CN1976791B - 共注射模制冷却射出缸圆筒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种共注射模制射出缸冷却装置和方法，其经配置以冷却一射出缸圆筒(5)，所述射出缸圆筒(5)与一射出缸活塞(6)组合以通过一具有终止于同一浇口处的至少两个熔化物通道的共注射喷嘴注射一熔化物。优选地，一散热片套管(7)经安置以接触所述射出缸圆筒(5)的一后部的一外表面。所述散热片套管(7)经配置以从所述射出缸圆筒(5)去除足够热量从而增加其中熔化物的粘度，因此减少所述射出缸活塞(6)与所述射出缸圆筒(5)之间的熔化物泄漏。

Description

共注射模制冷却射出缸圆筒

技术领域

本发明涉及一种共注射模制射出缸装置和冷却所述射出缸圆筒的方法，藉此提高射出缸圆筒中熔化物的粘度，因此减少射出缸圆筒壁与射出缸活塞之间的熔化物泄漏。

背景技术

共注射模制通常用于模制具有层积壁结构的多层塑料包装物。每一层通常通过单一喷嘴结构中不同的环形或圆形通路，且每一层都被部分地、连续地穿过同一模具浇口注射。一些共注射热流道系统包含用于计量一种塑料树脂材料的射出缸，使得模制周期中多腔模具的每一腔均接收精确剂量的所述树脂。射出缸圆筒内的射出缸活塞经致动以将树脂排放到热流道歧管中，所述热流道歧管将树脂运载到共注射喷嘴并接着进入模腔中。

通常，当射出缸受压且树脂处于高温时，大量树脂在正常模制操作期间流淌经过射出缸圆筒与活塞之间的间隙。此流淌通常随着活塞到圆筒壁的间隙和圆筒温度的增加而增加。此流淌也随着活塞与圆筒壁之间的永久啮合的减少而增加。树脂的任何显著泄漏不仅降低正注射的注入量的精确性，而且浪费昂贵的树脂且导致降解的树脂累积于射出缸圆筒外壁与歧管板之间的空间中，最终需要停止操作以进行清除。将活塞到圆筒的间隙减小到接近线与线配合因存在活塞卡在圆筒内的高风险而并不有利。而且，增加活塞到圆筒的啮合以试图使流淌最小化通常受模具尺寸的约束所限制。

已尝试通过调节活塞的外径和圆筒的内径的各自尺寸来使经过射出缸活塞的树脂泄漏最小化。可尝试各种此类“滑动配合”公差组合直到树脂泄漏最小化到一可接受水平为止。然而，对于不同树脂以及对于在不同处理温度下操作系统(其中热膨胀会促使“滑动配合”的有效性改变)来说，可能必须重新调节此配合。另外，由于每一次尝试均需要拆卸热流道，所以此“试凑(cut and try)”法花费较大。

颁予Schad的美国专利第4,717,324号揭示一种具有射出缸的共注射热流道组合件。所述射出缸室为热流道歧管的一组成部分，所述热流道歧管是所述组合件的一受热组件。在射出缸内操作的射出缸活塞在其整个操作冲程中必须滑动且密封。未揭示提供冷却或甚至降低活塞/射出缸壁界面的温度以减少泄漏。

颁予Choi的美国专利第6,241,932号展示(图1中)一种包含一射出缸和活塞组合件的常规的两阶段(预塑化)注射单元。未揭示冷却射出缸的后端以使泄漏或流淌最小化。

颁予Ujma的美国专利第6,527,539号教示一种注射模制机的射出缸配置。未揭示冷却射出缸的后端以使泄漏或流淌最小化。

因此，需要一种共注射模制射出缸结构，其大体上减少射出缸活塞与射出缸圆筒壁之间的泄漏，且在设计、安装和维修上相对便宜。

发明内容

本发明的一优点是克服相关技术中的问题，并提供一种共注射射出缸结构，所述共注射射出缸结构通过冷却射出缸结构的适当部分以增加熔化物粘度从而减少泄漏来有效地使射出缸活塞与射出缸圆筒壁之间的熔化物泄漏最小化。

根据本发明的第一方面，针对一种共注射模制射出缸装置提供结构和/或步骤的新颖组合，所述共注射模制射出缸装置经配置以通过一具有至少两个终止于相一浇口处的熔化物通道的共注射喷嘴注射一熔化物。一射出缸圆筒经配置以容纳所述熔化物，且一射出缸活塞经配置以从所述射出缸圆筒排放熔化物。冷却结构经安置以接触所述射出缸圆筒的一外表面，并从其中去除热量。

根据本发明的第二方面，针对一种共注射模制射出缸冷却装置提供结构和/或步骤的新颖组合，所述共注射模制射出缸冷却装置经配置以冷却一射出缸圆筒，所述射出缸圆筒与一射出缸活塞组合以通过一具有至少两个终止于同一浇口处的熔化物通道的共注射喷嘴注射一熔化物。一散热片套管经安置以接触所述射出缸圆筒的后部的外表面。所述散热片套管经配置以从射出缸圆筒去除足够热量从而增加其中熔化物的粘度，因此减少射出缸活塞与射出缸圆筒之间的熔化物泄漏。

根据本发明的第三方面，针对一种共注射模制机提供结构和/或步骤的新颖组合，所述共注射模制机包含一模腔和一具有至少两个终止于同一浇口处的熔化物通道的共注射喷嘴，所述共注射喷嘴经配置以将熔化物注射入所述模腔中。一热流道歧管经配置以将所述熔化物运载到所述共注射喷嘴。一射出缸圆筒经配置以将所述熔化物排放到所述热流道歧管，且一射出缸活塞经配置以从所述射出缸圆筒排放所述熔化物。散热片结构经配置以从所述射出缸圆筒去除热量从而增加其中熔化物的粘度。

根据本发明的第四方面，针对一种冷却共注射模具射出缸圆筒的方法提供步骤的新颖组合，所述共注射模具射出缸圆筒经配置以通过一具有至少两个终止于同一浇口处的熔化物通道的共注射喷嘴注射一熔化物，所述方法包含步骤：(i)用一熔化物装填一射出缸圆筒；和(ii)从所述射出缸圆筒的一部分去除热量以增加其中熔化物的粘度，从而减少所述射出缸圆筒与一射出缸活塞之间的熔化物泄漏。

附图说明

现将参看附图描述本发明的当前优选特征的示范性实施例。

图1是一共注射热流道组合件的局部截面图，其展示一根据本发明第一实施例的射出缸组合件。

图2展示射出缸圆筒冷却特征的替代性实施例。

具体实施方式

1.引言

现将参照若干实施例描述本发明，其中一塑料树脂共注射模制机具有第一和第二射出缸，其分别通过不同共注射喷嘴熔化物通道将“A”和“C”树脂注射入一模腔中。然而，本发明也可应用于例如金属、复合物等的注射模制的其它注射模制应用中。下文的描述将大体上限于对单一射出缸的讨论。然而，应了解此描述可应用于共注射模制机中的一个或一个以上射出缸。

简要地说，本发明的优选实施例通过使用一邻近射出缸圆筒的热传递套管来冷却至少一个射出缸圆筒。因此，此种配置依靠熔化物粘度来减少泄漏，用热方法而不是机械方法控制泄漏，且在活塞与圆筒之间不需要使用严格公差。另外，由于当对冷却特征(即，通过修正散热片套管的几何形状、具有板的接触表面或具有射出缸的接触表面)进行精调整时，射出缸的几何形状无变化，所以将圆筒顶部的温度精确降低到低于树脂的无流动温度可显著减少泄漏。通过利用弹簧以便通过散热片套管在热射出缸与冷板之间产生负载接触，所述优选实施例也适应热流道歧管的热膨胀以及射出缸的热膨胀。

2.第一实施例的结构

图1展示共注射热流道组合件和模具的一部分，其包括(部分地)一第一热流道歧管1、一第二热流道歧管2、一喷嘴外壳3、一冷却的歧管板4、一射出缸圆筒5、一射出缸活塞6、一散热片套管7、一扣环8和一弹簧9。热流道歧管1和2由加热器10加热，且歧管板4由流过冷却通道11的冷却剂冷却。输送第二熔化塑料树脂“C”穿过经加热的第二歧管2中的第二熔化物通道12而到达喷嘴3。止回阀组合件13位于射出缸圆筒5的一个末端中，使得当推进射出缸活塞6以经由第二热流道熔化物通道12和相应的共注射喷嘴熔化物通道26将树脂“C”注射入模腔中时，防止从入口通道14进入的树脂“C”回流。优选地存在一分离歧管与其周围板的热绝缘气隙15。

射出缸圆筒5中的活塞6的直径尺寸的设计使得活塞6能够滑动而不允许包含在其中的大量树脂经活塞侧壁泄漏。举例来说，10微米到20微米的间隙允许活塞6在射出缸圆筒5内部自由行进。活塞侧壁与活塞圆筒壁之间的树脂充当润滑剂。

通过提供散热片套管7以冷却射出缸圆筒5的尾端，可可靠地提供一较确定的“滑动配合”配置。散热片套管7提供一用于使热量从射出缸圆筒5的后端热传导到冷却的歧管板4的路径。这降低了树脂“C”的温度，从而增加了其粘度并防止经活塞壁的大量泄漏。散热片套管7围绕射出缸圆筒5紧密地配合(例如，5到10微米的间隙配合)以能够沿其轴向滑动且提供热膨胀调节，同时保持与射出缸圆筒紧密接触以有效进行热传递。

散热片套管7通过扣环8和弹簧9抵靠肩状物16起作用而保持在射出缸圆筒的外径上适当位置处，肩状物16不断推动散热片套管7抵靠其在歧管板4中的座位19以增强冷却。通过冷却所述射出缸圆筒壁的后部，将充分冷却壁的内部表面与活塞之间的任何树脂泄漏以显著减少其流动，藉此实际上消除泄漏，而不排斥树脂向射出缸动作提供润滑特性。射出缸圆筒的热分布是散热片套管7与冷却的歧管板4之间以及散热片套管7与射出缸圆筒本身之间接触面积的函数。使这些接触面积最优化以(i)在射出缸圆筒5内部的活塞区域中产生一低于树脂“C”的无流动温度的温度，其中这两个组建永久接触，且(ii)在圆筒的剩余部分(计量区域)中产生一与树脂模制温度相等的温度。

通过谨慎选择构成散热片套管7的材料、套管的纵向长度和径向宽度(外径减去内径)、套管的形状(其内表面轮廓可为正弦或阶梯形状)、套管与冷却的歧管板与圆筒壁之间接触的紧密性和程度等，可对射出缸圆筒5的冷却进行精调整。优选地，散热片套管7由工具钢制成，具有6-12mm的纵向长度、10mm的内径和20mm的外径。优选地，套管7接触冷却的歧管板4的面积与其接触圆筒壁的外径的面积相同。优选地，套管7在套管的整个内表面上接触圆筒壁5。如果需要，套管7可具备冷却翼片、有冷却剂在其中流动的冷却通道，或其它冷却辅助物等。

3.第一实施例的过程

在操作中，通过一注射单元(未图示)用树脂“C”装填射出缸圆筒5，所述注射单元穿过入口通道14、经过止回阀13馈送所述树脂。馈入的树脂促使射出缸活塞6从止回阀13移开，从射出缸圆筒5向外延伸。当射出缸活塞6被其致动杆(未图示)停止在一预定位置时，这将射出缸圆筒5中树脂的注入量限制在活塞的向后移动所产生的体积。在模制周期中的适当时间，通过使致动杆作用于活塞6的暴露端18上来向前移动射出缸活塞6。活塞6的向前移动将树脂“C”从射出缸圆筒5排放经过通道12和喷嘴熔化物通道26并穿过模具浇口进入模腔中。止回阀13防止树脂回流到入口通道14中。每次将树脂馈入射出缸圆筒5中时，散热片套管7抽吸足够热量以降低树脂温度并将其粘度增加到可大体上防止经过活塞壁泄漏的点。

4.第二实施例的结构

含有射出缸活塞21的射出缸圆筒20由具有一孔的散热片套管24围绕，所述孔与射出缸圆筒20的外径滑动配合。套管24位于冷却的歧管板25中的一凹座中，且通过扣环22和弹簧垫圈23而保持在适当位置，所述弹簧垫圈23不断推动套管24抵靠在其歧管板中的座位上，藉此确保用于将热量从射出缸圆筒壁热传导到所述板的良好接触，同时允许射出缸圆筒热膨胀并在散热片套管24的孔内滑动。此替代性实施例不需要图1配置的肩状物16，且藉此制造一成本稍小的组件。

5.结论

根据本发明的有利特征包含：

·一具有至少一个射出缸圆筒的共注射热流道组合件，所述射出缸圆筒在其后端附近具有冷却特征以减少熔化物泄漏。

因此，已经描述了一种共注射模制射出缸装置，其通过控制射出缸圆筒内部树脂的温度来大体上防止经过射出缸活塞的熔化物泄漏。

附图中以略图展示或以方框指定的个别组件在注射模制技术中均是众所周知的，且其特定构造和操作对于实施本发明的操作或最佳模式并不关键。

虽然已参照当前认为是优选实施例的那些实施例描述了本发明，但应了解，本发明不限于所揭示的实施例。相反，本发明希望涵盖包含在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效配置。所附权利要求书的范围将符合最广义的解释以便涵盖所有这些修改和等效结构及功能。

Claims (7)

1.一种共注射模制热流道组合件，其经配置以通过一具有终止于同一浇口处的至少两个熔化物通道的共注射喷嘴注射一熔化物，所述组合件包括：

一热流道歧管，其经配置以将所述熔化物供应到所述共注射喷嘴；

一射出缸圆筒，其经配置以容纳一经计量的注入量的所述熔化物；

一射出缸活塞，其经配置以从所述射出缸圆筒排放所述熔化物；

一冷却的歧管板；和

一散热片，其经安置以从所述射出缸圆筒内部的所述熔化物去除热量。

2.根据权利要求1所述的组合件，其中所述射出缸圆筒在其一外表面上具有一肩状物，所述肩状物经配置固持抵靠所述冷却的歧管板的所述散热片，且其中所述散热片经安置以接触所述射出缸圆筒的一后部的外表面。

3.根据权利要求2所述的组合件，其进一步包括一弹簧，所述弹簧安置在所述肩状物与所述散热片之间以朝向所述冷却的歧管板偏置所述散热片。

4.根据权利要求1所述的组合件，其进一步包括：

一扣环，其以可移除方式耦合到所述冷却的歧管板；和

一弹簧垫圈，其安置在所述扣环与所述散热片之间以朝向所述冷却的歧管推动所述散热片。

5.根据权利要求1所述的组合件，其中所述散热片包括一散热片套管，所述散热片套管经配置以与所述射出缸圆筒的一外表面滑动啮合。

6.一种共注射模制机，其包括：

一模腔；

一共注射喷嘴，其具有终止于同一浇口处的至少两个熔化物通道，且经配置以将一熔化物注射入所述模腔中；

一热流道歧管，其经配置以将所述熔化物运载到所述共注射喷嘴；

一射出缸圆筒，其经配置以将所述熔化物排放到所述热流道歧管；

一射出缸活塞，其经配置以从所述射出缸圆筒排放所述熔化物；和

散热片结构，其经配置以从所述射出缸圆筒去除热量从而增加其中所述熔化物的粘度。

7.一种冷却一共注射模具射出缸圆筒的方法，所述共注射模具射出缸圆筒经配置以通过一具有终止于同一浇口处的至少两个熔化物通道的共注射喷嘴注射一熔化物，所述方法包括以下步骤：

用一熔化物来装填一射出缸圆筒；和

提供一与所述射出缸圆筒的外表面接触的冷却结构以从所述射出缸圆筒的一部分去除热量以增加其中熔化物的粘度，从而减少所述射出缸圆筒与一射出缸活塞之间的熔化物泄漏。