調節(冷卻)電路15。可以設置用於恆溫調節環形衝壓裝置11的熱調節系統(設置有溫度傳感器裝置和熱致動裝置)。
圖9示出壓縮成型裝置的操作，從步驟(a)，其中，成形物D已經被沉積在物體(封蓋C)的表面S上並且該物體已經被傳送到壓縮區域。在後續步驟(b)中，該物體和環形衝壓裝置11相互逼近(在特定情況下，通過向上移動該物體)。在步驟(c)中，環形衝壓裝置11壓縮成形物D(以便形成密封圈)。
在圖9和圖10的實施例中，環形衝壓裝置11在內部包括具有足夠使得成形物D的塑料能夠溢流的寬度的空的空間16(在這些實施例中為圓柱形或者為環形或者為另一種形狀)。特別地，它沒有設置適合橫向地包含受到機械壓縮的成形物D的塑料的中央元件。該塑料可以在向內溢流，而不被包含在內側上。事實上已經看到在環形衝壓裝置11的空腔內部安排自由空間16、特別地未被橫向地界定成形物D的形成空腔的並且可以與成形物D的材料接觸的內部元件(中央衝頭)(至少完全地)佔據的空間具有很多優點。
首先，成形物D的材料無法粘附到設置在環形衝壓裝置1內部的用於橫向地包含該材料的壓縮成型裝置的任何元件。在所示出的示例中，該內部元件(中央衝頭)可以不存在或者被設置為與環形衝壓裝置11間隔開，從而造成空間16(自由空間或空的空間)，而不會與橫向地溢流到內部部分中的可能材料接觸。因為成形物D的材料未粘附到內部橫向包含元件上，降低了形成可能的(在抽出物體的步驟期間產生的)毛刺的風險。同樣防止了從其在其上鑄模的鑄模元件(密封圈)的物體(封蓋)的可能脫離(尤其是在抽出物體的步驟期間，如果與中央衝頭的粘附特別強的話)。
具有與物體(封蓋)的內表面接觸的、通常塗覆有保護層(例如，用於促成密封圈粘附的預加熱清漆層)的內部包含元件(中央衝頭)也被避免，該保護層可能被內部元件(中央衝頭)的邊緣損壞(穿孔)，從而由此可能損壞保護層而使得例如容器封閉帽蓋的金屬材料(不再由保護層覆蓋)可能與由封蓋封閉的容器的內容物接觸或汙染這些內容物。不存在這種橫向包含元件防止了對保護層的損壞以及對內容物的汙染。
另外，不存在中央衝頭是有利的，因為如果所沉積的成形物D不完美並且因此由於向內溢流而可能由中央衝頭觸摸(擠壓)，將產生將汙染保持在其中的最終產物的毛刺。如果存在的話，中央元件還會進一步帶來對從密封圈排空空氣的障礙(可能形成氣泡、毛刺等等)，另外需要注意，不存在中央(衝頭)元件也可使得該裝置的成本降低。
中央元件還將會使得系統的熱管理複雜化。不存在中央元件使得能夠製造具有更大寬度(圖10)的環形衝壓裝置11，這樣可便於在環形衝壓裝置11內部設置熱調節(冷卻)電路15。這個設置是特別有效的並且使得能夠獲得最優冷卻，同時改善最終產物(密封圈)的質量。