CN101218085A - 注射压缩模制设备 - Google Patents

Abstract

注射压缩模制设备包括两个模具部件(32，36)，所述模具部件(32，36)限定出模具型腔并被安装在注射模制压机的两个可相对移动的板盘(40)上。作动器(44)与板盘(40)串联地安置，从而作用在模具部件(36)的至少一个上，并且所述作动器按与所述板盘的移动同步的方式被控制，使在每一制品模制周期的一个模具闭合阶段中的两个模具部件(32，36)的相对速度能够被改变，所述模具部件的相对移动速度是所述板盘(40)和作动器(44)的移动速度的矢量和。

Description

注射压缩模制设备

技术领域

[01]本发明涉及用于塑料材料的注射压缩模制的设备。

背景技术

[02]众所周知，通过注射模制形成大而薄的制品是困难的。理由是，模具的两个部件之间的间隙小，并且，对于由模制机器施加的、在所述间隙离用于驱使塑料填充模具的注射点的最远端处的有效压力而言，材料必须移动的距离太长。简而言之，“流动路程与厚度的比率”太长。

[03]按常规，薄的制品通过真空或压力成型来形成，在这种成型过程中，一个塑料材料片体被拉伸以符合模具的形状。由于它们不能生产均匀壁厚或具有增加或减小壁厚区域的制品，此项技术的应用受到局限。这是由于，仅仅制品的一个表面被模制，并且，任何一点的厚度严格地取决于原始片体的厚度及其变形程度。

[04]这个问题已经通过EP 1360057克服了，该专利公开了将融化的塑料材料注入一个开放式模具，注射后在高压下通过闭合模具来迫使所述塑料材料充满模具。此方法使不流动的便宜材料的使用成为可能，并还保证了薄壁部分可被容易地制成。

[05]众所周知，在EP 1360057之前，在以常规方法将塑料融体注入模具型腔后，为了施加额外的压力必须移动一个模具部件。此方法--即公知的注射压缩模制(ICM)提供了更长的流动距离、更薄的壁厚及更低的材料应力的优点。这一直使得所述方法适合于模制诸如CD和DVD(由于改进的内部应力)以及交通工具的壳体和仪器面板(由于改进的冲击抗力)之类的制品。

[06]在通过封闭模具型腔而压缩塑料融体的程度方面，公知的ICM方法不同于EP 1360057。在较新的技术中，模具部件的相对位移超出最终模具厚度的十倍多，并且可达到最终模制厚度的二百倍。这与公知的ICM方法形成对照，在ICM方法中使用了典型的两倍于最终壁厚的相应移动。

发明内容

[07]本发明涉及对在EP 1360057中描述的设备的改进。

[08]按照本发明，提供一种注射压缩模制设备，所述设备包括两个模具部件，所述两个模具部件限定出一模具型腔，并且被安装在注射模制压机的两个可相对移动的板盘上，其中，作动器与所述板盘串联地安置，从而作用在所述模具部件的至少一个上，并且所述作动器按与所述板盘的移动同步的方式被控制，使在每一制品模制周期的一个模具闭合阶段中的两个模具部件的相对速度能够被改变，所述模具部件的相对移动速度是所述板盘和作动器的移动速度的矢量和。

[09]本发明基于这样的实施例：在闭合的最后阶段，模具速度是比在获得均匀厚度以及好的表面光洁度的模制制品过程中使用的压力更为重要的参数。尽管注射模制压机在模具闭合时能够施加并维持所期望的高压，但在模具被完全闭合之前它们的移动速度不必是最佳的。对于更薄的区域，该速度可能太低，而对于更厚的区域，该速度可能太高而不可控制。

[10]在一应用增力装置的压机的情况下，在液压缸和板盘之间起作用的杠杆系统的机械优点在于增加闭合压力，但同时也使板盘的移动速率降下来。本发明不是试图改变压机，而是通过这样的方式克服难题：将作动器与所述板盘的至少一个串联地布置，以辅助所述压机的板盘的相对移动，作动器优选地被构建在该模具中。

[11]作动器可以是一个流体操作的活塞，优选地是一液压活塞。

[12]在EP 1360057的冲模设备中，当塑料材料被注入模具型腔时，必须允许一个模具部件移向所述板盘。为了以紧凑的方式协调这两个特征，本发明的一优选实施例的作动器被构造成一环形的第一活塞，该第一活塞可接受一第二活塞，所述第二活塞作用在所述的一个模具部件上。

[13]常规地，所述两个活塞借助于一个十分微弱的力被分开，从而，当塑料材料在模具型腔完全闭合前被注入模具型腔时，允许所述一个模具部件移向所述的相关联的板盘。

附图说明

[14]现在将通过实例并参考附图进一步描述本发明，其中：

[15]图1是本发明的设备示意透视图，

[16]图2是图1的用以生产隔氧坯体的凸模和凹模的截面图，及

[17]图3到图7是图1的注射模具在形成一个容器的周期中不同阶段的截面图。

具体实施方式

[18]图1示意性示出了用于形成例如包装黄油通常使用的典型方形容器的设备10。目前这种容器通常由热塑成型而形成。在这种方法中，通过施行的真空和可选的机械辅助拉伸平坦片体以符合凹模。此方法的缺陷在于所形成的容器底部较之需要的厚些，同时边和角被不必要地削弱。换句话说，最好的用途不是用塑料材料制造。此外，塑料材料不含隔氧层，并且这降低了包装食品的保存期限。

[19]常规注射模制方法可选地被用来形成这样的制品，但其长度与厚度的比率这样的，以致于不得不使用昂贵的材料。即使当使用低粘性塑料材料时，容器的侧边也被迫做得较需要的厚些。如果使用注射模制方法，可能必须使用一个以上的注射口，尤其在容器是矩形的情况下。同样还必须修改底部不同区域的厚度，以便流动阻力有利于融化的塑料材料流向转角，从而产生“蝴蝶结(bow tie)”效应。当使用热塑成型时，塑料材料是不隔氧的。

[20]由于容器的成分在整个壁厚上是同质的，所以用上述方法生产的容器是渗氧的。因为没有隔氧塑料材料是轻易地可利用的——这对接触食物是安全的，因此只能在壁部是不均质的情况下生产食物安全的隔氧容器，这允许通过一不与食物接触的层来形成隔氧层。

[21]图1中的设备可用来生产一种在其壁内具有三层(或更多层)的容器。由于容器的壁厚小，隔氧层的厚度必须更小。出于这种原因，铝被选做隔氧层，因为甚至一以微米计的厚度的片体可用作有效的隔氧层。然而这种厚度的铝片不能被拉伸，且一旦片体从卷筒分开，它是非常脆弱的并且很难操作。因此，铝用作隔层引起几个问题，所有这些问题在所述图示设备的设计中将得到阐述。

[22]图1中设备10包括冲压机构12、传送机构14和注射压缩模具16。冲压机构12生产一个与最终容器相同形状的铝箔片坯体。在坯体从冲压机构12形成之后，传送机构14传输每个坯体到注射压缩模具16的型腔中，在此处坯体两面包覆以塑料材料，从而形成最终的容器。

[23]如图1和图2所示的冲压机构包括凸模20和凹模22。铝箔片24是在供给滚轴26和拉出滚轴28之间延展的连续卷筒形式。凸模20向凹模22的移动首先从卷筒上切出箔片件，并且，当所述箔片件在凸模20和凹模22之间被冲压时，所述箔片件然后被变形成所希望形状的坯体。由于箔片不能被拉伸，它与外卖的(take-away)铝容器一样，在转角处皱折，当然，外卖的铝容器是更厚的材料。

[24]箔片24可以是约25微米厚度的铝或铝合金。作为变型，箔片24可包括在其两个面上包覆有塑料膜片的铝。在其它情况下，重要的是，坯体表面随后应能够粘接要被绕其注射的塑料材料，并且这可以得助于让箔片穿过一电晕放电氛围或借助于改进附着力的预处理方法喷涂箔片表面的方式。将认识到，如果箔片由包覆过的铝组成，那么最终容器的壁将有五层而不是仅有三层。

[25]由于传送机构14的结构对于本发明不重要，故未示出且不做详细描述。例如传送机构14可由机械臂组成，所述机械臂将坯体从凹模22或凸模20取出，并将其传送到模具型腔，在这里被包封上塑料材料。可使用真空和压缩空气从冲压机械上将每个坯体取出并将其放入模具型腔中。

[26]注射压缩模具16按与WO 02058909中描述的相同的原理操作。然而，在这种情况下，塑料材料被从模具的型芯侧和型腔侧两侧注入，以覆盖所述嵌入的坯体的两个侧面。参考图3到图7可最好地理解注射压缩方法。

[27]图3示出了固定的阴模部件32中形成的模具型腔30。型芯34由型芯垫板36携带，并且通过弹力偏压的圆锥状密封环38环绕其周缘，其按PCT/GB2004/005422中所教导的方式操作。通过注射模制压机的板盘40可将型芯垫板移向阴模部件32和从阴模部件32移开。板盘40可构成常规注射模制机的部件，并且例如，它可液压地、直接地或通过增力装置来操作。如PCT/GB2004/005414所教导，特定地成形的引导指状体35与相应成形的狭槽33配合，以便甚至在模具型腔被完全闭合之前，使模具部件之间相互精确地对齐。

[28]板盘40通过包括支撑板41的配置作用在型芯垫板36上，所述支撑板41容置有两系列连接的同心活塞42和44。活塞42可相对于活塞44移动，并且所述活塞44本身可相对于固定在板盘40上的支撑板41移动。活塞42和44运行的目的和方法将在下面更为详细地描述。

[29]每个型芯垫板36和阴模部件32带有各自的料量柱形体50和52。在所有通过将塑料材料注入部分敞开的模具而形成制品的情况下，使用料量柱形体是重要的，因为不能依赖注射背压来确定充满料量。在本实施例中，需要两个料量柱形体，因为精确设置位于最终制品中的箔片相对侧的塑料材料的相应比例同样重要。阀门80和82将料量柱形体50和52连接到模具型腔或注射螺杆。阴模部件32的料量柱形体52的阀门82总是被连接到注射螺杆54(见图1)，但是，只有当模具被相连通的通道54和56封闭时——所述通道54和56通过阀门58和60开启和闭合，型芯垫板36的料量柱形体50的阀门80才被连接到注射螺杆。根据同样的塑料材料是否被用于容器的内外两侧，型芯垫板36的料量柱形体50既可被连接到与料量柱形体52连接的相同的注射螺杆54，也可被连接到第二个注射螺杆。通道62和64通过门阀66和68可控地将料量柱形体50和52的阀门80和82连接到模具型腔。

[30]一个周期从图3所示位置的模具部件开始。在此位置活塞44被完全收进支撑板41而活塞42被完全伸出，从而在型芯垫板36和支撑板41之间产生一个小间隙。完全开启模具并用一料量的塑料材料填充两个料量柱形体。两料量不必相等，但组合的料量对应于被注入模具型腔的体积，以形成最终容器。

[31]在传送机构14将坯体70放置在模具型腔30中之后，通过板盘40将支撑板41推向图4所示的位置。同时在型芯垫板36和支撑板41之间仍留有间隙，型芯34被推入模具型腔，从型腔置换出滞留的空气。将型芯34推入模具型腔的作用力是作用在活塞42和44之间的一个弱的空气压力。

[32]在图5中示出的周期的下一个阶段中，两个料量柱形体50和52的活塞由外部的作动器72，74操纵，从而将两存储料量的塑料材料泵送进入模具型腔的非圆形底部。要准确地同步操作两个作动器72、74是重要的，要做到这点的一个简单方法是，使用一个单一液压气缸作用在它们两个上，从而在模具接近其完全闭合位置时，确保坯体70的相对两侧上的注射压缩总是相互匹配。同时，阀门80和82及门阀66和68被定位，以允许融化的塑料材料进入模具型腔。

[33]注射压力足以迫使型芯垫板36离开阴模部件，同时抵抗作用在活塞42上的弱空气压力，并且闭合支撑板41和型芯垫板36之间的间隙。型芯移动的能力限制了型腔底部的塑料材料能够达到的压力，以致于塑料材料不能行进到达型腔的侧边。为此，被注射的塑料材料首先展开，以覆盖模具型腔的整个底部并分开模具部件仅足以用于容纳要被供给到底部周边内的预定料量的塑料材料。在这一过程中，密封环38保持与阴模部件32接触。

[34]注射步骤完成后，以图6和7所示的方式实施压缩步骤。由于塑料材料在行进到达模具型腔的侧边时逐渐冷却下来，压缩必须非常迅速地进行，并且出于此种考虑，板盘40的移动速度可以是不充分的。为增加压动塑料材料的速度，活塞44被液压操作，以辅助由推进板盘40导致的型芯34的移动。

[35]当塑料材料流动充满型腔时，型腔通过密封环38和型芯34之间的狭窄间隙排气，但此间隙不允许塑料材料进入。由于在模具被完全闭合时环38密封住型芯34，所以在最终制品上只留下最小的可见印记。

[36]在图7示出的最后步骤中，通过将板盘推进到其终端位置来完全闭合模具，并且塑料材料在型腔内冷却时维持在压缩状态。在下一个运行周期准备就绪时，活塞44被允许缩进到支撑板41中。当模具被完全闭合时，通道58和60相互对齐，门阀54和56及阀门80被开启以允许塑料材料进入型芯垫板36的料量柱形体50。同时，新料量的塑料材料也通过阀门82被直接供给阴模部件32的料量柱形体52。每个料量柱形体50和52的活塞的行程是可调的，从而允许精确设定注射到铝坯体每个侧面的塑料材料量。

[37]这终止了运行周期，并在返回图3中的位置时，成型的制品被推出，一个新的坯体被放入模具型腔，如上所述。

[38]由于塑料材料可以是不透明的，所以铝坯体被折皱不会损坏最终制品的外观。相反地，在容器内侧和外侧上使用不同颜色的塑料材料可增强其视觉吸引力。

[39]因此，可以理解，本发明提供了一种制品的模制方法，其通过嵌合一有效的、隐藏的隔氧屏蔽层将提高食品的保存期限。

Claims (4)

1.注射压缩模制设备，所述设备包括两个模具部件，所述两个模具部件限定出一模具型腔，并且被安装在注射模制压机的两个可相对移动的板盘上，其特征在于，作动器与所述板盘串联地安置，从而作用在所述模具部件的至少一个上，并且所述作动器按与所述板盘的移动同步的方式被控制，使两个模具部件的相对速度在每一制品模制周期的一个模具闭合阶段中能够被改变，所述模具部件的相对移动速度是所述板盘和作动器的移动速度的矢量和。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述作动器是一液压活塞。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述作动器被构造成一环形的第一活塞，该第一活塞可接受一第二活塞，所述第二活塞作用在相关联的模具部件上。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述两个活塞借助于一个十分微弱的力被分开，从而，当塑料材料在所述模具型腔完全闭合前被注入该模具型腔中时，允许所述相关联的模具部件移向所述板盘。

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