CN102458791A - 具有在熔料堆积开始之前被定位的熔料过滤器的注塑系统 - Google Patents

Abstract

一种注塑单元。该注塑单元包括：挤出机，用于连续熔化成型材料；可连接到模具的注嘴；熔料累积器，用于选择性地缓冲和输送成型材料到注嘴，熔料累积器包括第一个熔料累积器和第二个熔料累积器，可通过分配总成有选择性地连接到挤出机，并且第一个熔料累积器和第二个熔料累积器分别定义各自的熔料堆积量；所述熔料堆积量被配置成堆积和保持，当由挤出机熔化之后的一开始，以使得成型材料的量足以输送至下游工艺；位于熔料堆积量之前的熔料过滤器，使得所述成型材料进入熔料堆积量之前受到过滤，所述熔料过滤器被构造成去除所述成型材料中的污染物。

Description

具有在熔料堆积开始之前被定位的熔料过滤器的注塑系统

技术领域

本发明总体涉及但不限于模塑制品的成型。更具体地说，不限于注塑系统，其中包括一个熔料过滤器，且此过滤器在熔料堆积前被定位。

背景技术

成型是一项工艺，凭借此工艺，通过使用注塑系统可以将成型用材料(例如，聚乙烯对苯二酸盐(PET)、聚丙烯(PP)之类的材料)生产成模塑制品。成型工艺(例如，注塑成型工艺)用于生产各种模塑制品。能够用PET材料制成模塑制品的一个例子是瓶坯，瓶坯随后能够被吹塑成饮料容器，例如瓶子之类。

典型的注塑系统包括一个注塑单元、一个锁模单元、一个模具组件及其他。注塑单元可以是往复螺杆式或两级式。在往复螺杆式注塑单元内，通过料斗将原材料(如PET颗粒之类)输送到塑化螺杆的入口端。塑化螺杆封装在料筒内，并由料筒加热器加热。螺杆螺纹(或其他)沿螺杆的工作轴运送原材料。通常，螺杆的螺纹直径沿螺杆的工作轴从入口端开始逐渐增大。

由于原材料沿螺杆输送，它将在螺杆螺纹之间、螺杆中心轴、料筒内表面处剪切。原材料也将承受料筒加热器透过料筒传递所发出的热量。由于剪切级别随逐渐增大的螺纹直径而提高，原材料逐渐地变成高度均质的熔料。当在螺杆的排放端(即螺杆上与入口端相对的另一端)堆积了所需的熔料量后，螺杆向前移(与入口端相反方向)，将所需的熔料量顶出到一个或多个模腔内。因此，螺杆在往复式注塑单元内有两个功能，即(i)将原材料塑化成高度均质的熔料和(ii)将高度均质的熔料注塑到一个或多个模腔内。

两级注塑单元可以说与往复式注塑单元非常相似，只不过它的塑化和注塑功能是分开的。更具体地说，位于挤出机料筒中的挤出机螺杆执行塑化功能。当堆积了所需的熔料量后，它们将转入熔料累积器，在业界也常被称作“注塑室”，熔料累积器配备有注塑柱塞，它执行注塑功能。

在1993年10月19日颁发给Zweig等人的美国专利5,253,994中，公开介绍了一种合成树脂制品，它通过将原始颗粒塑化成液态熔料，并将再生颗粒塑化成另一液态熔料来使该制品成型。然后过滤再生熔料流，同时进一步塑化以去除其中的颗粒杂质。然后，经过滤和进一步塑化的再生熔料流和原始熔料流混合以形成混合熔料流，并送入模具中。这些熔料流经过机械过滤。

在1993年9月21日颁发给Tsutsumi的美国专利5,246,660中，公开介绍了一种用于塑料材料注塑的工艺及器具，并引进了用于在计量塑化材料时过滤和/或混合熔料的穿孔装置。穿孔装置是安装于机身内随附的螺杆柱塞上的盘式装置，螺杆柱塞周围布有许多穿孔。当螺杆柱塞处于预定的位置(最好是最靠前的位置，此时凹槽或孔位于穿孔装置附近)，可通过旋转螺杆柱塞清除累积在穿孔装置处的杂质，并可由以下两处排出：通过机身内表面处的环形凹槽连接到机身的喷嘴；或直接通过机身处的径向孔。

发明内容

本发明最重要的组成部分是一个注塑单元。该注塑单元包括：一个挤出机，用于熔化成型材料；一个可连接到模具的注嘴；一个熔料累积器，用于选择性地缓冲和输送成型材料到注嘴。挤出机和熔料累积器定义熔料堆积量，所述熔料堆积量被配置成堆积和保持，当由挤出机熔化之后的一开始，以使得成型材料的量足以输送至下游工艺。

附图说明

为更好地理解本发明(包括替代方案和/或衍生方案)的实施方案，请参考实施方案的详细说明以及以下图纸：

图1根据本发明的非限制实施方案，描绘了注塑单元的部分前视图。

图2描绘了图1中的注塑单元的部分顶视图。

图3是图1和图2中的注塑单元的部分原理示意图。

图4根据另一个本发明的非限制实施方案(说明安装过滤器的非限制实施方案的替代方案)，提供了注塑单元的部分原理示意图。

这些图纸不一定全是完整绘图，也可能仅是用作说明的假想线、图解和部分视图。在某些情况下，理解实施方案不一定需要过多细节，或者有些难以察觉的其他细节可能已被省略。

具体实施方式

参考图1和图2，根据本发明的非限制实施方案，将更详细地说明注塑单元100，其中图1描绘了注塑单元100的部分前视图，图2描绘了注塑单元100的部分顶视图。

在下面将要说明的实施方案中，注塑单元100是两级式，并且该注塑单元100包含一个挤出机102和一个熔料累积器122。挤出机102包含一个外壳(没有单独编号)，该外壳装有将原材料塑化成熔融材料的螺杆(没有绘出)，下面将详细说明。在本发明的某些实施方案中，挤出机102也可为双螺杆挤出机，因此，挤出机102可容纳一组两个螺杆(未绘出)。挤出机102(更确切地说，挤出机102内的螺杆)由螺杆执行器108执行操作。在本发明具体的非限制实施方案中，螺杆执行器108包含一个通过齿轮箱(没有单独编号)连接到挤出机102的电动机；然而，并非所有本发明的实施方案都是如此。因此，螺杆执行器108可以不同的方式执行操作，例如，液压执行器、机械执行器或两者相结合。在下面将要说明的实施方案中，挤出机102能以连续塑化的方式运行，即，挤出机102能够作为连续挤出机运行。换言之，挤出机102能够连续熔化成型材料。

在此处描述的具体的非限制实施方案中，螺杆执行器108能够使挤出机102的螺杆旋转运动，此旋转运动执行两种功能：(a)塑化原材料和(b)将原材料输送到熔料累积器122内，下面将详细说明。因此，在此实施方案中，挤出机102的螺杆与往复运动不相关。换言之，挤出机102的螺杆作为非往复式螺杆运行。

此外，注塑单元100还包含一个连接到注塑单元100的入口处(未单独编号)的送料器110。送料器110配置为向挤出机102供应原材料。送料器110可配置为受控(或计量)送料器或连续送料器。

在本发明具体的非限制实施方案中，原材料为PET。在替代实施方案中，可使用其他材料或混合材料。在本发明的特定实施方案中，原材料包含原始原材料和再生原材料按特定比例组合的混合物。原始原材料(例如，以颗粒形式)和再生原材料(例如，以粉碎料形式)可在送料器110或其他上游设备(未绘出)中混合，例如，干燥器(未绘出)。在本发明的其他实施方案中，再生原材料和原始原材料可在挤出机102内混合，这适用于通过不同的入口输送原始原材料和再生原材料的实例。

在特定方案中，通过送料器110输送的原材料可能包含25％的再生原材料和75％的原始原材料。在其他特定方案中，原材料可能包含50％的再生原材料和50％的原始原材料。还有一些特定方案中，原材料可能包含75％的再生原材料和25％的原始原材料。当然，所使用的原材料的确切组合是各不相同的。需要进一步说明的是，本发明的实施方案可以应用到仅处理原始原材料或仅处理再生原材料的注塑单元100上。

在本发明的某些实施方案中，除送料器110之外，也可能会提供添加剂送料器(未绘出)，以将额外物质(例如，着色剂、乙醛(AA)阻滞剂之类物质)添加到挤出机102。此添加剂送料器在艺术领域比较常见，因此，在此处不做进一步说明。

通常，熔料累积器122配置为用于缓冲成型材料被挤出机102熔化的过程，并将成型材料向注嘴127输送以注塑到一个模腔(未绘出)或多个模腔(未绘出)。在此处描述的具体的非限制实施方案中，熔料累积器122是作为双熔料累积器运行，因此该熔料累积器122包含两个熔料累积器122实例-第一熔料累积器121和第二熔料累积器123，并且有选择性地顺畅连接到挤出机102，下面将详细说明。在本发明的非限制实施方案的替代方案中，熔料累积器122可仅包含单个熔料累积器122实例。

第一熔料累积器121和第二熔料累积器123均包含注塑柱塞128，分别在第一熔料累积器121和第二熔料累积器123中各自工作。注塑柱塞128由各自的注塑柱塞执行器130执行操作，在本发明的此特定实施方案中，它是一个活塞，以液压的方式对注塑柱塞128执行操作。在这些实施方案中，注塑柱塞执行器130可能涉及伺服阀(未绘出)，或其他可压缩液体流量控制方法，以控制注塑柱塞执行器130执行操作用的可压缩液体的流速。然而，在本发明的非限制实施方案的替代方案中，注塑柱塞128也可由其他类型(未绘出)的执行器执行操作，例如，机械执行器、电气执行器等。

同时还提供一个分配总成124，它顺畅地位于挤出机102和熔料累积器122之间。分配总成124是作为分配阀(例如，线性梭阀等)使用，并可有选择性地顺畅连接：

(a)将挤出机102连接到第一熔料累积器121，同时将第二熔料累积器123连接到注嘴127，以直接或通过熔料分配系统(未绘出)使液体和模腔(未绘出)建立通信，例如，通过热流道(未绘出)将熔料从挤出机102输送到第一熔料累积器121，并将熔料从第二熔料累积器123通过注嘴127注塑到模腔(未绘出)内；

(b)将挤出机102连接到第二熔料累积器123，同时将第一熔料累积器121连接到注嘴127，以将熔料从挤出机102输送到第二熔料累积器123，并将熔料从第一熔料累积器121通过注嘴127注塑到模腔(未绘出)内。

同时还提供一个熔料过滤器112。通常，熔料过滤器112的作用是从已经在挤出机102内熔融的成型材料中除去污染物(例如，杂质和其他异物)。通常，并且在此特定的非限制实施方案中，熔料过滤器112顺畅地位于挤出机102和熔料累积器122之间。此熔料过滤器112的作用是从由挤出机102输送至熔料累积器122的塑化材料中过滤杂质和其他异物。对于熔料过滤器112的具体应用没有特别限制，例如，可使用位于北卡罗来纳州马修斯的Gneuss Inc.公司提供的成品过滤器来作为熔料过滤器112使用。

熔料过滤器112包含使要过滤的成型材料流入的过滤器入口111和使已过滤的成型材料流出的过滤器出口113。熔料过滤器112还包括位于一对定位板(未编号)之间的过滤元件132，而这对定位板又位于过滤器入口111和过滤器出口113之间。在本发明的某些实施方案中，过滤元件132也可为配备有反冲洗选项的旋转过滤元件132，即反冲洗过滤器。在这些使用反冲洗功能的实施方案中，熔料过滤器112也可连接至排料出口(未绘出)，以使用于对熔料过滤器112进行反冲洗的材料排出。

同时，图1和图2的结构体系还包含一个控制器126(出于简化目的，只在图1中绘出)。控制器126可为通用或特定用途的计算设备，以控制注塑单元100的一项或多项操作。还需注意的是，控制器126也可为共享控制器，能控制装有注塑单元100和/或其他相关辅助设备(未绘出)的注塑机的各种操作(未绘出)。

控制器126能够控制众多功能，其中包括(但不限于)：

(i)控制螺杆执行器108，更具体地说是控制挤出机102的螺杆(未绘出)的转速；

(ii)控制分配总成124，以有选择性地在上述两个熔料累积器122的实例之间切换输送熔料和注塑熔料；

(iii)控制送料器110，此处送料器110是作为受控送料器，有时候在艺术领域也称作计量送料器；

(iv)在提供有添加剂送料器的实施方案中，控制上述添加剂送料器(未绘出)；

(v)控制上述伺服阀。

请注意，并非每个和所有本发明的实施方案中的控制器126均需执行所有这些功能。

在下面将要说明的实施方案中，当挤出机102首次熔化出足够的堆积成型材料时，熔料累积器122将定义熔料堆积量。熔料堆积量配置为足以输送至下游工艺的成型材料的堆积和保持量，例如，输送至位于熔料堆积量下游的一个模腔或多个模腔(未绘出)。回顾上述实施方案，挤出机102是以连续塑化的方式运行，挤出机102内没有定义任何熔料堆积量，熔融材料连续从挤出机102流出并流向熔料累积器122。因此，在本发明的此实施方案中，熔料累积器122定义熔料堆积量，并且熔料过滤器112位于熔料堆积量之前。

如图所示，请参考图3，它是图1和图2中的注塑单元100的部分原理示意图。更具体地说，图3描绘了挤出机102以及第一熔料累积器121和第二熔料累积器123，后两者通过分配总成124(在此图中为一个旋转阀，而非图1和图2中的线性梭阀)有选择性地连接到挤出机102。在这些实施方案中，第一熔料累积器121和第二熔料累积器123分别定义各自的熔料堆积量302，此处为挤出机102首次熔化出的足够的堆积成型材料量。熔料堆积量302配置为足以输送至位于熔料堆积量302下游的一个模腔或多个模腔(未绘出)的成型材料的堆积和保持量。

如图3所示，熔料过滤器112位于熔料堆积量302之前。

请参考图4，现在将说明安装熔料过滤器112的非限制实施方案的替代方案。图4描绘了注塑单元400的替代实施方案的部分内容。注塑单元400实际上与注塑单元100非常相似，除了以下具体差异。

注塑单元400包括一个挤出机402，其操作方式与图1和图2的实施方案中的挤出机102非常相似。注塑单元400还包括第一熔料累积器421和第二熔料累积器423，它们通过第一分配总成424(在此图中为一个旋转阀，但是它也可以是与图1和图2中非常相似的线性梭阀，或其他任何合适的装置)有选择性地连接到挤出机402。在这些实施方案中，还提供第三熔料累积器425，它通过第一分配总成424和第二分配总成426(可为旋转阀等)有选择性地连接到第一熔料累积器421和第二熔料累积器423。在本发明的这些实施方案中，第一分配总成424和第二分配总成426的组合能够有选择性地顺畅连接：

(a)将挤出机402连接到第一熔料累积器421和第二熔料累积器423其中之一，同时将第一熔料累积器421和第二熔料累积器423中的另一个连接到第三熔料累积器425(通过第二分配总成426)；

(b)将第三熔料累积器425连接到第一分配总成424(或者，换言之，是连接到第一熔料累积器421和第二熔料累积器423其中之一)或通过注嘴127连接到模腔(未绘出)(参见图2)。

在这些实施方案中，第三熔料累积器425的操作方式与图1和图2的实施方案中的第一熔料累积器121和第二熔料累积器123非常相似。

第一熔料累积器421和第二熔料累积器423能够从挤出机402堆积和输送成型材料，并且当挤出机402首次熔化出足够的堆积成型材料时，每个累积器分别定义各自的熔料堆积量422。熔料堆积量422配置为足以输送至第三熔料累积器425的成型材料的堆积和保持量，并继而将其注塑到一个模腔或多个模腔(未绘出)。

请注意在这些实施方案中，由第三熔料累积器425注塑成型材料，第一熔料累积器421和第二熔料累积器423仅将成型材料输送到第三熔料累积器425。因此，第一熔料累积器421和第二熔料累积器423的柱塞(未单独编号)和柱塞执行器(未绘出)与第三熔料累积器425相比，需要的压力更低。

换言之，在本发明的这些实施方案中，第一熔料累积器421和第二熔料累积器423可仅配置堆积和输送功能，同时第三熔料累积器425配置堆积和注塑功能。

如图4所示，熔料过滤器112位于熔料堆积量422之前。在本发明的这些实施方案中，也可能会提供第三熔料累积器425的单独实例以使其具备更多技术功能，即使其执行注塑功能；同时第一熔料累积器421和第二熔料累积器423仅配置堆积和输送功能。也就是说，额外的技术功能包括提供更好的注塑量同一性。

此外，第三熔料累积器425也可作为辅助挤出机装置。在这些实施方案中，挤出机402可用于熔化再生原材料，同时辅助挤出机可用于熔化原始原材料。挤出机402的输出可连接到辅助挤出机的辅助输入装置(未绘出)，它位于辅助挤出机的中间。独特的往复式螺杆设计(未绘出，通常用于艺术领域)可以使已过滤的成型材料流入并塑化原始原材料。

通常，熔料过滤器112位于熔料堆积量之前，因此可以说，它是位于熔料输送路径上，而非熔料注塑路径。本发明的实施方案还包含一项技术功能，即，熔料流经熔料过滤器112的流速比当熔料过滤器112位于注塑路径上时要低四至五倍。从而能够通过部署更小尺寸的过滤器，降低成本。本发明的实施方案还包含一项技术功能，即，使熔料过滤器112的流速基本恒定。此外，熔料过滤器112还能免受压力冲击，从而延长熔料过滤器112的使用寿命。请注意，并非每个和所有本发明的实施方案均具备所有这些技术功能。

这些实施方案的说明提供了本发明的示例，但这些示例并不能限制本发明的适用范围。上述概念可能适用于特定条件和/或功能，也可能进一步扩展至本发明的适应范围内的各种其他应用中。在说明了上述示例实施方案后，很显然，在不背离上述概念的前提下，可以作出适当修改和改进。因此，要用专利特许证保护的内容仅受以下申请专利范围的限制。

Claims (10)

1.一种注塑单元，包括：

设计为连续熔化成型材料的挤出机；

可连接至模具的注嘴；

熔料累积器，用于选择性地缓冲和输送成型材料到注嘴，熔料累积器包括第一熔料累积器和第二熔料累积器，可通过分配总成有选择性地连接到挤出机，并且第一熔料累积器和第二熔料累积器分别定义各自的熔料堆积量；所述熔料堆积量被配置成堆积和保持，当由挤出机熔化之后的一开始，以使得成型材料的量足以输送至下游工艺；

位于熔料堆积量之前的熔料过滤器，使得所述成型材料进入熔料堆积量之前受到过滤，所述熔料过滤器被构造成去除所述成型材料中的污染物。

2.如权利要求1中的所述注塑单元，其特征在于：挤出机配置为双螺杆挤出机。

3.如权利要求1中的所述注塑单元，其特征在于：熔料过滤器配置为反冲洗过滤器。

4.如权利要求1中的所述注塑单元，其特征在于：熔料累积器还包含第三熔料累积器，其选择性地连接到以下之一：(a)第一熔料累积器和第二熔料累积器其中之一，(b)通过第二分配总成连接到注嘴。

5.如权利要求4中的所述注塑单元，其特征在于：挤出机配置为双螺杆挤出机。

6.如权利要求4中的所述注塑单元，其特征在于：第一熔料累积器和第二熔料累积器仅配置有堆积和输送功能。

7.如权利要求4中的所述注塑单元，其特征在于：第一熔料累积器和第二熔料累积器仅配置有堆积和输送功能，同时第三熔料累积器配置有堆积和注塑功能。

8.如权利要求1中的所述注塑单元，其特征在于：分配总成配置为线性梭阀。

9.如权利要求1中的所述注塑单元，其特征在于：分配总成配置为旋转阀。

10.如权利要求1中的所述注塑单元，其特征在于：挤出机包含非往复式螺杆。

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