专利名称：注射模制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于可发泡材料的注射模制装置，该注射模制装置包括一塑化装置，而塑化装置相继包括一其中容纳要塑化的材料的进料部分、一塑化材料的转化区域和一排出塑化和压实后的材料的排出区域，还包括一将发泡剂分配到塑化和压实的材料中的分配装置，以及一将混合后的发泡剂溶解于材料中的压力腔，材料可由所述压力腔经一节流装置供应到一模具。
(2)背景技术在相关技术领域中，注射模制装置是众所周知的。塑化装置的进料段通过一料斗将颗粒状材料或粉末形式的可用作可塑化材料的聚合物供应到塑化装置。继进料段之后，材料在注射模制装置的转化区域中被塑化和压实，最后，在排出区域中排出。在传统的注射模制装置中，材料通过一节流装置或类似装置直接排到模具中。
但是，如果所使用的材料是可发泡材料，那么必须借助分配装置将发泡剂加入塑化和压实材料中。所给发泡剂是经过计量的，在混合器中混合发泡剂和材料之后，发泡剂在所述混合器之后的压力腔中溶解在材料中。
随后，将其中溶解了发泡剂的一定量的材料通过节流装置供应到模具，从而产生出最终的产品。在节流装置和模具中，材料中发生核生成，至少一定量的分子的聚合出现在核生成的这些位置中并随着压力的下降和在材料硬化之前，从发泡剂形成气泡(bubble)。对于微孔材料，这些泡沫的直径从几微米到50或甚至100微米。对于亚微孔泡沫中，所述泡沫的直径甚至比这些更小。这些泡沫应尽可能均匀地分布在材料中且直径几乎相等。
在已有技术的注射模制装置中，是在材料塑化之后在塑化装置中进行发泡剂分配的。塑化装置可包括在转化区域与排出区域之间的混合器，使得发泡剂和材料的混合在塑化装置中进行。在已有技术的注射模制装置中，排出区域之后跟着在塑化装置内的压力腔，所述压力腔中的压力和温度条件处在发泡剂将会溶解在材料中的这种状态。
随后，发泡剂溶解在其中的材料经节流装置从压力腔供应到模具。
(3)本
发明内容
本发明的目的是改进上述那种类型的注射模制装置，即可以以简单的方式形成压力腔，而且压力腔的容积大小可以改变，此外，材料很容易被送到所述压力腔，也很容易从所述压力腔中排出。
根据权利要求1的特征，该目的是由这样的特征实现的，即压力腔形成在两柱塞之间，这两个柱塞可在压力缸内进行轴向移动，尤其是可彼此独立地移动。
具有简单结构设计并包括所有区域的塑化装置可由一挤压机形成。
为了能够随后分别对塑化装置和挤压机进行改装翻新，分配装置和/或混合器和/或压力腔可以制成一模件或组件(module)，该模件或组件能够通过一凸缘固定于挤压机的排出端。该模件或组件能与塑化装置和注射模制装置兼容。
为了使混合操作独立于挤压机，混合器可以与塑化装置分开来，混合器可包括一可转动地支承在基本上是圆筒形的混合腔内的混合螺杆。
为了在压力腔中获得一独立于混合器中的压力的压力，混合腔通过一可被至少一个柱塞封闭的供应孔连接于压力缸。材料和发泡剂的混合物通过该供应孔供应到压力腔，在压力腔内，当供应孔被封闭时，可以以一适当方法使混合物在排入模具之前先被加压。
当混合螺杆和压力缸基本上彼此平行地延伸时，就可获得例如一紧凑的模件或组件。
特别是为了在供应孔关闭之后首先分别相对于节流装置和模具打开压力腔，从压力缸的纵向轴线的方向看，压力缸可以连接于相对供应孔偏移的节流装置。
可以想象，当节流装置基本上由一通向压力缸内部的输出孔形成时，这样的节流装置就构成了一个非常简单的装置。
为了能够适应不同尺寸的模具和/或压力腔中所需的不同压力，可通过调整柱塞之间的距离来改变压力腔的容积。当这些柱塞可在压力腔连接于供应孔的接纳位置与压力腔连接于输出孔的排出位置之间移动时，柱塞的一个简单循环就可实现生产多个模制零件。在接纳位置，压力腔具有供应到其中的材料和所需数量的发泡剂并处在所需压力之下。通过调整柱塞，压力腔可移位，在移位时，压力腔中的压力根据需要可增加、减少或保持不变。当两柱塞根据要求移位时，压力腔与输出孔之间彼此连通，发泡剂溶解在其中的材料通过节流装置转移到模具。
由于只使用输出孔作为节流，在排出位置，当输出孔被一用作一确定减压率的位置可改变的节流柱塞的柱塞封闭时，就可得到一预定的减压率。
与已有技术不同，已有技术对于模具的注射率，是通过沿挤压机的输出端方向移动挤压机螺杆确定的，而本发明的一个实施例是这样构思的在柱塞的排出位置，一个作为压力柱塞的柱塞在一可控制的方式之下朝节流柱塞移动，从而确定进入模具的注射率。
为了也可以进行两组份注射模制，至少一个柱塞设置有一用于将未起泡的塑化材料送到输出孔的横向孔。
这样的横向孔可以用简单的方法实现，当在柱塞的贯通位置，横向孔有一旁路孔连接于输出孔，所述旁路孔与塑化装置连通。旁路孔使得材料可直接从塑化装置输送到节流装置，用不着该材料经过混合器和压力腔。当混合器继续运行时，为了防止材料供应到压力腔，供应孔可以用在贯通位置的柱塞封闭。
本发明的一个实施例可以将一定量的未起泡材料从塑化装置经横向孔供应到节流装置，材料的可以定量是因为在挤压机的排出端与挤压机螺杆之间形成了一挤压机前腔。当挤压机螺杆轴向朝挤压机前腔移动时，所述前腔中的材料将通过旁路孔和横向孔供应到节流装置。
为了用一简单的方式将塑化装置和挤压机分别连接于混合器和横向孔，在挤压机之后是分岔成一朝混合器延伸的混合器孔和旁路孔的排出孔。
为了在混合器中进行混合之前以一简单的方法将发泡剂送到材料，发泡剂可通过分配装置被送到混合器孔。通过在混合器孔中进行分配步骤，起泡可同时在一窄的横截面中发生。
为了确定发泡剂的所需量以获得微孔或亚微孔材料，可根据挤压机螺杆的进给速度来控制发泡剂的分配。
在一较佳实施例中，当所述压力腔充有材料时，可在可变的压力腔中保持所需的扩散压力，当所述压力腔中充有材料时，根据所需扩散压力，至少一个柱塞可以移离另一个柱塞。
根据本发明，还可以这样来保持材料中的扩散压力，当压力腔被灌注材料时，两柱塞可同时沿节流装置方向移动。
为了使传统的塑化装置或挤压机可以以简单的方式适应处理至少是微孔材料的注射模制过程，本发明构造成组件或模件可以是一个预制模件装置，其中，所有子装置诸如混合器、分配装置、具有柱塞的压力缸和节流装置都预先被组装起来。
另外要提出的是，发泡剂可是一种化学的或物理的发泡剂，二氧化碳(CO2)或氮气(N2)可较佳地作为物理发泡剂。
(4)附图简要说明下面结合附图详细地描述本发明的较佳实施例，附图中
图1示出了通过本发明注射模制装置的一个截面，其中包括通过一凸缘固定于塑化装置的一模件或组件。
(5)具体实施方式
图1示出通过本发明注射模制装置1的一个实施例的一个截面。注射模制装置包括一挤压机形式的塑化装置3，塑化装置3包括一挤压缸41和一可转动地支承在挤压缸内的挤压机螺杆31。塑化装置3包括一进料段4，图中仅示出其中的一部分，在进料段内，颗粒状形式或粉末状形式的材料2由一图中未示出的料斗供给。进料段4后面是一转化区域5，在该转化区域，进给的材料被塑化和压实。在转化区域后面是排出区域6，在该区域中，塑化和压实的材料2通过塑化装置(挤压机)3的排出端30转移到通过一凸缘35固定于塑化装置3的模件或组件16。
模件或组件16可连接于任何传统的挤压机3上，使得该挤压机转变成一生产微孔材料的注射模制装置1。
模件或组件16包括一分配装置7(图中仅示出其中的一部分)、一混合器9、一压力腔10和一节流装置11。节流装置11后面是一传统的注射模制模具12。
分配装置7用于分配发泡剂、尤其是诸如二氧化碳(CO2)或氮气(N2)的物理发泡剂。分配发生在排出孔33分岔成一混合器孔34和一旁路孔29之后处。排出孔33从挤压机3的排出端30延伸入模件16，根据图1，混合器孔34从排出孔33直角地分岔到左侧。分配装置7的末端是所述混合器孔34中的气体排出端36。
旁路孔29先沿排出孔33方向延伸，然后相对于所述排出孔33平行地向右拐弯，朝向压力腔10。
混合器孔34通向混合器9，它是由一可转动地支承在一混合腔17中的混合螺杆18所形成的。为清楚起见，图中既没有示出支承部分，也没有示出混合螺杆18的驱动装置。
为了提高混合腔9的混合效果，将若干定位销39支承在模件16内，使得它们能够垂直于混合螺杆18的纵向轴线20固定在位。一供给孔19与所述定位销39相对地形成在所述模件16中，所述供应孔19的一端通入混合腔17，另一端通入压力腔10。
压力腔10形成在压力缸13的内部22，所述压力腔10的两侧由柱塞14、15界定。压力腔的容积可通过改变所述柱塞14、15之间的距离24而改变。
在图1中，柱塞15作为一压力柱塞设置在接纳位置25，在该位置，供应孔19通向压力腔10，当柱塞14处于位置25时，所述柱塞14的端表面沿虚线延伸。
压力腔10和压力缸13设置成它们的纵向轴线21平行于混合螺杆18的纵向轴线20，两柱塞14、15可沿方向37、38彼此独立地移动。
在排出位置26，压力柱塞15设置在用虚线表示的位置15、26，柱塞14作为节流柱塞设置在所示输出位置26，在该位置，构成节流装置11一部分的输出孔23暴露出来。输出孔23设置成其位置与供应孔19相对并沿纵向轴线21的方向平行于所示供应孔19偏移。
节流柱塞14设置成它部分地覆盖输出孔23，从而可确定压力腔10内的减压率。当节流柱塞14处在输出位置26时，压力柱塞15可沿节流柱塞的方向从用虚线表示的输出位置前进，以通过输出孔23沿模具12的方向逐步供应容纳在压力腔10中的材料，材料中有发泡剂溶解在其中。
节流柱塞14有一设置在其中的横向孔27(图中的横向孔27用虚线表示)，在一贯通位置28中，横向孔27将输出孔23连接到旁路孔29。当节流柱塞14在贯通位置28时，未起泡(ungassed)的材料2由挤压机3经旁路孔29和横向孔27提供给输出孔23，由此到节流装置11，随后到模具12。
下面，将简单地描述本发明注射模制装置的工作模式。
注射模制件工作时，为气体定量、分配/混合气体和材料或将气体溶解在材料中、注射和膨胀的步骤都是在模件或组件16内进行的。该模件16通过一凸缘固定于一传统塑化装置(挤压机)3上。
挤压机螺杆31通过孔的系统将塑化材料供应到混合器9，该混合器较佳地被驱动。在所述混合器9中，混合借助分配装置7分配的发泡剂。柱塞14、15在接纳位置25，在压力腔10内部22的供应孔19暴露出来。
起泡(gassed)和混合后的材料进入在两柱塞14、15之间的压力腔10，该两个柱塞彼此相向移动，其中一个根据所需的扩散压力朝输出孔23减速的朝后移动。混合的发泡剂在塑化材料的压力下溶解。
随后，两柱塞共同朝输出孔23移动，同时保持所需的扩散压力，当它们到达输出孔时，材料开始膨胀到模具12中，在这过程期间，开始形成泡沫。节流柱塞14与输出孔23的重叠确定了减压率，压力柱塞15的移动确定了塑化材料的注射率和注射压力。节流柱塞14与输出孔23一起作为可被控制的节流装置11。压力柱塞15作为注射缸，用于灌注模具12和产生相应的保持压力。
当保持压力终止时，两柱塞14、15沿供应孔19的方向后退，开始进入一新的循环。
根据本发明，材料和发泡剂的混合独立于挤压机螺杆。此外，扩散压力独立于混合器中的压力和挤压机螺杆的压力，这是因为所述扩散压力取决于压力腔10的容积。也可完成两组份注射模制，所述两组份注射模制包括例如以下步骤首先通过横向孔27将未起泡材料供应到模具12，然后通过混合器9、压力腔10和输出孔23将起泡材料供应到所述模具12。借助分配装置7对发泡剂进行确切计量是根据挤压机3的给料速度40进行的，起泡可在一窄的横截面例如在混合器孔34方便地进行。
由于本发明的节流装置11，可获得预定减压率而不用任何现有的、已有技术形式的节流装置，本发明是由节流柱塞14和输出孔23的合作产生节流效果的。
此外，由于混合器9而获得独立于挤压机螺杆的混合过程，该混合器9与压力腔同时保证首先供应到压力腔10的材料也能通过节流装置11首先地供应到模具12。
权利要求
1.一种用于可发泡材料(2)的注射模制装置(1)，它包括—一种塑化装置(3)，它相继包括一其中容纳要塑化的材料(2)的进料部分(4)、一塑化材料的转化区域(5)和一排出塑化的和压实的材料的排出区域(6)；—一将发泡剂(8)分配到塑化和压实的材料(2)中的分配装置(7)；—均匀地混合发泡剂(8)和塑化及压实材料(2)的混合器(9)，以及—一溶解材料(2)中的混合的发泡剂(8)的压力腔(10)，材料可由所述压力腔经一节流装置(11)供应到一模具(12)，其特征在于，压力腔(10)形成在两柱塞(14，15)之间，这些柱塞可在压力缸(13)内轴向移动，尤其是可彼此独立地移动。
2.如权利要求1所述的注射模制装置，其特征在于，塑化装置(3)是一挤压机。
3.如权利要求1或2所述的注射模制装置，其特征在于，分配装置(7)和/或混合器(9)和/或压力腔(10)组成一模件或组件(16)，该模件能够通过一凸缘固定于挤压机(3)的排出端(30)。
4.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，混合器(9)包括支承在基本上是圆筒形的混合腔(17)内的混合螺杆(18)。
5.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，混合腔(17)通过一可被至少一个柱塞(14，15)封闭的供应孔(19)连接于压力缸(13)。
6.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，混合螺杆(18)和压力缸(13)的纵向轴线(20，21)基本上彼此平行地延伸。
7.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，从压力缸(13)的纵向轴线(21)的方向看，压力缸(13)连接于相对供应孔(19)偏置的节流装置(11)。
8.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，节流装置(11)基本上由一通入压力缸(13)内部的输出孔(23)所形成。
9.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，可通过调整柱塞(14，15)之间的距离(24)来改变压力腔(10)的容积。
10.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，这些柱塞(14，15)可在使压力腔(10)连接于供应孔(19)的接纳位置(25)与使压力腔(10)连接于输出孔(23)的排出位置(26)之间移动。
11.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，在排出位置(26)，输出孔(23)被一用作一确定减压率的节流柱塞的柱塞(14)封闭，封闭部分的多少是可以改变的。
12.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，在排出位置(26)，一个作为压力柱塞的柱塞(15)在可以控制的情况下朝节流柱塞(14)移动，从而确定进入模具(12)的注射率。
13.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，至少一个柱塞(14，15)设置有一用于将未起泡的、塑化材料(2)送到输出孔(23)的横向孔(27)。
14.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，在柱塞(14，15)的贯通位置(28)，横向孔(27)使一旁路孔(29)连接于输出孔(23)，所述旁路孔(29)与塑化装置(3)连通。
15.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，在贯通位置(28)，供应孔(19)被封闭。
16.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，一挤压机前腔(32)形成在挤压机(3)的排出端(30)与挤压机螺杆(31)之间。
17.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，在挤压机(3)之后是分岔成一朝混合器(9)延伸的混合器孔(34)和旁路孔(29)的排出孔(33)。
18.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，发泡剂(8)可通过分配装置(7)被送到混合器孔(34)。
19.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，发泡剂(8)的分配是可以根据挤压机螺杆(31)的进给速度来控制的。
20.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，根据所需的扩散压力，当压力腔(10)灌注有材料时，至少一个柱塞(14，15)可移离另一个柱塞(15，14)。
21.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，在保持所需扩散压力的同时，两柱塞(14，15)可同时沿节流装置(11)方向移动。
22.如前述权利要求中的至少一个所述的注射模制装置，其特征在于，模件是一个预制的模件装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于可发泡材料的注射模制装置,其中,混合入的发泡剂可在压力腔内溶解在材料中,其特点是压力腔形成在两柱塞之间,该两柱塞可在压力缸内部作轴向移动。
文档编号B29K105/04GK1382080SQ00811800
公开日2002年11月27日 申请日期2000年7月13日 优先权日1999年7月14日
发明者T·赫尔曼, J·赫尔曼, E·许尔曼, K·克拉威特 申请人:德国德马格欧冠有限公司