用于注射模塑多层物品的设备制造技术

一种用于注射模塑两种相容合成材料的设备，其中在一螺杆（２６）上的两个或多个增塑区域（４０，４２）被用于同时或顺序地通过分隔的通道把这两种材料增塑进一共同的积聚空间（４８）。通过该螺杆相对于封闭它的枪筒（１０）的向前的轴向运动，包括多层材料的装料然后被注射进一封闭的塑模。一旦进入该塑模，该第一材料形成一外表层，该外表层全部或部分地包围着其它材料。以这种方式，可在一次操作中生产具有多种材料特性的零件。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

相关申请的交叉引用本申请要求2001年10月18日申请的号码为60/330397的美国在先申请的权益。
技术介绍
注射模塑机最普通的商业形式是通常所说的“往复螺杆”。在这种形式的机器中，热塑聚合物被融化、混合，并通过螺杆被输送，该螺杆具有一条或两条螺纹，在一被加热的压力容器内旋转。该螺杆还能够轴向移动，以便在螺杆的端部聚集融化了的材料。当聚集了足够的融化物时，该螺杆被停止，并向前移动而将融化了的材料注射进一封闭的塑模。按惯例，一止回阀位于该螺杆的下游端，用于防止在注射期间回流进入该螺杆的螺纹。该工艺的一个改型，即通常所说的共注塑(co-injection moldig)或夹心注塑(sandwich molding)，已在商业上实施许多年了。在其最普通的实施例中，如图1中的例子所示，共注塑是通过安装有一个或多个增塑单元的模塑机实现的，所述的每一个增塑单元都包含一个往复螺杆，所述往复螺杆被封闭在不同的加热枪筒内。这些增塑单元的输出被通过一集合管系统汇合在一起，所述集合管把几种材料输送到喷入塑模的喷射点。根据众所周知的粘性流原理，进入塑模的第一种材料基本保持在模塑件的外侧，后来的喷射材料基本保持在该模塑件的芯部。这导致“夹心”结构，这种结构具有几个优点，主要优点是(1)使零件具有一化学发泡芯，获得的发泡零件重量轻，压力低，和表面平，在外表面没有特别的斑点；(2)使用低成本再生材料，“等外(off-spec)”材料或未染色材料，这不是明显的优点；(3)使零件在内外侧具有不同的特性，例如具有或不具有加强纤维或其它的特性变化添加剂。但是，这些优点被这种机器需要两个或多个独立的往复螺杆所带来的高成本和复杂性，以及同时和/或顺序注射的相关控制所抵消。如在图2的例子中所示，已经做出许多尝试来降低这种复杂性，即通过至少使用一个元件来完成注射功能，在一个聚集空间内建立包含多种融化材料的合成注射。这样的例子包括授予Kersemakers等的美国专利4978493，授予Yasuike等人的美国专利3966372，和授予Jaroschek等人的美国专利5443378。在所有这些现有技术的例子中，一个第二挤出螺杆及其枪筒，或多于一个，被通过一些融化-携带集合管结构与基本枪筒相连通，第二注射部分通过该融化-携带集合管结构充注。由于多个枪筒和螺杆驱动，这种形式的机器仍然具有缺点，包括所需部件和相关控制能力的高初始成本。本专利技术人的在先美国专利申请09/850696进一步降低了多材料机器的复杂性，其中使用两个共轴的螺杆来增塑一个枪筒空间内的两种材料。然而，制造一个螺杆及足够大的中心孔的成本和复杂性，以及相关的磨损和钢铁强度结果，都是潜在的限制，这些限制会限制这样的一个共轴结构，使机器具有大的枪筒直径。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种装置，其中在一个加热枪筒内能够完成夹心或共注射模塑过程，并且所利用的机器具有一个往复螺杆。这使得利用传统的单一材料模塑机来完成共注射模塑过程、并且具有相对较小和低的成本费用成为可能。本专利技术的进一步目的是提供一种共注塑机，其操作基本上与传统的机器相同，而不需要操作以上所述的传统机器所正常需要的高技术。本专利技术的进一步目的是提供一种共注塑机，其中的机器比上述传统的机器操作所消耗的能量更少，所占据的空间更小。本专利技术的进一步目的是提供一种共注塑机，其中的机器可以从传统的单一材料形式快速地转换成一共注塑形式，并再转换回来，而不损失原来的性能。本专利技术的进一步目的是提供一种共注塑转换，这种转换不减小原机器的注射容积，压力和速度。本专利技术的进一步目的是提供一种共注塑技术，这种技术在小机器上是实际和经济的。为了达到这些目的，本专利技术的一个实施例提供一种注射单元或枪筒(其能够被从外部加热)，该注射单元或枪筒封闭一个螺杆，该螺杆具有至少两个螺纹阶段或增塑区域。该螺杆可轴向地和旋转地移动来分别增塑和注射一计量数量的热塑材料。该螺杆具有一个中空的圆柱孔或通道，该圆柱孔或通道从该螺杆的中途一点沿螺杆的长度延伸到螺杆下游端的一开口，该圆柱孔或通道使来自基本螺纹或第一增塑区域的材料被挤进位于该螺杆前面的一个聚集空间，并与一第二增塑区域旁通。该开口优选地设置一止回阀，用于防止材料泄漏回流到该通道。另外，除了用于该第一增塑区域的一基本给料喉管外，在紧邻一无螺纹屏障区域的下游设置一第二给料喉管，用于使粒状原材料进入螺杆的下游位置(第二增塑区域)的螺纹。这样被第二增塑区域增塑的材料被该螺杆的旋转作用输送经过一第二止回阀，于是该材料经过一开口进入该螺杆前面的一共聚空间内。本专利技术的一个目的是提供一种用于融化聚合材料的装置，该装置具有(1)一具有一个上游端和一个下游端的枪筒；(2)一个第一材料源；(3)一第二材料源；(4)一螺杆，其具有至少一个第一增塑区域，该区域从该第一材料源沿增塑材料的螺杆的第一长度延伸，用于向该下游端输送第一融化物，和一个第二区域，该区域从该第二材料源沿增塑材料的螺杆的第二长度延伸，用于向该下游端输送第二融化物，其中该第一长度和第二长度是该螺杆的不重叠部分；和(5)用于分隔该第二融化物和该第一融化物的装置。该装置还能够具有(1)在枪筒中的至少一个开口，用于把该第一材料和该第二材料独立地引入各自的第一增塑区域和第二增塑区域；(2)一通道，来自第一增塑区域的该第一融化物流经该通道到达枪筒内的一积聚空间；和/或(3)一个或多个止回阀，用于在该枪筒内的一积聚空间前融化。该装置还可以设置成，该第一和第二融化物在一个或多个各自的开口进入枪筒内的一积聚空间；每一个开口形成在该积聚空间内的不同位置。进一步地，所述一个或多个各自的开口可形成在该积聚空间的大约下游端，而另外的一个或多个各自的开口可形成在该积聚空间的大约上游端。另外，在该第一融化物和第二融化物之一的一个或多个各自的开口之间可设置连接。该装置还可以包括(1)用于沿该枪筒的纵向轴线移动的移动装置；和(2)该螺杆具有一长形尖端，该移动装置使该长形尖端接近枪筒的出口，从而使经过该尖端被输送的材料向着该积聚空间的一上游端移动该积聚空间内的材料。该装置还包括控制该第一区域和第二区域之一相对于另一个区域的增塑速率，该装置具有(1)至少一个速率受控的托盘进料器；(2)在该通道内的一个可变限制；(3)在螺杆和枪至少之一内的回流通道；(4)该第一区域用至少一个第一螺纹形成，和该第二区域用至少一个第二螺纹形成，以使至少一个第一螺纹和该至少一个第二螺纹被构形得对由于回压的流量损失较为其它的区域更敏感；和/或(5)该第一区域被保持在一个第一温度，和该第二区域被保持在一个第二温度，以使该第一温度和第二温度之一相对于另一温度变化。本专利技术的另一目的是提供一种模塑机，其具有(1)一个第一材料源；(2)一第二材料源；(3)一螺杆，其具有至少一个第一增塑区域，该区域从该第一材料源沿增塑材料的螺杆的第一长度延伸，用于向一个第一积聚空间输出第一融化物，和一个第二增塑区域，该区域从该第二材料源沿增塑材料的螺杆的第二长度延伸，用于向一个第二积聚空间输出第二融化物；和(4)一个可移动屏障，用于分隔该第一积聚空间和该第二积聚空间。该模塑机还可具有移动装置，用于沿纵向轴线移动该螺杆，以使该可移动屏障从该各个积聚空间推动该第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于融化聚合材料的装置，包括：　　　　一枪筒，具有一上游端和一下游端；　　　　一个第一材料源；　　　　一个第二材料源；　　　　一螺杆，其具有至少一个第一增塑区域，该区域从该第一材料源沿用于增塑材料的螺杆的第一长度延伸，用于向该下游端输送第一融化物，和一个第二增塑区域，该区域从该第二材料源沿用于增塑材料的螺杆的第二长度延伸，用于向该下游端输送第二融化物，其中该第一长度和第二长度是该螺杆的不重叠部分；和　　　　分隔装置，用于分隔该第二融化物和该第一融化物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J汤普森，
申请(专利权)人：公共事业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]