具有内表面的表面涂层的注射模具制造技术

用于PET瓶的吹制模具具有在吹制操作期间接触热的PET的内表面，该内表面被涂覆有具有纳米级厚度的陶瓷材料的层，该层的至少一个厚度层是通过ALD技术沉积的Al2O3和/或TiO2。由于此技术，PET预制件在与模具的内部接触期间经受较少的摩擦。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及产生由热塑性材料制成的容器的领域。特别地，其涉及一种模具，该模 具在用于模制预制件的工艺中的注射步骤期间减少熔融的PET材料与模具的模制部件的钢 表面之间的物理和化学反应，从而减少摩擦。
技术介绍
在注射模制的过程中，发生聚合材料向具有确定的形状的制品的转变，所述聚合 材料典型地是热塑性塑料，例如呈颗粒形式的PET。该过程开始于熔融材料向通常具有由钢 制成的壁的模制空腔(molding cavity)的高压注射，并且结束于在通过冷却的固化后预制 件从模具中的取出。冷却模式和时间在模制过程中是关键因素。通过冷却时间，其意指其中 组分在模具内，但不再有熔融材料的流动的时间。实际上，熔融材料的冷却的物理现象一经 此被注入空腔中并与如所述的通常由钢制成的冷的模具的壁接触就开始。此快速冷却的现 象可以导致熔融物质或其一部分在其能够到达模具表面之前的冷却。为了发生模具的完全 填充，注射速度和压力必须是足够高的以抵消熔融物质的快速冷却的现象。为了采用薄壁 模制PET预制件，需要更高性能的机器，因为在此情况下，快速冷却的问题被更突出，此外， 熔融物质与模具的钢壁的摩擦的结果可能是更显著的。结果是变形或不完全的预制件(注 量不足）的潜在风险。已知的是，在PET容器工业中，具有大于或等于100mm的总长度L以及大 于50的L/t比率(其中"t"是壁的厚度）的预制件的注射模制由于以上原因而是特别地脆弱 的。使用传统的设备、模具和材料来模制具有大于50的L/t比率的预制件导致难以克服的技 术困难。实际上，为了抵消材料在注射期间的冷冻的现象，高注射速度和高压将被需要。特 别地，后者将对形成模具的元件产生强的力，并且所述元件应该被相对以通过必要的另外 的压机压板(press platen)的强闭合力防止其不期望的打开。 所有这种所涉及的力的一般增加都将导致形成模具的元件以及形成注射压机的 元件的高磨损，如果还不是损坏的话。 除了上述的技术问题以外，在任何情况下都将不存在获得预制件的正确模制的必 然性。事实上，熔融材料的高模制压力和高速度将在第一方面导致在预制件上出现毛边 (burr)(毛刺(flash))，并且在第二方面导致在由熔融材料填充的操作期间难以从模制空 腔排出空气和气体。此第二现象再次导致预制件的某些部件的不完全形成并且特别是颈部 端面(neck end surface)、螺纹和夹圈的齿顶(crest) 〇 此外，与具有薄壁的预制件的模制相关的参数必要地具有非常窄的工艺窗口（要 求非常小的合适的温度和压力范围），并且因此不完全形成（注量不足）的风险增加且废品 数也是这样。相同的问题对于具有低于100mm的长度、具有大于45的L/t比率的预制件可能 已经遇到。为了改善和便于填充以及注入具有在60与65之间的L/t比率的预制件的能力，考 虑到聚合物的粘度高度依赖于其在工艺期间的温度，一种权宜之计可能是在注射步骤期间 增加熔融PET的温度，使得PET保持更多的流动性。此权宜之计可能有帮助，但其主要的缺点 是温度增加对模制周期的持续时间的负面影响，因为熔融PET的温度越高，该周期的持续时 间越长，原因是较长的冷却时间和因此系统的较低的生产率。在这些条件下，另一个缺点在 于乙醛水平的急剧的但不期望的增加，并且这是对于产生用于饮料的容器的另外的问题， 特别是味道的质量是关键性因素的那些饮料，例如水。在工业中另一个众所周知的权宜之 计是改变钢表面的终饰以减少钢与PET之间的机械相互作用。这可以通过应用表面修饰 (surf ace f i n i sh)来获得，例如重现因其抗粘性和自洁性而被已知的荷叶的表面的表面修 饰。然而迄今为止，已知的是，没有能够改善具有薄壁的预制件的产生的解决方案，并且对 于具有小于100mm的L且具有L/t比率>45的薄壁的预制件以及对于具有L 2 100mm且具有L/t >50的薄壁的预制件这两者，都存在技术限制，如先前所公开的。传统的模具的另外的缺点 在于从模具打开和移除预制件(脱模)的困难。因此意识到找到该问题的解决方案的需求。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是找到改善薄壁的预制件的产生的方法，即具有大于50的L/t 比率的具有典型地但不是必要地大于或等于100mm的预制件，或具有低于100mm的长度的具 有大于45的L/t比率的预制件。该目的通过减少熔融PET材料与模具的模制钢表面之间的摩 擦经由它们的化学-物理相互作用的减少来实现。因此提出了一种系统，其减少化学-物理 相互作用并且不是直接地机械的相互作用，并且其在于应用能够显著减小这些化学-物理 相互作用的、模制钢表面的薄涂层。该目的因此通过具有钢壁的根据权利要求1的用于通过 注射模制从热塑性材料产生预制件的模具来实现，该模具包括涂层，该涂层具有涂覆模具 的壁或模制表面的、具有在1 〇nm与1 OOOnm之间的厚度的材料或纳米材料的至少一个陶瓷层 或纳米层，由此，在热塑性材料与模具壁之间的摩擦系数等于或小于0.14。 有利地，陶瓷材料是Al2〇3、Ti〇2或TiN或TiAIN或CrN和CrC或A1N等。有利地，所述至 少一层可以是复合纳米层，例如其中单个纳米层还可以各自由不同的材料制成的夹层或多 层结构。例如，在具有两个纳米层的复合纳米层的情况下，材料可以是Al2〇3和Ti〇2,优选地 具有在90nm与120nm之间的总涂层厚度，使得在热塑性材料与模具壁之间的摩擦系数是约 0.13。夹层涂层的实例包括第一陶瓷材料的第一层、不同于第一层的陶瓷材料的第二层、和 等于第一层的陶瓷材料的第三层。更具体地，夹层涂层可以，例如，分别由Al2〇3-Ti0 2-Al2〇3 的三个叠加的层组成。 优选地，模具被提供用于产生PET预制件。PET或聚对苯二甲酸乙二醇酯是世界上 用于产生用于食品包装的容器(特别是各种尺寸的瓶)的最多使用的材料，原因是其优良的 化学和物理性质，特别是在对最终用户非常重要的表面质量方面。 有利地，借助于本专利技术的模具，产生减少加工时间和周期的、获得高质量产品的 PET预制件是可能的。 有利地，借助于本专利技术的模具，相比于传统的模具，预制件的脱模的操作被大大改 善。 本专利技术的另一个目的是提供一种用于获得所述钢模具的根据权利要求8的工艺， 所述钢模具具有与热塑性材料减小的化学相互当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模具，具有钢壁，用于通过注射模制产生热塑性材料的预制件，所述模具包括涂层，所述涂层具有涂覆所述模具的所述壁的、具有在10nm与1000nm之间的厚度的至少一层陶瓷材料，由此，在所述热塑性材料与所述模具的被涂覆的壁之间的摩擦系数等于或小于约0.14。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马泰奥·佐帕斯，劳伦特·西格勒，迪诺·恩里科·赞恩，
申请(专利权)人：SIPA工业设计自动化合伙股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT