CN101417494A - 发泡塑料射出成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明所述的发泡塑料射出成型方法包含：形成发泡塑料融液、注入第一储料机筒、注入第二储料机筒、将融液压出第二储料机筒并二次注气、注入射出机筒、射出成型、调整储料机筒的压出量。本发明所述的发泡塑料射出成型装置，包括加料机筒、第一、第二储料机筒，第一储料机筒的容腔的前端通过第一止回阀连通第二储料机筒，第二储料机筒的容腔的前端通过第二止回阀连通射出机筒的内腔，第二止回阀后连接有第二输气装置，射出机筒还装有定量射出机构和射出量测量机构，射出机筒前端装有搅拌机和喷嘴。

Description

发泡塑料射出成型装置

技术领域

本发明涉及一种发泡塑料射出成型装置。

背景技术

发泡塑料的成型一般是向一个装有螺杆的送料管内同时送入塑料并注入气体，送料管上装有加热装置，使塑料融化，在螺杆的搅拌下，融化的塑料与气体充分混合，形成内含气泡的塑料熔液。熔液从送料管的前端输出，经模具后冷却成型。由于发泡塑料制造过程中必须在螺杆以定速持续的旋转下保证融融的塑料与气体均匀的混合且须在料管中保持均匀的压力，否则气泡在塑料中的溶解就会不均匀或是发生膨胀现象，此时物料的成型将会不稳定。由于发泡塑料的这一特点，一般只适合挤塑成型法，适合制造型材产品。

对于一般的注射成型产品，以目前的注塑机械几乎都无法使用发泡成型。注射成型机械不适应发泡塑料的关键在于注射机构是一模一模进行生产，每注射一模就要求塑料熔液的输入有停顿，而发泡塑料熔液的顺利生成和送进必须是连续的，这样才能保持塑料中气体稳定的融融及物料压力的稳定，使物料内的气泡均匀，以保证产品的质量。一旦停顿，容腔内的压力就会发生变化，气体将无法持续均匀的进入及融融在塑料中，残留的塑料熔液内的气泡立即膨胀，破坏容腔内的压力环境，使下一模塑料熔液无法顺利送进。两者的矛盾无法调和。然而，由于原材料价格的飞涨，发泡塑料节约原材料又不降低结构强度的特点变得十分诱人，现实生产存在对发泡塑料的射出成型方法和设备的需求。而目前存在的射出发泡技术也无法有效的解决此一问题。

申请人先前申请的中国专利200720191869.4号通过设立一个储料机筒解决了注塑机容腔内部的压力稳定的问题，使塑料气泡熔液的稳定问题得到解决，但是，该发明的供气采用传统发泡机的一次注气方式。受气体溶入塑料熔液速度的限制，一次注气的速度不能太快，因此，该发明所制造的发泡注塑件的减重比受到限制。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种稳定可靠、又有较大减重比、气泡均匀度好的发泡塑料射出成型方法及其射出装置。

发泡塑料射出成型装置，包括一用于注入塑料、气体以形成含气泡塑料熔液的加料机筒，加料机筒上连接有第一输气装置、料斗、加热装置，加料机筒的内腔装有螺杆，螺杆连接旋转驱动机构；

所述的加料机筒内腔的前端连通第一储料机筒的内腔，所述的第一储料机筒还有第一压出机构、第一容量测量机构；

所述的第一储料机筒的容腔的前端通过第一止回阀、补气装置连通射出机筒；

所述的补气装置由若干个补气单元串联构成；所述的补气单元包括：第二储料机筒，所述的第二储料机筒上有连通上级机构的物料进口、第二压出机构、第二容量测量机构；所述的第二储料机筒的容腔的前端通过第二止回阀连通下级机构，所述的第二止回阀后连接有第二输气装置；

所述的射出机筒还装有射出机构和第三容量测量机构，射出机筒前端装有喷嘴。

进一步，所述的射出机筒的射出机构和第三容量测量机构、第一储料机筒的第一压出机构和第一容量测量机构、加料机筒的螺杆的旋转驱动机构均连接于一中央控制器，所说的中央控制器比较射出机筒的当次射出量和螺杆的转速所对应的输出量，在两者不相等的情况下发出调整命令信号到加料机筒上螺杆的旋转驱动机构，以控制塑料的加入速度，使加料机筒的输出速度与射出机筒的当次射出量相适配。

进一步，所述的射出机筒的射出机构和第三容量测量机构、第一储料机筒的第一压出机构和第一容量测量机构、加料机筒的螺杆的旋转驱动机构均连接于一中央控制器，所说的中央控制器比较射出机筒的当次射出量和螺杆的转速所对应的输出量，在两者不相等的情况下发出调整命令信号到所述的第一压出机构，调节储料机筒的活塞杆的行程以调节储料机筒的下次进料量。

进一步，所述的第一输气装置的进气机构的控制端连接于所述的中央控制器，所述的中央控制器根据塑料加入量调整所述进气机构的进气速度。

进一步，所述的第二止回阀后的第二输气装置后，设置有搅拌装置。

进一步，所述的第二输气装置是一个液氮高压汽化注气装置。

更进一步，所述的第一储料机筒上还装有用于检测容腔内压力的压力检测装置，所述的压力检测装置连接所述的中央控制器，所述的中央控制器接收压力检测装置的信号并根据信号调整第一压出机构的压力。

更进一步，所述的加料机筒内腔的前端通过第三止回阀连通第一储料机筒的内腔。

再进一步，所述的第一储料机筒的第一压出机构具有如下结构：储料机筒的容腔内装有一第一环形支承座，第一活塞杆可滑动地安装在第一支承座内，第一活塞杆与第一支承座密封配合，第一活塞杆与容腔壁之间有间隙，容腔的物料进口紧靠所述的第一支承座；第一活塞杆后部与第一推力部件配合。

进一步，所述的射出机筒的射出机构具有如下结构：射出机筒的射出容腔内装有第二环形支承座，第二活塞杆可滑动地安装在第二支承座内，第二活塞杆与第二支承座密封配合，第二活塞杆与射出容腔壁之间有间隙，射出容腔的物料进口紧靠所述的第二支承座；第二活塞杆后部与第二推力部件配合。

进一步，其特征在于：所述的旋转驱动机构的动力源是伺服电机。

进一步，所述的第一推力部件、第二推力部件是油缸或伺服电机驱动丝杆的电动顶推装置。

进一步，所述的料管的的内腔壁上开有前后延伸的线槽。

所述的射出机筒的第二容量测量机构和储料机筒的第一容量测量机构是电位尺或光学尺。

为了简化机械和控制，所述的射出机筒的射出机构与储料机筒的定量压出机构的容腔、活塞杆具有相同尺寸。

本发明通过设立储料机筒作为中间过渡站，兼顾了射出成型法的间歇式进料与发泡塑料的连续式生成的矛盾，实现了发泡塑料的射出法生产。扩展了发泡塑料的应用范围，可以节约塑料，促进环保，降低塑料制品的成本。

同时，本发明对储料机筒输向射出机筒的塑料熔液进行二次注气，在确保气体均匀地溶入塑料熔液的情况下，提升了气体与塑料的比例，可以制造高减重比的发泡注塑件。

由于二次注气时的压力很高，如果任由其反向传导到螺杆，容易导致螺杆转不动，因此本发明设置了补气装置，第二输气装置设置在补气单元下方的第二逆止阀后，并且补气装置与第一储料机筒之间设置了第一逆止阀。当补气装置向射出机筒输送物料时，第二输气装置的高压被引入流道，虽然此时第二逆止阀被打开了，二次输气的高压传导到补气装置，但是由于此时第一逆止阀是关闭的，高压不能传导到螺杆，可有效地避免二次注气的压力对螺杆的干扰，确保螺杆持续运转。

本发明的优点是提供了一种可靠的发泡塑料射出成型方法及其射出装置，实现了发泡塑料的射出成型生产，产品的气泡密度均匀，可以制造高减重比的发泡注塑件，其机械装置能够避免物料在料管内碳化、耐用、注射速度快。

(四)附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明的第二种实施方式的示意图

图3是本发明的第三种实施方式的示意图

图4是本发明的第四种实施方式的示意图

图5是射出机筒的采用电动顶推装置的示意图

图6是储料机筒的采用电动顶推装置的示意图

图7是可以螺杆的旋转驱动动力源的油压马达

图8是液氮高压汽化注气装置的示意图

图9是螺杆与塑料颗粒的作用力示意图

图10是本发明的料管管体的横截面图

图11是本发明采用螺旋槽的管体示意图

图12是本发明采用斜线槽的管体示意图

(五)具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

实施例一

参照附图1、5、6、7、8：

本发明所述的发泡塑料射出成型方法的专用设备发泡塑料射出成型装置，包括一用于注入塑料、气体以形成含气泡塑料熔液的加料机筒1，加料机筒1上连接有第一输气装置11、料斗、加热装置，加料机筒1的内腔装有螺杆12，螺杆12连接旋转驱动机构；

所述的加料机筒1内腔的前端连通第一储料机筒2的内腔，所述的第一储料机筒2还有第一压出机构、第一容量测量机构21；

所述的第一储料机筒1的容腔的前端通过第一止回阀5、补气装置连通射出机筒4；

所述的补气装置由一个补气单元3构成；所述的补气单元3包括：第二储料机筒31，所述的第二储料机筒31上有连通上级机构的物料进口312、第二压出机构、第二容量测量机构311；所述的第二储料机筒31的容腔的前端通过第二止回阀32连通下级机构，所述的第二止回阀32后连接有第二输气装置33；

所述的射出机筒4还装有和第三容量测量机构41，射出机筒前端装有喷嘴；

所述的射出机筒4的射出机构和第三容量测量机构42、第一储料机筒2的第一压出机构和第一容量测量机构21、加料机筒1的螺杆12的旋转驱动机构均连接于一中央控制器，所说的中央控制器比较射出机筒4的当次射出量和螺杆12的转速所对应的输出量，在两者不相等的情况下发出调整命令信号到加料机筒1上螺杆12的旋转驱动机构，以控制塑料的加入速度，使加料机筒1的输出速度与射出机筒4的当次射出量相适配。

或者，调节储料机筒2的活塞杆23的行程以调节储料机筒2的下次进料量。

所述的第一输气装置11的进气机构的控制端连接于所述的中央控制器，所述的中央控制器根据塑料加入量调整所述进气机构的进气速度。

所述的第二止回阀后32的第二输气装置33后，设置有搅拌装置34。

所述的第二输气装置33可以采用如图8所示的液氮高压汽化注气装置。使用液氮高压汽化注汽装置向发泡塑料溶液种注汽，可以精确计量气体量，准确控制注入的气体量。

所述的第一储料机筒2上还装有用于检测容腔内压力的压力检测装置，所述的压力检测装置连接所述的中央控制器，所述的中央控制器接收压力检测装置的信号并根据信号调整第一压出机构的压力。

所述的加料机筒内腔的前端通过第三止回阀连通第一储料机筒的内腔。

所述的储料机筒2的第一压出机构具有如下结构：第一储料机筒2的容腔内装有一第一环形支承座22，第一活塞杆23可滑动地安装在第一支承座22内，第一活塞杆23与第一支承座22密封配合，第一活塞杆23与容腔壁之间有间隙；第一活塞杆23后部与第一推力部件配合。

所述的射出机筒的射出机构具有如下结构：射出机筒的射出容腔内装有第二环形支承座42，第二活塞杆43可滑动地安装在第二支承座42内，第二活塞杆43与第二支承座42密封配合，第二活塞杆43与射出容腔壁之间有间隙；第二活塞杆43后部与第二推力部件配合。

所述的第一推力部件、第二推力部件可以是图1所示的油缸44，也可以是图3、4所示的伺服电机驱动丝杆的电动顶推装置10的形式。图3、4中的电动顶推装置包括基座101，丝杆102穿设在基座101上，还包括相互啮合的丝杆102和螺母103，丝杆102前端是顶推端，基座101上连接一外转子永磁式伺服电机104，所述的螺母103固定在外转子永磁式伺服电机104的转子1041上；丝杆102前部设置有限制丝杆102转动但允许丝杆平移的限位件。采用图3、4所示的伺服电机驱动丝杆的推动方式可以提高推力控制的精度，从而提高机筒内的压力控制的精度。

所述的旋转驱动机构的动力源是伺服电机。

本发明通过设立储料机筒2作为中间过渡站，兼顾了射出成型法的间歇式进料与发泡塑料的连续式生成的矛盾，实现了发泡塑料的射出法生产。扩展了发泡塑料的应用范围，可以节约塑料，促进环保，降低塑料制品的成本。

同时，本发明对输向射出机筒4的塑料熔液进行二次注气，在确保气体均匀地溶入塑料熔液的情况下，提升了气体与塑料的比例，可以制造高减重比的发泡注塑件。

现有的注塑机上的定量射出(压出)机构的机筒都是活塞式的。注射料管的前端有喷嘴，活塞后部连接一液压缸。活塞腔在进料时，依靠液态料的压力使活塞后退，以增大活塞腔的容积。活塞的反复移动容易磨损容腔内壁，另一方面活塞腔依靠活塞与容腔壁来密封，两者之间必须有精确的尺寸配合，加工要求很高，由此，机筒和活塞使用不长的时间就需要大修，纠正活塞与机筒内壁的配合尺寸，使用成本大增。最后，活塞需要与机筒内壁密封，还造成注射速度慢，活塞只能低速在机筒内推进，否则会刮伤机筒内壁。

本发明的定量射出(压出)机构的活塞杆与容腔壁不存在摩擦、不需要密封，一方面降低了容腔壁加工精度的要求，另一方面消除了容腔壁的磨损，延长了机筒的使用寿命，还可以免除频繁的大修，降低维护成本，提高生产效率。最后，本发明还能够在提高注射速度时保证容腔壁不被磨损。

由于二次注气时的压力很高，如果任由其反向传导到螺杆12，容易导致螺杆12转不动，因此本发明设置了补气装置，第二输气装置33设置在补气单元3下方的第二逆止阀32后，并且补气装置与第一储料机筒2之间设置了第一逆止阀5。当补气单元3向射出机筒4输送物料时，第二输气装置33的高压被引入流道，虽然此时第二逆止阀32被打开了，二次输气的高压传导到补气装置，但是由于此时第一逆止阀5是关闭的，高压不能传导到螺杆12，可有效地避免二次注气的压力对螺杆12的干扰，确保螺杆12持续运转。

实施例二

参照附图2、5、6、7、8：

本实施例与实施例二的不同之处在于：所述的储料机筒2的容腔的物料进口紧靠所述的第一支承座22；所述的射出机筒的容腔的物料进口紧靠所述的第二支承座42。

注塑机上的定量射出(压出)机构采用活塞式机筒时，在注射时，料液不是完全被射出的，在活塞端面上总会残留物料，而活塞腔的进料是前端注入式，因此，活塞端面附近形成物料死角，此处的物料总是留在活塞端面上，由此造成物料端面的物料碳化。

本实施例的定量射出(压出)机构的容腔的入料方式是后进式的，保证了不存在物料死角，能有效地防止物料碳化。

并且与实施例一相比，可以保证加料机筒出来的物料首先经过储料机筒的静置，增加气体溶入塑料熔液的机会。而实施例一的入料方式是前进式的，容易导致部分物料直接进入射出机筒，影响气体与塑料的混合效果。

实施例三

参照附图3、5、6、7、8

本实施例与实施例一的不同之处在于：所述的补气装置由若干个补气单元3串联构成。每增加一个补气单元，可以增加一次注气，从而在符合气体溶入塑料熔液的速度的情况下增加塑料熔液的含气量，提高减重比，同时使气泡在塑料熔液中呈现细腻、均匀的状态。

实施例四

参照附图4、5、6、7、8

本实施例与实施例二的不同之处在于：所述的补气装置由若干个补气单元3串联构成。每增加一个补气单元，可以增加一次注气，从而在符合气体溶入塑料熔液的速度的情况下增加塑料熔液的含气量，提高减重比，同时使气泡在塑料熔液中呈现细腻、均匀的状态。

实施例五

参照附图1、5、6、7、8、9、10、11、12：

本实施例在实施例一的基础上增加了：所述的料管的的内腔壁上开有前后延伸的线槽13。

所述的线槽13开设在所述料管内腔壁对应于塑料颗粒熔化前的段落。

所述的线槽13是直线槽，或者螺旋槽，或者斜线槽。

本实施例的线槽13对于提升本发明的效能有积极效果：当螺杆12转动时，处于管体内腔壁的塑料颗粒被线槽13卡住，不会随螺杆12转动，增加了塑料与管壁的摩擦阻力。有利于增大螺杆12的螺纹部与塑料颗粒之间的作用力，从而迅速地将塑料料向前推动，提高工作效率。同时，由于螺杆12退杆时受到的顶推力增大，得以在螺杆尾部设置较大的保压力，可以提高料管前端的塑料熔液的压力值，提升产品的质量。

实施例六

参照附图2、5、6、7、8、9、10、11、12：

本实施例在实施例二的基础上增加了：所述的料管的的内腔壁上开有前后延伸的线槽13。

所述的线槽13开设在所述料管内腔壁对应于塑料颗粒熔化前的段落。

所述的线槽13是直线槽，或者螺旋槽，或者斜线槽。

本实施例与实施例五相比，虽然因采用前端注入式进料，而在物料碳化、活塞杆摩擦力等方面有劣势，但是料管内壁上的线槽的开设，仍然提高了螺杆对塑料的推力。

实施例七

参照附图3、5、6、7、8、9、10、11、12：

本实施例在实施例三的基础上增加了：所述的料管的的内腔壁上开有前后延伸的线槽13。

所述的线槽13开设在所述料管内腔壁对应于塑料颗粒熔化前的段落。

所述的线槽13是直线槽，或者螺旋槽，或者斜线槽。

实施例八

参照附图4、5、6、7、8、9、10、11、12：

本实施例在实施例四的基础上增加了：所述的料管的的内腔壁上开有前后延伸的线槽13。

所述的线槽13开设在所述料管内腔壁对应于塑料颗粒熔化前的段落。

所述的线槽13是直线槽，或者螺旋槽，或者斜线槽。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (13)

1.发泡塑料射出成型装置，包括一用于注入塑料、气体以形成含气泡塑料熔液的加料机筒，加料机筒上连接有第一输气装置、料斗、加热装置，加料机筒的内腔装有螺杆，螺杆连接旋转驱动机构；

所述的加料机筒内腔的前端连通第一储料机筒的内腔，所述的第一储料机筒还有第一压出机构、第一容量测量机构；

所述的第一储料机筒的容腔的前端通过第一止回阀、补气装置连通射出机筒；

所述的补气装置由若干个补气单元串联构成；所述的补气单元包括：第二储料机筒，所述的第二储料机筒上有连通上级机构的物料进口、第二压出机构、第二容量测量机构；所述的第二储料机筒的容腔的前端通过第二止回阀连通下级机构，所述的第二止回阀后连接有第二输气装置；

所述的射出机筒还装有射出机构和第三容量测量机构，射出机筒前端装有喷嘴。

2、如权利要求1所述的发泡塑料射出成型装置，其特征在于：所述的射出机筒的射出机构和第三容量测量机构、第一储料机筒的第一压出机构和第一容量测量机构、加料机筒的螺杆的旋转驱动机构均连接于一中央控制器，所说的中央控制器比较射出机筒的当次射出量和螺杆的转速所对应的输出量，在两者不相等的情况下发出调整命令信号到加料机筒上螺杆的旋转驱动机构，以控制塑料的加入速度，使加料机筒的输出速度与射出机筒的当次射出量相适配。

3、如权利要求1所述的发泡塑料射出成型装置，其特征在于：所述的射出机筒的射出机构和第三容量测量机构、第一储料机筒的第一压出机构和第一容量测量机构、加料机筒的螺杆的旋转驱动机构均连接于一中央控制器，所说的中央控制器比较射出机筒的当次射出量和螺杆的转速所对应的输出量，在两者不相等的情况下发出调整命令信号到所述的第一压出机构，调节储料机筒的活塞杆的行程以调节储料机筒的下次进料量。

4、如权利要求2或3所述的发泡塑料射出成型装置，其特征在于：所述的第一输气装置的进气机构的控制端连接于所述的中央控制器，所述的中央控制器根据塑料加入量调整所述进气机构的进气速度。

5、如权利要求4所述的发泡塑料射出成型装置，其特征在于：所述的第二止回阀后的第二输气装置后，设置有搅拌装置。

6、如权利要求5所述的发泡塑料射出成型装置，其特征在于：所述的第二输气装置是一个液氮高压汽化注气装置。

7.如权利要求5所述的发泡塑料成型装置，其特征在于：所述的第一储料机筒上还装有用于检测容腔内压力的压力检测装置，所述的压力检测装置连接所述的中央控制器，所述的中央控制器接收压力检测装置的信号并根据信号调整第一压出机构的压力。

8.如权利要求7所述的发泡塑料成型装置，其特征在于：所述的加料机筒内腔的前端通过第三止回阀连通第一储料机筒的内腔。

9.如权利要求8所述的发泡塑料成型装置，其特征在于：所述的第一储料机筒的第一压出机构具有如下结构：储料机筒的容腔内装有一第一环形支承座，第一活塞杆可滑动地安装在第一支承座内，第一活塞杆与第一支承座密封配合，第一活塞杆与容腔壁之间有间隙，容腔的物料进口紧靠所述的第一支承座；第一活塞杆后部与第一推力部件配合。

10.如权利要求9所述的发泡塑料成型装置，其特征在于：所述的射出机筒的射出机构具有如下结构：射出机筒的射出容腔内装有第二环形支承座，第二活塞杆可滑动地安装在第二支承座内，第二活塞杆与第二支承座密封配合，第二活塞杆与射出容腔壁之间有间隙，射出容腔的物料进口紧靠所述的第二支承座；第二活塞杆后部与第二推力部件配合。

11.如权利要求10所述的发泡塑料射出成型装置，其特征在于：所述的旋转驱动机构的动力源是伺服电机。

12、如权利要求11所述的发泡塑料射出成型装置，其特征在于：所述的第一推力部件、第二推力部件是油缸或伺服电机驱动丝杆的电动顶推装置。

13.如权利要求12所述的发泡塑料射出成型装置，其特征在于；所述的料管的的内腔壁上开有前后延伸的线槽。

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