CN1057984A - 复合模制产品的制造方法和用于实现该方法的模具 - Google Patents

Abstract

一种复合模制产品的制造方法，它包括在活动模 具从固定模具上充分移开的状态下，将所希望的表层 材料放置在活动模具的预定位置上；将活动模具移向 固定模具，然后在一个活动模具和固定模具之间的间 隔等于一个预定值(5毫米或更大)的位置上停止；将 熔融树脂注入模腔；将活动模具停止在所希望的最终 位置上；冷却预定的时间；从固定模具上移开活动模 具，打开模具并取出产品。

Description

本发明涉及到复合模制产品的制造方法，该复合模制产品通过将所希望的表层材料粘附到塑料基层材料的表面上而形成，以得到装饰和特殊功能的复合模制产品。本发明还涉及到特别推荐的用于实现该方法的模具。

例如，上述复合模制产品可用作汽车的内部材料或其他类似的地方。这些复合模制产品通常的制造方法是，使用粘接剂将PVC皮革、毡层、或其他具有优良装饰性能的表层材料粘附到作为基层材料的塑料模制品上。

然而，上述的制造方法需要很多人工粘接表层材料。这样就带来诸如设计受到限制、产品废品率高和制造成本高等问题。

因此，提出一种使用特殊的压模机的方法，预先将表层材料粘附在模具的内表面上，然后将熔融树脂注入模具中，夹紧模具，这样就得到了覆盖有表层材料的复合模制产品。

可是，在这种公知的压模机中，在熔融树脂注射开始的同时，树脂的一部分与表层材料的接触也立即开始了。可是，在模具夹紧完成时，表层材料才完全被树脂覆盖。这样，树脂和表层材料的接触时间随表层材料的区域而改变，并且接触时树脂的温度也完全随其位置而改变。因此，在这种特别情况下带来的问题是，当需要大的模制产品时，就不能得到均匀一致的模制产品。

特别是，在靠近树脂注射浇口的地方，注入的高温树脂直接碰撞表层材料的表面并在高压下与其相接触。可是，在远离浇口的部分，当模具进行夹紧时，树脂与表层材料在相对较低的温度和压力下进行接触。

因此，复合模制产品的厚度或密度是不均匀和有褶皱的，亮度不均或在表面上有其他缺陷，无法获得高品质的复合模制产品。

为解决上述问题，还提出了在把熔融树脂几乎完全均匀地注入并涂布在表层材料的表面后再完成成型的压模机。可是，上述的机器带来的问题是价格昂贵、成型周期长和能使用的树脂受到限制。另外，成型时树脂温度不均匀的问题仍然没有完全解决。

本发明就是要解决上述问题，本发明的目的之一是提供一种无需特殊压模机，只要使用便宜的普通注塑机就能获得上述大型复合模制产品的方法，特别推荐的实现这种方法的模具和使用上述模具制造高品质复合模制产品的方法。

本发明的另一目的特别是提供一种新型的制造方法使得当使用上述的普通而便宜的注塑机以制造大型复合模制产品时，在尽可能相同的条件下，使熔融树脂在最短时间内一次性全部地与表层材料接触，这样可以获得整体上具有均匀品质的模制产品。

上述的发明目的通过下述方式来实现：当熔融树脂被注入模具的一段时间内，要防止注入的树脂与粘附在一个活动模具表面上的表层材料直接接触，当夹紧模具时，树脂一次性全部与表层材料接触。

在一实施例中，活动模具的闭合操作通过两个步骤来完成。模具被安装在一个倾斜于垂直位置的位置上，并且活动模具的移动被控制在一个全开位置、一个中间位置、和一个全闭位置之间。当模具处于全开位置时，取出模制产品，并将下一个表层材料粘附于活动模具上;当注射树脂时，模具在中间位置保持一段时间;在全闭位置，完成整个模具的夹紧成型。这样，活动模具的移动可控制在三个位置上。

尽管当活动模具位于中间位置时，在一段时间内注入熔融树脂，但由于活动模具被移至一个相距固定模具一个预定的极限距离或更大的距离的位置上，因此活动模具表面上粘附的表层材料不与被注入的熔融树脂相接触。在树脂注射完成后，活动模具被移至全闭位置，完成模具的夹紧成型。

本发明的另一目的是提供一种适用于制造上述大型模制产品的模具。

这样，所提供的一种新型模具进一步确保了本发明以上目的的实现。

在模具中安装了活动堰元件。活动堰元件可暂时拦截被注入在固定模具和活动模具之间的空间内的熔融树脂，使熔融树脂能粘附于固定模具的表面上，从而阻止熔融树脂过早地与表层材料接触。当夹紧模具时，树脂被一次全部地在整个表层材料的表面上挤压和扩展，并与其相接触。

进一步讲，活动堰元件可移动地安装在固定模具上并可在拦截位置和后端位置之间做往复运动。在拦截位置，活动堰元件伸入到固定和活动模具之间形成的模腔内，并在离浇口的开口很近的位置上，拦住从浇口注入的树脂的通道，在后端位置，活动堰元件从模腔向后移动，该元件的表面部分基本成为模具表面的一部分。此外，活动堰元件在拦截位置和后端位置之间的往复运动可随模具的夹紧运动同时进行。

活动堰元件在结构上可以实现相对于固定模具的直线运动、旋转运动、和其复合运动。在元件运动的一个终端，从浇口注入的树脂喷射流被拦截，从而使树脂能粘附并保留在固定模具的树脂成型表面上。在另一个终端，活动堰元件向后移至不会阻碍模具的夹紧运动和树脂成型的位置。

在拦截位置和后端位置之间的运动轨迹可以设计成包括直线运动、平行移动、摆动运动和其组合形式运动的轨迹。

此外，为防止粘附于固定模具表面上的熔融树脂迅速地流下来，建议在固定模具的树脂将要粘附于其上的表面上形成一些适当的凹凸部分、沟槽、可动凸出物或其他类似的结构，或使粘附表面的一部分作为一个可摆动的活动表面。

采用如上所述的结构，甚至不需要特殊压模设备，而只使用普通的注塑设备，即可在最短的时间内，使熔融树脂在低压下与表层材料均匀接触。这样，在便宜和简单的情况下，就可以生产出高品质的复合模制产品。

另一方面，根据本发明，甚至在使用相对易受热影响的表层材料时也可以得到均匀的复合产品。此外，在热影响下生产具有特殊样式的复合产品也是可能的。

如上所述的本发明，由于可以使用普通的注塑机，用于建造新型特殊机器的一大笔设备投资可以节省下来。

另一方面，要控制普通注塑机的模具的开/闭定时，，也就是，在模具完全夹紧之前，模具夹紧操作会停止一段时间，在这一时间内，注入将要被成型的熔融树脂，此后，在预定的压力下夹紧模具。这样，可实现在低压下的模具的夹紧成型，因此，表层材料被粘附在塑料基层上，而不会丧失其表面装饰性能和作用。

此外，根据本发明，模具的在其上形成模腔凹入部分的表面相对水平面倾斜15°至75°并且在模具的树脂向下流动的表面上形成凸出物、沟槽、或其他类似的阻碍物。这样就可以防止注入模具中的将要被成型的熔融树脂在重力作用下流出模具外。

所有热塑性树脂都可以用作本发明中使用的树脂。

一种发泡树脂也可用作作为基板的树脂，以适应需要重量轻的场合。在此情况下，作为发泡剂，例如可以使用亚硝基系化合物的二亚硝基五亚甲基四胺和四亚硝基三亚甲基四胺，酰肼系化合物的对，对′-双磺酰肼苯醚。磺酰氨基脲系化合物的对，对′-双磺酰氨基脲苯醚，偶氮系化合物的偶氮二酰胺（azodicar  vonamide）或偶氮二羧酸钡，以及如碳酸那样的酸和草酸或类似物的混合物。

另一方面，可将诸如二氧化碳、水蒸汽、氮气、空气、氟利昂、或其他类似的气体注射到注塑机中并与熔解树脂相混合，并且当它注入到模具中对，熔解树脂能被膨胀。

这些发泡剂和气体的添加量可以根据需要的膨胀率来确定。

图1至4是说明本发明的方法具体使用在公知的水平注塑机上时，工作步骤中固定模具和活动模具之间相对位置的横剖视图;

图1是说明活动模具从固定模具移开而且表层材料粘附于活动模具的表面上这一状态的横剖视图;

图2是说明活动模具朝着中间位置移动这一状态的横剖视图;

图3是说明下述状态的横剖视图，即适当数量的树脂被注入到图2所示状态的模具中，并被粘附和保持在固定模具的树脂成型表面上;

图4是说明实施模具夹紧和冷却操作这一状态的横剖视图;图5至8是说明使用本发明的模具获得模制产品时，模具的各个部分在相应的步骤中的状态的横剖视图;

图5是说明活动模具从固定模具移开且表层材料粘附于活动模具表面上这一状态的横剖视图;

图6是说明下述状态的横剖视图，即注入了适当数量的树脂，此时活动堰元件伸出到拦截位置，并且树脂被粘附和保持在固定模具的树脂成型表面上;

图7是说明活动堰元件收至后端位置这一状态的横剖视图;并且

图8是说明实施模具夹紧和冷却操作这一状态的横剖视图。

下面参照附图更详细地描述本发明。

在图1至4中，序号1表示一种注塑机的树脂注射缸;2是固定模具;3是活动模具;4是表层材料;而5是熔融树脂。

活动模具3和固定模具2的配合面与水平面形成15°至75°范围内的预定倾斜角θ。

如图所示，在固定模具2的表面上建议形成适当的凸出和凹进部分，这部分将注入的熔融树脂保持在浇口2b的下侧，以阻止树脂向下流动。

完成模具的开启和闭合的方式类似于普通的注塑步骤。首先，如图1所示，在此状态活动模具3移开固定模具2足够远的距离，将预先准备好的表层材料5装在活动模具3的预定位置上。

然后，如图2所示，活动模具3移向固定模具2，并且完成模具的第一步夹紧。

在模具的第一步夹紧中，活动模具的移动暂时停止在这样一个位置，即活动模具3被移动到该位置时，固定模具2和活动模具3之间的间隔距离T等于一适当的数值，这一数值至少为将要制造的复合模制产品的塑料基层厚度的1.5倍或更大，通常这一数值为5mm或更大些。

如图3所示，模具在第一步夹紧并暂时停止后，熔融树脂5从注塑机1中注射进固定模具2的形成模腔的凹入部分2a中。

在此情况下，浇口2b的形状、位置及其他特征可以与普通注塑模相似，在预定的位置上形成一个或多个浇口根据产品的形状和尺寸而定。

由于活动模具3和固定模具2的配合面与水平面形成15°至75°范围内的预定倾斜角θ，这样，注入模具的熔融树脂5不会从模具表面滴落，而是沿着模具表面缓慢流下。如图4所示，树脂的注射完成后，活动模具3现次迅速移向固定模具2，开始模具的第二步夹紧。

模具的第二步夹紧最好在尽量低的压力下完成。为此目的，模具夹紧速度可调整至这样一个数值范围内，在此范围内，不会损害熔融树脂5流入整个模具和表层材料4的装饰性能和作用。

由于传统的注塑机是在高压下向完成模具夹紧的模具中注入熔融树脂，因此需要高压模具夹紧。所以，考虑到夹紧力的效果，活动模具3和固定模具2的配合面的角度θ就不得不设置成垂直的。然而，根据本发明方法，由于模具夹紧是在低压下实现的，其配合面就可以是倾斜的。

上述的模具夹紧完成后，树脂在夹紧状态下冷却预定的时间，然后打开模具，取出产品。

在图5至8中，序号11表示注塑机的注塑缸;12为固定模具;13为活动模具;14为液压缸;15为活动堰元件;16为连杆;17为装在固定模具12表面上的锯齿状零件;18为表层材料;而19为熔融树脂。

活动堰元件15可前后移动地装在导孔中，导孔在固定模具12上靠近浇口的位置处形成。元件15通过连杆16与液压缸14的活塞杆连接。活动堰元件15可在拦截位置和后端位置之间做往复运动。如图5和6所示，在拦截位置，其前端伸入朝向活动模具的树脂成型空间12a并且拦着从浇口注入的熔融树脂的通道;在后端位置，如图7和8所示，该元件的所有部分从树脂成型空间向后移动，并且其前部表面基本上形成固定模具表面的一部分。

当活动堰元件15位于拦截位置，从浇口注入的熔融树脂被活动堰元件15所阻挡并被粘附和保持在固定模具12的树脂成型表面上，所以，树脂不会直接与表层材料接触。

模具的开启和闭合与普通的注塑步骤相类似。如图5所示，在此状态活动模具13从固定模具12上移开足够远的距离，预定的表层材料18被粘附在活动模具13的预定部分上。然后，活动堰元件15伸出至浇口开口的前表面，，将预定数量的熔融树脂19注入处于上述状态的模具中。

被注入的熔融树脂19与活动堰元件15的前部相碰撞并被阻挡，这样，速度和压力会显著地降低，而且，熔融树脂被粘附在固定模具的成型表面上。树脂象块状形状那样沿着模具的表面向下流但向下流的很慢。

在此情况下，如果将具有许多凸起物的锯齿状零件17装在固定模具12的树脂粘附表面上，熔融树脂的流动速度会进一步降低，且树脂会留在这一部分上。

在此实施例中，锯齿状零件17是固定的。然而，也能安装可以被倾斜的零件，或者将其设计成使得仅仅凸出部分能够从树脂成型表面伸出或缩回该表面。

另一方面，为了确保防止熔融树脂从固定模具上离开并向下落在表层材料上，希望固定模具12的树脂成型表面的主剖面适当地倾斜，而不是处于垂直的方向。为此目的，可以根据模具的形状来使模具配合面倾斜。

另一方面，如果不希望整个模具倾斜，比如由于模具很大等原因，建议至少将树脂粘附表面设置成一个单一的或锯齿状的倾斜表面，或者被设计成可部分摆动的活动表面。

如图7和8所示，当熔融树脂19注入后，阻挡熔融树脂的活动堰元件15向后移至后端位置，活动模具13向前移动以使模具闭合。树脂冷却预定时间后，打开模具，取出产品。

本发明的结构不仅限于上述实施例，它也可适用于与注塑机不同的成型机，例如，挤出机或其他各种成型机。模具的形状及其他等等也不仅限于此。固定模具可以是阳模，活动模具可是阴模。活动堰元件可以设计成铰接式、旋转式、摆动式、及复合运动式的任何一种。作为控制位置的致动器，除去以上所述的包括连杆和液压缸的装置外，还可以使用采用各种缸或电磁螺线管、线性马达或类似装置的直接驱动系统，以及采用螺杆和马达的系统等等。还可以建议使模具的开/闭运动与堰元件连接在一起。活动堰元件的结构、数目等等可以根据需要而改变。此外，树脂流动通道在树脂注射浇口的出口附近也可以是弯曲的。本发明包括所有的实施例以及那些本专业普通技术人员根据以上关于本发明目的范围内的描述所容易想到的变型。

本发明提供一种包括表层材料和树脂层的复合模制产品的制造方法，它通过使用带有将熔融树脂注入树脂成型空间的浇口的固定模具12和可以与固定模具相接触和分开的活动模具13来进行，其中的固定模具12带有活动堰元件15，该元件可以在拦截位置和后端位置之间做往复运动，在拦截位置，元件15伸入到树脂成型空间并在浇口12b的开口附近位置处拦住从浇口12b进入成型空间的树脂注入通道，在后端位置，元件15从树脂成型空间向后移动，元件15的表面部分基本上形成了模具表面的一部分，并且驱动装置14和16用于驱动活动堰元件15在拦截位置和后端位置之间作往复运动。

并且，其中的固定模具12与活动模具13一起安装在通用注塑机上，并且完成以下步骤：

（a）在活动模具13移开固定模具12足够远距离后，将所希望的表层材料18放置在活动模具13的预定位置上;

（b）使活动堰元件15移至拦截位置;

（c）从浇口注射熔融树脂，通过活动堰元件15阻挡熔融树脂，使熔融树脂粘附并保持在固定模具12的树脂成型表面上;

（d）使活动堰元件15移至后端位置;

（e）将活动模具13移向固定模具12并且完成模具夹紧;

（f）在模具闭合状态冷却预定的时间;和

（g）将活动模具13从固定模具12上移开，取出产品。

上述步骤不一定总是顺序完成。例如，步骤（b）可以在步骤（a）之前完成。希望同步完成步骤（a）、（c），或步骤（c）、（d）。在步骤（e）被完成之前的任何时候，都足以完成步骤（a）。

本发明的方法并不局限于上述实施例，它还适用于与注塑机不同的成型机，例如，挤出机或者其他形式的成型机。模具的形状或其他等等也不局限于此。固定模具可以是阳模，活动模具可以是阴模。活动堰元件可以设计成铰接式，旋转式、摆动式、及复合运动式的任何一种。作为控制位置的致动器，除去以上所述的包括连杆和液压缸的装置外，还可以使用采用各种缸或电磁螺线管、线性马达或类似装置的直接驱动系统，以及采用螺杆和马达的系统等等。还可以推荐将上述致动器与模具的开/闭运动连系起来。活动堰元件的结构、数目等等可以根据需要而改变。此外，树脂流动通道在树脂注射浇口的出口附近也可以是弯曲的。本发明包括所有实施例以及那些本专业普通技术人员根据以上关于本发明目的范围内的描述所容易想到变型。

本发明的结构如上所述，根据本发明，熔融树脂和表层材料之间的接触从开始到完成是在模具进行夹紧时的极短时间内完成的，所以，在整个表面上实现了在低压下的均匀接触。这样，就能获得均匀品质的复合模制产品。

Claims (9)

1、一种复合模制产品的制造方法，通过使用注塑机完成以下步骤(a)至(f)该注塑机上装有浇口开在模腔成型表面上的固定模具和可与固定模具接触或分开的活动模具：

(a)在活动模具从固定模具上充分移开的状态下，将所希望的表层材料放置在活动模具的预定位置上；

(b)模具的第一夹紧步骤，在该步骤中活动模具移向固定模具，然后在活动模具和固定模具之间的间隔等于一个预定值的位置上停止，该间隔为5mm或者更大些；

(c)将熔融树脂注入模腔；

(d)模具的第二夹紧步骤，在该步骤中将活动模具停止在所希望的最终位置上；

(e)在模具的第二夹紧步骤完成后，冷却预定的时间；

(f)将活动模具从固定模具上移开，打开模具并取出产品。

2、根据权利要求1所述的复合模制产品的制造方法，其特征在于，固定模具的形成模腔的表面与水平面之间的角度θ在15°至75°的范围内。

3、根据权利要求1所述的复合模制产品的制造方法，其特征在于，固定模具的浇口是直接浇口。

4、一种用于形成复合模制产品的模具，包括一个固定模具，该固定模具带有一个将熔融树脂注入树脂成型空间中的浇口，和一个可与固定模具自由地接触和分开的活动模具，并且通过在两个模具之间装入表层材料和从浇口供给熔融树脂而使用该模具形成复合模制产品。

其中的固定模具包括：一个可自由伸入所述的成型空间并可从其中缩回的活动堰元件，它可以在拦截位置和后端位置之间做往复运动，在拦截位置，所述的活动元件堰伸入到成型空间中并在离浇口的开口很近的位置上拦住从浇口到成型空间的树脂注入通道，在后端位置，活动堰元件从成型空间向后移动，所述活动堰元件的表面部分基本形成模具表面的一部;和驱动活动堰元件在所述拦截位置和后端位置之间做往复运动的驱动设备。

5、根据权利要求4所述的形成复合模制产品的模具，其特征在于，活动堰元件能够完成几乎沿主轴线方向上的直线往复运动。

6、根据权利要求4所述的形成复合模制产品的模具，其特征在于，活动堰元件可以完成相对于固定模具的旋转运动。

7、根据权利要求5所述的形成复合模制产品的模具，其特征在于，活动堰元件可以完成包括相对于固定模具的平移运动和旋转运动的复合运动。

8、根据权利要求4-7中任一权利要求所述的形成复合模制产品的模具，其特征在于，在固定模具成型空间的器壁表面上装有防止注入的熔融树脂流下来的凸出部分。

9、一种包括表层材料和树脂层的复合模制产品的制造方法，它通过使用固定模具和活动模具来实现，该固定模具带有将熔融树脂注入树脂成型空间中的浇口，该活动模具可与固定模具自由地接合和分开，

其中的固定模具具有：可在拦截位置和后端位置之间做往复运动的活动堰元件，在拦截位置，所述的活动堰元件伸入到成型空间中并在离浇口的开口很近的位置上拦住从浇口到成型空间的树脂注入通道，在后端位置，活动堰元件从成型空间向后移动，且所述活动堰元件的表面部分基本上形成了模具表面的一部分;和

使活动堰元件在所述拦截位置和后端位置之间做往复运动的驱动设备。

而且，其中的固定模具和活动模具安装在注塑机上，

在活动模具从固定模具上充分移开的状态下，将所希望的表层材料放置在活动模具的预定位置上，

活动堰元件移至拦截位置，

从浇口注射熔融树脂，并被活动堰元件拦截，粘附于固定模具的树脂成型表面上。

将活动堰元件移向后端位置，

将活动模具移向固定模具并完成模具夹紧，

模具在闭合状态下冷却预定的时间，

从固定模具上移开活动模具，取出成品。

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