专利名称：连续注射模制的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模制方法。本发明特别涉及一种用于塑料的连续注射模制方法。
当需要生产具有不连续三维成形体的连续材料段时，利用挤塑技术所形成的一个塑料带实质上可被冲成(例如，冲切)塑料带。当需要将所述材料冲成一个带以使三维成形体形成在所述带中时，所述带的厚度通常受到限制。通常，所述带越厚，形成在所述带中的三维成形体的质量受损的可能性越大。换言之，从一个塑料带上冲下材料以形成三维成形体可能会导致三维成形体的形成不精确。
利用常规注射模制技术也可形成具有三维成形体的材料段。当利用一种注射模制方法形成三维成形体时，尽管通常相对于所述成形体的宽度和高度，其厚度是不受限制的，但是所述注射模制方法通常受到长度的限制。一个注射模制带的长度通常不可超过几英尺，这是由于受到注射模制设备以及所述注射模型的高成本的限制。特别是，用于一个注射模制方法的设备尺寸以及所述方法的成本会随着利用所述方法所生产的一个带的长度的增加而增大。因此，当利用注射模制方法制作一个较长的三维成形体的带时，通常必须将较短的带组合在一起以形成一个较长的带。
尽管挤塑技术适用于制作长材料带，而注射模制技术适用于在短材料带中形成三维成形体，但是挤塑技术以及注射模制技术都不特别适于形成包括三维成形体的具有任意厚度的长材料带。因此，人们需要一种用于形成具有三维成形体的长材料带的方法。即，人们需要一种用于形成基本上具有任意厚度、宽度和长度且具有一种非恒定横截面的材料带的方法。
本发明涉及一种用于形成具有非恒定横截面的连续材料段的方法和装置。根据本发明的一个方面，一种用于形成具有大体非恒定横截面的连续材料段的方法包括为一个单一的转动成型轮提供所述材料的步骤。所述材料处于第一状态，所述成型轮包括一个模板，利用所述模板可以将所述材料制成一种三维成形体。所述方法还包括使所述材料定形的步骤以将所述材料制成一种延展带，所述延展带中具有至少一种三维成形体。仅利用所述单一成型轮即可制成所述延展带及三维成形体。
在一个实施例中，所述方法包括通过将所述材料从熔融状态冷却至固态以对所述延展带进行冷却的步骤。在这样一个实施例中，所述方法还可包括从所述单一成型轮上取下所述经过冷却的延展带，以及使所述经过冷却的延展带通过一个整形轮以去除所述经过冷却的延展带的任意曲率。
利用本发明所涉及的方法形成一种其上具有三维成形体的连续或延展的材料段能够使所形成的材料段具有大体任何适合的厚度，例如大于1/8英寸的厚度。另外，所述材料段具有大体任意的长度。在理论上，可以形成长度“无限”的材料段。
通过下面参照附图对本发明的详细描述可以明显地看出本发明的这些和其它优点。
图1是本发明的一个实施例所涉及的一个连续注射模制装置的一个示意图。
图2是一个整带生产线的示意图，其中包括本发明一个实施例所涉及的一种连续注射模制装置(即图1中所示的装置102)。
图3是本发明的一个实施例所涉及的一个成型轮和一个成型模具的示意图。
图4a是本发明的一个实施例所涉及的一个成型模具(即，图3中所示的成型模具302)的示意图。
图4b是本发明一个实施例所涉及的一段具有三维成形体的带的示意图，其中所述三维成形体被一个连接板互连在一起。
图5是本发明的另一个实施例所涉及的一个成型轮和一个成型模具的示意图。
一种连续注射模制方法实质上是将连续挤塑技术与不连续模制方法的结合。在一个实施例中，所述连续注射模制方法能够连续地生产利用一个连接板互连在一起的不连续的、重复的三维成形体以使一个包括所述连接板和三维成形体的完整的“带”具有一种大体非恒定的横截面。
尽管一个具有将不连续的三维成形体互连在一起的连接板的带可用于各种不同的目的，其中一种特别适用的目的包括利用所述连接板和所述成形体固定多个管道。例如，所述带可用作一个管夹以将换热管固定在且以均匀的间距分布在所述不连续的三维成形体之间。
图1是本发明的一个实施例所涉及的一个连续注射模制装置的示意图。一个连续注射模制装置102包括一个成型轮106，一个曲线形模具110(例如以热装或者压力装配的方式)装配在所述成型轮106上。可利用一个马达驱动成型轮106。或者，利用一个机构(诸如一个可使成型轮106转动的拔具)为成型轮106提供动力。一个连续注射模制方法使用从一个挤塑装置114输出的材料(例如熔融塑料)，所述挤塑装置114具有一个模具118，所述模具118具有一个外表面，所述外表面被加工成能够与曲线形模具110的外表面配合的形式。为了便于描述，模具118没有被表示成与模制轮106的外表面(例如曲线形模具110)配合的状态。应该理解的是，成型轮106的外圆周或表面通常是曲线形模具110，利用一种方法(诸如激光切割)在所述曲线形模具110上形成成形的凹痕。即，曲线形模具110可被认为是成型轮106的外表面。成形凹痕用于将熔融塑料制成与一个连接板互连的三维成形体。
在熔融塑料从模具118输出并且进入到形成在所述曲线形模具110上的凹痕或凹穴中后，可利用一个辊122压平所述熔融塑料。辊122通常用于压平在所述曲线形模具110的凹穴中的熔融塑料表面并且不是用于将熔融塑料制成三维成形体。换言之，辊122实质上用于将熔融塑料压入到所述凹穴中并且大大地减少形成在所述三维成形体周围的飞边。应该理解的是，可使用一个刮刀(未示出)代替辊122或者与辊122一起工作以将熔融塑料压入到所述凹穴中并可大大地减少飞边的形成。如果需要的话，可设置一个收集斗以收集多余的模制材料。
可利用各种不同的方法对在所述曲线形模具110中的熔融塑料进行冷却。在一个实施例中，使成型轮106和曲线形模具110转动通过一个冷却液体(例如水)池126，从而使塑料被冷却以及凝固。在另一个实施例中，在所述冷却液体池126的位置处利用一种冷却喷射方法使曲线形模具110的凹穴中的塑料凝固。
塑料冷却后，通过利用一个拔具直接将部分凝固的塑料从成型轮106上拉出或者通过利用一个刮刀130，使凝固的或者至少部分凝固的塑料(即，模制塑料连接板)从曲线形模具110的凹穴排出。可由一种诸如黄铜的材料制成的刮刀130通常被设置在能够使所述刮刀130与曲线形模具110的凹穴底部接触的位置处以从所述曲线形模具110中排出所述塑料。
尽管人们在减少所产生的飞边数量方面下了许多功夫，但是在一些情况下飞边还是会形成在所述连续带上。因此，可提供一个飞边去除刮刀131(或者其它适用的飞边去除装置)以在所述连续带从所述成型轮106上取下之前去除形成在所述连续带两侧上的飞边。在一些实施例中，可仅设计一个能够实现刮刀130和飞边去除刮刀131两个功能的刮刀。在其它实施例中，飞边去除可结合到所述平整操作步骤中。
所述凝固塑料通常具有一定的曲率，这是由于它是通过围绕成型轮106形成的缘故。当希望去掉所述曲率时，所述凝固塑料可通过一个沿着与成型轮106转动方向相反的方向转动的滑轮134。滑轮134的反向转动用于至少部分地去掉所述凝固塑料的曲率。
装置102是一个用于将熔融塑料制成模制塑料带的生产线的一部分。图2是一个整带生产线的示意图，其中包括本发明所涉及的一个连续注射模制装置(即，图1中所示的装置102)。可使用一个熔融塑料源202将熔融塑料供给到模制装置102。如参照图1所描述的，模制装置102有效地输出一个凝固塑料连接板。可使用一个拔具206从装置102拉出所述凝固塑料连接板。应该理解的是，在一个实施例中，所述拔具206还可用于为所述装置102的一个成型轮提供动力。在一个实施例中，可使用一个冷却槽210在由装置102所生产的塑料连接板处于一个大体矫直取向后使所述塑料连接板得到进一步凝固。在所述塑料连接板被适当地凝固后，可使用一个切割装置214将所述塑料连接板切割成所需的段。或者，不是利用切割装置214对所述塑料连接板进行切割，而是例如利用一个卷绕装置(未示出)使所述塑料连接板被卷绕。
应该理解的是，一个整带生产线的结构布置是可以改变的。例如，不是在所述连接板被拔具206拉出后利用切割装置214对凝固的塑料连接板进行切割，而是大体将所述塑料连接板直接从装置102的一个刮刀(诸如图1中所示的刮刀130)处引导到切割装置214或者一个卷绕装置。或者，一个飞边去除装置或平整装置可被设置在所述连续注射模制装置102和拔具之间。
参照图3对本发明的一个实施例所涉及的一个曲线形模具的结构进行描述，其中包括用于形成一个将不连续的三维成形体互连的连续注射模制连接板的凹穴或凹痕。相对于一个成型轮306和一个滑轮310示出了一个曲线形模具302。应该理解的是，在一个实施例中，曲线形模具302可是一个被焊接到一个环中的激光切割或机加工片材并且以热装的方式装配到成型轮306上。
将曲线形模具302制成如图4中所示的一个装配到成型轮306上的环可容易地对曲线形模具302进行改变。换言之，当需要改变一个将不连续的三维成形体互连的连接板的整体形状或结构时，可容易地制作一个新的曲线形模具以代替曲线形模具302。例如，一个板可被激光切割，制成一个环，将其紧固到成型轮306上，并用作一个模制表面。在一个实施例中，具有不同模制容积和形状的附加的环可被紧固到曲线形模具302上以形成复杂的模制形状，从而能够同时生产多个模制塑料连接板。或者，可方便地使用具有不同曲线形模具的附加成型轮。
在所述实施例中，模板采用被安装到成型轮306上的曲线形模具302的形式。这所带来的一个主要优点在于，能够以成本相对低廉的方式改变所述模制连接板的形状(例如，通过简单地制成一个新的模具并且将所述新的模具安装到一个旧的成型轮或一个新的成型轮上)。但是，应该理解的是，在其它实施例中，所述成型轮306的外表面本身可被机加工成一个用作一个模板的模制表面。即，所述成型轮306的外圆周被切割成或者制成包括所需模制特征和凹痕的形式。这所带来的最大问题是，这种对成型轮306的机加工是比较昂贵的。
如图4a和4b中所示，曲线形模具302用于将一种熔融材料制成一个带410，所述带410包括一个将不连续成形体416互连的连接板414。因此，曲线形模具302包括各种凹穴402。没有以带410相对于曲线形模具302的比例示出，所示的仅是为了进行描述。另外，所示的带410是在经过一个用于将长度较大的材料切割成较短的带的过程(如前面参照图2所述的)后的状态。由于曲线形模具302的上述结构，因此带410通常可具有任何长度。带410的长度不受曲线形模具302的尺寸的限制，相反仅受到由所用熔融材料的量的限制。
如上所述，一个成型轮具有在其外圆周上的模板。但是，一个成型轮的模制表面相对于一个成型轮可处于不同的位置处。图5是本发明的另一个实施例所涉及的一个成型轮和一个模制表面或成型表面的示意图。一个成型表面510可处于一个成型轮502的侧面以使熔融材料可从一个挤塑装置514通过一个设置在模制轮侧面510上的挤塑模具518被供给。如图中所示，成型表面510可被制成一个盘。将成型表面510制成一个盘能够当需要制成不同形态的三维成形体时可以方便地更换所述成型表面510。
与一个成型轮和一个成型表面(例如一个曲线形模具)相关的整体尺寸通常可根据特定应用的要求进行改变。在一个特别用于形成如图4中所示的连接板的一个实施例中，所述连接板是一个用于将塑料换热器中的换热管与太阳能加热面板固定在一起的连接带，一个成型表面的外径可在约12英寸至24英寸的范围之间，而在所述成型表面中的凹穴深度大约为1/4英寸。当然，为了满足一个特定应用的要求可以改变这些尺寸。
尽管前面仅对本发明的几个实施例进行了描述，但是应该理解的是，本发明可以在不脱离本发明保护范围的情况下以其它多种形式实施。例如，尽管前面所述的连续注射模制方法适用于形成一种长度不受限制的长塑料连接板或带，所述长连接板或带可被切割成独立的带，但是应该理解的是，这种连续注射模制方法可以是一个形成一种不连续的三维成形体的片材的方法的一部分。即，利用一个连续注射模制方法所生产的长度不受限制的连接板可被切割并且结合(例如，焊接)在一起以使所述连接板形成一个实际上为一种模制阵列件的片材。这样一个模制阵列件可适于用作一种栅格或一种滤网。
尽管如上所述，在一种连续注射模制产品中的一种适用材料是塑料，但是应该理解的是，各种材料都可用于制作一种连续注射模制产品。类似地，可用金属材料制作成型轮和曲线形模具，而用于制作成型轮和曲线形模具的材料也可在不脱离本发明的保护范围的前提下进行改变。
应该理解的是，所述连续注射模制方法适用于制作能够适合各种不同用途的且横截面可变的连续模制成形体。尽管上述方法用于形成一种能够固定换热管的连接板，但是该方法的应用也是可变化的。例如，这种方法可用于生产一种能够与一种轮齿和齿轮系统结合使用的连续带。在一些实施例中，需要在所述模制轮周围的不同位置处形成不同的三维成形体。因此，本发明实施例应该被认为是对本发明的描述而不是对其的限定，本发明不限于这里所给出的各个细节，并且可在后面的权利要求所限定的保护范围内进行改变。
权利要求
1.一种用于制作具有非恒定横截面的延展带的方法，所述方法包括为一个单一的转动成型轮提供一种熔融模制材料，所述转动成型轮包括一个模板，所述模板上具有适于形成所述模制材料中所需特征的结构，从而形成一个具有非恒定横截面的延展带；当所述成型轮转动时对所述成型轮内的熔融材料进行平整；以及从所述成型轮上取下所述经过平整的具有非恒定横截面的延展带。
2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当所述带处在所述成型轮上时对经过平整的带进行冷却的步骤，冷却使所述模制材料转变成第二状态。
3.一种如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在取下所述带后使所述延展带通过一个整形轮的步骤，所述整形轮能够基本上去掉由成型轮带给所述延展带的曲率，从而使所述延展带得到矫直。
4.一种如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对经过矫直的带进行冷却的步骤。
5.一种如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述每一个冷却操作包括使所述带通过一个冷却水槽或者利用冷却水对所述带进行喷射。
6.一种如权利要求1-5中任何一项所述的方法，其特征在于，所述延展带的厚度大于约1/8英寸，所述方法还包括将所述带切割成长度大于约6英尺的段的步骤。
7.一种如权利要求1-6中任何一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当所述带仍然处在所述成型轮上时对所述带进行去除飞边处理的步骤。
8.一种用于制作具有非恒定横截面的延展带的方法，所述方法包括为一个单一的转动成型轮提供一种熔融模制材料，所述转动成型轮包括一个模板，所述模板上具有适于形成所述模制材料中所需特征的结构，从而形成一个具有非恒定横截面的延展带；当所述成型轮转动时对所述成型轮内的熔融材料进行平整；当所述经过平整的带处于成型轮上时对所述带进行冷却，其中冷却使模制材料转变成第二种状态；当所述带仍然处在所述成型轮上时，对所述延展带进行去除飞边的处理；将去除飞边的平整带从所述成型轮上取下；在取下所述带后使所述带通过一个整形轮，所述整形轮基本上能够去掉由成型轮施予所述带的曲率，从而使所述连续带得到矫直；以及将所述带切割成多个延展带。
9.一种如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在切割步骤前对经过矫直的带进行冷却的步骤。
10.一种如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述每一个冷却操作包括使所述带通过一个冷却水槽或者利用冷却水对所述带进行喷射。
全文摘要
本发明涉及一种用于形成具有非恒定横截面的连续材料段的方法和装置。根据本发明的一个方面，一种用于形成具有非恒定横截面的连续材料段的方法包括为一个单一的转动成型轮提供所述材料的步骤。所述材料处于第一状态，所述成型轮包括一个模板，利用所述模板可以将所述材料制成一种三维成形体。所述方法还包括使所述材料定形的步骤以将所述材料制成一种延展带，所述延展带中具有至少一种三维成形体。仅利用所述单一成型轮即可制成所述延展带及三维成形体。在一个实施例中，所述方法包括通过将所述材料从熔融状态冷却至固态以对所述延展带进行冷却的步骤。
文档编号B29D29/00GK1397423SQ01123349
公开日2003年2月19日 申请日期2001年7月16日 优先权日2001年7月16日
发明者R·O·罗德斯 申请人:法夫科公司