制造塑料注塑體的裝置和方法

專利名稱：制造塑料注塑體的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及制造塑料注塑體的裝置和方法，尤其是制造外層與內部結構不同的塑料物體的裝置和方法。
背景技術：
眾所周知，在制造具有外層和中空內核的不同物體和對象時，普遍采用特定的注塑方法，所述的外層由合適的塑料構成。
該模塑法包括多個步驟供應選定量的熔融塑料，之后立即供應高壓流體，使得所述流體驅動且迫使所述塑料緊貼型模表面，保持該狀態足夠的時間以使塑料凝固。最后，排出高壓流體。排出是在開模以取出模塑體之前進行的。
用來形成中空物體的高壓流體可以是氣體例如空氣或氮氣，或液體例如水。
尤其是對基本中空的物體，所述模塑法有兩個優點可以制造具有質輕且價廉的構件，盡管用的是貴重塑料。事實上，這種塑料僅需相對較少的量就已足夠，因為它僅分布在模塑體的外層。
這種模塑法還有其它的優點。
它能實現塑料在型腔內的最佳分布，即便它僅從一個位置注入。
它也可以使模塑體的某些部分更薄，事實上塑料被迫精確地進入型模的每一個凹坑內。
這些物體表面的每個部分都同樣顯得極其光潔，而且型模型腔的每個部分承受的壓力相同。
盡管具有這些優點，但用于生產模塑體的方法和設備仍存在生產效率低下的嚴重不足。
事實上，最初的兩個步驟在短時間內一步接一步地執行，但是在高壓流體迫使塑料分布于型腔表面之后，凝固塑料的第三個步驟所需的時間太長，因為冷卻慢且不能縮短冷卻時間。
事實上，容納在型模內的塑料的冷卻和凝固步驟所需的時間越長，脫模時塑料的局部收縮量就越小。而且，該步驟持續的越長，塑料表面就會越光滑，因為塑料表面受型腔光潔表面的影響。
簡單地說，塑料在受壓型模內的保留時間決定了產品的質量水平和表面光潔度。
當必須提高產品質量時，延長塑料在型模內的保留時間也導致了注塑廠的高成本。
成本取決于這樣一個事實必須提供許多同時工作的注塑站，或者必須提供能同時操作多個型模的大型裝置。
換句話說，鑒于模塑體所需的最低的質量水平經常由待得到的特定的物體決定，因此現有技術為了獲得高產量和/或適當的生產成本，必須使型模內的塑料的冷卻時間最短和/或使工作的模塑裝置的數量最少。
在本領域內，仍在廣泛使用另一種模塑法以獲得外層結構不同于內部結構的物體。
這種模塑法被稱為雙組分模塑法，該法形成由昂貴材料構成的外層和由廉價塑料構成的內核。因此該物體沒有中空部分，即便外層具有高水平的外觀質量，模塑體的成本卻較低。
該模塑法包括如下步驟供應預定量的適于形成外層的熔融塑料，然后為了驅動并迫使前者緊貼型模表面，供應第二熔融塑料。
這種模塑法不需要使型模在閉合條件下長時間的冷卻和凝固。該模塑法的另一個優點是物體內部所用的塑料不僅僅只是簡單地作為填料而是能使物體得到最大的強度。
但遺憾的是該雙組分模塑法不能用于生產像中空物體一樣輕的物體。
而且，因為用作填料的塑料的壓力不如用于形成中空物體的流體的壓力高，相應地，所生產物體的表面光潔度基本上較差。
因此，能夠獲得同樣質量水平的中空物體的低成本模塑法仍存在快速執行的技術問題。

發明內容
在這些條件下，本發明的目的是彌補現有技術的不足并解決存在的所述技術問題。
所述目的由一種用于產生塑料注塑體的裝置實現，該裝置包括形成多個模塑單元的型模和配對型模(countermolds)，被限定在型模和配對型模內部的型腔；至少一個注射組件和至少一個輔助組件，二者分別用于向所述型腔內供應熔融塑料和高壓流體；所述的模塑單元可相對于所述的注射組件和輔助組件移動；在所述的模塑單元和所述的注射組件和所述輔助組件之間有活動連接設備；用于避免流體從所述的型腔內倒流出來的抑止裝置。


下面對附圖所示的模塑裝置和方法作了詳細說明，從中可以更好地理解本發明的其它的特點和優點。
圖1是裝置的一部分的局部截面正視圖的簡化視圖；圖2是圖1的詳細圖；圖3是整個裝置的簡化平面圖。
具體實施例方式
在所述的附圖中，本發明的裝置一般用附圖標記1表示，該裝置是本發明的實施例，用于形成僅有一個外層的中空物體。
裝置1主要包括多個型模2a和配對型模2b，二者可從敞開到閉合作相互的移動，并共同形成多個模塑單元3。
如圖1所示，每個模塑單元3的型模2a和配對型模2b分別與模板4相連，并依次利用螺柱5使模板4相互滑動連接。敞開和閉合操作由活塞6實現。
在閉合位置，每對型模2a和配對型模2b限定至少一個型腔7，其形狀與待成形的塑料物體的形狀相同。
利用已知的注射組件8供應熔融狀態下的塑料(圖3)。
該模塑法屬于所謂的“氣體輔助”模塑法，換句話說，在注入塑料之后，注入高壓流體——例如包括空氣、氮氣等氣體。該氣體在非常高的壓力下被供應到熔融的塑料內，從而迫使后者緊貼型腔7的表面。
為此，該裝置具有供應高壓流體的輔助組件9。該輔助組件9本身是已知的，它在圖3中作了示意性說明。
模塑單元3可相對于注射組件8和輔助組件9移動，并提供了活動連接設備。事實上，關于輔助組件9，被限定在每個型腔7和輔助組件9之間的供應管10包括起始段11a和末段11b，前者與輔助組件9相連，后者與模塑單元3相連，段11a和11b由活動連接設備——實施例中為快速連接設備12——彼此活動連接。
該快速連接設備12可以有不同的結構，圖2給出了一個典型的圖2中，與起始段11a相連的凸連接部件13a可以密封地插入與末段11b相連的凹連接部件13b中。
兩連接部件受到定心螺柱14的引導，該定心螺柱14與凸連接部件13a一體形成，并利用第一模板15a將其連接在凸連接部件13a上。
凹連接部件13b依次與第二模板15b成為一體，第二模板具有接納定心螺柱14的定心孔14a。第二模板15b可移動地被接納在靜止止動裝置16之間，驅使第一模板15a移動凸連接部件13a，直到它與凹連接部件13b密封地連接為止。
兩個小活塞17導致了這一移動，這兩個小活塞17由靜止的支撐元件17a支撐，且二者都作用于第一模板15a。
活塞17也分別使兩個連接部件脫離連接。
其它的快速連接設備是已知的。例如其中之一可以是由Enerpac自動系統公司(Milwaukee，WI，U.S.A.)制造的“自動連接器”或是由Stubli Italia S.p.A.、Divisione Raccordi(Carate Brianza，Milano，Italia)制造的快速連接連接部件。
注射組件8可以僅能供應一種塑料，或者能供應適于形成雙層——其中一層位于另一層內——的多種塑料。如圖1所示，當僅供應一種塑料時，供應槽18位于每個型腔7和注射組件8之間。
位于注射組件8和模塑單元3之間的活動連接設備由活動注射裝置8a形成，活動注射裝置8a形成注射組件8的端部。
事實上，在每個注射組件中，活動注射裝置8a可以位于套管19內的開口上，套管19環繞每個模塑單元3的每個供應槽18的入口。
在圖1中，單個的基礎注射點由套管19限定，這是與型腔7的一個主要表面垂直的單個的注射點，用于引入塑料。
然后，模塑單元3與抑止裝置20相連，抑止裝置用于避免流體從型腔7內倒流出來。
抑止裝置20包括用于使高壓流體保持在型腔7內部的切斷設備20a或用于使塑料保持在型腔7內部的單向元件20b。
切斷設備20a位于供應管10的末段11b內，可以與末段11b以及與末段11b連接的模塑單元3一起移動。
如圖1所示，切斷設備20a包括至少一個截止閥21和至少一個手動操作閥22，截止閥21用于避免高壓流體從型腔7內逆向流出、但允許其沿相反方向流動，手動操作閥22用于排出高壓流體。
為方便起見，排出閥22是電動閥，且位于由末段11b分支出來的排出部分23的管線上。
位于排出部分23端部的防護罩23a可以避免正在排出的高壓氣體造成的損害。
將塑料保持在型腔7內的單向元件20b插入每個供應槽18內，舉例來說，單向元件20b由至少一個位于套管內的錐形入口或槽24形成，該錐形入口或槽24朝著活動注射裝置8a的方向變窄。
容納在槽24內的塑料快速冷卻下來，并獲得錐形活塞的形狀，從而防止仍處于熔融狀態的高壓塑料從型腔7內流出。
單向元件20b可以是至少一個如附圖標記21所示的那種截止閥，其位置與套管19毗鄰。
如圖3所示，供應熔融塑料的注射組件8和供應高壓流體的輔助組件9最好基本上都是靜止的，而模塑單元3最好可以沿基本上閉合的環形路徑25——例如圓形路徑——移動。路徑25由模塑組件沿此移動的軌道限定。
舉例來說，各工作站包括塑料注射和高壓流體供應站26、冷卻站27、28、29、高壓流體排出站和塑料脫模站30，各工作站沿路徑25布置。
路徑25的長度或沿路徑25移動所需的時間與冷卻時間成正比。第一工作站26和最后一個工作站30靠近注射組件8和輔助組件9，操作人員即位于此處，路徑的大部分用于在高壓流體存在的情況下冷卻模塑單元內的塑料。
還有另外的布置方式。例如，模塑單元可以大體上相互排列且是靜止的，而靠近工作站的注射組件8和輔助組件9可以移動。
裝置的操作如下注射組件8和輔助組件9用已知的方式操作塑料和流體——尤其是氣體——被注入模塑單元3，流體的壓力迫使塑料精確地附著于型腔7的內表面上。
被注入的塑料可以僅限定一個外層，也可以如雙組分模塑法所做的那樣限定兩個或多個相互交疊的層。引入塑料內側的高壓流體使具有內腔的物體和人工制品成形。
在塑料完全冷卻和硬化之前就取出物體，塑料幾乎會塌陷，而內腔的存在可以在塑料完全冷卻和硬化之前就將物體拔出。
因此，在注入塑料和打開模塑單元3之間必須間隔一段時間，打開注射單元3在高壓流體已經排出之后。然而，模塑單元3沒有靜止不動地進行它們的合適冷卻，而是借助于快速連接設備12和活動注射裝置8a將它們轉移至冷卻站，這會中斷來自于供應管10和供應槽18的供給。
另外，抑止裝置20——即位于供應管10內的切斷設備20a和位于供應槽18內的單向元件24——可以防止流體從型腔3內流出。
因此，冷卻可以持續一段時間，而不會妨礙其他的模塑單元3的注射組件8和輔助組件9的操作。
本發明也教導了一種用于生產塑料注塑體的新的方法。
該新方法包括至少一個注入熔融塑料的初始步驟和至少一個將高壓流體引入限定在模塑單元內的型腔內的初始步驟。
然后是用高壓流體冷卻和硬化容納在型腔內的塑料的中間步驟，最終步驟包括物體的脫模。
塑料和高壓流體保持在模塑單元內，然后為了執行所述的某些步驟——尤其是冷卻步驟，將模塑單元移動到遠離其它步驟的地方。
這樣，可以用不同的模塑單元幾乎同時地進行一些不同的步驟。
在冷卻步驟之后但又在打開模塑單元之前，執行高壓流體的排出步驟。
需要指出的是，注入熔融塑料的初始步驟可以包括形成多個基本上同心、但結構不同的層例如由非常貴重的材料形成的相對較薄的外層和便宜的內層，外層根據其外形和手感選擇，而內層例如要有承擔機械載荷的足夠強度，因此根據其物理性質選擇。由本方法所產生的塑料產品結合了中空物體的最佳特點和雙組分型物體的最佳特點。
不同的是，所生產的產品由于具有內腔，因此既輕又便宜，而且外層或外殼具有非常復雜的(detailed)外形——例如光滑且柔軟，而位于外殼和空腔之間的內層或核心具有很高的強度。
本發明獲得了多項優點事實上，人們一直希望能有一種能用高壓流體使注入型模內的塑料保持較長的時間、且產量不會降低、也不需要昂貴的工廠的模塑裝置和方法。
而且，為了獲得能使人完全滿意的表面光潔度，這些模塑單元的冷卻步驟可以持續比生產模塑體的標準冷卻步驟更長的時間。
權利要求
1.生產塑料注塑體的裝置，其特征在于它包括形成多個模塑單元(3)的型模(2a)和配對型模(2b)，被限定在所述型模和配對型模內部的型腔(7)；至少一個注射組件(8)和至少一個輔助組件(9)，二者分別用于向所述型腔內供應熔融塑料和高壓流體；所述模塑單元(3)可相對于所述注射組件(8)和輔助組件(9)移動；在所述模塑單元(3)和所述注射組件(8)及所述輔助組件(9)之間有活動連接設備(12，8a)和用于避免流體從所述的型腔(7)內倒流出來的抑止裝置(20)。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，供應管(10)在所述的輔助組件(9)和所述的型腔(7)之間延伸，所述的供應管(10)包括與所述的輔助組件(9)接合的初始段(11a)和與所述的模塑單元(3)接合且可以移動地連接到所述的初始段(11a)上的末段(11b)；所述的抑止裝置(20)包括連接到所述的末段(11b)上且用于防止所述的高壓流體從所述的型腔(7)內倒流出來的阻斷設備(20a)。
3.如權利要求2所述裝置，其特征在于，所述的阻斷設備(20a)包括至少一個用于防止高壓流體從所述的型腔(7)內倒流出來的截止閥(21)和至少一個用于所述流體的手動操作排出閥(22)。
4.如權利要求3所述裝置，其特征在于，所述的末段(11b)包括與所述的排出閥(22)相連的排出部分(23)；所述的排出閥(22)是電動閥。
5.如權利要求2所述裝置，其特征在于，所述的活動連接設備包括插在所述的初始段(11a)和所述的末段(11b)之間的快速連接設備(12)。
6.如權利要求1所述裝置，其特征在于，供應槽(18)在所述的注射組件(8)和型腔(7)之間延伸；所述的活動連接設備包括至少一個位于所述的供應槽(18)內、在所述的注射組件(8)和所述的模塑單元(3)之間的活動注射裝置(8a)。
7.如權利要求6所述裝置，其特征在于，位于所述的供應槽(18)內的所述的抑止裝置(20)包括用于塑料的單向元件(20b)。
8.如權利要求7所述裝置，其特征在于，所述的單向元件(20b)由至少一個構成在所述的模塑單元(3)內的圓錐形槽(24)形成。
9.如權利要求7所述裝置，其特征在于，所述的單向元件(20b)由至少一個截止閥形成。
10.如權利要求1所述裝置，其特征在于，所述的注射組件(8)和所述的輔助組件(9)基本上是靜止的；所述的模塑單元(3)可以沿基本上閉合的環形路線(25)移動。
11.如權利要求10所述裝置，其特征在于，沿所述的路徑(25)布置有工作站，所述的工作站包括塑料注射和高壓流體供應站(26)、冷卻站(27，28，29)、高壓流體排出站和脫模站(30)。
12.生產塑料注塑體的方法，其特征在于它包括至少一個向形成在模塑單元的型腔內注入熔融塑料的步驟；至少一個將高壓流體引入所述的塑料內的步驟；在所述的型腔內用所述的高壓流體冷卻和硬化所述塑料的步驟；最終步驟包括成型體的脫模；該方法包括暫時將所述的塑料和所述的高壓流體保持在所述的模塑單元中，移動模塑單元，并且為了同時執行其中的某些步驟，所述的一些步驟在截然不同的位置執行。
全文摘要
本發明提供了一種生產塑料注塑體的裝置，它包括形成多個模塑單元(3)的型模(2a)和配對型模(2b)，被限定在所述的型模和配對型模內部的型腔(7)；一個注射組件(8)和一個輔助組件(9)，二者分別用于向所述型腔內供應熔融塑料和高壓流體；模塑單元(3)相對于所述的注射組件(8)和輔助組件(9)可以移動；模塑單元(3)和注射組件(8)和輔助組件(9)之間有活動連接設備(12，8a)和用于避免流體從所述的型腔(7)內倒流出來的抑止裝置(20)。
文檔編號B29C45/03GK1486833SQ0315564
公開日2004年4月7日 申請日期2003年7月31日 優先權日2002年7月31日
發明者馬里奧·布魯斯基, 馬里奧 布魯斯基 申請人:約翰·帕爾默公司, 約翰 帕爾默公司