CN1997496A - 注塑成型机及注塑成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种注塑成型机，更确切地说，一种注塑单元(2)，及一注塑成型方法，用于按冷流道及热流道技术将塑料材料、特别是弹性体材料注塑成型，其具有一挤出器(12)、一第一活塞－/圆筒单元(4)和一与所述第一活塞－/圆筒单元串接的第二活塞－/圆筒单元(22)；其中第一活塞－/圆筒单元的圆筒体(6)通入第二活塞－/圆筒单元的远离待充填的注塑成型模具(46)的端部。根据本发明，首先要借助于第一活塞－/圆筒单元(4)将弹性材料经由第二活塞－/圆筒单元(22)的圆筒体(24)导入注塑成型模具中，此时第二活塞－/圆筒单元(22)的活塞(26)将通到注塑成型模具(46)的流动路径打开。接着，第二活塞－/圆筒单元(22)的活塞(26)移向其所属的圆筒体(24)，以便将存在于第二圆筒体(24)内的弹性材料导入注塑成型模具(46)中。待弹性材料在冷流道喷嘴处硫化后，活塞(26)再度返回。

Description

注塑成型机及注塑成型方法
技术领域
本发明涉及一种注塑成型机、特别是一种注塑单元以及一用于按冷流道及热流道技术(Kaltkanal-und Heisskanaltechnik)注塑塑料材料特别是弹性体或橡胶材料的方法。
背景技术
在冷流道技术中通常在一个注塑成型程序中会同时制成数个注塑成型制品，而橡胶材料的输送通过一冷流道块完成，在冷流道块中个别的流道则都延伸至多个用于相应的注塑成型制品的模具的空腔。在注塑成型模具开启前，注塑成型机的喷射活塞必须退回去以使冷流道释压，而相当长的流道却使得材料的回流变得困难。另外，已知的注塑成型机的缺点是，喷射操作后废料经常会残留在喷射管的管道中。
在热流道方法中则经常会看到材料以软管的形态残留在喷射管的管道或机械喷嘴的壁面上，而新的材料就要经过这个软管来输送。在高剪力差下这个由经过硫化的材料所构成的软管可能会脱落，而将机械喷嘴或分配管道系统堵住。因此，为了确保喷射管的完全排空，在实际中经常必须前置一个短的“喷射冲洗程序”。
DE 7 236 994 U1公开了一种具有塑化及喷射装置的注塑成型机，该装置具有一喷射缸和一可移动地设于其中的喷射活塞。整个塑化及喷射装置借助于液压缸可轴向移动地支承。喷射活塞与两个在两侧设置的活塞连接，所述两个活塞在喷射缸的液压缸中可轴向移动地设置。此外，喷射活塞构成为圆筒，其中可转动地设有一塑化螺杆。塑化螺杆与一马达一起通过一流量圆筒(Staudruckzylinder)面对喷射活塞可以轻微地轴向移动，喷射活塞的活塞浸入所述流量圆筒中。
DE 19 17 975 A1公开一种注塑成型机，其中，在经由一漏斗而被导入一塑化圆筒的喷射物料的塑化期间，一螺杆借助于一马达经由一传动机构被旋转驱动。由此在圆筒中产生的输送压力导致螺杆发生一轴向返回运动直到进入其位于后方的终端位置，螺杆头在该位置从一阀座升起，并因而使得经过塑化的喷射物料可以从圆筒出来经由一供料管道和一喷射管道的分支进入一因同时收回活塞而扩大的圆筒的空腔。当圆筒中存在所需的喷射物料量时，就可以启动喷射程序了。
DE 195 38 255C2涉及一种注塑成型装置，其中，活塞将塑化的塑料材料输送至一喷射室中，而在该喷射室中则保留有一个预设的活塞。
发明内容
本发明的目的在于，提供一改良的喷射单元及一改良的注塑成型方法，其中避免现有技术的已知缺点，特别是可以缩短循环时间并使得即使是大喷射容积下依然可以在喷嘴出口获得高喷射压力。该目的通过在权利要求中定义的喷射单元及对应的注塑成型方法而实现。
本发明的基本理念在于，在注塑成型机上除了第一活塞-/圆筒单元之外，设置一个与第一活塞-/圆筒单元串接的第二活塞-/圆筒单元。其中，其中第一活塞-/圆筒单元的圆筒体通入第二活塞-/圆筒单元的远离待充填的注塑成型模具的端部。第二活塞-/圆筒单元取代了依场合而存在的喷射管。与已知的喷射单元不同，喷射管或第二圆筒单元可以利用第二活塞-/圆筒单元的活塞而完全排空。借此可避免压力损失以及喷射管中不希望出现的材料残留。根据本发明的用于橡胶材料的注塑成型的喷射单元特别适用于冷流道技术，不过亦同样可应用于热流道注塑成型方法。
该喷射单元具有一挤出器、一第一活塞-/圆筒单元和一一与所述第一活塞-/圆筒单元串接的第二活塞-/圆筒单元。第一活塞-/圆筒单元适用于将弹性体材料经由第二活塞-/圆筒单元的圆筒体输送到一注塑成型模具中。在依据本发明的配置中第二活塞-/圆筒单元取代了通常会存在的喷射管，从而确保喷射管中绝无塑料材料的残留。借此可以获得的优点为，特别是在弹性体材料的注塑成型中，即使在第二活塞-/圆筒单元的温度(特别是在第二活塞-/圆筒单元的面向模具的端部处)高于临界温度，即弹性体材料的硫化的设定温度(约120℃)时，注塑成型机依然可以运转，因此可以缩短喷射周期。第二活塞-/圆筒单元优选这样适配，即使弹性体材料可以在高于单独利用第一活塞-/圆筒单元的压力下导入注塑成型模具。
根据一优选实施例，两个活塞-/圆筒单元基本上互相垂直地设置，其中第一活塞-/圆筒单元优选基本上水平设置，第二活塞-/圆筒单元优选基本上垂直地设置。两个活塞-/圆筒单元优选利用一导向件彼此相连接。第二活塞-/圆筒单元的圆筒体以藉由贯通该导向件而加长者为宜。第二活塞-/圆筒单元的活塞优选延伸穿过该导向件。第二活塞-/圆筒单元的活塞具有至少两个大直径区域和位于其间的小直径区域。所述大直径区域亦称为活塞裙。该活塞裙的直径基本上与第二活塞-/圆筒单元的圆筒体直径相符。
此外，依据本发明的注塑成型机优选配备一送气/抽气单元，其与所述活塞-/圆筒单元中至少一个相连接。所述送气/抽气单元优选与第一活塞-/圆筒单元对置地设置在导向件上。借助于该送气/抽气单元即可在喷射操作之前将至少该第二活塞-/圆筒单元的圆筒空腔抽成真空，并在射出后清洁该送气/抽气单元的抽气接口。另外，最好设一推杆以将材料残留从抽气接口挤出，此时已经脱离的材料残留同时或时间错开地借助于该送气/抽气单元从第二活塞-/圆筒单元被排出。
依据本发明的注塑成型机的挤出器优选设置在第一活塞-/圆筒单元中；不过也可以将挤出器和第一活塞-/圆筒单元做成两个分离的装置的形式。
在依据本发明的注塑成型方法中，首先要借助于一个具有一第一活塞和一第一圆筒体的第一活塞-/圆筒单元将塑料材料(例如弹性体材料)导入一注塑成型模具中，此时该弹性体材料将被引导经过一第二活塞-/圆筒单元的一第二圆筒体。该第一活塞-/圆筒单元的圆筒体通入该第二活塞-/圆筒单元的一远离待充填的注塑成型模具的端部，而第二活塞则开放通往注塑成型模具的流动路径。接着，将第二活塞移入第二圆筒体内，以便将存在于该第二圆筒体内的塑料材料送进所述注塑成型模具。弹性体材料最好是在比单独使用该第一活塞-/圆筒单元时可能发生的压力更高的压力下，经由第二活塞-/圆筒单元被送进注塑成型模具。该第一活塞-/圆筒单元的运转压力例如在约1500到1800bar的范围内，而该第二活塞-/圆筒单元的活塞的压力则可以达到2500bar。
接着，将第二活塞退回。此时，在冷流道方法的情形下，冷流道块中的压力降低，亦即，材料会经由喷嘴而流回活塞-/圆筒单元的圆筒空腔。
根据本发明的注塑成型方法的一个优选的进一步构造，在输送塑料材料(弹性体材料)前，活塞-/圆筒单元、特别是第二活塞-/圆筒单元的圆筒空腔借助于一送气/抽气单元加以抽真空。此外，第二活塞从第二圆筒体伸出的程度最好至少能让该第二活塞-/圆筒单元的圆筒空腔以及导向件和工具中的管道都被抽成真空。抽成真空后第二活塞收入该第二圆筒体的程度优选使得可将该送气/抽气单元的抽气接口封闭，以便维持用于输送塑料材料的抽真空状态。
送气/抽气单元优选可以进一步承担清洁功能，其借助于一推杆来清除送气/抽气单元的抽气接口的材料残留。该材料残留接着通过吹气操作从圆筒空腔中清除，为此将第二活塞从第二圆筒体中伸出。
当应用热流道技术时，可以进一步经由一在导向件中可校准或可调节的节流阀来进一步将该材料加热或控制在一预定的标定温度，并通过该较高的起始温度而缩短加热-/循环时间。这个进一步升高温度的作业可以毫无问题地进行，因为该第二活塞-/圆筒单元的圆筒体接着要被全排空，所以圆筒体中没有材料可以被硫化。
附图说明
以下将借助附图示例描述本发明的注塑成型机和注塑成型方法的优选实施例。其中：
图1本发明之一喷射单元的局部侧视图；
图2在将弹性体材料输送进注塑成型模具的期间本发明的注塑成型机的一个局部剖视图；
图3与图2类似的侧视图，其中第二活塞-/圆筒单元的活塞驶入，以便将弹性体以高压置入注塑成型模具中并且以便将第二活塞-/圆筒单元的圆筒体完全排空；
图4与图2和图3类似的另一个侧视图，其中第二活塞完全地从第二圆筒体伸出，并且送气/抽气单元则对真空接口开放送气(选择性)；
图5与图2至4类似的一个视图，其中第二活塞驶入第二圆筒内，以便将可以使活塞-/圆筒单元的圆筒空腔及工具管道和工具空腔抽成真空；
图6本发明的喷射单元的第二实施例的示意侧视图。
具体实施方式
在图1中以侧视图示意示出的喷射单元2具有一第一活塞-/圆筒单元4，该单元则有一第一圆筒体6和一第一活塞8。圆筒体6和活塞8构成一第一圆筒空腔10，借助于一设置在活塞8中的挤出器12可以将塑料材料、尤其是弹性体材料送进所述圆筒空腔内。此外，活塞8至少具有一通孔14，优选具有三个通孔，当一流通阀16打开时，经过挤出器12塑化的塑料材料就可以流过所述通孔。
第一活塞-/圆筒单元4的圆筒空腔10通入一导向元件或导向件18中，而该导向元件中则设有一管道20和一流动断面可校准或可调节的节流阀21。节流阀21例如构成为椭圆形横截面的阀门。节流阀21可以进一步或选择性地与一温度调节器结合，以便控制塑料材料的适当的操作温度。
导向件18上进一步设有一第二活塞-/圆筒单元22，其具有一第二圆筒体24和一第二活塞26。第二活塞26延伸穿过连接件18的另一个管道28，而两个管道20和28是彼此相连通的。第二活塞-/圆筒单元22的活塞26优选具有两个大直径的活塞裙30、32及一位于其间的小直径的区域34。第二活塞-/圆筒单元22以其圆筒体24和活塞26界定出一第二圆筒空腔36，在图1所示的方法状态中，该第二圆筒空腔填充了弹性体材料38。因此第二活塞-/圆筒单元22的圆筒体24以其在附图上方所示的端部，亦即其朝向该第一活塞-/圆筒单元4的上游的端部，与第一活塞-/圆筒单元4串接。
弹性体材料38流经热流道(未示出)，或如图1所示，流经一冷流道块40，冷流道块设有多个流动管道42、44，用以将弹性体材料38导入注塑成型模具46。注塑成型模具46由一上半模具48和一下半模具50组合而成，它们共同界定出多个注模空腔52、54。
本发明喷射单元2此外优选具有一在连接件18上与第一活塞-/圆筒单元4对置的送气/抽气单元56。该送气/抽气单元56经由连接件18内的另一个管道58与圆筒空腔10和36形成连通。送气/抽气单元56适合用于对圆筒空腔36和设在连接件18内的管道28进行排气。该送气/抽气单元56优选此外具有一推杆60，以便封闭抽气孔62。
参照图2至图5下面对一利用本发明的注塑成型机所进行的喷射循环进一步加以阐明。为能更为一目了然，在这些附图中都省略了第一活塞-/圆筒单元。在图2中所示的情形下，塑料材料借助于第一活塞-/圆筒单元4的第一活塞8经过连接件18的管道20送进第二活塞-/圆筒单元22的第二圆筒体24的圆筒空腔36。此时第二活塞26从圆筒空腔36沿着箭头方向62如此远地驶出，直至达到该第二活塞的一终端部段64将两个圆筒空腔10和36之间的经由管道20的连通予以开放。大直径活塞裙32将圆筒空腔36往上封闭并且将连接件18内的管道58侧向封闭。由此，当第一活塞-/圆筒单元4的第一活塞8向前移动时，弹性体材料38会经过圆筒空腔36被送进冷流道块40的管道42、44以及注模空腔52、54中，直到圆筒空腔10完全排空为止。如图所示，注模空腔52、54已经相当程度地被填满了。
紧接着，如图3所示，通过将活塞26推进圆筒体24使得第二活塞-/圆筒单元22被激活，以便将存在于圆筒空腔36中的弹性体材料38喷射到模具46中并将注模空腔52、54完全填满。因为第二活塞-/圆筒单元22的第二活塞直径小于第一活塞-/圆筒单元4的活塞直径，所以本发明的注塑成型机可以用很少的花费来实现比使用已知的注塑成型机更高的压力(例如达到2500bar)。在图3所示的第二活塞-/圆筒单元22的位置，上方的活塞裙30将通向圆筒空腔10的管道20及通向送气/抽气单元56的管道58封闭。下方的活塞裙32则以终端部段64将通向冷流道块40的入口66密封。位于两个活塞裙30、32之间的小直径区域34则使得活塞26可以在相当小的摩擦阻力下移动。
模具充填完毕后，第二活塞-/圆筒单元22的活塞26优选在一段特定的时间后，基本上完全驶出圆筒空腔36而移入图4所示的吹气位置以便减除压力，从而致使圆筒空腔36朝上敞开以便提供一排出口68。送气/抽气单元56的推杆60沿着箭头70所表示的方向移进圆筒空腔36以便使材料残留从抽气接口62脱落下来。送气/抽气单元56在同时或者错开时间地经由管道58供应送气，以促进材料残留的脱落，并将脱离的材料残经由开口68吹出去，如同图4中以线条72所示。
在活塞26从第二活塞-/圆筒单元22的圆筒体24被移出之前，有利的是，将第一活塞-/圆筒单元4的第一活塞8退回，以便减低活塞26上的压力。
紧接着活塞26被拉入圆筒空腔36内在图5中所示的抽气位置，使得下方的活塞裙32将开口68封住。然而，通向圆筒空腔10的管道20以及通向送气/抽气单元56的管道58仍然维持开放，因此送气/抽气单元56可以借助于产生一低压而将第二活塞-/圆筒单元22的空腔36和连接件18的管道20、58抽真空。由此在喷射弹性体材料时没有空气存在设备中的各个空腔内并且进入模具内。紧接着图5所示的抽气位置，活塞进一步进入圆筒空腔36中，以便如图2所示地封闭管道58，使得一个新的喷射循环可以重新开始。
图6所示为本发明的注塑成型机的另一个实施例，其基本上根据相同的原理进行操作。在这个实施例中，挤出器12和第一活塞-/圆筒单元4构造成分离的装置。与此相应地，挤出器12提供塑化的弹性体材料，并将其送进连接件18和第一活塞-/圆筒单元4的圆筒空腔。第一活塞8接着将塑料材料送往注塑成型模具，而第二活塞26则将塑料材料充分地喂入注塑成型模具，并提供注塑成型所需的压力。运作方式和上述第一实施例的喷射单元的运作方式是相同的。
在本发明的方法中，注塑成型模具的充填优选经过两阶段来完成，亦即在第一阶段先由第一活塞-/圆筒单元4将材料输送通过第二活塞-/圆筒单元，而在第二阶段则由第二活塞-/圆筒单元将剩余材料在足够的压力下完全地送进模具中。在第一阶段期间最好实施一速度调节，亦即调整塑料材料的流率；而在第二阶段期间则最好实施一压力调节。此外，在第一及第二活塞-/圆筒单元上采用一测距系统也可以是很合适的，以及在空腔10及管道20的区域中使用相应的压力和/或温度传感器也是很合适的。
第一阶段亦可同时进行整体温度(Massetemperatur)的调整。此外，在恒定的体积流的情况下管道20的有效流动断面通过一可调式节流阀21可以这样改变，使得由于摩擦而在管道中消散掉的热能将弹性体材料加热到一预定的温度。这个情形可以通过调节一预先选定的压差来加以控制，或者也可以通过测定调整元件21之前或之后的温度来加以调节。
依照本发明的注塑成型方法的优选实施例，在喷射塑料材料后，可以毫无或基本上没有时间延迟地加入新的混合物。重新进料是以第一活塞-/圆筒单元4处于如图3所示的第二活塞-/圆筒单元22的活塞位置下进行。此外在热流道技术中模具的抽真空可以通过喷射单元来进行，亦即不需要工具抽真空，不需要有真空室或真空钟罩。此外，在本发明的注塑成型机或单元中在上方的压力板中可以实现显著较小的通孔，由此即可让板子被扳开的程度比较小。

Claims (25)

1.一种注塑成型机，用于按冷流道及热流道技术将塑料材料、特别是弹性体材料注塑成型，其具有一挤出器、一第一活塞-/圆筒单元和一与所述第一活塞-/圆筒单元串接的第二活塞-/圆筒单元；其中第一活塞-/圆筒单元的圆筒体通入第二活塞-/圆筒单元的远离待充填的注塑成型模具的端部。
2.如权利要求1所述的注塑成型机，其中第一活塞-/圆筒单元适用于将塑料材料经由第二活塞-/圆筒单元的圆筒体输送到一注塑成型模具中，并且其中该第二活塞-/圆筒单元适合将塑料材料在比单独用该第一活塞-/圆筒单元高的压力下导入注塑成型模具。
3.如权利要求2所述的注塑成型机，其中第二活塞-/圆筒单元的活塞基本上将第二活塞-/圆筒单元的圆筒体完全排空。
4.如权利要求1至3之一所述的注塑成型机，其中两组活塞-/圆筒单元基本上互相垂直地设置。
5.如权利要求1至4之一所述的注塑成型机，其中两组活塞-/圆筒单元利用一导向件互相结合。
6.如权利要求5所述的注塑成型机，其中第二活塞-/圆筒单元的圆筒体及活塞延伸穿过该导向件。
7.如权利要求5或6所述的注塑成型机，其中导向件设有一具有可变横截面的机械可调式或电气式、液压式或气动式操作的节流阀。
8.如权利要求6或7所述的注塑成型机，其中第二活塞-/圆筒单元的活塞至少具有两个大直径区域和一个位于其间的小直径区域，其中所述大直径区域的直径基本上与第二活塞-/圆筒单元的圆筒体的直径相当。
9.如权利要求1至8之一所述的注塑成型机，其具有一与所述活塞-/圆筒单元中至少一个相连接的送气/抽气单元。
10.如权利要求9所述的注塑成型机，其中送气/抽气单元与第一活塞-/圆筒单元对置地设置在导向件上。
11.如权利要求9或10所述的注塑成型机，其中送气/抽气单元设计成用以在喷射操作前将所述活塞-/圆筒单元的空的圆筒空腔抽成真空，并在喷射操作后通过送气操作至少清洁该送气/抽气单元的抽气接口。
12.如权利要求11所述的注塑成型机，其中该送气/抽气单元具有一用以封闭该抽气接口的推杆。
13.如权利要求1至12之一所述的注塑成型机，其中该挤出器设置在该第一活塞-/圆筒单元中。
14.如权利要求1至13之一所述的注塑成型机，其中该第一活塞-/圆筒单元基本上为水平配置，而该第二活塞-/圆筒单元则基本上是垂直配置。
15.一种用于按冷流道或热流道技术将塑料材料、特别是弹性体材料注塑成型的方法，包括下列步骤：
a)借助于一具有一第一活塞和一第一圆筒体的第一活塞-/圆筒单元将塑料材料经由一第二活塞-/圆筒单元的一第二圆筒体输送到一注塑成型模具中，其中第一活塞-/圆筒单元的圆筒体通入第二活塞-/圆筒单元的一远离待充填的注塑成型模具的端部，并且其中第二活塞-/圆筒单元的一第二活塞开放通往该注塑成型模具的流动路径；
b)将第二活塞移入第二圆筒体内，以便将存在于该第二圆筒体内的塑料材料送进所述注塑成型模具；和
c)将第二活塞退回。
16.如权利要求15所述的方法，其中第二活塞-/圆筒单元将塑料材料在比单独使用第一活塞-/圆筒单元高的压力下送进该注塑成型模具。
17.如权利要求15或16所述的方法，其中第二活塞-/圆筒单元的活塞基本上将第二活塞-/圆筒单元的圆筒体完全排空。
18.如权利要求15至17之一所述的方法，其中借助于温度调节将塑料材料加热至一预定温度。
19.如权利要求18所述的方法，其中塑料材料的温度调节通过提高或减小塑料材料在至少一个流动管道中的摩擦实现。
20.如权利要求19所述的方法，其中通过一作为调整元件的机械可调式或电气式、液压式或气动式操作的节流阀在恒定的体积流量下对弹性体材料的整体温度进行控制或电气性调节。
21.如权利要求15至20之一所述的方法，其中在依照步骤a)输送塑料材料之前，借助于一送气/抽气单元对活塞-/圆筒单元的空的圆筒空腔抽真空。
22.如权利要求21所述的方法，其进一步包括步骤d)，利用送气操作至少清洁送气/抽气单元的该抽气接口，为此，将第二活塞从第二圆筒体移出。
23.如权利要求22所述的方法，其中在清洁步骤d)之后将第二活塞拉进，以便将该第二圆筒体封闭并使得可以进行抽真空操作，且其中在抽真空作业后将第二活塞进一步拉进，以便将该送气/抽气单元的抽气接口封住，并维持该抽真空状态以便依照步骤a)进行塑料材料的输送。
24.如权利要求15至23之一所述的方法，其中在该塑料材料喷入后，在无显著的时间延迟的情况下将一新的混合物加入。
25.如权利要求15至24之一所述的方法，其中在按热流道技术的注塑成型时，通过喷射单元进行抽真空操作。
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