CN1102096C - 进行三层模制的多型腔注射成型装置 - Google Patents

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Abstract

进行三层模制的多型腔注射成型装置,包括用于主道式浇口或阀动浇口的细长销。每一细长销中有一从其前端向后伸展到若干侧向熔料孔的中心熔料孔。EVOH或尼龙之类的低粘性隔层材料经这些熔料孔流到通向型腔的浇口,从而在一实施例中使用固定销和注道式浇口而在另一实施例中使用阀动浇口进行同时注入。

Description

进行三层模制的多型腔注射成型装置
本发明涉及进行三层模制的多型腔注射成型装置,特别涉及这样的多型腔注射成型装置,其中,一插入在每一加热喷嘴中一中心熔料流道中的细长阀销有一从其前端向后伸展的中心熔料孔。
用来制作食物的多层保护性容器或饮料瓶半成品的多型腔注射成型装置是公知的。一层乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)或尼龙之类隔层材料模制在两层聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)类材料之间。在某些多型腔装置中,这两种不同熔料在具有两个熔料流道的单个熔料分配集流腔件中分流,但对于注入温度比方说分别为204℃(400°F)和296℃(565°F)的两种熔料来说,最好在两个不同熔料分配集流腔件中分流。在某些情况下,这两种熔料相继注入,而在另一些情况下,使用同时注入和相继注入。两种熔料都注入一加热喷嘴中,该加热喷嘴有一中心熔料流道和一环绕该中心熔料流道的环形熔料流道,它们伸展到一通向型腔的浇口。
如1988年1月5日授予Schad等人的美国专利No.4,717,324所示,用阀动浇口装置进行三层模制。但是,该装置的缺点是,它没有涉及注道式浇口,此外,该阀动浇口装置无法同时注入两种熔料。
因此,本发明的一个目的是至少克服现有技术的一部分缺点,为此提供进行三层模制的多型腔注射成型装置,它既可使用固定销的注道式浇口,也可使用阀动浇口进行同时注入。
为此,按照本发明的一个方面,提供进行三层模制的多型腔注射成型装置,包括具有一前面的一个或多个熔料分配集流腔件和装在一模具中的多个加热喷嘴。每一加热喷嘴包括一抵靠熔料分配集流腔件的后端和一在一通向模具中一型腔的浇口旁的前端。每一加热喷嘴有一从后端伸展到前端的中心熔料流道和一环绕该中心熔料流道伸展到前端的环形熔料流道。一具有一后端、一前端和一外表面的细长销插入在每一加热喷嘴的中心熔料流道中而与一通向该模具中一型腔的浇口对齐。
一起始于熔料源的熔料流道在熔料分配集流腔件中分叉后经加热喷嘴中的环形熔料流道伸展到该浇口。起始于另一熔料源的另一熔料流道在熔料分配集流腔件中分叉后沿加热喷嘴的中心熔料流道中的细长销伸展到该浇口。每一细长销有一中心熔料孔和一个或多个侧向熔料孔。该中心熔料孔从细长销前端到该中心熔料孔的后端向后伸展一定距离。该侧向熔料孔从该中心熔料孔后端向外伸展到该细长销的外表面上。
按照本发明另一方面,进一步提供一种在一多型腔注射成型装置中连续注射成型三层制品的方法,该注射成型装置包括一与一后部熔料分配集流腔件相间距的前部熔料分配集流腔件和装在一模具中的多个加热喷嘴。每一加热喷嘴包括一抵靠前部熔料分配集流腔件的后端和一在一通向模具中一型腔的浇口旁的前端。每一加热喷嘴中有一从后端伸展到前端的中心熔料流道和一环绕该中心熔料流道伸展到前端的环形熔料流道。一具有一后端、一前端和一外表面的细长销插入在每一加热喷嘴的中心熔料流道中而与一通向该模具中一型腔的浇口对齐。该方法包括下列步骤:把第一熔料源中的第一熔料经第一熔料流道注入各型腔中,该第一熔料流道在前部熔料分配集流腔件中分叉后经每一加热喷嘴的环形熔料流道伸展到该对齐的浇口。在一定量的第一熔料注入各型腔后,同时把第二熔料源中的第二熔料经第二熔料流道注入各型腔中,该第二熔料流道在后部熔料分配集流腔件分叉后沿插入在前部熔料分配集流腔件一孔和每一加热喷嘴中对齐的中心熔料流道中的该细长销伸展到该对齐的浇口。从而在每一型腔中在第一熔料的两外层之间形成第二熔料的一内层。当型腔快注满时,停止在第二熔料流道中注入第二熔料,同时继续在第一熔料流道中注入第一熔料,直到型腔注满为止。经冷却后打开模具取出模制品。最后,在取出模制品后合上模具。
按照本发明另一方面,进一步提供一进行三层模制的多型腔热流道注射成型装置,包括互相平行地装在一模具中、其间有一绝热空间的一前部熔料分配集流腔件和一后部熔料分配集流腔件。该装置包括若干加热喷嘴,每一加热喷嘴包括一后端、一前端、一从后端伸展到前端的中心熔料流道和一环绕该中心熔料流道伸展到前端的环形熔料流道、从该加热喷嘴的后端伸展到该环形熔料流道的一个或多个熔料孔。该加热喷嘴装在该模具中,其后端抵靠前部熔料分配集流腔件。一具有一后端、一前端和一外表面的细长销插入在每一加热喷嘴的中心熔料流道中而与一通向该模具中一型腔的浇口对齐。各有一后端和一前端的若干熔料传送和分流套筒装在前部熔料分配集流腔件的各孔中,其后端抵靠后部熔料分配集流腔件,其前端抵靠对应加热喷嘴的后端。每一细长销有一中心熔料孔和一个或多个侧向熔料孔。该中心熔料孔从细长销前端到该中心熔料孔的后端向后伸展一定距离。这些侧向熔料孔从该中心熔料孔后端向外伸展到该细长销的外表面上。因此,起始于第一熔料源的第一熔料流道在后部熔料分配集流腔件中分叉后经熔料传送和分流套筒和加热喷嘴中的环形熔料流道伸展到加热喷嘴前端旁一通向该模具的一型腔的浇口。起始于第二熔料源的第二熔料流道在前部熔料分配集流腔件中分叉后经熔料传送和分流套筒后沿加热喷嘴中心熔料流道中的细长销伸展到该浇口。
从结合附图的下述说明中可看出本发明的其他目的和优点。
图1为本发明一实施例的一多型腔注射成型装置的一部分的剖面图,装置包括使用细长固定销的注道式浇口;
图2为图1一部分的放大剖面图;
图3为放大剖面图,示出熔料在图1所示细长销前端的中心熔料孔中的流动;
图4为图1所示细长销前部的立体图;
图5为本发明另一实施例的一多型腔注射成型装置的一部分的剖面图,该装置包括阀动浇口的细长销;
图6为放大剖面图,示出图5所示阀销处于中间位置;
图7同图6,示出阀销处于打开位置;
图8为本发明另一实施例的一多型腔注射成型装置的一部分的剖面图,该装置包括使用细长固定销的注道式浇口;
图9为图8所示熔料传送和分流套筒的三层在连成一体前的分解立体图;
图10同图9,但示出同一熔料传送和分流套筒的另一些表面,以及
图11为局部剖视的立体图,示出同一熔料传送和分流套筒中的熔料导管。
首先参见图1和2,它们示出一多型腔注射成型装置的一部分,该装置用注道式浇口组合使用相继和同时注入而模制出三层半成品或其他制品。若干加热喷嘴10装在一模具12中,其后端14抵靠一钢制前部熔料分配集流腔件18的前面16。尽管模具12视应用场合可包括多个板,但为简明起见,在该例中只示出用螺栓26紧固在一起的一个喷嘴定位板20、一集流腔定位板22和一后板24以及一型腔定位板28。每一加热喷嘴10的前尖端30与一注道式浇口32对齐,该浇口经一冷却浇口插入物34伸展到一型腔36。用来制作饮料瓶半成品的该型腔36如现有技术中那样伸展在一型腔插入物38与一模芯40之间。
一PET熔料流道42从一进口44穿过一圆筒形集流腔延长部46后在一前部熔料分配集流腔件18中分叉后经座落在前部熔料分配集流腔件18前面16的一座50上的一熔料分流套筒48伸展到各加热喷嘴10。熔料分流套筒48用插入前部熔料分配集流腔件18中的对齐小暗榫52正确对齐。尽管为简明起见只示出一个加热喷嘴10,但应看到,在一典型结构中,其熔料流道42中有熔料流过的模具中有许多加热喷嘴10(例如32、48或64),从而其结构比所示结构复杂。
每一加热喷嘴10座落在喷嘴定位板20的一孔54中,其后端14抵靠熔料分流套筒48的前端56。加热喷嘴10用该喷嘴中具有一端接头60的电加热件58加热。每一加热喷嘴10的后颈部62插入在孔54中一圆形定位座64上,从而在加热喷嘴10与受泵入冷却导管68中的冷却水冷却的周围模具12之间形成一绝热空间66。在上述结构中,每一加热喷嘴10有一插入部70,该插入部用一旋到位的带螺纹喷嘴密封73紧固在一座72中而形成该加热喷嘴10的前端30。如图所示,该插入部70由若干装配在一起的钢制件74(图3)构成,从而形成一环绕一中心熔料流道78伸展到前尖端30的环形熔料流道76。加热喷嘴10的插入部70还有一伸展在中心熔料流道78与周围环形熔料流道76之间的环形绝热空间79,从而它们之间隔热。该中心熔料流道78从该加热喷嘴10的后端14伸展,而周围环形熔料流道76经4个相间距熔料孔80与加热喷嘴10的后端14连通。加热喷嘴10的后端14在中心熔料流道78与周围相间距熔料孔80之间有一圈相间距孔82,从而它们之间隔热。熔料分流套筒48由三层钢制件钎焊成一体而成,可见与本案一起申请的名称为“具有熔料传送和分流套筒的注射成型装置”的加拿大专利申请SerialNo.2,219,054。如该专利申请所述,PET熔料流道42在熔料分流套筒48中分流后穿过4个与加热喷嘴10后端14中4个相间距熔料孔80对齐的相间距孔84。
前部熔料分配集流腔件18由其中的电加热件86(图1)加热。它用一中心定位环88和旋入各加热喷嘴10中的螺丝90定位,从而在它与周围冷却模具12之间形成一绝热空间92。在该结构中,另一钢制后部熔料分配集流腔件94用伸展在它与后板24之间的若干绝热弹性垫圈96与前部熔料分配集流腔件18平行地安装在模具12中。如图所示,这两个集流腔18、94由位于它们之间的绝热熔料传送套筒98(图1)隔开。如下详述,后部熔料分配集流腔件94用其中的电加热件100(图1)加热到一比前部熔料分配集流腔件18低的工作温度,这两个集流腔18,94之间的绝热熔料传送套筒98在它们之间形成绝热空间101。
在该结构中,每一绝热熔料传送套筒98有一从一后头部103插入在前部熔料分配集流腔件18中一孔104和熔料分流套筒48的一中心孔106中、从而使其获得精确定位的细长主干部102。熔料传送套筒98的主干部102中有一供本发明细长销110插入的中心孔108。细长销110还穿过加热喷嘴10中的中心熔料流道78。如下详述,细长销110固定在其位置上,其头部112座落在熔料传送套筒98后头部103的后面114上,其局部呈锥形的前端116在浇口32旁并与浇口32对齐。
起始于另一进口120的另一隔层熔料流道118在后部熔料分配集流腔件94中分叉后经熔料传送套筒98后头部103中的一L形流道122伸展到固定销110上向后伸展一定距离的一纵向凹槽124。在其他实施例中,凹槽124可以螺旋形环绕固定销110伸展,或者固定销110的直径足够小,以便隔层材料在其周围流动。但是,由于隔层材料体积较小、粘性低,固定销110最好插紧在熔料传送套筒198的孔108和加热喷嘴10的中心熔料流道78中,而用固定销110上的纵向或螺旋形凹槽124供隔层材料流过。每一熔料传送套筒98用插入在它与前部熔料分配集流腔件18之间的小暗榫126正确对齐。固定销110同样用从其头部112插入周围的熔料传送套筒98的后头部103中的小暗榫128正确对齐。
从图3和4可看得最清楚,每一固定销110有一从其前端116向后伸展到4个侧向熔料孔132的中心熔料孔130,这4个侧向熔料孔132向外伸展到该固定销110的外表面134。侧向熔料孔132从中心熔料孔130的后端136斜向向外伸展到外表面134。在该实施例中,每一固定销110有一从纵向凹槽124前端伸展到其前端116的直径缩小部138,插入在加热喷嘴10的中心熔料流道178的一直径缩小部139中。固定销110的直径缩小部138比中心熔料流道78的直径缩小部139长,因此在固定销110的直径缩小部138的周围形成一空间140。因此,隔层材料流道118从固定销110的纵向凹槽124伸入该空间140后向里穿过侧向熔料孔132,然后向前经中心熔料孔130伸展到通向型腔36的浇口32。在其他实施例中,固定销110可有一个或不同数量的侧向熔料孔从纵向凹槽124的前端向里伸展到中心熔料孔130的后端136。
使用时,该注射成型装置装配成图1和2所示后进行作业,从而如下所述制成三层半成品或其他制品。首先,电流流过前部熔料分配集流腔件18中的加热件86和加热喷嘴10中的加热件58而把它们加热到约为296℃(565°F)的工作温度。电流还流过后部熔料分配集流腔件94中的加热件100而把它加热到约为204℃(400°F)的工作温度。冷却导管68中的水冷却模具12和浇口插入物34。然后按照预定注入周期从各注入圆筒(未示出)把加压高热熔料从进口44、120注入第一和第二熔料流道42、118。注入第一熔料流道42的熔料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)类材料。第一熔料流道42在前部熔料分配集流腔件18中分叉后伸展到各熔料传送套筒48,在其中分叉成与加热喷嘴10后端14中的4个熔料孔80对齐的4个相间距孔84,然后从这4个相间距熔料孔80经环形熔料流道76伸展到浇口32。
注入第二熔料流道118的熔料为乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)或尼龙之类合适的隔层材料。第二熔料流道118在后部熔料分配集流腔件94中分叉后穿过熔料传送套筒98中的对齐的流道122和插入在熔料传送套筒98的中心孔108、熔料分流套筒48的中心孔106和加热喷嘴10的中心熔料流道78中的固定销110上的对齐的纵向或螺旋形凹槽124后伸入固定销110的直径缩小部138周围的空间140。第二熔料流道118然后经固定销110中的侧向熔料孔132和中心熔料孔130伸展到对齐的浇口32。
在每一注入周期中,把一定量的PET注入第一熔料流道42,从而其外层141粘着在型腔36的侧壁上。隔一会儿后,把一定量粘性较小的隔层材料同时注入第二熔料流道118,从而在两外层PET141之间形成一层隔层144。当型腔36快注满时,撤消隔层材料的注入压力而停止其流动,但是继续注入PET直到注满型腔36。然后撤消PET的注入压力,冷却一会儿后打开模具取出成形件。
成形件取出后,合上模具12,以每周期15-30秒的频率不断重复该注入周期,该频率决定于壁厚和型腔36的数量和大小以及模制材料。由于中心熔料孔130在固定销110前端30的中心位置以及凹槽124和中心熔料孔130的尺寸较小,加上隔层材料的较小体积和粘性,从而确保隔层材料可靠流动而形成非常薄的一层隔层材料。
下面参见图5-7,图5-7示出组合使用相继和同时注入而模制三层半成品或其他制品的本发明另一实施例的注射成型装置。由于许多部件与上述实施例相同,因此同样的部件不再赘述,相同的部件用相同标号表示。在该实施例中,该装置使用阀动浇口而非具有固定销的注道式浇口。每一细长阀销110的形状同上,只是其前端116(图7)为圆柱形而非局部锥形。该细长阀销110在加热喷嘴10的中心熔料流道78中由液压驱动机构146按照一定周期往复运动。在该例中,绝热熔料传送套筒98还有一向后伸入后部熔料分配集流腔件94中的一孔150中的颈部148,该后颈部148中有一中心孔108。每一细长阀销110紧紧插入在熔料传送套筒98中与加热喷嘴10的中心熔料流道78对齐的中心孔108中,从而防止熔料沿往复运动的细长阀销110泄漏。细长阀销110的头部112与后板24中一液压缸154中的前部活塞152连接。驱动机构146还包括一后部活塞156,这两个活塞152、156受管道158中的受控油压的驱动而使阀销110在3个不同位置之间往复运动。尽管为简明起见示出液压驱动机构146,但在其他应用场合当然可使用其他类型的驱动机构,例如机电驱动机构。
在图6所示第一或中间位置,每一阀销110只后退到让少量PET流过环形熔料流道76。在该实施例中,在该中间位置隔层材料受双重堵塞。如图6所示,阀销110中的侧向熔料孔132太靠前而不与阀销110的直径缩小部138周围的空间140连通。此外,如图5所示,在该位置阀销110上的纵向或螺旋形凹槽124向后伸展得不够远,从而不与熔料传送套筒98的头部103中的L形流道连接。
在其他实施例中,只须使用这两种堵塞隔层材料的方法中的一种方法。然后每一阀销110的前端116后退到图7所示第二或打开位置。在该位置上,阀销110中的侧向熔料孔132与阀销110的直径缩小部138周围的空间140连通,而阀销110上的凹槽124与熔料传送套筒98中的L形流道122连通,从而隔层材料可经熔料流道118流入型腔36中。
如上所述,由于中心熔料孔130在固定销110前端30的中心位置以及凹槽124和中心熔料孔130的尺寸较小,加上隔层材料的较小体积和粘性,从而确保价格昂贵的隔层材料可靠流动而形成均匀而非常薄的一层隔层材料。如图7所示,与PET同时流动的隔层材料使PET流裂开成两部分,从而在两外层PET162之间形成隔层材料的一中间层160。当型腔36快注满时,阀销110的前端回到第一位置,切断中心熔料孔130中的隔层材料流。环形熔料流道76中的PET继续流动,直到型腔36注满。然后把阀销110向前驱动到第三或关闭位置,此时其前端插入与型腔36齐平的浇口32中。冷却一会儿后打开模具取出成形件。成形件取出后,合上模具,以每周期15-30秒的频率不断重复该注入周期,该频率决定于壁厚和型腔42的数量和大小以及模制材料。
下面参见图8-11,图8-11示出用注道式浇口组合使用相继和同时注入而模制三层半成品或其他制品的本发明另一实施例的注射成型装置。在该实施例中,集流腔延长部46位于后部熔料分配集流腔件94上而非前部熔料分配集流腔件18上。因此,PET的第一熔料流道42从集流腔延长部46中的共同进口44穿过后部熔料分配集流腔件94而非前部熔料分配集流腔件18。此外,隔层材料的第二熔料流道118从前部熔料分配集流腔件中的进口120穿过前部熔料分配集流腔件18而非后部熔料分配集流腔件94。
如图所示,每一加热喷嘴10后方有一熔料传送和分流套筒164插入在前部熔料分配集流腔件18中的一圆柱形孔166中,其后端168抵靠后部熔料分配集流腔件94。每一加热喷嘴10的后端14抵靠对应熔料传送和分流套筒164的前端169以及前部熔料分配集流腔件18。每一固定销110如图3所示有一中心熔料孔130和4个侧向熔料孔132。
如图9-11所示,每一熔料传送和分流套筒164由第一、第二和第三层170、172、174连成一体而成。第一层170中有一从其后面178伸展到其前面180的中心孔176。该中心孔176在后面178处有一大直径部182供固定销110的头部112插入。第一层170中还钻有一偏心孔184。第二层172中钻有两个位于一中心孔188两边的孔186。第一层170的前面180和第二层172的后面190加工出相配凹槽192,194,它们在把三层170,172,174连接在一起时构成第一弧形熔料导管196,该第一弧形熔料导管把第一层172中的偏心孔184分叉成第二层172中的两相间距孔186。
第三层174中环绕一与对齐的加热喷嘴10中的中心熔料流道78对齐的中心孔200钻有4个相间距孔198。这4个相间距孔198分别与从加热喷嘴10后端14伸展到环形熔料流道76的4个相间距熔料孔80对齐。第三层174中还钻有一伸展到中心孔200、与前部熔料分配集流腔件18中的第二熔料流道118对齐的径向孔202。第二层172的前面204和第三层174的后面206各加工出一对相配凹槽208,210,它们在把三层170,172,174连接在一起时构成一对第二弧形熔料导管212。两第二弧形熔料导管212把第二层172中的两相间距孔186,分别分叉成第三层174中与从加热喷嘴10后端14伸展到环形熔料流道76的4个熔料孔80对齐的4个相间距孔198中的四个孔。这三层170,172,174中还钻有供对齐暗榫216插入的孔214。
把一定量的镍合金(未示出)涂到第一层的前面或各表面180和第二层的前面204上后把这三层170,172,174装配在一起,暗榫216使它们正确对齐。然后把装配在一起的层170,172,174送入一真空炉中逐渐加热到一高于镍合金熔化温度的约为496℃(925°F)的温度。在真空炉加热过程中真空炉抽成较高真空而除去所有氧气,然后真空炉的一部分回填氩或氮之类惰性气体。当达到镍合金的熔化温度时,镍合金熔化、靠毛细管作用在第一层170、第二层172与第三层174之间流动,从而把它们钎焊在一起而形成一体化熔料传送和分流套筒164。
图8所示注射成型装置的使用与结合图1-4所述大致相同,只是后部熔料分配集流腔件94和加热喷嘴10加热到约为296℃(565°F)的工作温度,而前部熔料分配集流腔件加热到约为204℃(400°F)的工作温度。此外,注入第一熔料流道42中的PET类熔料在后部熔料分配集流腔件94中分流后经各熔料传送和分流套筒164流到对齐的加热喷嘴10中的环形熔料流道76。而注入第二熔料流道118中的隔层材料在前部熔料分配集流腔件中分流后经径向孔202沿固定销110上的凹槽124流动。
尽管以上结合注道式浇口和阀动浇口实施例说明了其中的细长销110的前端116中有中心熔料孔130的三层注射成型装置,但本领域普通技术人员显然可在后附权利要求所限定的本发明范围内作出各种修正。例如,可使用具有合适特性的其他材料而不是PET和EVOH或尼龙。

Claims (3)

1、一种进行三层模制的多型腔热流道注射成型装置,包括:安装在一模具中、互相平行伸展、其间有一绝热空间的一前部熔料分配集流腔件和一后部熔料分配集流腔件;多个加热喷嘴,每一加热喷嘴包括一后端、一前端、一从后端伸展到前端的中心熔料流道和一环绕该中心熔料流道伸展到前端的环形熔料流道,其中有至少一个熔料孔从该加热喷嘴的后端伸展到该环形熔料流道,这些加热喷嘴装在该模具中,每一加热喷嘴的后端抵靠前部熔料分配集流腔件,一具有一后端、一前端和一外表面的细长销插入在每一加热喷嘴的中心熔料流道中而与一通向该模具的一型腔的浇口对齐,其特征在于,进一步包括;
多个熔料传送和分流套筒,每一熔料传送和分流套筒有一后端和一前端,每一熔料传送和分流套筒装在前部熔料分配集流腔件中的一孔中,这些熔料传送和分流套筒的后端抵靠后部熔料分配集流腔件,其前端抵靠对应的加热喷嘴的后端;
每一细长销中有一中心熔料孔和至少一个侧向熔料孔,该中心熔料孔从该细长销的前端到该中心熔料孔的一后端向后伸展一定距离,该至少一个侧向熔料孔从该中心熔料孔的该后端向外伸展到该细长销的外表面,从而起始于第一熔料源的第一熔料流道在后部熔料分配集流腔件中分叉后经熔料传送和分流套筒和加热喷嘴中的环形熔料流道伸展到加热喷嘴前端处一通向该模具中一型腔的浇口,而起始于第二熔料源的第二熔料流道在前部熔料分配集流腔件中分叉后经熔料传送和分流套筒后沿加热喷嘴的中心熔料流道中的该细长销伸展到该浇口。
2、按权利要求1所述的注射成型装置,其特征在于,每一细长销是固定的,其前端在该浇口旁。
3、按权利要求1所述的注射成型装置,其特征在于,每一细长销的后端与驱动机构连接,从而该细长销按照一定注入周期在若干不同位置之间作往复运动。
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