CN104661802B - 用于制造管头的装置和方法以及管头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造至少一个管头的注塑模制装置，所述管头具有管肩和形成于所述管肩上的带有挤出开口的颈部，所述注塑模制装置包括限定模具腔体(37)的模具和与模具相互作用的喷嘴(15)。该喷嘴(15)具有喷嘴本体(49)和能在喷嘴本体(49)中沿着纵向管轴线移动的阀针(51)。阀针包括阀针轴(53)和末端阀针头(55)。阀针(51)被第一流动通道(63)围绕，第一物料组分(64)能穿过该第一流动通道而被压出。喷嘴(15)的开口(72)在阀针(51)的缩回位置中被阀针头(55)关闭，并且在阀针(51)的前进位置中被阀针头(55)释放，其中在阀针(51)的前进位置中形成环形出口开口(72)，该环形出口开口与模具的充当浇口的环形间隙(83)一起建立通向模具腔体(37)的流体连接。

Description

用于制造管头的装置和方法以及管头

技术领域

本发明涉及用于制造管头的装置和方法以及管头自身。

背景技术

EP-A-1 033 318公开了一种用于制造管肩的方法，其中第一物料组分(materialcomponent)被挤入到第一腔体中，该物料组分在承载件上以部分为塑料的状态从该第一腔体被移除并且以这样的方式被排出，即，当承载件和第一物料组件被引入到第二腔体中时，形成带有至少一个表面的自由空间，所述表面在第二物料组分挤出之后充当第一物料组分相对于第二物料组分的机械止挡部。从而实现了第一与第二物料组分之间的正(positive)接合连接。所主张的方法具有这样的优点，即，双层管的物料消耗降低并且用于制造的周期时间缩短。另一方面，缺点在于需要两个不同的腔体来制造管肩并且管肩需要在制造过程中从一个腔体传送至下一腔体。

从WO 00/23340已知一种管头，该管头具有三层结构。在这种情况下，由内层和外层围住一阻挡层(barrier layer)，其包括在管头的端部，其中内层和外层结合以形成一个层。这意味着，阻挡层的端部被内层和外层围住或封包。利用共注塑来执行管头的制造。就这点而言，在时间段T₀期间将结构物料A供给到注塑喷嘴中。在供给结构物料一段特定时间之后，共注入阻挡物料((barrier material))的物料流一段短的时间。在停止阻挡物料的流之后，然后继续结构物料的注塑一段特定时间，以便使得注入的结构物料的量稳定。尽管所描述的方法被称为共注塑方法，实际上仅仅在非常短的时间段内注入两种物料。根据WO00/23340的方法的缺点在于，管头总是需要磨光(finish off)。由于注塑喷嘴的中央开口而不可避免地形成的熔渣(sprue)需要切掉，并且口的边缘需要磨光。

美国专利申请No.2011/0233824涉及一种用于制造旋转对称本体的方法，其中并非通过中央注射点而是通过环形开口将熔融塑料注射到腔体中。为了执行该方法，使用包括具有中央通道的外部模具的装置。在该通道中以轴向可移动的方式引导关闭杆。该关闭杆在其前端处具有加宽的旋转对称头，该头的最大周缘与通道的内壁配合地形成阀。在关闭杆与通道的内壁之间存在环形空间，在装置的操作过程中迫使熔融塑料穿过该环形空间。为了制造旋转对称本体，关闭杆从模具缩回，使得在通道与关闭杆之间形成环形出口通道。为了形成本体的中空空间，提供芯，在该芯的前侧上形成有凹部。当阀打开时，头接合在该凹部中。

美国专利申请描述了一种用于注塑模制设备的阀销组件，包括能够在喷嘴中上下移动以便打开和关闭环形浇口(ring gate)的阀销。环形通路穿过喷嘴形成，并且在通向和穿过环形浇口的所有位置处均为畅通和不受限制的，从而允许熔融物自由地流向浇口并且依据阀销的位置而流动到模具腔体中。阀销具有头，该头具有的直径大于阀销轴，用于选择性地关闭浇口。环形浇口通道直径大于熔融物通道直径，以使得具有大开孔的部件能够形成于其中。

发明内容

本发明的目的因此是提供一种制造管前部和管头(带有或不带有阻挡层)的注塑模制装置和方法，其中不再需要管头的磨光。另一目的是提供带有阻挡层的管头，其中所述至少两层牢固地彼此连接。另一目的是减少用于制造管头的周期时间以及提高生产率。

这些和其他目的通过根据权利要求1的主题和根据权利要求14的方法来实现。对根据本发明主题的以及对所述方法的有利修改在从属权利要求中限定。

本发明涉及用于制造至少一个管头的注塑模制装置，所述管头带有管肩和形成在管肩上的带有挤出开口的颈部。该装置一方面包括模具，该模具围住与待制造的管头对应的模具中空空间或腔体，并且该装置另一方面包括喷嘴，用于注射从注射单元获得的塑料熔融物。喷嘴具有注射本体、可选的阀套以及阀针，其以轴向可移动的方式(沿着阀针的纵向轴线)容纳在喷嘴本体中。阀针和阀套可彼此独立地移动。阀针被第一环形空间围绕，该第一环形空间充当用于第一物料组分的第一流动通道。在喷嘴的前端处设置喷嘴开口，该喷嘴开口在阀针的缩回位置中被阀针头关闭并且在阀针的向前移动位置中被阀针头释放。

根据本发明，在阀针的向前移动位置中形成环形出口开口，其与模具的充当浇口开口的环形间隙相关联并且在所述至少一个流动通道与模具中空空间之间形成流体连接。环形出口开口具有这样的优点，即，熔融物流能够向外径向穿入并且直接穿过模具的环形间隙而进入模具中空空间中。这意味着，与在引言中提及的现有技术相反，并非穿过中央的大致点状的浇口开口而是穿过环形间隙将物料注入到模具中，所述环形间隙直接位于管的颈部区域中。从而可避免熔渣以及因此管头的磨光。

由于环形出口开口和在模具中提供的环形间隙，当阀针向前移动时，即阀打开时，在模具中空空间与第一流动通道之间建立了流体连接。

有利地，模具具有模具嵌件，该模具嵌件带有大致限定管头的外部形状的内部轮廓，并且模具具有芯，该芯带有形成管头的内部形状的外部轮廓。在模具的制造设定中，因此在模具嵌件与芯之间存在对应于管头的模具中空空间。

有利地，芯在前表面上具有凹部，该凹部为单侧关闭的中空柱体的形状，用于容纳阀针头。阀针由此还在打开位置中被侧向引导。合宜地，模具嵌件为多部件嵌件并且在颈部区域具有两个可移动滑动部分，所述滑动部分可在打开位置与关闭位置之间沿着相反方向移动。可移动滑动部分允许制造带有外螺纹的管颈。

优选地在芯与模具嵌件之间设置环形间隙。这是允许直接制造完成的管头的简单和方便的实施例。在这方面，模具嵌件的轴向柱形区段可与针头配合地形成第一阀。有利地，阀针头包括柱形本体和锥形尖端。由于锥形尖端，阀针头可被牢固地引入到芯的前侧凹部中。阀针头和柱形本体的直径大于阀针轴的直径，使得可获得用于形成流动通道的空间。

根据特别优选的实施例，设置围绕阀针轴的可移动阀套，其中在阀针轴与阀套之间存在第二环形空间，该第二环形空间充当用于第二物料组分的第二流动通道。该实施例具有这样的优点，即，如果阀针与阀套可彼此独立地轴向移动，则两种物料组分可被同时注射。合宜地，阀针头的直径大于阀针轴的直径，使得阀针头可充当用于阀套的阀座。

优选地，在阀针轴与阀针头之间设置锥形过渡区域。阀套的前侧可以密封的方式与锥形过渡区域配合，以形成第二阀。该过渡区域在这种情况下充当用于可移动阀套的阀座。

根据一个改进，锥形过渡区域具有对柱形本体加宽的围绕下降部(depression)。该下降部的目的是使塑料熔融物偏转，使得模具的环形间隙对塑料熔融物施加尽可能少的流动阻力。

本发明的目的还在于用于在注塑模制工艺中制造至少一个管头的方法，所述管头带有管肩和形成于管肩上的带有挤出开口的颈部。该方法特征性地使得一种或多种物料组分穿过环形间隙注入到模具中空空间中。

在这方面，环形空间合宜地设置在颈部内壁上，优选地设置在外部或最外部颈部边缘上，使得在注塑模制之后不会存留熔渣等。

为了制造至少两层管头，可同时注射第一物料组分和第二物料组分。根据实施例变型，第二物料组分可在一个时间延迟之后被注射。这具有这样的优点，即，第一物料组分能够至少在前侧上围住第二物料组分。

根据制造变型，仅仅当模具中空空间由第一物料组分填充了至少50％、优选至少65％并且特别优选至少75％时注入第二物料组分。这样，如果第二组分被注射到第一组分的中央，则可实现三层结构。在本领域中，术语“中央”应当理解为层的内部。在本实例中，在注射第二组分时该层的内部是可流动的，使得第二组分可在第一组分的内部扩展。

如果在注塑模制周期的结尾，在第一物料组分之前一个特定时间停止第二物料组分的注入，则第二物料组分(通常为阻挡物料)可由第一组分覆盖在前侧上。有利地，前述时间介于0.01秒与0.5秒之间，优选地介于0.05秒与0.3秒之间，并且特别优选地介于0.1秒与0.2秒之间。为了执行该方法，优选地使用具有环形出口开口的注塑模制装置。

本发明的另一目的在于根据如在本说明书所描述的方法制造的管头，该管头具有管肩和形成于管肩上的带有挤出开口的颈部。通过根据本发明的方法制造的管头具有这样的优点，即，由于在整个工作周期中同时注射两种物料组分，使得可实现两种物料的良好复合(composite)。合宜地，外部物料组分在冷却时呈现出比内部物料组分更大的收缩(shrinkage)。这具有这样的积极效果，即，外部物料组分就好似收缩到内部组分上一样。在测试中已表明，外部结构组分的至少5％、优选至少10％并且特别优选至少15％的更大收缩足以获得两个层的良好复合。这意味着，如果第二组分具有5％的收缩，则第一组分应当具有至少5.25％的收缩。

有利实施例构思了管具有至少两个层，即，结构物料的外层和阻挡物料的内层。另一有利实施例构思了管具有三层，即，结构物料的外层和内层以及阻挡物料的中间层。然而，可构思的是提供额外的粘附层，以便改进第一物料与第二物料之间的结合。合宜地，结构物料选自物料组分聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和HDPE中的一种，并且阻挡物料选自物料组分EVOH、聚酰胺和聚酰亚胺中的一种。

有利的物料组成为例如聚乙烯(PE)或HDPE作为结构物料而聚酰胺(PEA)作为阻挡物料，以及还有聚丙烯(PP)作为结构物料而EVOH作为阻挡物料。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的示例性实施例，附图中：

图1示意性示出了根据本发明的用于制造管头的注塑模制装置的部分视图，该注塑模制装置包括模具和喷嘴，模具包括带有模具嵌件的模具中空空间，第一和第二阀处于关闭位置；

图2和图3示出了图1的其中两个阀均处于打开位置的注塑模制装置，其中两种物料组分已部分地穿入模具中空空间(图2)，并且已分别几乎充满该模具中空空间；

图4示出了图1的注塑模制装置，其中第一阀处于打开位置而第二阀处于关闭位置；

图5示出了图1的注塑模制装置，其中在注塑模制周期的结尾，两个阀均处于关闭位置；

图6示出了图1的处于模具释放过程中的注塑模制装置；

图7至图9示出了三层管头的制造中的各个阶段。

具体实施方式

在图1至图4中示出的用于制造至少一个管头的注塑模制装置11包括带有模具嵌件(mould insert)13的模具以及与模具嵌件13配合的喷嘴15。模具嵌件13和喷嘴15容纳在模具块体(mould block)(未在附图中更详细示出)的腔体中。在模具块体中可并排存在多个这样的注塑模制装置，以便能够在一个操作周期中同时制造多个管头。

注塑模制装置以已知的方式通过分配通道连接至一个或多个挤压机。

模具嵌件13具有凹部17，两个可移动滑动部分19a、19b以正接合的方式容纳在该凹部中。滑动部分19a、19b一起形成两个模具半部，其内部轮廓21对应于待制造的管颈的外部轮廓。内部轮廓21具有形成管颈的外螺纹的螺旋沟槽23。

模具嵌件13具有直接邻接滑动部分19a、19b的后方模具区段25，其形成待制造的管肩的外部轮廓的负形状(negative)。模具区段25具有第一柱形区段27、锥形过渡区域29和第二柱形区段31，该第二柱形区段邻接可移动滑动部分19a、19b。第二柱形区段31用于制造管衬套(collar)，管衬套设置在管颈与管肩之间。管衬套的形成并非绝对必要的，但是出于制造技术的原因也是推荐的，这是因为否则的话会由于模具嵌件的多个部分而导致将存留干涉的环形珠(bead)或至少可见边缘。

在模具区段25中容纳有轴向可移动的芯33。芯33具有与待制造的管头的内部轮廓对应的外部轮廓35。在模具嵌件13与芯33之间存在有模具中空空间37，该模具中空空间在注塑模制过程中完全由可流动塑料物料填充。

在模具区段25上则设置有脱模部(stripper)39。该脱模部39与环形区段41一起形成管头的前侧后方壁。为了将管头从模具移除，滑动部分19a、19b首先被移开(箭头43)，并且芯与脱模部39一起沿着轴向方向(箭头45)缩回。这样，完成的管头通过优选可移动的脱模部39从固定芯33取出，并且在模具嵌件水平安装的情况下向下降落。

喷嘴15布置在模具嵌件13的凹部47中。该喷嘴包括带有轴向通路50的喷嘴本体49，在该轴向通路中以轴向可移动的方式布置有阀针51。阀针51具有阀针杆53，该阀针杆带有末端阀针头55。阀针杆53被轴向可移动的阀套57围绕，该阀套具有比阀针轴53的外径更大的内径并且能够利用前端59而紧密抵靠阀针头55。由于根据本发明的喷嘴构造，在阀套57的外部夹套(jacket)61与轴向通路50之间形成用于第一物料组分64的第一流动通道63，并且在阀套57的内壁65与阀针轴53之间形成用于第二物料组分68的第二流动通道67。

阀针头55具有柱形本体69，该柱形本体与模具嵌件的柱形区段70配合地形成用于第一物料组分64的第一阀。当第一阀打开时，由此形成环形开口72(参见例如图2)，熔融物能够穿过该环形开口以一角度向外径向流动。优选的角度相对于装置的纵向轴线为介于30°与90°之间。在柱形本体69与阀针轴53之间设置锥形过渡区域71。阀套57的前端59在这方面形成为使得远端前表面73平直地抵靠锥形部71，从而形成用于第二物料组分68的第二阀。为了优化熔融物的流，过渡区域71可包括围绕的下降部75，使得塑料熔融物在被注入到模具中空空间中时遭遇更少的阻力。

阀针头55在第一阀的打开位置中容纳在设置于芯33的喷嘴侧前侧中的柱形凹部77中。在这方面，柱形本体69的外径大致对应于凹部77的内径，使得仅仅存在少于20微米优选地少于10微米的微小间隙。这样，确保了阀针同样在第一阀的打开位置中的良好的侧向引导。阀针头55的柱形部分的表面还可设置有环形底切(undercut)，以便减少从阀针头55到经冷却的芯33(附图中未示出)的凹部77的热传递。阀针头55还可由热传导差的材料制成，以便减少芯33的不期望的加热。

在芯33的远端环形边缘79与模具嵌件13的相对面向的表面81之间形成有环形间隙83，该环形间隙充当浇口开口。如果阀针从缩回的关闭位置(图1)移动至向前移动的打开位置(图2至图5)，则至少与第一流动通道63形成流体连接并且第一物料组分能够流动到模具中空空间37中。

由附图清楚的是，凹部77的内壁与柱形区段70必须以彼此平齐的方式对准，使得阀针能够在关闭位置与打开位置之间无阻碍地前后移动。

为了将喷嘴本体49密封在凹部47中，设置带有外螺纹87的大致柱形的密封部分85。该外螺纹被旋拧到带有内螺纹91的对应镗孔89中。该密封部分具有柱形区段93，该柱形区段以正接合的方式容纳在模具嵌件13的对应柱形区段95中。为了允许喷嘴本体的热膨胀，可在密封部分85的前表面97与模具嵌件13之间设置小的间隙99，该间隙打开至百分之几毫米，优选地小于百分之10毫米(在附图中以夸大的形式示出)。

在喷嘴本体的外部夹套中安装有加热装置101。还出于热绝缘的目的在喷嘴15与模具嵌件13之间设置有气隙103。

根据本发明的注塑模制装置可以如下方式使用：为了制造两层管前部，阀针51移动至打开位置，并且同时阀套57相对于阀针缩回，使得第一阀和第二阀大致同时打开。由此第一结构物料64可同时流动穿过第一流动通道且阻挡物料68穿过第二流动通道，并且经由环形开口和环形间隙而进入模具中空空间37中。在模具中空空间由物料组分充满之前不久，停止阻挡物料68的流，使得阻挡物料被结构物料64限制在前侧上。从而可防止脱层(delamination)。因此重要的是，在实际上整个周期时间或至少该时间的90％内两种物料被同时注射，这与在引言中引用的现有技术相反。

为了制造三层管头(图7至图9)，首先将结构物料64注射到模具中空空间中，并且具体地填充了该空间体积的70-85％(图7)。然后停止结构物料的注射，并且阻挡物料68被注射到结构物料64的中央(图8)。由于在阻挡物料开始注射时该结构物料已经在一定程度上固化，阻挡物料能够沿着前表面41的方向被迫使进入到结构物料中央深处。最后停止阻挡物料68的注射并且注入少量的结构物料64，使得后者优选地完全包围阻挡物料(图9)。

用于制造至少一个管头的注塑模制装置包括限定模具中空空间37的模具以及与所述模具配合的喷嘴15，所述管头具有管肩和形成于管肩上的带有挤出开口的颈部。该喷嘴15具有喷嘴本体49以及在喷嘴本体49中可沿着管纵向轴线移动的阀针51。该阀针包括阀针轴53和末端阀针头55。阀针51被第一流动通道63围绕，第一物料组分64可穿过该第一流动通道被排出。喷嘴15的开口72在阀针51的缩回位置中被阀针头55关闭，并且在阀针51的向前移动位置中被阀针头55释放，由此在阀针51的向前移动位置中形成环形出口开口72，该环形出口开口与模具的充当浇口开口的环形间隙83一起在模具中空空间37中形成流体连接。

参考标号

11 注塑模制装置

13 模具嵌件

15 喷嘴

17 凹部

19a、19b 滑动部分

21 滑动部分的内部轮廓

23 沟槽(带螺纹轮廓)

25 模具区段

27 第一柱形区段

29 锥形过渡区域

31 第二柱形区段

33 芯

35 外部轮廓

37 模具中空该空间

39 脱模部

41 环形区段

43 箭头(滑动部分的移动方向)

45 箭头(芯在从模具移除的过程中的移动方向)

47 模具嵌件的凹部

49 喷嘴本体

50 模具嵌件中的通道

51 阀针

53 阀针轴

55 阀针头

57 阀套

59 阀套的前端

61 阀套的外部夹套

63 第一流动通道

64 第一物料组分(结构物料)

65 阀套的内壁

67 第二流动通道

68 第二物料组分(阻挡物料)

69 阀针头的柱形本体

70 模具嵌件的用于第一阀的柱形区段

71 锥形过渡区域

72 环形开口

73 阀套的前表面

75 下降部

77 凹部

79 芯的环形(远端)边缘

81 模具嵌件的与边缘79相对的环形表面

83 环形间隙

85 密封部分

87 密封部分的外螺纹

89 镗孔

91 内螺纹

93 密封部分的柱形区段

95 模具嵌件的柱形区段

97 密封部分的前表面

99 前表面与模具嵌件之间的间隙

101 加热装置

103 气隙

Claims (11)

1.用于制造至少一个管头的注塑模制装置，所述管头具有管肩和形成于所述管肩上的带有挤出开口的颈部，所述注塑模制装置包括：

-模具，限定模具中空空间(37)，所述模具具有大致限定所述管头的外部形状的模具嵌件(13)，并且所述模具具有形成所述管头的内部形状的芯(33)，以及

-与所述模具配合的喷嘴，所述喷嘴带有

-喷嘴本体(49)，以及

-阀针(51)，能沿着与待制造的管头的纵向轴线对应的第一方向移动，所述阀针带有阀针轴(53)和末端阀针头(55)，

-围绕所述阀针(51)的至少一个第一环形空间，所述第一环形空间充当用于第一物料组分的第一流动通道(63)，以及

-喷嘴开口，所述喷嘴开口在处于所述阀针(51)的缩回位置时被所述阀针头(55)关闭，并且所述喷嘴开口在处于所述阀针(51)的向前移动位置时被所述阀针头(55)释放，

其特征在于，在所述阀针(51)的向前移动位置中形成环形出口开口(72)，所述环形出口开口与所述模具的充当浇口开口的环形间隙(83)匹配，

所述模具嵌件(13)的柱形区段与所述阀针头(55)配合地形成第一阀，并且

所述芯(33)在端表面上具有用于容纳所述阀针头(55)的凹部，所述凹部为单侧关闭的中空柱体的形状，其中所述阀针(51)由此还在打开位置中被侧向引导。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环形间隙(83)向内径向地定向。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述芯(33)能沿着管纵向轴线的方向移动。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述芯(33)在前侧上具有凹部(77)，所述凹部为中空柱体的形状用于容纳所述阀针头(55)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模具嵌件(13)由多个部分形成并且在颈部区域包括两个可移动滑动部分(19a、19b)，所述可移动滑动部分能在打开位置与关闭位置之间沿着相反的方向移动。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环形间隙(83)位于所述芯(33)与所述模具嵌件(13)之间。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阀针头(55)具有柱形本体和锥形尖端。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，设置围绕所述阀针轴(53)的可移动阀套(57)，其中在所述阀针轴(53)与所述阀套(57)之间设置第二环形空间，所述第二环形空间充当用于第二物料组分的第二流动通道(67)。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述阀针(51)和所述阀套(57)能够彼此独立地轴向移动。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述阀针轴(53)与所述阀针头(55)之间设置锥形过渡区域(75)，并且所述阀套(57)的前侧(73)能够与所述锥形过渡区域(71)配合以形成第二阀。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，与所述阀针头(55)的所述柱形本体邻接的所述锥形过渡区域(71)具有围绕的下降部(75)。