通過施加由拉伸桿控制的壓力分布來形成容器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由預(yù)制件形成容器并以液體填充所述容器的方法。
[0002]本發(fā)明還涉及用于形成和填充容器的工作臺，以及涉及使用這種工作臺形成和填充多個容器的機器。
[0003]本發(fā)明涉及使用不可壓縮液體來使預(yù)制件變形，從而由預(yù)制件形成容器的被稱為液壓成形的領(lǐng)域。
[0004]在本申請中，“液體”具有物理意義。其表示任何不可壓縮的且能流動的介質(zhì)。液體可具有低粘度(如水和酒精)、中粘度(如食用油或湯)、或高粘度(如酸奶或奶油制品)。液體可以是均勻或不均勻的(包括果肉或食物的肩)。其不局限于食物。不可壓縮液體例如可以是水、或其它飲料、身體護(hù)理產(chǎn)品、家庭和花園護(hù)理產(chǎn)品、醫(yī)學(xué)流體、燃料、工作流體等。
【背景技術(shù)】
[0005]在液壓成形領(lǐng)域，眾所周知的是:以適于使預(yù)制件的壁抵靠模具腔體的壁的壓力，將不可壓縮液體注射至由塑性材料制成的加熱預(yù)制件中，以使得預(yù)制件變形并獲得模具腔體的形狀和待制造容器的形狀。
[0006]然而，該壓力級不足以使預(yù)制件完全地成形為容器也是眾所周知的，這意味著預(yù)制件利用施加至預(yù)制件的壓力取得的形狀并非正好為模具腔體的形狀，且需要額外的變形以使預(yù)制件的壁完全抵靠模具腔體的壁。這尤其體現(xiàn)在當(dāng)必須在容器壁的外表面上復(fù)制壓制的字母或logo的情況或者當(dāng)壁具有脊時的情況。要獲得局部具有非常小的曲率半徑的形狀是非常困難的。
[0007]為了這個目的，在以第一壓力注射液體之后，在短時間期間向預(yù)制件施加大于第一壓力的第二壓力，以在預(yù)制件內(nèi)創(chuàng)建壓力峰值，該壓力峰值布置成使得預(yù)制件最終成形為容器。
[0008]為了向預(yù)制件施加第二壓力，已經(jīng)提出了若干解決方案。FR-2978371已經(jīng)公開了在液體源和注射裝置的出口之間包括壓縮器件的注射裝置。該壓縮器件布置成暫時地增加通過注射裝置的出口注射的液體的壓力。因此，當(dāng)未使用壓縮器件時，液體以第一壓力進(jìn)行注射；以及當(dāng)致動壓縮器件時，液體的壓力增加以提供完成容器的形成所需的壓力峰值。這種液體成形方法的缺陷在于，其需要有兩個密封機構(gòu):一個密封機構(gòu)的致動器介于壓縮器件和液栗之間，而另一密封機構(gòu)的致動器介于饋送導(dǎo)管和預(yù)制件頸部之間。
[0009]US-2011/0135778還公開了通過暫時改變注射至容器中的液體的壓力來施加壓力峰值。在該注射裝置中，布置成輔助容器的軸向擴(kuò)張的拉伸桿包括放置成使預(yù)制件的內(nèi)體積與大氣流體連通的排氣口。由于拉伸桿的排氣口中存在壓力損失，所以這樣的注射裝置無法在預(yù)制件的變形期間，精確地控制預(yù)制件內(nèi)的壓力。
[0010]US-2013/0122136公開了用于將空氣和液體注射至容器的頸部中以形成所述容器的裝置。液體通過管進(jìn)行供給。密封機構(gòu)在管和頸部之間延伸。一旦密封機構(gòu)封閉管和頸部之間的間隙，容器仍通過管與液體源靜止地流體連接，且該管不會運動至容器中。
[0011]根據(jù)另一解決方案，W0-2012/037054公開了這樣一種方法，在該方法中，液體以第一壓力注射至置于具有第一體積的模具腔體中的預(yù)制件中。當(dāng)將要施加壓力峰值時，通過使模具的一部分運動而使模具腔體的體積減小，從而增加施加至預(yù)制件的壓力。這些解決方案滿足要求，但是需要更換注射裝置和/或模具以及模具保持件，以執(zhí)行從第一壓力增加壓力至第二壓力的步驟。因此，用于制造容器的機器更加復(fù)雜，且在現(xiàn)有機器上實施這些解決方案或者提供新的機器昂貴且費時。
[0012]本發(fā)明的目的之一在于，通過提出用于制造容器的、能以更簡單的方式施加和控制第二壓力的方法，來克服這些缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為了這個目的，本發(fā)明涉及用于由具有內(nèi)體積的預(yù)制件制造填充有液體的容器的方法，該方法使用包括出口并連接至液體的源的注射裝置，該方法包括以下步驟:
[0014]-將出口放置成與預(yù)制件密封流體連通，
[0015]-通過出口將液體從源注射至預(yù)制件的內(nèi)體積，
[0016]-封閉內(nèi)體積和液體源之間的密封阻隔部，封閉的密封阻隔部形成液密的封閉體積，所述封閉體積至少包括內(nèi)體積，封閉體積一旦充滿液體便進(jìn)行密封阻隔部的所述封閉，
[0017]-將活塞構(gòu)件放置于所述封閉體積中，
[0018]-當(dāng)密封阻隔部封閉時驅(qū)動所述活塞構(gòu)件，以使得封閉體積中的液體壓力增加，
[0019]其中，在活塞構(gòu)件的致動期間，活塞構(gòu)件至少部分地進(jìn)入預(yù)制件的內(nèi)體積內(nèi)。
[0020]本發(fā)明的密封阻隔部界定充滿不可壓縮液體的封閉體積。因此，活塞構(gòu)件在封閉體積中的部分的表面可通過致動活塞構(gòu)件在封閉體積內(nèi)的液體上施加力。該力可增加液體的壓力并趨于使預(yù)制件變形?；钊麡?gòu)件至少部分地進(jìn)入預(yù)制件的內(nèi)體積內(nèi)的事實允許使所述密封阻隔部非常靠近預(yù)制件的開口。這為密封阻隔部提供了附加功能。事實上，本發(fā)明的密封阻隔部可界定待填充在形成容器中的液體的體積。當(dāng)出口從預(yù)制件撤回時，定位于內(nèi)體積外的液體的量受到密封阻隔部的限制。因此，通過將密封阻隔部放置成靠近預(yù)制件的開口，可減少或避免當(dāng)注射裝置撤回時液體的溢出。
[0021]與本發(fā)明相反，US-2013/0122136中描述的裝置和方法沒有使用用于增加容器內(nèi)的壓力的活塞構(gòu)件。
[0022]換言之，本發(fā)明涉及由具有內(nèi)體積的預(yù)制件制造填充有液體的容器的方法，該方法使用包括出口并連接至液體的源的注射裝置，該方法包括以下步驟:
[0023]-將出口放置成與預(yù)制件密封流體連通，
[0024]-通過出口將液體從源注射至預(yù)制件的內(nèi)體積，
[0025]-在內(nèi)體積和液體源之間封閉注射裝置出口附近的剛性密封阻隔部，所述剛性密封阻隔部包括允許活塞構(gòu)件通過密封阻隔部以液密的方式進(jìn)行運動的端口，所述剛性密封阻隔部和所述活塞構(gòu)件形成液密的封閉體積，所述封閉體積至少包括內(nèi)體積，一旦封閉體積充滿液體便進(jìn)行密封阻隔部的所述封閉，
[0026]-當(dāng)密封阻隔部封閉時，通過使活塞構(gòu)件通過密封阻隔部在封閉體積中運動，來增加封閉體積中液體的壓力，
[0027]其中，在活塞構(gòu)件的致動期間，活塞構(gòu)件至少部分地進(jìn)入預(yù)制件的內(nèi)體積內(nèi)。
[0028]具有剛性封閉的密封阻隔部確保在通過使活塞構(gòu)件在封閉體積中運動而增加壓力期間將不存在壓力損失。
[0029]根據(jù)基于本發(fā)明的方法的另一特征，注射裝置還包括:
[0030]-入口，與所述液體源流體連通，
[0031]-腔室，在入口和出口之間延伸，
[0032]-中空控制桿，包括在腔室中延伸的密封環(huán)，活塞構(gòu)件在中空控制桿的內(nèi)部延伸，
[0033]-密封器件，設(shè)置在活塞構(gòu)件和密封環(huán)之間，以防止液體在活塞構(gòu)件和密封環(huán)之間流動，
[0034]密封阻隔部的所述封閉通過使中空控制桿從注射位置運動至密封位置來進(jìn)行，其中，在注射位置中，出口經(jīng)由腔室與入口流體連通，在密封位置中，密封環(huán)封閉腔室以使得密封阻隔部隔離封閉體積與腔室的剩余部分。
[0035]與US-2011/0135778中公開的設(shè)備相反，本發(fā)明的密封阻隔部阻止液體在活塞構(gòu)件(例如由拉伸桿形成)和密封環(huán)之間流動。這允許在預(yù)制件的變形期間精確地控制預(yù)制件內(nèi)的壓力。
[0036]根據(jù)基于本發(fā)明的方法的另一特征，活塞構(gòu)件是在預(yù)制件的內(nèi)體積中運動以引起預(yù)制件的變形的拉伸桿。拉伸桿實際上是可用于增加封閉體積內(nèi)的液體壓力的剛性實心桿。
[0037]這允許:例如在成形周期開始時使用拉伸桿，以用于預(yù)制件的縱向擴(kuò)張；以及在成形周期的另一階段期間使用相同的拉伸桿作為活塞構(gòu)件。這提供了更加簡單的成形工作臺，因為拉伸桿的同一致動器可用作兩個功能一先縱向地機械擴(kuò)張然后液體擴(kuò)張。因此，不必針對注射裝置或用于形成容器的機器增加任何元件。該方法因此可與配備有利用拉伸桿來輔助容器形成的注射裝置的任何機器一起使用。
[0038]此外，使用拉伸桿來控制模具腔體內(nèi)的壓力允許精確地調(diào)諧所述壓力，并允許根據(jù)需要以簡單的方式向預(yù)制件施加特定的壓力分布。
[0039]根據(jù)基于本發(fā)明的方法的另一特征，在液體的注射期間，該方法包括以下步驟:
[0040]-使拉伸桿沿著限定軸線方向的軸線A平移運動至預(yù)制件的底部，
[0041]-推動拉伸桿以使預(yù)制件軸向地變形，以及
[0042]-在封閉密封阻隔部之前，從內(nèi)體積收回拉伸桿的至少一部分。
[0043]收回拉伸桿使得拉伸桿位于能夠再次進(jìn)入內(nèi)體積中以改變液體壓力和擴(kuò)張預(yù)制件的位置。
[0044]根據(jù)基于本發(fā)明的方法的其它特征:
[0045]-該方法還包括將預(yù)制件放置于模具中，所述模具形成具有待制造容器的形狀的模具腔體，預(yù)制件在液體噴射至預(yù)制件中之前，放置于由熱塑性材料制成且加熱至比預(yù)制件材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度更高的溫度的模具中，
[0046]-液體的注射是主要的變形步驟，所述液體以布置成引起預(yù)制件朝向模具腔體的壁的變形的第一壓力進(jìn)行注射，以及密封阻隔部的封閉發(fā)生在所述變形的預(yù)制件獲得中間形狀時，
[0047]-通過適于將液體從液體源輸送至注射裝置的入口的注射器件，向液體施加第一壓力，密封阻隔部在所述注射器件和注射裝置的出口之間延伸，
[0048]-通過增加活塞構(gòu)件在封閉體積內(nèi)的體積，進(jìn)行所述活塞構(gòu)件的致動，界定所述封閉體積的其它部件是預(yù)制件本身和相對于預(yù)制件固定的近似剛性的部件，
[0049]-活塞構(gòu)件的致動使得在內(nèi)體積內(nèi)施加第二壓力，所述壓力布置成使預(yù)制件從其中間形狀進(jìn)一步變形成模具腔體的形狀，以獲得已填充和已形成的容器。
[0050]通過使用活塞構(gòu)件(其可以是拉伸桿)而施加第二壓力，以增加預(yù)制件內(nèi)的壓力。[0051 ] 根據(jù)基于本發(fā)明的方法的其它特征:
[0052]-施加第一壓力直至中間形狀呈現(xiàn)出與待制造容器的體積的95%和98%之間對應(yīng)的體積，施加第二壓力以使得中間形狀的體積進(jìn)一步增加2%至5%以獲得所形成的容器，
[0053]-該方法包括保持步驟，在該保持步驟期間，變形的預(yù)制件形狀維持在模具腔體的形狀，控制施加至活塞構(gòu)件的力以使得施加至封閉體積中的液體的力遵循預(yù)定壓力分布。
[0054]根據(jù)基于本發(fā)明的方法的另一特征:
[0055]-通過使活塞構(gòu)件在已變形預(yù)制件的封閉和填充體積內(nèi)運動以及通過縮小模具腔體的體積來施加第二壓力。
[0056]根據(jù)該特征，可通過使用活塞構(gòu)件和通過縮小模具腔體的體積