CN101456236A - 模制装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于双色模制的模制装置，所述模制装置能够使用具有短支撑注入口和简单结构的通常使用的模制装置，具有固定侧模具、能够相对于固定侧模具自由打开和关闭的活动侧模具、和可移动的分隔部件，所述可移动的分隔部件布置在固定侧模具和活动侧模具中的至少一个上，并且将用于模制两类热塑性树脂的空间分隔成用于模制第一热塑性树脂的第一空间和用于模制第二热塑性树脂的第二空间，其中注射第一热塑性树脂的小型注射模制单元是内置的，并且小型注射模制单元的喷嘴直接邻接第一空间。

Description

模制装置
技术领域
本发明涉及一种模制装置，所述模制装置整体地模制两类热塑性树脂以制造双色成形制品，更特别地，本发明涉及一种用于成形制品的模制装置，所述成形制品包括主要部分和衬垫部分，所述模制装置通过第二热塑性树脂模制主要部分，通过第一热塑性树脂模制衬垫部分。
背景技术
当由于物理属性的要求或者设计要求有必要使用具有不同颜色的多种类型的树脂或者多种同类型的树脂来模制一个制品时，在过去已经使用了双色模制方法。此双色模制方法首先将第一熔融树脂注射到第一腔体内以模制第一树脂部分，然后将第二熔融树脂注射到与第一腔体邻接的第二腔体内以模制第二树脂部分。通过这样做，第一树脂部分和第二树脂部分熔融地粘合在一起，从而模制出成整体的双色成形制品。
使用此双色模制方法时，有必要将第一腔体和第二腔体隔开以便限制第一熔融树脂流向第二腔体。按照此方法，当使用多个不同的模具时，存在将模具自身隔开的方法，但是在使用一种模具时，如在日本专利公开(A)No.11-48284中所描述的，通过滑动型芯(可移动的分隔部件)进行分隔是经常使用的方法。
使用一种模具的方法在生产效率上要比使用多个不同模具的方法好。然而，存在的问题是代替通常使用的设置有一个注射单元的注射模制机，需要单独准备设置有两个注射单元的专用注射模制机，所以资本成本增加了。作为对策，在日本专利公开(A)No.6-27138中描述的一个方法中提出了一种用于注射模制的模具，所述模具放置在通常使用的设置有一个注射单元的注射模制机中，并且能够执行双色模制。所述模具显示在图10至图11中。
如在图10中所示，此模具80设置有与主注入口(未显示)连通的主门(未示出)、连通到支撑门(support gate)82的支撑注入口(supportsprue)83和小型柱塞式注射单元90。
可移动的部件84以能够使用气缸装置86自由前进到腔体85和从腔体85自由缩回的方式设置在支撑门82的前面。柱塞式注射单元90具有注射口，所述注射口与支撑注入口83连接并且整体地固定到主体87的侧面上。此外，如图11中所示，柱塞式注射单元90通过作为进料通道的透明软管92与用于供给第一树脂材料的料斗91连接。
在图10中，81是设置在通常使用的注射装置(未显示)中的注射单元，并且89是加热器。在图11中，94是柱塞，并且93是模制材料。如果上述结构的模具80设置成通常使用的注射模制机(未显示)的注射单元81的末端接近主注入口，能够执行双色模制。
然而，在这个结构中，支撑注入口83是长的，并且加热器89必须为此支撑注入口布置，因此模具结构变得复杂。此外，支撑注口冷料与成形制品一起取出并且从最终产品上切去，因此与在最终产品中需要的相当大量的衬垫部分比是巨大的材料浪费。
发明内容
考虑到上述问题做出本发明，并且本发明的目标在于提供一种用于双色模制的模制装置，所述模制装置使具有短支撑注入口和简单模具结构的通常使用的注射模制机能够使用。
本发明提供以下方面的模制装置作为用于解决上述问题的手段。根据本发明的第一方面，模制装置(100)具有注射第一热塑性树脂的内置小型注射模制单元(5)并且使小型注射模制单元(5)的喷嘴(5a)直接邻接用于模制第一热塑性树脂的第一空间(11a)。
通过提供注射第一热塑性树脂的内置小型注射模制单元(5)，整个模制装置变紧凑了。此外，由于小型注射模制单元的喷嘴(5a)直接邻接用于模制第一热塑性树脂的第一空间(11)，消除了支撑注入口和材料的浪费。此外，由于支撑注入口被消除，布置在支撑注入口周围的加热器变得不必要，因此模制装置变得更加简单。
根据本发明的第二方面，第一热塑性树脂是软树脂，第二热塑性树脂是硬树脂，双色成形制品(50)包括主要部分(51)和衬垫部分(52)，主要部分(51)由第二热塑性树脂制成，并且衬垫部分(52)由第一热塑性树脂制成。
传统地，主体由树脂模制并且与单独制造的衬垫装配以形成成品。通过整体模制主体和衬垫，能够减少质量控制成本、装配成本以及维护和管理成本。此外，如果应用本发明到双色成形制品，通过第二热塑性树脂模制主要部分并且通过第一热塑性树脂模制衬垫部分，本发明的效果将变得更加显著。
根据本发明的第三方面，提供了用于模制多种类型热塑性树脂以制造多色成形制品的模制装置，所述模制装置的特征在于包括第一或者第二方面的模制装置(100)。这阐明了本发明的双色模制模具能够用于多色模制。要注意的是，在权利要求中和本节中描述的特征的后面括号中的标记显示了与在后面提到的实施例中描述的具体特征的对应关系。
附图说明
通过下面参考附图对优选实施例的描述，本发明的这些和其他目的和特征将变得更清楚，其中：
图1是显示使用本发明的模制装置的模制方法的过程时间图表的视图；
图2是显示使用本发明第一实施例的模制装置，在成形制品取出步骤和封闭的第一空间形成步骤中模制装置的状态的视图；
图3是显示使用本发明第一实施例的模制装置，在成形制品取出步骤和第一树脂注射步骤中模制装置的状态的视图；
图4是显示使用本发明第一实施例的模制装置，在模具关闭步骤和第一和第二空间连通步骤中模制装置的状态的视图；
图5是显示使用本发明第一实施例的模制装置，在第二树脂注射步骤中模制装置的状态的视图；
图6是显示在本发明的第一实施例中模制的双色成形制品的视图；
图7给出了用于说明本发明第一实施例的腔体分隔部件的移动的视图；
图8是本发明第一实施例的小型注射模制单元的截面剖视图；
图9显示了图8中的小型注射模制单元的卷形形部分，其中(a)是显示卷形物工作表面47的透视图，而(b)是显示在(a)中沿着箭头A—A的截面剖视图；
图10显示了传统的模制装置；且
图11是图10的放大视图。
其中，1指固定侧模具，2指活动侧模具，3指可移动的腔体分隔部件，4指注射喷嘴，5指小型注射模制单元，5a指小型注射模制单元的喷嘴，6指轴，11指腔体，50指第一实施例的双色成形制品，且100指第一实施例的模制装置。
具体实施方式
下面将要基于附图描述本发明的具体实施例。
第一实施例
首先说明本发明的第一实施例。第一实施例是使用将由固定侧模具和活动侧模具形成的腔体分隔为第一空间和第二空间的可移动的腔体分隔部件(以下简称为“腔体分隔部件”)的模制装置100。图6是显示由第一实施例模制的双色成形制品50的示意图。双色成形制品50包括主要部分51和衬垫部分(packing part)52。主要部分51是长方形形状，具有四个凸起部分51a。在每一个圆柱形凸起部分51a上，环形衬垫部分或者密封部分(以下简称为“衬垫部分”)52被熔融粘结来与圆柱形凸起部分51a形成整体。主要部分51(包括凸起部分51a)由硬树脂(第二树脂)例如通常使用的聚丙烯树脂制成，而衬垫部分52由软树脂(第一树脂)例如弹性体(elastomer)制成。
此外，图6显示了双色成形制品，由树脂通道(resin passage)模制成的注口冷料(sprue)51x(见图2)从所述双色成形制品上切去。双色成形制品50可以是例如车载空调零件或者任何其它的外壳、盖或其它产品。当然，主要部分不必包括凸起部分并且可以不是长方形形状，而是圆柱形或者螺旋形状等。此外，衬垫部分不限于环形，它可以是长方形或者任何其它形状。
下面基于图2描述第一实施例的模制装置100。图2是显示模制装置100在第一实施例的成形制品取出步骤和封闭的第一空间形成步骤中的状态的视图。模制装置100具有：固定侧模具1；相对于固定侧模具1能自由打开和关闭的活动侧模具2；和布置在固定侧模具1处并且将由固定侧模具1和活动侧模具2形成的腔体11分隔成第一空间11a和第二空间11b的腔体分隔部件3。腔体分隔部件3也可以布置在活动侧模具2上。固定侧模具1和活动侧模具2通过轴6支撑，所述轴6设置在注射模制聚丙烯(第二树脂)的聚丙烯注射模制机上。固定侧模具1固定到轴6上，同时活动侧模具2引导轴6以滑动的方式沿着直线移动来打开或者关闭模具。
在固定侧模具1的中心部分，固定侧模具1具有插入其中的第二树脂注射模制机的注射喷嘴4。聚丙烯(第二树脂)从注射喷嘴4注射。此外，固定侧模具1设置有小型注射模制单元(第一树脂注射模制单元)5、容纳弹性体材料的料斗1a和将弹性体材料从料斗1a输送至小型注射模制单元5的输送通道1b。小型注射模制单元5是用于注射弹性体(第一树脂)的装置，具有增塑、称量和供应弹性体的功能，并且构造在模具里面。
在固定侧模具1和活动侧模具2之间形成用于模制树脂的空间，即腔体11。要注意的是图2的虚线2a′显示了当活动侧模具2夹紧(模具关闭，见图5)时的活动侧模具2的表面2a。固定侧模具1以能使腔体分隔部件3(见图7)自由前进和缩回的方式设置有腔体分隔部件3。腔体分隔部件3缩回(图2中的箭头3x)以分隔腔体11为第一空间11a和第二空间11b。此外，它前进(图4中的箭头3y)以通过腔体分隔部件3的孔3a来连通和打开之前分隔着的第一空间11a和第二空间11b以回复初始的腔体11的状态。第一空间11a是通过注射弹性体而被填充的空间，而第二空间11b是通过注射聚丙烯而被填充的空间。第二空间11b包括熔融树脂通道的注入口11b′。要注意的是第一空间11a和第二空间11b之间的分界线由图2中的虚线2a′显示。
下面参考图7说明腔体分隔部件3的移动。图7给出了显示模具内部结构的视图。图7(a)显示了在腔体分隔部件3处于缩回状态时腔体分隔部件3、小型注射模制单元5和模具腔体11之间的关系，图7(b)只显示了腔体分隔部件3。腔体分隔部件3设置有与成形制品50的凸起部分51a具有一样的直径的孔3a。由于在图7(a)中显示的腔体分隔部件3的缩回状态，通过腔体分隔部件3的扁平部分(没有孔)3b，腔体11被分隔成第一空间11a和第二空间11b。图7(c)是显示当腔体分隔部件3处于前进状态时腔体分隔部件3、腔体分隔部件3的孔3a和模具腔体11之间关系的视图。小型注射模制单元5的位置与在图7(a)中的位置一样。由于腔体分隔部件3的前进状态，隔开的第一空间11a和第二空间11b通过孔3a连通和打开并回复至初始的腔体11。在孔3a中，可以形成带有衬垫部分52的在主要部分51上的连接部分51a。孔3a可以形成为任何形状，孔的形状传递给连接部分51a，这样连接部分51a也可以形成为任何形状。由于这样，即使在第一腔体11a和第二腔体11b具有完全不同的形状和它们的连接部分51a不是简单的形状时，仍然可以使用可移动的分隔部件3。
活动侧模具2使成形制品50在模制后立即粘在活动侧模具2上。在图2中，为了简单起见，正常地四个衬垫部分52和凸起部分51a中，只显示一个。剩下的省略。此外，在成形制品50中，在树脂通道11b′内形成模制的注口冷料51x。注口冷料51x在最终产品中不需要，所以在从模具中取出后它被切断和丢弃。活动侧模具2设置有多个用于从活动侧模具2中分离成形制品50的起模杆7。
下面基于图8至图9详细描述小型注射模制单元5。小型注射模制单元5是如日本专利公开(A)No.2005-306028中所描述的模制单元。小型注射模制单元5具有布置在模具1中与模具1的第一空间11a直接邻接的喷嘴5a。由于小型注射模制单元5的喷嘴5a直接邻接用于模制第一热塑性树脂的第一空间11a，消除了支撑注入口。因此，围绕支撑注入口布置的加热器也就没有必要了，所以模制装置变得更加简单。
小型注射模制单元5具有增塑部分A1和称量及注射部分A3。所述增塑部分A1设置有增塑块A7，其中设置有加热和增塑材料并且在捏合材料的同时强制供给材料的增塑和强制供给机构；所述称量及注射部分A3设置有与增塑块A7紧密连接的称量块31，并且在所述称量块31内部设置有称量和供给机构，所述称量和供给机构称量和输送由增塑和强制供给机构强制供给的材料。此外，注射模制机设置有固定板72，在所述固定板72内部设置有注射机构，所述注射机构将由称量和供给机构称量和供给的材料注射入腔体内。
在增塑块A7的侧面，形成材料装料孔13，颗粒或者不同的材料通过所述材料装料孔13装料。此外，在增塑块A7内设置有增塑和强制供给机构(捏合机构)。这个增塑和强制供给机构设置有圆筒(barrel)71、卷形物(scroll)12和卷形物驱动部分42，所述圆筒71加热从材料装料孔13装料的材料，所述卷形物12形成有传送材料的螺旋槽43，并且在邻接圆筒71时旋转，从而在加热材料的同时传送、搅拌、增塑、捏合材料，并且材料在增塑之后被强制供给至形成在卷形物旋转中心的卷形物轴向孔44中，所述卷形物驱动部分42驱动卷形物12旋转。
卷形物12是如图9中所示的形成充分短的柱形的旋转体并且从旋转体的侧面至固定模板72上的表面形成有螺旋槽43。螺旋槽43形成为在卷形物12的旋转方向上减小直至卷形物轴向孔44附近，形成在旋转轴上的注射柱塞32插入所述卷形物轴向孔44中，并且形成凹面形状的驱动部分接合凹槽49形成在螺旋槽43的背面。要注意的是，卷形物轴向孔44也用作注射气缸41。
下面，在固定板72侧的表面称为卷形物工作表面47，并且它的侧面称为卷形物侧面48。此外，图9(a)是俯视卷形物工作表面47的透视图，而图9(b)是沿着图9(a)的箭头记号A—A看的剖视图。
卷形物工作表面47和圆筒71构造成彼此紧密接触，从而由来自圆筒71的热量增塑的材料不会泄漏出供给凹槽45，并且材料沿着输送凹槽45向卷形物轴向孔44被强制供给。
卷形物驱动部分42具有通过隔热器与卷形物12可连接和可分离地接合的蜗轮14、与蜗轮14啮合的蜗杆齿轮(worm gear：或蜗杆)15、使蜗杆齿轮15旋转的发动机A4、止推轴承60等。
当发动机A4旋转时，它的转速传递到卷形物12，同时被蜗轮14和蜗杆齿轮15减小并使卷形物12旋转。
与卷形物轴向孔44连通的注射气缸41形成在圆筒71的中心，并且注射柱塞32插入注射气缸41中并执行活塞运动。此外，注射柱塞32插入注射气缸39和41中并且在其末端设置有突出至模具1侧的喷嘴5a。
在称量和注射部分A3中的称量块31设置有称量和供给机构，所述称量和供给机构称量材料并且通过喷嘴5a将材料输送至模具部分2。称量和供给机构具有穿透过卷形物12的卷形物轴向孔44等的注射柱塞32、与注射柱塞32可连接和可分离地接合的柱塞用滚珠丝杠(ball screw)33，和柱塞驱动部分61，所述柱塞驱动部分61称量和输出通过驱动柱塞用滚珠丝杠33使注射柱塞32执行活塞运动而强制供给至注射柱塞32中的材料。
柱塞驱动部分61具有发动机A6、从发动机A6获得旋转动力的蜗杆齿轮37和蜗轮36，所述蜗轮36与蜗杆齿轮37啮合以减小发动机A6的转速并且传递转速至柱塞用滚珠丝杠33，从而使与柱塞用滚珠丝杠33可连接和可分离地接合的注射柱塞32执行活塞运动。
小型注射模制单元5比通常的注射模制单元制造得更加小型的原因是它使用了卷形物代替用于搅拌、增塑和捏合的、传统的具有长的轴线的螺旋杆类型，并且使用能通过使用蜗轮等大量减速的机构。
下面基于图1描述利用第一实施例的模制装置模制双色成形制品的步骤。图1是显示模制过程的时间图表的视图。在水平轴上的时间单位中，(a)是显示聚丙烯树脂模制步骤的时间图表，(b)显示了第一弹性体的模制步骤，(c)显示了第二弹性体的模制步骤。(a)、(b)和(c)每一个都是通过同一个时间轴显示的。
首先说明(a)和(b)的步骤。在时间t1，活动侧模具2从其夹紧到固定侧模具1的状态(见图5)开始打开。由于注射模制机的液压驱动装置(未显示)，活动侧模具2由轴6引导并向左侧方向移动(见图2)。在图2中显示了活动侧模具2的移动停止时的状态。在活动侧模具2开始打开经过了一段时间之后的时间t2，腔体分隔部件3开始向上移动(在图2中的箭头3x方向)。在时间t3，腔体分隔部件3结束了它的向上移动，从而腔体11被分隔成第一空间11a和第二空间11b，并且第二空间11b与第一空间11a完全切断(见图3)。从时间t2至时间t3的时期就成为封闭的第一空间形成步骤F和J。
在时间t3，腔体分隔部件3结束了它向上的移动，从而小型注射模制单元5开始注射熔融的第一弹性体。在时间t5，完成第一弹性体的注射。从时间t3至时间t5的时期就成为第一树脂注射步骤G和K。在时间t5，熔融的第一弹性体通过模具1冷却，并且在时间t6，第一弹性体的固化已经完成。从时间t5至时间t6的时期就成为第一树脂固化步骤H和L。在时间t6，腔体分隔部件3开始向下(图4中的箭头3y方向)移动。在时间t7，腔体分隔部件3结束向下的移动，从而通过经由腔体分隔部件3的孔3a的连通，分隔的第一空间11a和第二空间11b形成了腔体11(见图5)。从时间t6至时间t7的时期就成为第一和第二空间连通步骤I和M。
另一方面，在腔体分隔部件3结束向上移动的时间t3经过一段时间之后的时间t4，活动侧模具2的向左移动完成并且活动侧模具2处于完全打开状态(见图3)。当活动侧模具2处于打开状态时，起模杆7开始向在前面的成形过程中形成并且粘在活动侧模具上的双色成形制品50伸出。在时间t8，起模杆7的伸出长度达到最大并且双色成形制品50从活动侧模具2分离。从时间t1至时间t8的时期就成为成形制品取出步骤A和B。此外，起模杆7的伸出可以在活动侧模具2结束打开之前开始。在双色成形制品50被分离的时间t8，活动侧模具2开始向右移动并且开始闭合模具。与此同时，起模杆7开始朝向它们的初始位置缩回。
在时间t9，活动侧模具2被关闭并夹紧固定侧模具1(见图5)。从时间t8至时间t9的时期就成为模具闭合步骤C。
在时间t9，当模具闭合时，熔融的聚丙烯树脂从注射模制机(未显示)的注射喷嘴4中注入。填充在第一空间11a内的第一弹性体在端面52a(见图7(c))与熔融的聚丙烯熔融粘结。在时间t10，聚丙烯结束注入。从时间t9至时间t10的时期就成为第二树脂注射步骤D。在从时间t10至时间t11期间，熔融的聚丙烯树脂被模具冷却并固化。从时间t10至时间t11的时期就成为第二树脂固化步骤E。通过这样做，模制成由第一树脂(第一弹性体)和第二树脂(聚丙烯)整体模制的双色成形制品50。在时间t11，当聚丙烯结束固化时，模制的一个周期就完成了。在时间t1，下一个模制周期再开始。通过这样做，重复从时间t1至时间t11的步骤从而大批量制造成形制品50。
在模制过程中，成形制品取出步骤(A和B)、模具闭合步骤C、闭合的第一空间形成步骤F、第一树脂注射步骤G、第一树脂固化步骤H和第一及第二空间连通步骤I是并行发生的；闭合的第一空间形成步骤F在成形制品取出步骤起动的时间t1之后开始；并且模具闭合步骤C是在第一和第二空间连通步骤完成的时间t7之后完成的。
也就是说，通过使用在时间段Y的范围内从时间t2至时间t7的时间Z执行弹性体模制过程，过去根本没有积极使用的成形制品取出步骤和模具闭合步骤的时间可以有效地用于模制过程，所述时间段Y是从时间t1至时间t9的成形制品取出步骤和模具闭合步骤需要的时间。这样，可以减少一个周期的成型时间X。
在上面的描述中，描述了仅仅一个与第二树脂(聚丙烯)的模制结合的第一树脂(弹性体)的模制。也就是说，图1中只描述了第一弹性体的(b)模制。然而，如图1(c)中所示，与第一弹性体的模制并行地执行第二弹性体的模制的多色模制是当然可能的，此外，执行多个弹性体模制例如第三弹性体模制、第四弹性体模制等的多色模制当然是可能的。这样，多个小型注射模制单元可以构造在模具中。
通过这样做，可以提供一种用于双色模制的模制装置，其能够使用具有短支撑注入口和简单模具结构。
尽管已经参考选择的作为说明目的的具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该明白的是，在不偏离本发明基本原理和范围的情况下，可以对这些实施例做出许多修改。

Claims (3)

1、一种模制装置，所述模制装置用于整体模制两类热塑性树脂以制造双色成形制品，所述模制装置具有固定侧模具、能够相对于所述固定侧模具自由打开和关闭的活动侧模具、和可移动的分隔部件，所述可移动的分隔部件布置在所述固定侧模具和所述活动侧模具中的至少一个上，并且将用于模制两类热塑性树脂的空间分隔成用于模制第一热塑性树脂的第一空间和用于模制第二热塑性树脂的第二空间，其特征在于，
所述模制装置具有小型注射模制单元，所述小型注射模制单元置于所述模制装置内并用于注射所述第一热塑性树脂，且
所述小型注射模制单元的喷嘴制造成直接邻接所述第一空间。
2、根据权利要求1所述的模制装置，其特征在于，
所述第一热塑性树脂是软树脂并且所述第二热塑性树脂是硬树脂，且
所述双色成形制品包括主要部分和衬垫部分，所述主要部分由所述第二热塑性树脂制造，并且所述衬垫部分由所述第一热塑性树脂制造。
3、一种模制装置，所述模制装置用于整体模制多种类型的热塑性树脂以制造多色成形制品，其特征在于包括权利要求1或权利要求2的模制装置。
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