專利名稱：注塑工具的模芯的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種注塑工具的模芯，用于塑料材料的預成型件的注塑，其中，模芯是一端封閉的中空殼體形式，具有一個中心軸線，一個外表面，一個內表面以及一個中空冷卻管，中空冷卻管距其內表面有一定間隙地排列在模芯上，與冷卻劑供應管和冷卻劑排放管相連通。
背景技術：
眾所周知，較透明的或者不太透明的塑料瓶是由預成型件吹塑而成，特別是PET瓶(PET＝聚對苯二甲酸乙二醇酯)。PET預成型件大部分是在強力注塑機中生產的。那些預成型件通常具有相對較厚的壁，通常從1.5mm到4.0mm。它們在大約260℃和310℃之間的相對較高的溫度下被注塑成形。一端封閉的中空預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。
為了增加已知注塑機的制造產出，做出了減少冷卻時間的嘗試，這些嘗試的缺點是不可能在注塑過程以后在沒有對預成型件造成可承受的破壞的情況下將冷卻時間降低到一個很低的限度以下。
注塑的預成型件的表面的冷卻必須足夠，以允許它們在沒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，這也是為了將經過表面的熱從壁內部排除。如果注塑操作以后在注塑機中的冷卻以及從注塑機中移除后的預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，并且其結果是注塑的預成型件彼此粘連，變得容易對表面造成破壞，彎曲或者扭曲。因此再三地提供措施來改善注塑的預成型件的冷卻。
因此在實踐中做出了一些嘗試，比如將在其外面圍繞著預成型件的外工具部分冷卻。已經發現，預成型件在注塑操作以后很短時間內就向內收縮到芯體，其結果是在外工具部分和預成型件產品本身之間存在一個狹窄的縫隙，并且這個狹窄的縫隙然后對于熱量從外工具部分傳遞到預成型件來講造成相當的困難，而且使得冷卻實際上是無效的。因此，有一些嘗試已經旨在增加模芯的冷卻范圍。實際上，一個冷卻管已經被裝配到模芯中，其裝配方式是其實際上占據了除圍繞著冷卻管的一個縫隙形式的環形空間以外的模芯的整個內部空間，并且在模芯的內表面內。冷卻劑，最好是水，通過與冷卻管的開放低端相連的進給管被引入冷卻管內部，并且水造成模芯的內表面冷卻地濕潤，此后水通過排出管運出。實際上，對于模芯來講，它有可能在其整個內表面上被冷卻。然而應該明白，這種冷卻應該還要進一步改進，并且因此改善預成型件的整個產出，尤其是冷卻應該更加有力。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種模芯，本說明書詳細闡明了模芯的開放部分，并且與以前所用的模芯相比其冷卻效果實質上增加了。
根據本發明，這個目的是通過將冷卻管相對于模芯同軸地延伸在模芯的基本整個長度上，并且在下游端提供一個排出口來實現的，也是通過在模芯的內表面提供一個相對于中心軸線大體上橫向延伸的冷卻槽來實現的。就像在實際中已經包含的操作，冷卻管在實際中延伸進入模芯的整個內部空間，并且只是在模芯的內部空間端部稍微前面處的封閉端的“前面”結束，以這種方式使得通過冷卻管流動的冷卻水能夠在其前端通過在冷卻管上的一個開口而排出，并且能夠接觸著模芯的內表面經過。模芯在其前端以一個封閉結構被封閉，并且其內表面形成在冷卻管和模芯之間的縫隙形式的同軸環形空間的外壁。在后面，也就是說在冷卻水的下游，環形空間與上面提到的冷卻劑排出管相連。
無可否認，模芯是通過冷卻水與其內表面接觸來冷卻到一定程度的，但是根據本發明，這個冷卻效果可以一方面通過將模芯的內表面放大來改善。這是通過在模芯的另一個封閉內表面額外提供冷卻肋來實現的。然而，在一個特別理想且令人意外的方式下，冷卻效果另一方面借助設置在模芯上的不僅相對于中心軸線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。“橫向”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于模芯的中心軸線傾斜。冷卻槽也不需要在沿著它們延伸路徑上的直線上設置，但是它們可以以任何方式在一個波狀結構或彎曲結構中延伸。應該注意到，冷卻槽的絕大部分沒有在中心軸線方向上延伸，而是相對于中心軸線有一個角度設置。
更特別地，已經發現在操作中，相對于中心軸線“橫向”延伸的冷卻槽具有一個與之相反的相對橫向的注入流，在從前端處的開口沿著縫隙形式的環形空間向后離開冷卻管以后，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疑問已經借助表面面積的增加而被增強了，在否則光滑的情況下，模芯封閉的內表面被放大了，也就是說，現在具有肋、溝、槽或者類似物；然而另一方面，湍流效果發生在冷卻劑沿著其流動路徑的行程的流動中，并且正是那些湍流效果相當程度地增加了冷卻效果。
本發明的一個進一步的優勢在于，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。舉個例子，如果考慮具有以銳角相交的兩個側邊的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。這些詳述僅僅意味著利用這些角度已經獲得了成功的試驗。
除了“尖銳”形狀的側邊以外，還可以使用弓形表面來產生圓形形狀，例如就像已知的圓螺紋。
因此，如果根據本發明冷卻槽以螺旋結構延伸也是令人滿意的。換句話說冷卻槽像螺紋一樣延伸。只要不是在假設沒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的尺寸。具有其徑向尺寸的冷卻槽優選地可以是梯形螺紋或鋸齒螺紋的形式。采用徑向尺寸來增加表面面積并產生湍流現象是令人滿意的。從工藝設計角度來看，如果冷卻槽在圓形結構中延伸也是令人滿意的。如果環、溝槽、螺紋或者所有這些結構一起使用也在實際試驗中提供了優勢。結果，通過冷卻槽流動的水流遭受劇烈的渦流和漩渦效應，帶來好的湍流并因此帶來好的冷卻效果。
如果根據本發明，冷卻槽延伸在模芯的有預成型件在其上注塑的那些表面區域，那么也能獲得冷卻效果的特別重要的改善。只要模芯的后區域是管和保持器，以使得要注塑的預成型件遠離模芯的那個后區域。因此，也不需要特殊的結構來冷卻。然而根據本發明，冷卻槽是提供在整個表面區域，也就是說，注塑的預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域。根據本發明，冷卻槽提供在至少有預成型件在其上注塑的那個表面區域。從這個方面講，模芯的保持器的部分較厚區域也可以具有冷卻槽。然而，如果擱置在模芯上，在模芯的內表面上的預成型件的所述區域中單獨具有冷卻肋，那么就冷卻效果的增加而言現在已經獲得了令人驚喜的成功。
在已經利用所述模芯的實際操作情況下，冷卻管的前端具有一個排出口。冷卻水在流動通過縫隙形式的環形空間以后從那里流出并向后離開模芯。此外，如果現在冷卻管上的排出口具有至少一個在中心軸線方向上的凹口或者切口，額外會發現冷卻水更容易從冷卻管流出。在最簡單的情況下，在冷卻管前端的排出口可以構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設置。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額外的至少部分地在向著冷卻管的中心軸線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形空間。倘若邊緣不僅遵從圓形線，而是通過上面提到的切口在長度上增加，在排出口邊緣的這種切口可以構想成V形或U形結構或者一些其它形狀。
當冷卻水流到冷卻管的排出口外的時候，就有意在流動路徑行程中提供一個主節流效應，這個路徑是在預成型件被外部注塑到外表面上的縫隙狀環形空間的那個區域中。進一步向后，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張。在那里，在后區域，在距注塑的預成型件有相對很大的距離處，不再有任何對冷卻、湍流效應的需要，并因此也放大了表面區域。在那里，冷卻劑可以平滑地向后流出，并且在沒有阻力的情況下不受約束地擴張。
本發明的進一步的優勢、特征以及可能的用處將通過此后參考附圖的優選實施例的描述而清楚，其中圖1是具有向前排列的較窄區域以及向后排列的進給和排放管的一個模芯的橫截面，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結構。
具體實施例方式
優選的鍍鈦模芯具有較厚的區域，這個區域在圖1中所示為向后(也就是說向下)，用于安裝在例如一個芯板上，同時在其前面具有較窄區域10，注塑操作以后預成型件(未示出)在較窄區域上方保持開放。模芯1的壁(虛線表示)是具有點劃線表示的中心軸線2的封閉的中空殼體結構(在圖1和圖2的頂部)。模芯1具有一個外表面3和一個內表面4。
在距模芯1的內表面4一定間隔處幾乎完全具有一個冷卻管5。一個縫隙形式的環形空間6在模芯1的內表面4和冷卻管5之間的外部形成。在操作中預成型件被注塑于其上的前面區域，環形空間6是縫隙的形式，換句話嚴格地說它適宜地是在1.5mm到3mm之間的小尺寸，其尺寸取決于可用的空間。其結果是在理想情況下，它給出了80％的阻塞積聚效果，也就是說，排出流是進給流的80％。與之相比，在模芯1的較厚支持區域的后環形空間6’的徑向延伸僅僅是為了在擴張情況下冷卻劑的排出流而提供的。
圖1的下方區域展示了冷卻劑進給管7，它可以提供在一個芯板上，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既是向后開放的，其中冷卻劑在中心軸線2方向上從冷卻劑進給管7中心地向上和向前流動，而且在頂端的前面也是開放的，其中排出管9設置在冷卻管5上。
在初期操作結構中，冷卻水已經通過冷卻劑進給管7在向上方向上被中心地引入冷卻管5內，并且強迫排出在前端的排出管5外，進入模芯1內。結果，冷卻水在縫隙形式的環形空間6內平行于模芯1的中心軸線2流動，從在頂端的前面向下和向后流到排出口9的區域外，進入放大的環形空間6’內，以從其中排出，通過冷卻劑排出管8排到冷卻管5外面。
在這里闡釋的新的實施例中，在操作中預成型件(附圖中未示出)注入于其上的模芯的前表面區域10中，模芯1的內表面4具有一個螺紋，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于中心軸線2具有一個小角度設置并且復制出冷卻槽11的直線。這里選擇的優選實施例包括尖銳形狀的冷卻槽11，其相對于中心軸線2橫向延伸并且以螺旋結構延伸。冷卻槽的結構也可以用V形輪廓的鋸齒螺紋來描述，其兩個側表面在截面上呈現出直齒面。通過圖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的結構。只要平行于中心軸線2延伸并且在圖2中由參考標記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2的方向上的一個平面視圖中被看到。在它們之間設置的是具有一個傾斜切削線14的切口13。換句話說，在前端的冷卻管上的排出口9具有在中心軸線2方向上沿著切削線14延伸的四個切口13(同樣向前)。從側面看，這些切口13在排出口9旁邊的前端呈現出一個V形結構。這里展示的冷卻管5具有在圓12外周均勻分布的四個切口13，也就是說兩個切口對齊設置在圖2中向紙上看的方向上，并且兩個進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14。
在操作中，冷卻水中心地流過進給管7，向上且向前進入冷卻管5內，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切削線14外，就被模芯1的彎曲內表面4偏轉，其偏轉是沿著箭頭16(圖2)在一個弓形結構中且徑向向外進行的。冷卻水現在與模芯1的內表面4接觸并且開始通過與之徹底的接觸來使之冷卻。冷卻水從前端平行于中心軸線2向后在縫隙形式的環形空間6中流動，也就是說在圖1和圖2中向下流動。在其向后的流動路徑上，冷卻水經過相對于中心軸線2橫向延伸的冷卻槽11，并且經歷與扇圓箭頭17相應的湍流效果。在這個渦流和湍流情況下，冷卻水進一步向后(圖1和圖2中向下)流動，以在此后進入大的環形空間6’，在這里允許冷卻水擴張，并且允許它經過排出管8流出。
參考標記的列表1模芯2中心軸線3模芯的外表面4模芯的內表面5冷卻管5’冷卻管壁6縫隙形式的環形空間6’放大的后環形空間7冷卻劑進給管8冷卻劑排出管9排出口10模芯的前表面區域11冷卻槽12排出口邊緣13切口14切削線15箭頭(冷卻劑流動方向)16箭頭(冷卻劑流動方向)17冷卻水的湍流方向
權利要求
1.一種用于塑料材料的預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，具有一個中心軸線(2)，一個外表面(3)，一個內表面(4)，以及一個中空冷卻管(5)，所述中空冷卻管(5)在所述模芯(1)中距其內表面(4)有一定間隙地布置，與冷卻劑供應管(7)和冷卻劑排出管(8)連通，其特征在于所述冷卻管(5)相對于所述模芯(1)同軸地延伸在所述模芯(1)的基本整個長度上，并且在其下游端具有一個排出口(9)，以及在所述模芯(1)的所述內表面(4)上具有相對于所述中心軸線(2)基本沿橫向延伸的冷卻槽(11)。
2.根據權利要求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.根據權利要求1或2所述的模芯(1)，其特征在于所述冷卻槽(11)以一個螺旋結構延伸。
4.根據權利要求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)的有預成型件在其上注塑的那個表面區域(10)上。
5.根據權利要求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(2)方向上延伸的至少一個切口(13)。
全文摘要
本發明涉及一種注塑工具的模芯(1)，用于塑料材料的預成型件的注塑。所述模芯(1)包括一端封閉且具有一個中心軸線的一個中空套，一個外表面(3)，一個內表面(4)，以及一個中空冷卻管(5)，所述中空冷卻管(5)在所述模芯(1)上距其內表面(4)有一定間隙地布置，與冷卻劑供應管(7)和冷卻劑排出管(8)連通。本發明的目的是與以前使用的模芯相比增加模芯的冷卻效果。為了實現這個目的，冷卻管相對于所述模芯(1)同軸地延伸在所述模芯(1)的基本整個長度上，并且在其流出側具有一個排出口(9)，而且在所述模芯(1)的所述內表面(4)上具有相對于所述中心軸線(2)基本沿橫向延伸的冷卻槽(11)。
文檔編號A62B3/00GK1700975SQ03818804
公開日2005年11月23日 申請日期2003年5月20日 優先權日2002年8月9日
發明者W·普拉斯, M·勞森哈默 申請人:Mht模具及熱轉子技術股份公司