用于由纤维强化的塑料制造多层的空心模制件的装置和方法

用于由纤维强化的塑料制造多层的空心模制件的装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于由纤维强化的塑料注塑多层的空心模制件的装置，具有第一注塑单元，该注塑单元具有第一外部模具半部和第一型芯，它们能同轴地相对移动，并且在其闭合状态下形成伞状的第一浇道和连接在第一浇道上的用于制造预注塑件的第一型腔。所述装置具有第二注塑单元，其具有第二外部模具半部，第一型芯连同位于其上的预注塑件可被带到第二外部模具半部，其中第一型芯和第二外部模具半部能同轴地相对移动的并且在它们之间在闭合状态下形成伞状的第二浇道和连接在第二浇道上的用于制造模制毛坯件或中间注塑件的第二型腔，其中第二浇道和第二型腔在内侧通过预注塑件限定。此外本发明涉及一种用于制造多层的孔的模制件的方法。
【专利说明】用于由纤维强化的塑料制造多层的空心模制件的装置和方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于由纤维强化塑料注塑多层的空心模制件的装置，所述装置具有第一注塑单元，所述第一注塑单元具有外部的第一模具半部和第一型芯，它们能相对彼此移动并能相对于彼此同轴地移动，并且在其闭合状态下在它们之间形成伞状的第一浇道和连接在第一浇道上的用于制造预注塑件的第一型腔。此外本发明还涉及一种用于特别是使用所述装置由纤维强化塑料制造多层的空心模制件的方法，其中，在构成第一伞状冒口的情况下将塑料材料通过伞状的第一浇道注射到第一型腔中。

【背景技术】
[0002]通常已知的是，使用伞状冒口注塑旋转对称的特别是管形的塑料模制件。由此实现了均匀填充型腔的整个横截面，而不会在注塑的模制件中产生减小强度的接缝。
[0003]根据现有技术的伞状冒口通过中间供给的漏斗形浇道形成。该浇道将中间的与待制造的注塑件同轴的喷射点与型腔连接。一个空间区域、也就是所谓的冒口锥直接位于伞状冒口之前，即直接位于将液体的塑料模制材料提供到浇道中的通道的喷嘴侧端部上，喷嘴将塑料材料注入该空间区域中。冒口锥过渡到伞状冒口，其中在过渡区域上伞状冒口几何结构具有大于135°的锥角，从而塑料模制材料在锥形的供应通道的端部上转向到部分径向的方向。该塑料模制材料随后伞状地以一个相对于模制件轴线恒定的角流到型腔。在根据现有技术的浇道的接近型腔的端部上，如此实现喷射的塑料模制材料的重新转向几乎90°，使得塑料模制材料沿轴向进入型腔中。在其他实施变型中伞状的浇道以钝角过渡到型腔。
[0004]在制造注塑的模制件之后应该将伞状冒口连同冒口锥形除去。此时产生废料并且还需要对模制件进行再加工。然而伞状冒口适用于制造具有高尺寸稳定性的高质量模制件。
[0005]在实践中多层塑料模制件的制造是高度有意义的。这样的模制件由两个或多个单个制成的塑料层组成。在此首先制造预注塑件并且随后将另一个层或多个层在注塑中模制或施加在其上。因为相应的塑料层相对制造完成的模制件的材料厚度较薄，所以相应的塑料层的收缩效应对整个模制件的影响较小，从而可以通过多层注塑方法制造尺寸精确的模制件。
[0006]对于该技术的应用的另外的动机在于这样的可能性，即由不同塑料材料构成各个层，这些塑料材料这样可以准确地与特定的应用范围相适配。这样的技术作为双组分(2K)注塑是已知的。如此例如弹性塑料可以形成其中一个层或者喷注在预注塑件的一部分上，从而可以由该层/该部分吸收或缓冲撞击或振动。此外可以在这样的位置使用特别硬的低磨损的塑料材料，在所述位置，模制件与移动的其他构件接触或者相对于静止的构件本身移动。


【发明内容】

[0007]本发明的任务在于提供一种装置和方法，该方法改进了并且以高的尺寸稳定性实现用于制造具有伞状冒口的空心模制件已知的注塑方法，其中应该实现在待制造的模制件中强化纤维的有目的的定向。
[0008]该任务通过具有权利要求1的特征的装置以及通过具有权利要求19的特征的方法解决。有利的改进方案在从属权利要求中给出。
[0009]按照本发明提出一种用于由纤维强化的塑料注塑多层的空心模制件的装置，所诉装置具有第一注塑单元，所述第一注塑单元具有第一外部模具半部和第一型芯，它们能相对彼此同轴地移动，并且在其闭合状态下在它们之间形成伞状的第一浇道和连接在第一浇道上的用于制造预注塑件的第一型腔，其中，所述装置具有第二注塑单元，所述第二注塑单元具有第二外部模具半部，第一型芯连同位于其上的预注塑件能被带到所述第二外部模具半部，其中第一型芯和第二外部模具半部能相对于彼此同轴地移动并且在它们之间在闭合状态下形成伞状的第二浇道和连接在第二浇道上的用于制造模制毛坯件或中间注塑件的第二型腔，其中第二浇道和第二型腔在内侧通过预注塑件限定。
[0010]此外按照本发明提出一种用于由纤维强化塑料制造多层的空心模制件的方法，其中，在第一步骤中，在构成第一伞状冒口的情况下，将塑料材料通过伞状的第一浇道注入第一型腔中，并且在第二步骤中，在构成第二伞状冒口的情况下，将塑料材料通过伞状的第二浇道注入第二型腔中，其中第二浇道通过第一伞状冒口限定，而第二型腔通过填充第一型腔的塑料材料限定，并且各伞状冒口接着被分离，以便获得模制件。
[0011]本发明实现了一种伞上伞的注塑方法。由此在唯一的制造方法中实现了在材料组分之间的紧密的形锁合连接，从而在制造的模制件中不需要附加的装配步骤并且可以最优地利用所有材料组分的材料潜力。通过按照本发明的方法可以制造特别是尺寸精密的多层的空心的特别是旋转对称的塑料模制件。
[0012]两个型腔分别通过圆柱形环形空间形成。在此环绕第一塑料层喷注第二塑料层，其中分别沿轴向朝待制造的模制件从一个端部出发，即平行于模制件轴线进行喷射。在第一步骤中制造预注塑件连同伞状冒口，该伞状冒口在第二步骤中形成用于第二层的型腔的内侧边界。由此第二浇道获得与第一浇道或第一伞状冒口相同的几何结构。在第二步骤中因此将塑料材料喷注到预注塑件上，从而第二塑料层与第一塑料层实现部分材料锁合、部分力锁合的连接。
[0013]本发明的优点在于，不仅沿轴向填充第一型腔，而且填充第二型腔。由此塑料材料在第二步骤中的流向相对于在第一步骤中的流向总是平行的，或者说各流向沿平行的曲线分布。
[0014]不仅在第一和第二浇道中，而且在第一和第二型腔中都是这种情况。
[0015]不仅在预注塑件的制造中而且在外部层或外部层之一的构成中由此实现均匀的流动前锋，由此避免了在第二层或另外的层中出现接缝。通过塑料材料在整个圆周上均匀地填充该腔，也就是说在整个圆周上形成具有相同特性、特别是相同的流动速度、相同的压力、相同的温度等的闭合的流动前锋，第二层或另外的层也获得非常均匀的材料特性。由此避免了模制毛坯件弯曲和倾斜地变形。尽管存在带有预注塑件的材料复合体，由此实现了，不形成机械应力，该机械应力可能导致模制件中的裂缝。该模制件因此可以精确和尺寸稳定地制造。
[0016]在第二步骤中，在塑料材料的喷射时避免了附加的压力损耗，并且在塑料材料中可能存在的强化纤维和/或其他填料相同地分布并且在两个层中相同地定向。
[0017]按照本发明，第一或第二塑料材料或者两种塑料材料可以是纤维强化的，例如包含碳纤维、金属纤维、玻璃纤维和/或芳纶纤维，以便获得更高的机械强度，用于承受径向并且可能还有轴向的力。
[0018]按照本发明的方法优选可以中改进，即在第三步骤中，将塑料材料通过第三伞状的浇道注入第三型腔中，形成第三伞状冒口，其中第三浇道通过第二伞状冒口限定并且第三型腔通过填充第二型腔的塑料材料限定，并且其中各伞状冒口接着被分离以便获得模制件。
[0019]按照本发明的装置可以相应地具有第三注塑单元，所述第三注塑单元具有第三外部模具半部，第一型芯连同位于其上的中间注塑件可被带到所述第三外部模具半部，其中第一型芯和第三外部模具半部能相对于彼此同轴地移动并且在它们之间在闭合状态下形成伞状的第三浇道和连接在第三浇道上的用于制造模制毛坯件的第三型腔，其中第三浇道和第三型腔在内侧通过中间注塑件限定。
[0020]在该改进方案中，绕第二塑料层喷注第三塑料层，从而该第三塑料层与第二塑料层实现部分材料锁合、部分力锁合的连接。在第三步骤中，也沿轴向朝待制造的模制件、即平行于模制件轴线进行喷射，从而沿轴向填充第三型腔。在第一步骤中，制造预注塑件连同伞状冒口，而在第二步骤中制造中间注塑件，其在第三步骤中形成用于第三层的型腔的内侧边界。由于第二浇道或者更准确地说中间注塑件的在其中制造的第二伞状冒口的几何机构，第三浇道也获得与第二伞状冒口相同的几何结构。在第三步骤中塑料的流向同样平行于在第一和第二步骤中的流向。
[0021]如上所述，可以在各个方法步骤中使用相同的塑料材料或至少相同的塑料基本材料。在使用两种不同的具有相同的塑料基本材料的塑料材料时，可以在预注塑件与外部塑料层之间构成特别强和好的材料连接。在相同塑料基本材料的情况下这些塑料基本材料可以通过不同填料进行优化。备选地可能的是，通过相同的材料优化塑料基本材料，然而在各个塑料基本材料中所述材料的百分比成分是不同的。此外备选地也可以在各步骤中使用完全不同的塑料材料，特别是热固性塑料、热塑性塑料、弹性体或材料配对。
[0022]例如至少在第一步骤中，喷射的塑料材料可以是摩擦学上有效的材料。摩擦学上有效的材料特别的突出之处在于，高的耐磨性、即低磨损，同时好的润滑特性。特别是当待制造的模制件的内侧贴靠在另一构件上并且在模制件与该构件之间发生相对移动时，由这样的材料组成的第一塑料层特别是有利的。例如当模制件形成旋转的轴上的轴承时发生这样的情况。
[0023]作为用于第一步骤的塑料材料可以应用PEEK (聚醚醚酮)、PEK (聚醚酮)、PEI (聚醚酰亚胺)、PAI (聚酰胺亚胺)、PPE (聚苯醚)、PPA (二甲酰胺)或者上述材料的组合。而且对于第二塑料材料可以采用所述塑料。这意味着，整个模制毛坯件可以由这些材料之一组成。然而对于确定的模制件有利的是，例如模制件应构成用于轴的滑动轴承，仅模制件的内层由高质量的特别是摩擦优化的塑料喷注，与之相对地在第二步骤中喷射的塑料材料可以由传统塑料组成。在此例如考虑采用PP(聚丙烯)、PPS(硫化聚苯醚)或PE(聚乙烯)，它们在理想情况下也是纤维强化的，以便提高模制件的强度。与前述塑料相比，这些塑料是较经济的热塑性塑料。
[0024]优选地可以采用摩擦学上有效的塑料材料PEEK，所述塑料掺有碳纤维成分和/或石墨成分和/或纳米填料氧化钛和/或硫化锌。PEEK已经具有好的摩擦特性、非常好的温度稳定性、高的化学耐抗性并且还是环保的。碳纤维补充并且改善这些特性:降低摩擦系数，提高耐磨性、强化机械稳定性并且改善热和电的传导性。而且石墨作为PEEK基质中的附加材料有助于改善和补充PEEK的特性:如也由此降低摩擦系数，降低在干式运行中的磨损率，改善导电性并且使PEEK具有抗静电特性
[0025]按照另一备选，在第二和/或第三步骤中，注入的塑料材料可以是弹性体。其优点在于，可以承受撞击并且吸收振动。优选地弹性体可以在相对于弹性体硬化的内部和外部塑料层之间构成为中间层。
[0026]按照本发明，第一注塑单元包括第一外部模具半部以及第一型芯，它们能相对于彼此同轴地移动。这意味着，第一型芯可移动到外部模具半部中，外部模具半部可移到型芯上或者两个模具部分共同地彼此嵌套移动。第一型芯优选由内部模具半部承载，该第一型芯与内部模具半部固定连接。特别是该第一内部模具半部可以相对于第一外部模具半部进行直线移动运动。在第一外部模具半部中存在限定模制件的塑料层的外部轮廓的凹口，第一型芯可同轴地设置到该凹口中。此时第一型腔位于第一型芯与第一模具半部的限定凹口的内壁之间。
[0027]第一注塑单元还包括用于将塑料材料注入第一浇道或者第一型腔中的第一喷嘴。该第一喷嘴通入凹口中，其中该第一喷嘴适合地通入伞状浇道的中心点，特别是通到其鞍点。
[0028]当各模具半部合拢之后，将塑料材料喷射到第一型腔中，该塑料材料在硬化或冷却之后形成预注塑件。接着第一外部模具半部和第一型芯相对于彼此移动分开。而且这可以这样发生，即内部模具半部从外部模具半部移出，外部模具半部由内部模具半部移动离开或者两个模具半部共同地相互移动分开。
[0029]接着第一型芯连同预注塑件被带到按照本发明的装置的第二注塑单元。第二注塑单元的第二外部模具半部具有限定待制造的模制件的第二塑料层的外部轮廓的凹口。第二外部模具半部中的凹口大于第一外部模具半部中的凹口，因为第一型芯连同预注塑件必须放置在该凹口中并且在预注塑件与限定凹口的第二外部模具半部的内壁之间必须构成第二型腔。
[0030]第二注塑单元、特别是第二外部模具半部可以与第一外部模具半部一体地构成，或者是注塑机、即按照本发明的装置的分离的部分。后者的优点在于，第二注塑单元为了维护或维修目的可以独立于第一注塑单元或者第一外部模具半部被拆卸和更换。
[0031]为了构成第二型腔，第一型芯和第二外部模具半部相对于彼此合拢。随后将塑料材料注入第二型腔中，以便制造中间注塑件或模制毛坯件。最后将第二外部模具半部和第一型芯相对相互移开。作为中间注塑件在这种情况下表示所制造的模制件，该模制件在随后的注塑步骤中被进一步模制，也就是说此时还没有实现其最终的设计。与之相对地模制毛坯件表示带有一个或多个伞状冒口的待制造的模制件，所述伞状冒口在注塑过程之后被机械分离，以便获得具有其最终形状的完成的模制件。
[0032]第二注塑单元同样包括用于将塑料材料注入第二浇道或第二型腔中的喷嘴。该第二喷嘴通入第二外部模具半部的凹口，其中该第二喷嘴适合地通入伞状的第二浇道的中心点，特别是其鞍点。
[0033]第一型芯可以通过不同方式带动，即移动。按照第一变型方案，型芯是一个可旋转的转盘的部分，该型芯由转盘朝外部模具半部的方向延伸。通过将转盘旋转一个确定的角此时可以将型芯从第一外部模具半部带到第二外部模具半部。
[0034]备选地型芯可以是可移动的滑块的部分，其中型芯朝外部模具半部的方向延伸。优选地通过滑块沿确定的路段的直线移动此时可以将型芯从第一外部模具半部带到第二外部模具半部。
[0035]在转盘的情况下确定的角或者在滑块情况下确定的路线取决于两个外部模具半部相互的间距，或者更准确地说取决于第一和第二型腔的轴线的间距，以及在转盘的情况下附加地取决于转盘的旋转轴线关于型腔轴线所设置的位置。
[0036]优选地滑块可以具有第二型芯，该第二型芯有利地如第一型芯那样由滑块朝外部模具半部的方向延伸并且因此与第一型芯一起被移动。在此第二型芯在滑块上如此设置，使得当第一型芯与第二外部模具半部合拢时，该第二型芯与第一外部模具半部合拢。由此在第一和第而型芯之间存在同步移动。
[0037]在滑块的情况下，在两个型芯之间的间距正好等于第一与第二型腔的轴线之间的间距。如果将滑块从第一外部模具半部向第二外部模具半部移动该间距，则第二型芯与第一外部模具半部同心。滑块也可以具有第三或更多的型芯，所述型芯沿一排设置，并优选与第二型芯是相同的或相互间隔开，如第一型芯与第二型芯那样。这意味着，滑块可以以一定路段间歇地直线移动，该路段对应于型芯的间距。这使得，第一型芯连同预注塑件由第一外部模具半部被带到第二外部模具半部，并且同时下一个未被喷注的型芯移动到第一外部模具半部。
[0038]转盘优选也可以具有第二型芯，该第二型芯有利地如第一型芯那样从转盘朝外部模具半部的方向延伸并且因此与第一型芯一起移动。在此第二型芯如此设置，使得当第一型芯与第二外部模具半部合拢时，该第二型芯与第一外部模具半部合拢。由此在第一和第二型芯之间存在同步移动。
[0039]在转盘上也可以提供第三或甚至另外的型芯，所述型芯适合地沿与旋转轴线同心的圆设置，并且优选与第二型芯相同或相互间隔开，如第一型芯与第二型芯那样。这意味着，η个型芯的轴线形成对称的η边形，绕其中心点旋转。此时转盘以对应于η边形的边长的转角的间歇转动导致，第一型芯连同预注塑件由第一外部模具半部被带到第二外部模具半部，并且下一个未被喷注的型芯移动到第一外部模具半部。旋转轴线或η边形的中心点的位置相应地可如此选择，使得型芯的轴线与型腔的轴线重合。如果型腔的轴线的间距是a,而所述圆的半径是r,则转角a = 2arcsine (a/2r)。
[0040]滑块或转盘优选是内模具半部的部分。滑块或转盘但是也可以形成或承载内模具半部。如果滑块或转盘以及两个外部模具半部互碰，那么同时构成第一和第二腔。那么随后可以将塑料模制材料喷射到第一和第二腔中，从而在第一腔中制造预注塑件而在第二腔中制造中间注塑件或模制毛坯件。这意味着，将在第一步骤中提供的塑料材料喷射到第二型芯上，而将在第二步骤中提供的塑料材料喷射到承载预注塑件的第一型芯上。
[0041]已经证实，在使用纤维强化的塑料时，在传统的伞状冒口几何结构中出现剪切作用，由此损坏强化纤维，特别是使其断裂。此外塑料模制材料在传统的冒口几何结构中在喷射中的转向导致聚合分子的拉伸，由此改变塑料模制材料的特性。此外在浇道内有转角的转向位置、台阶、棱边、侧凹部和其他障碍总是在流动的塑料模制材料内导致湍流，由此不能实现确定的纤维定向。这对模制件的稳定性产生不利影响。但在高质量的纤维强化的塑料模制材料中在模制件内完全确定的纤维定向是期望的，因为纤维定向一方面影响机械强度特性，另一方面影响塑料的收缩并由此影响待制造的模制件的尺寸稳定性。因此有利的是，特别是对流动有利地构造浇道，即尽可能地没有有转角的转向位置、台阶、棱边、侧凹部和其他障碍，以便在塑料模制材料进入型腔中获得强化纤维的确定的均匀的定向。
[0042]如此第一浇道可以具有一个球形区域，该球形区域可由注入的塑料材料首先流动通过。这意味着，第一塑料材料在注入之后首先流动通过第一浇道的该球形区域，并且随后才进入第一型腔中。相比于如这在现有技术中所用的漏斗形的浇道，本发明因此提出，球形地构成第一浇道，从而冒口几何形状和最后在注塑过程之后存在的伞状冒口球形地是以半球壳或截球的形式。但在此非强制地要求，该球形区域形成完整的半球壳。该球形区域备选地可以由半球壳部分形成。通过球形形状虽然相比于按照现有技术的漏斗形实施方案增大了浇道内的流动路径，在现有技术的漏斗形实施方案中浇道的横截面是V形的，然而浇道的球形几何结构提供了对流动有利的特性，尤其因为该球形形状是旋转对称的并且在入口和出口侧没有棱角。
[0043]由喷嘴出发，塑料材料优选在中央注入球形区域中并且接着弧形地在第一浇道中被引导，以便随后进入型腔中。这意味着，第一浇道的横截面至少部分是半圆形或半圆弧段形。塑料材料在球形浇道中受到较小的剪切作用，从而较小地损坏可能存在的强化纤维并且不发生塑料聚合物的大分子的拉伸。此外强化纤维可以沿流动方向最佳地定向，从而强化纤维在进入相应的型腔中时不具有不规则的结构。这还促成了更好和可重现的模制件特性。
[0044]该球形区域可以直接通入第一型腔中，即平行于轴线地过渡到该第一型腔中。在该情况下，该球形区域通过完整的半球壳形成。由此避免了模制材料的进一步的偏转，该偏转可以导致流动湍流。
[0045]备选地第一浇道可以具有至少两个几何结构不同的区域。每个几何结构在此实现了特别的优点。如此可以在该球形区域与第一型腔之间特别是附加地存在一个锥形区域和/或一个或两个圆柱形区域。这也适用于第二浇道。
[0046]例如合理的是，第一浇道在其球形区域与型腔之间还具有一个锥形区域，该锥形区域连接在球形区域上。由此可以减小球形区域的直径和/或不需要形成完整的半球壳，从而也减小了第一浇道的球形区域的体积。由此通过待分离的第一浇道产生少量废料，这特别是对于高质量的贵的塑料模制材料是特别重要的并且实现了更经济的制造。
[0047]在降低废料的背景下，第一浇道的宽度、即两个对置的限定第一浇道的壁的与流向垂直的间距通常保持尽可能地小，以便使得伞状冒口几何结构的总体积最小化。因此，第一型腔的宽度，即待制造的预注塑件的壁厚通常大于第一浇道的宽度或者大于形成的第一伞状冒口的壁厚。就是说，第一型腔与第一浇道的连接部的横截面小于伞状冒口自身的横截面。这也是因为希望能更容易地将伞状冒口由模制件除去。
[0048]由此然而在从伞状冒口几何结构到型腔的过渡部、以下称为分型部之后从塑料模制材料看来形成侧凹部。在塑料模制材料平行于轴线地从第一浇道流入第一型腔中时，能导致所谓的自由射流形成，即导致在第一型芯的侧面上超前移动的流，所述流此时没有或者仅仅不足地建立与第一型腔的外壁的接触。该接触虽然随着塑料模制材料的不断注入或与之有关的在第一型腔内形成的压力而得到改善，然而这也不能实现在塑料模制材料与腔外壁之间的最佳的接触。也可以在模型的侧上确定部分地存在该效果。
[0049]为了阻止或至少减小自由射流形成的前述效果，第一浇道的锥形区域可以直接通入第一型腔，从而模制材料的流在进入型腔时与模制件轴线成斜角地走向并且完全朝型腔的外壁的内侧定向。在塑料模制材料与型腔外壁之间的接触可以由此得到改善。所述实施方案实现了钟形横截面的伞状冒口。
[0050]已经证实特别有利的是，锥形区域、特别是主流动方向形成与型芯/模制件的轴线(伞状冒口中轴线)的在20°与40°之间、特别是20°至30°、优选在22°与23°之间的半锥角。由此尽可能好地避免与型腔外壁的接触损耗。
[0051]优选地第一浇道在其球形区域与第一型腔之间、特别是在球形区域与锥形区域之间具有一个构成为圆柱形的区域。备选或附加地另一个圆柱形区域可以位于锥形区域之后。这具有两个效果。通过圆柱形区域可以一方面专门根据使用的塑料模制材料确定喷嘴与型腔之间的间距。因为圆柱形区域延长了与型腔的间距。如果必须在喷嘴与型腔之间存在特别高的由此引起热分离的温差，则这是合理的。
[0052]如果作为塑料模制材料例如采用塑化的热塑性塑料，如PEEK(聚醚醚酮)用于制造模制件，该热塑性塑料可以在大约200°C的型腔温度和大约400°C的模制材料温度下被处理，则喷嘴或者第一模具半部的直接靠近喷嘴的区域相应地具有200°C以上的温度。与之相对地通常必须在注塑期间或之后冷却型腔。为了实现喷嘴与型腔的热分离，可以相应地确定圆柱形区域的长度，例如在I毫米至10毫米之间，或者是第一浇道的球形区域的最大外直径的3%至30%。
[0053]另一方面，圆柱形区域提供了用于塑料材料的进入路段，在该进入路段中纤维可以在进入型腔之前沿流动方向定向，从而此时纤维就已经关于其在流动的塑料模制材料中的定向确定地进入第一型腔中。这又引起了，纤维的多数已经在第一型腔的开始沿流动方向很好地定向，由此实现沿着模制件的轴向长度均匀的收缩并且由此模制件是尺寸精确的。
[0054]一般地可以通过圆柱形几何位置的集成，在早期的腔填充阶段就已经实现了均匀的纤维定向，因为圆柱形的浇道区域使纤维定向均匀化。另一方面对于相应的材料可以通过该圆柱形的组成部分在热塑性塑料的情况下为了实现充分的热分离最佳地调节或匹配与工具的热侧(喷嘴侧)或与热通道喷嘴的间距。由此可以优化与实际的模制件几何结构的必要的间距，也就是说模制件收缩变得更小或者如绝对必要那样通过热侧热影响。由此特别是在高温热塑性塑料的加工中得到更稳定的加工工艺窗口并且最后得到具有可重现的质量的尺寸精确的模制件。在此应该指出，按照本发明的方法不限于热塑性塑料的加工。而是也可以加工热固性塑料或弹性体。
[0055]第一浇道可以在过渡到型腔之前，即在分型部之前具有这样的壁厚，该壁厚为型腔在过渡部之后的壁厚的至少40%。从流动的塑料模制材料的角度观察，位于分型部之后的侧凹部由此最大为直接在分型部之前的第一浇道的壁厚的60%。通过具有相比于预注塑件的壁厚至少为40%的壁厚横截面的伞状冒口的连接确保了均匀和良好的压力传递。这相对于传统常用的具有非常小的通常仅1/10毫米的连接横截面的伞状冒口，在通过注塑工艺中的增压引导的高度精密的部件的情况下在过程进行和模制件的尺寸影响中显著有利。
[0056]通过所谓的侧凹部在第一型腔中形成一个区域，在该区域中强化纤维在塑料模制材料流入第一型腔中时垂直于流向，即垂直于模制件中轴线(沿径向)定向。这又使得，在注塑的塑料模制件中总是存在的径向收缩在该区域中更少地出现，因为纤维的径向定向减小了沿径向的压缩。这又使得，管形模制件在塑料模制材料固化之后在模制材料进入型腔的区域中，即在接近伞状冒口的区域中获得相比于在远离伞状冒口的区域中，即特别是在对置的轴向端部上不同的模制件直径。塑料模制件由此获得不期望的喇叭形状。
[0057]这可以是可以避免的，其方法是相对于第一浇道的宽度尽可能小地选择侧凹部或者避免侧凹部。此外为了使得第一浇道的体积最小化，分型部可以具有40%至60%的宽度。这是以下事实之间的妥协，即为了不损坏强化纤维，浇道在技术上不允许太窄，另一方面也不应该如型腔那样厚，因为通过除去第一伞状冒口产生废料量，该废料量特别是在使用高质量的昂贵的塑料模制材料时是不经济的。所述宽度选择不仅适用于球形区域沿轴向或者平行于轴线地直接过渡到第一型腔的实施变型，而且适用于具有锥形区域的实施变型，其中塑料模制材料倾斜于模制件轴线进入型腔中，以及适用于具有通入型腔的圆柱形区域的实施变型。
[0058]如果浇道均匀地扩展到型腔的壁厚，则得到一个特别有利的改进。这例如可以由此实现，即球形区域、圆柱形区域、锥形区域或另一个圆柱形区域在横截面中观察漏斗形地扩张，以便以与第一型腔相同的壁厚通入第一型腔。而且两个或多个所述区域可以分别具有部分的扩张，所述扩张此时累加地使得分型部具有型腔的宽度。这意味着，此时不存在侧凹部，即分型部是一个环形的面，其之后形成所制造的预注塑件的端侧。由此完全防止了，强化纤维在接近分型部的区域中沿径向定向，从而沿待制造的预注塑件的整个轴向长度在塑料模制材料硬化时存在均匀的收缩，由此实现特别好的尺寸稳定性。在此要接受第一浇道的体积并由此导致的废料量增加。
[0059]扩张可以优选在浇道的锥形区域中、特别是从其起始处实现；或者如果在按照本发明伞状的第一浇道中不存在锥形区域，则靠近球形区域的端部实现；或者在一个另外的备选中在连接在球形区域上的圆柱形区域中实现。
[0060]通过在第一步骤中制造第一伞状冒口，在内侧确定第二浇道的位于内部的几何结构。位于外部的几何结构通过第二外部模具半部或通过其凹口的内侧几何结构和大小限定，因为伞状的第二浇道位于预注塑件的伞状冒口与凹口的内侧的几何结构之间。这样此时也可以在第二步骤中将塑料材料在中央注入第二浇道的球形区域中并且弧形地在其中被引导，以便随后进入第二型腔中，该第二型腔与第一型腔同心。这意味着，第二浇道的横截面至少部分是半圆形或半圆弧段形的。浇道的球形几何结构由此也对于在第二步骤中注入的塑料材料提供对流动有利的特性。
[0061]此外第二浇道沿轴向的流动方向也具有与第一浇道相同的另外的部段，从而之前对特性的说明也可以地适用于第二浇道或在第二浇道上实现。
[0062]因为在第一注塑步骤中所制造的第一浇道形成第二浇道的内部的边界壁，所以有利的是，内部的第一伞状冒口的伞状几何结构在其外侧上具有尽可能强的倒圆，由此该伞状几何结构对于在第二注塑步骤中注入内部伞状冒口的塑料模制材料是流动优化的。此外按照另一个有利的改进方案，可以在锥形区域上连接一个基本上圆柱形区域，该圆柱形区域以与第一型腔相同的壁厚通入第一型腔并且在外部具有倒圆的肩部，其中从锥形区域到圆柱形区域的过渡部具有内倒圆，其半径等于或大于肩部的半径。该实施变型在到第一型腔的过渡区域中形成第一伞状冒口的优化的外部轮廓，其在按照本发明的双组分注塑方法中实现了，将具有最佳的流动特性的另一个伞状冒口放置到所制造的塑料模制件的按照本发明的伞状冒口上。
[0063]如果模制件具有第三层或另外的层，则之前的阐述也适用于第二层与该第三层的相互作用或者每个另外的层与之前的层的相互作用。因为通过在第二步骤中制造第二伞状冒口而在内部确定了第三浇道的位于内部的几何结构。位于外部的几何结构通过第三外部模具半部或通过其凹口的内侧几何结构和大小限定，因为伞状的第三浇道位于中间注塑件的伞状冒口与第三凹口的内侧的几何结构之间。
[0064]这样此时也可以在第三步骤中将塑料材料在中央注入第三浇道的球形区域中并且弧形地在其中被引导，以便随后进入第三型腔中。这意味着，第三浇道的横截面至少部分是半圆形或半圆弧段形的。浇道的球形几何结构由此也对于在第三步骤中注入的塑料材料提供对流动有利的特性。
[0065]第一和/或第二型芯可以在其与第一喷嘴对置的区域上具有钵形的形成自由空间的凹口，该凹口用于收集熔体，即用作熔体收集器。该凹口使得:由第一喷嘴沿轴向流出的塑料模制材料首先直接在该喷嘴之前在凹口中汇集，从而形成蓄存部，其中塑料随后由该蓄存部出发沿径向进入第一浇道的球形模制区域中并且弧形地转向。这在至少一部分强化纤维中实现了确定的第一定向，特别是沿流动方向的定向。
[0066]除此之外，熔体收集器的作用在于，收集固化的模制材料的在第一喷嘴上可能形成的凝块，所述凝块可能在喷嘴的上一次注塑过程之后就已经形成，从而塑料模制材料的固化的部分不能到达第一浇道并且由此不能到达第一型腔中。这可能由于局部形成的纤维不均匀性而明显影响材料特性，特别是机械稳定性、收缩以及由此还有尺寸稳定性。通过使用熔体收集器、即使用按照本发明与第一喷嘴相对的凹口，收集可能的凝块并且塑料模制材料在该凝块旁边流到球形的第一浇道中。
[0067]在第一型芯中的凹口由此形成具有特别是圆形横截面的一种钵形部，从而制造是特别简单的。横截面在尺寸上应该至少等于第一喷嘴的开口的宽度，即直径，其中优选地应该选择这样的横截面，该横截面比喷嘴开口宽10%至30%，从而确保了塑料模制材料可以充分地在可能收集的凝块旁边流过。
[0068]为了避免对塑料模制材料和包含在其中的强化纤维的剪切作用，有利的是，将第一型芯的从在第一型芯中的凹口到第一浇道的球形区域的过渡区域倒圆，特别是大幅地倒圆，例如以一个至少等于伞状冒口壁厚的2/3的半径倒圆。在此也将流入区域扩展到第一浇道的球形部分中，由此有助于实现纤维定向。
[0069]优选地，用于顶出所制造的模制毛坯件的顶料器可以同轴地在第一型芯中引导。这样的顶料器也可以在第二型芯中存在。顶料器朝向第一喷嘴的轴向端部参与限定第一烧道。这使得，顶料器的轴向端侧贴靠在所制造的预注塑件的第一伞状冒口的内侧上，从而顶料器在相对于第一型芯移动时向第一伞状冒口施加压力，由此使模制毛还件沿轴向由第一型芯向下移动。在该顶料过程中，模制毛坯件必然受到机械载荷，特别是由于在第一型芯上的粘附而受到拉伸，其中该载荷在采用仅作用在伞状冒口上的顶料器的情况下被限制于该伞状冒口。由此没有向所制造的空心塑料模制件机械加载。
[0070]如果第一或第二型芯具有凹口作为熔体收集器，那么顶料器的朝向相应的喷嘴的轴向端部至少在底侧限定该凹口或自由空间。这意味着，在塑料模制材料的固化状态下在顶料器之前存在实心的固化塑料块，顶料器可以压向该实心塑料块。由此由顶料器施加的力更好地传递到第一和第二伞状冒口并且由此所述伞状冒口在从第一型芯上顶出模制毛坯件时较少地拉伸。
[0071]顶料器的轴向端部可以是T形的。该端部特别是可以在端侧凸形地构成，例如在端侧具有球缺体的形状，该球缺体形成第一浇道的沿径向位于内部的壁。由此实现了顶料器大面积地将力传递到第一伞状冒口上。在该实施变型中顶料器的轴向端部类似于形成第一型芯的前部。只要第一型芯具有用于收集熔体的凹口，则该凹口设置在该顶料器中。
[0072]此外，顶料器功能也可以设计成所谓的Z形顶料器，以便在开模运动时将模制件可靠地保持在顶料器侧上。
[0073]此外，顶料器的轴向端部也可以具有侧凹部。这使得，在开模运动时顶料器将模制毛坯件可靠地保持在第一型芯上，并且模制毛坯件不会由于强粘附力而保持粘附在第二外部模具半部中。
[0074]侧凹部可以例如由此实现，即顶料器的端部段的横截面形成Z形的。这意味着，在顶料器的轴向端部上，一个齿部在一个边缘侧上沿轴向突出，该齿部朝一侧倾斜，使得该齿部在其自由端上比在其基底上更宽。由此沿轴向延长了熔体收集几何结构。

【专利附图】

【附图说明】
[0075]下面根据实施例和附图详细说明本发明其他的特征、优点和技术特行。其中:
[0076]图1示出在喷射过程之前在闭合状态下的用于制造单层模制件的注塑模具；
[0077]图2示出根据图1的具有打开的喷嘴针阀的注塑模具；
[0078]图3示出根据图1的具有打开的喷嘴针阀和构成的注塑件的注塑模具；
[0079]图4示出根据图1的具有关闭的喷嘴针阀和已构成的注塑件的注塑模具；
[0080]图5示出所制造的单层模制毛坯件的侧视图；
[0081]图6示出所制造的单层模制毛坯件的透视图；
[0082]图7示出单层模制毛坯件的轴向截面；
[0083]图8示出具有尺寸标记的单层模制毛坯件的轴向截面；
[0084]图9示出单层模制毛坯件的锥度数据；
[0085]图10示出所制造的双层模制毛坯件的透视图；
[0086]图11示出双层模制毛坯件的轴向截面；
[0087]图12示出在打开状态下的用于制造双层模制件的注塑模具；
[0088]图13示出根据图12的在闭合状态下的带有所制造的预注塑件的注塑模具；
[0089]图14示出根据图12的在打开状态下的带有在第一型芯上在第一外部模具半部之前的预注塑件的注塑模具；
[0090]图15示出根据图12的在打开状态下的带有在第一型芯上在第二外部模具半部之前的预注塑件的注塑模具；
[0091]图16示出根据图12的在闭合状态下的带有在第二外部模具半部之中的预注塑件的注塑模具；
[0092]图17a示出根据图12的在闭合状态下的带有在第一外部模具半部中制造的预注塑件和在第二外部模具半部中制造的模制毛坯件的注塑模具；
[0093]图17b示出根据图17a的第二外部模具半部的放大图；
[0094]图18示出根据图12的在打开状态下并且模制毛坯件已被顶出的注塑模具；
[0095]图19示出根据图12在打开状态下具有在第二型芯上在第二外部模具半部之前的预注塑件的注塑模具；
[0096]图20示出具有转盘的注塑模具的透视图；
[0097]图21示出所制造的模制毛坯件的透视图；
[0098]图22示出完成的模制件的透视图；
[0099]图23示出完成的模制件的轴向横截面；
[0100]图24示出另一个模制毛坯件的透视的轴向横截面视图；
[0101]图25示出由另一个模制毛坯件制造完成的模制件的透视的轴向横截面视图。

【具体实施方式】
[0102]图1至4示出了用于制造单层的空心模制件的注塑模具10，它包括外部模具半部11和内部模具半部12。外部模具半部11具有喷射单元，该喷射单元包括喷嘴13a和能关闭开口 23的喷嘴针阀22a。喷嘴针阀22a延伸通过塑化的塑料材料2a的容器。内部模具半部12包括型芯14a，型芯与没有详细示出的模具板一体地构成并且在注塑模具10的闭合状态下与喷嘴13a同轴地延伸到外部模具半部11中。内部和外部模具半部11、12能相对于彼此同轴地移动。在型芯14a与外部模具半部11之间构成一个环形空间造型的可用塑料材料2a填充的旋转对称的型腔15a，该型腔在一个端部通过伞状的浇道3a连接到喷嘴13a上。浇道3a在填充塑料2a之后构成伞状冒口 4a，该伞状冒口以后可与所制造的模制毛坯件Ib分离，以便获得期望的模制件。
[0103]要通过在图1至4中示出的制造过程制造的模制件是用于泵、特别是用于湿式转子结构形式的离心泵的塑料滑动轴承。塑料材料2a是热塑性塑料，例如PEEK、PPS (硫化聚苯醚)或PEI (聚醚酰亚胺)，用玻璃纤维或碳纤维强化。
[0104]浇道3a是旋转对称的并且沿轴向看去具有几何结构不同的多个区域3aa、3ab、3ac、3ad，下面参考图5至7对其进行详细说明。
[0105]图1示出了在闭合状态下的注塑模具10。也就是说，内部模具半部12以型芯14a移动到外部模具半部11中并且在型芯14a与第一模具半部11之间构成型腔15a。喷嘴13的开口 21直接通入浇道3a的球形区域3aa中，当然在图1中，喷嘴13a的喷嘴针阀22a仍封闭开口 23。
[0106]图2示出了具有打开的喷嘴13a的注塑模具。喷嘴针阀22a由其在开口 23中的密封座抬起，从而释放开口 23并且塑料模制材料2a能进入浇道3a并接着进入型腔15a。从开口 23上的中央的喷射点出发沿轴向逐渐填充型腔15a。
[0107]在图3中喷嘴13a仍还是打开的。型腔15a已用模制材料2a完全填充并且容纳注塑件，该注塑件是待制造的单层模制件I的毛坯形状la。毛坯形状Ia包括期望的模制件和填充浇道3a的伞状冒口 4a。
[0108]在图4中喷嘴13a重新关闭，并且喷嘴针阀22a在构成伞状冒口 4a上的喷嘴支承面5a的情况下参与限定浇道3a(参见图5_7)。喷嘴支承面5a由此形成用于注塑件Ia的中央的喷射点。这特别是对于多腔模具是有利的，由此可以避免出现以后导致废料的冷的下级分布或者热的熔体分布(热通道梁等)。此外支承面5a可以与相应的喷嘴横截面相适配。
[0109]烧道3a在图1至4中包括四个区域3aa、3ab、3ac、3ad,所述各区域形成轴向部段。第一区域3aa构造成球形的。第一区域对应于完整半球壳(截球形)的形状并且将塑料从中央的喷射点5a均匀地伞状地首先沿径向并且然后以上升的轴向方向向量弧形地分布到型腔15a。第二区域3ab沿流动方向连接在第一区域3aa上,该第二区域构造成圆柱形的，也就是说构成直径恒定的环形空间。第三区域3ac沿流动方向连接在第二区域3ab上，该第三区域构造成锥形的，也就是说形成直径增大的环形空间。最后第四区域3ad沿流动方向连接在第三区域3ac上，第四区域同样构造成圆柱形的并完全过渡到型腔15a。
[0110]特别是如图2所示，塑料材料2a由喷嘴13a出发在中央沿轴向注入球形区域3aa中，并且随后弧形地在按照本发明的浇道3a中被引导，以便接着进入型腔15a。由此球形区域3aa的任务是，使沿轴向并且由中间点注入的模制材料2a弧形地转向并且同时分布到环形的浇道3ab上。对于塑料模制材料2a，浇道3a的球形几何结构提供了对流动特别有利的特性，因为塑料材料2a受到较小的剪切作用，从而强化纤维和可能的填料，例如玻璃纤维和/或碳纤维受到较少损坏，并且不会发生对塑料聚合物2a的大分子的拉伸。强化纤维在球形浇道3a中流动通过期间沿流动方向定向，从而强化纤维在进入型腔15a时不再具有不规则的结构。此外，这还促成了更好的均匀的和可重现的模制件特性。
[0111]通过圆柱形的第一区域3ab增大了热的喷嘴13a与待冷却的型腔15a之间的间距，从而实现了这两个部分之间更好的热分离。此外圆柱形区域3ab形成用于塑料材料2a的进入路段，在所述进入路段中纤维还可以更好地沿流动方向定向，因为流动在此不改变方向。
[0112]通过使用锥形区域3ac将在球形区域3aa的端部上或在圆柱形区域3ab的端部上存在的环形空间扩展到一个直径更大的环形空间，特别是大致扩展到型腔15a具有的环形空间的直径。这意味着，锥形区域3ac端部上的环形空间大于在球形区域3aa的端部上的环形空间。由此实现了，浇道3a的球形区域3aa的体积小于其端部具有与型腔15a相同的直径的环形空间的球形区域的体积。由此通过待分离的伞状冒口 4a产生较少的废料，这特别是对于高质量的昂贵的塑料模制材料是特别重要的并且实现了更经济的制造。
[0113]另一个较短的圆柱形区域3ad连接在锥形区域3ac上。该圆柱形区域以与型腔15a相同的壁厚通入该型腔中。型腔15a的分型部由此相应于单层模制件的整个端侧。由于锥形区域3ac，塑料以与型芯轴线8的角度α/2(参见图9)流入圆柱形区域3ad内。这阻止了已知的所谓自由射流形成的现象，也就是说塑料2a在型芯14a上的超前移动，并且实现了模制材料2a与腔外壁的良好接触。锥形区域3ac的宽度，也就是在两个对置的、在锥形区域3ac中限定浇道3a的壁之间与流动方向垂直的间距小于第二圆柱形区域3ad的宽度，从而在模制材料2a进入圆柱形区域3ad的入口之后存在侧凹部,并且圆柱形区域3ad此时可以无级地过渡到型腔15a。
[0114]图5至9示出了从模具10中取出的注塑件，即模制毛坯件la，它由待制造的单层模制件和还待除去的伞状冒口 4a组成。该模制毛坯件对应于浇道3a的四个轴向部段分为四个几何结构不同的轴向部段4aa、4ab、4ac、4ad,特别是参见图5。图5示出了模制毛还件Ia的侧视图，图6示出了透视图，而图7至9分别示出了轴向横截面。
[0115]第一轴向部段4aa是半球壳形并且由浇道3a的球形区域3aa构成。第二轴向部段4ab是空心圆柱形并且由浇道3a的圆柱形区域3ab构成。第三轴向部段4ac是漏斗部段形并且由浇道3a的锥形区域3ac构成。最后，第四轴向部段4ad同样是空心圆柱形并且由浇道3a的第二圆柱形区域构成。
[0116]如图8所示，伞状冒口 4a的壁厚ds在前三个轴向部段4aa、4ab、4ac中是相同的。但该壁厚小于模制件的壁厚dw，由此减少了废料量。第四轴向部段4ad的壁厚大于在其余轴向部段4aa、4ab、4ac中的壁厚并且等于模制件的壁厚dw。
[0117]第四轴向部段4ad在外部具有倒圆的肩部19 (参见图7)。此外，从锥形区域4ac到圆柱形区域4ad的过渡部通过内倒圆20形成。按照图5至9的该实施变型实现了伞状冒口 4a的优化的外部轮廓，该优化的外部轮廓在双组分注塑方法中实现了，将具有最佳的流动特性的按照本发明的另一伞状冒口 4b定位到注塑件的按照本发明的伞状冒口 4a上。
[0118]如在图7至9中的横截面视图所示，伞状冒口 4a直接在中央的喷射点5a之前具有由塑料实心材料组成的截锥6。参照在图1和2中浇道3a的形状，该截锥6这样形成，即型芯14a在其与喷嘴13a对置的区域上具有钵形的凹口 16 (参见图2)，该凹口用于收集熔体，也就是用作熔体收集器。凹口 16使得，由喷嘴13a沿轴向流出的塑料模制材料2a首先直接在该喷嘴13a之前在凹口 16中汇集，而形成蓄存部，其中塑料2a然后由该蓄存部出发沿径向进入浇道3a的球形模制区域3a中并且弧形地偏转90°。这在强化纤维的至少一部分中实现确定的第一定向，特别是沿流动方向的定向。
[0119]除此之外，熔体收集器具有这样的作用，S卩，收集可能由上一个喷射周期在喷嘴上形成的“冷熔体”凝块，也就是说固化的模制材料，从而所述凝块不会堵塞浇道3a。
[0120]型芯14a中的凹口 16形成具有优选圆形横截面的钵状部。根据图8可以看出，凹口 16的直径b必须至少等于宽度a，即喷嘴开口 23的直径。凹口 16的直径b例如为喷嘴开口 23的直径a的1.4倍至1.5倍。凹口 16的深度h优选为凹口 16的直径b的40%至50%之间。这确保了，塑料模制材料2a可以充分地在可能收集的凝块旁边流过。
[0121]为了进一步避免对塑料模制材料2a和包含在其中的强化纤维的剪切作用，型芯14a的从凹口 16到浇道3a的球形区域3aa的过渡区域以半径Rl倒圆(参见图8)。该半径Rl优选为伞状冒口壁厚ds或浇道3a的宽度的2/3。熔体2a此时可以无剪切地流入球形区域3aa中，并且冷的熔体凝块被有效地截留在圆柱形凹口 16中。
[0122]浇道3a的浇道几何结构在其中央的端侧上为了实现用于热通道喷嘴13a或用于喷嘴针阀22a的支承面5a而是削平的。这在图8中可容易地看到。在该端侧上支承面5a形成一个凸台。
[0123]如由图8还可见的是，伞状冒口 4a在上面三个轴向部段4aa、4ab、4ac中的壁厚ds或者浇道3a在上面三个区域3aa、3ab、3ac中的宽度是待制造的模制件的壁厚的40%至50%。第四轴向部段4ad的壁厚或第四浇道区域3ad的宽度与此不同直接等于待制造的模制件的壁厚dW。第四轴向部段4ad的肩部19此时具有半径R2，该半径优选等于模制件壁厚dW的一半。为了构成肩部19，浇道3a在外部模具半部11中在第二圆柱形区域3ad中具有相应的内倒圆。
[0124]图8示出了另外的半径R3和R4。R3表示在从锥形轴向部段4ac到第二圆柱形轴向部段4ad的过渡部中伞状冒口 4a的外几何结构的内半径。R4表示伞状冒口 4a在第一圆柱形轴向部段4ab到锥形轴向部段4ac的过渡部中的外几何结构的内半径。两个半径优选等于肩部半径R2的一倍至两倍，即等于模制件壁厚dw的50%至100%。
[0125]图9示出锥形区域3ac或第三轴向部段4ac的锥度。因为锥形轴向部段4ac在其轴向长度上厚度相等，也就是说内壁和外壁平行延伸(参见虚线)，所以主流动方向、锥形轴向部段4ac或浇道3的相应的区域3ac的内壁面和外壁面具有相同的相对于模制件轴线8的半锥角α/2，该半锥角根据图9大约为23.2°，从而存在锥形伞状区域4aa的大约46.4°的锥角α。在所述半锥角α/2下，熔体2a流入浇道3a的第二圆柱形区域3ad中，或者在没有所述区域的情况下流入型腔15a。
[0126]如在图1至4中还可见的是，按照本发明的注塑模具10的内部模具半部12具有顶料器17，该顶料器被引导同轴地穿过型芯14a。该顶料器的朝向喷嘴13a的轴向端部18参与限定浇道3a，其中顶料器17的该轴向端部18在底侧限定凹口 16。这使得，顶料器17的轴向端侧贴靠在注塑之后形成的截锥6上并由此贴靠在制造的注塑件的伞状冒口 4a的内侧上，从而顶料器17在相对于型芯14a相对移动时可以向截锥6上并由此向伞状冒口 4a上施加压力，由此沿轴向地从型芯14a向下移动注塑件。由此所制造的空心塑料模制件不受到机械加载。
[0127]如图8中所示，伞状冒口几何结构在流动技术上通过倒圆/半径如此优化，使得可以对流动有利地，即以小的剪切作用和最佳的纤维定向绕模制毛坯件Ia的伞状冒口 4a喷注一个或多个另外的塑料组分，然后模制毛坯件Ia形成预注塑件。这在图12至19中示出。
[0128]图10和11用透视图(图10)和横截面视图(图11)示出了两层的模制毛坯件lb。该模制毛坯件具有内塑料层，该内塑料层由在图5至9中示出的和之前描述的模制毛坯件Ia形成，该模制毛坯件现在被视为预注塑件la。预注塑件Ia由内模制件部段7a和伞状冒口 4a组成，该伞状冒口在下面称为第一伞状冒口 4a。绕预注塑件喷注第二塑料层，该第二塑料层由外模制件部段7b和第二伞状冒口 4b形成。这两个层共同地形成模制毛坯件lb，从该模制毛坯件上分离和除去两个伞状冒口 4a、4b，以获得期望的模制件1，参见图22。
[0129]图12示出了注塑机的示意图，该注塑机包括第一外部模具半部11、第二外部模具半部21和内部模具半部12。第一外部模具半部11具有喷射单元13a，该喷射单元包括喷嘴针阀22a和带有第一塑料模制材料2a的蓄存部。第二外部模具半部21同样具有喷射单元13b，其包括第二喷嘴针阀22b和带有第二塑料模制材料2b的容器。在第一外部模具半部11中设置基本上圆柱形的凹口 9a，喷嘴针阀22a通入该凹口中。第一外部模具半部11的限定凹口 9a的内壁限定第一塑料层、即预注塑件Ia的外轮廓。在第二外部模具半部21中设有另一个基本上圆柱形的凹口 ％，第二喷嘴针阀22b通入该凹口中。第二外部模具半部21的限定凹口 9b的内壁限定第二塑料层、即模制毛坯件Ib的外轮廓。如图所示，第二凹口大于第一凹口 9a。
[0130]内部模具半部12包括第一型芯14a和第二型芯14b，它们分别朝外部模具半部11、21的方向突出，其中型芯14a、14b与凹口 9a、9b同心。型芯14a、14b与置入第二模具半部中的相应的板式内置件一体地构成。各型芯还分别具有中央的通孔，分别有一个顶料器17延伸通过所述通孔。两个型芯14a、14b连同顶料器17在形状和大小上是相同的并且对应于之前参考图1至4所述的型芯14a。
[0131]图12示出第一方法步骤，其中内部模具半部11沿箭头A的方向与外部两个模具半部11/21合拢，从而型芯14a、14b同心地置于两个凹口 9a、9b中。这在图13中示出，图13示出了在闭合状态下的注塑机10。
[0132]在第一型芯14a与第一外部模具半部11的内侧之间在该闭合状态下构成第一型腔15a。第二型腔15b位于第二型芯14b与第二外部模具半部21之间。在过程开始时，两个型腔15a、15b是空的。在图13中，第一型腔15a已经填充第一塑料2a的模制材料。通过填充第一型腔15a形成预注塑件la。在第二外部模具半部21中还没有注入塑料材料2b，因为第二外部模具半部用于构成第二塑料层并且预注塑件Ia还没有位于第二型芯14b上。
[0133]在注塑预注塑件Ia并将第一塑料材料2a冷却到固化温度之后，内部和外部模具半部11、21、12相互移动分开，如图14中的箭头B所示。注塑模具10打开。预注塑件Ia此时位于第一型芯14a上。
[0134]在注塑机10的打开状态下，将预注塑件Ia从第一外部模具半部11带到第二外部模具半部21。这通过将内部模具半部12旋转180°实现，如在图20中所示，内部模具半部是转盘22，在转盘上仅相对地设置第一和第二型芯14a、14b，其中转盘22的旋转轴线位于第一和第二喷射单元13a、13b之间的中点。内部模具半部12的转动在图14中用箭头C表
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[0135]通过旋转运动，型芯14a、14b交换其位置。也就是说第一型芯14a连同预注塑件Ia现在设置在较大的第二凹口 9b之前，而第二型芯14b位于第一凹口 9a之前。该状态在图15中示出。紧接着各模具半部重新闭合，其方式是，各模具半部沿箭头D相向移动。此时实现的闭合状态在图16中示出。
[0136]在图16中可见，在第二外部模具半部21与预注塑件Ia之间构成第二型腔15b以及伞状的第二浇道3b。因此，预注塑件Ia为了制造塑料模制件I形成第二型腔15b的内部边界面。外部边界面通过第二外部模具半部21构成。此外在第一外部模具半部11与第二型芯14b之间构成第一型腔15b以及伞状的第一浇道3a。关于其形状，第一和第二浇道对应于之前参考图1所述的浇道。因此两个浇道分别具有球形区域3aa、第一圆柱形区域3ab、锥形区域3ac以及第二圆柱形区域3ad。从图16出发接着给第一型腔15a填充第一塑料模制材料2a。同时或接着给第二型腔15b填充第二塑料模制材料2b并溢过之前制造的预注塑件la，即第一塑料模制材料2a，从而制造双组分模制件。
[0137]具有已填充的型腔15a、15b的注塑机10的状态在图17a中示出。两个喷嘴针阀22a、22b已经关闭。在第一型腔15a中现在由第一塑料模制材料形成预注塑件la，所述预注塑件除了内部模制件部分7a之外还包括伞状冒口 4a。在第二型腔15b中，要制造的模制件的第二层由第二塑料材料形成，其中完整注塑的模制毛坯件Ib位于第一型芯14a与第二外部模具半部21之间。在图17b中示出其放大图。由内部模制件部分7a和第一伞状冒口4a组成的预注塑件Ia位于第一型芯14a上，而由内部模制件部分7b和第二伞状冒口 4b组成的第二塑料层位于预注塑件Ia上。两层共同地形成模制毛坯件lb。
[0138]模具半部11、21、12接着沿图18中的箭头E相互移动分开。利用顶料器17将完成的模制毛坯件Ib从第一型芯14a上沿箭头F的方向推动，其方式是，顶料器17以其朝向第二外部模制件的端部18压向第一伞状冒口 4a的截锥6。力作用点因此在中央位于伞状冒口 4上，从而明显降低了作用到实际的模制件l、7a、7b上的脱模力。顶料器17因此滑动地朝第二外部模具半部21的方向移动并且在第二型芯14b中同轴地被引导。模制毛坯件Ib随后被取出或者从注塑机落入接受容器中。内部模具半部12随后又旋转180°，以便将第二型芯14b连同新的预注塑件Ib定位在第二外部模具半部21之前，见箭头G。同时、此前或此后使第一型芯14a的顶料器17又移回到其初始位置。
[0139]图19示出在打开状态下的注塑机10，其中型芯14a、14b已经改变位置并且所制造的预注塑件Ia现在定位在第二外部模具半部21之前。关于预注塑件Ia的位置，该状态对应于在图15中示出的状态，但新的预注塑件Ia现在没有在第一型芯14a上，而是在第二型芯14b上。模具半部11、12、21在旋转之后按照箭头H合拢，从而在第二外部模具半部21中可以将第二塑料层施加到预注塑件Ia上。现在以与前面所述相同的方式开始一个新的注塑周期。
[0140]所述方法可以通过第三喷射单元扩展，该第三喷射单元将包括另一种塑料材料的第三层施加到第二塑料层上，以便获得三层的模制件。
[0141]图20示出转盘24形式的内部模具半部12。模具半部11、12、21处于闭合状态下，如在图17a中所示那样。
[0142]图21示出了双层模制毛坯件Ib的透视图。为了获得具有其最终形状的期望的模制件1，如在图22中所示，将两个伞状冒口 4a、4b分离。图23示出模制件I的轴向横截面。该模制件仅还由内部模制件部分7a和外部模制件部分7b组成。内部模制件部分7a用作用于支承泵的轴的滑动轴承。外部模制件部分7b与之相对地用作用于轴承的轴承座并且用于在泵或泵电机内固定轴承。完成的模制件I由此是用于泵、特别是湿式转子泵的由塑料组成的一体式的轴承单元。预注塑件Ia和喷射在其上的第二层7b、4b因此优选由不同的塑料制造。如此形成轴承的模制件部分7a例如由具有良好的摩擦学特性的塑料、例如PEEK组成，而形成轴承座的模制部分7b例如由PPS组成。
[0143]图24和25示出了模制件I的备选实施变型。预注塑件Ia在此与图12至23中的变型的预注塑件Ia相同。外部塑料层7b、4b与之相对地扩展了一个底部25、一个同轴的外壁26和一个凸缘27。底部25在与伞状冒口 4b对置的端部上沿径向向外延伸并且将外部模制件部分7b与同轴的外壁26的轴向端部连接。在该外壁26与外部模制件部分7b之间形成开放的环形空间。凸缘27在外壁26的另一个轴向端部由该外壁沿径向向外延伸。图24示出了在其上还存在两个伞状冒口的模制毛坯件lb，而图25示出了具有除去的冒口4a、4b的完成的模制件I。该模制件也形成用于泵的轴的轴承单元，如前面所述的那样。
[0144]附图标记列表
[0145]I 待制造的模制件
[0146]Ia 预注塑件
[0147]Ib 模制毛坯件
[0148]2a 第一塑料材料
[0149]2b第二塑料材料
[0150]3a第一浇道
[0151]3aa第一浇道3的球形区域
[0152]3ab第一浇道3的圆柱形区域
[0153]3ac浇道3的锥形区域
[0154]3ad第一烧道3的圆柱形区域
[0155]3b第二浇道
[0156]4a第一伞状冒口
[0157]4aa伞状冒口 4的球形轴向部段
[0158]4ab伞状冒口 4的圆柱形轴向部段
[0159]4ac伞状冒口 4的锥形轴向部段
[0160]4ad伞状冒口 4的圆柱形轴向部段
[0161]4b第二伞状冒口
[0162]5a预注塑件la/喷嘴支承面的中央喷射点
[0163]5b模制毛坯件Ib/喷嘴支承面的中央喷射点
[0164]6截锥
[0165]7a内部模制件部分
[0166]7b外部模制件部分
[0167]8型芯轴线、模制件轴线
[0168]9a第一凹口
[0169]9b第二凹口
[0170]10注塑模具
[0171]11第一外部模具半部
[0172]12内部模具半部
[0173]13a 第一喷嘴
[0174]13b第二喷嘴
[0175]14a 第一型芯
[0176]14b第二型芯
[0177]15a 第一型腔
[0178]15b第二型腔
[0179]16型芯中的凹口
[0180]17顶料器
[0181]18顶料器的轴向端部
[0182]19肩部
[0183]20内倒圆
[0184]21第二外部模具半部
[0185]22a第一喷嘴针阀
[0186]22b第二喷嘴针阀
[0187]23喷嘴开口盘部壁缘转底外凸
4 5 6 72 2 2 2
1-1 1-1 1-1 1-1
8 9 0 18 8 9 9
SSSS
I_I I_I I_I I_I
【权利要求】
1.一种用于由纤维强化的塑料(2a、2b)注塑多层的空心模制件(I)的装置，所述装置具有第一注塑单元，所述第一注塑单元具有第一外部模具半部(11)和第一型芯(14a)，第一外部模具半部和第一型芯能相对于彼此同轴地移动，其中在其闭合状态下在它们之间形成伞状的第一浇道(3a)和连接在第一浇道上的用于制造预注塑件(Ia)的第一型腔(15a)，其特征在于，所述装置具有第二注塑单元，所述第二注塑单元具有第二外部模具半部(21)，第一型芯(14a)连同位于其上的预注塑件(Ia)能被带到所述第二外部模具半部，其中第一型芯(14a)和第二外部模具半部(21)能相对于彼此同轴地移动并且在它们之间在闭合状态下形成伞状的第二浇道(3b)和连接在第二浇道上的用于制造模制毛坯件(Ib)或中间注塑件的第二型腔(15b)，其中第二浇道(3b)和第二型腔(15b)在内侧通过预注塑件(Ia)限定。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置具有第三注塑单元，所述第三注塑单元具有第三外部模具半部，第一型芯(I4a)连同位于其上的中间注塑件能被带到所述第三外部模具半部，其中第一型芯(14a)和第三外部模具半部能相对于彼此同轴地移动并且在它们之间在闭合状态下形成伞状的第三浇道和连接在第三浇道上的用于制造模制毛坯件(Ib)的第三型腔，其中第三浇道和第三型腔在内侧通过中间注塑件限定。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一型芯(14a)是可旋转的转盘(22)的一部分并且通过转盘(22)的旋转能从第一外部模具半部(11)带到第二外部模具半部(21)。
4.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，第一型芯(14a)是可移动的滑块的一部分并且通过所述滑块的移动能沿一个路段从第一外部模具半部(11)被带到第二外部模具半部(21)。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，转盘(22)或滑块具有第二型芯(14b)，所述第二型芯能够与第一型芯(14a) —起移动，并且当第一型芯(14a)与第二外部模具半部(21)合拢时，所述第二型芯与第一外部模具半部(11)能同轴地合拢。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置设置成，将第一塑料材料(2a)喷注到第二型芯(14b)上，并且同时将第二塑料材料喷注到承载预注塑件(Ia)的第一型芯(14a)上。
7.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，第一浇道(3a)具有球形区域(3aa)，所述球形区域能首先由注入的塑料材料(2a)流动通过。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在球形区域(3aa)上连接锥形区域(3ac)，该锥形区域优选通入第一型腔(15a)。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在球形区域(3aa)上连接圆柱形区域(3ab)，该圆柱形区域优选通入第一型腔(15a)。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在圆柱形区域(3ab)上连接锥形区域(3ac)，该锥形区域优选通入第一型腔(15a)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，在锥形区域(3ac)上连接另一个圆柱形区域(3ad)，所述另一个圆柱形区域以与第一型腔(15a)相同的壁厚通入第一型腔。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述另一个圆柱形区域(3ad)在外部具有倒圆的肩部(19)，并且从锥形区域(3ac)到所述另一个圆柱形区域(3ad)的过渡部具有内倒圆(20)，所述内倒圆的半径等于或大于肩部(19)的半径。
13.根据权利要求9至12之一所述的装置，其特征在于，球形区域、圆柱形区域(3ab)、锥形区域(3ac)或另一个圆柱形区域(3ad)在横截面上观察漏斗形地扩展，以便以与第一型腔(15a)相同的壁厚通入第一型腔。
14.根据权利要求7至13之一所述的装置，其特征在于，第二浇道(3b)具有球形区域(3ba)，该球形区域能首先由注入的塑料材料(2b)流动通过。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，第二浇道(3b)在其形状上构成为与根据权利要求8至13之一的第一浇道(3a)相同。
16.根据权利要求1至15之一所述的装置，其特征在于，用于顶出所制造的模制毛坯件(I)的顶料器(17)同轴地在第一型芯(14a)中被引导并且参与限定第一浇道(3a)。
17.根据权利要求1至16之一所述的装置，其特征在于，第一注塑单元具有第一喷嘴(13a)，用于在中央将第一塑料材料(2a)注入第一浇道(3a)中。
18.根据权利要求1至17之一所述的装置，其特征在于，第二注塑单元具有第二喷嘴(13b)，用于在中央将第二塑料材料(2b)注入第二浇道(3b)中。
19.一种用于由纤维强化塑料(2a、2b)制造多层的空心模制件(I)的方法，其中，在第一步骤中，在构成第一伞状冒口(4a)的情况下，将一种塑料材料(2a)通过伞状的第一浇道(3a)注入第一型腔(15a)中，其特征在于，在第二步骤中，在构成第二伞状冒口(4b)的情况下，将一种塑料材料(2b)通过伞状的第二浇道(3b)注入第二型腔(15b)中，其中第二浇道(3b)通过第一伞状冒口(4a)限定，而第二型腔(15b)通过填充第一型腔(15a)的塑料材料(2a)限定，并且各伞状冒口(4a、4b)随后被分离，以便获得模制件(1)，其中为了构成第一型腔(15a)，将注塑装置的外部模具半部(11)和包括型芯(14a)的内部模具半部(12)相对于彼此合拢，将塑料材料(2a)注入第一型腔(15a)中，以便制造预注塑件(Ia)，并且接着将外部模具半部(11)和型芯(14a)相对于彼此移动分开，此后将型芯(14a)连同预注塑件(Ia)带到注塑装置的第二外部模具半部(21)，所述第二外部模具半部具有用于在第二步骤中注入塑料材料(2a)的第二喷嘴(13b)，并且使型芯连同预注塑件和第二外部模具半部相对于彼此合拢，以便构成第二型腔(15b);将塑料材料(2b)注入第二型腔(15b)中，以便制造中间注塑件或模制毛坯件(Ib)，并且此后将外部模具半部(21)和型芯(14a)相对于彼此移动分开。
【文档编号】B29C45/27GK104512002SQ201410520292
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】B·屈斯特 申请人:威乐欧洲股份公司