CN1307035C - 长纤维填充增强塑料注射成型方法及装置 - Google Patents

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Abstract

将长纤维与塑料分开加入连续运转的挤出机的不同区段，经充分混合塑化后，直接进入非连续运作的注射装置前端，由注射装置中柱塞快速注入锁模机构内的成型模具型腔，过程中熔体无需进出熔体蓄送装置，减少了长纤维被折断机率，制品因此具有更好的性能。

Description

长纤维填充增强塑料注射成型方法及装置
技术领域
本发明属於塑料成型工艺及其设备领域，涉及一种(可以是趋於无限长的诸如天然或人造纤维等)长纤维填充增强塑料注射成型方法，特别涉及到实施这一方法所需的机械装置。
背景技术
塑料经长纤维填充增强后其机械强度、抗冲击性以及尺寸稳定性等性能会随纤维长度、含量、加工工艺方法等因素有不同程度增加。但由於长纤维具有质轻、易脆、被填充后的塑料物系加工时流动性较差等特点，其加工技术与设备不断得到发展，尤其是注射成型。
被公开的长度低于1毫米的长纤维填充塑料物系的注射成型工艺及其设备，有如日本专利JP 08142120，JP08142139，特开2003-181877所述。美国专利US 5773042公开了一种3至4.25毫米长的长纤维填充塑料物系的注射成型装置。
研究证明，作为填充增强物的纤维长度越长，其塑料制品的机械强度等越好，当然加工成型难度也越大。2000年10月25日至11月1日，在德国杜塞尔多夫(Düsseldorf)每三年举行一次的世界规模最大的第15届国际塑料橡胶博览会上展出了一种配混注射成型机(展台14-C/17)，用于生产(趋于无限长的)长纤维增强塑料制品，但该机配混装置不能连续运转，制品的质量稳定性较差，成型周期较长。同时，在展台15-C/2.4展出了一种在柱塞前移注射和保压过程中，配混装置可以不间停连续工作的配混注射成型机。其配混装置是同向旋转的双螺杆挤出机，在柱塞前移注射及制品保压过程中，由挤出机连续不断产生的熔融料进入一个挤出机与柱塞式注射装置之间的、通过料流管连接的贮存罐内，当注射和保压结束以及柱塞后退时，贮存罐内的熔融料开始被压入柱塞式注射装置内，再由柱塞注入模具内腔内。但是这种装置熔体压力波动较大，过程中熔体需进出熔体贮存罐，以致最终注射成型制品的质量稳定性较差。
美国专利US 2001048170公开了一种长纤维增强注射制品成型方法及三种形式的生产装置概念，应用这些装置，在加工过程中物系流动阻力较大，长纤维较容易被折断，制品强度不能达到理想值。
发明内容
本发明一方面涉及一种长纤维填充增强塑料注射成型方法，另一方面涉及实施这一成型方法的机械装置。
所涉及成型方法，包括将塑料或其混合物在双螺杆挤出机(1)的进料口(3)加入，而长纤维在设置在机身/螺杆的熔融区段中的辅进料口(6)加入，其他填充物在进料口与辅进料口之间的侧面进料口(41)加入。塑料或混合物首先在连续旋转螺杆带动下，往机头方向前进，逐步融化，在熔融区段与长纤维混合，含长纤维的混合物经历塑化熔融和均化后进入挤出机的蓄送区段，该区段的机身内径和螺杆外径以及熔体容量空间均大於或等於熔融区段的机身内径和螺杆外径，在此区段混合物得到进一步热均化后在螺杆旋转带动下，通过联接装置的导流管，进入注射装置，由柱塞快速注入成型模具型腔，经保压冷却后成型。之间的注射、保压、冷却过程中挤出机不停工作，螺杆连续旋转运作，不断产生熔体，并使其汇集在蓄送区段内。
本发明所涉及的机械装置是装备一个注射装置的挤出一注射成型机，即：包括一个能连续制造熔体带有一个主进料口、至少一个辅进料口、至少一个供抽真空或自然排气口的机身的挤出机，其毗邻熔融区段前端的机身内径/螺杆外径大于或等于熔融区段的机身内径/螺杆外径、螺杆底径小于或等于熔融区段的螺杆底径，一个内有一个可以前后移动并将熔体注入成型模具内腔的柱塞的注射装置，一个使挤出机产生的熔融料导入柱塞式注射装置并使二者前端相连接的连接装置。
本发明所涉及的另一种机械装置是装备多个注射装置的挤出—注射成型机，即：包括一个能连续制造熔体带有一个主进料口、至少一个辅进料口、至少一个供抽真空或自然排气口的机身的挤出机，其毗邻熔融区段前端的机身内径/螺杆外径大于或等于熔融区段的机身内径/螺杆外径、螺杆底径小于或等于熔融区段的螺杆底径，至少两个各含有一个可以前后移动并将熔体注入成型模具内腔的柱塞的注射装置，一个使挤出机产生的熔融料导入柱塞式注射装置并使二者前端相连接的连接装置。
附图说明
图1是表示实施本发明所涉及方法的仅装备一个注射装置的机械装置正面示意图。
图2是表示实施本发明所涉及方法的装备多个注射装置的机械装置俯视示意图。
具体实施方式
本发明所涉及的长纤维填充增强塑料注射成型方法及其实施装置的具体实施方式，参照附图详细说明如下：
参照图1：
当机械装置达到预定温度后，成型加工开始，将塑料或其混合物在挤出机(1)的进料口(3)加入，而环绕在长纤维轴(30)上的长纤维(31)在设置在机身(4)/螺杆(5)的熔融区段中的辅进料口(6)加入，其他填充物在进料口与辅进料口之间的侧面进料口(41)加入。塑料或混合物首先在连续旋转螺杆(5，9)带动下，往机头方向前进，逐步融化，在熔融区段与长纤维(31)混合，混合物经历在逸气口(51)或/和(8)受抽真空装置(未图示)或自然排气。塑化熔融和均化后进入挤出机的蓄送区段(9，10)，在此区段混合物得到进一步热均化后在螺杆旋转带动下，通过开关零件(13)敞开的连接导流管(12)进入注射装置(2)的空间(14)，并推动柱塞(15)后移，直至空间(14)的熔融料量达到制品所需注射(和保压)量，此时开关零件(16)敞开，开关零件(13)关闭，由驱动缸(21，22)驱动柱塞(15)将空间(14)里的熔融料注射入已经合模的成型模具(17，18)型腔，再经保压冷却后固化成型，随后锁模装置(25)开启顶出制品，再合模并与注射装置(2)一起重复相同的机械动作，而挤出机(1)则连续工作，不断产生熔体，并使其汇集在蓄送区段内。当注射保压或冷却结束，即开关零件(13)重新开启时，这些熔融料被不断通过联结装置(12)挤入注射装置(2)，开始又一个重复循环成型周期。
参照图2：
当机械装置达到预定温度后，成型加工开始，将塑料或其混合物在挤出机(1)的进料口(3)加入，而环绕在长纤维轴(30)上的长纤维(31)在设置在机身(4)/螺杆(5)的熔融区段中的辅进料口(6)加入，其他填充物在进料口与辅进料口之间的侧面进料口(41)加入。塑料或混合物首先在连续旋转螺杆(5，9)带动下，往机头方向前进，逐步融化，在熔融区段与长纤维(31)混合，混合物经历在逸气口(51)或/和(8)受抽真空装置(未图示)或自然排气。塑化熔融和均化后进入挤出机的蓄送区段(9，10)，在此区段混合物得到进一步热均化后在螺杆旋转带动下，通过导流零件(13)进入敞开的连接导流管(12A)进入注射装置(2)的空间(14)，并推动柱塞(15)后移，直至空间(14)的熔融料量达到制品所需注射(和保压)量，此时开关零件(16)敞开，开关零件(13)关闭，由驱动缸(21，22)驱动柱塞(15)将空间(14)里的熔融料注射入已经合模的成型模具(17，18)型腔，再经保压冷却后固化成型，随后锁模装置(25)开启顶出制品，再合模并与注射装置(2)一起重复相同的机械动作。
在开关零件(16)敞开同时，导流零件(13)向连接导流管(12B)开启，熔融料进入注射装置(62)，直至熔融料量达到制品所需注射(和保压)量，此时开关零件(66)敞开，由驱动缸(63)驱动柱塞(65)注射入已经合模的成型模具(77，78)型腔，再经保压冷却后固化成型，随后锁模装置(75)开启顶出制品，再合模并与注射装置(62)一起重复相同的机械动作。

Claims (9)

1.一种长纤维填充增强塑料注射成型的方法，其特征在于：
a)在机械装置达到预定温度后，将塑料或其混合物不断加入挤出机的进料口，而将长纤维不断加入设置在挤出机熔融区段的辅进料口，其他填充物在进料口与辅进料口之间的侧面进料口加入，
b)塑料或其混合物经过连续旋转的挤出机螺杆带动前进，在挤出机熔融区段与长纤维混合，
c)含长纤维的塑料物系在熔融区段进一步塑化、熔融后进入蓄送区段，
d)熔融料直接从挤出机通过联接装置进入柱塞式注射装置，并由注射柱塞注入锁模装置内处于闭模状态的模具内腔，保压冷却后成型，再开模顶出制品，
e)在注射和保压或制品冷却过程中，不断产生的熔融料汇集在蓄送区段，并在该过程结束时，通过联接装置被不断挤入注射装置。
2.一种长纤维填充增强塑料注射成型的装置，其特征在于：该装置包括至少一个可装卸、合启成型模具的锁模装置，一个挤出机，至少一个柱塞式注射装置以及将挤出机产生的熔融料导入柱塞式注射装置并使二者前端相连接的联接装置的机械装置；其中，锁模装置具备至少两块可安装成型模具的模板并且是全液压锁模式、液压传动曲肘锁模机构或电动传动式。
3.根据权利要求2所述的这种长纤维填充增强塑料注射成型的装置，其特征在于：其挤出机包括至少一根螺杆，一个主进料口、至少一个辅进料口、至少一个供抽真空口或自然排气口。
4.根据权利要求3所述的这种长纤维填充增强塑料注射成型的装置，其特征在于：其毗邻熔融区段前端的机身内径/螺杆外径大于或等于熔融区段的机身内径/螺杆外径。
5.根据权利要求3所述的这种长纤维填充增强塑料注射成型的装置，其特征在于：其毗邻熔融区段前端区段的螺杆底径小于或等于熔融区段的螺杆底径。
6.根据权利要求2所述的这种长纤维填充增强塑料注射成型的装置，其特征在于：其联接装置中导流管的中心线与挤出机机身的轴向中心线是非垂直的。
7.根据权利要求2或3所述的这种长纤维填充增强塑料注射成型的装置，其特征在于：其挤出机的螺杆运转由电动驱动。
8.根据权利要求2所述的这种长纤维填充增强塑料注射成型的装置，其特征在于：其柱塞式注射装置中的注射柱塞通过电动或液压驱动前后移动。
9.根据权利要求2所述的这种长纤维填充增强塑料注射成型的装置，其特征在于：其联接装置中的料流导向开关零件通过电动、气动、机械或液压驱动。
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