CN1319720C - 高分子材料挤出－注射成型方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高分子材料挤出—注射成型方法，其中至少一种高分子材料或含至少一种填充物的复合或混合材料经螺杆挤出机(1)混合、塑化和熔融后被挤入柱塞式注射装置(2)，随即由该装置(2)将其注射入锁模装置里已处於闭模状态的成型模具(17，18)内腔，再经保压和冷却后成型。此过程中挤出机(1)连续工作，并借助熔体蓄送装置(10)来保证不断产生的熔融料具备稳定性能，从而保证最终注射成型制品的优秀性。按照本发明，可以取消传统工艺中挤出、熔融冷却、造粒、烘干等过程及设备，避免物料再次加热熔融以及分子量再次下降，制造具备超高粘度和/或超高强度的复合材料注射成型制品。

Description

高分子材料挤出—注射成型方法及其装置

技术领域

本发明属於高分子材料成型工艺及其设备领域，涉及一种至少一种高分子材料或含至少一种填充物的混合材料的挤出—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

按照传统的高分子材料注射成型制品的加工工艺，多组分的或含填充物的复合或混合材料，首先要经过螺杆挤出机配混塑化挤出、冷却造粒、烘干或吹干、贮存，再经过注射成型机加热熔融注入模具内腔而成型。然而，含有大量无机或有机填充物的混合或复合材料，由於其流动性能差，应用这种传统加工工艺就不能或很难被注射成型出理想制品。

为了解决上述问题，出现了一些解决方法和装置。

德国专利DE1142229公开了一种塑料配混注射成型机，这种机器配有一个双螺杆配混装置和一个柱塞式注射装置，塑料经配混装置塑化后被导入注射装置，然后通过柱塞前移被注入模具内腔内。在柱塞前移注射和保压过程中，配混装置必须停止工作，不能连续配混。

美国专利US2003075821，德国专利DE1052244公开了一种在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。其配混装置可以是单螺杆或同向或异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。但是这种装置过於复杂，熔体压力波动较大，以致最终注射成型制品的质量稳定性较差。

欧洲专利EP1280648(优先权号：德国DE2001018542)，美国专利US2003038406公开了一种可以用来解决上述问题的机械装置。这种装置的塑化挤出机与熔融料贮存罐同轴心一字形排列，在生产过程中，塑化挤出机连续不断地运作，由此产生的熔融料经过一个敞开的开关阀进入塑化挤出机前端的贮存罐，达到预先设定的注射量时，该开关阀关闭，整个塑化挤出机由油缸驱动前移，依靠塑化挤出机内螺杆前端的导流件将贮存罐内的熔融料经过在喷嘴上的敞开的开关阀注入模具模腔内。这种解决上述问题的方式和装置存在两个较大缺陷：1)该装置内的熔融料被注入模具模腔的动作要靠整体塑化挤出机快速前移来完成，其能量消耗大，控制精度低；2)该装置中设置在塑化挤出机螺杆前端的开关阀在熔融料注射与保压过程必须关闭，而与此同时的塑化挤出机在不断运作和不断产生新的熔融料，此时会产生突然的熔体压力增。如此周期循环，会产生不好的注射成型制品。

世界专利WO03041940(优先权号：德国DE20011056522)公开了一种配混注射成型机，可用于注射成型具不同性能材料的化合物系的制品。该专利描述了其贮存罐设置在塑化挤出机内螺杆熔融段初端的料筒上，挤出机连续工作产生的熔体在挤出机下部排列的注射装置中的柱塞前移注射时，进入贮存罐。在柱塞后移时贮存罐里的熔体再回入挤出机料筒内，并与其它物料一起被继续熔融挤压到螺杆前端，再进入注射装置。然而由於贮存罐里的物料在每个注射成型周期内都要被再次推入螺杆/料筒的熔融段与其它物料相聚，再往前运动，因此产生熔融段物料的突增和整个料筒内压力分布突变，会时而产生质量不稳定的挤出熔体。在注射量大但成型周期短的制品成型时，还可能出现供料不足现象。

发明内容

本发明的一方面涉及一种可以制造更优秀的高分子材料注射成型制品的方法，另一方面涉及实施这一成型方法的机械装置。

所涉及的成型方法按顺序，包括单一高分子材料或多种材料混合物的加料、塑化、熔融、连续产生熔体、熔体间歇汇集与输送、将熔体注射成型模具内腔，经适当保压并冷却后成型。加料方式是将多种材料在塑化螺杆挤出机(1)的进料口(3)分开或事先混合后加入，或将高分子材料或多种材料混合物在进料口(3)加入，而填充材料在侧面进料口(6)或上端辅进料口(6’)加入。

与以前已有技术相比的明显区别是：应用本发明方法不仅可以连续制造熔体，还可以在塑化螺杆挤出机内的螺杆前端直接间歇汇集与输送熔体，同时保持塑化螺杆挤出机内的压力分布和温度分布稳定，从而保证熔体的高质量和高稳定性，亦即保证能稳定制造高质量的挤出—注射成型制品。

本发明所涉及的机械装置有：带有一种可以连续生产熔融料的塑化螺杆挤出机的注射成型机，该注射成型机上有至少一个能安装成型模具的锁模装置和至少一个注射装置，其前端与挤出机前端通过装有开关阀的连接装置相连接，注射装置内有一个可以前后移动的注射柱塞，注射柱塞可以将注射装置内来自挤出机的熔融料注射入锁模装置内的成型模具内。

本发明所涉及的塑化螺杆挤出机是单螺杆、多螺杆或双螺杆挤出机，其中双螺杆挤出机运转时的螺杆同向或异向旋转。塑化螺杆挤出机有一个加料口(3)，或具备一个加料口(3)和一个可连接双螺杆挤出喂料装置(未图示)的加料口(6)或/和一个可连接单螺杆挤出喂料装置(未图示)或供自然下料的上端辅加料口(6’)。塑化螺杆挤出机上设有至少一个可供真空抽气装置(未图示)抽气或可自然排气逸气口(7，8)，从侧面加料口(6)或上端辅加料口(6’)至挤出机前端区域内的螺杆部分具备长度大於或等於螺杆直径的混炼段。一个直接设置在塑化挤出机前端，即，螺杆尖端处的熔体蓄送装置，该蓄送装置通过液压或电动驱动而移动的柱塞直接接纳注射至保压过程中由塑化螺杆挤出机连续产生的熔融料，并在注射与保压之外的时间将所接纳的熔融料通过装有开关阀的连接装置的导流管注入注射装置。蓄送装置的熔体容量可随所需注射量予以调节。

附图说明

附图是表示实施本发明所涉及方法的配混挤出—注射成型机上主要机械装置的正面示意剖视图。

具体实施方式

本发明所涉及的高分子材料挤出—注射成型方法及其实施装置的具体实施的方式，参照附图详细说明如下：

本发明所涉及的挤出—注射成型装置主要由装备熔体蓄送装置(10)的塑化螺杆挤出机(1)，注射装置(2)，连接挤出机(1)和注射装置(2)的装有开关阀(13)的连接装置(12)，以及可装卸合启成型模具(17，18)的锁模装置(25)组成。

各装置达到所需温度后，成型加工开始，将多种材料(B)分开或事先混合后加入加料口(3)或将一种高分子材料(A)或二种以上(含二种)材料的混合物(C)在加料口(3)加入，而填充物通过双螺杆挤出喂料装置(未图示)在侧面加料口(6)或通过单螺杆挤出喂料装置(未图示)或自然下料方式在上端辅进料口(6’)加入。

在含有混炼段的螺杆(5)的旋转带动下，物料不断朝螺杆尖端移动，经历被输送、混合、塑化熔融过程，并在逸气口(7)或/和(8)受抽真空装置(未图示)或自然排气。经过完全塑化熔融的熔融料通过开关阀(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，此时开关阀(16)敞开，开关阀(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，随后锁模装置开启顶出制品，再合模并与注射装置一起重复相同的机械动作，而挤出机则连续工作。

在开关阀(13)关闭时，熔体蓄送装置(10)的柱塞(11)在驱动缸((23，24)的作用下，根据所设定的熔体压力逐渐上移，接纳塑化螺杆挤出机不断制造的熔融料，直至容量达到预定设定量时停止，并在开关阀(13)敞开时靠柱塞(11)在驱动缸(23，24)的作用下将熔体蓄送装置(10)内的熔融料向导流管(12)方向全部排空，导入注射装置。

Claims (10)

1.一种高分子材料挤出-注射成型方法，其特征在于：

a)将多种材料分开或事先混合后加入挤出-注射成型机的塑化螺杆挤出机的进料口，或将没有或混有其他材料的高分子材料物系加入塑化螺杆挤出机的进料口，而填充物通过双螺杆挤出喂料装置加入塑化螺杆挤出机的侧面进料口，或通过单螺杆挤出喂料装置或自然加入塑化螺杆挤出机的上端辅进料口，

b)物料经过连续不断运转的塑化螺杆得到分散混合、塑化熔融，成为熔融料，

c)熔融料直接从挤出机通过连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，

d)在注射和保压甚至制品冷却过程中，由塑化螺杆挤出机产生的熔融料直接进入设置在该机头上的熔体蓄送装置内。

2.实施如权利要求1所述的高分子材料挤出-注射成型方法的装置，其特征在于：该装置包括至少一个锁模装置，一个其内在螺杆含有混炼段的塑化螺杆挤出机，一个熔体蓄送装置，至少一个柱塞式注射装置及将塑化螺杆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；其中，锁模装置具备至少两块可安装成型模具的模板，是全液压锁模式、液压传动曲肘锁模机构或电动传动式。

3.如权利要求2所述的高分子材料挤出-注射成型装置，其特征在于：其塑化螺杆挤出机包括至少一根含有混炼段的螺杆，一个主进料口，一个侧面进料口或上端辅进料口，至少一个供抽真空口或自然排气口。

4.如权利要求2或3所述的高分子材料挤出-注射成型装置，其特征在于：其混炼段的长度等于或大于螺杆直径。

5.如权利要求2所述的高分子材料挤出-注射成型装置，其特征在于：其熔体蓄送装置连接在塑化螺杆挤出机的机头部位且可以间歇接纳或向注射装置完全排放挤出熔融料。

6.如权利要求2或5所述的高分子材料挤出-注射成型装置，其特征在于：熔体蓄送装置的蓄料空间是底部开有料进出口的圆柱形或圆锥形体，其中的推料柱塞通过电动或液压不根据或根据挤出机机头内熔体压力驱动前后移动。

7.如权利要求2所述的高分子材料挤出-注射成型装置，其特征在于：其塑化螺杆挤出机的螺杆运转由电动驱动。

8.如权利要求2所述的高分子材料挤出-注射成型装置，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不根据或根据塑化螺杆挤出机机头内熔体压力驱动前后移动。

9.如权利要求2所述的高分子材料挤出-注射成型装置，其特征在于：其连接装置中的导流管和注射装置的喷嘴内各装有一种敞开时熔融料通过，关闭时熔融料不能通过的开关阀。

10.如权利要求9所述的高分子材料挤出-注射成型装置，其特征在于：其开关阀通过电动、气动或液压驱动实行开关动作。