CN101374646A - 用来制造多组分塑料件的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用来制造由多种组分组成的塑料件的方法和装置。此装置包括：一用来安装至少一个模具的合模单元，在它里面形可形成和定位一热塑性塑料成形体；和至少一个聚氨酯单元，用来将聚氨酯材料注入加大的具有热塑性塑料成形体的型腔。本发明的特征是，设置至少一个另外的聚氨酯单元，用来将具有另一种产品性能的另一种聚氨酯材料注入同一个或另一个加大的型腔内，或者第一聚氨酯单元设计得用来将具有另一种产品性能的另一种聚氨酯材料注入同一或另一加大的型腔内。

Description

用来制造多组分塑料件的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1和9及16前序部件的用来制造多组分塑料件的装置和方法。
背景技术
已知一种成形件，特别是塑料成形件，借助于聚氨酯材料涂覆。其中已经采用一种方法，按照此方法成形件放入一加大的型腔内，使得在型腔壁和放入的成形件之间形成一空腔，在该空腔内注入用来涂覆放入的塑料件的聚氨酯材料。在聚氨酯材料交联和硬化后可以打开形成加大型腔的模具，并且取出涂覆的产品。
发明内容
本发明的目的是，提供一种集成系统，用它可以用至少两种不同的聚氨酯材料涂覆热塑性成形体。
这个目的在装置方面通过在权利要求1和9中确定的特征实现，在方法方面通过在权利要求16中确定的特征实现。
其中在装置方面追求两种可供选择的方案。按照第一种选择方案，一个合模单元配设至少两个聚氨酯单元，它们可分别向由合模单元构成的自己的独立型腔注入通过它们提供的活性材料。按照另一种选择方案由合模单元形成一型腔，在它里面可以将具有不同材料性能的聚氨酯材料注入不同的分型腔。为此所需要的结构后面再详细说明。
这里两个聚氨酯单元可以设计得完全隔开或共同应用不同的设备部件。因此可以借助于一个可切换单元通过一唯一的定量给料器给两个混合头供料。其中例如一个部件可以“在线”供气，以便达到发泡效果。“在线供气”可借助于CO2气体进行。因此例如对于用于汽车的门内部模块可以将下部区域做成薄壁和紧凑的且带有第一种颜色，上面的胸部区域做成发泡的和软的且带有另一种颜色。如果为此仅仅利用一个聚氨酯(PUR)单元，那么对于每次注射可以单独输入工作介质。
因此如果合模单元也同样配设一个塑化和注射装置，它可以向配设的模具注入热塑性塑料熔体，则特别有利。在这种情况下在第一个工步内可以形成热塑性塑料成形体，它在下一个工步中用至少两种具有不同材料性能的聚氨酯材料涂覆。当然也可以，形成一个系统，在它里面采用两个或多个塑化和注射装置。
一种特别适合这种方法的合模单元配备一可旋转的转台，其中转台与至少两个夹紧板共同作用。在夹紧板和连接在中间的转台之间分别设置模具。当然在转台周围也可以设置三个、四个或更多夹紧板。当然为此转台必须配设相应多的用来安装各模具的面。
特别有利的是，在用于塑化和注射单元的模具对面设置另一个模具，使合模单元可按一种多层法使两个模具合模。
如果转台做成立方体形，那么在所有四个侧面上可以设置结构相同半模，其中至少两个与设置在夹紧模板上的半模共同作用。在这种情况下加大的型腔或这些加大的型腔分别在下一个转位工步中通过与夹紧板上的另一个半模的合模得到。
作为可能已经部分涂覆的热塑性塑料成形体的转位的另一种选择它可以放入一加大的型腔内，它具有至少两个相互隔开的分型腔，或者在不同的分型腔时通过插入物或型芯的拔出可先后形成。在这种方式时也可以有利地将塑化和注射单元集成在系统内。此外这时还可以采用转台—合模单元。
如果设置用来隔开不同分型腔的分隔装置，那么它最好做成可退回的。这种退回也许可以在模具已经合模时进行，正是在后一种情况下分型腔可以完全注满，使得在模具开启后不再留下容纳分隔装置的空腔。在采用多个分型腔时应用一种可以先后送出至少两种具有不同性能的聚氨酯材料的聚氨酯单元。为此需要切换机构，它们例如根据选择的输入口的不同提供不同的添加材料(例如不同的颜色和/或给组分供气例如CO2)。如果仅仅用唯一一个聚氨酯单元向型腔或分型腔注入相应的材料，那么用来改变流向的装置是有用的，一方面它可以是模具内的流道系统，它可以切换其相对于不同分型腔的流动方向。另一方面可以在不同的浇注部位上安装不同的聚氨酯单元。
如果除上述切换可能性外还设置一分隔装置，那么分隔装置优选可以设计成这样，使得可用它实现可切换的向不同型腔的流动路径。
当然合模单元也可以配备一转台、移动工作台或分度板结构。各个部件都是已知的，这里不必详细说明。
其他优点，还有方法方面的类型在从属权利要求中确定。
附图说明
借助于两个实施例参照附图详细说明本发明。附图表示:
图1本发明系统第一实施形式的示意原理图，
图2本发明系统第二实施形式的示意原理图，
图3带可切换的流通路径的模具的局部放大剖视图。
具体实施方式
在图1中表示一本发明的系统的第一实施形式的示意俯视图。其中在中央设置一合模单元10，但是其中仅表示了夹紧模板12、14、16以及一可绕垂直轴线旋转的转台18。没有示出传递拉力的元件。如横梁或用于合模单元的打开和合及用于施加合模力的驱动装置。但是这些结构元件由现有技术是众所周知的，并可以作为本发明的前提。
这里转台18做成不能移动且只能旋转的。而夹紧模板12、14和16做得可分别向转台18方向和相反方向移动。
在每个夹紧模板12、14和16与转台18之间设置一模具20，22和24。这些模具中的每一个由两个半模20′、20″和22′、22″及24′、24″组成，其中半模20′、22′和24′固定在转台上，而半模20″、22″和24″固定在夹紧模板12、14和16上。半模20′、22′、24′和25′做成一样。设置在转台18上的半模与在夹紧模板12、14和16上的半模共同作用分别产生相应的型腔，下面再对此加以说明。
在按图1的实施形式中，夹紧模板12配设一塑化和注射单元26(仅仅非常简化表示)，通过一装料漏斗30将热塑性原料装入此单元。借助于一驱动装置28驱动塑化和注射单元26，由此使原料熔化，并以公知的方法注射入模具20的型腔中。在图1中表示塑化和注射单元26的退回状态。在注射时塑化和注射单元26向前移动，使其注射喷嘴连接在模具20的浇口上，以注入熔体。
夹紧模板16配设一第一聚氨酯单元32，它包括一带一输出管的混料头34。如通过双箭头表示的那样，混合头34可以向夹紧模板16方向运动和沿与其相反的方向运动。由此混料头可用其输出管连接在模具24的浇口区上。
混料头34通过组分输入管46和48与两个容器38和40连接，在容器内包含两种聚氨酯组分异氰酸酯和多元醇。这两种组分借助于泵在高压作用下输送给混料头34。此外混料头34通过一输入管52与一颜料容器50连接，由该容器向混料头34输送第一种颜料。聚氨酯组分及颜料在混料头内相互混合，并通过输出管排出。在图1中分别仅仅非常简化表示各个定量给料系统和聚氨酯分单元。在实际上这些系统做得略微复杂一些，但是本领域的技术人员通过各种各样的现有技术已经对它充分了解了。
夹紧模板14配设一第二聚氨酯单元32′，它同样包括一混料头，它们可根据双箭头向夹紧模板14方向和向与其相反的方向运动。在此，驱动装置—还有仿制物(Mimik)同样未画出。混料头36也可以用其输出管连接在模具22的浇口上，以便能将聚氨酯混合物转送到模具22的型腔内。
混料头36同样通过组分输入管42和44与容器38和40连接，并通过泵从它们那里得到组分异氰酸酯和多元醇。当然也可以设置单独的容器。混料头36同样通过一输入管56与用于第二种颜料组分的容器54连接。
在图1中仅仅系统化示出的系统运行时按以下方式进行:
首先在第一个工步内借助于塑化和注射单元26产生塑料熔体并注射到模具20的型腔内。在热塑性塑料材料硬化后夹紧模板12离开转台12移走，并在其余夹紧模板14和16开启后转台可以逆时针旋转90°(图1)，在此在上一个工步中制造的热塑性塑料产品固定在半模20′内并相应地跟随运动。
现在起夹紧模板12，14和16重新闭合和锁紧，这时由于在模具22内的相应的成形形成一加大的型腔。因此在半模22″的型腔壁和产品之间形成一空腔，现在起借助于移动到它上面的混料头36向它里面注射聚氨酯材料。
在聚氨酯材料至少部分硬化(交联)后，混料头36和夹紧模板14-还有其余夹紧模板12和16-沿背向转台18的方向退回，使转台18可以逆时针旋转90°。在夹紧模板12，14和16再次闭合后在模具24中在相应地形成半模24″的情况下形成一又加大的型腔，在混料头34移上之后可以向该型腔内注射具有另一种材料性能例如另一种颜色的另一种聚氨酯材料。
因此根据在模具22和24内不同型腔的造型的不同制造用不同的聚氨酯材料涂覆的热塑性塑料零件。如果在夹紧模板12、14和16开启后转台18再次旋转90°，便可在图1下部位置上取出完工产品。
上述所有工步可以同样循环进行；这意味着，在模具20，22和24的型腔内可以分别同时注入相应的材料，并在型腔内至少部分硬化，使转台18在夹紧模板12、14和16开启之后可继续旋转。
当然在图1中所示的系统也可以加接其他装置。因此可以给两个模具22和24配设用来向半模22″和24″的型腔表面喷涂分模剂的喷涂装置。此外还可以设置一取料机械手或一用来装入零件的机械手。
在图2中表示一相对于图1中的图形略有改变的本发明系统的一种实施形式。也就是说现在起与图1相比夹紧模板14以及第二聚氨酯单元32′被取消。为此设置形状改变的混料头34′。亦即现在混料头34′做成用来切换添加剂或辅料的输入，它可以给聚氨酯组分添加多元醇和异氰酸酯。
混料头34′通过输入管56′与容器54′连接，由它可以向混料头34′输送第二种颜料。根据喷射的不同，混料头34′现在起将两种反应组分多元醇和异氰酸酯要么与第一种颜色组分要么与第二种颜料组分混合，并将这些不同的混合物喷入模具24中加大的型腔的分型腔内。
为此当然要求，可以将待装入的材料按希望的方式引入规定的分型腔中。在图3中表示了一种可以例如做得这一点的实施形式。在图3中表示模具的一个示意的细部剖视图，它可以用作在图2中的模具24。在图3中的这个模具包括一第一半模60′和一第二半模60″。其中第一半模60′可以固定在转台上，第二半模60″可以固定在可运动的夹紧模板16上。
在两个半模60′和60″之间形成一型腔，在它里面已经设置了一个热塑性塑料成形件68。在热塑性塑料体68和半模60″的型腔壁之间在加大的型腔内形成一带两个分型腔66′和66″的空腔。两个分型腔66′和66″通过一分隔板70隔开，因此它们相互没有联系。分隔板70固定在半模60″上，并在模具闭合的情况下密封地一直延伸到热塑性塑料成形体68。
在半模60″内形成一流道系统，其中一从浇口62出发—一主流道一直延伸到一分叉口，并从那里分成两个分流道62′和62″。这些分流道又通入分型腔66′和66″。在分叉点上示出一活门64形式的切换装置，它可以用一切换机构转换到希望的位置64′，64″上。转换通过双箭头表示。根据切换位置的不同实现从浇口62到分型腔66′或从浇口62到分型腔66″的流动路径。现在起根据混料头运行的不同，可以与混料头34′相结合首先向分型腔66′注入具有第一种材料性能的第一种聚氨酯材料。然后切换转向活门并向第二分型腔注入具有第二种材料性能的聚氨酯材料。在聚氨酯材料至少部分交联和硬化之后可以打开模具60′并取出完工零件。
当然还已知很多用来灌注不同分型腔的其他措施。因此可以设置通向不同分型腔的单独流道，这时混料头便必须从一个浇口转换到另一个浇口。也可以用活动型芯或滑板工作，它们在注满一个分型腔后退回，因此形成另一个分型腔，这时在下一个工步中向所形成的分型腔注入具有另一种材料性能的另一种聚氨酯材料。
在材料性能方面添加剂可以这样改变，使得改变材料的触觉，例如软度或硬度。也可以用这种方式方法创造不同的结构。当然也可以采用不仅仅两个，而是多个单独的聚氨酯单元或带有更换切换和变型可能性的聚氨酯单元(混料头)，以便能提供更大的材料组合。
总之本发明使得可以用至少两种或更多种具有不同材料性能的聚氨酯材料多面地涂覆热塑性塑料材料或广义地说装入物。
附图标记列表
10       合模单元
12       第一夹紧模板
14       第二夹紧模板
16       第三夹紧模板
18       可旋转的转台
20       第一模具
20′，20″  第一模具的半模
22       第二模具
22′，22″  第二模具的半模
24       第三模具
24′，24″  第三模具的半模
25′     半模
26       塑化和注射单元
28       驱动装置
30       漏斗
32，32′，32″聚氨酯单元(PUR单元)
34，34′    第一混料头
36       第二混料头
38       多元醇-容器
40       异氰酸酯-容器
42        通向第二混料头的异氰酸酯输入管
44        通向第二混料头的多元醇输入管
46        通向第一混料头的异氰酸酯输入管
48        通向第一混料头的多元醇输入管
50        具有第一种颜料的容器
52        通向第一混料头的颜料管
54，54′    具有第二种颜料的容器
56，56′    通向第二/第一混料头的颜料管道
60        模具的局部细节
60′，60″  具有成形空腔的半模
62        PUR-输入通道
62′，62″  PUR-分通道
64，64′    可切换的转向活门
66′，66″  成形空腔
68       热塑性塑料产品
70       金属隔板

Claims (21)

1.用来制造聚氨酯涂覆的热塑性塑料件的系统，它包括:
—用来容纳至少一个模具(20，22，24)的合模单元(10)，其中热塑性塑料成形体(68)可定位在一加大的型腔内，
—至少一个聚氨酯单元(32)，用来将聚氨酯材料注入容纳热塑性塑料成形体的加大的型腔的至少一部分中，
其特征为:
设置至少一个另外的聚氨酯单元(32′)，用来将具有另一种产品性能的另一种聚氨酯材料注入加大型腔的另一部分或另一个加大的型腔中。
2.按权利要求1的系统，
其特征为:
在合模单元(10)内给每个聚氨酯单元(32，32′)配设一自己的单独的模具(22，24)，用来注入配设的聚氨酯材料。
3.按权利要求1的系统，
其特征为:
在合模单元(10)内至少两个聚氨酯单元(32，32′)配设于唯一一个模具(22，24)，用来注入配设的聚氨酯材料。
4.按权利要求1至3之任一项的系统，
其特征为:
设置一用来加工热塑性塑料熔体的塑化和注射单元(26)以及一配设的设置在合模单元(10)内的模具(20)，热塑性塑料熔体可以注入此模具内。
5.按权利要求1至3之任一项的系统，
其特征为:
设置至少两个用来加工热塑性塑料熔体的塑化和注射单元(26)以及一个或多个配设的设置在合模单元(10)内的模具(20)，热塑性塑料熔体可注入所述模具内。
6.按上述权利要求之任一项的系统，
其特征为:
合模单元(10)包括一可旋转的转台(18)和至少两个与转台(18)共同作用的夹紧模板(12，14，16)，其中模具(20，22，24)设置在夹紧模板(12，14，16)和转台(18)之间。
7.按权利要求6的系统，
其特征为:
转台(18)设计成立方体形的，并且在所有四个侧面上设置结构相同的半模(20′，22′，24′，25′)，其中至少两个与设置在夹紧模板(12，14，16)上的半模(20″，22″，24″)共同作用。
8.按上述权利要求之任一项的系统，
其特征为:
合模单元(10)配备一旋转工作台、移动工作台或分度板。
9.用来制造聚氨酯涂覆的热塑性塑料件的系统，包括
—一用来容纳至少一个模具(20，24)的合模单元(10)，其中热塑性塑料成形体(68)可定位在一加大的型腔内，
—至少一个第一聚氨酯单元(32″)，用来将第一种聚氨酯材料注入加大的容纳热塑性塑料成形体的型腔的至少一部分内，
其特征为:
第一聚氨酯单元(32″)设置用来将具有另一产品性能的另一种聚氨酯材料注入加大的型腔的另一部分或另一个加大的型腔内。
10.按权利要求9的系统，
其特征为:
设置至少一个用来加工热塑性塑料熔体的塑化和注射单元(26)以及一配设的模具(20)，热塑性塑料熔体可以注入该模具内。
11.按权利要求1至10之任一项的系统，
其特征为:
在合模单元内给聚氨酯单元(32″)配设一自己的模具(24)，用来注入聚氨酯材料，其中加大的型腔具有至少两个型腔室(66′，66″)，它们可交替地与浇口通道(62)流通连接。
12.按权利要求1至11之任一项的系统，
其特征为:
设置一用来将加大的型腔分隔成至少两个型腔室(66′，66″)的分隔装置(70)。
13.按权利要求12的系统，
其特征为:
分隔装置(70)是可切换的，特别是可从型腔中抽回。
14.按权利要求13的系统，
其特征为:
分隔装置(70)设计成这样，使它即使在模具(60)闭合的情况下也可以从型腔中抽回。
15.按权利要求12至14之任一项的系统，
其特征为:
分隔装置设计成这样，使得通过该分隔装置可实现可切换的通向不同型腔室的流动路径。
16.用来制造聚氨酯涂覆的热塑性塑料件的方法，其中热塑性塑料体放入一型腔内或在一型腔内成形，
形成一带有放入的热塑性塑料体的更大的型腔，型腔的至少一部分用聚氨酯材料填充，其特征为:
在同样至少部分通过热塑性塑料体限定的另一个型腔内或型腔的另一部分内引入至少另一种具有另一种材料性能的聚氨酯材料。
17.按权利要求16的方法，
其特征为:
在第一个工步内在第一个型腔中形成热塑性塑料件，
将热塑性塑料件转移到另一个较大的型腔内并将聚氨酯材料注入加大的型腔内，
将这样形成的物体再转移到一较大的型腔内，并向这个较大的型腔注入具有另一种材料性能的聚氨酯材料。
18.按权利要求16的方法，
其特征为:
在第一个工步内在第一个型腔中形成热塑性塑料件，
将该热塑性塑料件转移到另一较大的型腔内，将聚氨酯材料至少注入到加大的型腔的一部分内，
将具有另一种材料性能的聚氨酯材料注入所述加大的型腔的另一部分内。
19.按权利要求18的方法，
其特征为:
在注入第一种聚氨酯材料后再次加大型腔。
20.按权利要求19的方法，
其特征为:
通过拔出型芯或插入件进行加大。
21.按权利要求18至20之任一项的方法，
其特征为:
在第一种材料注入后这样切换模具内的流动路径，使得在另一个工步内将第二种材料注入另一个分型腔内。
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