CN101304864A - 注射冲击压缩模制 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的模具安装在注射模制压力机的可相对移动的板盘之间，所述注射模制压力机用于物品的注射冲击压缩模制。所述模具包括型腔板(18)，其形成有凹腔(40)；型芯板(12)，其具有至少部分外表面是圆柱形的凸出的型芯(46)；闭合板(14)，可相对于所述型芯板(12)和所述型腔板(18)移动，并且具有与所述型芯(46)的圆柱形外表面密封接触的表面。锁定结构(70)、(72)被提供，从而当允许所述型芯板(12)相对于所述型腔板(18)移动时，锁定所述闭合板(14)。
Description
技术领域
[01]本发明涉及用于注射冲击压缩模制的模具(这里被称为I2CM)。
背景技术
[02]所述I2CM模制工艺从申请人的早期国际专利申请WO02/058909和WO05/068157中已知，并且对于形成具有大的长度厚度比率的物品是有用的。
[03]用于I2CM工艺的所述模具包括型腔板，所述型腔板由凹腔形成，和型芯板，所述型芯板具有至少其部分外表面为圆柱形的凸出的型芯部件，和闭合板，所述闭合板可相对于所述型芯板和所述型腔板移动，并且具有与所述型芯的圆柱形外表面密封接触的表面。为了执行所述I2CM工艺，装置被提供为在闭合所述模具型腔的方向上施加力以使所述型芯板相对于所述型腔板产生压差，所施加的力小于在模制周期的注射阶段中当塑料材料被注入所述模具型腔时分离所述型芯板的作用力。
[04]所述型腔板内的凹腔具有与被模制物品的外表面的相同形状。所述凸出的型芯被接纳在所述型腔板的凹腔内，以形成所述模具型腔，并且具有相应于被模制物品的内表面形状的外形。所述闭合板被提供以密封在所述型芯和所述型腔板的凹腔之间，以便所述模具型腔在所述型芯板的不同位置中可以保持密封。
[05]在所述I2CM模制工艺中，所述模具通过向所述型芯板施加相对小的力来闭合。塑料材料在压力下被注入所述模具型腔，从而只局部地充满所述型腔，并且在所述注射过程中，所述型芯板从所述型腔板向后移动，以允许塑料材料被接纳。一旦预定剂量的塑料材料被注入所述型腔，所述型芯板再次沿一方向移动，以减小所述模具型腔的容积，而此时以足够的力促使所述塑料材料流入所述型腔的薄壁区域，并且充满整个型腔。所述型芯板第二次推向所述型腔板随后的回弹被称为所述I2CM工艺的混合和特征。从所述型腔板和所述型芯板分离的闭合板是必需的，因为在所述混合过程中，在所述型芯、所述凹腔和所述闭合板之间限定的所述型腔保持被密封以便塑料材料不可能漏出是重要的。
[06]所述I2CM工艺不混淆于注射压缩模制(ICM)，所述ICM被用来制造诸如光盘和镜头等物品，其中在首次注射后需要压缩，以补偿塑料材料在其冷却时的收缩。在所述ICM工艺中，在注射阶段的端部，所述模具型腔被完全闭合，并且当所述塑料材料冷却时，所述型腔的容积被减小，以完成一个模制物品，所述物品具有良好的物理性能。作为对比，在所述I2CM工艺中，所述模具型腔第一次仅被局部地充满塑料材料，并且依赖于通过所述压力板盘闭合所述模具，以促使所述塑料材料迅速地进入所述薄壁区域，仅有所述注射压力将不允许塑料材料进入所述薄壁区域。
[07]至今为止，所述I2CM工艺已被用于模制诸如饮料杯和人造黄油包装盒等物品，所述物品具有非常薄的壁厚(小于1mm)。然而，所述工艺不限于具有非常薄的壁厚的物品，而且同样可被用于诸如试管和瓶子预型件等物品，所述物品具有较厚的壁厚而且仍然具有大的长度厚度比率。
[08]用所述I2CM工艺模制具有大壁厚的长而细的圆柱形物品原则上应该不同于模制饮料杯或人造黄油包装盒。但是，实际上所述差别是当杯子被形成时需要仅几毫米的混合，而当形成试管或瓶子预型件时所述混合移动可能需要几厘米。所述型芯的这种明显更大的混合移动使得保持所述模具型腔的密封很困难。
发明内容
[09]为克服上述问题，根据本发明的第一方面提供有注射冲击压缩模具，所述模具用于安装在注射模制压力机的可相对移动的板盘之间，所述注射模制压力机用于物品的模制，所述模具包括：型腔板，其形成有凹腔；型芯板，其具有凸出的型芯，所述型芯的至少部分外表面是圆柱形的；闭合板，其可相对于所述型芯板和所述型腔板移动，并且具有与所述型芯的圆柱形外表面密封接触的表面，和施力装置，其用于施加一个力来相对于所述型腔板在一方向上促压所述型芯板，以闭合所述模具型腔，所述力小于在所述模制周期的注射阶段中当塑料材料被注入所述模具型腔时分离所述型芯板的作用力，其特征在于，配设有锁定结构，从而，在所述模制周期的注射阶段中，当允许所述型芯板相对于所述型腔板移动时，相对于型腔板锁定所述闭合板。
[10]在本发明的第二方面中，提供有一种如下文所述的方法，所述方法在所述附权利要求书的权利要求7中列出。
[11]在现有技术中，由于所述型芯板小的回弹移动，在压缩过程中所述型腔的足够的密封能通过使用一弹簧(spring)来达到，所述弹簧作用在所述型芯板和所述型腔板之间，以促使所述闭合板移向所述型腔板。在模制瓶子预型件时，所述型芯板的大的回弹移动使之变得困难：从所述型芯板一侧施加力到所述闭合板，以便当所述型芯板回弹时保持所述型腔被密封。本发明通过从所述型腔板一侧将所述闭合板保持在其闭合位置，代替从所述型芯板一侧推动所述闭合板，克服了这一难题。
[12]要被提及的是，在JP-1268080中被推荐有用于ICM模制工艺的模具，所述ICM模制工艺包括用于将所述型腔板相对于所述闭合板锁定的装置。在所述后来的模具中，所述锁定装置被提供，从而，在注射被完成后，在所述周期的压缩阶段中，抵抗住起到从所述闭合板分离开所述型腔板作用的非常高的压力。相反，本发明中的所述锁定机构的首要目的在于，在所述模制周期的混合部分过程中，在由所述型芯大的移动导致的注射阶段中避免从所述模具型腔的泄漏。当然，JP-1268080的模具不能被用于I2CM模制周期，因为它不具有用于允许所述型芯在注射压力的作用下回弹的装置。
[13]在诸如用于水和碳酸饮料的PET两升瓶的制造中，普通采取两阶段工艺。在所述第一阶段中，通常通过注射模制生产具有试管形状的预型件，所述试管形状在其一端部处带有外螺纹。在所述第二阶段中，通过组合机械拉伸和吹塑模制，所述预型件被延展以形成最终的瓶子。在其一端部处的所述外螺纹被用于拧紧瓶盖，并且在加工的所述第二阶段中不能被修改。
[14]由于所述外螺旋螺纹，这种预型件不同于杯子和人造黄油包装盒。明显的是，在由一个部件形成的模具内，如果试图生产具有外螺旋螺纹或任何其它类型切口的物品，一旦它凝固，从所述模具退出所述物品是不可能的。因此，形成至少部分所述模具型腔是重要的，所述模具型腔在两个或更多可被移动分开的部分限定所述螺旋螺纹，以便它们可以从所述模制的物品被脱离开。这些模具部件通常被称为分离器(split)并且由分离板来承载。
[15]在此之前，没有进行尝试使用所述I2CM工艺以生产具有切口的物品，因为要求使用分离板。
[16]本发明的一个重大优点是，允许分离板被布置在所述闭合板和所述型腔板之间。
[17]从常规注射模制知道，分离器与所述型腔板机械地互锁，以防止所述分离器在所述模具被闭合时相互被分离。然而，当由所述I2CM工艺模制瓶子预型件时，因需要分离器而造成的困难是：在所述模具被完全闭合之前，在所述压缩行程过程中由所述型芯施加的高压力起到分开所述分离器的作用。本发明的优选实施例通过将所述分离器板和所述闭合板锁定到所述型腔板避免了这一难题。
[18]尽管所述分离器板可永久地被紧固到所述型腔板，优选的是，所述分离器板可移动地被安装在所述闭合板上。
[19]优选地，所述锁定机构由至少一个销钉形成，所述销钉从所述闭合板凸出进入所述型腔板内的孔洞内，并且，有选择地可操作的夹头配设在孔洞内，以接合所述销钉的头部内的切口。
[20]所述夹头可以机械地、电子地、液压地或气动地被操作，优选地，所述夹头施加预载荷以夹住抵靠着所述型腔板的所述闭合板。
附图说明
[21]现在，通过实施例并参考附图来进一步说明本发明，其中：
[22]图1到11全部示出本发明的模具的剖面，所述模具处于通过所述I2CM工艺对预型件进行模制的不同阶段。
具体实施方式
[23]附图中所示的模具由两组板组成，所述板在图1和2中被示出，所述板相互被分开。左侧示出的板组被安装在注射模制压力机的移动板盘上，右侧示出的所述板组被安装在固定板盘上，所述固定板盘被连接到注射螺杆(未示出)。
[24]所述被安装在注射模制压力机的可移动板盘上的板组包括：支撑板10、型芯板12、闭合板14和分离板16。所述固定板组包括：型腔板18、热流道板(hot runner plate)20和计量柱板(dosing cylinder plate)22。与安装在所述移动板盘上的板不同，所述静定板组决不相互移动，并且可被视为一个单独的子组件。所述热流道板20和所述计量柱板22的用途是，在下面被描述的操作周期中的适当时间，注入一个预定剂量的塑料材料到所述模具型腔。
[25]在所述静定子组件内，融化材料通过注射螺杆被注入所述计量柱板22。所述计量柱板22内置有阀24，以引导所述引入的塑料材料进入预定容量的计量柱26。一旦所述计量柱26被充满，所述阀24被操作，从而从所述注射螺杆分离所述计量柱26，并且将其连接到所述型腔板18内的凹腔40内，所述型腔板18构成所述模具型腔的外表面。活塞28被连接到作动器30以将融化的塑料从所述计量柱26排出，然后所述塑料材料经由所述热流道板20内的加热导管流入所述模具型腔。
[26]所述支撑板10被固定到所述注射模制压力机的移动板盘上，所述支撑板10在其内部安装有气缸42。水平平台44也被栓接到所述支撑板10的下侧，其用途是承载和导向所述型芯板12。
[27]所述型芯板12具有从其凸出的型芯46，所述型芯限定所述模具型腔的内表面。所述型芯46包括中空圆柱体，所述中空圆柱体具有闭合的半球状前端部，并且其后端部具有凸缘，所述凸缘被夹在分开的板12a和12b之间，所述分开的板12a和12b相互永久地被紧固以形成所述型芯板12。所述型芯板12的两部分结构允许冷却的介质流过所述型芯46。所述型芯板12被安装在托架48上，所述托架48循着所述支撑平台44的轨道49运行，从而使所述型芯和所述型芯板在附图所示的平面内相对于所述支撑板10从左到右移动。
[28]所述闭合板14被引导，以相对于支撑柱50上的所述型芯板12移动。所述闭合板14承载密封构件52，所述密封构件52与所述型芯46的圆柱形外表面紧密配合并在所有时间将其密封。所述闭合板14由两个臂60悬起(附图中只能看到一个)，所述臂60以其后端部承靠于所述支撑板10上的导向表面61上，并且在其前端部骑坐于被紧固在所述型腔板18上的导向表面62上。所述支撑臂60的用途是保证所述型芯46与所述型腔板18的正确校准。在所述支撑柱50上也被导向的是所述分离板16，所述分离板16承载一对分离器64。
[29]销钉70被安装在所述闭合板14上，并且穿过分离板16啮合在所述型腔板18内形成的孔洞72内。在所述孔洞72入口附近的由液压操作的夹头(未示出)夹紧并且适宜地施加预载荷到所述销钉70的端部，从而在所述操作周期中的某些时间将所述闭合板14和所述分离板16夹紧到所述型腔板18。
[30]在一个注射模制周期的开始时，所述模具的不同组成件处于图1所示的位置。这里，所述型芯板12承靠着所述支撑板10，并且所述分离板16承靠着所述闭合板14，同时一个间隙保持在所述型芯板12和所述闭合板14之间。在这个点上，所述模具被完全打开，并且在上述周期中被模制的物品正好被推出所述型芯46。要注意的是，所述分离器64具有圆锥形渐缩的延长体，所述延长体被接纳于所述闭合板的密封构件52内，因此所述分离器64以放射状地(radially)被保持在一起。
[31]所述周期中的第一步骤在图2中示出，其中，所述气缸42被开动，以推动所述型芯板12离开所述支撑板10。
[32]在图3中所示的下一步骤中，所述注射模制压力机的移动板盘将所述型芯板12、所述闭合板14和所述分离板16推向所述型腔板18。首先的接触发生在所述臂60和所述导向指杆62之间，并且这样保证了所有板相互被校准和相互平行。
[33]在所述闭合板14的销钉70啮合于所述型腔板18的所述孔洞72内时，上面所述夹头被操作，以将所述闭合板14和所述分离板16锁定到所述型腔板18。
[34]要注意的是，所述分离器64具有从其前端部凸出的构造，所述前端部被接纳于圆锥形渐缩的凹口内，所述凹口处于所述型腔板18的相对面。再次地，这种互锁防止所述分离器在所述模具被闭合时分开。所述闭合板14和所述分离板16对所述型腔板18的锁定，不仅保持所述型腔被密封，而且防止所述分离器64在所述型芯板12的随后移动过程中分开。
[35]通过所述注射模制压力机的移动板盘使所述支撑板10的连续前进使所述型芯板12移动到图4所示位置，在此位置所述型芯完全穿入所述型腔板18的凹腔40，并且将所述模具型腔减小到其最小容积，此容积相应于期望的预型件的形状。所述预型件具有：试管相似的端部部区，其在所述凹腔40和所述型芯46之间被限定；和螺旋螺纹部区，其在所述分离器64和所述型芯46的外表面之间被限定。所述型腔的轴向端部由所述闭合板14来限定。被施加在此点以保持所述型腔被闭合的压力仅是所述气缸42的所述压力，而不是所述注射模制压力机的挤压压力。
[36]在图5中，所述作动器30被操作以移动所述活塞28，并且按前述的方法将塑料材料从所述计量柱26注入所述模具型腔。在所述塑料材料被注入时，它不能流入所述型腔的薄壁部分，并且相反建立起的压力促使所述型芯46和所述型芯板12从所述型腔板18回弹离开，因此，加宽了所述型芯板12和所述闭合板14之间的间隙，同时闭合所述型芯板12和所述支撑板10之间的间隙。在这段时间中，所述闭合板不能移动，因为通过作用在所述销钉70上的所述夹头，所述闭合板被锁定到所述型腔板18。
[37]现在，用塑料材料填充所述型腔的底部并局部地或根本不填充型腔的侧面，借助于所述注射模制压力机作用在所述支撑板10的挤压力，所述型芯46被驱动进入所述型腔。这种移动促使所述型腔内现存的所述塑料材料到达侧壁并进入由分离器64限定的螺旋螺纹(screw thread)。因为在塑料材料被注入所述型腔之前，所述型腔被减小到其最小容积，在所述型腔被填充前，很少的空气滞留在所述型腔中，并且在压缩所述塑料材料时这种现存的空气可容易地被排出。
[38]正如最初提及的，在制造一个两升瓶子的预型件时，所述型芯的压缩行程的长度是大约2.5cm，所述长度较制造薄壁杯子和人造黄油包装盒时要大得多。关于薄壁物品，仅发现需要调节施加在所述型芯板的压力以保证它足以克服所述塑料材料的流动阻力。然而，对于制造瓶子预型件所需的更长的行程，已经被发现的是，要达到模制的一贯高质量，调节注射机的压力是不够的，而重要的是调节所述型芯的速度分布图。迄今为止，由于所述压力机的恒定压力和几何形状，当所述型芯接近其最终位置时，所述速度仅仅单调地减小。作为对比，已被发现的是，在压缩行程开始时，所述型芯速度被增加，并且当所述型芯接近其最终位置时所述型芯更急剧地被减速。以这种方法，所述型腔的容积尽可能迅速地被充满，从而允许很少的时间使表层在所述预型件的圆柱形部分内冷却下来，并且高压压缩的最终阶段保证材料连续流动，以便在圆柱形部区的端部形成所述螺旋螺纹。可以使用带有板盘的移动速度控制的压力机，因为所述速度分布图可能需要被修改以适合被模制物品的特殊结构，但是，如果所述压力机不提供这种功能性，那么通过在所述模具内设置附加的液压缸，以使所述模具部件相对于机器板盘按可控速度地移动，可达到同样的结果。
[39]所述模具的闭合位置在图7和8中示出。在两图中，通过移动所述型芯，所述被注入所述型腔的塑料材料被压缩，并且占据整个所述模具型腔。图8示出的是，当所述模具处于此位置时，所述阀门24被翻转，以便塑料材料再次从注射螺杆进入到所述计量柱26内，为下一周期作准备。
[40]在图9所示的所述下一步骤中，通过首先释放作用在所述销钉70上的所述夹头，所述模具完全被打开，然后拉出所有四个所述可移动板10到16，使其离开所述型腔板18。在此阶段，所述分离器64仍没有被分离，所以所述被模制的物品被抽出所述型腔板18的凹腔40之外，并保留在所述型芯46周围。
[41]如图10所示，所述闭合板14再次从所述型芯板12被移开，以开始排出脱离所述型芯46的所述被模制的物品，并且通过将所述分离板16移开所述闭合板14，在图11所示的下一步骤中，继续所述排出。一旦所述分离器64和所述密封构件52之间的互锁被解除，所述分离器64通过作动器(未示出)被分开，以释放成型的物品。
[42]一旦所述分离板16返回到其抵靠着所述闭合板14的位置，在所述被模制的物品被排出之后，所述组件再次采用其图1所示的位置，准备开始下一次运行周期。
Claims (7)
1.注射冲击压缩模具，所述模具用于安装在注射模制压力机的可相对移动的板盘之间，用于物品的模制，所述模具包括：型腔板(18)，其形成有凹腔(40)；型芯板(12)，其具有凸出的型芯(46)，所述型芯(46)的至少部分外表面是圆柱形的；闭合板(14)，其可相对于所述型芯板(12)和所述型腔板(18)移动，并且具有与所述型芯的圆柱形外表面密封接触的表面，和施力装置(42)，其用于施加一个力来相对于所述型腔板(18)在一方向上促压所述型芯板(12)，以闭合所述模具型腔，所述力小于在所述模制周期的注射阶段中当塑料材料被注入所述模具型腔时分离所述型芯板的作用力。
其特征在于，配设有锁定结构(70)，从而，在所述模制周期的注射阶段中，当允许所述型芯板相对于所述型腔板移动时，相对于所述型腔板(18)锁定所述闭合板(14)。
2.按照权利要求1所述的模具，其特征在于，分离板(16)被布置在所述闭合板(14)和所述型腔板(18)之间，所述锁定机构(70)用于将所述闭合板(14)和所述分离板(16)两者锁定到所述型腔板(18)。
3.按照权利要求2所述的模具，其特征在于，所述分离板(16)可移动地被安装在所述闭合板(14)上。
4.按照上述权利要求中任一项所述的模具，其特征在于，所述锁定机构由至少一个销钉(70)形成，所述销钉(70)从所述闭合板(14)凸出进入所述型腔(18)内的孔洞(72)内，并且，有选择地可操作的夹头配设在孔洞(72)内，以接合所述销钉(70)的头部内的切口。
5.按照权利要求4所述的模具，其特征在于，所述夹头是机械的、电子的、液压的或气动的。
6.按照权利要求5所述的模具，其特征在于，所述夹头施加预载荷，以夹住抵靠着所述型腔板的所述闭合板。
7.物品的注射冲击压缩模制方法，其使用模具，所述模具包括：型腔板，其形成凹腔；型芯板，其具有凸出的型芯，所述型芯的至少部分外表面是圆柱形的；和闭合板，其可相对于所述型芯板和所述型腔板移动，并且具有与所述型芯的圆柱形外表面密封接触的表面，所述方法包括步骤：
a.通过推进相互抵靠的所述型腔板、所述型芯板和所述闭合板来完全闭合所述模具。
b.将塑料材料注入所述模具型腔，所述模具型腔在所述型芯和所述型腔板内的凹腔之间被限定，同时允许所述型芯板在注射压力的作用下相对于所述型腔板移动，所注入的塑料材料仅填充部分所述模具型腔，和
c.通过施加足够的压力闭合所述模具，以促使所注入的塑料材料流动并占据整个所述模具型腔，
其特征为步骤：
d.至少在所述注射步骤b中，将所述闭合板锁定到所述型腔板。
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