專利名稱：預(yù)塑化式注塑裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)塑化式注塑裝置，該裝置用作在塑化料筒中熔化和捏合(塑化)樹脂并將定量的塑化樹脂裝入注射壓缸后通過射料桿將樹脂注入塑模中。
已有的預(yù)塑化式注塑裝置典型地包括一個內(nèi)設(shè)射料桿的注射壓缸和一個內(nèi)部設(shè)置有諸如螺桿或射料桿(plunger)的塑化裝置的塑化料筒，所述的注射壓缸和塑化料筒并列式設(shè)置，并通過連接在兩個料筒前端的樹脂導(dǎo)管互相連通。利用上述這種預(yù)塑化式注塑裝置，樹脂在塑化料筒中被塑化，并通過連接在兩料筒前端的樹脂導(dǎo)管將一定量的熔融樹脂由塑化料筒向注射壓缸轉(zhuǎn)移，然后當注射壓缸中的射料桿從其縮進位置向前移動時將樹脂注入塑模。
然而，公知的預(yù)塑化式注塑裝置具有一系列問題。
首先，當向注射壓缸中裝入樹脂時，樹脂易于表現(xiàn)不均勻的熱量和可塑性分布。
在已有的此類裝置中，樹脂導(dǎo)管典型地設(shè)計成具有大直徑的短管道，以便塑化料筒中的塑化樹脂可以在對塑化樹脂流量小的阻力下迅速地轉(zhuǎn)移到注射壓缸中。
預(yù)塑化式注塑裝置被認為優(yōu)于同軸螺桿式注塑裝置，尤其在進行均勻塑化過程時更是如此，后者是通過旋轉(zhuǎn)和向后移動螺桿對樹脂進行塑化。然而，預(yù)塑化式注塑裝置所達到的均勻塑化度是不能令人滿意的，因為塑化料筒和內(nèi)螺桿(如果設(shè)有這種螺桿的話)的溫度控制裝置由于一些特定因素不能總是在最佳狀態(tài)下運行以對樹脂進行均勻塑化，這些特定因素可能歸因于其元件的設(shè)計、所用材料或其它方面。特別是因為樹脂是熱的不良導(dǎo)體，所以如果樹脂在流動途中滾動混合，那么在其到達注射壓缸之前，流經(jīng)樹脂導(dǎo)管的樹脂在其熱量分布上的任何改變都是不可預(yù)期的。
通過在注射壓缸的前端安裝一個混合裝置可以在一定程度上改善不均勻的可塑性分布問題，這種混合裝置可以在壓缸中增加對塑化樹脂流的阻力，從而降低樹脂注入塑模時的壓力。如果升高樹脂注入的壓力以補償損失，則通過混合裝置的樹脂會由于摩擦力而被非正常地加熱。
因此，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種注塑裝置，該裝置包括一個改進的、連接裝置中的塑化料筒和注射壓缸的樹脂導(dǎo)管，其可解決塑化料筒中含有的樹脂的熱量和可塑性的不均勻分布問題。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，上述目的是通過提供一種如下的預(yù)塑化式注塑裝置而實現(xiàn)的，該裝置包括一個內(nèi)設(shè)有射料桿的注射壓缸和一個內(nèi)部設(shè)有塑化螺桿或射料桿的塑化料筒，所述的注射壓缸和塑化料筒并列排列并通過樹脂導(dǎo)管互相連通，該樹脂導(dǎo)管將設(shè)在注射壓缸前端的、并限定了射料桿推進限度的注射壓缸的入口通道(inlet path)與設(shè)在塑化料筒前端的塑化料筒的出口通道(outlet path)相連，從而可將在塑化料筒中熔融的樹脂送入注射壓缸的前端部分，并通過射料桿將注射壓缸前端部分的樹脂注入塑模中，其中樹脂導(dǎo)管被制成細金屬管形狀，其內(nèi)徑為5-10mm，長度至少比導(dǎo)管內(nèi)徑大5倍，優(yōu)選為20-40倍。采用這種導(dǎo)管，流徑其中的樹脂會遇到由這種窄而長管道引起的高阻力，從而在樹脂到達注射壓缸之前，樹脂在導(dǎo)管內(nèi)又被捏合一次以改善熱量和可塑性的分布。
然而，如果樹脂導(dǎo)管的內(nèi)徑小于5mm，則導(dǎo)管對于塑化樹脂流的阻力將太大而不能在技術(shù)上可行的期間內(nèi)將樹脂送入注射壓缸。另一方面，如果樹脂導(dǎo)管的內(nèi)徑大于10mm并且采用較長的導(dǎo)管，則導(dǎo)管對于塑化樹脂流的阻力將太小而不能改善流經(jīng)其中的樹脂的熱量分布。
通過在窄的樹脂導(dǎo)管的外周安裝溫控裝置可以有效地改善塑化樹脂的熱量分布，帶式加熱器或由帶式加熱器和冷卻套組成的復(fù)合裝置可以用作這類溫控裝置。
簡單地包括帶式加熱器的溫控裝置可以有效地使流經(jīng)樹脂導(dǎo)管的樹脂保持在塑化溫度，因為由于導(dǎo)管的小直徑，熱量在非常短的時間內(nèi)可靠地轉(zhuǎn)移到樹脂導(dǎo)管中的樹脂的中心，從而達到均勻的熱量分布。
上述的復(fù)合裝置包括位于樹脂導(dǎo)管外周的冷卻套和位于冷卻套上并包圍它的帶式加熱器。當樹脂在低于其塑化溫度的溫度下被注射時，這種復(fù)合裝置作為溫控裝置特別有效。盡管當樹脂在低于其塑化點的溫度被注射時，很難用冷卻套來控制注塑裝置中樹脂溫度，但如果冷卻套被帶式加熱器加熱，則可以很容易地將樹脂溫度升高到預(yù)定的注射溫度。因此，利用這種復(fù)合裝置可以在樹脂轉(zhuǎn)移到注射壓缸之前將塑化料筒中的樹脂控制在合適的溫度。
如果在樹脂導(dǎo)管中設(shè)置混合裝置，則可以進一步改善流經(jīng)樹脂導(dǎo)管的樹脂的熱量分布，而且樹脂還可以被進一步地捏合。通過設(shè)置混合裝置，樹脂被充分地攪打混合以便在其轉(zhuǎn)移到注射壓缸之前被充分塑化。
可以合適地用于本發(fā)明的混合裝置可以選自不同類型的市售裝置，如那些包含多個以不同方向排列的扭曲的帶狀金屬片并疊放成層以形成一個多層結(jié)構(gòu)的裝置，以及那些包含多個以不同方向設(shè)置的十字型金屬片并疊放成層也形成一個多層結(jié)構(gòu)的裝置。由于根據(jù)要混合和注射的樹脂的類型可以選擇不同的用于本發(fā)明的目的混合裝置，所以可以采用相同的和單一的螺桿裝置作為注射裝置，而不管要注射的樹脂的類型。
第二，公知的預(yù)塑化式注射裝置具有如下問題，即不能總是精確地將預(yù)定量的樹脂送入注射壓缸。
在一個預(yù)塑化式注塑裝置中，注入注射壓缸中的樹脂可能由于裝置中的注射壓力而部分返回塑化料筒從而降低了注射壓缸中的最終樹脂含量，因而最終只有不足量的樹脂被注入塑模。
傳統(tǒng)上這個問題有兩種解決方法。一種是采用閥門系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個閥，一個設(shè)在外部的彈簧，用以通過活動銷(pin)定期地和回復(fù)性地推動閥的背面，以及一個在樹脂導(dǎo)管中靠近塑化料筒設(shè)置的閥座，以便閥只能由從塑化料筒一側(cè)加上的樹脂壓力來打開，從而防止發(fā)生樹脂回流。另一種是采用螺桿系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個螺桿、螺桿被設(shè)計成向前推進至當注射壓缸中裝入樹脂時由螺桿關(guān)閉塑化料筒的前端。采用上述任意一種系統(tǒng)，都是當樹脂注射循環(huán)開始時立即開始阻止樹脂回流的操作。
然而，另一方面，在一個預(yù)塑化式注塑裝置中，該裝置中樹脂是通過推進式或旋轉(zhuǎn)式塑化裝置而進行塑化，如果停止運行塑化裝置，樹脂還會繼續(xù)流入注射壓缸。更具體地說，如果塑化裝置是一個直徑為36mm的螺桿，并以100rpm的速率旋轉(zhuǎn)以對通用聚苯乙烯(即GPPS)樹脂產(chǎn)生5kg/cm2的反壓(back pressure)，則約有10％(以欲加入的樹脂量計)的樹脂可能繼續(xù)流入注射壓缸。
顯然地，在塑化循環(huán)結(jié)束后流入注射壓缸的樹脂對于在隨后的注射循環(huán)中需注入的樹脂來說是多余的，而且該樹脂的量由于所述的后流(after flow)樹脂的流速是不定的而無法確定。這意味著考慮到這種后流樹脂，不能向注射壓缸供入正好合適的注射操作所需的樹脂量，以便在后流結(jié)束后供入注射壓缸中的樹脂量可以比較令人滿意。這種做法的結(jié)果是從注射壓缸注射的樹脂量產(chǎn)生波動，并且產(chǎn)生很多有缺陷的成型產(chǎn)品，尤其是當對產(chǎn)品的精確度要求很高時更是這樣。
因此，本發(fā)明的第二個目的是提供一種預(yù)塑化式注塑裝置，該裝置設(shè)有一個止逆閥，其可有效地用于阻斷樹脂的回流，并同時防止當塑化循環(huán)結(jié)束時發(fā)生樹脂的后流，從而可使注射壓缸不被供入過量樹脂并保證其得到均勻的和穩(wěn)定的供料。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上述目的是通過提供一種具有上述本發(fā)明的第一方面中定義的結(jié)構(gòu)的預(yù)塑化式注塑裝置而實現(xiàn)，其中該裝置還進一步包括一個設(shè)在塑化料筒前端的止逆閥，所述的塑化螺桿設(shè)在塑化料筒內(nèi)，可以旋轉(zhuǎn)并可沿軸向移動，其前端與止逆閥連接，在料筒中與止逆閥的后面相對地還設(shè)有一個環(huán)形閥座。
止逆閥設(shè)計成具有一個基本上為圓錐形的頭部的蘑茹狀，安裝止逆閥的塑化料筒的前端部分有一外形與止逆閥的錐狀頭部相對應(yīng)的凹陷區(qū)(recess)，在閥與凹陷區(qū)的壁之間有一間隙以保證與裝置的樹脂導(dǎo)管間有樹脂流通道。環(huán)形閥座在料筒中與止逆閥的后面相對設(shè)置。
通過這種阻止連接塑化料筒和注射壓缸之間的通道的設(shè)置，止逆閥的前面的表面積大于其后面的表面積從而產(chǎn)生表面積差，在塑化循環(huán)完成后螺桿可以立即縮進直到閥的后面緊密地與閥座相接觸，這是因為加到閥前面的樹脂壓力大于加到其后面、或者靠近塑化料筒的一面的壓力，從而止逆閥可以阻止移出塑化料筒的樹脂后流，并且同時阻止朝向塑化料筒的樹脂回流，以確保裝置中供入注射壓缸的樹脂為預(yù)定量。
第三、已知的預(yù)塑化式注塑裝置伴有如下問題，即在注射壓缸內(nèi)部相對于樹脂入口通道的位置會產(chǎn)生樹脂流的匯合問題，在此壓缸內(nèi)的樹脂會部分呈現(xiàn)滯留狀態(tài)，從而當下一輪循環(huán)操作中采用不同類型和/或不同顏色樹脂時會發(fā)生問題。


圖10示出了傳統(tǒng)的預(yù)塑化式注塑裝置中注射壓缸110和樹脂導(dǎo)管112的橫截面。其中限定了射料桿推進限度的入口通道111朝向注射壓缸110的中心插入。通過這種設(shè)置，經(jīng)樹脂導(dǎo)管112流進壓缸的塑化樹脂流在供料操作的起始階段被位于推進限度的射料桿前端以及在隨后階段被已經(jīng)進入壓缸的樹脂的阻力分成兩個側(cè)流，它們在與于樹脂入口通道111相對的位置上才匯合。
如果匯合處位于射料桿推進的極限的底部，則壓缸內(nèi)的樹脂易于在匯合處呈滯留狀，當循環(huán)操作中采用不同類型和/或不同顏色的樹脂時，需花很長時間才能移去那些滯留在那兒的樹脂，因為裝置需空轉(zhuǎn)并消耗附加的能量和樹脂以移去滯留的樹脂，而如果不存在滯留狀態(tài)，這些附加的能量和樹脂是不需要的。
因此，本發(fā)明的第三個目的在于提供如下一種預(yù)塑化式注塑裝置，該裝置設(shè)有一入口通道，其可以有效地防止形成匯合。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，上述目的是通過提供一種具有本發(fā)明的第一方面所定義的結(jié)構(gòu)的預(yù)塑化式注塑裝置而實現(xiàn)的，其中在其到達注射壓缸的內(nèi)周面之前，入口通道即在注射壓缸中射料桿推進的極限處的某一部位進行傾斜。
通過這種設(shè)置，所有通過這種傾斜的入口通道流進注射壓缸的樹脂沿著壓缸的內(nèi)周面呈單方向流動，從而不形成匯合流，壓缸中含有的樹脂也不產(chǎn)生滯留狀態(tài)，結(jié)果就消除了當下一輪操作循環(huán)時采用不同類型和/或不同顏色的樹脂時裝置需長時間空轉(zhuǎn)以移去滯留在那兒的樹脂的問題，因而可縮短轉(zhuǎn)用不同類型和/或不同顏色樹脂所需的時間。
最后，已有的預(yù)塑化式注塑裝置還有如下問題即熔融樹脂很容易流入注射壓缸和射料桿之間的間隙(clearance)。
這種間隙在設(shè)計時既要減小熔融樹脂流入其中的可能性，同時又能使射料桿在壓缸內(nèi)平滑地移動，但是在重復(fù)供料及注射循環(huán)過程中仍有樹脂可以流入其中。
只要流入間隙的樹脂是熔融態(tài)并在其間稀分散，射料桿的滑動不會受到樹脂特別的影響。但是，當樹脂變得濃而粘稠時，它會阻礙射料桿的滑動從而降低了加到壓缸中的樹脂上使之注塑的壓力。最終，射料桿和注射壓缸會不成一條線而互相刮擦。
一項已知的旨在消除樹脂注入射料桿和注射壓缸之間間隙的問題的技術(shù)是在壓缸的后部的壁上鉆孔，通過它可在需要時將間隙中的樹脂排出。但是這項技術(shù)只有當間隙中的樹脂是熱的并且保持在熔融狀態(tài)時才有效。通過這一技術(shù)不能除掉間隙中任何固化的樹脂。
另一方面，在預(yù)塑化式注塑裝置中，含有射料桿的注射壓缸的帶式加熱器的有效加熱區(qū)域的后部被射料桿的沖程限制，壓缸中有相對較大的區(qū)域未被加熱。因此，注射壓缸的熱量分布曲線在射料桿沖程末端的壓缸后部顯著降低，這種熱量分布曲線反映了射料桿的溫度。因此，在射料桿和注射壓缸的間隙中的熔融樹脂在其向后移動時就會冷卻并固化，結(jié)果其不能由鉆孔排出。因此，本發(fā)明的第四個目的在于提供一種預(yù)塑化式注塑裝置，其能夠使射料桿和注射壓缸間的間隙中的樹脂保持在熔融狀態(tài)直到其到達鉆孔并由此排出，從而可使樹脂對射料桿滑動的阻力降至最低。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，上述目的是通過提供一種具有本發(fā)明第一方面所定義的結(jié)構(gòu)的預(yù)塑化式注射裝置而實現(xiàn)，其中在注射壓缸的壁上位于射料桿沖程后面的位置鉆孔以排出在壓缸和射料桿間間隙中的樹脂，并且還設(shè)有一個具有覆蓋鉆孔的有效加熱區(qū)域的帶式加熱器。
通過這種設(shè)置，間隙中的樹脂會保持在熔融狀態(tài)直到其到達鉆孔，從而在其固化之前可以很容易地將其排出。這樣就消除了由間隙中的固化樹脂對射料桿的滑動產(chǎn)生阻力的問題，并且也減少了加到壓缸中的樹脂上用于注塑的壓力損失。
下面參照代表本發(fā)明的較佳實施方案的附圖進一步詳細描述本發(fā)明。附圖簡要描述圖1為本發(fā)明的預(yù)塑化式注塑裝置的側(cè)視圖，沿其縱剖面示出。
圖2是圖1的裝置的注射壓缸的前端部分的側(cè)視圖，沿其縱剖面示出。
圖3是圖2的注射壓缸的截面主視圖，示出了其中的入口通道。
圖4是圖1的裝置的注射壓缸的側(cè)視圖，示出了射料桿沖程和被壓缸的帶式加熱器覆蓋的區(qū)域的縱剖面。
圖5是圖1的裝置的塑化料筒的部分側(cè)視圖，示出了料筒和樹脂導(dǎo)管，其中導(dǎo)管的閥是關(guān)閉的。
圖6是類似于圖5的部分側(cè)視圖，示出了部分料筒和樹脂導(dǎo)管，其中導(dǎo)管的閥是開啟的。
圖7是本發(fā)明另一實施方案的預(yù)塑化式注塑裝置的側(cè)視圖，其裝有復(fù)合溫控裝置，沿縱剖面示出裝置，但沒有驅(qū)動部分。
圖8是類似于圖7的側(cè)視圖，示出了又一個實施方案的預(yù)塑化式注塑裝置，其裝有包括帶式加熱器的復(fù)合溫控裝置。
圖9示出了在圖7和圖8的實施方案及采用傳統(tǒng)樹脂導(dǎo)管的裝置的操作循環(huán)中樹脂溫度隨時間變化的曲線。
圖10是傳統(tǒng)的預(yù)塑化式注塑裝置的注射壓缸的截面主視圖，示出了其中的入口通道。
下面將通過用螺桿作為塑化裝置的較佳實施方案來進一步描述本發(fā)明。
在所有附圖中，標號1通常代表本發(fā)明的預(yù)塑化式注塑裝置中的注射裝置，標號2代表塑化裝置，它們之間通過連接在其前端的樹脂導(dǎo)管3互相連通。
注射裝置1包括注射壓缸12和與注射壓缸12的后端相連的注射液壓缸14，注射壓缸12的內(nèi)部裝有軸向可移動的射料桿10，在其前端有注嘴11。注射液壓缸14內(nèi)部裝有用以驅(qū)動射料桿10的活塞13。
參照圖2，注射壓缸12還在其前端部分設(shè)有與樹脂導(dǎo)管3相連的入口通道15，其位于射料桿推進極限的上方。如圖3所示，所述的入口通道15在其到達注射壓缸12的內(nèi)周面12b之前被傾斜，以便塑化的樹脂可以以單一的方向沿注射壓缸12的內(nèi)周面流進壓缸。
如圖4所示，注射壓缸12在射料桿沖程L1后部位置上垂直貫穿一個鉆孔16，所述的鉆孔16通過注射壓缸和射料桿之間的間隙，從而排出留在間隙中的樹脂，同時也用作排氣孔(exhaust hole)。帶式加熱器17裝在注射壓缸的周圍以產(chǎn)生一個大的加熱區(qū)，該加熱區(qū)的長度L2大于射料桿的沖程L1并延伸超過鉆孔16。應(yīng)該理解的是，與傳統(tǒng)裝置相比，本發(fā)明裝置的注射壓缸的溫度高。傳統(tǒng)裝置中加熱區(qū)的長度基本上與射料桿的沖程相等。
另一方面，塑化裝置2包括內(nèi)部裝有塑化螺桿20、前端設(shè)有出口通道21的塑化料筒22，牢固夾持塑化料筒22的后端的夾持筒23(holder cylinder)，與夾持筒23的后端相連用于來回移動螺桿的液壓缸24，以及接在液壓缸24后端用于驅(qū)動螺桿20旋轉(zhuǎn)的傳動馬達25。
傳動馬達25有一個傳動軸25a，其與夾持筒23的旋轉(zhuǎn)軸23a連接并向后延伸通過液壓缸24的活塞24a，其軸向可動地固定在夾持筒23中。旋轉(zhuǎn)軸23a的前端與螺桿的后端20a相連，并且通過介于其間的構(gòu)件23b與活塞24a相連，其連接方式是使旋轉(zhuǎn)軸23a只能軸向與活塞24a一起移動以驅(qū)動螺桿20來回運動。在構(gòu)件23b中插入塞子23c以限制螺桿20的軸向運動。
在塑化料筒22的外周安裝有帶式加熱器26，在其后部由向上延伸的送料口27與夾持筒23相連。
如圖5和圖6所示，螺桿20的前端有一個具有圓錐狀頭部的蘑茹狀止逆閥28。塑化料筒22的前端部分有一凹陷區(qū)，其外形與止逆閥的頭部相配合使之容納止逆閥的頭部并且在止逆閥頭部周圍留有通道與出口通道21連通。塑化料筒22上還裝有環(huán)形閥座29與止逆閥28頭部傾斜的后側(cè)相接。
盡管通道隨注射的樹脂的類型不同而有不同的構(gòu)造，但如果止逆閥28的直徑為36mm，那么止逆閥28和閥座29之間的間隙21a的尺寸至少為1.0-1.5mm，并且在止逆閥28和凹陷區(qū)壁面之間有足夠大的間隙。如果間隙21a小于0.5mm，則在塑化料筒中會由摩擦生熱，而間隙21a若大于2.0mm，則需太長的時間來關(guān)閉閥以有效地阻止料筒中的樹脂回流。
樹脂導(dǎo)管3包括內(nèi)徑為5-10mm的細金屬管，在管的外周裝有帶式加熱器31，在較上部位裝有合適的混合裝置32。金屬管30在注射壓缸12的入口通道15和塑化料筒22的出口通道21之間傾斜安放，并分別通過接頭30a和30b固定。
混合裝置32可以選自不同類型的市售商品，包括那些含有多個以不同方向安放的扭曲帶狀金屬片并層疊以形成多層結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，以及那些含有多個以不同方向安放的十字金屬片并層疊以形成多層結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。因為可根據(jù)待混合和注射的樹脂的類型選擇用于本發(fā)明的不同的混合裝置，所以可以不考慮待注射樹脂的類型而選擇相同的和單一的用于注塑裝置的塑化螺桿20。
注射裝置1和塑化裝置2通過夾持筒23呈垂直并列式安裝，夾持筒23固定于安裝在注射壓缸12上方的支撐臺18，而注射裝置1的液壓缸14固定在可滑動基座6上，基座6通過注嘴接觸筒5(nozzletouch cylinder)與塑模緊固件的固定板4連接。
具有上述構(gòu)造的預(yù)塑化式注塑裝置以如下方式操作。
當液壓流體供入液壓缸24的后腔時，螺桿20隨著活塞24a和旋轉(zhuǎn)軸23a一起向前移動(1.0mm)，從而將止逆閥28傾斜的后部與閥座29分離并打開閥。大約同時，通過傳動馬達25使螺桿20和旋轉(zhuǎn)軸23a一起旋轉(zhuǎn)以塑化已通過供料口27供入塑化料筒22的樹脂，塑化的樹脂逐漸被向前推進，并通過止逆閥28和閥座29之間的間隙以及與該間隙相連的出口通道21流入樹脂導(dǎo)管3。
在樹脂導(dǎo)管3中，塑化的樹脂由混合裝置32進行攪打和捏合以增加塑性并改善顏色分布直至其最終流入注射壓缸12的入口通道15，這樣與僅由螺桿20塑化樹脂相比，此時的樹脂的均勻性得到了改進。應(yīng)該理解的是，如果混合裝置安裝在注射壓缸12的前端部分12a的通道中而不是在樹脂導(dǎo)管3中，加到流經(jīng)其中的樹脂上用于注射的壓力的損失將很顯著，因為混合裝置有阻力并且會生熱。然而，由于混合裝置實際上設(shè)在樹脂導(dǎo)管3中并在樹脂進入注射壓缸12之前在導(dǎo)管中捏合樹脂，所以混合裝置對樹脂產(chǎn)生的阻力可以忽略不計。因此可以不必將注射壓力定得很高以補償由混合裝置32的阻力引起的壓力損失。
隨之，由混合裝置32捏合的樹脂通過注射壓缸12的傾斜的入口通道15流進注射壓缸12，以向射料桿10的前端加壓使之后退至預(yù)定位置，從而注射壓缸12的前端被送入樹脂，因而終止了操作中的供料循環(huán)。
在供料循環(huán)中，樹脂通過傾斜的入口通道15流進注射壓缸12，并且沿一個方向流經(jīng)注射壓缸12的內(nèi)周面12a。然后，當射料桿10在進入的樹脂的壓力下后退時，樹脂流象水平渦流一樣從入口通道15導(dǎo)向下部。這樣，樹脂流不會分為兩個支流，也不會向在傳統(tǒng)注塑裝置中垂直設(shè)置的入口通道中那樣在壓缸中相對于入口通道位置處形成支流匯合。因此在注射壓缸中不會產(chǎn)生滯留情況。
當射料桿10到達終端位置以終止供料循環(huán)時，螺桿20停止旋轉(zhuǎn)，塑化樹脂的操作暫時中止。一旦塑化樹脂的操作暫時中止后，液壓流體立即加到液壓缸24的前腔以促使螺桿20后退。其結(jié)果是，止逆閥在其傾斜的背部重重地擠壓閥座29從而關(guān)閉閥，塑化料筒22的前端被阻斷而打斷了樹脂流，從而一旦螺桿20停止旋轉(zhuǎn)，就不會有樹脂流入注射壓缸。
因為當螺桿20回退，時閥被關(guān)閉，留在閥前部的樹脂沒有被向前推，因此可以保證射料桿10停在預(yù)定位置。所以在每一供料循環(huán)中總是有預(yù)定量的樹脂保留在注射壓缸12的射料桿前端。
如果加到停留在止逆閥28前部的樹脂上的反壓太高，在殘余樹脂壓力下樹脂可能會繼續(xù)流進注射壓缸，從而在閥28關(guān)閉后使注射壓缸處于過量供料狀態(tài)。然而，上述現(xiàn)象可以通過下述方法避免，即測定螺桿停止旋轉(zhuǎn)后射料桿的位置，以上述方法精確關(guān)閉閥28，用所測定的位置來終止供料循環(huán)。
另外，如果是這種情況，當射料桿后退至某一位置，而在此位置時螺桿也停止旋轉(zhuǎn)時，塑化循環(huán)可以被中止，所述的位置可以參照由射料桿10終止供料循環(huán)時的正常位置而得以預(yù)定。隨后，在殘余樹脂壓力下注射壓缸繼續(xù)被供入樹脂，直到射料桿10到達終止供料循環(huán)的正常位置，而此時螺桿20向后退關(guān)閉閥并終止供料循環(huán)。
當供料循環(huán)終止時，射料桿10開始將注射壓缸中的樹脂注入塑模。當閥關(guān)閉時向前推進射料桿10時，注射壓缸中的樹脂通過注嘴11注入塑模(未示出)。由射料桿10加向樹脂用于注射的壓力也通過保留在樹脂導(dǎo)管中的樹脂作用于塑化料筒。然而，由于止逆閥28是關(guān)閉的，所以沒有樹脂流回塑化料筒，而注射壓缸中保存的所有樹脂都通過注嘴11被注出。
當注射循環(huán)完成后，螺桿20由液壓缸24向前推進，當它被傳動馬達25驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時即開始新一輪的供料循環(huán)。
在一個實驗中比較了傳統(tǒng)裝置和本發(fā)明裝置在射料桿終端位置及被注射的樹脂重量之間的差異。其中傳統(tǒng)裝置在注射循環(huán)開始后即關(guān)閉止逆閥，而本發(fā)明的裝置是在螺桿停止旋轉(zhuǎn)后立即關(guān)閉止逆閥。下表1示出了實驗的結(jié)果。
由表1可以看出，在本發(fā)明裝置在螺桿停止旋轉(zhuǎn)后立即關(guān)閉止逆閥的情況下，射料桿到達其終端位置時是很穩(wěn)定的，從而縮小了每一個供料循環(huán)中供出的樹脂重量的差異，止逆閥在每一個注射循環(huán)中有效地阻止了樹脂回流進入塑化料筒，從而每個注射循環(huán)中注射的樹脂重量差別在最小水平，因而使不合格產(chǎn)品的發(fā)生降到最低限度。
表1
設(shè)計的射料桿終端位置20.0mm，樹脂類型GPPS，塑化螺桿直徑36.0mm射料桿直徑 36.0mm即使當注射壓缸不得不在高反壓下被供入樹脂時，所述的裝置也不必作出任何改動，在塑化循環(huán)后通過關(guān)閉止逆閥可以使注射壓缸的射料桿穩(wěn)定地停在預(yù)定位置上。因此，無論樹脂是何種類型以及所涉及的塑化參數(shù)，注射壓缸總是可以被精確地供入預(yù)定量的樹脂。
由于射料桿是軸向運動以進行供料及注射循環(huán)，所以樹脂可以流入注射壓缸和射料桿10之間的間隙，然后逐步地向壓缸后部移動。然而，由于有效加熱區(qū)域L2長于射料桿的沖程L1并且孔16被加熱區(qū)L2的后部覆蓋，因此樹脂在其中不會固化并且可以通過孔16安全地從注射壓缸中排出。
另外由于加熱區(qū)L2超過了射料桿10的沖程L1，射料桿10的溫度可以保持在高于傳統(tǒng)裝置中射料桿的溫度，因此注射壓缸供入樹脂部分的溫度以及其中所含的樹脂的溫度可以保持穩(wěn)定。
因此，由保留在壓缸和射料桿之間的間隙中的樹脂固化而引起的對射料桿滑動產(chǎn)生的阻力及注射壓缸中的壓力損失可降至最低水平，可以很容易地從壓缸中排出樹脂從而避免了任何可能出現(xiàn)的樹脂滯留情況，實際操作中射料桿就可以避免受到存在于所述間隙中的樹脂的所產(chǎn)生的可能的負面影響，如不成一線而使射料桿和注射壓缸互相刮擦，以及間隙中的樹脂膠凝?？赡艽嬖谟陂g隙中的氣體也可由孔16抽出。
圖7和圖8示出了另外兩個本發(fā)明的實施方案，其中的樹脂導(dǎo)管3不同于上述的實施方案。
所述的樹脂導(dǎo)管3包括一個內(nèi)徑為8mm、長度為250mm的小鋼管30(長度為內(nèi)徑的31倍)。
圖7中的小鋼管30垂直安裝并與塑化料筒22的前端22a以及注射壓缸12的前端部分12a相連。所述的前端22a內(nèi)部設(shè)有一個用來打開和關(guān)閉塑化料筒22的出口通道的止逆閥33，所述的止逆閥33被一彈簧構(gòu)件34定期地推至關(guān)閉位置。小鋼管30的外周裝有復(fù)合溫控裝置，該裝置包括冷卻套35和設(shè)在冷卻套四周的帶式加熱器31，其用來冷卻及改善流經(jīng)樹脂導(dǎo)管3的熔融樹脂的熱量分布。
圖8中的樹脂導(dǎo)管3包括一個垂直安裝的小鋼管30以及一個水平安裝的與管30相連的小管36。水平小管36的外周設(shè)有帶式加熱器37以對流經(jīng)其中的樹脂再加熱，還有一個止逆閥33裝在兩個小管的接頭處。通過這種設(shè)置，由于流經(jīng)樹脂導(dǎo)管3的熔融樹脂可以被補充加熱，因此其對于溫度的控制要優(yōu)于只裝有一個冷卻套的樹脂導(dǎo)管。
在上述任意一種實施方案中，與傳統(tǒng)的注塑裝置相比，樹脂在加熱到相對較高的溫度下的塑化料筒22中被塑化，因而，如果樹脂中有冷卻的部分，則在其進入注射壓缸之間前它們被加熱至所希望的溫度。
溫控裝置被設(shè)計成將樹脂導(dǎo)管3冷卻到低于塑化溫度，從而流經(jīng)其中的熔融樹脂可以呈合適于注射的預(yù)定溫度?？梢酝ㄟ^合適地操作冷卻套35和帶式加熱器31來達到這類預(yù)定溫度。流經(jīng)樹脂導(dǎo)管3的樹脂遇到來自樹脂導(dǎo)管3的阻力，該導(dǎo)管具有小至8mm的內(nèi)徑但長度很長，這樣當樹脂流經(jīng)導(dǎo)管3時，樹脂中不均勻的熱量分布(若存在)就得以改善。另外，在流進注射壓缸22之前，樹脂直至其中心均由冷卻套35或帶式加熱器31控制到適于注射的溫度。
下表2示出了對于各種不同類型的樹脂的塑化溫度，由溫控裝置控制的流經(jīng)樹脂導(dǎo)管的樹脂的預(yù)定溫度，以及熔融樹脂的溫度。
表2
圖9的曲線示出了本發(fā)明的和傳統(tǒng)的預(yù)塑化式注塑裝置中樹脂溫度和經(jīng)過時間(elapse of time)之間的關(guān)系。圖9中，A和B分別代表圖7和圖8的實施方案的曲線，而C代表傳統(tǒng)裝置的曲線。
由曲線可以清楚地看出，A和B均未顯示出注入注射壓缸中熔融樹脂的溫度有任何波動；而C則顯示了樹脂溫度有顯著的波動，這種波動也許反映了熔融樹脂中熱量分布不均勻。
當樹脂導(dǎo)管3的直徑小于5mm時，發(fā)現(xiàn)樹脂導(dǎo)管3對熔融樹脂的阻力非常大并且樹脂被注入壓缸所需的時間也很長，而如果樹脂導(dǎo)管3的直徑大于10mm，而導(dǎo)管又相當長時，樹脂導(dǎo)管的阻力又太小而不足以改善注入壓缸中的樹脂的熱量分布。
當樹脂導(dǎo)管中裝有控制流經(jīng)其中的熔融樹脂的溫度的裝置時，不僅僅是注入注射壓缸的樹脂的熱量分布由于樹脂導(dǎo)管的阻力而得以改善，而且熔融樹脂還可以以控制的溫度被注射。其結(jié)果是，與傳統(tǒng)裝置相比，本發(fā)明的裝置可達到令人滿意的對熔融樹脂溫度的控制。
本發(fā)明的注塑裝置可以改善熔融樹脂的熱量分布并進而使模塑樹脂產(chǎn)品無殘余應(yīng)力這一事實使得本發(fā)明的裝置特別適合于生產(chǎn)精密產(chǎn)品，如厚透鏡、棱鏡及其它光學(xué)產(chǎn)品，以及其它精密設(shè)備。
上述實施方案中，樹脂都是通過旋轉(zhuǎn)螺桿而塑化，當然塑化樹脂的操作也可通過射料桿完成。類似地，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對樹脂導(dǎo)管3、入口通道15、排出殘余樹脂用的孔16及其它元件的設(shè)置作出改動。另外，本發(fā)明的概念不僅可用于預(yù)塑化式注塑裝置，也可用于其它類型的裝置。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)塑化式注塑裝置，包括一個內(nèi)部設(shè)有射料桿的注射壓缸和一個內(nèi)部設(shè)有塑化螺桿或射料桿的塑化料筒，所述的注射壓缸和塑化料筒并列設(shè)置并通過樹脂導(dǎo)管相連，樹脂導(dǎo)管連接位于注射壓缸前端的、并限定射料桿推進極限的入口通道和位于塑化料筒前端的出口通道，從而向注射壓缸的前端區(qū)域供入在塑化料筒中熔融的樹脂，而位于注射壓缸前端區(qū)域的樹脂通過射料桿注入塑模，其特征在于，所述的樹脂導(dǎo)管為細金屬管，其內(nèi)徑為5-10mm，管長度比管內(nèi)徑至少大5倍，優(yōu)選為20-40倍，樹脂導(dǎo)管的外周設(shè)有溫度控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)塑化式注塑裝置，其中，所述的溫度控制裝置為帶式加熱器或包括冷卻套和位于冷卻套外周的帶式加熱器形成的多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的預(yù)塑化式注塑裝置，其中，所述的樹脂導(dǎo)管的上部至少裝有一個混合裝置。
4.一種預(yù)塑化式注塑裝置，包括一個內(nèi)部設(shè)有射料桿的注射壓缸和一個內(nèi)部設(shè)有塑化螺桿或射料桿的塑化料筒，所述的注射壓缸和塑化料筒并列設(shè)置并通過樹脂導(dǎo)管相連，樹脂導(dǎo)管連接位于注射壓缸前端的、并限定射料桿推進極限的入口通道和位于塑化料筒前端的出口通道，從而向注射壓缸的前端區(qū)域供入在塑化料筒中熔融的樹脂，而位于注射壓缸前端區(qū)域的樹脂通過射料桿注入塑模，其特征在于，其進一步包括位于塑化料筒前端的止逆閥，止逆閥呈蘑茹狀并具有一個基本上為圓錐狀的頭部和一個傾斜的后部，塑化料筒的前端部分設(shè)有一個對應(yīng)于止逆閥的圓錐狀頭部的、用于接納止逆閥的凹陷區(qū)，在閥與凹陷區(qū)的壁部之間有一間隙用以保證樹脂通道與裝置的樹脂導(dǎo)管相連接，在料筒中與止逆閥傾斜的后部相對地設(shè)有一個環(huán)形閥座。
5.如權(quán)利要求4所述的預(yù)塑化式注塑裝置，其中所述的止逆閥是如此設(shè)計的，即當塑化料筒停止操作后止逆閥立即與螺桿一起縮進，并在其傾斜的后部與閥座接觸從而阻斷由環(huán)繞止逆閥的間隙組成的樹脂通道。
6.如權(quán)利要求4所述的預(yù)塑化式注塑裝置，其中所述的止逆閥是如此設(shè)計的，即在塑化料筒停止操作后止逆閥縮進并由螺桿關(guān)閉，同時調(diào)節(jié)射料桿的位置。
7.一種預(yù)塑化式注塑裝置，包括一個內(nèi)部設(shè)有射料桿的注射壓缸和一個內(nèi)部設(shè)有塑化螺桿或射料桿的塑化料筒，所述的注射壓缸和塑化料筒并列設(shè)置并通過樹脂導(dǎo)管相連，樹脂導(dǎo)管連接位于注射壓缸前端的、并限定射料桿推進極限的入口通道和位于塑化料筒前端的出口通道，從而向注射壓缸的前端區(qū)域供入在塑化料筒中熔融的樹脂，而位于注射壓缸前端區(qū)域的樹脂通過射料桿注入塑模，其特征在于，入口通道在其到達注射壓缸的內(nèi)周面之前進行傾斜。
8.一種預(yù)塑化式注塑裝置，包括一個內(nèi)部設(shè)有射料桿的注射壓缸和一個內(nèi)部設(shè)有塑化螺桿或射料桿的塑化料筒，所述的注射壓缸和塑化料筒并列設(shè)置并通過樹脂導(dǎo)管相連，樹脂導(dǎo)管連接位于注射壓缸前端的、并限定射料桿推進極限的入口通道和位于塑化料筒前端的出口通道，從而向注射壓缸的前端區(qū)域供入在塑化料筒中熔融的樹脂，而位于注射壓缸前端區(qū)域的樹脂通過射料桿注入塑模，其特征在于，注射壓缸在其壁上設(shè)有鉆孔用以排出留在壓缸和射料桿之間的間隙中的樹脂，孔的位置位于射料桿沖程的后面，同時注射壓缸還設(shè)有能提供有效地覆蓋鉆孔的加熱區(qū)域的帶式加熱器。
全文摘要
一種預(yù)塑化式注塑裝置，包括一個內(nèi)部設(shè)有射料桿的注射壓缸和一個內(nèi)部設(shè)有塑化螺桿或射料桿的塑化料筒，所述的注射壓缸和塑化料筒并列設(shè)置并通過樹脂導(dǎo)管相連，樹脂導(dǎo)管連接位于注射壓缸前端的、并限定射料桿推進極限的入口通道和位于塑化料筒前端的出口通道，從而向注射壓缸的前端區(qū)域供入在塑化料筒中熔融的樹脂，而位于注射壓缸前端區(qū)域的樹脂通過射料桿注入塑模，借助這種導(dǎo)管，流經(jīng)其中的樹脂在其到達注射壓缸之前被再一次捏合以改善熱量分布和可塑性。
文檔編號B29C45/53GK1115715SQ9510301
公開日1996年1月31日 申請日期1995年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月18日
發(fā)明者滝沢清登, 清水久登 申請人:日精樹脂工業(yè)株式會社