CN1155462C - 制造模压件的混合装置 - Google Patents

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Abstract

一种制造模压件的混合装置包括一与形成模压件的一个金属模型连接的主缸体；在该主缸体中回转，混合树脂材料和输送树脂材料至金属模型中的一个主螺杆；在主缸体的开始端，与主缸体连接的将形成模压件的内面部分的内树脂材料投入主缸体中的一个主投入机；和与金属模型和主投入机之间的主缸体的一部分连接的将形成模压件的外面部分的外树脂材料投入主缸体中的辅助投入机；一装所述外树脂材料的部分；一个用于将外树脂材料输送至所述主缸体中的辅助投入孔；和一个位于主缸体上，在所述金属模型与所述主投入机之间的接收孔。其中，在所述主缸体的接收孔处，在该缸体内壁中的所述主螺杆的回转方向侧使所述接收孔扩大。

Description

制造模压件的混合装置
                       技术领域
本发明涉及一种树脂模塑装置和树脂模塑方法；更具体地说，涉及使含有颜料的塑料上显出清晰的花纹，并可防止强度明显降低的模塑工艺。
                       背景技术
通过将颜料与树脂混合，制造显出颜色和花纹的模压件工艺早就为人所共知。上述工艺的一个典型例子是将天然木材的粉末(木粉)与树脂混合，制造一种所谓的木质塑料的模压件的工艺；并且以前曾提出过各种不同的工艺。在这些工艺中，现在简要地来说明在PCT JP94/00351(国际公开专利申请WO 94/20280号)中公布的“纤维素粒状粉末，木材状模塑和木材状产品”的工艺。
将作为原材料的纤维素材料研磨得到的磨碎的粉末，再进行研磨，得到毛体积比重增大的粒状粉末；再将直径比该粒状粉末小，但比该粒状粉末硬的一种表面颗粒，固着在该粒状粉末的外周边表面上，得到一种固着的颗粒；然后将树脂和颜料与该固着颗粒混合，并熔化；在熔化后或在熔化的同时，通过挤压模塑或注模法，将混合物制成所要求的形状。根据这种工艺，可以形成一种制造木材状产品的方法，并且所制造出的木材状产品的花纹，非常接近天然木材的纹理，其诸如触觉等感觉也与天然木材接近。
关于挤压模塑设备的技术公开在例如US-A-3966857、US-A-3388196、JP-A-62198435。
然而，不仅是在上述工艺中，一般要使树脂模压件具有颜色，就很难兼顾到保持树脂模压件的强度。即：最好是为了使树脂模压件有颜色，树脂混合要不完全，这样，模压件的强度降低。相反，如果树脂完全混合，则模压件的强度可以提高，但颜色会褪色。
                       发明内容
为了解决上述问题，本发明要提供一种使树脂模压件有颜色，同时又可防止其强度明显降低的工艺。
本发明的一目的是要提供一种挤压模塑件的混合装置，使得制造的能量消耗降低，可以制造具有清晰的花纹的模压件。
本发明的另一目的是要提供一种可最大限度地利用现有设备的挤压模塑的混合装置。
根据本发明提供一种制造模压件的混合装置，它包括一个与形成模压件的一个金属模型连接的主缸体；在该主缸体中回转，用于混合树脂材料和输送树脂材料至所述金属模型中的一个主螺杆；在主缸体的开始端，与所述主缸体连接的将形成所述模压件的内面部分的内树脂材料投入所述主缸体中的一个主投入机；和与所述金属模型和所述主投入机之间的所述主缸体的一部分连接的将形成所述模压件的外面部分的外树脂材料投入所述主缸体中的辅助投入机；一个用于装所述外树脂材料的部分；一个用于将所述外树脂材料输送至所述主缸体中的辅助投入孔；和一个位于所述主缸体上，在所述金属模型与所述主投入机之间的接收孔。其中，在所述主缸体的接收孔处，在该缸体内壁中的所述主螺杆的回转方向侧使所述接收孔扩大。
优选所述接收孔为事先作在所述挤压模塑混合装置中的一个排气孔。
优选所述辅助投入机包括在所述辅助缸体中转动，用于混合装在所述辅助缸体中的外树脂材料，并输送该材料的一根辅助螺杆。
优选在挤压方向上，有多个所述主缸体的接收孔。
优选所述主螺杆具有与所述接收孔的扩大部分相应的小直径部分，其直径比所述主螺杆的其他部分的直径小。
“主缸体”中的“主”例如可以是指多层模塑的各个缸体中的任何一个缸体，但在单层模塑中，只是一个缸体。“主螺杆”中的“主”是指在该主缸体中的一根螺杆，但当在主缸体中使用多杆螺杆时，它指所有的螺杆。
这里“树脂材料”是指在制造树脂模压件(例如热塑性树脂的聚氯乙烯等)时用的材料。虽然，只有树脂是树脂材料的基础材料，但如果在树脂中含有木粉(纤维素材料)，则变成在所谓木质塑料模压件中用的树脂材料。
作为在木质塑料模压件中用的树脂材料，通常使用将木粉与树脂混合，并将其磨碎，加上由木粉与粉末树脂混合得到的粉末材料而形成的材料。另外，通常为了产生木材纹理花纹，在“树脂材料”中加入木粉和树脂，以得到颜料的混合物。在这种情况下，有时一种颜料就足够，有时要用多种颜料。在使用多种颜料的情况下，“树脂材料”由制造多种带有不同颜料的粉末和将这些粉末混合而制成。
用于制造固着颗粒的纤维素材料，通常为天然木材，或锯末，但也可以用稻草杆和甘蔗渣。
作为制造“将直径比颗粒粉末小，但比该粉末硬的表面颗粒，与磨碎的粉末表面固着”形成的固着颗粒的方法，通常是用一个球磨来研磨，再使用一个混合器等进行长时间的高速混合。利用这些方法，可以减小纤维素材料纤维的绒毛。除去纤维素材料纤维绒毛的处理，可与表面颗粒的固着分开进行。
“表面颗粒”是指金属，金属化合物(例如氧化钛、铁氧体、铝、镍、银、碳酸钙等)和非金属(例如陶瓷等)。
与树脂混合的固着颗粒的百分比，通常不超过总量的30％(按重量计)。原因是有时在熔化时，要模制的材料的流动性变坏、会影响模塑。
将固着颗粒与作为树脂材料的树脂混合形成的材料，可以是可磨碎的，或事先做成粉末。为了形成木材纹路的花纹，有时用一种颜料就足够，但通常要用多种颜料。为了使用多种颜料，要准备多种“在树脂和颜料与固着颗粒混合形成的材料中”具有不同颜料的粉末，并将它们混合制成“树脂材料”。
因为树脂材料中的木粉为固着颗粒，因此可以制造出表面上有与天然木材的纹路非常接近的花纹，并且像触觉等感觉与天然木材非常接近的木材状产品。
在输送至金属模型中之前，树脂材料的外树脂材料处在熔融状态，因此可夹持在主缸体的内壁和内树脂材料之间，经过主缸体的内壁的摩擦而被混合。在从主螺杆的前端向金属模型输送时，该材料被夹持在主缸体的内壁和主螺杆的前端之间输送。
另一方面，内树脂材料被控制从软化温度至熔融温度，使它在与金属模型混合较少的状态输送。
由于树脂材料的外树脂材料混合，因此，与形成模压件的每一种树脂只是不完全混合的情况不同，模压件的强度不会明显降低。
另外，在外树脂材料中含有纤维素材料，因此模压件的表面上有木材的感觉。
另外，由于与树脂材料混合的纤维素材料被磨碎和与表面颗粒固着，因此，可减小纤维素材料的绒毛，使制造出的模压件的木材感觉很好。
作为改变树脂材料颜色的方法，一般是改变与树脂材料混合的颜色种类。
如果将多种颜色不同的颜料与熔融的外树脂材料混合，则有时可使色调变得优美。这种混合的程度应不致降低模压件的强度，为此多种颜料应做成单色的，有时不完全混合。
因为不仅在外树脂材料中，而且在内树脂材料中都含有纤维素材料，因此整个模压件都有木材感觉。
因为与内树脂材料混合的纤维素材料被磨碎，和与表面颗粒固着，因此纤维素材料的绒毛减少，使整个模压件的木材感觉很好。
“主投入机”一般称为“漏斗”。
“辅助投入机”的辅助缸体可以是一个漏斗，但也可以是一根螺杆。
利用反刀头端面车刀倒角，作出一个缺口部分，可使该接收孔扩大。
由于在输送至金属模型中之前，树脂材料的外树脂材料处在熔融状态，通过与主缸体内壁的摩擦可以进行混合。在从主螺杆的前端向金属模型输送时，该材料被夹持在主缸体的内壁和主螺杆的前端之间输送。
另一方面，内树脂材料被控制从软化温度至熔融温度，使它在与金属模型混合较少的状态输送。
由于树脂材料的外树脂材料混合，因此，与形成模压件的每一种树脂只是不完全混合的情况不同，模压件的强度不会明显降低。
另外，因为辅助投入机与用于投入内树脂材料的主投入机(例如主漏斗)分开设置，因此容易使外树脂材料处在熔融状态，和控制内树脂材料从软化温度至熔融温度都有。
另外，由于在主螺杆的回转方向上，接收孔被扩大，因此外树脂材料可顺利地投入。
这里“排气孔”为用于排出树脂材料中含有的气体或树脂材料产生的气体的一个排气孔。因为空气从排气孔中逸出，根据树脂材料的种类和模压件的性质，在某些情况下，如果有多个排气孔，则一个排气孔可用作外树脂材料的送料口，而另一个排气孔用作排气孔。
由于普通的挤压模塑混合装置都有排气孔，因此可以使用现有的设备。
在主缸体中的金属模型上，处在熔融状态的外树脂材料熔化并混合，然后由辅助缸体和辅助螺杆送入主缸体中。
因为在挤压方向上，主缸体有多个接收孔，因此可以根据不同的条件(例如，所希望的颜色和花纹，树脂的种类等)选择和使用对模压件合适的接收孔。另外，接收孔可用作排气孔。
                      附图说明
图1为表示根据本发明的第一个实施例的外形的截面图；
图2为表示第一个实施例的主要部分的放大图；
图3为表示本发明的第二个实施例外形的截面图；
图4为表示本发明的第三个实施例的外形的截面图；
图5为表示本发明的第4个实施例的外形的截面图；
图6为在实施例中所用的螺杆的外形图；
图7为表示图6的主要部分的放大图；
图8为沿着图1的VIII-VIII线所取的，表示一个辅助漏斗的纵截面的截面图；和
图9为表示利用根据本发明的制造方法和制造装置制造的模压件的截面的透视图。
                      具体实施方式
现在参照实施例和附图来详细地说明本发明。
首先说明第一个实施例的结构。
这个实施例是一个挤压模塑装置，它包括挤压模塑的混合装置10，将树脂材料20投入该挤压模塑混合装置10中的漏斗，和形成由混合和挤压材料制成的模压件的金属模型。由树脂材料20，用这个挤压模塑装置制成的模压件的外表面有纹理花纹，并且用于形成该纹理花纹部分的树脂材料，和形成该外表面部分内部的树脂材料的颜色是不同的。因此，相应地称为外树脂材料21和内树脂材料22。具体地说，所混合的颜料种类可以改变。
外树脂材料21使用多种颜料。具体地说，粉末是由颜料制造的，并且根据指定的比例，使用多种粉末。因此，模压件的色调，颜色和花纹很容易通过选择粉末和粉末的混合比例来确定。
挤压模塑的混合装置10包括一个放置在金属模型(没有示出)侧面的主缸体11，和一个在该主缸体内回转，用于混合树脂材料和将树脂材料输送至金属模型中的主螺杆12。
该主缸体11的轴线方向上，带有连续地作出的多个投入孔形成件11A，11B，11C，11D，11E(11C没有示出)。这些投入孔形成件可以取下，以便与该缸体的内部空间连通。当取下投入孔形成件11A，11B，11C，11D，11E时，形成“接收孔”。在图1中，位于5个连续设置的投入孔形成件中间的投入孔形成件11C取下了，以便使泵18与该缸体的内部空间连通，进行抽气。即：除去投入孔形成件11C后形成的该接收孔，用作所谓的“排气孔”。
作为投入树脂材料20的漏斗，除了竖立在挤压模塑的混合装置10的开始端部分上的仓斗形的主漏斗13以外，取下了投入孔形成件11A，形成一个接收孔，而在该处安装一个作为装外树脂材料零件的一个辅助漏斗14。内树脂材料22从主漏斗13投入，而外树脂材料21从辅助漏斗14投入。
另外，在与主螺杆12的前端附近相应的主缸体部分上，安装着一个用于混合涂敷在模压件表面上的透明树脂，和将该透明树脂输送至主缸体11的辅助混合机15。该辅助混合机15包括一个辅助缸体16和在该辅助缸体16内部回转的辅助螺杆17。
在该主缸体11和金属模型之间，设有一个遮断器板19。
如图8所示，在与主缸体11的接收孔相应的缸体内壁上，形成一个在主螺杆回转方向上扩大的部分。具体地说，利用一把反刀尖的端面车刀进行倒角，形成一个缺口部分11F，使该接收孔扩大。又如图6和图7所示，主螺杆12有一个小直径部分12A，在该处的主螺杆直径收缩得比主螺杆的其他部分多。如上所述，通过使主缸体11上与接收孔相应的位置扩大，和使主螺杆12上与接收孔相应的位置缩小，可使从辅助漏斗14投入的外树脂材料21，顺利地进入主缸体11中。
如上所述，由树脂材料，通过使用挤压模塑装置制成的模压件，由在外表面上显出纹理花纹的外树脂材料21、形成该外表面部分的内面的内树脂材料22和涂在外表面上的透明树脂材料构成。
外树脂材料21是形成多种不同颜色的花纹的材料。在这个实施例中，准备了多种形式(例如褐色组，红色组)的含有颜料的树脂粉末。作为树脂，可以采用氯乙烯。用粉末的理由是对投入工作、贮存和运输方便，但也可以只投入树脂粉末和单独投入颜料。在上述树脂粉末中可以含有大约10％的由磨碎纤维素材料产生的木粉。该木粉是“将直径比由磨碎纤维素材料得出的磨碎粉末直径小，但比该粉末硬的表面颗粒(碳酸钙)固着在该磨碎的粉末的外周边表面上，形成固着的颗粒；和将树脂及颜料与该固着的颗粒混合而得到的经处理过的木粉”。用含有这种处理过的木粉的树脂制成的模压件表面上的绒毛，比只含有简单的木粉的树脂制出的模压件表面上的绒毛少，因此木料的感觉也很好。
内树脂材料22是将颜色比外树脂材料21浅的颜料，与树脂混合而成的粉末。如果使用材料质量与外树脂材料21的质量相同的树脂粉末，则外表面部分和内表面部分之间的“匹配”较好，因此一般采用相同的材料质量。另一方面，一部分材料出现在模压件表面，可以比节约外树脂材料21更多地节约用来改善外观质量的材料。例如，用于制造粉末的某些树脂是再生树脂，在树脂中所包含的木粉为普通木粉而不是处理过的木粉，或者根本不含木粉。
必需使在上述主螺杆12前端附近处的外树脂材料21的温度比内树脂材料22的温度高，以使得在某些情况下，由辅助漏斗14投入的粉末尺寸比内树脂材料22的粉末尺寸小。在这种情况下，外树脂材料21的温度容易升高，并且有时更容易“使外树脂材料21处在熔融状态；并控制内树脂材料22从软化温度变至熔融温度，这两种情况都存在”。
(实验例子)
在上述的制造模压件的混合装置10中，在输送至金属模型中之前，位于该主缸体11的内壁上的外树脂材料21处在熔融状态，而位于该主螺杆12上的内树脂材料22则被控制从软化温度至熔融温度；这二种情况都存在。在这个实验例子中，省去了外表面的透明树脂，并且不使用辅助混合机15。
下面作进一步的详细说明。
首先，列出实验条件：温度为12℃，湿度为34％，用硬的氯乙烯作为树脂材料20的主要原材料，主螺杆的转速为15rpm，横截面积为525mm2的框架材料是用挤压模塑法制成的。
在主漏斗13下面的每一部分的温度为140℃；主螺杆12中心部分的温度为150℃；在主螺杆12的前端，主缸体11的内壁上的温度(即外树脂材料21的温度)为175℃；和位于主螺杆12前端的内树脂材料22的温度为165℃。
当在上述条件下进行挤压模塑时，因为在输送至金属模型中之前，外树脂材料21处在熔融状态；因此，通过与主缸体11的内壁摩擦可以进行混合。当材料从该主螺杆12的前端输送至金属模型中时，材料被夹住在主缸体11的内壁和主螺杆12的前端之间进行输送。另一方面，内树脂材料22被控制从软化温度至熔融温度，因此内树脂材料是在较少与金属模型混合的状态下输送的。结果，如图9所示，有时，内树脂材料22的粉末轨迹留在了模压件30的截面内部。另一方面，在该模压件的外表面上，出现了木材纹路花纹，并且在该外表面附近，粉末完全熔化，因此，几乎看不见粉末轨迹。
与不完全混合的情况不同，因为树脂材料20的外树脂材料21是混合的，因此，强度不会明显降低。另一方面，制造所需要的能量也可比所有的树脂材料20都处在熔融状态的情况下低得多。另外，由于外树脂材料21和内树脂材料22的状态不同，不能完全混合，因此，在模压件的外表面上会出现清晰和精致的木材纹路花纹。另外，因为在外树脂材料21中含有绒毛少的处理过的木粉，因此，模压件表面上有木材的感觉。
现结合图3来说明本发明的第二个实施例。
第二个实施例与第一个实施例的差别在于，在第二个实施例中没有第一个实施例中的辅助漏斗14，而外树脂材料21是从辅助混合机15中投入的。因此，模压件外表面的透明树脂可省去。
因为利用辅助混合机15来将外树脂材料21投入在主螺杆12前端的金属模型中，因此要控制温度，使得在投入时，外树脂材料已是熔融状态。这样，外树脂材料21在辅助混合机15中可以是熔融状态，因此，有时，更容易控制外树脂材料21和内树脂材料22的温度。
另外，在所述实施例中，基本上可以与第一个实施例一样地去制造模压件。
现在结合图4来简要地说明本发明的第3个实施例。
第三个实施例与第一个实施例的不同在于，在第一个实施例中只有一个辅助漏斗14，而在第三个实施例中有二个辅助漏斗；因此，外树脂材料21可以从两个辅助漏斗14，14投入。辅助漏斗14，14的位置，与主螺杆12的小直径部分相适应(如图7所示)；而主缸体11上作出一个缸口部分11F，如图8所示。模压件外表面的透明树脂可省去。
该二个辅助漏斗14，14与可从主缸体11上取下的投入孔形成件11A，11D固定在一起。因为粉末颜色不同，外树脂材料21分别放在相应的辅助漏斗14，14中。这样，外树脂材料21的熔融状态与第一个实施例中的不同，因此可形成优美的色调。
在所述的实施例中，也可以制造出外形花纹与第一或第二个实施例不相同的模压件，但模压件的质量基本上相同。
现结合图5来简要地说明本发明的第4个实施例。
第4个实施例与第一个实施例的不同在于，在第4个实施例中，将第一个实施例的辅助混合机15和辅助漏斗14，相应地放置在互相隔开的地方，而外树脂材料21从该辅助混合机15和辅助漏斗14中投入。辅助混合机15和辅助漏斗14的位置，与主螺杆12的小直径部分相适应，而主缸体11上作出一个缺口部分11F，如图8所示。模压件外表面的透明树脂可省去。
辅助混合机15与可从主缸体11上取下的投入孔形成件11A固定在一起，而辅助漏斗14与可从主缸体11上取下的投入孔形成件11D固定在一起。因为粉末的颜色不同，因此外树脂材料21分别放在辅助混合机15和辅助漏斗14中。这样，外树脂材料21的熔融状态与第一，第二或第三个实施例不同，可形成优美的颜色。
在所述的实施例中，也可以制造出外观花纹与第一或第二，或第三个实施例中的外观花纹不同的模压件，但模压件的质量基本上相同。
如在第1～第4个实施例中所述那样，在制造模压件的混合装置10上，可以自由地作出多个投入孔，因此可以制造外观具有各种不同色调的模压件。
另外，在上述实施例中所述的，与投入孔形成件11C的位置相同的排气孔的位置，可以适当地选择。
根据本发明，可以提供一种使树脂模压件具有颜色的同时，可防止该树脂模压件强度明显降低的工艺。
本发明可以提供一种不会明显降低强度，而形成模压件的颜色和花纹的制造方法。另外，提供制造具有木材质感的模塑件的方法。
本发明可以提供一种可制造具有清晰度花纹的模压件的制造方法。
本发明可以提供制造所需的能量可减少的有清晰的花纹的模压件的混合装置。
本发明可以提供一种能最大限度地利用现有设备的挤压模塑的混合装置。
本发明可用于利用模制工艺，显出清晰的表面花纹(例如木材纹路的花纹)，而不会明显降低含有颜料的塑料的强度的工业领域中。

Claims (12)

1.一种制造模压件(30)的混合装置(10)，它包括一个与形成模压件(30)的一个金属模型连接的主缸体(11)；在该主缸体(11)中回转，用于混合树脂材料(20)和输送树脂材料(20)至所述金属模型中的一个主螺杆(12)；在主缸体的开始端，与所述主缸体(11)连接的将形成所述模压件(30)的内面部分的内树脂材料(22)投入所述主缸体(11)中的一个主投入机(13)；和与所述金属模型和所述主投入机(13)之间的所述主缸体(11)的一部分连接的将形成所述模压件(30)的外面部分的外树脂材料(21)投入所述主缸体(11)中的辅助投入机(14，15)；一个用于装所述外树脂材料(21)的部分；一个用于将所述外树脂材料(21)输送至所述主缸体(11)中的辅助投入孔；和一个位于所述主缸体(11)上，在所述金属模型与所述主投入机(13)之间的接收孔；
其特征为，在所述主缸体(11)的接收孔处，在该缸体内壁中的所述主螺杆(12)的回转方向侧使所述接收孔扩大。
2.如权利要求1所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，所述接收孔为事先作在所述挤压模塑混合装置(10)中的一个排气孔。
3.如权利要求1所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，所述辅助投入机(14，15)包括在所述辅助缸体(16)中转动，用于混合装在所述辅助缸体中的外树脂材料(21)，并输送该材料的一根辅助螺杆(17)。
4.如权利要求1所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，在挤压方向上，有多个所述主缸体的接收孔。
5.如权利要求2所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，在挤压方向上有多个所述主缸体的接收孔。
6.如权利要求3所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，在挤压方向上有多个所述主缸体的接收孔。
7.如权利要求1所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，所述主螺杆(12)具有与所述接收孔的扩大部分相应的小直径部分(12A)，其直径比所述主螺杆(12)的其他部分的直径小。
8.如权利要求2所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，所述主螺杆(12)具有与所述接收孔的扩大部分相应的一个小直径部分，其直径比所述螺杆(12)的其他部分的直径小。
9.如权利要求3所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，所述主螺杆(12)具有与所述接收孔的扩大部分相应的一个小直径部分，其直径比所述螺杆(12)的其他部分的直径小。
10.如权利要求4所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，所述主螺杆(12)具有与所述接收孔的扩大部分相应的一个小直径部分，其直径比所述螺杆(12)的其他部分的直径小。
11.如权利要求5所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，所述主螺杆(12)具有与所述接收孔的扩大部分相应的一个小直径部分，其直径比所述螺杆(12)的其他部分的直径小。
12.如权利要求6所述的制造模压件(30)的混合装置(10)，其特征在于，所述主螺杆(12)具有与所述接收孔的扩大部分相应的一个小直径部分，其直径比所述螺杆(12)的其他部分的直径小。
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