具有温度控制系统的注塑模具的制作方法

本发明涉及具有用于接收塑料熔化物(melt)的空腔的注塑模具。所述空腔包括板状第一部分(plate-shaped first part)、多个中空圆柱第二部分以及温度控制系统，所述多个中空圆柱第二部分一个位于一个之后垂直于所述板状第一部分设置。所述温度控制系统包括划分成用于传送温度控制介质的通道部分以及第一、第二温度控制介质连接。

背景技术：

医用容器，特别是医疗物质的包装，通常是主要的包装制造商在洁净室条件下生产、包装和灭菌的。该类医用容器可以包括注射器体、安瓿瓶、预填充注射器、药筒(cartridge)、药水瓶、瓶子、针筒单元(cartridge needle unit)以及玻璃缸。该医用容器可由玻璃或塑料材料制成。然而通常，医用容器不单独处理，而是在支撑装置传递到下一个生产步骤，例如灭菌或硅化(siliconisation)。将要运输的医用容器通常包括支撑件，例如结合到支撑装置从而将容器悬浮支撑的凸缘。该类型的支撑装置也被称为“注射器束(syringe nest)”。该支撑装置也可以用于例如瓶子的传送。为此，将支撑装置引入膜封的容器中，从而保持了医用容器的无菌性。

例如，这种类型的支撑装置包括100个或160个接收装置以用于各个注射器。接收装置的直径(由于其形状也被称为圆柱)例如为12.2mm或9.4mm。将产生“用于RTF注射器的的100束”物品(article)，且特征是例如具有总共100个圆柱(圆顶)的圆柱冲模(die)或圆顶冲模。这些圆柱通过连接网连接到一起。因此，用于生产这种类型的注射器束的注塑模具必须具有同样多的模芯(core)以内部地限定这些中空圆柱部分和冲模以限定所述空腔。

根据第一实例，可以想象，在从塑料材料(例如，从热塑性塑料)生产工 件时，要使熔化物凝固，必须尽可能有效地去除产生的热量，因此有必要使用具有最低可能温度的温度控制介质来进行冷却，并且记住所需的粘度。根据第二实例，在模具中交联的塑料材料(例如热固性塑料和弹性体)的例子中，需要对其进行加热，因此温度控制介质应该有较高的温度以进行加热。本发明的原理也可以用于与第一实例中的冷却过程类似的第二实例中的加热过程。然而，简单起见，本发明只描述了第一实例，即冷却过程。

由于相对大的组件的尺寸和几何形状条件，在注塑生产过程中，所述注射器束具有强烈明显失真的行为，这也导致后续注塑的扭曲(bending)。此外，模塑容量较高，在生产过程中预期的热量相对较大，而且这些热量在冷却时间以及因此在总的周期时间中必须要尽可能有效地移除。

鉴于要产生的工件的形状，在这方面，必须实现共形冷却。由于可用的表面积越大，散热量越大。散热量必须特别有效地在其特征为工具表面积和工件容量之比较小的区域中移除。在注射器束的例子中，特别是中空圆柱部分聚合到一起的区域或中空圆柱部分接触第一板状部分的区域。

为了移除该热量，使用串行冷却概念(serial cooling concept)对当前使用的模具进行温度控制。这意味着，从温度控制介质连接开始，温度控制介质(通常是水或油)通过冷却通道部分连续传送，从而连续通过各个模芯。

然而，这种冷却的概念在冷却系统中需要非常高的压力损耗，因为所有的单个压力损耗叠加到一起。由于这一事实，节流容量流且大大减少散热。这对冷却时间产生不利影响，进而对总周期时间产生不利影响。这种冷却的概念不能有效地抵消物品的强变形趋势。

此外，唯一的小容量流量可能导致冷却系统中的堵塞，因为灰尘颗粒的沉积相对容易。这个问题是已知的，且在实践中需要大量的维护。

此外，这种冷却概念在物品具有不规则热移除的缺点。其原因在于，冷却介质在冷却介质供给和冷却介质排放之间加热。在串行冷却概念中，当其通过第一核芯传输时与当其通过最后一个核芯传输时相比，温度控制介质有更低的温度。因此，在每个核芯中产生的热量不能均一地移除。

此外，在当前使用的串行冷却装置中，高压力损耗意味着温度控制装置的 泵送能力(pumping capacity)没能有效地使用。在这方面，降低了温度控制装置的效率，进而降低了经济上的可行性。

技术实现要素：

本发明的目的是，开发一种简单且尽可能有效的具有冷却和温度控制系统或温度控制系统的注塑模具，其能够使用温度控制装置的可用冷却功率，且具有简单且容易设置的冷却管。

本发明的目的通过具有用于接收塑料熔化物(melt)的空腔的注塑模具实现。所述空腔包括板状第一部分、多个中空圆柱第二部分以及温度控制系统，所述多个中空圆柱第二部分一个位于一个之后垂直于所述板状第一部分设置。所述温度控制系统包括划分成用于传送温度控制介质的通道部分以及第一温度控制介质连接、第二温度控制介质连接。至少一个第一通道部分设置成与所述第一部分平行，数个第二通道部分通过第一端部连接到所述第一通道部分，通过第二端部连接到第三通道部分的第一端部，所述第三通道部分设置成通过第二端部连接到第四通道部分，且与所述第一部分平行。在各种情况下，所述第二通道部分中的一个第二通道部分和与其连接的第三通道部分设置成至少部分由所述空腔的所述第二部分中的一个环绕。

这样，换句话说，实现平行的冷却概念以尽可能地实现所述生产模具的冷却系统上施加的全部要求。这种冷却概念可以共形地控制每个核芯的温度，且这样做可以将冷却回路上的压力损耗减少到最小。由于这个事实，可以使用泵送能力相对较小的温度控制装置移除大量的热，因为由于该低压力损耗，可以在分别在冷却孔或温度控制装置的通道部分中吞吐高容量流。在本冷却概念中，增加的吞吐量或容量流也有积极的作用，即灰尘颗粒不能容易地沉积在冷却回路中，从而降低模具的一般维护成本。

反过来，这在购买和温度控制装置的能量消耗方面降低了成本，提高了效率。同时，缩短了总周期时间，极大地提高了整个过程的经济性和盈利能力。此外，可以减少注塑的扭曲，从而可以提高其质量，这是因为通过使用平行冷却实现了热量的均匀移除。并且还以积极的方式影响了收缩行为(shrinkage behaviour)。

鉴于并联连接的冷却电路可以再次并联连接，例如，通过分配板供应温度控制介质，布管(tubing)费用可以减少约80％。因此，冷却管的成本可以大大降低。由于模具的用于温度控制的管减少，工作场所的工效学上升，而错误连接冷却管的风险也降低到最小。在注塑过程中移动的质量也减少，从而节约了能源。

一般来说，温度控制介质可以从第一温度控制介质传送第二温度控制介质连接(实例1)，或反之亦然(例如2)。对于实例1的全部描述同样适用于实例2。

根据所述注塑模具的优选实施例，所述第二通道部分中的一个第二通道部分分别设置成至少部分在与其连接所述第三通道部分的内部中运动。优选地，至少所述第二通道部分的所述第二端部设置成使得其由所述第三通道部分环绕。更优选地，各个所述第二通道部分设置成其长度的10％-90％的比例，优选30％-70％的比例，最优选50％比例在与其连接所述第三通道部分的内部中运动。这有利于冷却系统的组装，因为在实际模具板件的材料中，需要提供较短长度的孔。

另外，也可以是可以想象的是，所述第二通道部分设置成与所述第三通道部分间隔一距离和/或设置成大致平行于所述第三通道部分的内部或与所述第三通道的内部成角度。

根据进一步优选的实施例，如果温度控制介质从所述第二通道部分的第一端部到所述第二通道部分的第二端部的传送方向与温度控制介质从所述第三通道部分的第一端部到所述第三通道部分的第二端部的传送方向相反，则是有利的。换句话说，第三通道部分相对于所述第二通道部分的设置需要来自第二通道介质的温度控制介质在出口处(即所述第二通道部分的所述第二端部)的传送方向的逆反。这样的情况下，例如，所述第二和第三通道部分分别运行其中的第一和第四通道部分，设置在所述空腔的同一侧，在此例如注塑模具的同一模具半件。

可以想象是，所述第一通道部分和所述第四通道部分设置在所述空腔的不 同侧，在此，例如在注塑模具的不同半件中和/或可以例如通过快速反应接头(rapid action coupling)连接。在这种情况下，所述温度控制介质从所述第二通道部分的第一端部到所述第二通道部分的第二端部的传送方向与温度控制介质从所述第三通道部分的第一端部到所述第三通道部分的第二端部的传送方向相同。

优选地，所述第二通道部分中的一个第二通道部分和与其连接的所述第三通道部分设置成围绕所述第二部分中的一个第二部分的中央轴线旋转对称和/或所述第二通道部分配置成圆柱形且所述第三通道部分配置成中空圆柱形。

对于模具形式，可以想象的是，设置至少一个第五通道部分，所述至少一个第五通道部分通过第七通道部分连接到所述第一温度控制介质连接，所述第一通道部分从所述第五通道部分延伸。在这方面，所述第七通道部分优选直接连接到所述第一温度控制介质连接。

还可以想象的是，设置至少一个第六通道部分，所述至少一个第六通道部分通过第八通道部分连接到所述第二温度控制介质连接，所述第四通道部分运行进入所述第六通道部分。在这方面，所述第八通道部分优选直接连接到所述第二温度控制介质连接。

为了尽可能容易地产生形成通道部分的孔，并且获得尽可能均匀的冷却，优选如果所述第一、第四、第五、第六、第七和/或第八通道部分基本上是圆柱形的。

由于工件的复杂性，有利的是，提供多个上述通道部分。因此，本发明的优选实施例中，设置至少五个，优选十个或十六个第五通道部分，和/或在各种情况下，至少五个，优选十个第二通道部分连接到至少一个所述第一通道部分中，在此，可能的是，分别出现总共100和160个第二和第三冷却通道部分，因此可以在出口处可以提供用于注射器束的优选冷却系统。

对于没有第一和第四通道部分碰撞的危险，通道部分的连接尽可能简单。优选地，在各种情况下，与所述至少一个第四通道部分相比，至少一个第一通道部分与所述空腔的第一部分相距更远距离。这特别适用第一和第四通道部分在所述模具的相同半件中定位时。

同时，有利的是，核芯的中央轴线优选全部与第一通道部分的中央轴线相交，所述核芯通过单个第一通道部分或通过分别连接到所述第一通道部分的所述第二通道部分和所述第三通道部分冷却。这确保了所述温度控制介质的最短可能运输路径。当所述第四通道部分设置在所述第一通道部分相同的模具半件时，却不能为所述第四通道部分选择相同的设置，即，对应的核芯的中央轴线优选并不与所述第四通道部分的中央轴线相交。更优选地，所述核芯的中央轴线并不与整个第四通道部分相交，这样，其中央轴线例如设置成与所述核芯的中央轴线垂直，且其中央轴线和外边界与所述核芯的中央轴线相距一距离。所述核芯的中央轴线和所述第四通道部分的中央轴线之间的距离比所述第四通道部分的半径更大。

优选地，至少一个第四通道部分设置成与与其相关第二部分的中央轴线之间的距离大于至少一个第一通道部分与与其相关第二部分的中央轴线之间的距离。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明的进一步的优点、目的和特征作进一步说明。在不同实施例中，类似的部分具有相同的附图标记。

附图中：

图1是注射器束的透视图；

图2是已填充的注射器束的剖视图；

图3a是根据本发明的第一实施例的注塑模具的平面图，其中示出的剖面细节；

图3b是根据本发明的第一实施例的注塑模具的截面图；

图4a是根据本发明的第二实施例的注塑模具的平面图，其中示出的剖面细节；

图4b是根据本发明的第二实施例的注塑模具的截面图；

图5是图3b的细节放大图；

图6是图4b的细节放大图。

具体实施方式

图1是用于传送医疗容器10(参见图2)的支撑装置3的等距视图。所述支撑装置3也可称为注射器束3，且通过注塑过程由热塑性塑料制成。支撑装置3具有垂直方向Z、纵向X和宽度方向Y。在此，支撑装置3具有板状第一部分3a、多个中空圆柱第二部分3b，在本例中，十个第二部分分别设置在纵向X上，十六个第二部分3b分别设置在宽度方向Y上，即总共设置160个第二部分3b。可以看出，第二部分3b设置成彼此尽可能相邻，以最大限度地利用可用区域。这实际上造成多个第二部分3b例如三个第二部分的局部墙壁(local wall)彼此接触以在该位置形成一区域，该区域的特征是，表面容量比较小，且热量移除较少。

图2示出了图1中的注射器束3的填充状态，即医疗容器10的详细视图。在本例子中，RTF(准备填充的)注射器设置在每个第二部分3b中。从视图中可见，中空圆柱第二部分3b的内孔3bi延伸至第一板状部分3a，且在所述第一部分3a内由另一孔3ai补充，即在此直接接合。另一孔3ai的直径3aid大于第一孔3bi的直径3bid，这样，在直径3aid和直径3bid之间设置肩部3t。注射器10的各个肩部3t抵靠所述肩部从而针对垂直方向Z上的滑动固定。

以此方式装配的注射器束接着装箱(未显示)和消毒。然后采用膜密封该箱。

图3a示出了根据本发明的第一实施例的注塑模具1的温度控制系统6的细节图，所述注塑模具1能够生产用于100个注射器的注射器束。所述注塑模具具有垂直方向Z’，纵向X’和宽度方向Y’。

在所述注塑模具1的第一侧1a可见第一温度控制介质连接9a，第七通道部分7g与该第一温度控制介质连接9a直接连接。在传送方向47上，在该第七通道部分7g之后是温度控制介质8，所述传送方向47在此对应于所述注塑模具的宽度方向Y’。在本例中。与所述第七通道部分7g成直角设置五个另一第五通道部分7e。

第二温度控制介质连接9b设置在所述注塑模具1的第二侧1b，且在本例 中与第八通道部分7h连接。在此五个第六通道部分7f运行进入该第八通道部分7h。

在图3b和5中示出了并联冷却回路，其由通道部分7a-7d组成。对于温度控制介质的供给，所述通道部分7a-7d再次通过所述多个第五通道部分7e和第六通道部分7f并联。

在此，温度控制介质8的传送方向是从第一温度控制介质连接9a到第二温度控制介质连接9b(实例1)。

图3b是图3a所示注射模具沿截面线A-A的视图，其中只有一个第五通道部分7e可见。该通道部分可以分为第一部分7ea和另一部分7eb，所述部分7ea和7eb在此设置成彼此成直角。这同样适用于具有第一部分7fa和第二部分7fb的类似的第六通道部分7f。

图5是图3b的细节放大图，在此详细示出了并未填充的空腔2，其具有一些板状第一部分2a和多个中空圆柱形第二部分2b1，2b2。在下面，只对选定的第二部分2b1，2b2和选定的核芯5a、5b分别进行描述，然而该描述也适用于剩余的第二部分和核芯。

这些部分2a，2b1，2b2形成用于注射器束3的部分3a、3b的阴模，且在生产过程中，填充塑料熔化物。核芯5a、5b(此处以两个核芯为例说明)与每个第二部分2b1，2b2相关联。所述核芯5a、5b作为内部的边界，允许形成所需的中空圆柱形状的第二部分2b1，2b2。核芯5a、5b本身也基本中空圆柱形的。以各个第二通道部分7b1、7b2和与其连接的第三通道部分7c1、7c2的形式的温度控制系统6的部分设置在所述核芯5a、5b的内部5ai，5Bi中以用于共形冷却。

第一通道部分7a与第五通道7e成直角设置，且与所述空腔2的第一部分2a平行设置。这样，十个第二通道部分7b1、7b2从第一通道部分以直角分支，且通过第一端部7b11、7b21连接到第一通道部分7a，通过第二端部7b12，7b22在各种情况下连接第三通道部分7c1，7c2的第一端部7c11、7c21，所述第三通道部分7c1，7c2的第二端部7c12，7c22连接到设置成与所述第二部分2a平行的第四通道部分7d。

同时，在目前的情况下，所述第二通道部分7b1、7b2和所述第三通道部分7c1，7c2的一个分别在此连接，且由所述空腔2d的第二部分2b中的一个第二部分2b至少部分环绕。所述第二通道部分7b1、7b2中的一个分别至少部分地在与其连接的第三通道部分7c1，7c2的内部7c1i、7c2i中运行

因此，温度控制介质8在第二端部7b11、7b22流出所述第二通道部分7b1、7b2，且经所述第三通道部分7c1，7c2的第一端部7c11、7c21流入所述第三通道部分，其传送方向反向。

在此，从所述第二通道部分7b1、7b2的第一端部7b11、7b21到所述第二通道部分7b1、7b2的第二端部7b12、7b22的温度控制介质8的传送方向42与从所述第三通道部分7c1，7c2的第一端部7c11、7c21到所述第三通道部分7c1，7c2的第二端部7c12、7c22温度控制介质8的传送方向43相反。

所述第二通道部分7b1、7b2中的一个和与其连接的所述第三通道部分7c1，7c2旋转对称地围绕所述第二部分2b1、2b2的一个或多个的假想中央轴线2bm1、2bm2分布，所述假想中央轴线2bm1、2bm2在此还对应于与各个第二部分2b1、2b2相关的核芯5a、5b的中央轴线5am、5bm。

同时，在本例子中，所述第二通道部分7b1、7b2配置成圆柱形，且所述第三通道部分7c1，7c2配置成中空圆柱形。在此，第一通道部分7a、第四通道部分7d、第五通道部分7e、第六通道部分7f，第七通道部分7g和第八通道部分7h是大致圆柱形。

可以看出，与至少一个第四通道部分7d相比，在注塑模具1的垂直方向Z’，至少一个第一通道部分7a与所述空腔2的所述第一部分2a距离更远。

为了允许在第一通道部分7a和第二通道部分7b1、7b2之间与第三通道部分7c1，7c2和第四通道部分7d之间(特别是在第一通道部分7a和第四通道部分7d不产生碰撞时)的通路(passage)，所述至少一个第四通道部分7d分别与相应的所述第二部分2b1、2b2的中央轴线2bm之间的距离比所述至少一个第一通道部分7a与相应的所述第二部分2b1、2b2的中央轴线2bm之间的距离更远。

因此，在此，在各种情况下，第一通道部分7a、第四通道部分7d、第五 通道部分7e的第一部分7ea、第六通道部分7f的第一部分7fa彼此平行运行。同样地，第二通道部分7b1，7b2、第三通道部分7c1，7c2、第五通道部分7e的第二部分7eb、第六通道部分7f的第二部分7fb彼此平行运行。此外，所述第七通道部分7g和第八通道部分7h彼此平行运行。

温度控制介质8在第七通道部分7g中的流动方向47与在第八通道部分7h中的流动方向48相反。这同样适用于在第五通道部分7e的第二部分7eb中的流动方向45b与所述第六通道部分7f的第二部分7fb中的流动方向46b之间的关系。在第五通道部分7e的第一部分7ea中的流动方向45a，在第六通道部分7f的第一部分7fa中的流动方向46a,在第一通道部分7a中的流动方向41和第四通道部分7d中的流动方向44相同。

图4a示出了根据本发明的另一实施例的注塑模具1’的平面图，所述注塑模具1’能够生产用于160个注射器的注射器束。在此，温度控制介质8的传送方向是从第二温度控制介质连接9b到第一温度控制介质连接9a(实例2)。为了避免对于剩余部分的结构和设置的重复描述，顺便参照向图3a、3b和5的描述。

图4b是根据图4a的注塑模具1’的截面图。图6的细节放大图示出了温度控制介质8相比图3a、3b和5的反向传送方向。温度控制介质8从所述第三通道部分7c1，7c2的第一端部7c11、7c21流出，经过所述第二通道部分7b1、7b2的第二端部7b12、7b22流入所述第二通道部分。因此，其传送方向反向。在图6中，只有一个核芯5a、第二通道部分7b和第三通道部分7c分别示出。然而，相同的描述适用于其他未示出的第二和第三通道部分。

相对实例2的反向，实例1的优点在于，可以预期，温度控制介质8从圆柱形通道部分进入中空的圆柱形通道部分可以分别减少湍流或压力损耗。同时，实例2的优点在于，温度控制介质8共形的通过第三通道部分7c1，7c2时，其具有比第二通道部分7b1、7b2更低的平均温度。

附图标记

1,1’ 注塑模具

1a,1b 第一侧、第二册

2 空腔

2a,2b1,2b2 部分

2b1m,2b2m 中央轴线

3 支撑装置

3a,3b 部分

3ai,3bi 孔

3aid,3bid 直径

3t,10t 肩部

3bw 墙壁

5a,5b 核芯

5ai,5bi 核芯的内部

5am,5bm 核芯的中央轴线

6 温度控制系统

7 温度控制通道

7a-7f 通道部分

7ea-7fb 部分

7b11-7c22 通道部分的端部

7c1i-7c2i 通道部分的内部

8 温度控制介质

9a,9b 温度控制介质连接

10 医疗容器

41-48 传送方向

X,X’ 纵向延伸

Y.Y’ 宽度延伸

Z,Z’ 垂直延伸。