CN1081978C - 制作中空细长件的方法 - Google Patents

Abstract

在一种共同挤压的方法中使用挤压装置，来生产出用于书写工具的三角形的套筒。把材料的内层(56)挤压成有基本上圆形截面的管状。关于内层(56)的外周边共同挤压彼此相等地隔离开的三个材料窄条的涂布层(58)。在此方法中产生的作用力的组合会使内层变形，形成基本上为三角形形状的产品。

Description

制作中空细长件的方法

本发明涉及细长的管状件的挤压，更具体地说，涉及用做书写工具中的套筒的细长的管状件的制作。

众所周知，在中空的细长件的生产中，对熔化的热塑性材料进行挤压，形成中空的形状。这种类型的挤压方法已经被用来使用许多已知的材料，并成功地生产多种物品，包括用于书写工具的套筒。

也已经很好地知道了：当对于所生产的物品的内表面和外表面要求是不同的层时，可以对多层材料进行共同的挤压，形成这样的物品。

在书写工具的套筒的制作中，采用了多种构形的套筒外表面，通常是企图提供一个更可靠的抓取表面，并且，对于使用者可以有更好的“感觉”。通常，在一个由直线组成的截面上形成这些表面，这些截面比如为三角形的，长方形的，六边形的，等。在许多情况下，也希望提供一种对于使用者有较软的感觉的材料，做为书写工具套筒的外表面。

因此，有一种需求：提供一种简单的操作，或制作方法，它可以生产出中空的细长件，比如书写工具的套筒，通过在该方法中采用多种材料，此细长件有所选择的形状的基本上由直线组成的截面。

本发明的目的是提供用来制作中空的细长件的方法，此方法的实现是经济的和简单的，并且，它生产出一种管状件，它有非圆形的截面，基本上为由直线组成的形状。

本发明的另一个目的是提供一种共同挤压的方法，其中对第一种材料进行挤压生产出截面为圆形的细长件，并且，其中所形成的产品包括多个有差别的壁，按照所要求的有差别的壁的数目，通过把第二种材料挤压到第一种材料上，在管状件中形成这些壁。

通过提供一种用来制作中空的细长件的方法来实现上述目的和随着继续描述将变得清楚的其它目的。所述方法包括如下步骤：挤压第一种材料，生产出有圆形截面的细长件，在一个或多个选定的部位把包括第二种材料的一个窄条或者把关于细长的管状件的周边相等地隔离开的两个或多个窄条同时挤压到所述细长的件的外表面上。随后冷却所述件，形成管状的产品，它有明显地与原来挤压出的第一材料截面不同的截面形状。

该方法可以使用聚丙烯为第一材料和一种热塑性弹性体为第二材料。

通常，该方法的进行是在大约218.33℃的熔化温度下挤压第一种材料和在大约193.33℃的熔化温度下挤压第二种材料。

此方法通常包括的材料类型为用来产生有圆形截面的管状件的第一种材料有比被挤压到该件的外表面上的第二种材料的收缩速率低的收缩速率。

由于不同的收缩速率，在冷却方法中在管状件的外表面与内表面之间造成不同的作用力，并且，最后的产品包括多个在管状件上形成的分开的壁，每个壁包括一个分开的第二种材料的窄条。

参见附图，在这些附图中示出了本发明的代表性的实施例，由这些实施例将会清楚本发明的独特的特点和优点，在附图中：

图1为正视剖面图，示出了在所公布的方法中采用的用来制作书写工具的套筒的装置的一部分；

图2为后视图，示出了图1的结构的一个部件的细节；

图3为沿着图2的线III-III取的剖面图；

图4为图2和3的部件的前视图；

图5为后视图，示出了图1的结构的另一个部件的细节；

图6为沿着图5的线VI-VI取的剖面图；

图7为示出图1的结构的又一个部件的视图；

图8为后视图，示出了图1的结构的又一个部件；

图9为图8的部件的前视图；

图10为沿着图9的线X-X取的剖面图；

图11为类似于图1的正视剖面图，示出了在制作方法中装置的那部分；

图12到15为放大的剖面图，分别示出了在制作方法中在截面A-A，B-B，C-C和D-D处的被图1到11的装置制作的物品，为了清楚，由这些剖面图中略去了装置的部件；

图16为方框图，示出了在生产书写工具的套筒的制作方法中采用的各种部件；

图17为流程图，示出了采用在图16中所示的装置在制作方法中所进行的操作步骤；以及

图18示出了本发明的另一实施例。

现在参见图，特别参见图1到10，其中示出了挤压装置10，它包括一个基座模具11和一个芯轴12。基座模具的内表面有锥形的构形，而芯轴的朝外的表面包括类似角度的锥形构形。挤压装置10还包括一个涂布装置基座14，一个涂布装置流量控制器15和一个涂布装置帽盖16。把挤压装置10的每个部件一个对另一个密封地安装在一起，使得可以把通过该挤压装置的物料流保持在该挤压装置内，并在挤压装置内对物料流进行导向。多种安装螺栓或其它装置可能适用来把挤压装置的部件组装在一起，在图1和一些其它的图中已经把它们略去了，为的是更适当地示出该装置在挤压方法中使用的那些部分。

现在参见图2，3和4，示出了基座14包括一个中心开孔17，用来容纳芯轴12，以及一个进入口18，通到直径较小的出口19。出口19通到形成一个流动通道20的一个环形凹槽，邻近基座14的周边设置了四个孔21，用来插入安装件(未画出)，它们把挤压装置10的各种部件一个连接到另一个上。另外，设置了一对紧密配合公差的开孔22，用来容纳准直销柱23，在图中示出了其中之一，确保把流动通道20和装置15的有关部件保持在适当的准直状态。

现在参见图5，6和7，与基座14成面对的关系设置的流量控制器15包括三个分开的圆柱形流动通道24，25和26，每个通道通进基座14的流动通道20，并穿过流动控制器15。

如由图7中最清楚地示出的那样，在每个经处理的阀孔29，30和31中容纳一个流量控制阀柱28，由于每个阀柱的旋转，可以有效地增加和减小通过流动通道24，25或26的物料流量。像基座14那样，流量控制器15设有一个中心孔32，用来容纳芯轴12的前端，并设有四个容纳紧固件的孔33，34，35和36，在流量控制器15的大约周边的位置以基座的准直孔匹配的方式设置了一对准直孔37和38。

如在图8，9和10中最清楚地示出的那样，帽盖16完成了挤压装置10的组装，它设有与流量控制器15接触的表面40和一个外表面41，被挤压的产品通过此外表面通进下一个生产部位，如将在下面的描述中讨论的那样。

表面40伸展进流量控制器15的圆柱形开孔27中，并有三个在径向上由帽盖16的中心线向外伸展的流动凹槽43，44和45。这些流动凹槽43，44和45的形状基本上是三角形的，每个的最外面区域与流量控制器15的各自的流动通道24，25和26相接触。同样，像基座14和流量控制器15那样，帽盖16设有一个中心开孔47，四个容纳紧固件的孔48，49，50和51，以及一对准直开孔52和53，使得可以把挤压装置10以适当的对准牢固地组装起来，并提供流动通道。

在图11中最清楚地示出了组装挤压装置10的方法，其中为熔化状态的标号为56m的内部材料被引进挤压装置10中，在基座模具11的内表面与芯轴12的外表面之间流动。材料56m流过涂布装置基座14中的中心开孔17，流量控制器15中的中心开孔32和帽盖16中的中心开孔47，在此方法中，把此材料做成内部的圆柱形件56。

把也是熔化状态的涂布材料58m引进基座14的入口18中，流过出口19，流进圆形的流动通道20中。随后，材料58m流过设在流量控制器15中的三个流动通道24，25和26，其中调节阀柱28来控制流过各自通道24，25和26的流量。随后，在帽盖16中形成的凹槽43，44和45把材料58m引导到内部的圆柱件的外表面上，其中在该件56的外表面上形成三个有差别的分开的材料窄条。

虽然这里的结构在圆柱形件56的外表面上提供了三个分开的有差别的材料窄条，但是应该理解到，通过改变在这里公布的装置10，可以在内部的圆柱形件的外表面上形成任何数目的材料窄条，而不偏离本发明的精神。

由于本发明是针对用做书写工具套筒的结构的，所以所选择的外部的材料58m为由DSM热塑性弹性体有限公司制作的Sarlink 2180(热塑性橡胶)，它有被ASTM D 1238测量的192的MFI，每英寸收缩0.0508cm(0.020英寸)，比热为2400J/Kg/摄氏度。也可以用做外部的圆柱件的材料可以是任何的热塑性弹性体材料，比如分别由Shell公司和Monsanto公司制作的Kraton或Santoprene。

把内部的材料56m选择为Amoco公司制作的挤压级聚丙烯Amoco1012，它有被ASTM D 1238测量的1.2的MFI，每英寸收缩0.0356cm(0.014英寸)，比热为2800J/Kg/摄氏度。也可以由任何半结晶材料中选择内层材料，比如聚乙烯。

现在参见图12到16，特别是参见图16，在那里示出了用来形成三角形形状的成品的整个方法，除了详细地描述的模具结构10以外，还包括在市场上很容易得到的部件和在挤压技术中已经很好地知道的部件，把它们精心地组装起来，使本申请人提供出提出了权利要求的结果。

如在图16中所示出的那样在生产方法中包括的部件是真空冷却罐，其中把水温保持在18.33℃(65华氏度)左右，和第二冷却罐，其中把水温保持在大约48.89℃(120华氏度)，把所制作的物品由这些冷却罐通过一个直径测量装置传送进可以有效地把产品拉过冷却罐和测量装置的装置，并把它传送到一个切割装置，在那里由连续的产品切断成适当尺寸的产品。最后，把被切断的件传送到一个部件传送装置，在那里，在这里情况下的笔的套筒或其它所制作的物品被运送到下一个组装站。

回过来与图11联系起来参考图12到15，在图12中示出了在图11的截面A-A处的圆柱形件56的截面。很清楚，基座模具11和芯轴12的结合生产出圆柱形产品，此产品被传送到在涂布装置帽盖16中的截面B-B的位置。在此位置，把细长的窄条58放在内部的圆柱件56上，并把它们熔化到该件上，如在图13中所示出的那样。就在刚刚离开帽盖16的最外的表面之后，由于把它们放上的作用力，并由于材料的冷却，使产品的构形变成如在图14中所示出的那样，此构形是沿着装置10的出口点与进入真空罐和冷却罐的入口之间的剖面线C-C处取的，如在图16中最清楚地示出的那样。当套筒56进入真空罐中时，水把它冷却成固体，并在罐中真空使它成形。

应该注意到，可以通过模具芯轴12把空气泵进管中，这是为了帮助保持管有适当的尺寸和形状。

如在图15中最清楚地看出的那样，随着继续进行冷却，最后，当产品出真空和冷却罐时，产品有三角形的形状，其中外面的窄条被拉伸成在窄条的每个侧面上形成一个薄边。

现在参见图17，此图示出了一个方框图，它代表所公布的方法，可以采用此方法生产出非圆形截面的产品，此产品有任何个所要求数目的有差别的表面的基本上由直线组成的形状。在图12到15中所示出的产品的制作方法中，在5.08cm(2英寸)挤压机中，螺旋以大约50rpm的转速运行，挤压机的压力为1275psi，熔化温度大约为215.56℃(420华氏度)。在3.175cm(1.25英寸)挤压机中，螺旋以大约35rpm的转速运行，挤压机的压力为1200psi，熔化温度大约为193.33℃(380华氏度)。测得模具的压力为840psi，模具的温度为198.89℃～207.22℃(390-405华氏度)。

热的被挤压的管进入真空成形和冷却单元中，此单元的温度大约保持在65华氏度，通过此单元之后，管通过冷却罐，该罐的温度保持在大约100华氏度。

拉伸装置的构造为在60fpm下运行，但是，可以提高线速度而基本上不会影响管的构形。

参见图13，就在由模具出去之前，圆柱形件56的内径为0.737cm(0.290英寸)，外径为1.143cm(0.450英寸)。把形成细长窄条58的材料以大约为0.0254cm(0.010英寸)的厚度施加到圆柱形件上。

在软的圆柱形件56出了模具之后，由于收缩和拉动(拉动装置把软的件拉薄)的复合作用，该件的尺寸减小。通过改变在真空室中的拉动，可以得到一定范围内的最后尺寸。

除了改变外涂层的窄条的数目以外，也应该理解到，通过控制在流量控制器15中材料的数量的阀柱，可以如要求的那样改变产品的多种有差别的侧面。这样，可以把在这里公布的三角形的最后形状改变成生产出例如等边三角形。

因此，本发明提供了一种方法，在此方法中，可以利用挤压装置10挤压出截面可以为多边形或有如所要求的那样形成非圆形构形的一个，两个，三个或多个侧面的其它形状。把熔化状态的内部材料泵进模具基座中，通过模具，并围绕着模具芯轴，最后通过涂布装置，如果要把两层或更多层加到并沉积到内部的熔化的材料上，在那里把熔化的涂布材料泵进最好多个物料流中。流量控制阀控制外部的熔化的材料的每个物料流的流动速率，每个熔化的物料流流过一个通道，碰到内部的熔化材料上。当两种熔化的材料出挤压装置时，可以看到该涂布材料的形状为在内部的管状材料上的三个窄条，并沿着它的长度是连续的。

相信管状的挤压产品改变成三角形或其它所选定的多边形截面的方法是下述方法中的一个或是它们的组合：1)以相等的间隔位置围绕着内部的熔化材料的圆周把涂布材料放到软的内部材料上的作用力把管状截面变形成三角形的截面，和/或2)在把熔化的材料冷却成固体管的方法中出现的截面的形状变形，这是由于被共同挤压的材料关于它的圆周的收缩程度的不同造成的。涂布材料通常有与内部的材料不同的收缩速率，因为只在所要求的位置(在本文件中为三个)沿着圆周把涂布材料涂布在内部材料上，结合起来的材料在这些位置与在内部材料暴露的位置收缩的程度不同。收缩的这一差别通常会使截面的形状变形。此外，管的总壁厚在存在涂布材料的部位较厚。在塑性材料中较厚的壁倾向于比较薄的材料收缩得更多，这一效应用来实现对于两种材料所选择的不同的收缩速率。

也应该很好地理解到，尽管在图13，14和15中示出了分开的窄条58，但是，一个窄条的窄条边缘可以与相邻的窄条的窄条边缘融合在一起或熔化在一起，使得当看它们现在被结合起来的外表面时，两个窄条将看上去像是一个窄条，或是一个连续的表面区域。例如，见图18。即使当这些结合起来的窄条形成一个连续的外表面时，对于本发明所描述的目的来说，它们仍然是分开的。

尽管显然在本发明的精神和范围内可以作出多种改变和改型，然而，我们的意图是只由所附的权利要求书限制。作为我们的发明，我们提出下列权利要求。

Claims (18)

1.  一种用来制作中空的细长件的方法，它包括如下步骤：

挤压第一种材料，生产出有第一截面的细长件；

在一个或多个选定的部位把包括第二种材料的窄条同时挤压到所述细长的件的外表面上；以及

冷却所述细长件，使所述第一截面变形，形成在形状上与所述第一截面有不同截面的件。

2.  按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一种材料为聚丙烯材料。

3.  按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二种材料为一种热塑性弹性体。

4.  按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在大约218.33℃(425华氏度)的熔化温度下挤压所述第一种材料。

5.  按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在大约193.33℃(380华氏度)的熔化温度下挤压所述第二种材料。

6.  按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一种材料的收缩速率比所述第二种材料的收缩速率低。

7.  按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的冷却步骤在冷却方法中造成在所述管状件的外部与内部之间不同的作用力。

8.  按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述管状件中形成多个分开的壁，每个壁包括一个分开的第二材料的窄条。

9.  按照权利要求1所述的方法，其特征在于，挤压所述第一材料，生产出细长的管状件。

10. 按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一截面为圆形。

11. 按照权利要求10所述的方法，其特征在于，在三个选定的部位挤压所述第二种材料。

12. 制作有基本上由直线组成的截面的中空的书写工具套筒的方法，此方法包括如下步骤：

挤压第一种材料，形成有圆形截面的细长管状件，并同时在一个或多个选定的部位关于所述细长管状件的周边把包括第二种材料的窄条挤压到所述细长的管状件上，其中，由于把所述第二种材料施加上的作用力，使所述细长管状件的所述圆形截面变成适当的由直线组成的截面；以及

冷却所述细长的管状件，其中，在所述管状件的外部与内部之间不同的收缩作用力有效地形成有基本上由直线组成的形状的非圆形截面的管。

13. 按照权利要求12所述的制作方法，其特征在于，所述第一种材料的收缩速率比所述第二种材料的收缩速率低。

14. 按照权利要求13所述的制作方法，其特征在于，在大约218.33℃(425华氏度)的熔化温度下挤压所述第一种材料。

15. 按照权利要求14所述的制作方法，其特征在于，在大约193.33(380华氏度)的熔化温度下挤压所述第二种材料。

16. 按照权利要求15所述的制作方法，其特征在于，在所述管状件中形成多个分开的壁，每个壁包括一个分开的第二材料的窄条。

17. 按照权利要求16所述的制作方法，其特征在于，所述第一种材料为聚丙烯材料。

18. 按照权利要求17所述的制作方法，其特征在于，所述第二种材料为一种热塑性弹性体。

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