用于制作热塑性材料容器的模具的模具底座及包括至少一个具有所述模具底座的模具的塑造成型装置.pdf

本发明涉及模具的模具底座(13)，该模具用于通过吹制或者拉伸吹制的方法把由例如聚酯的热塑性材料制成的预成型体制造成容器，尤其是瓶子。容器包括器身及包括冠形的周边座(15)的容器底座(14)，其内部连接中央区域(16)，中央区域形成包含多个辐射状印压(17)和多个辐射状突起(18)的拱顶，多个辐射状印压(17)和多个辐射状突起(18)相互交替，且绕着容器底座(14)的中心轴(Y)等角度分布。为了塑造成型容器底座(14)的中央区域(16)，模具底座包括：多个等角度分布的辐射状突起分支(19)，并大致辐射状地向模具底座的轴(X)延伸；具有与分支(19)相连接的侧壁(21)的中央柱身(20)；间隙(22)，其形成有一定角度的扇形部分将分支(19)彼此有规律的分隔开，模具底座(13)的特征在于，每个辐射状突出分支(19)具有从中心向边缘的向下的斜板形式的上部部分(23)，该部分的曲率具有至少两个拐点(24、25)。

1.  一种模具的模具底座(13)，所述模具用于通过吹制或者拉伸吹制的方法把由例如聚酯这样的热塑性材料制成的预成型体制造成容器，尤其是瓶子，其中，所述容器包括一个器身及一个容器底座(14)，所述容器底座(14)包括冠形的周边座(15)，所述冠形周边座(15)内部连接中央区域(16)，所述中央区域(16)形成一个包含多个辐射状印压(17)和多个辐射状突起(18)的拱顶，所述多个辐射状印压(17)和多个辐射状突起(18)相互交替，且绕着所述容器底座(14)的中心轴(Y)等角度分布，其中，为了塑造成型所述容器底座(14)的所述中央区域(16)，所述模具底座(13)包括：
-多个等角度分布的辐射状突起分支(19)，并大致辐射状地向模具底座的轴(X)延伸；
-具有与所述分支(19)相连接的侧壁(21)的中央柱身(20)；以及
-间隙(22)，其形成有一定角度的扇形部分将所述分支(19)彼此有规律的分隔开，
其中，所述模具底座(13)的特征在于，每个辐射状突出分支(19)具有一个从中心向边缘的向下的斜板形式的上部部分(23)，该部分的曲率具有至少两个拐点(24、25)，以便于在吹制或拉伸吹制过程中，吹制预成型体的底座的吹制原料能够更加容易地从所述分支(19)的上部部分(23)流过，从而使预成型体的底座的非晶质材料的散布和向下流动得到改进。

2.  根据权利要求1所述的模具底座，其特征在于，所述上部部分(23)包括第一个突起部分(26)，然后是一个凹进部分(27)，再接着是第二个突起部分(28)。

3.  根据权利要求2所述的模具底座，其特征在于，所述分支部分(19)与柱身(20)形成于同一底座支撑部分(29)上，并且每个所述间隙部分(22)部分地延伸到所述柱身(20)的侧壁部分(21)上及部分地延伸到所述底座支撑部分(29)上，且在所述柱身(20)的侧壁部分(21)与所述底座支撑部分(29)之间存在一个凹形过渡区域(30)。

4.  根据权利要求1到3中任一项所述的模具底座，其特征在于，至少一个间隙部分(22)有一个条状部分(31)，其具有脊状突起且等角度地分布在两个直接相邻的突起分支部分(19)之间。

5.  根据权利要求3或4所述的模具底座，其特征在于，所述条状部分(31)部分地延伸到所述柱身(20)的侧壁(21)上以及部分地延伸到底座支撑部分(29)上。

6.  根据权利要求3到5中任一项所述的模具底座，其特征在于，在所述底座支撑部分(29)之上形成的间隙部分(22)的倾斜角(α)在0°到30°之间，且优选地在10°到15°之间。

7.  根据权利要求1到6中任一项所述的模具底座，其特征在于，每个突起的分支部分(19)所限定的扇形角(θ)在10°到55°之间，且优选地在20°到25°之间。

8.  根据权利要求1到7中任一项所述的模具底座，其特征在于，中心柱身(20)的上表面与所述突起分支部分(19)的轴向距离(h)在0毫米到10毫米之间，且优选地是在3毫米到4毫米间。

9.  一种塑造成型装置，其通过吹制或者拉伸吹制的方法把例如聚酯这样的热塑性材料制造成容器，尤其是瓶子，其中，该容器包括一个器身部分以及底座(14)，该底座(14)包括一个冠形的周边座(15)，其内部连接中央区域(16)，所述中央区域(16)形成一个包含多个辐射状印压(17)和多个辐射状突起(18)的拱顶，所述多个辐射状印压(17)和多个辐射状突起(18)相互交替，且绕着所述容器的中心轴(Y)等角度分布，其中，所述塑造成型装置至少包括一个模具，所述模具至少由三个部分组成，为了塑造成型该容器的所述底座(14)的中心区域(16)，所述至少三个部分之一的模具底座(13)包括：
-多个等角度分布的辐射状突起分支(19)，并大致辐射状地向模具底座的轴(X)延伸；
-具有与所述分支(19)相连接的侧壁(21)的中央柱身(20)；以及
-间隙(22)，其形成有一定角度的扇形部分将所述分支(19)彼此有规律地分隔开；
所述塑造成型装置的特征在于，其底座(13)是根据权利要求1至8中任一项所述而设置的。

用于制作热塑性材料容器的模具的模具底座及包括至少一个具有所述模具底座的模具的塑造成型装置
总的来说，本发明涉及通过吹制或拉伸吹制的方式制造容器，尤其是瓶子的领域，该容器由热塑性材料例如聚酯(PET)制成。
容器最难生产的部分是底座。容器中装的圆柱状液体的重量确实由容器的底座承载，并且如果其没有足够的机械强度，它会因此走样，且容器不能再以一种稳定的方式放置在支撑物上了。
因此，底座是通过吹制或拉伸吹制的方式正确成型的容器中最难以制作完成的一部分，这是因为非常大的材料厚度使得拉伸很慢，并且更难以制成。
容器底座中央部分的塌陷改变了容器壁的位置和/或倾斜度。容器不能够再在一个平坦的支撑物上稳定地放置了。
为了提高其机械强度，底座通常会是一个复杂的，甚至是非常复杂的形状，并带有很多凹陷形状和突出形状的缓冲以达到理想的机械强度。
在底座上的任何地方，为了防止底座在液体的重量和内部的压力下的塌陷(这种类型的容器通常是为了容纳碳酸液体)，足够的机械强度是必要的。
另外，底座复杂的形状需要对吹制的条件进行有力的控制，尤其是吹制的压力，以便能够正确地形成容器的底座。
直至现在，底座部分材料的正确变形已能通过在高压下(通常在40×10⁵帕斯卡)的吹制操作来实现了，这使得这一材料的正确变形与实际每小时几千只容器这么高的生产率相关联。
然而，在这种高压下吹流体(一般是空气)的生产就材料和电能消耗方面而言是非常昂贵的，制造商希望在这个水平上能够节省消耗。此外，在目前生产条件下也无法设想生产速度能够进一步加快。
我们还应该强调角位移，其中，容器的材料在变形时必须受上述角位移的影响，导致预成型的容器底座的半球形状反向地对着容器壁(基于一个近似的锥形面)；根据该位置，材料可能受到90°甚至更大的角位移的影响。
这样，与在该区域有较大厚度材料的情况相结合，能导致成型腔壁的材料镀层不足，以及导致与模具相比材料冷却情况低劣，这可能导致该底座或者容器底座某些部分的质量更差。此外，这种材料的大的角位移需要一定的时间。
热塑性材料容器的制造商不断试图改善生产的经济情况，并同时试图在可行的更低的吹制压力下(相对模具可能会导致材料没有足够的镀层)制造需要较少热塑性材料的容器，以及特别地是不断提高的生产率(成型期间需要材料能被更快地处理)。
最难吹制的部分是模具底座中的离模具底座的中轴线距离最大的部分。
如果存在这样的区域，在其中形成预成型的吹制材料会累积，并阻止了上述的材料在整个模具底座上自由地流过，那么困难就进一步加大了。
图1显示了这样一个根据现有技术的模具底座的图解视图。
模具底座1，如图1所示，主要是为一个模具设计的，所述模具通过吹制或拉伸吹制的方式制造容器，尤其是瓶子，其主要由热塑性材料制作做而成，例如聚酯，其中容器中有一个躯干和一个底座，所述底座包括一个冠状的周边座，其内部连接到形成了一个拱顶的中心区域，所述拱顶包括多个交替的径向辐射的压印部分及突起部分，所述压印部分及突起部分在上述模具底座中心轴周围等角度分布。为了吹制所述中心区域和容器底座，所述模具底座1包括：
-多个等角度分布的径向辐射状的突起分支2，并大致辐射状地向模具底座1的X轴延伸；
-一个中心柱身3，其包括一连接所述的分支2的侧壁4；
-间隙5，其形成将所述分支2彼此有规律地分隔开的扇形部分。
模具底座1专门为了这样的容器成型而设计的，该容器在很高的温度下被填充，即，使用加热的液体。这些容器通常被称为“HR”(耐热)。
但是，依据现有技术，每个辐射状突起分支2具有一个板型上部部分6，其限定了两个大体上成直线的且彼此通过凹进的连接区域9连接的附属部分7，8，其中第一附属部分7大体上是直线型的并与中心柱身部分3的侧壁4相连接，而第二个附属部分则大体上是相对于X轴倾斜的。
此外，在中心柱身部分3的侧壁4与底座支撑部分10之间的每个间隙5都形成有一个有一定角度的边界11。
因此，基于图1所示的模具底座1，从与柱身3的上层尾部部分12相反的预成型的底座而来的热的非晶质材料(amorphous material)，能够积聚在该突起分支2的第一个附属部分7上并仅局部地散布与流动，以向模具底座周边提供热的材料并因此使容器的周边座成型。此外，该间隙部分5的有角度的边界11很难获得热的吹制材料。
因此，特别有利于生产模具底座的情况是，使预成型的底座而来的热的非晶质材料的散布更为容易，以提供模具的底座外围部分并形成一厚的更结实的容器的周边座。这也将特别有利于获得一模具底座，其能促进在模具底座的任何一点上镀上热材料，所述任何一点包括在突出分支之间的空隙水平位置。
针对现有技术中的缺陷，根据本发明的一个方面，本发明涉及一种模具底座，所述模具用于通过吹制或者拉伸吹制的方法把一种由热塑性材料，例如聚酯，制成的预成型体制造成容器，尤其是瓶子，其中，所述容器包括器身及容器底座，所述容器底座包括冠形的周边座，该冠形周边座内部连接中央区域，所述中央区域形成包含多个辐射状压印及多个辐射状突的拱顶，所述多个辐射状压印及多个辐射状突起交替并绕着所述容器底座的中心轴等角度分布，其中，为了塑造成型所述容器底座的中央区域，所述模具底座包括多个等角度分布的辐射状突起分支，并大致辐射状地向到接近模具底座的轴延伸；具有与所述分支相连接的侧壁的中央柱身；间隙，其形成有一定角度的扇形部分将所述分支彼此有规律的分隔开。其中该模具底座其特征在于，每个辐射状突出分支具有一个从中心向边缘的向下的斜板坡形式的上部部分，该部分的曲率具有至少两个拐点，以便于在吹制或拉伸吹制过程中，吹制预成型体的底座的吹制原料能够更加容易地从该分支的上部层部分流过，从而使预成型体的底座的非晶质材料的散布和向下流动得到改进。
为了使预成型体的吹制材料的散布和向下流动得到改进，所述上部部分包括第一突起部分，然后是一个凹进的部分，再接着是第二突起部分。
进一步地，为了使在分支之间的间隙的吹制材料向下流动更为容易，所述分支部分与柱身形成于同一底座支撑部分上，并且每个所述间隙部分部分地延伸到所述柱身的侧壁部分上及部分地延伸到所述底座支撑部分上，且在所述柱身的侧壁部分与所述底座支撑部分之间存在一个凹形过渡区域。
为了提高吹制容器底座的内部刚性以及防止在直接相邻的分支之间的光滑平坦表面变形，至少一个间隙部分有一个条状部分，其具有脊状突起且等角度地分布在两个直接相邻的突起分支部分之间。
根据本发明的一个优选实施例，所述条状部分部分地延伸到所述柱身部分的侧壁上以及部分地延伸到底座支撑部分上。
优选地，在底座支撑部分之上形成的间隙部分的倾斜角在0°到30°之间，且优选地在10°到15°之间。
优选地，每个突起的分支部分所限定的扇形角在10°到55°之间，且优选地在20°到25°之间。
同样优选地，中心柱身的上表面与所述突起分支部分的轴向距离在0毫米到10毫米之间，且优选地是在3毫米到4毫米间。
根据本发明的第二个方面，本发明涉及一种用于模具，其用于通过吹制或者拉伸吹制的方法把由热塑性材料，例如聚酯，制造成容器，尤其是瓶子，其中，该容器包括一个器身部分以及底座，该底座包括一个冠形的周边座，其内部连接中央区域，所述中央区域形成一个包含多个辐射状压印及多个辐射状突起的拱顶，所述多个辐射状压印及多个辐射状突起互相交替且环绕所述中心轴等角度分布，其中，所述塑造成型装置至少包括一个模具，所述模具至少由三个部分组成，为了塑造成型该容器的所述底座的中心区域，所述至少三个部分之一的模具底座包括，多个等角度分布的辐射状突起分支，并大致辐射状地向模具底座的轴延伸；一个具有与所述分支相连接的侧壁的中央柱身；间隙，其形成有一定角度的扇形部分将所述分支彼此有规律地分隔开，该成型装置的特征在于，其底座依据上述设计而设置。
现在结合实施例并基于以下附图对本发明进行描述，该实施例仅用于示意而不限制本发明的范围：
图1示出了根据现有技术的模具底座的顶部透视图；
图2示出了根据发明的模具底座的的容器底座四分之三透视图；
图3示出了根据发明的模具底座的四分之三透视图；
图4示出了从模具底座散射而来的突出分支部分的截面图；
图5示出了根据本发明的模具底座的部分轴向截面图；以及
图6示出了根据本发明的模具底座的具体实施例的的俯视投影图。
如图3至图6所示，依据本发明所述之模具底座部分13，更确切地说是专为一种通过吹制或者拉伸吹制方法将由热塑性材料(如聚酯)生成的预成型体加工成容器(特别是瓶子)的模具而设计，其中，该容器包含一个器身部分以及容器底座14，如图2四分之三透视图所示，该容器底座包含一个冠形的周边座15，其内部连接中央区域16，该中央区域形成包含多个辐射状压印17及多个辐射状突起18拱顶，所述多个辐射状压印17及多个辐射状突起18互相交替且以绕容器底座14的中心轴Y等角度均匀分布。
为了加工成型容器底座14的中央区域16，模具底座部分13包括：
-多个等角度分布的辐射状突起分支19，其大致辐射状地向模具底座13的X轴延伸；
-中心柱身20，其包括与分支19连接的侧壁21；
-间隙22，其形成有角度的扇形部分将分支19彼此有规律的分隔开。
依据本发明，每个辐射状突出分支19具有包括一个从中心向边缘的(也就是从该模具底座13的中心轴X沿着径向外部的方向)向下的斜板式状的上部部分23(也就是每个分支19最突出的区域或表面)，该部分的曲率包括至少两个拐点24、25(参见图4所示该突起分支19的剖面图)，因此，在吹制或拉伸吹制过程中，吹制预成型体的底座的吹制原料可以更加容易地从该辐射状突起分支19的上部部分23流过，从而使预成型体的底座的非晶质材料的散布和向下流动得到改进。不言自明，该描述所言“曲率拐点”指的是一个弯曲度由凹变凸的点，或相反地由凸变凹的点。
更具体地，依据本发明的优选实施例，每个分支19的上部部分23包含第一个突起部分26，然后是一个凹进部分27，再接着是第二个突起部分28(参见图4及图5)。更具体地，如图4中清楚地所示，每个突起的分支19包括相应于该剖面图所示的从A点到B点部分的第一个突起部分26，而该B点相当于该分支19的上部部分23的第一个拐点24。如该剖面图所示，所述凹进部分27被限定在B点与C点之间，而该C点相当于该分支19的上部部分23的第二个拐点25。如剖面图所示，第二个突起部分28接着被限定在C点与D点之间，D点相当于所述突起分支19与底座支撑部分29结合的点。
分支部分19与柱身20都在同一底座支撑部分29之上形成。需要注意的是，依据本发明具体实施例所示，每个分支部分19的上部部分23只有两个曲率拐点，同时，凹进部分27的两边被两个突起部分26、28所包围。进一步地，也有可能包括两个以上的弯曲拐点，为了便于和改进从预成型体底座吹离的非晶质材料流动到分支部分19的上部部分23。
此外，间隙部分22形成了有一定角度的扇形部分，其每一个都部分地延伸到柱身20的侧壁21上以及部分延伸地到底座支撑部分29上，在柱身20的侧壁21以及底座支撑部分29之间有一个凹形的过渡(或连接)区域30(参见图3)，以使得在间隙22中吹制的热塑性材料的流动更为容易，且避免了在柱身20的侧壁21与底座支撑部分29之间存在棱角分明的分界，其可能阻碍原料的流动以及使完整地镀上吹制热塑性材料变得更为困难。
为了改进依据本发明的模具底座所制作的拱顶的硬度以及避免在如图4所示的两个直接相邻的分支部分19之间的光滑平坦表面变形，至少一个间隙部分22有一个条状部分31，该条状部分31有一个脊状突起，其等角度地位于两个直接相邻的突起分支部分19之间，并部分地延伸到柱身20的侧壁21上以及部分地延伸到底座支撑部分29上。优选地，具有脊状突起的条状部分31能够提供给有四个突起分支部分19的模具底座和/或能够使得高容量容器的底座吹制/塑造成为可能(也就是说容积大于或等于0.5升)。
例如，如图5更清楚地说明，在底座支撑部分29之上形成的间隙部分22的倾斜角α角，也就是延伸到与坐标轴X垂直的平面与在底座支撑部分29之上形成的间隙部分22所限定的平面之间的倾斜角，其在0°到30°之间，且优选地在10°到15°之间。
对于在一个如图6所示的有5个分支19的模具底座13中，每个突起的分支部分19所限定的扇形角θ在10°到55°之间，并且较适宜优选地在20°到25°之间。本领域技术人员理解，我们所说的一个突起分支部分19的扇形角θ，指的是以中心点O(O是模具底座13的中心点，等同于一段X轴上任一段的点)为顶点，其形成于一个在与X轴垂直的平面中的，且由两个平面P与P′所限定的角，所述两个平面P与P′穿过所述X轴以及突起分支19上部部分23的侧面终点Q、Q′，其中，Q点和Q′点实际上是位于与X轴垂直的同一个平面上且彼此之间有最大间隔距离的上部部分23的侧面点。
中心柱身部分20的上表面与突起分支部分19之间的轴向距离h在0毫米到10毫米之间，优选地是在3毫米到4毫米间。换句话说，距离h等同于与X轴垂直的且穿过柱身20的最高面的平面与另一个同样与X轴垂直的穿过点A的平面之间的距离，点A也就是突起分支19的上部部分23的最高点。如图5所示，高度H等同于该模具底座13的总最高高度，并依据所要塑造的容器尺寸特性而变化的。
进一步地，当考虑到如图5分支部分19轴剖面图所示的穿过顶点E及F的直线，其中E点等同于第一个突起部分26的顶点而点F等同于第二个突起部分28的顶点，如果依据一根与线段EF垂直的直线测量的在线段EF与凹进部分27的顶点G之间的最大距离为f，那么距离f在0毫米到6毫米之间，优选地在0.2毫米到2毫米之间。
进一步地，应当注意第一个突起部分26的曲率半径应为0.3到2倍于第二个突起部分28的曲率半径，较为适宜的是在0.5到1倍之间。
进一步地，应当注意到对于每个突起分支部分19来说，都有一个区域32来连接其上部部分23，其侧面部分33、34以及其模具底座13的剩余部分。具体地，所述连接区域32一方面地在中心柱身部分20的侧壁部分21与底座支撑部分29之间延展，另一方面地则在侧面部分33、34与分支部分19的上部部分23之间延展，而点A、Q与Q’均位于分支部分19的上部部分23与该连接区域32的连接处。
应当注意到依据本发明所提供的模具底座13可以包括4个、5个(如图3所示)或者甚至6个突起的辐射状分支部分19。总的来说，该模具底座13包括与所要吹制的容器尺寸特征(例如容积)以及质量特征相适应的特定数量的突起的分支部分19。优选地，一个具有四个分支部分19的模具底座13更适于为吹制塑模一种方形容器，其模具底座13的每个分支部分19分别朝向该方形吹制容器的一个角。依据本发明另一方面，该模具同样涉及一种塑造成型装置，其用于以吹制或者拉伸吹制的方法制作容器，该塑造成型装置至少包括一个模具，该模具至少由三个部分组成，其中包括所述模具底座部分，其具体布置如上文所述。