TWI269700B - Cooling circuit for cooling neck rings of preforms - Google Patents

Description

1269700 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明通常係關於預型件之射出成型，且更特定言之 (但又不僅限於此），本發明係關於一用於在該預型件上形 成一頸環之模具嵌入物及一用於製造一模具嵌入物之方 法0 【先前技術】 _ 頒予Gellert之美國專利第5,599,567號描述了一用於一預 型件模具之頸環嵌入物，該預型件模具在該嵌入物中具有 一順形冷卻通道。Gellert中描述之該冷卻線路在一外部通 道中垂直移動該冷卻劑，然後將其水平移動至一内部通 道，該内部通道形成一内部冷卻迴路。該冷卻迴路具有水 平部分與垂直部分並最終連接至一外部排放通道。此通道 結構導致靠近該冷卻通道之起始端之頸環之該等部分更快 速冷卻。不希望該頸環之不均勻冷卻。 • 頒予Gellm之美國重新核發專利第38,396號描述了一製 造-用於-預型件模具之頸環之方法。該頸環之第一部分 藉由包模鑄造法製造，並具有一冷卻線路部分形成在鎮件 之外表面上。-外部被硬焊至該鱗件以形成該頸環並包括 若干冷卻通道，該等冷卻通道連接至該第一部分上之該等 冷卻通道。如此形成之該冷卻通道為—連續通道，其可提 供如前所引用Gellert之美國鼻刹笛ς ㈣第5,599,567號巾提供之相 同之不均勻冷卻。 存在一對於製造簡單 方便且均句冷卻頸環嵌入物之需 101611.doc -6 - 1269700 要。 【發明内容】 、本發明提供—具有—冷卻線路之兩件式頸環嵌人物，該 冷卻線路向一預型件之頸提供大體均勻之冷卻。 本發明亦提供-該頸„人物之模組化結構，該結構以 易於改變該等冷卻通道之能力來為每一不同類型頸環提供 $希望之冷卻，使其能夠結合強度與製造簡單之特徵。 • 本發明亦提供一冷卻模組，其非係預型件專用，但可與 具有不同頸環形狀及尺寸之預型件一起使用。 &本發明亦提供一頸環嵌入物’其可主要由不損害該頸環 嵌入物之強度及耐磨特徵之高導熱材料構成。 本發明亦提供一頸環嵌入物，其允許該預型件頸環之受 控制冷卻，且更特定言之，允許橫過該預型件之頸環之更 均勻冷卻。 更特定言之，本發明提供一用於附接至一頸環半殼之冷 _卻裝置。該冷卻裝置包括：一多孔鋼上部結構，其較佳地 滲有一高導熱金屬；及一分路冷卻劑通道，其鄰近該冷卻 裝置之内周沿相反方向延伸。 另外，本發明提供一用於冷卻一模製器件之選定部分之 冷卻嵌入物。該嵌入物包括：一殼，該殼具有一與一選定 部分之第一外表面相匹配之内表面及一第二外表面；一冷 卻附件’其具有一與該第二外表面相匹配之内表面；及該 冷卻附件内部之一冷卻線路。該冷卻線路具有一入口部 分，其用於提供冷卻劑至一靠近該附件之匹配内表面之分 101611.doc 1269700 該分路通道形成兩個通道，其在與該㈣之匹配 内表面平行之相反方向上延伸。 另外，本發明提供一用於冷卻一預 括：一其中具有一模穴之射出模且.用 "，/、匕 形成一預型件之構件;及用於將該塑膠從熔化 係：；：=體狀態之構件，該構件與該模穴為熱交換關 該㈣;=!包括頸環半殼’每一頸環半殼具有-與 . '員J衣表面相匹配之内表面及一外表面。一具 有一該外表面相匹配之内表 ’、 一呷浐坐μ 双囬炙令部附件牛固固定至每 入二:該外表面。該冷卻附件内之冷卻線路具有- 二::、，其用於提供冷卻劑至-靠近該附件之匹嶋 刀通道。該分路通道形成兩個通 内表面平行之相反方向延伸。每一分路通、與5亥匹配 流通道。每_回流 各自回 ^πΛ 朝向罪近该入口部分之位置延伸 以回流该冷卻劑至一位於靠近該 【實施方式】 丨刀之出口部分。 所附圖式來描述本發明之示例性具體實施例。 =件模具典型地包括許多模具嵌入物。每一 成被楔製之一預别杜 y 承座㈣“h〇e)中支#:二分。該嵌入物堆藉由在-模具 道分歧管從-中央進f或更多模板所承載。—熱繞 該等熱 之該等模穴。核、接至於母一肷入物堆中形成 著該等模呈$Λ、，、之冷半部包括許多才莫具後入物及安裝 〜、甘入入物的該模具承座之部分。該模具之熱半部 101611.doc 1269700 包括擁有澆口襯套及若干噴嘴之該熱澆道總成及鄰近該分 歧管之模板。 圖1顯示一先前技術預型件模具堆10之部分，其包括模 芯冷卻通道12、模芯冷卻管14、若干頸環冷卻通道16、若 干頸環18、模芯20、鎖環ΐ(π、模穴22、模穴嵌入物58及 繞該模穴沿周向延伸之若干模具冷卻通道24。圖1亦顯示 PET預型件26、模具洗口散入物1〇〇及噴嘴。模芯冷卻通 φ 道12包括冷卻入口 32及冷卻出口 34。該模具堆1〇位於一模 芯板50、一脫料板52、一頸環導軌或滑桿54、一模穴板％ 及一模穴嵌入物58上。該預型件模塑裝置之結構及操作之 全面描述可見於讓與本受讓人之美國專利第6,413,〇75號 中0 ^ ....... > 項咏千邵形成為- 早件並由一諸如工具鋼或不銹鋼之堅硬耐用材料製造。言 等冷卻通道藉由在該頸環巾鑽孔形成。這使該^卻細 道限於若干大體上直圓柱形孔，其未有提供用於冷卻該予」 型件之頸之理想冷卻路徑。該頸環必須由此高強 造以經受高射出壓力及夾緊力β ' 每一頸環半部u可藉由將每-半部形成為兩件 如圖1所不’該第—件由工具鋼或不銹鋼製造。然“ 第一件不包括任何冷卻通道。一第二件由一二4…、，ύ 或其他諸如包模鑄造法之粉體成型技術形成。$ 過私 冷部通道。這提供了一具有高強度及高導熱性： 過程或其他粉體成型技術允許在該結構中:二維印刷 冷卻通道。；玄担如7 . ^ ^ .Ay A右干理想的 頸環 101611.doc 1269700 4 ’孩回強度藉由該第一件提供而該高導熱性藉由該第二 件提供。 在圖2所示該預型件模具堆中，該等頸環18已被根據本 發，形成之若干新頸環所替換。每一頸環半部包括一頸環 半设6及一冷卻組裝附件u。該頸環半殼6由堅固工具鋼製 造，如同先前技術之半環殼18。該冷卻組裝附件n藉由包 模鑄造法、三維印刷或將在下文進一步描述之類似方法製 |造。該模芯嵌入物2〇a形狀與圖j中模芯嵌入物2〇相似，並 在該模具中以吾人所熟知之方式成型該預型件。鎖環42與 模穴鎖環4結合爽持料半殼6及附件u至本技術領域中爲 吾人所熟知之模穴44。模具澆口嵌入物1〇〇A為一喷嘴28八 提供支撐。 母硕環半喊6具有一入口 46及一出口 48。圖2顯示及指 不為（40、48)之該等口可為入口或者出口。每一冷卻組裝 附件11包括一入口通道21及一出口通道29。在如圖2所示 鲁之截面示意圖中，指示為⑺、之該等通道可為入口通 道21或者出口通道29。附件n亦包括回流通道”及”以及 冷卻路徑23及33。該等通道27及37以及路徑23及33將參考 圖3至9進行更全面描述。 更特定言之如圖3-9所示，本發明之每一頸環嵌入物包 括一頸環半殼6及一冷卻組裝附件丨丨。該殼6及附件丨1分開 形成並藉由硬焊或定位焊接或任何其他使兩件緊密結合之 適當方法結合到^起。 該半殼6以模塑工藝中已為吾人所熟知之方式由工具鋼 101611.doc 1269700 或不銹鋼或其他適當高強度材料製造。因爲該工具鋼為一 相對差的熱導體，該殼6用若干壁製成，該等壁儘可能薄 但保持足夠強度以經受多次射出循環之應力。 忒附件11單獨形成且較佳地使用該三維印刷方法形成。 此方法在頒予Sachs等人之美國專利第5,204,055號及第 5’3叨，380號中全面描述。使用該方法，諸如不銹鋼或士13 鋼之金屬粉粒之第一層被沉積於一基板上。該等顆粒以一 定密度均勻沉積，其最終提供一高達4〇%之較佳孔隙率。 田母層/冗積後，一接合材料層在該金屬層上希望形成該 附件11之結構之固體部分的地方形成。若干連續金屬粉粒 層及結合層一直被沉積直至達到該附件11之完整尺寸。在 一烤箱中加熱該件以使該結合金屬粉體固化成一多孔性基 材，同時该接合材料蒸發。如此剩下一帶有該等希望之冷 卻通道之多孔附件。

此夕孔結構可用材料滲入來提高該結構之熱冷卻特徵。 例如爲了改善該頸環之冷卻性質，該多孔結構可用具有 q導”、、f生之材料滲入。理想地，最靠近該預型件頸環之多 孔結構之部分應為高導熱的。該多孔結構之其餘部分不需 為门V…、的，並且事貫上，可用絕熱材料滲入以限制從 該被冷卻之預型件頸環損失冷卻。 π /參该多孔附件之方法為將其放置於靠近具有高導熱 性之「金屬塊，或放置於一包含諸如一金屬之浴槽中，並 使，通電Μ便導致該高導熱性金屬滲人該多孔附件並藉此 提间其導熱性。如此導致一保持工具鋼強度、具有一相對 101611.doc -11 - 1269700 n導熱性及若干冷卻通道之附件丨丨，該等冷卻通道理想地 適合於可控制地冷卻該將要被冷卻之模製器件。

該頸環殼6包括部分模塑表面詳細幾何結構13，其適合 模塑該被生産部分。如圖5中所示，該表面15被加工成與 7件11上一相應加工表面17緊密配合。該冷卻附件u可批 量製造並作爲-儲存㈣留以連接至訂製頸環殼6，該等 叮製頸環殼可被設計用於多種不同頸環設計。因此，一高 效之均勻冷卻線路被提供用於多種類型之頸環。 圖5顯示該頸環6及該附糾之視圖，其中該冷卻線路8 與該附件11分開顯示。該實際冷卻線路8藉由以上描述之 三維印刷過程或包模鑄造法在該附朴中形成。其在這裡 分開顯示以便更好説明其獨特形狀及特徵。 圖6概括顯示了於該附件u中形成之較佳冷卻線路8。

圖7詳細顯示了該較佳冷卻線路8之形狀。入口η接收諸 如水之冷卻劑並將其直接傳輸至在31處該冷卻通道之前 面。該冷卻劑流在31處分成兩分開之冷卻路徑Μ·，該 等冷卻路徑位於鄰近該頸環半殼6夕田皇 千双6之周邊並緊隨該殼ό之輪 廓。在該頸環半殼之末端，該冷細 々部通道在25及35處發生一 180度反轉並在回流通道27及37Φ巧r~i 中返回至靠近該頸環殼6之 中心之出口通道29。 該冷卻線路8較之先前設計之用 T之用於預型件頸環之冷卻線 路具有許夕優點。首先’該冷卻線路係對稱的以便該頸之 所有區域以-大體上相近之速率冷卻。將流動通道一 二會將每一冷卻路徑之長度減小一束 " +，以便該冷卻劑在其 101611.doc 12 !2697〇〇 變得报熱而不能有效冷卻該_之前被從該冷卻線路排放 出。更值得注意的是，該冷卻線路可製成任何希望之形 狀。在用於冷卻頸環之本實例中，該冷卻線路8為矩形截 面’其中該矩形之長邊平行於該預型件之縱向，而該通道 :窄寬度垂直於該預型件之長度。如此確保更多冷卻劑緊 罪該等將要被冷卻之表面流動。 圖8顯示在頸環半殼6上冷卻組裝附件丨丨之安裝。 、圖9顯示了該冷卻線路之另—具體實施m在該冷 部“動通道中具有若干擋板40。該等擋板4〇在該流動通 道中造成《並改善從該頸環至該冷料路巾冷卻劑之熱 傳遞。顯而易1，使用該三維印刷過程或包模鑄造法有可 能將任何希望形狀之擋板4〇放置於該冷卻組裝附㈣中冷 部線路中的任何位置。 田然，吾人應瞭解以上描述僅以實例之方式給出，且可 在本發明範圍内進行細節修改。

【圖式簡單說明】 圖1為一先前技術預型件模具堆之橫截面視圖。 圖2為-修改後包括本發明該頸環後入物之預型件模肩 堆之一部分之橫截面視圖。 圖3為根據本發明之—頸環半部後人物之等角視圖。 f 4為與圖3所示之角度不同之-頸環半部喪入物之另一 等角視圖。 圖5為圖3中所示之該頸山 貝衣+口 p甘欠入物之一等角視圖分解 圖0 101611.doc 1269700 圖6為該冷卻組裝附件之一等角視圖，其概括顯示了本 發明之冷卻線路。 圖7為本發明之該冷卻線路之一等角視圖。 圖8為本發明之該頸環半部嵌入物之一等角視圖。 圖9為本發明之該冷卻線路之一替代具體實施例之一等 角視圖。 【主要元件符號說明】

4 模穴鎖環 6 頸環半殼 8 冷卻線路 10 預型件模具堆 11 冷卻組裝附件 12 模芯冷卻通道 13 部分模塑表面詳細幾何結構 14 模芯冷卻管 15 表面 16 頸環冷卻通道 17 加工表面 18 頸環半部 20 芯嵌入物 20a 芯嵌入物 21 口通道 22 穴 23 卻路徑 101611.doc -14- 1269700

24 具冷卻通道 25 反轉處 26 型件 26 ET預型件 27 流通道 28 嘴 28A 嘴 29 口通道 31 開處 32 卻入口 33 卻路徑 34 卻出口 35 轉處 37 流通道 40 板 42 環 44 穴 46 V 48 〇 50 芯板 52 料板 54 環導軌或滑桿 56 穴板 58 穴嵌入物 101611.doc -15 1269700 100 具澆口嵌入物 100A 具澆口嵌入物 101 環

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Claims (1)

1. -I269f0fl.il5736號專利申請案 中文申請專利範圍替換本年8月） ^ 十、申請專利範圍： 1. -種用於附接至—頸環半殼之冷卻農置，該冷卻裝置包 括:帶有-分路冷卻通道之結構，該分路冷卻通道在該 冷卻t置之一内周周圍沿相反方向延伸。 2. -種用於附接至-頸環半殼之冷卻褒置，該冷卻裝置包 括一有高導熱金屬滲入之多孔鋼上部結構及一分路冷卻 劑通道，該分路冷卻劑通道鄰近該冷卻裝置之一内周％ 相反方向延伸。 3. 如請求項2之冷卻褒置，其中該多孔鋼上部結構係使用 一二維印刷過程或一包模鑄造法形成。 4. 一種用於冷卻一模製器件之一選定部分之冷卻嵌入物， 該喪入物包括·· 一殼，其具有一與該選定部分之一第一外表面相匹配 之内表面及一第二外表面； 一冷卻附件，其具有一與該第二外表面相匹配之内表 面；以及 一位於該冷卻附件内部之冷卻線路，該冷卻線路具有 一入口部分，其用於提供冷卻劑至一靠近該附件之該匹 配内表面之分路通道，該分路通道形成兩個通道，其在 與該附件之該匹配内表面平行之相反方向上延伸。 5· 一種用於冷卻一模製預型件之頸環之改良頸環冷卻散入 物，該嵌入物包括： 一頸環半殼，其具有一與該預型件之一頸環表面相匹 配之内表面及一外表面； 101611-950801.doc 1269700 一冷卻附件，发1^ ^ -r- » /、具有一與该外表面相匹配並可被牢固 固夂至該外表面之内表面；以及 一位於該冷卻附件内部之冷卻線路，該冷卻線路具有 4刀’其用於提供冷卻劑至一靠近該附件之該匹 省内表面之分路通道，該分路通道分開以形成兩個通 '八在與该匹配内表面平行之相反方向上延伸，每一 路通道通向一各自回流通道，每一該回流通道朝向一 罪近該入口部分之位置延伸以回流該冷卻劑至一位於靠 近該入口部分之出口部分。 月长項5之肷入物，其中該冷卻線路中之該等通道大 體上為矩形截面，其一長邊鄰近該附件之該匹配内表 面0 7·如％求項5之嵌入物，其中該入口部分在該分路通道中 大體上中心點處結合該分路通道，致使該分路通道之 分開部分之長度大體上相等。 8 ·如明求項6之嵌入物，其中該入口部分在該分路通道中 一大體上中心點處結合該分路通道，致使該分路通道之 分開部分之長度大體上相等。 9·如請求項5、6、7或8之嵌入物，其中該分路通道之每一 部分在其靠近該半殼之一邊緣之處反轉180度方向，且 在平行於該分路通道之一起始部分並在該起始部分後面 之一路徑上返回至該出口部分。 10·如請求項5、6、7或8之嵌入物，其中若干擋板位於該等 冷卻通道中。 101611-950801.doc 1269700 11. ^種用於固定及冷卻一預型件之頸環嵌A % ^ ^ 长砍入物，其包括一 對頸環冷卻嵌入物，每一嵌入物包括： 一頸環半殼，其具有一與該預型件之—$ 二貝k录面相匹 配之内表面及一外表面； 一冷卻附件’其具有一與該外表面相匹配並可被牢固 固定至該外表面之内表面；以及 一位於該冷卻附件内部之冷卻線路，該冷卻線路具有 -入口部分，其用於提供冷卻劑至一靠近該附件之該匹 配内表面之分路通道’該分路通道分開以形成兩個通 道，其在與該匹配内表面平行之相反方向上延伸，每一 分路通道通向一各自回流通道’每一該回流通道朝向一 靠近該入口部分之位置延伸以回流該冷卻劑至一位於靠 近該入口部分之出口部分。 12·如請求項11之嵌入物，其中該冷卻線路中的該等通道大 體上為矩形截面，其一長邊鄰近該附件之該匹配内表 面0 1 3 ·如請求項11之嵌入物，其中該入口部分在該分路通道中 一大體上中心點處結合該分路通道，致使該分路通道之 分開部分之長度大體上相等。 14·如請求項12之嵌入物，其中該入口部分在該分路通道中 一大體上中心點處結合該分路通道，致使該分路通道之 分開部分之長度大體上相等。 15.如請求項11、12、13或14之嵌入物，其中該分路通道之 每一部分在其靠近該半殼之一邊緣之處反轉180虞方 I01611-950801.doc 1269700 向，且在平行於該分路通道之一起始部分並在該起始部 分後面之一路徑上返回至該出口部分。 16.如#求項u、12、13或14之嵌入物，其中若干擋板位於 該等冷卻通道中。 17· —種用於冷卻一預型件之冷卻裝置，其包括： 一射出模具，其中具有一模穴； 用於將熔化塑膠注入該模具以形成一預型件之構件； 與忒模穴為熱交換關係之構件，其用於將該塑膠從一 熔化狀態冷卻至一固體狀態；該熱交換構件包括：一對 嶺環半殼，每一半殼具有一與該預型件之一頸環表面相 匹配之内表面及一外表面；一冷卻附件，其具有一與該 外表面相匹配並可被牢固固定至該外表面之内表面；及 位於該冷卻附件内部之一冷卻線路，每一該冷卻線路具 有一入口部分，其用於提供冷卻劑至一靠近該附件之該 匹配内表面之分路通道，每一該分路通道分開以形成兩 個通道’其在與該匹配内表面平行之相反方向上延伸， 母一分路通道通向一各自回流通道，每一該回流通道朝 向一靠近該入口部分之位置延伸以回流該冷卻劑至一位 於靠近該入口部分之出口部分。 18 · —種用於向一預型件提供冷卻之冷卻附件，該附件被固 定至一頸環嵌入物，該嵌入物支撐並固定該預型件之一 螺紋部分，該冷卻附件包括： 一與該外表面相匹配並可被牢固固定至該外表面之内 表面；以及 101611-950801.doc -4- 1269700 —位於該冷卻附件内部之冷卻線路，該 -入口部分，其用於提供冷卻劑至-靠近該附二 配内表面之分路通道，該分路通道分開以形成兩個通 =，其在與該匹配内表面平行之相反方向上延伸，每一 ^路通道通向-各自回流通道，每—該回流通道朝向一 罪近該入α部分之位置延伸以回流該冷卻劑至一位於靠 近該入口部分之出口部分。 1 9· 一種用於冷卻複數個預型件之冷卻裝置，其包括： 一在其中具有複數個模穴之射出模具； 用於將熔化塑膠注入每一該模穴以形成一預型件之構 件； 與每-該模穴為熱交換關係之構件，其用於將該塑膠 從一熔化狀態冷卻至一固體狀態； 每一該熱交換構件⑽：一對頸環半殼，每一頸環半 殼具有-與-預型件之一頸環表面相匹配之内表面及一 外表面；-冷卻附件，其具有—與該表面相匹配並牢固 固定至該外表面之内表面；及—位於該冷卻附件内部之 冷卻線路’每-該冷料路具有―人口部分，其用於提 供冷卻劑至一靠近該附件之該匹配内表面之分路通道， 每-該分路通道形成兩個通道，其巾該兩個通道在盘該 匹配内表面平行之相反方向上延伸且通向—各自回流通 道，每-該回流通道朝向一靠近該入口部分之位置延伸 以回流該冷卻劑至一位於靠近該入口部分之出口部分。 20·如請求項19之冷卻裝置’其中該等冷卻線路中之該等通 101611-950801.doc 1269700 道大體上為矩形截面，該等通道之一長邊鄰近該附件之 该匹配内表面。 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 如請求項19之冷卻裝置，其中每一該入口部分在該分路 LI中大體上中心點處結合一各自分路通道，致使該 分路通道之分開部分之長度大體上相等。 如請求項20之冷卻裝置，其中每一該入口部分在該分路 通道中一大體上中心點處結合一各自分路通道，致使該 分路通道之分開部分之長度大體上相等。 如請求項19、20、21或22之冷卻裝置，其中每一該分路 通道之每一部分在其靠近一各自半殼之一邊緣之處反轉 180度方向’且在平行於該分路通道之一起始部分並在 該起始部分後面之一路徑上返回至該出口部分。 如請求項19、20、21或22之冷卻裝置，其中若干擋板位 於5亥專冷卻通道之每一者中。 如請求項4、5、6、7、8、11、12、13或14之嵌入物， 其中该冷卻附件由一有高導熱金屬滲入之多孔鋼上部結 構構成。 如請求項4、5、6、7、8、11、12、13或14之嵌入物， 其中该冷卻附件由一有高導熱金屬滲入之多孔鋼上部結 構構成’並使用一三維印刷過程或一包模鑄造法形成。 士明求項19、20、2 1或22之冷卻裝置，其中該冷卻附件 由一有高導熱金屬滲入之多孔鋼上部結構構成。 如請求項19、20、21或22之冷卻裝置，其中該冷卻附件 由一有高導熱金屬滲入之多孔鋼上部結構構成，並使用 一二維印刷過程或一包模鑄造法形成。 10l611-950801.doc