專利名稱：制作成型包裝構件的方法
技術領域：
本發明涉及一種由金屬-塑料-復合板制作冷成型的成型包裝構件的方法，其中復合板固定在夾緊裝置和底模之間，該底模上至少有一個凹槽，沖模向底模的凹槽中推進，從而將復合板成型為具有一個或多個凹槽的成型包裝構件。本發明還涉及實施該方法，即由金屬-塑料-復合板制作成型包裝構件的冷成型設備。
已知的通過深拉、拉伸或熱成型制作成型包裝構件，例如泡式包裝，亦稱壓出式包裝的底盤或其它包裝容器。成型包裝構件還可由熱塑性塑料或由多層復合板或層壓材料制作，例如鋁箔與塑料膜或熱塑性塑料擠壓成的復合板。
如果包裝構件由含金屬箔的層壓材料制作，則此目標可由一個沖模、一個底模和一個夾緊裝置組成的成型設備來實現。在成型過程中，層壓材料緊夾在底模和夾緊裝置之間，接著沖模向層壓材料運動。沖模逐漸進入底模的凹槽中，從而將層壓材料成型。從平的層壓材料形成具有一個或多個凹槽的部件。凹槽被肩部圍繞，該肩部保留層壓材料的初始平面位置。為了形成成型包裝構件，只將處于凹槽區的那部分層壓材料產生流動被拉伸。為使層壓材料，特別是含金屬箔的層壓材料在成型時不出現裂痕和孔隙，應在沖模和凹槽側壁之間保持足夠大的橫向距離。用這種方法將含金屬箔的層壓材料成型時，只能在構件上形成側壁坡度較小的凹槽。其結果導致凹槽比例失調，即凹槽的高度小、直徑大，這樣會使包裝容器的尺寸對被裝物品的比例過大。
一種采用成形較好的層壓材料達到較大側壁坡度的可能性在于減小夾緊力和采用深拉工藝。這種工藝不能適用于含金屬箔的層壓材料，例如在泡式包裝的情況下，因為會在邊界區或者在肩區產生褶痕。成型包裝構件的邊界區或肩區要考慮加蓋密封，而褶痕會使型腔的邊界和肩部不便密封。
從EP-A 0 455 584獲知一種通過深拉制造杯形容器的方法，其中沖模采用高滑動能力的材料制造，使容器成形至其最終的形狀。
本發明的目標在于提供一種方法，該方法能使由含金屬箔的復合板經冷成型制作的成型包裝部件或型腔無褶痕，以及使凹槽具有較大的側壁坡度。
本發明通過下述措施達到上述目的，即底模和夾緊裝置擁有相互疊合的邊界區，底模在其邊界區內擁有肩區，后者圍繞模孔或模孔群。肩區的表面比底模邊界區的表面低0.01-10mm；初級沖模或初級沖模群具有高摩擦成型效能的表面，使金屬-塑料-復合板在一次或多次沖壓步驟中預成形，最多至形成的凹槽達到最終深度的100％；然后用二級沖模或二級沖模群具有較低摩擦成型效能的表面，使金屬-塑料-復合板在一次或多次沖壓步驟中成形，直至凹槽至少達到最終深度的100％。
在本發明中有利的是前后使用不相同的沖模，從預成形到最大成形深度的期間內，每個沖模逐步地比前一個沖模相等或更深地降入凹槽之中。因為觀察到金屬-塑料-復合板有回彈現象，至少應在最后的沖壓步驟中超過預定的成形深度的100％是有利的。
在一種可用的實施方案中，沖模在一個或多個初級步驟中的推進深度達凹槽最終的深度的90％，特別適當的是達70％，比較有利的是達50％，然后在一個或多個二級步驟中將沖模的推進到最終凹槽深度的100％到115％，比較有利的為103-110％。
在一個或幾個初級步驟中使用的具有高摩擦成型效能表面的沖模或沖模群可呈圓柱形、截錐體形、平截頭棱錐形或桶形。在一個或多個二級步驟中使用的中模可呈錐體形、棱錐形、截錐體形、平截頭棱錐形、截球形或圓頂帽形。初級步驟用的沖模特別應具有垂直或陡峭的側壁，其朝向沖模底的棱或邊的曲率半徑要小。具有低摩擦成型效能表面的二級步驟用的沖模可具有垂直或不大陡峭的，特別是斜切的側壁，至沖模底的過渡可取圓形或打圓。從而可使金屬-塑料-復合板在一個或幾個初級步驟中只能很少超越邊界以及從沖模的側壁和底之間滑過，而首先使其它區的金屬-塑料-復合材料成形，再在一個或幾個次級步驟中使沖模底部的金屬-塑料-復合材料基于沖模的低摩擦和圓形而成形。
在另一更適用些的實施方案中，具有高摩擦成型效能表面的沖模在復合板和沖模表面之間采用具有大摩擦成型效能表面的沖膜，即大于具有低摩擦成型效能表面的沖模所擁有的摩擦效能。
本發明的方法亦可用例如一個底模和夾緊裝置及兩個或多個沖模實施，沖模先后輪換在底模的模孔中下降和重新提升。沖模或沖模體在其對成型有效的表面上擁有不同的摩擦作用。應用具有高摩擦成型效能表面的初級沖模進行預成型，然后將沖模退出，再用具有低摩擦成型效能表面的二級沖模在同一底模中完成最終成型步驟。與此相應，亦可采用三個或若干個沖模，其有效成型表面可具有兩種不同的摩擦效能，或者其有效成型表面具有逐級降低的摩擦成型效能。
本方法可優先采用沖模相互呈同軸或套筒式排列的方式實施。第一個沖模，特別是具有低摩擦成型效能表面的沖模，在俯視圖上呈環形，沉入底模時使復合材料發生預成形。這第一個沖模可停留在其預成型的位置，第二個圓柱形沖模，套管式裝在環形的第一個沖模內滑動，它具有較高摩擦成型效能的表面，接著下沉使復合材料完成其最終成型步驟。這類沖模亦可由兩層或多層環形沖模加上最內層的圓柱形沖模組成，各層沖模可相互套疊滑動。其有效成型表面的摩擦效能可逐步由最外層沖模的高摩擦降到最內層沖模的低摩擦，最少可分成兩級。
本方法的實施亦可優先采用下述方式，即將多個，特別是兩個帶夾緊裝置的底模串聯排列，每個底模配備一套沖模。相應地，在兩個串聯的底模和兩套附屬沖模的情況下，初級沖模的有效成型表面具有高摩擦效能，次級沖模具有低摩擦效能。復合材料宜于在初級過程中在第一個底模中預成形，而在次級過程中在第二個底模中最終成型。還可能將預成型分為兩級或多級，最終成型亦分為兩級或多級，這樣就采用了一個包括三級、四級或更多級的方法，其中摩擦效能也可為兩級或經各級逐步下降。
在復合板平面上形成的凹槽可呈缽形、殼形、截球形、桶形、圓柱形等等。在俯視圖上凹槽可呈圓形、橢圓形或多邊形，如二、三、四、或多角形。凹槽的側壁優先采用陡峭的甚至是垂直的，盡可能平直，其底部盡可能少彎曲。凹槽按慣例由平坦的復合板肩區的表面所圍繞。
底模的優選實施形式中，肩區的表面比底模周邊區的表面低0.1-2mm，優選低0.15-0.3mm。
按照本發明的安排，一個底模上可帶一個或幾個凹槽。
這種安排中，特別是底模擁有1-200，優選8-40凹槽也是合適的。金屬-塑料-復合板用沖模成型。沖模可推進到凹槽中。如果底模擁有多個凹槽，沖模可由托架或托板或支架板或其類似物固定，沖模數與凹槽數相對應。沖模或沖模頭的尺寸應使它們在金屬-塑料-復合板成型后能進入凹槽內。沖模或沖模頭的直徑宜比相應的凹槽直徑小3-35％，優選為1-15％，特別優選為5-10％。沖模的直徑在非圓形截面，例如凸狀物的截面，如橢圓、蛋形、多邊、長方、梯形、長菱形的情況下，應理解為最小直徑。
底模上凹槽的側壁按慣例與肩區表面呈90°角。凹槽側壁和肩區表面之間的棱可打圓，其曲率半徑可為例如0.1-10mm，優選采用0.1-1mm。
在另一優選的實施方案中，夾緊裝置和底模的周邊的寬度各為1-100mm，宜采用2-30mm，優選為3-20mm。
底模擁有邊界區，而在邊界區內側為肩區。凹槽位于肩區之內，對稱或非對稱排列，肩區以這種方式形成圍繞凹槽的支撐。
底模肩區擁有的距離在邊界區和凹槽之間以及各個凹槽之間為1-50mm，優選為5-25mm。
夾緊裝置的邊界區或底模的邊界區或夾緊裝置和底模的邊界區兩者可在其部分或整個平面上擁有凹凸的圖案。典型的圖案為波形，夾心餅干表面的圖案、浮雕圖案、蜂房形、線結形、鋸齒形或拉毛的表面等等。作為凹凸圖案的代替或補充可采用例如由橡膠和類似的塑性材料制成的連續周邊板條。
加工過程中較有利的是將夾緊裝置和底模的邊界區扣在金屬-塑料-復合板上加以固定，有時通過凹凸圖案加強，使復合板固定而且不能延伸。底模的肩區宜與相對的夾緊裝置保持一定距離，在這個區域內金屬-塑料-復合板不與夾緊裝置接觸，金屬-塑料-復合板可隨沖模下降的程度拉伸或流動。
底模的肩區可全部或部分被敷在其表面上的至少一層低摩擦層所覆蓋。這里的低摩擦是指按英國標準BS 2782中的311A方法測出的值為0.2-2.1(無量綱數)的摩擦。低摩擦層可以含有塑料，例如聚四氟乙烯、聚甲醛(聚縮醛，POM)、聚乙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯，或由這些物料組成。該低摩擦層也可擁有上列兩種或更多種的塑料的混合物或一種或多種塑料與分散型的硬質物料，如與玻璃球的混合物。亦可考慮用另外的材料代替塑料作低摩擦層，例如鋁或鉻鋼一類金屬，特別是帶拋光表面的金屬。另外可采用陶瓷層或石墨-，硼氮化物-或含硫化鉬的物料作低摩擦表面層。底模肩區低摩擦層的厚度并不重要，因為只是表面起作用。工業應用上對表面層提出了較嚴的摩擦要求，層的厚度要考慮耐磨損和剝蝕。因此，在應用上述材料時，層的厚度可達0.5-20mm。塑料層可以預成型配件的形式鑲入凹進的底模肩區或通過噴涂、涂抹、用刮板涂布或其它涂敷工藝涂敷。塑料亦可涂敷于其它材料，如陶瓷或金屬制的底材上。金屬層可用化學或物理方法涂敷于底膜上，如通過電鍍或電解沉積，鍍金屬或真空蒸汽沉積，或者底模至少部分由相應的金屬組成。
具有高摩擦成型效能表面的沖模和具有低摩擦成型效能表面的沖模通常可由一個固定裝置，例如固定板和一定數量的沖模構成。沖模頭的數目宜與凹槽的數目相當。沖模頭插入夾緊裝置上相應的孔和底模的凹槽中。
對于具有高摩擦成型效能表面的沖模最少是指對成型有效的表面，即沖模或沖模頭與復合板直接接觸表面要擁有高摩擦成型效能。這里所指的高摩擦系指按照英國標準BS 2782中331A方法測定的范圍，其值為1.0-3.0(無量綱數)。高摩擦表面可含有金屬，如鋼或塑料，如聚縮醛(POM)、聚乙烯、橡膠、硬橡膠、或生橡膠、包括丙烯酸聚合物，或可由這些材料所組成。可通過加工，如拉毛處理賦予金屬表面高摩擦性能。
對于具有低摩擦成型效能表面的沖模，至少其有效成型表面，即沖模或沖模頭與復合板直接接觸的表面具有低摩擦。這里的低摩擦系指按照英國標準BS 2782中311A方法測定，其值為0.3-2.1(無量綱數)的摩擦范圍。低摩擦層可含有金屬，如鋼，或塑料，如聚四氟乙烯、聚甲醛(聚縮醛，POM)聚乙烯或聚對苯二甲酸二乙醇酯或由這些材料所組成。低摩擦層亦可擁有由一種或多種上述的塑料的混合物或一種或多種塑料與分散型的附加的硬質物料，如與玻璃小球的混合物。亦考慮用另外的材料代替塑料作低摩擦層，例如金屬，特別是帶拋光表面的鋁或鉻鋼。另外一些可采用的低摩擦表面層如陶瓷層或石墨-，硼氮化物或含硫化鉬的層。
應用本發明的方法時，一個或幾個高摩擦沖模或沖模組所具有的摩擦數值應大于低摩擦沖模所具有之數值。
作為金屬-塑料-復合板可采用含有厚度為8μm-150μm的金屬箔，優先采用厚度為20-80μm。該箔可以是，例如，鋼、鐵、銅，優先選用鋁箔。金屬箔亦可包括主要由所述金屬組成的合金。例如優先選用的鋁箔可由純度至少為98.0％，宜用98.3％，更好些為98.5％，特好為98.6％的鋁制造，其余的百分含量數則為雜質。另外，亦可采用AlFeSi型或AlFeSiMn型的鋁箔。
作為塑料可采用例如層、膜或膜的復合物，其中膜或膜的復合物可單軸向或雙軸向延伸，該塑料為聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯及其它系列的熱塑性塑料。
聚烯烴系列的熱塑性塑料的典型例子可以舉出聚乙烯，如MDPE、HDPE、單軸向或雙軸向延伸的聚乙烯、和聚丙烯如鑄造型-聚丙烯和單軸向或雙軸向延伸的聚丙烯，或者從聚酯系列可舉出聚對苯二甲酸二乙醇酯。
在金屬-塑料-復合物中作層、膜或膜的復合物的熱塑性塑料的層厚可為12-100μm，優先選用20-60μm。
金屬箔和熱塑性塑料可通過膠合、輥壓或擠壓膠合制成復合物。層的聯結可根據情況采用粘合膠和粘接劑，要聯接的表面可通過等離子體-、電弧-或火焰預處理改性。
金屬-塑料-復合物的例子是第一層為由所列熱塑性塑料制造的膜或復合膜，第二層為金屬箔，第三層為涂敷于金屬箔自由面上的聚烯烴，如聚乙烯或聚丙烯或由PVC所組成的印記層。
另外，可采用的金屬-塑料-復合物是例如由所列熱塑性塑料的膜或膜的復合物構成的第一層，金屬箔構成的第二層和，例如由所列熱塑性塑料構成的膜或膜的復合物或擠壓層構成的第三層，亦可考慮另外加層，例如印記層。
金屬-塑料-復合物可至少在其一個外側面或者兩個外側面上擁有印記層，其形式為可在面上蓋印或加印漆的膜。印記層可根據其用途放在復合物結構的最外層，此印記層在成型包裝時應對著內含物一面或肩面，以便能夠在蓋面層上打標記。
金屬-塑料-復合物的典型實例為oPA 25/Al 45/PVC 60，oPA 25/Al 45/oPA 25，Al 120/PP 50，oPA 25/Al 60/PE 50，oPA 25/Al 60/PP 60，oPA 25/Al 45/PVC 100，
oPA 25/Al 60/PVC 60，oPA 25/Al 45/PE-涂層，oPA 25/Al 45/cPA 25，oPA 25/Al 60/PVC 100以及oPA 25/Al 60/oPA 25/EAA 50。其中oPA表示定向聚酰胺，cPA表示鑄造型聚酰胺，PVC表示聚氯乙烯，PE表示聚乙烯，PP表示聚丙烯，EAA表示乙烯丙烯酸以及Al表示鋁，數字表示該層或箔的厚度，單位為μm。
本發明還涉及實施本發明方法操作的設備，其中底模和夾緊裝置擁有相互疊合的邊界區，它們將復合板固定在底模邊部和夾緊裝置邊部之間，使其固定和不能拉伸，而沖模則避開底模的肩部將復合板的中部推進到底模的模孔內，模孔在底模的肩區環繞的中心部分，肩區的表面比底模的邊界區表面低0.01-10mm，復合材料在肩區在表面上以滑動或流動的方式被拉伸和/或伸展。
對于實施本方法的設備中，底模肩區表面比底模邊界區表面低0.1-2mm，優先采用0.1 5-0.3mm是適當的。
實施本發明優選的設備中，底模肩區全部或局部用低摩擦表面層覆蓋，其摩擦宜在0.3到2.1范圍。
實施本方法優選的設備至少有一個具有高摩擦成型效能表面的沖模和至少一個具有低摩擦成型效能表面的沖模。
此外，實施本方法的優選設備中，由鋼、聚縮醛(POM)、橡膠、生橡膠或丙烯酸生橡膠制作的沖模，它具有高摩擦成型效能的表面。
實施本方法的優選設備中還有由鋼、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚乙烯或聚對苯二甲酸二乙醇酯制成的具有低摩擦成型效能表面的沖頭。
本發明還包括按照本發明方法制作的冷成型的成型包裝構件，其中成型包裝構件由金屬-塑料-復合板制成。
按照本發明方法制作的冷成型的成型包裝盒構件的優點是成型包裝構件，由金屬-塑料-復合板制成其中包含oPA 25/Al 45/PVC 60或oPA 25/Al 45/oPA 25或Al 120/PP 50或oPA 25/Al 60/PE 50或
oPA 25/Al 60/PP 60或oPA 25/Al 45/PVC 100或oPA 25/Al 60/PVC 60或oPA 25/Al 45/PE-涂層或oPA 25/Al 45/cPA 25或oPA 25/Al 60/PVC 100或oPA 25/Al 60/oPA 25/EAA 50。其中oPA表示定向聚酰胺，cPA表示鑄造型聚酰胺，PVC表示聚氯乙烯，PE表示聚乙烯，PP表示聚丙烯，EAA表示乙烯丙烯酸以及Al表示鋁，數字表示該層或箔的厚度，單位為μm。
應用本發明的冷成型的成型包裝構件可作為容器在凹槽里分別接受塊狀物品。例如泡式-或壓出式包裝盒，在一個包裝盒的每個凹槽中可接受一、二或三粒藥丸、糖衣藥片、藥丸、安瓿瓶等。
也就是說，用本發明的方法可將金屬-塑料-復合物制成冷成型的成型包裝盒，作為藥品、食品、飲用品、技術產品的泡式包裝盒，其底或蓋可以是半硬和硬的盒，或作包裝套等等。
例如在用PVC一類塑料膜熱成型作泡式包裝時，可達到高坡度的側壁。但是，用含金屬箔的疊壓板迄今還不能在成型包裝件，如泡式包裝的凹槽中達到這種側壁坡度，這表明必須采用比貨物大得多的包裝。用本方法獲得的成型包裝盒，就沒有如熱成型的塑料泡式包裝那樣只能做成低坡度的側壁的缺點。按照本方法可成功制作成型的包裝盒，其包裝尺寸，如果不優于，也至少可與現行的塑料泡式包裝相比，從而使包裝形式更緊湊達到增加經濟效益的目的。也成功地改善無孔成型的深度。
徑深比，即凹槽的直徑與凹槽深度之比可達2-3。凹槽的直徑，如果涉及非圓形截面，如凸形截面例如橢圓、蛋形、多邊、長方、梯形、菱形等則可理解為其最小直徑。
單個凹槽的最大直徑可達1-500mm，優先選用3-30mm，凹槽深度可達1-100mm，優先選用3-30mm。
每個底盤的凹槽數無關緊要，可含一、二或多個凹槽。對于藥品包裝通常采用6-40個凹槽。
本發明的冷成型應理解為溫度在10-35℃，優先選用20-30℃范圍。
為制造成型包裝盒如泡式包裝盒，特別是泡式包裝盒的底盤，所加工的復合物既使在大的徑深比情況下也保持無孔狀態，成型過程中的廢品率亦會明顯降低。


圖1-9較詳細地以實例對本發明加以說明。
圖1按照當前的技術水平示意表示冷成型泡式包裝盒的制作設備的剖面。
圖2和圖3為本發明的設備剖面，分為兩個相互連接的工藝步驟表示。
圖4表示本發明的設備的底模俯視圖。
圖5表示本發明的設備的夾緊裝置俯視圖。
圖6示意表示本發明的工藝過程。
圖7和8示意表示本發明設備的另一方案的剖面圖，分為兩個相互連接的工藝步驟。
圖9表示沖模頭的剖面圖。
圖1表示按照當前技術水平的設備，該設備包含底模1，夾緊裝置5和沖模6。按當前的情況，沖模具有支架。(圖中未畫出)，并有許多沖模頭固定其上。沖模頭的數目與底模1凹槽數相當。沖模或單個沖模頭6穿過夾緊裝置的孔7。在底模1和夾緊裝置5之間放置金屬-塑料-復合物20。通過施壓，夾緊裝置5壓到底模1上，此時金屬-塑料-復合物20被緊夾在底模1和夾緊裝置5之間的所有接觸部位，基本上不能延伸。沖模6在強力作用下通過夾緊裝置的孔7下降，接觸到金屬-塑料-復合物20″，并使金屬-塑料-復合物成形的同時，沖模頭6通過底模的凹槽8下降，直到金屬-塑料-復合物達到預期的成形程度。
金屬-塑料-復合物被緊夾在夾緊裝置5和底模1之間的邊界區以及肩區13，復合物的成形只發生在凹槽8范圍所覆蓋的金屬-塑料-復合物區內。
圖2和3中示出本發明的方法分兩步實施的情形，其中表示了設備的剖面，即底模1、夾緊裝置5和沖模(模具頭)6。夾緊裝置5擁有邊界區12，底模1也有邊界區11。在底模1的邊界區11范圍放置了凹凸圖案模9。以底模1的邊界區11的高度為基準，整個肩區13，即位于邊界區11以內的圍繞模孔的底模部分的位置要低些。
在底模1的肩區13范圍內安置層狀物3。該層狀物3在圖2和3中用斜線標出。層狀物3是一層具有低摩擦效能的材料，例如由聚四氟乙烯、聚甲醛、聚烯烴或聚對苯二甲酸二乙醇酯等組成。層3宜于延伸到底模1的整個肩區13。根據具體情況，層3也可能只是部分覆蓋肩區13。
底模1的肩區13部分的凹陷程度可通過切削加工形成，如銑、削或通過火花電蝕進行。底模1可能分成兩個部分，其中邊界區11和肩區13可相對移動和調節，在達到預期的高度差時才加以固定。底模1亦可能是一個鑄件，該鑄件具有形成肩區13的凹陷。相應地可以設想，夾緊裝置5與底模1相對的表面也不是一個平面，而是一個邊界區12和一個與邊界區12對比稍凹進去些的肩區。
在按照本發明設計的設備中，金屬-塑料-復合物20預先成型。即金屬-塑料-復合物20可制成卷在供料輥上的長卷或一張一張地送入設備中。不同程度成形的金屬-塑料-復合物部分分別用20′，20″和20表示。金屬-塑料-復合物20在夾緊裝置5和底模1之間，特別是底模1的邊界區11被夾緊裝置邊界區12覆蓋的那個部分被緊緊夾住而不被拉伸。沖模6在強力作用下下降經夾緊裝置的孔7接觸到金屬-塑料-復合物20″。在金屬-塑料-復合物成形期間，沖模6下降進入底模的凹槽8，直至金屬-塑料-復合物達到預期的成形程度。金屬-塑料-復合物20可在整個肩區13，即從邊界區邊部到凹槽8之間的肩區，隨著沖模6下降到凹槽8中的程度而不斷流動和被拉伸發生成形。此外，金屬-塑料-復合物20′在肩區和沖模頭6之間也在拉伸作用下成形。沖模頭6具有高摩擦效能的表面，其截面宜于制成圓柱形或桶形，即在沖模底和側壁之間的邊或棱具有小的曲率半徑，而且沖模的側壁與模底的夾角陡峭，或互相垂直。變形將進行到凹槽深度達到最終深度的100％。
圖3表示本發明方法的第二步，底模1、夾緊裝置5、孔7和8、凹凸圖案模9、邊界區11、邊界區12和肩區13與方法的第一步在設備方面沒有多大差別。在方法的第二步中，在金屬-塑料-復合物20繼續成形期間，其它沖模6下降到底模的凹槽8中，直到金屬-塑料-復合物達到預期的成形程度。此外金屬-塑料-復合物20可在整個肩區13，即從邊部到凹槽8之間的肩區，隨著沖模6下降到模孔8中而流動以及被拉伸而成形。金屬-塑料-復合物20′還在肩區和沖模6之間被進一步拉伸成形。在第二個成型步驟中可示范地采用截面為截錐體形的沖模6，它的有效成型表面具有低摩擦成型效能，從而可使金屬-塑料-復合物20″亦可在沖模6的有效成型表面區域內流動。成形至少進行到所形成凹槽的深度達到最終深度的100％。
圖4為底模1的俯視圖，表示邊界區11和肩區13。邊界區11可具有凹凸圖案模9。肩區13相對于邊界區11要低0.01-10mm。在一種較好的實施方案中，肩區13的部分平面，特別是整個平面上用上述的低摩擦覆層或層3所覆蓋。在肩區13中，作為典型表示了規則排列的凹槽8。通常這種孔隙的橫截面為圓形或橢圓形。制成多邊形截面的凹槽，例如長方形、正方形或六角形也不成問題。
圖5表示夾緊裝置5的平視圖。與底模和在制造過程中將復合物放入其間的夾緊裝置5的表面14可為一平的表面。復合物在加工狀態下被夾緊在由夾緊裝置5的邊界區12和底模1的邊界區11所組成的接觸平面上，使該復合物不能活動和被拉伸。夾緊裝置5亦可用邊區12和位于該邊界區以內凹進的部分代替該表面，或者夾緊裝置基本僅由邊界區組成，即呈一個環。
在夾緊裝置5的邊界區12內可排列部分平的或全平的凹凸圖案模。代替或與凹凸圖案模相結合，可由塑性材料如橡膠等等構成邊框，該邊框使夾緊作用加強。夾緊裝置5的邊界區宜于正對底模1的邊界區11排列，而且兩個邊界區11和12基本上具有相等的尺寸。
夾緊裝置5擁有多個孔7或掏空的孔隙，在本發明中為鉆孔。鉆孔7可被沖模或沖模頭所貫穿，因而鉆孔的位置及排列與底模1的凹槽8相同，其大小至少與凹槽8基本相等。
圖4中的A-A線和圖5中的B-B線表示底模1和夾緊裝置5剖面的位置，這兩剖面示于圖2和3中。
圖6為本方法的簡化后的示意圖。金屬-塑料-復合材料從滾筒23展開并送到初級沖模體的沖模頭6′下，接著再送到次級沖模的沖模頭6″之下。在這里金屬-塑料-復合材料20分兩個步驟成形為凹槽并制成成型包裝構件。接著向該成型包裝構件放入物品22。然后，可連續地用封膜21加封，該封膜從貯輥24展開并封在成型包裝構件之上。然后再將不斷的包裝構件截短成預定的包裝尺寸。
圖7和8表示本發明方法的另一方案，該方法分兩步實施，圖中表示了設備的剖面，它們為底模1，夾緊裝置5和沖模6。另一些部件及其標號可根據圖2和3讀出。底模1的肩區13內放置涂層3。涂層3在圖7和8用斜線加深標明。涂層3由一種低摩擦材料層組成，如圖2和3所示。圖7表示第一工序。金屬-塑料-復合材料20在沖膜6的作用下成形。沖膜6是一種組合件，由例如兩部分組成。空心圓形的沖模25，其俯視圖為環形，具有高摩擦成型效能的表面，它下降時可使金屬-塑料-復合材料成形。按照圖8，金屬-塑料-復合材料的最終成形在第二步驟中實現。作為沖模6的一個部分，圓柱形沖模26套裝在沖模25中并可以滑動。按照圖7，沖模25達到其最終位置后就停留在這里保持下降狀態。沖模26從沖模25向下滑出，并超出沖模25的下降位置。此時，具有低摩擦成型效能表面的沖模26使金屬-塑料-復合材料20成形，其深度宜超過預期成形深度的100％。
圖9示出一種整體式沖模6，由不同的摩擦成型效能的材料27、28、29組成。與此相應沖模6在其有效成型表面30所具有之摩擦效能較表面31的摩擦效能高。有效成型表面32的摩擦效能則比有效成型表面31的摩擦效能低。
在本發明的實施方案圖中，所表示的底模相當小。按照本發明，底模亦可這樣制成，其肩區可分為若干橫向板和/或縱向板。在這些板區內，金屬-塑料-復合材料分別被夾緊裝置夾緊。從而可以例如用一個底模，在一個沖模的沖程中制成多個成型包裝構件。成型后同時制得的成型包裝構件可沿隔板區加以切開。
權利要求
1.一種制造冷成型的成型包裝構件的方法，該包裝構件至少有一個由金屬-塑料-復合材料(20)制成的凹槽，其中復合材料(20)固定在夾緊裝置(5)和底模(1)之間，底模(1)至少有一個模孔(8)，具有低摩擦成型效能表面的沖模(6)，以一步或多步進入底模的模孔(8)中，從而該復合材料成型為具有一個或多個凹槽的成型包裝構件，其特征在于底模(1)及夾緊裝置(5)擁有相對的邊界區(11，12)，底模(1)的邊界區(11)以內為肩區(13)，后者圍繞單個模孔(8)或多個模孔(8)，肩區(13)的表面比底模(1)的邊界區(11)的表面低0.01-10mm，具有高摩擦成型效能表面的一個初級沖模(6)或多個初級沖模(6)以一步或多步使金屬-塑料-復合材料成形，最多至達到凹槽最終深度的100％，接著用具有低摩擦成型效能表面的一個二級沖模或多個二級沖模(6)，以一步或多步使預成形的金屬-塑料-復合板材料成形，直至至少達到凹槽最終深度的100％。
2.權利要求1的制造冷成型的成型包裝構件的方法，其特征在于，一個或多個初級沖模(6)在第一步中的推入深度為凹槽最終深度的90％，然后在第二步中一個或多個二級沖模的推入深度為最終凹槽深度的100-115％。
3.權利要求2的方法，其中一個或多個初級沖模在(6)在第一步中的推入深度為凹槽最終深度的70％。
4.權利要求2的方法，其中一個或多個初級沖模在(6)在第一步中的推入深度為凹槽最終深度的50％。
5.權利要求1的制造冷成型的成型包裝構件的方法，其特征在于，具有高摩擦成型效能表面的沖模(6)在復合材料(20)和沖模表面之間的摩擦高于具有低摩擦成型效能表面的沖模(6)的摩擦。
6.權利要求1的制造冷成型的成型包裝構件的方法，其特征在于，借助于底模(1)和夾緊裝置(5)將復合材料(20)固定，并用兩個或多個套管式安裝可互相滑動的沖模(6)，使該沖模相繼被推入底模(1)的模孔(8)中，使復合材料(20)成形。
7.權利要求1中的制造冷成型的成型包裝構件的方法，其特征在于，第一沖模(25)呈環形，特別是具有高摩擦成型效能的表面，該沖模下降到底模(1)中使復合材料(20)成形，第一沖模(25)停留在其預成型位置，第二圓柱形沖模(26)套裝在第一環形沖模(25)中滑動并具有低摩擦成型效能表面，該第二沖模接著下降使復合材料(20)成形到最終狀態。
8.權利要求1的制造冷成型的成型包裝構件的方法，其特征在于，借助于底模(1)和夾緊裝置(5)將復合材料(20)固定，兩個或更多個沖模(6)相繼推入底模(1)的模孔(8)中，又重新提出，使復合材料(20)成形。
9.權利要求8的制造冷成型的成型包裝構件的方法，其特征在于，沖模或沖模頭(6)在其有效成型表面上擁有不同的摩擦，第一個具有高摩擦成型效能表面的沖模(6)插入后再將此沖模(6)回升，接著插入第二個具有低摩擦成型效能表面的沖模(6)，或采用三個或多個沖模(6)，其有效成型表面具有兩種不同的摩擦，或具有逐級下降的摩擦。
10.權利要求1的制造冷成型的成型包裝構件的方法，其特征在于，多個底模(1)與其夾緊裝置(5)按順序排列，并且對每個底模(1)配備一沖模(6)，復合材料(20)逐步從一個底模(1)轉移到另個底模(1)，復合材料(20)至少在一個底模(1)中發生預成形，預成形的復合材料(20)轉移到下一個底模(1)，并在最后一個底模(1)中最終成型為成品。
11.權利要求10的制造冷成型的成型包裝構件的方法，其特征在于，兩個底模(1)和其夾緊裝置(5)按順序排列，并且對每個底模(1)配備一沖模(6)，復合材料(20)逐步從一個底模(1)移動到另一底模(1)，復合材料(20)在第一個底模(1)中發生預成形，預成形的復合材料(20)移動到第二個底模(1)并在第二個底模(1)中最終成型為成品。
12.權利要求10的制造冷成型的成型包裝構件的方法，其特征在于，在多個底模(1)按順序串聯的情況下，所附屬的沖模(6)中，第一個沖模(6)的有效成型表面具有高摩擦，最后一個沖模(6)具有低摩擦；在多個按順序串聯的底模(1)的情況下，其附屬的沖模(6)中，第一組沖模(6)的有效成型表面擁有高摩擦，第二組沖模(6)具有低摩擦，或者各個沖模(6)的摩擦效能逐級遞減。
13.權利要求10的制造冷成型的成型包裝構件的方法，其特征在于，在兩個按順序串聯的底模(1)的情況下，所附屬的沖模(6)中，第一個沖模(6)的有效成型表面具有高摩擦，第二個沖模(6)則具有低摩擦。
14.權利要求1的制造冷成形的成型包裝構件的方法，其特征在于，使含下列材料的該結構的金屬-塑料-復合材料(20)成形oPA 25/Al 45/PVC 60或oPA 25/Al 45/oPA 25或Al 120/PP 50或oPA 25/Al 60/PE 50或oPA 25/Al 60/PP 60或oPA 25/Al 45/PVC 100或oPA 25/Al 60/PVC 60或oPA 25/Al 45/PE-涂層或oPA 25/Al 45/cPA 25或oPA 25/Al 60/PVC 100或oPA 25/Al 60/oPA 25/EAA 50，其中oPA表示定向聚酰胺，cPA表示鑄造型聚酰胺，PVC表示聚氯乙烯，PE表示聚乙烯，PP表示聚丙烯，EAA表示乙烯丙烯酸以及Al表示鋁，數字表示該層或膜的厚度，單位為μm。
15.用于制造至少具有一個凹槽的冷成形的成型包裝構件的設備，該構件由金屬-塑料-復合材料(20)構成，在該設備中復合材料(20)固定在夾緊裝置(5)和底模(1)之間，且底模(1)至少具有一個模孔(8)，具有低摩擦成型效能表面的沖模(6)，以一步或多步進入底模(1)的模孔(8)中，從而使復合材料(20)成形成帶一個或幾個凹槽的成型包裝構件，其特征在于，底模(1)和夾緊裝置(5)具有相對的邊界區(11，12)，將復合材料(20)緊夾在底模邊界(11)和夾緊裝置邊界(12)之間，并使其不被拉伸，一個或多個具有高摩擦成型效能表面的第一級沖模(6)，以一步或多步使金屬-塑料-復合材料預成形最多至最終凹槽深度的100％，一個或多個具有低摩擦成型效能表面的第二級沖模(6)以一步或多步使預成形的復合材料(20)成形到至少至凹槽最終深度的100％，并將位于底模(1)的肩區(11)的復合材料(20)從底模(1)的肩區拉向模孔(8)，該凹槽位于底模(1)的肩區(11)內，肩區(13)的表面(3)比底模(1)的邊界區(11)低0.01-10mm，復合材料(20)可在肩區(13)的表面(3)上在拉力下滑動或流動，和/或被拉伸。
16.權利要求15的設備，其特征在于，底模(1)的肩區(13)的表面(3)較底模(1)的邊界區(11)的表面低0.1-2.0mm。
17.權利要求16的設備，其特征在于底模(1)的肩區(13)的表面(3)較底模(1)的邊界區(11)的表面低0.15-0.3mm。
18.權利要求15的設備，其特征在于，底模(1)的肩區(11)全部或部分用低摩擦表面層(3)覆蓋。
19.權利要求18的設備，其中底模(1)的肩區(11)全部或部分用低摩擦表面層(3)覆蓋，摩擦為0.3-2.1。
20.權利要求15的設備，其特征在于，具有高摩擦的沖模(6)的有效成型表面含有或由下列材料制成鋼、聚縮醛(POM)、聚乙烯、橡膠、硬橡膠、生橡膠或丙烯酸聚合物。
21.權利要求15的設備，其特征在于，具有低摩擦的沖模(6)的有效成型表面含有或由下列材料制成聚四氟乙烯、聚甲醛、聚乙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯。
22.按權利要求1制造的冷成型的成型包裝構件作為容器的應用，在其凹槽中分別容納塊狀物品。
全文摘要
本文涉及由金屬－塑料－復合材料制作含有至少一個凹槽的冷成型的成型包裝構件的方法。這種構件可用來制造例如壓出式包裝盒或泡式包裝盒的底盤。根據本方法,復合材料(20)固定在夾緊裝置(5)和底模(1)之間。底模(1)擁有至少一個凹槽(8),沖模(6)推進入凹槽(8)中,從而使復合材料(20)變形,而成為含一個或若干凹槽的成型包裝構件。底模(1)和夾緊裝置(5)擁有相對疊合的邊界區(11,12),底模(1)在邊界區(11)以內有肩區(13),后者圍繞一個或多個凹槽(8)。肩區(13)的表面比底模(1)的邊界區(11)的表面低0.01—10mm,一個或幾個初級沖模(6)具有高摩擦成型效能表面使金屬－塑料－復合材料(20)在一個或多個步驟中成型,直至達到凹槽最終深度的100%,接著,一個或幾個次級沖模(6)具有低摩擦成型效能表面,使預成型的金屬－塑料－復合材料在一個或多個步驟中最終成型,直至至少達到凹槽最終深度的100%。
文檔編號B29C67/00GK1209089SQ96199941
公開日1999年2月24日 申請日期1996年12月4日 優先權日1995年12月12日
發明者P·蔡特, H·奧斯特 申請人:瑞士鋁業技術及管理股份公司