CN114555320A - 注射模具及其生产方法及生产大理石纹模制件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于生产大理石纹模制件的注射模具(9),包括至少一个热流道(4)、腔(29)、通向注射模具(9)内的进入口(8)以及通向腔(29)内的入口(6),其中热流道(4)具有至少两个通道(41),至少两个通道在每一通道(41)的第一端部(43)处被连接至通向腔内的入口(6)且在每一通道(41)的第二端部(45)处被连接至通向注射模具(9)内的进入口(8),其中至少两个通道(41)各自至少部分地形成螺旋部(75),且至少两个通道(41)通过单件部件(46)界定。本发明进一步涉及用于生产注射模具(9)的方法以及用于生产大理石纹模制件的方法。
Description
描述
本发明涉及用于生产大理石纹模制件(marmorierten Formteilen)的注射模具,包括至少一个热流道(Heiβkanal)、腔、通向注射模具内的进入口以及通向腔内的入口,其中热流道具有至少两个通道,所述至少两个通道在每一通道的第一端部处被连接至通向腔内的入口且在每一通道的第二端部处被连接至通向注射模具内的进入口。
本发明还涉及用于生产大理石纹模制件的方法,其中第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物从螺杆式注射模制机的注射单元被注射进入注射模具,且注射模具具有至少一个热流道以及腔。
大理石纹模制件通常具有至少一种大理石纹的(即,图案化的)可视表面,示出了诸如颜色阴影、彩色条纹、线条和结构的表面效果。在大理石纹模制件中,所呈现的着色剂的至少一部分不是均匀分布的。大理石纹效果的形成依赖于不同颜色的比例以及模制件的基色。大理石纹模制件通常看起来并非是完全一样的。如果它们示出了颜色结构中的重复识别图案,则它们还可被称为具有可重复的大理石纹的模制件。具体地,基色、阴影以及主要图案以重复的形式存在于可重复的大理石纹模制件中,尽管会出现颜色亮度的变化。
模制件的生产(尤其地,由粉末、颗粒或模制化合物(可以各自采取混合物的形式)制成的聚合物模制件)通常使用螺杆式注射模制机完成。为了生产彩色聚合物制品,通常使用彩色聚合物颗粒,或者在聚合物于挤压机中液化之前或者期间,将中性颜色的颗粒与具有高颜料浓度的彩色聚合物颗粒混合。通常,注射单元中所使用的混合元素确保生产混合物,该混合物包括未着色的基本材料以及包括以最大同质性混合的高浓度着色剂的彩色颗粒以及表面没有条纹的部件。
具有热流道的螺杆式注射模制机以及螺杆式注射模具通常能够均匀塑化或者加工,其中待被注射的模制化合物被同质混合且具有均匀的温度。在生产大理石纹模制件中,目标是均匀的温度,但是同质混合待被注射的模制化合物是不期望的,这会使得在成品部件中,变化颜色的部件保持可见。
具体地,为了生产可重复的大理石图案(其中目标是均匀重复的颜色渐变以及颜色分布),所使用的机器通常是那些例如在两个分立的注射单元中将至少两种生成大理石纹的组分分立地供应至注射模具。
还已知的生产大理石纹模制件的装置尤其是喷嘴,能够在一个注射模具中从两个分立的注射单元组合模制化合物。
在两部件的注射模制机中生产可重复的大理石纹模制件是复杂的,因为需要两个注射单元且必须进行操作,注射单元中的每个具有螺杆、机筒、馈送设备以及用于移动螺杆的对应液压装置。
将模制化合物从螺杆式注射模制机注射到注射模具,所述注射模具可以包括热流道或者包括具有多个平行熔体通道的热流道系统,所述熔体通道对应地通向多个腔。
在塑料加工尤其是热塑性塑料的机器注射模制中,热流道或者热流道系统指代浇口系统的特别设计。与注射模具的另外部件相比,热流道是隔热的且它的温度可以被分立地控制,尤其与注射模具的另外部件被分立地控制。
在不包括热流道的注射模具中,浇口系统不与注射模具的另外部分热隔离。因此,在此,将注射模具以及位于其中的浇口系统(例如,螺杆浇口、膜浇口或者隧道浇口)保持在受控温度,所述受控温度低于模制化合物的熔体温度。在生产模制件期间,由于这些低的温度,模制化合物已经在浇口系统中固化。以这种方式,形成了浇注口,即模制件的突起部,该突起部不形成模制件的期望几何结构的一部分,且在附加的加工步骤中,该突起部必须与所生产的模制件分离。在注射模具中或者在生产模制件之后,可以手动移除浇注口,或者通过机器借助于附加功能元件移除浇注口。移除浇注口可能在模制件上留下痕迹或者缺陷,这示出了浇注口被布置的位置。
另外,对于没有热流道的浇口系统,被注射到注射模具内的模制化合物的一部分保留在浇口系统中且未流向模制件。模制化合物的保留部分必须被再循环或者被处置,且压射体积通过保留的浇注口被增大,因为相比于成品模制件中所存在的模制化合物,必须塑化更多的模制化合物。这导致能量劣势以及关于注射模制机的尺寸方面的劣势。
相比之下,具有热流道的注射模具中的模制化合物保持自由流动,且在浇口系统中不发生模制化合物的固化,使得模制件上没有保留的浇注口。此外,热流道能够在注射模具中实现较长的流动通路,因为避免了由于模制化合物的冷却以及相关联的粘度增大所导致的任何压力下降。
热流道通常具有热流道喷嘴,所述热流道喷嘴被布置在通向腔内的入口处,且在注射模具中构成了加热区与包括腔的非加热区之间的过渡。因此,热流道喷嘴构成了液态模制化合物与固态模制化合物之间的界定。
热流道可以被设计为开放系统或者闭合系统。在闭合系统中,注射点(即,热流道喷嘴的出口)可以是闭合的。为此目的,热流道具有作为闭合元件的另外的部件。闭合元件通常是针阀,该针阀可以被定位,且借助于以气动方式、液压方式或者电动方式操作的分立可致动的机构可移动。
WO2004/098759A1描述了一种具有通道系统的注射模制装置,该通道系统包括静态混合器。静态混合器具有多个通路以及混合排出口,从而生成模制化合物的同质流。
CA2861399针对一种注射模制机,该注射模制机包括分配器板以及延伸穿过分配器板的喷嘴。分配器板和喷嘴是热流道布置的一部分。
WO2013/122789A1公开了一种具有针阀组件的模具系统,该针阀组件能够在喷嘴的出口中移动针。喷嘴中的熔体通道的壁具有用于导引针的突起部。
WO2011/156436A1针对一种包括喷嘴壳体以及阀杆的模具系统。当阀杆处于向前位置时,阀杆周围的凹槽结构被布置在喷嘴尖端中。阀杆的导引件被整合到喷嘴尖端中,同时导引阀杆且提供模制化合物的通路。
US6,245,278B1描述了一种注射喷嘴,该注射喷嘴包括纵向通道以及从纵向通道分支的大量成角度的通道。所形成的涡流被认为改善了冲洗且加速了关于模制化合物的颜色变化。
WO2012/051079A1涉及具有喷嘴尖端的模具系统,其中喷嘴尖端的外表面具有多个出口,使得熔融流沿着外表面彼此相交。这减少了焊接线且改进了所生产的部件的抗应力开裂性。
WO2014/133702A1公开了用于注射模制机的热流道,包括调节区,其中在经加工的熔体中生成了基本同质的热曲线。可以例如提供翼部或薄片以用于针的导引。
WO01/34365A1和US6,089,468涉及用于注射模制机的熔体流混合器。用于导引的针的流量通道具有螺旋凹槽。螺旋凹槽的深度在出口区方向上减小,使得树脂流螺旋地流过螺旋凹槽,且在出口区方向上,越来越轴向地流过螺旋槽的桥接部。这去除了成品中的焊接线。螺旋凹槽还可以被设计为双螺旋凹槽,在双螺旋凹槽的情况下,在分立的鱼雷形装置或者阀轴的外部表面上实现内部凹槽段。
WO2009/055097A1和US5,405,258涉及热流道喷嘴系统,包括具有改善的可更换性且用于改进的温度分布的鱼雷形装置。还描述了包括滤网的喷嘴壳体。
EP546554的主题还涉及具有包括鱼雷形装置的热流道喷嘴的注射模制装置。鱼雷形装置通过焊接的方式被固定在热流道喷嘴上。
本发明的一个目的是提供注射模具以及用于生产大理石纹模制件的方法,其中所生产的大理石图案以可重复和受控的方式变化,同时实现大理石图案的高度细节性和可再现性。此外,可以在进行小修改努力同时高可再现性的情况下使相同的注射模具用于不同的图案。
此目的通过用于生产大理石纹模制件的注射模具来实现,所述注射模具包括至少一个热流道、腔、通向注射模具内的进入口以及通向腔内的入口,其中热流道具有至少两个通道,所述至少两个通道在每一通道的第一端部处被连接至通向腔内的入口且在每一通道的第二端部处被连接至通向注射模具内的进入口,其中至少两个通道各自至少部分地形成螺旋部,且所述至少两个通道通过单件部件来界定。
附加提出的是用于生产大理石纹模制件的方法,其中将第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物各自时间分离和/或空间分离地加入螺杆式注射模制机的注射单元,且从螺杆式注射模制机的注射单元注射至注射模具中,其中所述注射模具包括至少一个热流道、腔、通向注射模具内的进入口以及通向腔内的入口,其中热流道具有至少两个通道,所述至少两个通道在每一通道的第一端部处被连接至通向腔内的入口且在每一通道的第二端部处被连接至通向注射模具内的进入口。
在所述方法中,优选地使用注射单元,所述注射单元包括机筒、具有螺杆尖端的螺杆以及喷嘴,其中所述螺杆是可旋转的且被布置在机筒中,从而在机筒的纵向轴线方向上在前部位置和后部位置之间能移动,螺杆尖端与喷嘴之间的距离在前部位置中比在后部位置中更小,且其中第一模制化合物包括第一聚合体化合物以及第一着色剂,且至少一种另外的模制化合物包括另外的聚合体化合物以及可选地至少一种另外的着色剂。该方法进一步优选地包括以下步骤:
a)当螺杆处于后部位置中时,可选地将第一量的第一模制化合物馈送至螺杆上,
b)可选地使螺杆从后部位置前进至前部位置中,
c)将第二量的至少一种另外的模制化合物馈送至螺杆上,
d)将螺杆的机筒中的第一模制化合物和至少一种另外的模制化合物塑化,旋转螺杆且将第一模制化合物的至少一部分以及至少一种另外的模制化合物的至少一部分传送至机筒中位于喷嘴与螺杆尖端之间的自由空间(Freiraum)中,且螺杆从前部位置移动至后部位置中,
e)当螺杆处于后部位置中时,可选地将新第一量的第一模制化合物馈送至螺杆上,
f)将第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物从机筒(11)中的自由空间注射进入注射模具的腔内,螺杆从后部位置前进至前部位置,
g)冷却注射模具中的第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物,从而生产大理石纹模制件,
h)将大理石纹模制件从注射模具移除,
其中重复步骤c)至h),在步骤f)之前执行步骤e),且在步骤b)之前可选地执行步骤a),且其中步骤e)中的馈送新第一量的第一模制化合物以及步骤a)中可选地馈送第一量的所述第一模制化合物(1)与步骤c)中馈送第二量的至少一种另外的模制化合物时间分离地和/或空间分离地执行。
时间分离地和/或空间分离地馈送第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物限制了塑化期间第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物的同质化,使得在所生产的模制件中,所限定的颜色边界以及可重复的大理石图案是可视的。第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物的添加还可以被称为连续的或者离散的。因此,在注射进入位于喷嘴与螺杆尖端之间的自由空间之前,第一模制化合物非同质性地分布在至少一种另外的模制化合物中。
取决于热流道中的至少两个通道的几何结构,在所生产的大理石纹模制件的至少一个可视面上形成所限定的可重复的(即,重复生产的)图案。
可重复的大理石图案应理解为这样的图案:当不同的模制件通过相同的方法和相同的装置生产时,如果对它们彼此进行比较,则人眼不会将差异感知为显著的不同。通过本发明的方法或者使用本发明的注射模具所生产的模制件具有可靠重复且可辨别的图案。这尤其地经由所限定的馈送模制化合物以及热流道的配置来完成。
根据本发明所生产的大理石纹模制件尤其地在消费品行业中可用于装饰目的。大理石纹模制件可以是完全大理石纹的或者包括至少一个大理石纹可视面的。大理石纹模制件可以是三维的或者平的。大理石纹模制件优选地是家用物品(诸如,碟、盘、杯、杯托、柄或者马桶座)、消费品(诸如,膝上型计算机壳或者用于电话或智能手机的保护壳)、玩具(诸如,转盘或者陀螺)、时尚产业的配件(诸如,纽扣)或者车辆内部的装饰元件(诸如,遮光板或者盖)。
第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物被馈送至注射单元的机筒,且通过注射模制机的螺杆的旋转,在传送方向上被朝向喷嘴向前传送。这至少部分地(优选地,完全地)塑化第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物。至少一种另外的模制化合物以及可选地第一模制化合物聚集在位于喷嘴与螺杆尖端之间的自由空间,且轴向地朝后移动螺杆进入机筒的后部位置中。优选地,螺杆式注射模制机包括恰好一个注射单元,更优选地恰好一个机筒,进一步优选地恰好一个螺杆。
馈送还可以被称为计量,第一模制化合物或者至少一种另外的模制化合物例如经由料斗到达机筒内且尤其地到达螺杆。彼此时间分离地和/或空间分离地按份供应第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物。“按份”的含义是将第一模制化合物以及优选地还有至少一种另外的模制化合物以离散份的形式(即,以第一量或者第二量的形式)非连续地馈送至机筒。
塑化还被称为配量(Aufdosieren),第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物通过螺杆在喷嘴的方向上被传送,且在此过程中至少部分地熔化。优选地,第一模制化合物的至少一部分以及至少一种另外的模制化合物的至少一部分在步骤d)的塑化期间被完全地熔化。
步骤c)中馈送第二量的至少一种另外的模制化合物优选地在步骤b)中使螺杆前进之后执行。
进一步优选地,步骤e)中馈送新第一量的第一模制化合物以及步骤a)中可选地馈送第一量的第一模制化合物在步骤b)中的前进开始之前完成。另外,步骤b)中的前进优选地在步骤c)中开始馈送第二量的至少一种另外的模制化合物之前完成。
第一模制化合物优选地首先与螺杆接触,然后与至少一种另外的模制化合物接触。
第一模制化合物和/或至少一种另外的模制化合物可以被分立地馈送,且被直接馈送进入机筒且尤其地被直接馈送至具有计量系统的螺杆上。
进一步优选地,当螺杆处于前部位置时,开始馈送第二量的至少一种另外的模制化合物。当螺杆已经在喷嘴的方向上被最大程度地移动时,螺杆优选地处于前部位置中。
可以连续地馈送至少一种另外的模制化合物(尤其是,第二量的至少一种另外的模制化合物)。优选地,至少在步骤d)的塑化期间,连续地馈送第二量的至少一种另外的模制化合物。
尤其地,当步骤e)中新第一量的第一模制化合物以及可选地步骤a)中第一量的第一模制化合物与步骤c)中第二量的至少一种另外的模制化合物的馈送以空间分离的方式馈送时,可以在步骤e)中馈送新第一量的第一模制化合物期间以及可选地在步骤a)中馈送第一量的第一模制化合物期间连续地馈送第二量的至少一种另外的模制化合物。
当步骤e)中新第一量的第一模制化合物以及可选地步骤a)中第一量的第一模制化合物与步骤c)中第二量的至少一种另外的模制化合物的馈送以空间分离的方式馈送时,与第二量的至少一种另外的模制化合物相比,新第一量的第一模制化合物或者第一量的第一模制化合物优选地在距所述喷嘴更大的距离处馈送。
在塑化之后,优选地停止螺杆的旋转,且将螺杆在传送方向上朝前移动至前部位置,使得通过喷嘴将塑化的第一模制化合物和塑化的至少一种另外的模制化合物推入注射模具的腔内。
当螺杆在后部位置的时刻,将新第一量第一模制化合物馈送至螺杆实现了图案形成与注射操作的节奏或定时同步,从而确保了连续生产的大理石纹模制件中的图案的可重复性。更优选地,当馈送第一量的第一模制化合物时,螺杆在后部位置静止。
塑化的模制化合物的体积还被称为配量体积,所述塑化的模制化合物包括至少一种另外的模制化合物以及可选地第一模制化合物,在注射进入自由空间之前,所述塑化的模制化合物存在于喷嘴与螺杆尖端之间;从塑化的模制化合物的体积减去质量缓冲(Massepolsters)给出了压射体积。
在步骤f)中的注射之后,机筒再次被填充。第二量的至少一种另外的模制化合物被馈送,再次实现塑化,且螺杆朝后移动至后部位置。之后,第一量的第一模制化合物被馈送,且再次实现注射。
当步骤a)中馈送第一量的第一模制化合物时,对至少一种另外的模制化合物以及可选地第一模制化合物的塑化优选地已经完成至少一次,更优选地至少两次,尤其地至少四次。优选地,当步骤a)中馈送第一量的第一模制化合物时,至少一种另外的模制化合物以及可选地第一模制化合物存在于机筒中。
优选地,第一模制化合物和/或至少一种另外的模制化合物被馈送至机筒的后部部分。后部部分被理解为意为在机筒远离螺杆式注射模制机的喷嘴的端部处优选地不大于机筒的总长度的50%,更优选地不大于机筒的总长度的20%。第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物可以在相同位置处或者在不同位置处或者在馈送口处被馈送至机筒。
取决于待生产的产品,机筒具有不同的内径。内径例如在10mm至150mm的范围内,优选地在25mm至50mm的范围内,例如为25mm或者30mm。机筒的出口例如具有直径为1.5mm至10mm的通路,优选地直径为3mm至6mm的通路,例如直径为5mm的通路。
可以以粉末、颗粒或者塑料块的形式馈送第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物。第一模制化合物和/或至少一种另外的模制化合物各自可以采取同质混合物和/或异质混合物的形式。
优选地,第一模制化合物和/或至少一种另外的模制化合物以颗粒形式馈送。颗粒通常指代自由流动的固态材料,例如为圆柱形的或者透镜状的,且优选地具有1mm至10mm的最大长度,更优选地3mm至6mm的最大长度。
第一模制化合物优选地包括第一颗粒材料,第一颗粒材料包括第一聚合体化合物以及第一着色剂。第一颗粒材料还可以被称为彩色颗粒材料,优选地在本发明的方法之前的上游步骤中生产该彩色颗粒材料。第一模制化合物还可以被称为大理石批料或者精料。
特别地,至少一种另外的模制化合物在馈送之前可以包括混合物,所述混合物包括至少两种另外的颗粒材料,尤其是第二颗粒材料以及第三颗粒材料。至少一种另外的聚合体化合物可以存在于第二颗粒材料中,且至少一种另外的着色剂可以存在于第三颗粒材料中。
优选地,大理石纹模制件包括第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物。
注射模制机的螺杆优选地具有馈入区、压缩区以及计量区,所述计量区还可以被称为喷射区或者同质化区。
螺杆优选地是单叶片螺杆。螺杆尤其是具有恰好一个通路,在该通路中传送第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物。进一步优选地,螺杆式注射模制机的螺杆具有扁的螺杆叶片。馈入区中的叶片深度优选地为螺杆外径的0.05倍至0.15倍,计量区中的叶片深度为螺杆外径的0.025倍至0.075倍。压缩比率指的是螺杆的馈入区的通路体积(Gangvolumen)与螺杆的计量区的通路体积之间的比率,优选地至少是2,更优选地大于2。优选地,螺杆具有的长度为螺杆外径的20倍至23倍的范围内。低螺杆叶片具有的优势是,针对相同的直径,容纳更少的材料。
螺杆式注射模制机的螺杆可以包括止回阀,优选地所述止回阀被布置在螺杆尖端与螺杆叶片之间。螺杆尖端可以具有突起部,尤其是3至4个突起部。
注射模制机的注射单元优选地包括加热装置。加热装置可以完全地环绕机筒,优选地部分地环绕机筒。螺杆式注射模制机的喷嘴还可以包括加热装置。加热装置有助于第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物的熔化。
优选地,步骤g)中冷却注射模具中的第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物与步骤d)中将第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物塑化同时执行,且可选地,步骤g)中冷却注射模具中的第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物与步骤c)中馈送第二量的至少一种另外的模制化合物至少部分地同时执行。
优选地,步骤c)至步骤h)被重复多于一次,更优选地多于三次,进一步优选地多于四次,尤其地优选地多于五次,从而连续地生产多个大理石纹模制件。优选地,以指定的顺序执行步骤a)至步骤f)。
此外,步骤f)中的注射优选地以一注射频率重复,且每一注射或前进可以被称为是一次压射。另外,步骤e)中馈送新第一量的第一模制化合物优选地以一馈送频率重复。馈送频率优选地被选择为使得它与注射频率的偏离不大于10%,进一步优选地不大于5%,尤其优选地不大于1%。对应地,步骤e)中馈送新第一量的第一模制化合物尤其优选地以步骤f)中的注射周期执行。在此情况下,步骤e)中馈送新第一量的第一模制化合物优选地与步骤f)中的注射以不同的时间执行。更优选地,馈送频率等于注射频率。在此情况下,第一量的第一模制化合物总是与注射以相同的时间延迟或时间提前来执行。
对于大理石纹模制件,可以在步骤c)中馈送第二量的至少一种另外的模制化合物之前或者之后,执行步骤e)中馈送新第一量的第一模制化合物和/或步骤a)中馈送第一量的第一模制化合物。
与第一模制化合物一样,还可以为机筒供应至少两种另外的模制化合物,借此可以生产附加地具有大理石图案的多颜色模制件。至少一种另外的模制化合物可以被分割为多个部分,在此情况下多个部分优选地各自被连续地或者逐步地馈送。
另外,在步骤f)中的注射之后,可以通过螺杆式注射模制机的螺杆在注射模具中的模制件上施加保压压力(Nachdruck)。优选地,在步骤d)中的塑化之前施加保压压力。当通过螺杆在注射模具中的模制件上施加保压压力时,螺杆优选地处于机筒的前部位置中,或者仍然在传送方向上运动,从而将更多的塑化的模制化合物推入模具内,进而补偿在冷却模具中的模制件的过程中的材料收缩。
优选地,当在注射模具上施加保压压力时,步骤c)中第二量的至少一种另外的模制化合物被馈送。更优选地,当开始施加保压压力时,步骤c)中第二量的至少一种另外的模制化合物被馈送。
优选地,机筒中能够被第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物所占据的最大内部自由体积与腔的内部体积的比率不大于15,更优选地不大于10,进一步优选地不大于5,尤其为2至5。机筒的最大内部自由体积还可以被称为注射模制机的熔体通道。
优选地,馈送口下方且尤其螺杆上的内部自由体积仅被第一模制化合物和/或至少一种另外的模制化合物或者被第一模制化合物的颗粒和/或至少一种另外的模制化合物的颗粒填充0体积%至80体积%,更优选地10体积%至50体积%。这还可以被称为不充分馈送,其中与通过螺杆能传送的最大质量流率相比,以减小的质量流率馈送第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物。
对应地,螺杆式注射模制机的机筒以及螺杆被设计为使得尤其在注射之前,在注射单元中存在优选地不大于15次压射,更优选地不大于10次压射,进一步优选地不大于5次压射,尤其地2至5次压射。
螺杆式注射模制机的机筒的低内部自由体积导致第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物在注射单元中的短停留时间,这抵制第一模制化合物与至少一种另外的模制化合物的同质混合,从而促进了产生大理石图案。机筒中的第一模制化合物和/或至少一种另外的模制化合物的停留时间优选地在1秒至15分钟的范围内,更优选地在0.1分钟至4分钟的范围内,尤其优选地在0.5分钟至2分钟的范围内。
由于本发明的方法,第一模制化合物在机筒中尽可能晚地接触至少一种另外的模制化合物,从而尽可能地限制混合的程度。由于机筒的对应小的内部自由体积导致减少了停留时间,还减少了第一模制化合物与至少一种另外的模制化合物的混合。
优选地,第一量的第一模制化合物的质量与第二量的至少一种另外的模制化合物的质量的总和与大理石纹模制件的质量的比率是0.5至1.5,更优选地0.8至1.2,进一步优选地0.9至1,尤其为1。当在生产大理石纹模制件中存在至少一个浇注口时,此比率例如大于1,所述至少一个浇注口还包括第一模制化合物以及另外的模制化合物,但是在生产之后从大理石纹模制件移除且不是大理石纹模制件的一部分。例如,当插入件(尤其是金属插入件)被整合到模制件或者所生产的可以具有不同硬度的双组分模制件时,可以存在小于1的比率,其中首先将第一组分注射进入腔,然后将第二组分注射进入腔,第一组分和/或第二组分具有大理石纹。由于比率接近1,大理石纹(尤其是大理石纹图案的个体元素,诸如环或者顶点)被定位在连续生产的大理石纹模制件的类似的位置,这意味着大理石纹在不同的大理石纹模制件上的可重复性得到了优化,尤其因为特定的质量比率与模制件的尺寸以及注射的节奏相匹配。这避免了隐藏来自不同注射操作的不同图案。
对应地,优选地单独地添加每次压射,在步骤e)以及可选地步骤a)或步骤c)中空间分离和/或局部分离地供应用于一次压射的第一模制化合物以及用于同一压射的至少一种另外的模制化合物。第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物的添加优选地是以特定量实现的,其中第一量和第二量各自足以用于恰好一次压射。
优选地,第一量与第二量的质量比率小于0.1,更优选地小于0.01尤其小于0.001。第一模制化合物用于在构成基础化合物的至少一种另外的模制化合物中形成大理石图案。
第一模制化合物中的第一着色剂的第一浓度与至少一种另外的模制化合物中的至少一种另外的着色剂的另一浓度的比率优选地大于20,更优选地大于50,尤其大于100。对应地,优选地,第一模制化合物中的第一着色剂比可选地存在于至少一种另外的模制化合物中的至少一种另外的着色剂具有更高的浓度。在至少一种另外的模制化合物与第一模制化合物接触之前,至少一种另外的模制化合物可以已经通过至少一种另外的着色剂着色。
优选地,基于第一模制化合物,第一模制化合物包括10重量%至60重量%的第一着色剂,更优选地20重量%至40重量%的第一着色剂。基于至少一种另外的模制化合物,至少一种另外的模制化合物包括优选地0.1重量%至6重量%的至少一种其他着色剂,更优选地0.2重量%至4重量%的至少一种另外的着色剂。
借助于所提及的浓度比率,确保了大理石图案的好的可辨认性和清晰度,这有助于图案的可重复性。
第二量可以包括一种或者多种另外的模制化合物。第一聚合体化合物和/或至少一种另外的聚合体化合物优选地是热塑性模制化合物。更优选地,第一聚合体化合物和/或至少一种另外的聚合体化合物包括选自由以下项组成的组的聚合物:聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylenterephthalat,PBT)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚芳醚砜(Polyarylethersulfonen)(PSU,PESU,PPSU)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylenadipatterephthalat,PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丙交酯(PLA)、聚癸二酸丁二醇酯(Polybutylensebacatterephthalat,PBSeT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polyacrylmethacrylat)(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、含苯乙烯聚合物(诸如,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或者其混合)。至少一种另外的模制化合物以及可选地第一模制化合物可以是填充或者强化模制化合物。更特别地,至少一种另外的模制化合物以及可选地第一模制化合物可以包括至少一种填料诸如滑石粉、玻璃珠或纤维(诸如,玻璃纤维或碳纤维)。
更优选地,存在于第一聚合体化合物中的聚合物还存在于至少一种另外的聚合体化合物中。进一步优选地,第一聚合体化合物和/或至少一种另外的聚合体化合物包括PBT;更优选地,第一聚合体化合物以及至少一种另外的聚合体化合物包括PBT。
在该方法期间,第一着色剂和/或至少一种另外的着色剂在第一模制化合物和/或至少一种另外的模制化合物中可以是可溶的或者不可溶的。第一着色剂和/或至少一种另外的着色剂优选地是颜色颜料。第一着色剂优选为黑色着色剂。第一着色剂优选地包括工业炭黑,所述工业炭黑还被称为炭黑,或者二氨基吩嗪化合物(诸如,苯胺黑)。更优选地,第一着色剂包括炭黑或者至少一种二氨基吩嗪化合物(诸如,苯胺黑)。至少一种另外的着色剂优选地为蓝色着色剂、绿色着色剂、黄色着色剂、红色着色剂、米色着色剂、橙色着色剂、白色着色剂、灰色着色剂、棕色着色剂或者金色着色剂。
如果机筒不仅被供应有第一模制化合物,而且被供应有至少两种另外的模制化合物,则每一另外的模制化合物可以包括另外的聚合体化合物以及可选地至少一种另外的着色剂。另外的模制化合物可以与至少一种另外的模制化合物一起被添加至机筒,或者另外的模制化合物可以在至少一种另外的模制化合物之前或之后被添加至机筒,可选地直接在至少一种另外的模制化合物之前或直接在至少一种另外的模制化合物之后被添加至机筒。至少两种另外的模制化合物还可以被连续地馈送。
第一模制化合物和/或至少一种另外的模制化合物(各自以塑化的形式)的粘度优选地在50Pa·s至1000Pa·s的范围内。从螺杆式注射模制机的喷嘴进入模具的塑化的模制化合物的注射速率优选为大于25cm3/s,更优选地从50cm3/s至100cm3/s,尤其地从60cm3/s至80cm3/s,例如70cm3/s。动态压力通常指的是机筒中的自由空间的压力,优选地是1bar至100bar,更优选地10bar至70bar,进一步优选地20bar至50bar。
通向注射模具的进入口被布置在注射模具面对注射单元的喷嘴的出口的一侧上,使得塑化的模制化合物(尤其是第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物)可以从注射单元的喷嘴经过进入口被推入模具内。注射模具中的塑化的模制化合物可以从进入口经过至少两个通道被推动至入口且经过入口被推动进入腔。塑化的模制化合物在传送方向上在进入口的下游在至少两个通道之间分割开,且在通向腔的入口的上游再次结合。
更优选地,注射模具具有用于恰好一个注射单元的恰好一个进入口。注射模具可以包括多于一个的腔和一个通向每一腔的入口。如果注射模具具有多于一个入口,则注射模具优选地具有每入口至少两个通道,或者具有一个插入件,所述插入件包括每入口至少两个通道。
在本发明的上下文中,在注射模具中,至少两个通道被布置在同一热流道中(尤其是热流道的同一熔体通道中)。如果热流道系统包括具有多于一个熔体通道的热流道分配器,则优选地针对每一热流道喷嘴,热流道的每熔体通道存在至少两个通道。在本发明的范围内,术语“热流道”指的是热流道的同一个熔体通道或者热流道系统的同一段或臂。
至少两个通道优选地通过每一通道的第一端部被连接至通向同一腔的同一入口。进一步优选地,至少两个通道通过每一通道的第二端部被连接至通向注射模具的进入口以及被连接至注射模制机。在此,“连接”应理解意为流体连接,还可被称为“连通”。
至少两个通道优选地在它们的第一端部与它们的第二端部之间被彼此分隔开,尤其地通过单件部件彼此分隔开。单件形式的部件优选地是刚性部件。更优选地,至少两个通道在它们的第一端部与它们的第二端部之间被完全地彼此分隔开。
更具体地,至少两个通道的每一通道各自分立地通过它们的第一端部打开通向热流道中的第一端部面,且通过它们的第二端部打开通向热流道中的第二端部面。第一端部面被布置为第二端部面相比,具有距通向腔的各自入口的更小距离,且第二端部面被布置为与第一端部面相比,具有距通向注射模具的进入口的更小距离。优选地,传送方向上的至少两个通道对应地开始于第二端部面处,且终止于第一端部面处。第一端部面和/或第二端部面优选是平面。另外,第一端部面和/或第二端部面可以具有旋转锁定装置的元件,诸如舌槽式连接器或者配合键。此外,第一端部面的平面与第二端部面的平面优选地形成小于30°的角度,进一步优选地小于10°的角度以及尤其地小于5°的角度,使得在热流道中第一端部面和第二端部面被布置为基本平行于彼此。
另外,第一端部面和/或第二端部面优选地被布置为基本上垂直于传送方向或者垂直于纵向热流道轴线。“基本垂直”意为处于45°至135°范围内的角度,更优选地70°至110°范围内的角度,尤其地80°至100°范围内的角度,例如90°。
至少两个通道优选地被布置在距入口(即,热流道喷嘴的尖端)的一距离处,所述距离优选地是入口处的热流道喷嘴直径的1.5倍。如果入口处的热流道喷嘴直径是8mm,则所述距离例如在10mm至15mm的范围内。
通过第一端部面和第二端部面界定的一段热流道还可被认为是热流道的通道段。对应地,在热流道的通道段,在至少两个通道之间不发生塑化的模制化合物的更换。包括第一模制化合物以及可选地至少一种另外的模制化合物的塑化的模制化合物被分割且被推动经过至少两个分立的流中的至少两个通道中的每一通道。更具体地,至少两个通道在它们的第一端部与它们的第二端部之间不具有任何通向彼此的通路和/或孔。对应地,在至少两个通道之间不发生至少两个分立的流的混合。更具体地,至少两个通道用于减少塑化的模制化合物的整体流的混合。因此,两个分立的通道抵制第一模制化合物与另外的模制化合物同质混合,使得有助于可重复性。
在本发明的方法中,至少两个通道各自尤其至少部分地可以形成螺旋部或者在弯曲的路径上延伸和/或笔直延伸。当在所述方法中的至少两个通道笔直经过热流道时,至少两个通道还可以被称为直孔。在这种情况下,至少两个通道优选地与纵向热流道轴线平行地延伸。还可能的是,至少两个直通道相对于纵向热流道轴线倾斜地延伸。倾斜在塑化的模制化合物上施加了略微的扭曲。
在本发明的注射模具中,至少两个通道各自至少部分地形成螺旋部。在本发明的上下文中,螺旋部被理解为意为还可以被称为螺旋线的三维螺旋部。
由于通过至少两个通道相应地形成的螺旋部,在塑化的模制化合物上施加扭曲,这反映在所生产的模制件的大理石图案中。
更具体地,至少两个通道各自具有中心轴线,其中螺旋部形式的相应通道的中心轴线围绕纵向热流道轴线布置。进一步优选地,每一位置处的至少两个通道的中心轴线被布置为彼此相距相同的距离,且进一步优选地,被布置为距纵向热流道轴线相同的距离。替代地,至少两个通道的中心轴线之间的距离还可以变化,且可以在传送方向上增大或者减小。在每种情况下,中心轴线延伸经过相应通道的横截面区域的中心。
螺旋部可以在传送方向上被旋转至右侧或者被旋转至左侧。
各自通过至少两个通道中的一个所形成的螺旋部优选地具有相同的几何结构,诸如斜率和圈数,且通过相对于纵向热流道轴线的一径向角度彼此偏移。斜率(尤其是斜率角,例如具有恒定的斜率和恒定的直径)被如下限定:
其中,α:斜率角,S:纵向热流道轴线方向上的一完整圈的距离,且可以被称为螺距高度,以及D:螺旋部的直径。
螺旋部优选地在至少一个位置处具有小于70°的斜率。
螺旋部(在每种情况下通过至少两个通道中的一个形成)可以具有恒定的斜率。恒定的斜率优选地在5°至小于60°的范围内,进一步优选地在10°至40°的范围内,尤其优选地在15°至30°的范围内。例如,恒定的斜率是20°。
优选地,螺旋部在至少两个不同位置的每一位置处具有不同的斜率。优选地,螺旋部上的至少两个不同的位置具有距通向腔的入口的不同的距离。优选地,第一位置处的螺旋部的第一斜率与第二位置处的螺旋部的第二斜率相差至少20°;优选地,第一斜率与第二斜率的差(尤其是最大差)大于30°且小于90°,例如60°。
优选地,螺旋部的斜率在从进入口至入口的方向上减小。例如,诸如在塑化的模制化合物的传送方向上,螺旋部的斜率可以从第一位置(例如,在第二端部面处,相应地接近进入口)的大于70°变化至第一端部面处的第二位置(接近腔)的小于30°。塑化的模制化合物在传送方向上从高斜率至平缓斜率的变化(尤其是连续的变化)能够在流动方面实现良好的进入,且同时在至少两个通道的出口处施加显著的扭曲。
优选地,螺旋部具有圈数,所述圈数也可以被称为圈,且圈数进一步优选地在大于0.25至5的范围内。对应地,螺旋部优选地覆盖大于90°至180°的旋转角。进一步优选地,圈数在大于0.25至3的范围内,尤其地在大于0.50至3的范围内,例如在0.51至2的范围内。
热流道(优选地用于每一熔体通道)优选地具有二至八个,更优选地三至八个,进一步优选地三至六个,例如三、四或六通道,所述通道还可以被称为洞、通路或者孔。
至少两个通道的形状、数目以及布置影响了所产生的大理石图案的几何结构。至少两个通道具有不同的横截面几何形状和/或不同的横截面尺寸。针对每一热流道,至少两个通道优选地具有相同的横截面几何形状以及相同的横截面尺寸。
当至少两个通道各自至少部分地形成螺旋部时,至少两个通道可以各自被设计为例如螺杆叶片或者扭曲孔,还可以被称为弯曲孔。
如果至少两个通道被设计为螺杆叶片,则将至少两个通道彼此分离的单件部件的一部分可以形成多个叶片。更优选地,叶片的数目等于至少两个通道的数目,在这种情况下,通过桥接部将所述至少两个通道在横截面中彼此分离。至少两个通道的每一通道的设计(诸如,螺杆叶片)还可以被描述为使得多叶片桥接部(优选地沿着中心纵向热流道轴线在径向方向上旋转)被布置在圆柱体的流动通道孔中。进一步优选地,至少两个通道通过两个同轴布置的圆柱体来界定,圆柱体中的每个是相应的外部面的一部分。更优选地,至少两个通道通过相同的两个同轴布置的圆柱体来界定。
优选地,至少两个通道在热流道的径向横截面上各自具有圆形、椭圆形、环段形或多边形(诸如,六边形或三角形)的横截面。三角形横截面可以具有至少一个弯曲的边线。具有至少一个弯曲边线的三角形横截面或环段形横截面优选地在将至少两个通道各自设计成螺旋叶片的情况下存在。环形段优选地覆盖100°至180°范围内的角度。具体地,当至少两个通道的数目为至少四个时,环形段的角度可以小于100°。如果通道具有三角形横截面且至少两个通道之间的中间壁被设计为螺旋叶片,则这还可以被描述为使得热流道具有圆柱形中心熔体通道孔,在该孔中布置了对应于叶片的主轴,该叶片将至少两个通道彼此分隔开。如果至少两个通道各自被设计为扭曲孔,则至少两个通道各自优选地具有圆形、椭圆形或多边形(诸如,六边形)的横截面。
热流道(布置有至少两个通道)的通道部分的横截面面积优选地具有一开孔率开孔率是可用于流动的面积与总面积的比率且为40%至80%,进一步优选地为50%至75%。开孔率的计算优选地基于横截面面积(尤其是圆形横截面面积),半径对应于至少两个通道的壁距热流道的中心纵向轴线的最大距离。例如,在两个通道的情况下,开孔率可以是68%,每一通道形成斜率从90°变化至30°的带螺旋叶片的螺旋部,而在三个通道的情况下,开孔率可以是51%,每一通道形成斜率从90°变化至30°的带螺旋叶片的螺旋部。优选地,通入至少两个通道或者流出至少两个通道的第一端部面和第二端部面的流通面积具有基本相同的大小。对应地,在每种情况下基于入口面积,至少两个通道的入口面积与出口面积优选地彼此相差小于30%,更优选地小于10%,特别地优选地小于5%。这涉及到至少两个通道的个体通道以及至少两个通道的入口面积或者出口面积的总和。
热流道(尤其是热流道的通道部分)可以是单件形式或多件形式。在多件形式的实施方案中,单件形式的部件形成至少两个通道的直接边界。单件部件可以通过热流道的一部分或一段形成;更具体地,热流道的通道段或通道段的一部分可以是以单件形式实现的,且可以是单件部件。替代地,插入件可以作为单件部件容纳在通道段中。另外,至少两个通道可以被布置例如被直接布置在单件热流道喷嘴帽(还可以称作旋入部分)中。
具体地,至少两个通道的外表面(优选地,所有外表面)优选地完全闭合,且通过单件部件来界定。在至少两个通道的横截面中,第一端部面与第二端部面未受来自单件部件的材料的影响,使得塑化的模制化合物可以穿过第一端部面和第二端部面。
单件部件(特别是插入件)可以是热流道的一部分。更特别地,“单件”的含义是单件部件是由连续的材料生产的,特别是不具有任何连接部(例如,焊缝和/或焊接缝)。例如,至少两个通道的壁(具体地,当它们被设计为叶片时)可以被模制在插入件的中空圆柱体基本形状上,或者被模制在插入件的中心定位的实心圆柱体部分上。连续的材料被理解为意为在整个单件部件上具有同质组分的材料。单件部件尤其不是由多层或多个部件组成,和/或不具有由其他材料制成的涂层。
单件部件(尤其通过增材方法生产)的用途使得能够简化注射模具的生产。
热流道优选地包括作为单件部件的插入件,该单件部件优选地具有圆柱形的外部轮廓。更具体地,至少两个通道被布置在插入件中。对应地,热流道可以使用不同的插入件,这些插入件各自具有不同几何结构的通道,这允许在用仅一个注射模具的情况下就可以高度灵活地设计大理石图案。通过使用插入件,允许使用相同的注射模具快速依次生产不同的大理石图案。根据需要,可以在热流道中更换不同的插入件。插入件优选地被设计为与热流道中的优选中心圆柱形孔(具体地,熔体通道)精确配合,热流道在插入件的外部形成实际的流动通道。
插入件的长度-直径比率优选地从4:1至1:1,例如2:1,且至少两个通道的长度-直径比率优选地从20:1至2:1,更优选地从10:1至8:1。基于至少两个通道中的一个通道的直径,至少两个通道之间的壁厚度(尤其是叶片的厚度或者桥接部的厚度)优选地是10%至30%,优选地15%至20%。
除了插入件之外,热流道还可以有一个、两个或多个的盘,所述盘用于在热流道中定位和/或固定插入件。尤其优选地,插入件被布置在两个盘之间。盘优选地具有中心孔。
此外,提出了本发明的用于生产注射模具的方法,其中热流道的至少一部分(优选地,单件部件,具体地至少插入件)是使用增材方法(特别地使用3D打印)生产的。使用增材方法生产至少两个通道能够生产出更复杂(具体地,更复杂的螺旋形)通道。此外,与铸造部件类似,这种生产模式产生了对大理石图案有正面影响的表面粗糙度。优选地,通过增材方法所生产的层具有0.08mm至0.2mm的层高度,例如0.1mm的层高度。
此外,通过增材方法生产单件部件(具体地插入件)能够生产底切部,从而实现至少两个通道的更大的流通面积。在本发明的上下文中,底切部应理解为意为插入件熔体通道的直径在传送方向上增大。更具体地,中心布置的插入件熔体通道(被布置在第二端部面)可以在传送方向上具有增大的直径。
增材方法还能够生产通道,其中至少两个通道有一个底切部且具体地每一通道具有大于0.5的圈。关于至少两个通道的底切部,尤其地应理解为意为通道的横截面在第一端部面和第二端部面处在轴向突起部上不重叠。
激光焊接方法或熔体分层方法(诸如,熔融沉积成型(FDM)或熔融丝生产(FFF))可用作增材方法。为了生产单件部件(具体地插入件),可以将金属注射成型原料(MIM原料)(例如,)作为材料。MIM原料包括不同类型的钢,例如不锈钢或工具钢,使得所生产的单件部件(具体地插入件)特别地可以与最终用途匹配。
优选地,单件部件和/或至少插入件是由含金属的粉末生产的。更优选地,单件部件和/或至少插入件是由组合物生产的,该组合物的组分包括:30重量%至70重量%更优选地40重量%至60重量%的至少一种无机粉末;30重量%至70重量%更优选地40重量%至60重量%的至少一种粘合剂。至少一种无机粉末的粒径优选为0.5μm至50μm,更优选地从0.1μm至30μm。此外,至少一种无机粉末优选地包括金属、金属合金、陶瓷材料的前体化合物及其混合物。更优选地,至少一种无机粉末优选地包括金属、金属合金、陶瓷材料的前体化合物或其混合物。至少一种粘结剂优选地包括聚合体组合物(具体地,POM)。更优选地,至少一个粘结剂包括POM。组合物可以以颗粒或长丝形式使用。
热流道(包括热流道分配器)被加热至可塑性加工模制化合物的温度,即,高于模制化合物的熔化温度。通常,使用带有永久温度测量的闭环控制。
具体地,热流道具有布置在通向各自腔内的入口处的热流道喷嘴。热流道喷嘴的温度优选地在150℃至450℃的范围内,更优选地在180℃至400℃的范围内。在通向腔内的入口处的第一模制化合物以及至少一种另外的模制化合物优选地具有150℃至450℃的范围内的温度,更优选地180℃至400℃的范围内。腔中的注射压力或保压压力优选地为400bar至2000bar。热流道喷嘴优选地包括具体地导热材料。
热流道喷嘴可以被配置为针阀喷嘴、带鱼雷形装置的开放喷嘴、带笔直通路的开放喷嘴或者带尖端的开放喷嘴,所述尖端可以包括通向腔内的多个入口。由于热流道被加热至高于注射模具的其他部分温度的温度,热流道中的热量被不断移除。尽管热量被移除,但是在开放热流道喷嘴中,鱼雷形装置用于将自由流动的模制化合物保持至均一温度。鱼雷形装置通常与热流道喷嘴的加热部分直接热接触。
针阀喷嘴包括用于闭合元件的接收和驱动装置,所述闭合元件具体为针,其被导引例如通过导引衬套,且通过两个支架被连接至热流道喷嘴的喷嘴主体。闭合元件用于打开和关闭热流道喷嘴。热流道(更优选地为单件部件且具体地插入件)优选地具有沿着纵向热流道轴线的中心孔,用于闭合元件的通路。如果单件部件(特别是插入件)除了具有至少两个通道外,还有中心孔,则单件部件或者插入件可以与针阀喷嘴结合使用。
特别地,针被引导通过插入件,从而之后在通向腔内的入口处闭合热流道喷嘴。插入件或中心孔用于引导针,针通过中心孔相对于插入件和至少两个通道移动。
具有至少两个通道的热流道可与开放喷嘴结合使用。如果存在开放喷嘴,则热流道(优选地单件部件,特别是插入件)可以具有中心实心圆柱体,所述中心实心圆柱体被布置在至少两个通道之间,具体地代替针阀喷嘴中的中心孔。除了至少两个通道以外,热流道还可具有鱼雷形装置,所述鱼雷形装置可以在传送方向上被布置在至少两个通道的下游。
至少两个通道(具体地具有插入件)可被布置在热流道的热流道喷嘴中、被布置在热流道的分配器中和/或邻近或直接处于通向热流道中的注射模具内的进入口。更优选地,热流道喷嘴具有热流道喷嘴头,所述热流道喷嘴头还被称为喷嘴帽或者旋入部分,且至少两个通道优选地被布置在喷嘴头中。热流道喷嘴头可以包括插入件,所述插入件包括至少两个通道。另外,热流道喷嘴可以通过螺杆连接的方式被连接至热流道的其他部件。螺杆连接意味着热流道喷嘴可被替换为磨损部件,且螺杆连接意味着插入件可被固定在热流道中。
至少两个通道在注射模具中(特别地在热流道喷嘴中)的布置提供了这样的优势:至少两个通道被布置为尽可能靠近腔,从而在模制化合物上所施加的扭曲被更直接地转移到模制件,且不同熔体部分的分离被尽可能长时间地保持。
任何类型的热流道喷嘴可用于执行根据本发明的用于生产可重复的大理石纹模制件的方法。取决于热流道喷嘴的配置(具体地,开放喷嘴或具有用于针的不同支架的针阀喷嘴),可以在模制件中生产不同的大理石图案。针阀喷嘴的使用已经产生了非常明显的大理石图案。大理石图案的特定形式受针的支架的几何结构的影响,其中插入件可以形成针的支架。
在使用不具有至少两个通道的开放喷嘴的情况下,颜色的圆形均匀分布是可见的。通过仅使用开放喷嘴所产生的光学效果可以被描述为同心圆。如果使用至少两个(例如,三个、四个或六个)通道,则圆形结构会被破坏,且第一模制化合物在至少一种另外的模制化合物中的轻微湍流是可见的。与产生流动线路的通道数目相对应的条纹的数目是可见的。
通过设计各自以扭曲孔形式的至少两个通道,强化了第一模制化合物在至少一种另外的模制化合物中的涡流。如果至少两个通道各自以螺杆叶片的形式设计,则条纹形式的波浪部被形成为具有非常好的可重复性的大理石图案。
在附图中示出了本发明的实施方案,且在下面的描述中更详细地介绍本发明的实施方案。本发明不限制于在此所描述的示例性实施方案以及在此所强调的方面。相反,在权利要求所描述的范围内,存在本领域技术人员的能力范围内的许多可能的改型。
附图示出了:
图1示出了具有注射模具的注射模制机的第一示意图,
图2示出了具有注射模具的螺杆式注射模制机的第二示意图,
图3示出了螺杆式注射模制机的截面,
图4、图6和图8各自示出了热流道的细节,
图5、图7和图9各自示出了根据图4、图6和图8的热流道的细节的横截面,
图10至图21各自示出了至少两个通道的多个实施方案的俯视图或透视图,
图22至图27各自示出了至少两个通道的两个另外的实施方案的俯视图、透视图或者纵向截面,以及
图28示出了具有底切部的插入件。
图1示出了包括注射单元5的螺杆式注射模制机7的示意图。注射单元5包括:具有内部自由体积31的机筒11;具有螺杆尖端15的螺杆13;以及,具有喷嘴头37和喷嘴主体39的喷嘴17。螺杆13是可旋转的,且被安装在机筒11的纵向轴线19的方向上。螺杆处于机筒11中的后部位置23,在喷嘴17和螺杆尖端15之间有一段距离25,使得在机筒11中在喷嘴和螺杆尖端15之间存在自由空间27。
具有出口40的喷嘴17与具有热流道4和两个腔29的注射模具9相邻。注射模具9以放大的形式示出。腔29具有内部体积且仅在此处指示。另外,注射模具9具有通向注射模具9内的进入口8和两个通向腔29内的入口6。在出口8与入口6之间布置(作为浇口的)带有热流道分配器33的热流道4,热流道分配器33还可以被称为分配器闩。熔体通道74从热流道分配器33通向每个腔29,且热流道4的两个熔体通道74中的每个具有带有通道41的插入件42,熔体通道74在插入件42中被分割成所述通道41。
在注射模制机器7中,螺杆13具有计量区47、压缩区49和馈送区51。螺杆13可用于在传送方向52上将模制化合物传送至自由空间27中。自由空间27是机筒11的内部35的一部分,其通过机筒11和螺杆13来界定。
图2示出了具有注射模具9的螺杆式注射模制机7的示意图,其基本上对应于图1的示意图。然而,根据图2,螺杆13处于机筒11中的前部位置21。与图1相比较,由于螺杆13的前进,距离25已经减小。
图3示出了根据图1的螺杆式注射模制机7的截面。示出了存在于机筒11中的螺杆13的馈送区51的一部分。螺杆13沿着机筒11的纵向轴线19可移动,且处于后部位置23。螺杆13的一部分位于馈送口53的下方。在所示出的实施方案中,第一模制化合物1以及另外的模制化合物3通过馈送口53被馈送至螺杆13。馈送口53具有用于馈送第一模制化合物1的第一区域55且具有用于馈送另外的模制化合物3的第二区域57。由于盖59,在第一区域55与第二区域57之间存在第二距离61,借助于此,第一模制化合物1与另外的模制化合物3被空间分离地馈送。
图4示出了具有热流道喷嘴帽77的热流道4的热流道喷嘴76。插入件42被布置在热流道喷嘴帽77中作为单件部件46。针73被导引穿过插入件42,且沿着纵向热流道轴线69可移动且可以闭合通向腔29内的入口6。
图5示出了根据图4的插入件42的横截面视图。插入件42具有中心孔(Bohrung)71,针73被导引穿过该中心孔。另外,插入件5具有作为直孔形式且具有圆形横截面63的通道41。通道41是平行于纵向热流道轴线69延伸的贯穿孔。
图6和图7以及图8和图9基本上对应于图4和5,除了插入件42具有不同的配置。
根据图6和图7,插入件42不具有中心孔71,因为热流道喷嘴76被设计为没有针73的开放喷嘴。这同样适用于根据图8和图9的热流道4的一部分。
根据图6和图7的开放热流道喷嘴76的插入件42具有带中心轴线67的三个笔直通道41,该中心轴线67被布置为平行于纵向热流道轴线69。
在图8和图9中,同样示出了以开放喷嘴形式的热流道喷嘴76。根据图8和图9的插入件42包括三个通道41,其中每一通道41至少部分地形成螺旋部75,该螺旋部75在第一位置44中比在第二位置48中具有更大的斜率。每一通道41都有第一端部43和第二端部45,其中第一端部43被布置为与入口6相邻。每一通道41各自具有椭圆形或圆形的横截面63。
图10至图21示出了插入件42的六个另外的实施方案,其中每一实施方案以俯视图或透视图示出。在图10至图21中,通道41各自形成螺旋部75,其中每一通道41的中心轴线67各自以螺旋部75的形式围绕纵向热流道轴线69布置并且具有特定数目的圈50。
根据图10和图11,插入件42具有三个通道41以及用于导引针的中心孔71。螺旋部75的斜率在传送方向52上(即,在从注射模具9的进入口8至入口6的方向上以及在从每一通道41的第二端部45至第一端部43的方向上)减小。在第一位置44中比在第二位置48中具有更大的斜率。斜率从约90°改变至约30°的相对平缓的斜率。这导致在流动方面的有利进入以及显著的扭曲,这在出口处(即,在每一通道41的第一端部43处)施加在塑化的模制化合物上。沿着纵向热流道轴线69,存在恒定的自由横截面63,从而存在恒定的开孔率。螺旋部75各自具有半圈50,使得与第一端部43和第二端部45相比,两个通道41之间的桥接部65旋转了180°。
根据图12和图13的插入件42对应于根据图10和图11的插入件,不同指出在于,这是用于开放喷嘴的插入件42,因为通道41在纵向热流道轴线69上彼此通过实心圆柱体79分割。
根据图14和图15的插入件42对应于根据图12和图13的插入件42,除了仅存在两个通道41。
根据图16和图17的插入件42基本上对应于根据图14和图15的插入件42,除了螺旋部75具有恒定的斜率且每一螺旋部75仅具有完整圈50的约三分之一,使得与第一端部43相比,桥接部65朝向第二端部45旋转了约120°。斜率约为60°。
根据图18和图19的插入件42基本上对应于根据图16和图17的插入件42,除了螺旋部75具有1.5个圈50,使得有约20°的斜率。
根据图20和图21的插入件42类似于根据图12和图13的插入件42。存在三个通道41,每一通道为螺旋部75的形式,该螺旋部75在第一位置44中比在第二位置48中具有更大的斜率。根据图20和图21的插入件42的通道41各自部分地形成螺旋部75,且通道41的第一端部43打开通向第一端部面83。通道41的另一部分是笔直的且通过第二端部45打开通向第二端部面81。另外,通道41具有六角形的横截面63。
图22、图23和图24中分别以俯视图、透视图和纵向截面所示出的插入件42基本上对应于根据图25、图26和图27的插入件42,除了通道41具有恒定的椭圆形横截面63。由于恒定的横截面63是椭圆形的,与部分圆形的横截面63相比,横截面63中实现了更高的开孔率。
根据图25、图26和图27的插入件42对应于根据图6和图7的插入件42,且基本上对应于图22、图23和图24的插入件42,除了通道41具有可变的横截面63。通道41在第二端部45处具有圆形的横截面63,且还沿通道41的笔直部分。在螺旋部75中,横截面63从圆形形状变化为扁的椭圆形形状,因为通道41的中心轴线67的斜率相对于纵向热流道轴线69增大。
图28示出了具有底切部91的插入件42。插入件42包括三个通道41,插入件的每一通道形成具有可变斜率的螺旋部75。在插入件42中,插入件熔体通道85在传送方向52上在通道41的第二端部面81处终止。插入件熔体通道85具有底切部91,使得插入件熔体通道85的第一直径87小于插入件熔体通道85在第二端部面81处的第二直径89。对应地,插入件熔体通道85的直径87、89在传送方向52上增大。
实施例
生产杯托
为了生产杯托,使用夹紧力为1000kN的液压注射模制机,该液压注射模制机包括内径为25mm的机筒以及具有两个腔和一个热流道系统的注射模具。
针对两个杯托,即针对每一注射操作,还被称为周期或压射,在每种情况下提供第一量的第一模制化合物。第一模制化合物包括以圆柱形颗粒形式的黑色颗粒,分别具有1mm的直径以及2mm的长度,包括黑色着色剂且在PBT中的浓度为20重量%。第一量具有0.03克的质量,对应于5个颗粒。
另外,为每两个杯托提供第二量的另外模制化合物。第二量具有40g的质量。另外的模制化合物包括每第二量的39.77g的未着色的PBT颗粒材料以及0.23g的彩色的PBT颗粒材料,所述彩色的PBT颗粒材料包括浓缩形式的另外着色剂。另外的模制化合物是颗粒混合物的形式,未着色的PBT颗粒以及彩色的PBT颗粒在另外的模制化合物中预混合。
在每一周期中,第一量的第一模制化合物被引入到处于后部位置处的螺杆上。然后,螺杆朝向喷嘴被移动至前部位置,以用于注射。为了添加模制化合物,使用了安装在圆柱形馈送口的带两个料斗的计量装置。用于第一模制化合物的料斗经由接近于中空机筒中的螺杆叶片的管打开。这确保了第一量的期望放置位置。
塑化的模制化合物被注射进入冷却的注射模具中,该注射模具包括热流道系统和两个腔,每一腔具有带热流道喷嘴的熔体通道,使得在每一周期中平行地生产两个大理石纹模制件。热流道使塑化的模制化合物在到达腔之前(即,在模制之前)保持处于液态。在每种情况下所使用的热流道喷嘴是液压操作的针阀喷嘴。
热流道的每一熔体通道包括可交换的插入件,每一插入件具有用于导引针的中心孔。另外,插入件各自包含至少两个通道,在至少两个通道中,塑化的模制化合物的流被分隔开,然后在热流道喷嘴的出口的上游处再次在熔体通道中结合。使用具有三个或四个通道的插入件,使得获得具有包括三倍或四倍重复图案的杯托。在两个热流道喷嘴中的一个的上游布置具有三个通道的插入件,且在两个热流道喷嘴的另一个的上游布置具有四个通道的插入件。因此可以在单个周期中,在仅一个注射模具中生产具有分别不同的可复制的大理石图案的两个相同颜色的杯托。
所使用的插入件中的一个具有根据表1的几何结构,且通道在每种情况下是如图10和图11所示的螺杆叶片的形式。
表1
在10个连续周期中生产20个杯托,因此多次重复工艺。已发现所得到的大理石图案的好的可重复性。
参考数字列表
1 第一模制化合物
3 至少一种另外的模制化合物
4 热流道
5 注射单元
6 入口
7 螺杆式注射模制机
8 进入口
9 注射模具
11 机筒
13 螺杆
15 螺杆尖端
17 喷嘴
19 机筒的纵向轴线
21 前部位置
23 后部位置
25 距离
27 自由空间
29 腔
31 内部自由体积
33 热流道分配器
35 内部
37 喷嘴头
39 喷嘴主体
40 出口
41 通道
42 插入件
43 第一端部
44 第一位置
45 第二端部
46 单件部件
47 计量区
48 第二位置
49 压缩区
50 圈
51 馈送区
52 传送方向
53 馈送口
55 第一区域
57 第二区域
59 盖
61 第二距离
63 横截面
65 桥接部
67 中心轴线
69 纵向热流道轴线
71 中心孔
73 针
74 熔体通道
75 螺旋部
76 热流道喷嘴
77 热流道喷嘴帽
79 实心圆柱体
81 第二端部面
83 第一端部面
85 插入件熔体通道
87 第一直径
89 第二直径
91 底切部
Claims (15)
1.一种用于生产大理石纹模制件的注射模具(9),包括:至少一个热流道(4)、腔(29)、通向所述注射模具(9)内的进入口(8)以及通向所述腔(29)内的入口(6),其中所述热流道(4)具有至少两个通道(41),所述至少两个通道在每一通道(41)的第一端部(43)处被连接至通向所述腔(29)内的所述入口(6)且在每一通道(41)的第二端部(45)处被连接至通向所述注射模具(9)内的所述进入口(8),其中所述至少两个通道(41)各自至少部分地形成螺旋部(75),且所述至少两个通道(41)通过单件部件(46)界定。
2.根据权利要求1所述的注射模具(9),其特征在于,所述螺旋部(75)在至少两个不同的位置(44,48)处具有不同的斜率。
3.根据权利要求1或2所述的注射模具(9),其特征在于,所述螺旋部(75)具有多个圈(50),且所述圈(50)的数目在大于0.5至3的范围内。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的注射模具(9),其特征在于,所述热流道(4)具有三至八个通道(41)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的注射模具(9),其特征在于,所述至少两个通道(41)各自具有中心轴线(67),且所述中心轴线(67)以螺旋部(75)的形式围绕纵向热流道轴线(69)布置。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的注射模具(9),其特征在于,所述螺旋部(75)在第一位置(44)处的第一斜率与所述螺旋部(75)在第二位置(48)处的第二斜率相差至少20°。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的注射模具(9),其特征在于,所述螺旋部(75)在至少一个位置(44,48)处具有小于60°的斜率。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的注射模具(9),其特征在于,所述螺旋部(75)的斜率在从所述进入口(8)至所述入口(6)的方向上减小。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的注射模具(9),其特征在于,所述热流道(4)具有沿着所述纵向热流道轴线(69)的中心孔(71),且可选地具有闭合元件,尤其是针(73)。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的注射模具(9),其特征在于,所述至少两个通道(41)在它们的第一端部(43)与它们的第二端部(45)之间彼此分离,尤其地通过单件部件(46)的一部分彼此分立。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的注射模具(9),其特征在于,所述至少两个通道(41)在所述热流道(4)的径向横截面中各自具有圆形、椭圆形、环段形或多边形的横截面(63),所述多边形诸如为六边形或三角形。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的注射模具(9),其特征在于,所述单件部件(46)是被布置在所述热流道(4)中的插入件(42),且所述至少两个通道(41)被布置在所述插入件(42)中。
13.一种用于生产根据权利要求1至12中的任一项所述的注射模具(9)的方法,其特征在于,该方法包括通过增材方法生产至少所述单件部件(46),所述增材方法尤其为3D打印,所述单件部件(46)尤其为所述插入件(42)。
14.一种用于生产大理石纹模制件的方法,其中第一模制化合物(1)以及至少一种另外的模制化合物(3)各自时间分离地和/或空间分离地被加入螺杆式注射模制机(7)的注射单元(5),且从所述螺杆式注射模制机(7)的所述注射单元(5)被注射进入所述注射模具(9),其中所述注射模具(9)包括至少一个热流道(4)、腔(29)、通向所述注射模具(9)内的进入口(8)以及通向进入所述腔(29)内的入口(6),其中所述热流道(4)具有至少两个通道(41),所述至少两个通道在每一通道(41)的第一端部(43)处被连接至通向所述腔内的所述入口(6)且在每一通道(41)的第二端部(45)处被连接至通向所述注射模具内的所述进入口(8)。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述注射单元(5)包括机筒(11)、具有螺杆尖端(15)的螺杆(13)以及喷嘴(17),且所述螺杆(13)是可旋转的且被布置在机筒(11)中,从而在所述机筒(11)的所述纵向轴线(19)的方向上在前部位置(21)与后部位置(23)之间能移动,所述螺杆尖端(15)与所述喷嘴(17)之间的距离(25)在前部位置(21)中比在后部位置(23)中更小,且其中所述第一模制化合物(1)包括第一聚合体化合物以及第一着色剂,且所述至少一种另外的模制化合物(3)包括另外的聚合体化合物以及可选地至少一种另外的着色剂,包括以下步骤:
a)当所述螺杆(13)处于所述后部位置(23)中时,可选地将第一量的所述第一模制化合物(1)馈送至所述螺杆(13)上,
b)可选地使所述螺杆(13)从所述后部位置(23)前进至所述朝前位置(21)中,
c)将第二量的所述至少一种另外的模制化合物(3)馈送至所述螺杆(13)上,
d)将所述螺杆(13)的所述机筒(11)中的所述第一模制化合物(1)以及所述至少一种另外的模制化合物(3)塑化,旋转所述螺杆(13)且将所述第一模制化合物(1)的至少一部分以及所述至少一种另外的模制化合物(3)的至少一部分传送至所述机筒(11)中位于所述喷嘴(17)与所述螺杆尖端(15)之间的自由空间(27)中,并且所述螺杆(13)从所述前部位置(21)移动至所述后部位置(23)中,
e)当所述螺杆(13)处于所述后部位置(23)中时,可选地将新第一量的所述第一模制化合物(1)馈送至所述螺杆(13)上,
f)将所述第一模制化合物(1)以及所述至少一种另外的模制化合物(3)从所述机筒(11)中的所述自由空间(27)注射进入所述注射模具(9)的腔(29)内,所述螺杆(13)从所述后部位置(23)前进至所述前部位置(21),
g)冷却所述注射模具(9)中的所述第一模制化合物(1)以及所述至少一种另外的模制化合物(3),从而生产大理石纹模制件,
h)将所述大理石纹模制件从所述注射模具(9)移除,
其中重复步骤c)至h),在步骤f)之前执行步骤e),且在步骤b)之前可选地执行步骤a),并且其中步骤e)中的馈送新第一量的所述第一模制化合物(1)以及步骤a)中可选地馈送第一量的所述第一模制化合物(1)与步骤c)中馈送第二量的所述至少一种另外的模制化合物(3)时间分离地和/或空间分离地执行。
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