專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)包覆成型制備雙層預(yù)型件的模具和方法及雙層預(yù)型件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)塑料注塑包覆成型(overmold)制備雙層預(yù)型件的模具和方 法，包括在將塑料材料注入模腔的注射步驟中在相應(yīng)的模腔內(nèi)用來(lái)穩(wěn)定支撐模具型芯的裝 置。本發(fā)明還涉及一種雙層預(yù)型件，其內(nèi)層由通過(guò)吸收來(lái)提供阻光效果的材料制得，其外層 由通過(guò)反射來(lái)提供阻光效果的材料，這種雙層預(yù)型件可以用來(lái)例如制造奶制品的瓶子等。
背景技術(shù)：
用預(yù)型件制造瓶子和其它容器是公知的技術(shù)。這些預(yù)型件由塑料制成的管狀主體 組成，在第一端部具有開(kāi)口 ，在其相對(duì)的第二端部具有封閉的底部，并且在鄰近開(kāi)口處具有 頸部，該頸部可選的包括外部螺紋和周向的環(huán)狀法蘭。隨后通過(guò)在模具內(nèi)吹塑預(yù)型件的封 閉管狀部分并且保持頸部和開(kāi)口不變，所述預(yù)型件被用來(lái)制成塑料瓶。至少部分所述管狀 主體是由兩個(gè)具有不同特性的疊加層制成的雙層預(yù)型件被越來(lái)越多的使用。這種雙層預(yù)型 件尤其可以用作要求其中一層具有阻隔特性的包裝，例如阻隔光或如02和C02等特定的氣 體；還可用作外層為回收塑料材料同時(shí)內(nèi)層為優(yōu)質(zhì)塑料材料的包裝；或用作出于美觀(guān)的考 慮由具有不同顏色的兩層塑料材料制成的包裝。 雙層預(yù)型件可由多種技術(shù)制造，這其中注塑包覆成型尤為重要，其大致由如下步 驟組成首先將型芯引入主模腔內(nèi)用于在其上模制由主模制材料組成的第一層；然后將帶 有第一層的型芯引入包覆成型模腔內(nèi)用于在第一層上模制由包覆成型材料組成的第二層 以制造完整的雙層預(yù)型件。雙層預(yù)型件的頸部可以由第一層或者第二層的材料通過(guò)打開(kāi)和 關(guān)閉靠近主模腔或包覆成型模腔的開(kāi)口的一對(duì)頸部半模分別制成。在許多注塑包覆成型設(shè) 備中，生產(chǎn)雙層預(yù)型件的模具包括多個(gè)主模腔、多個(gè)包覆注射模腔、多對(duì)頸部半模和多組型 芯，它們由注塑包覆成型設(shè)備一起操作以進(jìn)行大批量生產(chǎn)。 不同種類(lèi)的注塑包覆成型設(shè)備使用不同的機(jī)理和方法來(lái)將型芯交替引入或抽出 主模腔和包覆注塑模腔、閉合和開(kāi)啟頸部半模、將雙層預(yù)型件成品頂出等。國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng) PCT/ES 2006/000047中描述了一種通過(guò)包覆成型將多個(gè)型芯交替引入多個(gè)主模腔和多個(gè) 包覆注塑模腔中制造預(yù)型件的裝置的實(shí)例。 任意一種制備雙層預(yù)型件的注塑包覆成型設(shè)備的模具都存在著同一個(gè)問(wèn)題由于 型芯的細(xì)長(zhǎng)度和其較長(zhǎng)的懸臂部分，在第一層的主模制材料的注射過(guò)程中，由于在塑料材 料注射過(guò)程中最初階段和最后階段的溫度差異以及因此造成的流動(dòng)性差異，以及具有不同 程度流動(dòng)性的材料在主模腔和型芯之間限定出的空腔內(nèi)的隨機(jī)分布，使得主模腔內(nèi)的型芯 會(huì)發(fā)生輕微的彈性形變。 注塑?chē)娮煲话愣荚O(shè)置在面向型芯的自由端的主模腔的封閉的底部。因此，如果溫 度較低和因此流動(dòng)性也較低的材料在最初階段被注入，由于其在型芯變化位置的移動(dòng)過(guò)程 中在注射噴嘴和鄰近的管腔中停留了一段時(shí)間，這些材料隨機(jī)的流向型芯自由端的一側(cè)； 而接下來(lái)從熱流道注入的溫度更高的、因此更具有更好的流動(dòng)性的材料會(huì)更容易并且更快 速的流向型芯的另一側(cè)以及模腔開(kāi)口的區(qū)域。具有較低流動(dòng)性的材料在型芯的第一側(cè)施加
5的壓力比具有較低流動(dòng)性的材料在相對(duì)的第二側(cè)施加的壓力大，因此型芯會(huì)向所述第二側(cè) 發(fā)生輕微的彈性形變。 鑒于雙層預(yù)型件的層厚有嚴(yán)格的尺寸公差，考慮到在隨后由雙層預(yù)型件吹塑制造
瓶子或其他容器的過(guò)程中層的厚度會(huì)減少到非常小的值，型芯在制備第一層的注射操作過(guò)
程中的輕微變形所導(dǎo)致的雙層預(yù)型件相對(duì)兩側(cè)的層厚產(chǎn)生差異是不能接受的。 專(zhuān)利FR-A-3301928提出通過(guò)使用支撐附件來(lái)支撐模腔內(nèi)的型芯，該支撐附件從
設(shè)置在模腔封閉的底部用來(lái)注射模制材料的注射閥的閥體延伸。所述閥體沿著與模腔和型
芯成一直線(xiàn)的軸線(xiàn)軸向可動(dòng)，所述支撐附件具有錐形的頭部，該支撐附件的錐形頭部與型
芯端部的錐形凹槽耦合，而所述閥體打開(kāi)向模腔內(nèi)注射模制材料。在模制預(yù)型件的最后階
段，當(dāng)仍然有一小部分模腔待填充時(shí)，將所述閥體退出以使整個(gè)模腔能夠完全充滿(mǎn)，然后關(guān)
閉模制材料進(jìn)入模腔的通道。然而，這種設(shè)計(jì)具有幾個(gè)缺陷。 一方面，將注射閥安裝在模腔
的封閉的底部需要相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和操作；另一方面，在模制操作的最后階段型芯不再受
到支撐，從而在整個(gè)預(yù)型件的注射過(guò)程中不能保證模腔內(nèi)的型芯能夠保持良好對(duì)準(zhǔn)。 專(zhuān)利US-A-4086315公開(kāi)了一種制備中空塑料制品的裝置，通過(guò)在被引入注射模
腔的型芯上注射成型制備預(yù)型件，然后在吹塑模腔中將所述預(yù)型件進(jìn)行吹塑來(lái)完成。從注
射模腔的封閉的底部區(qū)域中伸出的支撐體與型芯的端部接觸從而在整個(gè)注射成型操作中
對(duì)其形成共軸支撐。這些支撐體在預(yù)型件上留下了孔洞。所述注射模腔被進(jìn)一步設(shè)計(jì)成在
預(yù)型件的軸向端部形成一凸起。所述型芯從該注射模腔中退出，然后帶著剛剛成形的熱的
預(yù)型件進(jìn)入到用于吹塑操作的吹塑模腔中。在吹塑模腔的底部區(qū)域設(shè)有一氣缸，其具有軸
向操作的用于將所述預(yù)型件上的凸起朝所述型芯端部擠壓的活塞，以擠出所述凸起的材料
從而在吹塑成型之前將預(yù)型件上的孔洞填滿(mǎn)。這種設(shè)計(jì)的一個(gè)缺陷是在吹塑模腔端部結(jié)合
使用氣缸和活塞是非常復(fù)雜的并且成本很高。進(jìn)一步而言，如果像通常一樣將所述預(yù)型件
進(jìn)行冷卻以便將其從型芯脫模并儲(chǔ)存以備其后進(jìn)行分配并應(yīng)用于多個(gè)吹塑設(shè)備的話(huà)，這就
使得帶有孔洞的預(yù)型件的使用只能限于那些吹塑設(shè)備，它們配有氣缸和活塞組件以在吹塑
成型之前擠出所述凸起并將孔洞封閉。

發(fā)明內(nèi)容
在第一個(gè)方面，為解決上述問(wèn)題及其他問(wèn)題，本發(fā)明提供一種通過(guò)塑料注塑包覆
成型制造雙層預(yù)型件用的模具。所述模具包括連接至提供主模制材料的第一熱流道的主模 腔，連接至提供包覆成型材料的第二熱流道的包覆成型模腔，和型芯，該型芯首先被引入所 述主模腔以進(jìn)行由所述主模制材料組成的第一層的模制，然后帶著所述第一層的型芯被引 入所述包覆成型模腔以進(jìn)行由所述包覆成型材料組成的第二層的包覆成型。本發(fā)明提供的 模具其特征在于包括至少一個(gè)設(shè)置在所述型芯的自由端部和主模腔之間的支撐元件，用來(lái) 在模制第一層的整個(gè)過(guò)程中支撐主模腔中的型芯。所述支撐元件在第一層上留下的相應(yīng)開(kāi) 口隨后由第二層的包覆成型材料填充和/或覆蓋。 使用這種結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)支撐元件能夠保持和穩(wěn)定位于主模腔中的處于對(duì)中位置
的型芯，還能防止所述型芯在模制第一層的注射過(guò)程中發(fā)生彈性形變，從而使得第一層的 周向厚度基本均勻，符合合格的制造尺寸公差。第一層厚度的均勻也就使得隨后在包覆成 型模腔內(nèi)通過(guò)注塑包覆成型得到的第二層也基本均勻。另一方面，在第二層的包覆成型操作過(guò)程中，型芯的彈性形變問(wèn)題不再明顯，并且，在很多情況下第二層比第一層更厚，而且/ 或具有比第一層更低的影響作用，例如，作為一種阻隔材料，由第二層厚度的微小的不規(guī)整 性所帶來(lái)的影響比第一層的低。 在模具的第一實(shí)施例中，所述支撐元件相對(duì)于主模腔固定；而在模具的第二實(shí)施 例中，所述支撐元件相對(duì)于型芯固定。在模具的任意一個(gè)實(shí)施例中，都優(yōu)選設(shè)置三個(gè)或更多 個(gè)所述的支撐元件。優(yōu)選地將三個(gè)支撐元件每隔120度環(huán)繞設(shè)置在主模腔和型芯的縱向中 心軸線(xiàn)周?chē)@樣能夠提供均衡的支撐，同樣優(yōu)選得是所述支撐元件在靠近型芯自由端的 位置處支撐型芯。 由于這些支撐元件是固定的，其顯然存在于第一層的整個(gè)注射過(guò)程中，因此在第
一層的材料上留下了開(kāi)口，這些開(kāi)口由注塑包覆成型制備第二層過(guò)程中的第二層材料填充
和/或覆蓋。當(dāng)所述支撐元件由主模腔伸出，當(dāng)型芯帶著第一層被引入包覆成型模腔時(shí)，第
一層上的開(kāi)口是空的，因此第二層的包覆成型材料就會(huì)填充并同時(shí)覆蓋第一層的開(kāi)口。若
所述支撐元件從型芯突出，當(dāng)型芯帶著第一層被引入包覆成型模腔時(shí)，第一層上的開(kāi)口被
支撐元件占據(jù)，這樣第二層的包覆成型模制材料僅僅覆蓋第一層的開(kāi)口而并不填充。所述
包覆成型模腔優(yōu)選地設(shè)置成在覆蓋第一層開(kāi)口的第二層的那些區(qū)域中形成凸起。 將所述由第二層填充和/或覆蓋的第一層的開(kāi)口設(shè)置在雙層預(yù)型件底部附近，決
定了在通過(guò)吹塑由雙層預(yù)型件制成的瓶子或其他容器內(nèi)，這些開(kāi)口位于瓶子或其他容器的
底部，非?？拷行模@一位置不非常暴露因此并不十分關(guān)鍵。而且，這些預(yù)型件的最終區(qū)
域在吹塑過(guò)程中的形變相對(duì)較小，從而所述開(kāi)口受到的拉伸也就相對(duì)較小。 在第二方面，本發(fā)明提供一種通過(guò)塑料注塑包覆成型制造雙層預(yù)型件的方法，其
包括如下步驟首先，將型芯引入連接至第一熱流道的主模腔，提供主模制材料以進(jìn)行第一
層的模制；然后，將帶有所述第一層的型芯引入連接至第二熱流道的包覆成型模腔，提供包
覆成型材料以進(jìn)行第二層的包覆成型。本發(fā)明所提供方法的特征在于包括在所述第一
層的整個(gè)模制過(guò)程中通過(guò)至少一個(gè)支撐元件相對(duì)于所述主模腔支撐型芯的自由端，并且用
第二層的包覆成型材料填充和/或覆蓋所述支撐元件在第一層上留下的相應(yīng)開(kāi)口。 在本方法的第一實(shí)施例中，使用一個(gè)或多個(gè)從主模腔內(nèi)表面突出的固定的支撐元
件接觸并支撐所述型芯，在第二層的包覆成型過(guò)程中，包覆成型材料填充并覆蓋所述支撐
元件在第一層上產(chǎn)生的開(kāi)口。根據(jù)本方法的第二實(shí)施例，使用一個(gè)或多個(gè)從型芯上突出的
固定支撐元件與主模腔的內(nèi)表面接觸并支撐所述型芯，在第二層的包覆成型操作過(guò)程中包
覆成型材料只覆蓋所述支撐元件在第一層上產(chǎn)生的開(kāi)口。在這種情況下，所述方法優(yōu)選地
包括通過(guò)在包覆成型模腔的內(nèi)表面形成凹陷使覆蓋第一層開(kāi)口的第二層的區(qū)域中形成凸
起，從而使雙層預(yù)型件在第一層上具有開(kāi)口的區(qū)域具有與雙層區(qū)域相同的厚度。
第一和第二實(shí)施例的所述模具和/或方法可以應(yīng)用于具有雙注射單元的設(shè)備，以
注塑兩種不同材料制備雙層預(yù)型件或雙組份預(yù)型件的兩層。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用一些合成聚合
物特別是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)通過(guò)注塑包覆成型制備具有不同組
分的雙層預(yù)型件時(shí)存在一個(gè)缺陷使用所述雙層預(yù)型件吹塑制造的瓶子或其他容器的兩層
傾向于發(fā)生剝落或分離。這是由于具有一種或多種不同染色劑的合成聚合物的混合物用作
兩層中的每一層的模制材料，在一些情況下，即使兩層所使用的基礎(chǔ)聚合物相同，染色劑的
不同特性也會(huì)使兩層之間的粘結(jié)力相對(duì)較弱。為防止上述缺陷，本發(fā)明所提供的方法還包
7括使用一種合成聚合物作為兩層共有的基礎(chǔ)材料，每一層中的所述合成聚合物與一種或多 種染色劑混合，其中至少一種染色劑在兩層中是共有的。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述合成聚合物是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯 (PP)，可選的染色劑有固態(tài)或液態(tài)的二氧化鈦(Ti02)(白色色料)，固態(tài)、粉末狀或液態(tài)的 炭黑或碳(黑色色料)。在一更具體的實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括使用加有0.01%到 2重量％的炭黑或活性碳和3%到10重量％的二氧化鈦(Ti02)活性成分的聚對(duì)苯二甲酸 乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)作為第一層或內(nèi)層的主模制材料，并且使用加有3重量％到 10重量％的二氧化鈦(Ti02)活性成分的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)作 為第二層或外層的包覆成型材料。這種組合適合生產(chǎn)用于制造裝奶的瓶子的雙層預(yù)型件， 其外層必須提供通過(guò)反射阻光的效果，并且根據(jù)瓶子的盛載物進(jìn)一步提供最終的美觀(guān)的外 觀(guān)，即盡可能純的白色外觀(guān)；而內(nèi)層的目的是提供通過(guò)吸收阻光的效果。
在內(nèi)外層都使用一定百分含量的二氧化鈦(Ti02)具有雙重作用一是增強(qiáng)兩層 間的粘結(jié)力，一是在內(nèi)層的黑色色料中摻入部分白色以能夠產(chǎn)生灰色的效果，有助于外層 的涂層，使得由所述雙層預(yù)型件吹塑得到的瓶子具有深白色的外觀(guān)，沒(méi)摻入這些白色色料， 內(nèi)層的效果會(huì)大大下降，從而通過(guò)吸收提供有效的阻光效果。不過(guò)，需要指出的是本發(fā)明并 不僅限于上述基礎(chǔ)材料和染色劑，還可能使用其他任意適合制造預(yù)型件的塑料材料和/或 其它染色劑。 可選地，本發(fā)明提供的模具和/或方法可用來(lái)生產(chǎn)具有很薄的壁的預(yù)型件，例如，
其厚度為2. lmm甚至更薄。為此，預(yù)型件大部分的壁是由第一層構(gòu)成的單層，而第二層被縮
減到預(yù)型件封閉的底部區(qū)域，其只夠填充和/或覆蓋支撐元件在第一層上所留下的開(kāi)口。
在這種情況下，可以使用如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)等同一種塑料材料
作為第一層和第二層，這樣模具也就可以與一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)注射機(jī)即單個(gè)注射單元配合使用。在
主模腔內(nèi)對(duì)型芯進(jìn)行支撐，使得第一層在單層部分的厚度充分的薄，如2. lmm甚至更薄，并
且非常均勻，從而保證隨后由所述預(yù)型件吹塑得到的制品的壁非常薄并且均勻。 由本發(fā)明所提供的模具和方法注塑包覆成型得到的雙層預(yù)型件一般包括一管狀
主體，在管狀主體的第一端部具有開(kāi)口 ，在其相對(duì)的第二端部具有封閉的底部。至少一部分
管狀主體是由主模制材料制成的第一層和由包覆成型材料制成的第二層構(gòu)成。在所述封閉
的底部，所述第一層包括一個(gè)或多個(gè)被第二層的材料填充和/或覆蓋的開(kāi)口。由于所述第
一層是在第一模制腔內(nèi)的型芯受到支撐的情況下模制的，因此，雙層預(yù)型件的第一層和第
二層在繞所述雙層預(yù)型件周向上的厚度是基本均勻的。


現(xiàn)參照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，以便于充分理解前述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其 中 附圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式注塑包覆成型制造雙層預(yù)型件的模具的幾個(gè) 組成部分的截面示意圖，所述結(jié)構(gòu)處于根據(jù)本發(fā)明所提供的方法的第一實(shí)施方式中注塑操 作開(kāi)始前的位置； 附圖1A是附圖1的局部放大，以更好地顯示主模腔的封閉底部； 附圖2是附圖1中所示的模具的組成部分的截面示意圖，處于與根據(jù)本發(fā)明的方法的主模制步驟相對(duì)應(yīng)的位置； 附圖2A是附圖2的局部放大，以更好地顯示具有在其內(nèi)部的受到支撐的型芯的主模腔的封閉底部和位于兩者間的雙層預(yù)型件的第一層； 附圖3是附圖1中所示的模具的組成部分的截面示意圖，處于根據(jù)本發(fā)明方法的包覆成型步驟之前的位置； 附圖3A是附圖3的局部放大，以更好地顯示型芯的端部，其上帶有雙層預(yù)型件的第一層； 附圖4是附圖1中所示的模具的組成機(jī)構(gòu)的截面示意圖，處于與根據(jù)本發(fā)明方法的包覆成型步驟相對(duì)應(yīng)的位置； 附圖4A是附圖4的局部放大，以更好地顯示在其內(nèi)部具有型芯的包覆成型模腔的封閉底部和位于兩者間的雙層預(yù)型件的第一層和第二層； 附圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體方式的雙層預(yù)型件的封閉底部?jī)?nèi)部的截面 附圖6是沿附圖5中VI-VI所示的面剖開(kāi)的透視圖； 附圖7到10是由本發(fā)明第一實(shí)施例中的模具和/或方法制備的幾個(gè)雙層預(yù)型件實(shí)例的剖面圖； 附圖11是由本發(fā)明第一實(shí)施例中的模具和/或方法制備的雙層預(yù)型件另一實(shí)例的部分剖面圖； 附圖12A所示的是本發(fā)明第二實(shí)施例中模具的型芯自由端的部分視圖； 附圖12B所示的是根據(jù)本發(fā)明提供方法的第二實(shí)施例模制預(yù)型件的第一層過(guò)程
中第二實(shí)施方式的模具中型芯與主模制腔相互作用的部分剖面圖； 附圖12C所示的是根據(jù)本發(fā)明提供方法的第二實(shí)施方式包覆成型預(yù)型件的第二層時(shí)，第二實(shí)施方式的模具中型芯與包覆成型模腔配合的部分剖面圖； 附圖13是由本發(fā)明第二實(shí)施例中的模具和/或方法制備的一個(gè)雙層預(yù)型件實(shí)例的部分剖面圖； 附圖14是由本發(fā)明第二實(shí)施例中的模具和/或方法制備的另一個(gè)雙層預(yù)型件實(shí)例的部分剖面圖。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)Dl，其顯示的是根據(jù)本發(fā)明的模具和/或方法的第一實(shí)施方式通過(guò)注塑包覆成型來(lái)制造雙層預(yù)型件的模具的不同組成部分。所述模具包括主模腔l，其連接至第一熱流道IO，其用于通過(guò)第一注射噴嘴15將主模制材料供應(yīng)至主模腔1內(nèi)；和包覆成型模腔2，其連接至第二熱流道20，用于通過(guò)第二注射噴嘴25將包覆成型材料供應(yīng)至所述包覆成型模腔2中。本實(shí)施例所示的主模腔1和包覆成型模腔2是固定的，盡管這對(duì)本發(fā)明而言并不是必須的。所述模具還包括連接在注塑成型機(jī)(未示出)活動(dòng)板30上的型芯3，其操作以將所述型芯3交替引入所述主模腔1和包覆成型模腔2。在如圖1所示的實(shí)施方式中，所述完整的模具還包括一對(duì)連接在各自活動(dòng)元件上的頸部半模5a、5b，所述活動(dòng)元件依次連接在所述注塑成型機(jī)(未示出)的活動(dòng)板50上，其以公知的方式被控制以閉合和開(kāi)啟包覆成型模腔2開(kāi)口旁邊的頸部半模5a、5b。 在圖1到4所示的第一實(shí)施方式中，型芯3具有外表面，該外表面構(gòu)造成與主模腔
91內(nèi)表面相配合以形成雙層預(yù)型件P的第一層P1，所述雙層預(yù)型件P的第一層P1具有一外表面，其與型芯3的另一外表面一起與包覆成型模腔2的內(nèi)表面相配合以形成雙層預(yù)型件P的第二層P2，所述頸部半模5a、5b構(gòu)造成形成所述雙層預(yù)型件P的頸部61，連通第二層P2(參見(jiàn)圖7和9)。在另一可替換實(shí)施方式中(未示出)，所述頸部半模5a、5b設(shè)置成通過(guò)主模腔1開(kāi)口旁邊的注塑成型機(jī)閉合和開(kāi)啟，從而獲得的所述預(yù)型件具有頸部61，頸部與雙層預(yù)型件P的第一層Pl —起形成(參見(jiàn)圖8和10)。 主模腔1和包覆成型模腔2通常都具有沿縱向軸線(xiàn)的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，并具有與開(kāi)口相對(duì)的封閉底部。第一和第二注射噴嘴15、25在各主模腔1和包覆成型模腔2的封閉的底部的中央開(kāi)口 。型芯3通常也具有沿縱向軸線(xiàn)的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，其具有一 自由端，當(dāng)型芯被引入主模腔1和包覆成型模腔2時(shí)，所述自由端位于每個(gè)模腔的封閉底部的附近。三個(gè)支撐元件4(同樣參見(jiàn)局部放大圖1A)從主模腔1的內(nèi)表面伸出，所述支撐元件4相對(duì)于主模腔1固定并且在型芯3被引入主模腔1時(shí)與型芯3形成接觸(圖2)。該支撐元件4略呈錐形結(jié)構(gòu)，并且沿著平行于主模腔1縱向軸線(xiàn)的方向定向，以便于沿著平行于型芯3退出運(yùn)動(dòng)方向的方向?qū)⒃摰谝粚覲1從模具中退出。 優(yōu)選地將三個(gè)支撐元件每隔120度角環(huán)繞設(shè)置在位于主模腔1封閉底部中的第一注射噴嘴15周?chē)?，這樣能夠在使用主模制材料模制第一層Pl時(shí)為型芯3提供均衡的支撐，并且靠近其自由端。然而，在主模腔l內(nèi)安裝任意數(shù)量用來(lái)支撐型芯3的固定的支撐元件4都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。 圖2所示的是使用附圖1所示模具的本發(fā)明的方法的第一步。該第一步包括首先將型芯3引入主模腔1中，通過(guò)第一熱流道10和第一注射噴嘴15將主模制材料供應(yīng)至主模腔1和型芯3之間所限定出的空間內(nèi)，以進(jìn)行雙層預(yù)型件P的第一層Pl的成型操作。在這一步驟中，所述方法包括在用主模制材料制造第一層Pl的整個(gè)模制操作過(guò)程中，通過(guò)支撐元件4來(lái)支撐型芯3，支撐元件4從主模腔1內(nèi)表面伸出以與型芯3形成接觸。由于在第一層Pl的模制操作過(guò)程中型芯3被支撐元件4所支撐，該型芯3不會(huì)變形，并且第一層Pl在雙層預(yù)型件P的周邊周?chē)哂芯鶆虻暮穸?。在局部放大圖2A中可以清楚的看到，在模制過(guò)程中與型芯3接觸的支撐元件4在第一層P1中形成相應(yīng)開(kāi)口 60。
圖3所示的是第一層Pl模制后型芯3從主模腔1中退出，其中該第一層Pl依然保持設(shè)置在型芯3上。局部放大圖3A是其中一個(gè)開(kāi)口 60的截面示意圖，型芯3從主模腔1中退出時(shí)該開(kāi)口是空的。從圖3中可以看出，型芯3已經(jīng)與包覆成型模腔2對(duì)齊以準(zhǔn)備進(jìn)行下一步的操作。 圖4所示的是本發(fā)明所提供的方法的下一個(gè)步驟，其包括將型芯3連同位于其上的第一層Pl引入包覆成型模腔2中，通過(guò)第二熱流道20和第二注射噴嘴25提供包覆成型模制材料，以進(jìn)行第二層P2的包覆成型操作，與其一起，通過(guò)靠近包覆成型模腔2開(kāi)口的閉合頸部半模5a、5b制備雙層預(yù)型件P的頸部61。在包覆成型過(guò)程中，包覆成型材料填充和覆蓋在主模腔l內(nèi)的模制過(guò)程中支撐元件4在第一層P1上形成的開(kāi)口60。局部放大圖4A是第一層P1上的其中一個(gè)開(kāi)口 60的截面示意圖，該開(kāi)口被第二層P2的材料填充。
最后，型芯3從包覆成型腔2中退出，最終的雙層預(yù)型件P位于其上，使用注塑成型設(shè)備的傳統(tǒng)的脫模裝置(未示出)將該雙層預(yù)型件P從型芯3上脫出，裸露的型芯3再次與主模腔1對(duì)齊(圖1)以準(zhǔn)備開(kāi)始一個(gè)新的循環(huán)。
圖5和圖6顯示的是如圖1到4所示的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的模具和/或方 法制備的雙層預(yù)型件P的封閉底部。該雙層預(yù)型件P由主模制材料制成的第一層P1和包覆 成型材料制成的第二層P2構(gòu)成。第一層P1包括由第二層P2的材料填充的開(kāi)口60。所述 開(kāi)口 60是在第一層P1的模制過(guò)程中由于存在支撐元件4與型芯3接觸而留下的。此外， 由于在第一層Pl的模制過(guò)程中型芯3受到了支撐，第一層Pl和第二層P2的厚度在所述雙 層預(yù)型件P周?chē)际腔揪鶆虻摹?圖7描述了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的模具和/或方法制備的雙層預(yù)型件P 的實(shí)例，尤其是通過(guò)隨后的吹塑過(guò)程，所述預(yù)型件P被設(shè)計(jì)成裝奶的瓶子。該雙層預(yù)型件 P照例具有管狀主體的形式，其第一端帶有開(kāi)口62，并在與其相對(duì)的第二端具有封閉底部。 部分所述管狀主體是由主模制材料制成的第一層Pl和包覆成型材料制成的第二層P2構(gòu)成 的。所述雙層預(yù)型件P的第一層Pl優(yōu)選具有等于或小于1. 8mm的厚度并且足夠均勻，從而 使隨后由所述雙層預(yù)型件P吹塑形成的瓶子具有非常薄且均勻的內(nèi)層。
所述用來(lái)制備第一層P1亦即內(nèi)層的主模制材料是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET) 或聚丙烯(PP)，具有0. 01重量％到2重量％的炭黑或活性碳以及3重量％到10重量％的 二氧化鈦(Ti02)活性成分。所述用來(lái)制備第二層亦即外層的包覆成型材料同樣是聚對(duì)苯 二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)，但是只具有3重量％到10重量％的二氧化鈦(Ti02) 活性成分。這樣，第一層Pl或內(nèi)層呈不透明的暗灰色并具有通過(guò)吸收阻光的功能；而第二 層P2或外層呈不透明的深白色并具有通過(guò)反射阻光的功能。 一定比例的一種同樣的染色 劑成分如二氧化鈦(Ti02)存在于第一層P1和第二層P2中，可以為P1、P2兩層彼此提供合 適的粘結(jié)力并防止剝落。 第一層P1包括由第二層P2的材料填充的開(kāi)口 60。所述開(kāi)口位于雙層預(yù)型件P的 封閉底部中，每隔120度環(huán)繞設(shè)置在雙層預(yù)型件P的縱向中心軸線(xiàn)周?chē)⑶铱拷龇忾] 底部的中心。所述第一層Pl中的開(kāi)口 60是在模具主模腔1內(nèi)因存在支撐元件4與型芯3 接觸而留下的，第一層P1的模制操作在其中進(jìn)行，而且由于在第一層P1的模制過(guò)程中型芯 3受到了支撐，因此，第一層P1和第二層P2兩層的厚度在所述雙層預(yù)型件(P)周緣周?chē)?基本均勻的。 此外，用來(lái)制造裝奶的瓶子的雙層預(yù)型件P具有由第二層P2或外層的包覆成型材 料整體形成的頸部61。該頸部61圍繞著開(kāi)口 62形成，并具有外螺紋63，用于連接一止擋， 并具有周向環(huán)狀法蘭64，在手持和裝瓶線(xiàn)中提供輔助功能。雙層預(yù)型件P的頸部61具有 對(duì)于瓶子所需要的最終尺寸，這是因?yàn)樗诖邓苓^(guò)程中并不發(fā)生改變。第一層P1并未覆蓋 頸部61的開(kāi)口 62的內(nèi)表面，因此從外部可見(jiàn)的所述頸部61的內(nèi)表面具有深白色的第二層 P2。需要強(qiáng)調(diào)的是，由于在第一層Pl模制時(shí)型芯3受到支撐，所述第一層Pl和第二層P2 獲得基本均勻的厚度，有助于第一層Pl和第二層P2在沿著雙層預(yù)型件P的縱向方向上具 有精確的范圍界線(xiàn)。 圖8所示的雙層預(yù)型件P具有與圖7所示的雙層預(yù)型件P完全相似的形狀，只不過(guò) 其頸部61是由第一層Pl或內(nèi)層的主模制材料一體形成的。圖8所示的雙層預(yù)型件P顯然 是用于制造用于其它用途的瓶子或其他容器，因此，其第一層Pl和第二層P2所使用的材料 也與圖7所示的雙層預(yù)型件P中兩層所用材料的不同。例如，圖8所示的雙層預(yù)型件P中， 包括頸部61的第一層P1，其作為與所裝液體接觸的內(nèi)層，可以使用優(yōu)質(zhì)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)制造；而作為不與所裝液體接觸的外層，第二層P2可以用回收的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)制造。 圖9所示的雙層預(yù)型件P與圖7所示的雙層預(yù)型件P非常相似，不過(guò)圖9所示的雙層預(yù)型件P是用來(lái)制造寬口容器的，因此其頸部21和開(kāi)口 62就相對(duì)更寬一些。
圖10所示的雙層預(yù)型件P與圖8所示的雙層預(yù)型件P相似，不同的是本實(shí)施方式中的第二層P2在外部?jī)H僅覆蓋了雙層預(yù)型件P的封閉底部和約一半的管狀主體部分。圖10所示的雙層預(yù)型件P可用來(lái)制造如具有可變視覺(jué)效果或多種顏色結(jié)合的用來(lái)裝水或飲料的瓶子。為達(dá)到上述目的，例如，第一層Pl可以用透明的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，其可選地含有一定比例的一種或多種透明或半透明的著色劑；第二層P2可以用含有一定比例的一種或多種透明、半透明或不透明的著色劑的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。此外，由于在吹塑過(guò)程中施加或大或小的膨脹，對(duì)雙層預(yù)型件P的第一層P1和第二層P2的厚度連同面積進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以達(dá)到包括顏色漸變?cè)趦?nèi)的顏色變幻和/或結(jié)合的多種視覺(jué)效果。 圖11顯示了一種根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的模具和/或方法制備的具有薄壁的雙層預(yù)型件P的相應(yīng)于封閉底部的端部，第一層PI提供了單層壁，用于該預(yù)型件大部分的壁，并可選的在其開(kāi)口端具有頸部(未示出)。第二層P2非常小，其僅覆蓋與第一層PI的封閉底部相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，填充由支撐元件4留下的開(kāi)口 60。盡管圖11所示的第二層P2覆蓋了整個(gè)封閉底部，具有與第一層PI厚度基本相同的厚度，但是，包覆成型模腔2還可以被設(shè)計(jì)成形成更薄的厚度和/或更小結(jié)構(gòu)的第二層P2，只要在包覆成型過(guò)程中能夠確保從包覆成型材料注射噴嘴25流出的熔融包覆成型材料流動(dòng)到第一層P1上的開(kāi)口60即可，從而填充它們。圖11所示的雙層預(yù)型件P中，第一層P1和第二層P2最好使用同樣的材料。
本發(fā)明第二實(shí)施方式的模具和方法參照?qǐng)D12A到12C介紹如下。如圖12A所示，在第二實(shí)施方式中，支撐元件4被固定在型芯3中，并從其自由端伸出與主模腔1的內(nèi)表面形成接觸(圖12B)。如實(shí)施例所示，型芯3的自由端部設(shè)有三個(gè)所述支撐元件4，以與主模腔1的封閉底部的區(qū)域形成接觸，在共軸地安裝于主模腔1內(nèi)的主模制材料注射噴嘴15周?chē)?當(dāng)帶有第一層Pl的型芯3從主模腔1中退出時(shí)，由支撐元件4形成的開(kāi)口 60被支撐元件4占據(jù)。這樣，當(dāng)帶有第一層P1的型芯3隨后被引入包覆成型模腔2(圖12C)并且通過(guò)包覆成型材料注射噴嘴25注入包覆成型材料以形成第二層P2時(shí)，該第二層P2將只是覆蓋第一層P1上的開(kāi)口 60而不填充它們。優(yōu)選地，在包覆成型模腔2的封閉底部中，形成凹陷6，設(shè)置在包覆成型材料注射噴嘴25周?chē)?，位于面?duì)型芯3的支撐元件4和第一層Pl的開(kāi)口 60的位置。這些凹陷6是用來(lái)在覆蓋所述雙層預(yù)型件P的第一層Pl上開(kāi)口 60的第二層P2的那些區(qū)域中形成凸起65。 這樣，當(dāng)雙層預(yù)型件3從型芯3上脫模時(shí)(圖13)，第一層Pl上的開(kāi)口 60是空的，但是其被第二層P2的凸起65覆蓋，因此面對(duì)開(kāi)口 60的雙層預(yù)型件P的壁厚與具有雙層區(qū)域的壁的厚度基本相同，這就在隨后的雙層預(yù)型件P的吹塑操作過(guò)程中使第一層P1和第二層P2的材料的拉伸能夠基本均勻。 圖14顯示的是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的模具和/或方法制備的雙層預(yù)型件P的另一個(gè)實(shí)施例。圖14所示的雙層預(yù)型件P的壁非常薄，例如，小于2. lmm。第一層Pl提供了單層，用于預(yù)型件的大部分壁，其可選地在開(kāi)口端具有頸部(未示出)。所述第一層P1 的厚度等于或小于2. lmm。第二層P2非常小，僅僅覆蓋與第一層P1的封閉底部相對(duì)應(yīng)的區(qū) 域，第二層P2上的凸起65覆蓋但并不填充由支撐元件4留下的開(kāi)口 60。需要指出的是， 第二層P2并不需要以與第一層Pl基本相同的厚度覆蓋預(yù)型件的全部封閉底部。包覆成型 模腔2還可以被設(shè)計(jì)成形成具有更薄的厚度和/或更小結(jié)構(gòu)的第二層P2，只要在包覆成型 過(guò)程中能夠確保從包覆成型材料注射噴嘴25流出的熔融包覆成型材料流體能夠流動(dòng)到第 二層P2的凸起65即可，從而填充它們。圖14所示的雙層預(yù)型件P中，第一層Pl和第二層 P2最好使用同樣的材料。 本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例的任意修改和變更都將落入本發(fā)明所附權(quán)利 要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種通過(guò)注塑包覆成型制備雙層預(yù)型件的模具，所述模具至少包括主模腔(1)，連接至提供主模制材料的第一熱流道(10)；包覆成型模腔(2)，連接至提供包覆成型材料的第二熱流道(20)；和型芯(3)，構(gòu)造成首先被引入所述主模腔(1)以進(jìn)行由所述主模制材料構(gòu)成的第一層(P1)的模制操作，然后帶著位于其上的第一層(P1)被引入所述包覆成型模腔(2)以進(jìn)行由所述包覆成型材料構(gòu)成的第二層(P2)的包覆成型操作，其特征在于，至少一個(gè)支撐元件(4)設(shè)置在所述型芯(3)的自由端與所述主模腔(1)之間以在第一層(P1)的整個(gè)模制過(guò)程中在主模腔(1)中支撐型芯(3)，所述支撐元件(4)被構(gòu)造成在所述第一層(P1)中形成相應(yīng)的開(kāi)口(60)，該開(kāi)口隨后被第二層(P2)的包覆成型材料填充和/或覆蓋。
2. 如權(quán)利要求l所述的模具，其特征在于，所述支撐元件(4)被固定到所述主模腔(1) 的內(nèi)表面并從該內(nèi)表面突出以與所述型芯(3)形成接觸。
3. 如權(quán)利要求2所述的模具，其特征在于，至少三個(gè)所述支撐元件(4)圍繞著主模制材 料注射噴嘴(15)設(shè)置在主模腔(1)的封閉底部中。
4. 如權(quán)利要求l所述的模具，其特征在于，所述支撐元件(4)被固定到所述型芯(3)的 外表面并從所述外表面突出以與所述主模腔(1)的內(nèi)表面形成接觸。
5. 如權(quán)利要求4所述的模具，其特征在于，在所述包覆成型模腔(2)的內(nèi)表面中形成凹 陷(6)，該凹陷面對(duì)型芯(3)的支撐元件(4)并被構(gòu)造成在覆蓋所述雙層預(yù)型件(P)的第一 層(Pl)中的開(kāi)口 (60)的所述第二層(P2)區(qū)域中形成凸起(65)。
6. 如權(quán)利要求5所述的模具，其特征在于，至少三個(gè)所述支撐元件(4)被設(shè)置在所述 型芯(3)的自由端以在所述主模腔(1)中的主模制材料注射噴嘴(15)周?chē)纬山佑|，且至 少三個(gè)所述凹陷(6)圍繞著包覆成型材料注射噴嘴(25)被相應(yīng)地設(shè)置在包覆成型模腔(2) 的封閉底部中。
7. 如權(quán)利要求2或4所述的模具，其特征在于，所述型芯(3)和所述主模腔(1)被構(gòu)造 成形成具有預(yù)定厚度的第一層(Pl)，而包覆成型模腔(2)被構(gòu)造成只在第一層(Pl)的封閉 底部區(qū)域上形成第二層(P2)，至少填充和/或覆蓋第一層(Pl)中由支撐元件(4)形成的開(kāi) 口 (60)。
8. 如權(quán)利要求7所述的模具，其特征在于，所述第一層(Pl)的預(yù)定厚度等于或小于 2. lmm。
9. 一種通過(guò)注塑包覆成型制造雙層預(yù)型件的方法，所述方法包括如下步驟 首先將型芯(3)引入連接至第一熱流道(10)的主模腔(l)，并提供主模制材料以進(jìn)行第一層(Pl)的模制操作；禾口然后將其上帶有所述第一層(Pl)的型芯(3)引入連接至第二熱流道(20)的包覆成型 模腔(2)，并提供包覆成型材料以進(jìn)行第二層(P2)的包覆成型操作；其特征在于，還包括在所述第一層(Pl)的整個(gè)模制過(guò)程中通過(guò)至少一個(gè)支撐元件 (4)相對(duì)于所述主模腔(1)支撐所述型芯(3)的自由端，并且用第二層(P2)的包覆成型材 料填充和/或覆蓋第一層(Pl)中由所述支撐元件(4)留下的相應(yīng)開(kāi)口 (60)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括通過(guò)至少一個(gè)固定的支撐 元件(4)來(lái)支撐所述型芯(3)，所述支撐元件從所述主模腔(1)的內(nèi)表面突出以與所述型芯(3)接觸。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述方法包括通過(guò)至少三個(gè)所述支撐元件(4)支撐所述型芯(3)，所述支撐元件圍繞著主模制材料注射噴嘴(15)設(shè)置在主模腔 (1)的封閉底部中。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括通過(guò)至少一個(gè)固定支撐元 件(4)支撐所述型芯(3)，所述支撐元件從所述型芯(3)外表面突出以與主模腔(1)接觸。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括通過(guò)在包覆成型模腔(2) 中形成且面對(duì)型芯(3)的支撐元件(4)的凹陷(6)，在第二層(P2)的區(qū)域上形成凸起(65)， 以覆蓋所述第一層(Pl)中的相應(yīng)開(kāi)口 (60)。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括通過(guò)至少三個(gè)所述支撐元 件(4)來(lái)支撐型芯(3)，所述支撐元件圍繞主模腔(1)中的主模制材料注射噴嘴(15)設(shè)置 在所述型芯(3)的自由端；并且通過(guò)至少三個(gè)所述凹陷(6)在所述第二層(P2)中形成至少 三個(gè)所述的相應(yīng)凸起(65)，所述凹陷圍繞包覆成型材料注射噴嘴(25)設(shè)置在包覆成型模 腔(2)的封閉底部中。
15. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用合成聚合物作為第一 和第二層(P1，P2)共同的基礎(chǔ)材料，第一和第二層(P1，P2)每一層中，所述合成聚合物與一 種或多種著色劑混合，其中至少一種著色劑在第一和第二層(P1，P2)兩層中是共有的。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述合成聚合物選自包括聚對(duì)苯二甲 酸乙二醇酯(PET)和聚丙烯(PP)的組，并且所述著色劑選自包括固態(tài)或液態(tài)的二氧化鈦 (Ti02)和固態(tài)、粉末狀或液態(tài)的炭黑或活性碳的組。
17. 如權(quán)利要求10或12所述的方法，其特征在于，所述方法包括構(gòu)造所述型芯(3)和 所述主模腔(1)以形成具有預(yù)定厚度的第一層(Pl)，并且構(gòu)造所述包覆成型模腔(2)以?xún)H 在所述第一層(Pl)的封閉底部區(qū)域上形成第二層(P2)，填充和/或覆蓋所述第一層(Pl) 中由支撐元件(4)形成的至少一個(gè)開(kāi)口 (60)。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一層(Pl)的所述預(yù)定厚度等于或 小于2. lmm。
19. 如權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用一種相同的材 料作為所述第一層(Pl)的主模制材料和作為所述第二層(P2)的包覆成型材料，該材料包 括選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚丙烯(PP)的組的至少一種基礎(chǔ)材料。
20. —種通過(guò)注射包覆成型制造的雙層預(yù)型件，其包括管狀主體，在管狀主體的第一端 具有開(kāi)口并在相對(duì)的第二端具有封閉的底部，至少部分所述管狀主體由主模制材料制成的 第一層(Pl)和包覆成型材料制成的第二層(P2)構(gòu)成，其特征在于，所述第一層(Pl)的厚 度基本均勻并且等于或小于1.8mm，并且所述第一層(Pl)或內(nèi)層由通過(guò)吸收提供阻光效果 的材料制成，而所述第二層(P2)或外層由通過(guò)反射提供阻光效果的材料制成。
21. 如權(quán)利要求20所述的預(yù)型件，其特征在于，所述第一層(Pl)的材料為聚對(duì)苯二甲 酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)，其具有0. 01重量％到2重量％的炭黑或活性碳和3重 量％到10重量％的二氧化鈦(Ti02)活性成分，第二層(P2)的材料為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯(PET)或聚丙烯(PP)，其加有3重量X到10重量％的二氧化鈦(Ti02)活性成分。
22. 如權(quán)利要求21所述的預(yù)型件，其特征在于，其具有由所述第二層(P2)的材料一體形成地且未被所述第一層(PI)覆蓋的頸部(61)
全文摘要
一種模具，其包括第一模腔(1)，連接至提供主模制復(fù)合物的第一熱流道(10)；第二包覆成型模腔(2)，連接至提供包覆成型復(fù)合物的第二熱流道(20)；和沖桿(3)，首先被引入所述第一模腔(1)以進(jìn)行第一層(P1)的模制，然后帶著所述第一層(P1)被引入所述第二模腔(2)以進(jìn)行第二層(P2)的模制。設(shè)置至少一個(gè)支撐元件(4)，用來(lái)在模制第一層(P1)的整個(gè)操作過(guò)程中相對(duì)于第一模腔(1)支撐沖桿(3)。所述支撐元件(4)在第一層(P1)上留下的開(kāi)口由第二層(P2)填充和/或覆蓋。
文檔編號(hào)B29C49/22GK101790447SQ200880011543
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月11日
發(fā)明者A·比龍, A·阿坦塞奧登 申請(qǐng)人:莫爾馬薩應(yīng)用技術(shù)公司