CN106003547A - 可混合改性的一体式注塑机及一体式注塑方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可混合改性的一体式注塑机，包括挤出机组、转接机组以及注塑机组，转接机组设置在挤出机组与注塑机组之间。挤出机组设置有挤出料斗、长纤加料口和挤出螺杆，挤出料斗口安装有电磁阀或者开关装置，使挤出机组的挤出料斗具备同步间歇进料功能，再配合转接机组，可保证挤出机组与注塑机组相互匹配。转接机组包含贮料装置和升压装置，用来实现物料衔接和压力变换，所述注塑机组设置有注塑料斗、注塑螺杆和合模装置。本发明通过集挤出成型与注塑成型功能于一体，可直接完成高分子材料的改性挤出和产品注塑成型，大大减少产品的加工工序，提高生产效率，降低能耗。

Description

可混合改性的一体式注塑机及一体式注塑方法

技术领域

本发明涉及高分子材料加工技术领域，尤其是涉及到注塑设备，具体而言涉及一种科混合改性的一体式注塑机及一体式注塑方法。

背景技术

高分子材料的成型方法主要有四种，分别为挤出成型、注塑成型、吹塑成型和压延成型。其中的挤出成型是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。挤出成型加工方式在农业、建筑业、石油化工、机械制造、医疗器械、汽车、电子、航空航天等工业部门具有广泛的应用。挤出成型在聚合物加工中占据重要位置，完全使用或在工艺中含有挤出过程的塑料制品的生产约占热塑性塑料制品总量的一半。注塑成型因可以生产和制造形状较为复杂的制品、易于实现自动化、智能化生产等优点，在高分子材料的成型加工中也占有极其重要的位置。注塑成型技术广泛应用于汽车、家电、电子设备、建材等诸多领域。

目前，市场上的挤出成型设备和注塑成型设备都还没有脱离自身的局限性，难以实现彼此的有效结合和联合加工。但是，从工序上讲，在注塑成型之前一般都先要进行挤出加工。从原理上讲，将挤出机和注塑机合二为一是可行的。早期的注塑挤出混合技术(IMC)由德国Krauss Maffei公司开发，目前这种集注塑与挤出功能于一体的设备还处于研制阶段，尚未见应用于工业生产的例子。公开号为CN 105014904 A的中国专利申请提供了一种两版式连续挤出注塑机，融料经过无丝网过滤器过滤后流入并存储在双储料缸中，双存储料缸的融料通过自动切换控制阀流动至合模装置中的模具内进行注塑。需要说明的是，传统的注塑机必须在一定压力下运输物料，且在保压压力下进行合模等后续操作，而该方案中提到仅仅通过融料的流动就能到达合模装置，难以实现注射时所需要的高压，制品的精度、花纹等受到显著影响。同时，由于传统意义上通过加入玻纤等增强体改性后，物料的流动性会急剧下降，因此现有的技术无法实现物料在熔体和流动状态下加入玻纤等增强体材料。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足或缺陷，提供一种可实现混合改性的一体式注塑机，解决现有技术中注塑成型与挤出成型相互独立而增加产品加工工序和成本的问题，改变传统的产品加工方法，提高产品生产效率，降低能耗。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本发明提出一种可混合改性的一体式注塑机，包括挤出机组、转接机组以及注塑机组，转接机组设置在挤出机组与注塑机组之间，其中：

所述挤出机组包括挤出料斗、第一电机、挤出螺杆以及长纤加料口，所述挤出料斗设置有电磁阀或开关装置被设置用于控制挤出料斗的进料量和/或进料速度，所述第一电机与挤出螺杆连接以控制挤出螺杆将物料沿挤出通路输送到转接机组，所述挤出通路由挤出料斗和挤出螺杆所定义，该挤出机组的后段设置所述长纤加料口，该长纤加料口被设置用于向挤出通路添加长纤维增强体材料以进行混合改性；

所述转接机组与所述挤出机组的挤出通路连接，该转接机组具有储料装置和升压装置，储料装置与所述挤出通路连接，用于进行物料缓冲及蓄积存储，所述升压装置设置在储料装置与注塑机组之间，用于对进入注塑机组的物料进行压力变换；

所述注塑机组具有注塑料斗、注塑螺杆、第二电机以及合模装置，所述注塑螺杆所限定的注塑通路与所述升压装置连接，以接收经升压后的物料，所述注塑料斗连接至所述注塑通路，被设置用于向注塑通路内注入添加剂，所述第二电机与所述注塑螺杆连接并驱动注塑螺杆将物料送入合模装置。

进一步的实施例中，所述一体式注塑机还包括随形冷却管路系统，对挤出通路、储料装置、升压装置以及注塑通路进行冷却。

进一步的实施例中，所述转接机组的升压装置为容积泵。

进一步的实施例中，所述注塑机组还包括注塑进料电机，用于控制所述注塑料斗的进料速度。

进一步的实施例中，所述注塑螺杆为专用螺杆，其与储料装置连接的部分螺槽深度变浅，并且其与合模装置相连接的部分呈螺旋线形。

本发明的另一方面提出一种利用前述一体式注塑机的一体式注塑方法。

实施前述一个或多个实施方式，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)设置有长纤加料口，物料在熔体和流动状态下加入玻纤等增强体材料改性，实现高分子材料的改性挤出和产品注塑成型。

(2)设置有升压装置，实现注射时所需要的高压，保证制品的精度、花纹等性能要求，对粘度较大的物料也可以实现助力推送加工。

(3)集挤出成型与注塑成型功能于一体，大大减少产品的加工工序，提高生产效率，降低能耗。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是根据本发明某些实施例的一体式注塑机的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1所示，根据本发明的改进，一种可混合改性的一体式注塑机，包括挤出机组、转接机组以及注塑机组，转接机组设置在挤出机组与注塑机组之间。挤出机组的挤出料斗具备同步间歇进料功能，配合转接机组进行物料衔接和压力变换，实现挤出机组与注塑机组相互匹配，使物料在加工过程中保持协调和连续。

如图1，所述挤出机组包括挤出料斗1、第一电机3、挤出螺杆4以及长纤加料口5。所述挤出料斗1设置有电磁阀或开关装置2被设置用于控制挤出料斗的进料量和/或进料速度。所述第一电机3作为挤出机组电机，与挤出螺杆4连接以控制挤出螺杆将物料沿挤出通路输送到转接机组。所述挤出通路由挤出料斗1和挤出螺杆4所定义。

挤出机组的后段设置所述长纤加料口5，该长纤加料口被设置用于向挤出通路添加长纤维增强体材料以进行混合改性。本例子中，通过该长纤加料口5可以加入玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维等长纤维增强体材料，实现树脂基体与增强体的混合改性。

所述转接机组与所述挤出机组的挤出通路连接。转接机组具有储料装置6和升压装置7。储料装置6与所述挤出通路连接，用于进行物料缓冲及蓄积存储，所述升压装置设置在储料装置与注塑机组之间，用于对进入注塑机组的物料进行压力变换。

应当理解，前述的一体式注塑机还包括伺服控制系统，用于根据前述的方式控制所有机组。

本发明的一体式注塑机中，将挤出机组和注塑机组一体化，但由于在前面的挤出机组中物料所达到的压力一般来说是不能满足后段的注塑机组的要求，因此在转接机组中设置升压装置用来提高物料的压力，同时由于物料经过储料装置例如双储缸后，其压力也不足以进行后的注塑。因此，在本发明的实施例中，我们在转接机组中设置了升压装置进行压力的变换，从而满足在一体化作业时对压力的不同阶段的不同要求。

结合图1，注塑机组具有注塑料斗8、注塑螺杆9、第二电机11以及合模装置12，所述注塑螺杆9所限定的注塑通路与所述升压装置7连接，以接收经升压后的物料，所述注塑料斗8连接至所述注塑通路，被设置用于向注塑通路内注入添加剂，所述第二电机11与所述注塑螺杆9连接并驱动注塑螺杆将物料送入合模装置12。

优选的，所述转接机组的升压装置7为容积泵，所述容积泵可选用德国MAAG公司的等系列的齿轮泵，通过对伺服电机进行精密控制，实现对注塑量和压力的精确调控。容积泵的使用还可以扩大可加工物料的选择范围，对于粘度较大的物料也可以实现很好的助力推送。

优选的，所述注塑机组的注塑螺杆9的前端设置有注塑料斗8，用于将基料与无法经历高剪切力作用的添加剂混合。

优选的，所述注塑机组的注塑螺杆9采用专门的注塑螺杆，注塑螺杆与所述转接机组的储料装置6例如双贮缸相连的部分螺槽深度较浅，与所述合模装置12相连的部分呈螺旋线形。

整个一体式注塑机没有传统的熔融输送段，并缩短传统的压缩段，同时不影响注塑效率。

优选的，所述一体式注塑机内壁和外壳之间设置有温控装置，并安装随形冷却管路系统14，保证位于不同区位的融料处于各自的加工状态，尤其是对挤出通路、储料装置、升压装置以及注塑通路进行冷却。

图1中，标号15表示整个一体式注塑机的机台。

本发明一种可实现混合改性的一体式注塑机，将注塑机组与挤出机组通过转接机组集于一体，并设置有特定的加料装置、贮料装置、升压装置、配料装置和注塑螺杆，有效保证了注塑和挤出的一体化，颠覆了传统的挤出机与注塑机相互独立的加工方式。

结合图1所示，在整个一体式注塑机的作业过程中，物料经挤出料斗1进入挤出机组，再与长纤加料口5加入的玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维等长纤维增强体材料混合改性，通过挤出螺杆4混合挤出后到达转接机组。

通过在伺服控制系统13设置相关的数学算法和/或控制算法，挤出机组的挤出料斗1具备同步间歇进料功能，再加上转接机组的协同作用，可以保证挤出机组与注塑机组相互匹配，使物料在加工过程中保持协调和连续。

转接机组处于挤出机组与注塑机组之间，并包含贮料装置6和升压装置7，用来实现物料衔接和压力变换。

注塑料斗8设置在注塑螺杆的前端，用于将基料与无法经历高剪切力作用的添加剂混合。

物料与添加剂初步混合后，在专门的注塑螺杆9作用下充分混合。注塑螺杆9采用专门的注塑螺杆，注塑螺杆与转接机组的双贮缸相连的部分螺槽深度较浅，与所述合模装置12相连的部分呈螺旋线形，本发明的一体式注塑机没有传统的熔融输送段，并缩短传统的压缩段，同时可以保证不影响注塑效率。充分混合的物料在注塑螺杆9的作用下，最后被注入到合模装置12成型，获得所需制品。

图1中，

尽管以上关于整个一体式注塑机的作业流程大致说明了其完成挤出-注塑的工作过程，下面我们将更加详细在一些具体的例子中描述前述挤出-注塑的实现。

例子1：通过本设备生产20％玻纤/尼龙66复合材料的注塑件的流程

将一定量的干燥并与部分添加剂进行高速混合后的尼龙66混合物料装入挤出料斗内，保证挤出料斗中的混合物料占挤出料斗总体积的1/3-2/3；

通过挤出料斗自带的双螺杆进料机构进行进料，进料双螺杆在v1的速度下旋转，使混合物料加入到挤出机组；

挤出机组的双螺杆即挤出螺杆在v2的速度下同向旋转，完成混合物料混炼过程并使混炼后的熔体向机头方向运动，挤出机组的机头压力控制为P1；

挤出机组通过加热电阻丝和随形冷却系统的协同作用进行多段温度控制，并保证机头处温度控制为T1；

玻纤由距机头d1的位置即长纤进料口处进料，d1为挤出螺杆长度d的1/4-1/5，玻纤进料的速度由双螺杆转速v2进行控制，保证玻纤与混合物料的充分混合，但又不能使玻璃纤维经历长时间的双螺杆剪切作用而变为无规取向的短纤；

与玻纤混合后的物料熔体进入贮料装置，由于体积扩大，体系的压力变为P2，由于玻纤的加入，物料熔体的流动性下降，为了保证物料熔体的流动性，通过随形冷却系统将贮料装置的温度控制为T2；

由于物料熔体具有流动性，在P2的压力下进入容积泵中，容积泵起升压作用，保证进入注塑机组时压力达到注塑的要求，容积泵压力控制为P3，升压下物料可能发生分解，因此需通过随形冷却系统将容积泵的温度控制为T3；

在容积泵的作用下，物料熔体泵入注塑机组的单螺杆中，注塑机组的喷嘴温度控制为T4，螺杆的转速为v3，随着加热料筒前端物料的贮存，物料产生的反作用力(背压)将螺杆向后推，利用限位开关限制其后退量，当后退到一定位置时，使螺杆停止转动，由此决定(计量)一次的注射量。

控制注塑压力为P4，在注塑压力下将物料熔体射入模具中完成注塑过程。

为保证本发明所述一体式注塑机针对20％玻纤/尼龙66复合材料的注塑件挤出和注塑协同工作，各参数之间应满足以下关系：

v1＝(1/10-1/20)v2＝(1/4-1/6)v3，P1＝(2-3)P2＝(1/8-1/20)P3＝(1/8-1/20)P4，T1＝(0.7-0.8)T2＝(1.1-1.2)T3＝T4。

例子2：通过本设备生产20％玻纤/尼龙66复合材料的注塑件的另一流程。

将一定量的干燥并与部分添加剂进行高速混合后的尼龙66混合物料装入挤出料斗内，保证挤出料斗中的混合物料占挤出料斗总体积的1/3-2/3；

通过料斗自带的双螺杆进料机构进行进料，进料双螺杆在v1的速度下旋转，使混合物料加入到挤出机组；挤出机组的双螺杆在v2的速度下同向旋转，完成混合物料混炼过程并使混炼后的熔体向机头方向运动，挤出机组的机头压力控制为P1；

挤出机组通过加热电阻丝和随形冷却系统的协同作用进行多段温度控制，并保证机头处温度控制为T1；玻纤由距机头d1的位置进料，d1为螺杆长度d的1/4-1/5，玻纤进料的速度由双螺杆转速v2进行控制，保证玻纤与混合物料的充分混合，但又不能使玻璃纤维经历长时间的双螺杆剪切作用而变为无规取向的短纤；与玻纤混合后的物料熔体进入贮料装置，由于体积扩大，体系的压力变为P2，由于玻纤的加入，物料熔体的流动性下降，为了保证物料熔体的流动性，通过随形冷却系统将贮料装置的温度控制为T2，通过伺服系统控制贮料装置与容积泵的连接开关，保证挤出机的连续过程与注塑机的间歇过程的匹配；由于物料熔体具有流动性，在P2的压力下进入容积泵中，容积泵起升压作用，保证进入注塑机组时压力达到注塑的要求，容积泵压力控制为P3，升压下物料可能发生分解，因此需通过随形冷却系统将容积泵的温度控制为T3；在容积泵的作用下，物料熔体泵入注塑机组的单螺杆中，注塑机组的喷嘴温度通过随形冷却系统控制为T4，螺杆的转速为v3，随着加热料筒前端物料的贮存，物料产生的反作用力(背压)将螺杆向后推，利用限位开关限制其后退量，当后退到一定位置时，使螺杆停止转动，由此决定(计量)一次的注射量。控制注塑压力为P4，在注塑压力下将物料熔体射入模具中完成注塑过程。

为保证本发明所述一体式注塑机针对20％玻纤/尼龙66复合材料的注塑件挤出和注塑协同工作，各参数之间应满足以下关系：v1＝(1/10-1/20)v2＝(1/4-1/6)v3，P1＝(2-3)P2＝(1/8-1/20)P3＝(1/8-1/20)P4，T1＝(0.7-0.8)T2＝(1.1-1.2)T3＝T4。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.一种可混合改性的一体式注塑机，其特征在于，包括挤出机组、转接机组以及注塑机组，转接机组设置在挤出机组与注塑机组之间，其中：

所述挤出机组包括挤出料斗、第一电机、挤出螺杆以及长纤加料口，所述挤出料斗设置有电磁阀或开关装置被设置用于控制挤出料斗的进料量和/或进料速度，所述第一电机与挤出螺杆连接以控制挤出螺杆将物料沿挤出通路输送到转接机组，所述挤出通路由挤出料斗和挤出螺杆所定义，该挤出机组的后段设置所述长纤加料口，该长纤加料口被设置用于向挤出通路添加长纤维增强体材料以进行混合改性；

所述转接机组与所述挤出机组的挤出通路连接，该转接机组具有储料装置和升压装置，储料装置与所述挤出通路连接，用于进行物料缓冲及蓄积存储，所述升压装置设置在储料装置与注塑机组之间，用于对进入注塑机组的物料进行压力变换；

所述注塑机组具有注塑料斗、注塑螺杆、第二电机以及合模装置，所述注塑螺杆所限定的注塑通路与所述升压装置连接，以接收经升压后的物料，所述注塑料斗连接至所述注塑通路，被设置用于向注塑通路内注入添加剂，所述第二电机与所述注塑螺杆连接并驱动注塑螺杆将物料送入合模装置。

2.根据权利要求1所述的可混合改性的一体式注塑机，其特征在于，所述一体式注塑机还包括随形冷却管路系统，对挤出通路、储料装置、升压装置以及注塑通路进行冷却。

3.根据权利要求1或2所述的可混合改性的一体式注塑机，其特征在于，所述转接机组的升压装置为容积泵。

4.根据权利要求1所述的可混合改性的一体式注塑机，其特征在于，所述注塑机组还包括注塑进料电机，用于控制所述注塑料斗的进料速度。

5.根据权利要求1所述的可混合改性的一体式注塑机，其特征在于，所述注塑螺杆为专用螺杆，其与储料装置连接的部分螺槽深度变浅，并且其与合模装置相连接的部分呈螺旋线形。

6.根据权利要求1所述的可混合改性的一体式注塑机，其特征在于，所述注塑料斗设置在注塑螺杆的前端。

7.一种基于权利要求1-6中任意一项所述的可混合改性的一体式注塑机制备20％玻纤/尼龙66复合材料注塑件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将一定量的干燥并与部分添加剂进行高速混合后的尼龙66混合物料装入挤出料斗内，并使挤出料斗中的混合物料占挤出料斗总体积的1/3-2/3；

通过挤出料斗自带的双螺杆进料机构进行进料，该双螺杆进料机构在v1的速度下旋转，使混合物料加入到挤出机组；

挤出机组的双螺杆即挤出螺杆在v2的速度下同向旋转，完成混合物料混炼过程并使混炼后的熔体向挤出机组机头方向运动，挤出机组的机头压力控制为P1；

挤出机组通过加热电阻丝和随形冷却系统的协同作用进行多段温度控制，并保证机头处温度控制为T1；

玻纤由距挤出机组机头d1的位置即长纤进料口处进料，d1为挤出螺杆长度d的1/4-1/5，玻纤进料的速度由挤出机组的挤出螺杆以转速v2进行控制，保证玻纤与混合物料的充分混合；

与玻纤混合后的物料熔体进入储料装置，其内体系的压力变为P2，由于玻纤的加入，物料熔体的流动性下降，同时通过随形冷却系统将贮料装置的温度控制为T2；

在P2的压力下物料熔体进入升压装置中，保证进入注塑机组时压力达到注塑的要求，升压装置的压力控制为P3，同时通过随形冷却系统将升压装置的温度控制为T3；

在升压装置的作用下，物料熔体泵入注塑机组的注塑螺杆中，注塑机组的喷嘴温度控制为T4，注塑螺杆的转速为v3，随着加热料筒前端物料的贮存，物料产生的反作用力注塑将螺杆向后推，利用限位开关限制其后退量，当后退到一定位置时，使螺杆停止转动，由此决定一次的注射量；控制注塑压力为P4，在注塑压力下将物料熔体射入模具中完成注塑过程；其中前述各个参数之间满足：

v1＝(1/10-1/20)v2＝(1/4-1/6)v3，P1＝(2-3)P2＝(1/8-1/20)P3＝(1/8-1/20)P4，T1＝(0.7-0.8)T2＝(1.1-1.2)T3＝T4。