专利名称：制造大面积薄壁塑料制品的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造大面积薄壁塑料制品的方法和设备，按此方法，塑料在粘滞状态下至少通过一个与模腔连通的进口，注入由下模和上模确定的与塑料制品相应的模腔中，塑料固化后，为了取出此加工好已成形的塑料制品，下模和上模互相分开地运动，按此方法，在粘滞塑料注射期间，上模与下模构成了一个预成形空腔，而在注射过程结束后，下模和上模立即彼此相向运动，以构成最终的模腔，所以，粘滞的塑料分布在减小了的模腔内。
由本申请人的DE4108236C1已知制造一种具有高精度表面结构和/或高光泽度表面的塑料制品的方法和设备。这种已知的设备需要不可忽略的机械方面的费用支出，这一点会影响采用此设备或借助于此方法制造塑料制品的成本。上述塑料制品例如是用一种高度透明的塑料制成的夫景内尔透镜。作为塑料可考虑最好采用PM-MA。
由德语杂志“塑料”80(1990)第5期583至587页已知一种本文开始所述类型的方法与设备。在那里，模腔从预成形空腔减小到与所制造的塑料制品相应的最终模腔，是通过上下模彼此直线地相对运动来实现的，使上模与下模之间的模腔平行减小。其中，引入预成形空腔中的粘滞塑料，从设在中央的进口，在各方面亦即垂直于注射方向地沿各方向均匀分布。为此需要有一定的力和能量，以及需要有较大的机械或设备方面的费用支出。
本发明的目的是，提出本文开始所述类型的方法和设备，它可以用比较低的机械设备方面的费用支出，制成具有高的光学性能和价格低的大面积薄壁塑料制品。
此目的按专利权利要求1前序部分所述方法这样达到，即按此方法，为了制造一种扁平的大面积塑料制品，将塑料经由一个侧面的进口引入一个从进口起成楔形扩大的预成形空腔，为了构成最终的模腔再取消此预成形空腔的楔形。这种上模和下模的闭合运动，可随着注射塑料的开始而开始或从时间上看在注射开始后进行，并随着注射塑料的结束而结束或在注射结束后不久结束。开始和终止闭合运动的最佳时刻，取决于塑料的流动途径和壁厚，并可通过试验确定。
因此，按本发明的方法，粘滞的塑料从净高较小的边缘区，引入一个与在形状上相应于塑料制品的最终模腔相比体积较大的、从进口起成楔形扩大的预成形空腔内，所以，粘滞塑料从进口起，可没有任何困难地流入此预成形空腔。与注射塑料的同时或紧接在结束注射过程后，上模和下模彼此相对运动，使预成形空腔的楔形逐渐取消，亦就是说，预成形空腔减小亦即改变为与塑料制品相应的最终模腔，与此同时，粘滞的塑料均匀分布在模腔内。因此可以避免由于折射率改变、干涉或其他光学不均匀性造成的应力条纹和因材料记忆性造成的大面积薄壁塑料制品的变形弯曲，尤其对于大面积的塑料制品，例如在形式上为透镜光栅或夫景内尔透镜的塑料制品，这一点具有突出的优点。当然，按本发明的方法还可以用来同时制造适当数量的绘图尺、绘图模板等。在采用传统的工艺技术时，可以用一台250吨压力机生产壁厚最小为2.2毫米时表面积为数量级750平方厘米的塑料制品，这例如相应于8把绘图尺，而按本发明可以制造的塑料制品，其表面积为31厘米×31厘米＝960平方厘米，此时壁厚的数量级1.4毫米。按本发明的方法还有一个突出的优点是，注射塑料的压力或闭合压力可以比较小。因此，这种方法非常适合于制造表面积尺寸为数量级31厘米×31厘米、芯部壁厚为数量级1.9毫米和总体壁厚为数量级2.25毫米的夫景内尔透镜。
按本发明给出了一种可易于实施的方法，只要上模和下模绕一根公共的上下模连接轴在将粘滞塑料经由穿过上下模连接轴的进口，引入一个缩小成最终成形模腔空腔的过程中或引入此空腔后在一起回转。
本发明的目的在设备方面按专利权利要求3前序部分所述这样来达到，即下模和上模借助于一根设在上下模注塑侧端的上下模连接轴，可相互回转运动地连接在一起，进口穿过此连接轴延伸。由于按本发明的设备的这种设计，带来的优点是，通过下模和上模可以构成一个从上下模连接轴起成楔形扩大的预成形空腔，经由穿过此上下模连接轴延伸的进口，可将一种适用的粘滞塑料引入预成形空腔内。与注射粘滞塑料同时或紧接在注射粘滞塑料结束后，下模和上模绕公共的上下模连接轴回转到一起，在这种情况下，楔形的预成形空腔转变为最终的模腔，与此同时已注入预成形空腔中的粘滞塑料，均匀地分布在模腔中。因此，借助于楔形扩大的预成形空腔，使粘滞塑料引入预成形空腔以及除此之外在这两个上下模回转到一起时，使粘滞塑料均匀分布更为容易和优化，所以可以制成的大面积塑料制品，例如具有高精度的表面结构和/或高光泽的表面，以及具有优异的光学性能，因为用比较简单的办法防止了由于折射率改变、干涉或其他光学不均匀性造成的应力条纹。另一个优点在于，加压压力可以比较小，这意味着，用比较小的压力机便可以生产大面积的薄壁塑料制品。
业已证明，合乎目的的做法是将下模固定在底座上，上模借助于一个铰接机构固定在装配件上，将配件可相对于底座直线运动。为此目的，可以在底座上设支柱，装配件可沿支柱调整高度。带支柱的底座以及设置成可沿支柱调整高度的装配件，可以是已知压力机的构件，所以按本发明设备的投资费用比较低。
铰接机构最好有一个可固定或已固定在上模上的第一固定件，有一个可固定或已固定在装配件上的第二固定件，以及，在第一与第二固定件之间，有一个中间件，中间件借助于第一旋转轴与第一固定件可作回转运动地连接，并借助于第二旋转轴与第二固定件可作回转运动地连接起来，其中，第一和第二旋转轴相互之间以及相对于上下模连接轴平行地定位。按本发明的设备采用这样的结构带来的优点是，装配件相对于底座的直线运动，产生了一个上模绕上下模连接轴相对于下模的相应的转动，此时，装配件的压力传递给上模。当上述压力比较大的情况下，也就是说其数量级可例如为250吨时，有优点的做法是，第一旋转轴与第一固定件和中间件大面积接触；第二旋转轴与第二固定件和中间件大面积接触；以及，上下模连接轴与上模和下模大面积接触。
若设在上下模连接轴中的进口，在朝向模腔的一侧，设计为扩张成扇形的缝式通道；而在与缝式通道背对的那一侧，设置用于喷头的定心段，则可以非常均匀地将粘滞塑料引入成楔形扩大的预成形空腔中。在按本发明的设备中，设在上下模连接轴中的进口或前侧扩张成扇形的缝式通道，最好设计为当模具处于闭合状态时进口被上模关闭，从而使塑料不可能回流到进口中。在模具处于闭合状态时，模腔的各个侧面因此都紧密地封闭。有助于达到这一目的的做法是，下模或上模设有一个构成模腔三侧边界的凸缘，以及上下模连接轴设在模腔的第四侧上。
业已证明，若下模和/或上模设有一个加热或控温装置和/或设有一个冷却装置是有优点的。借助于此加热或控温装置，可以以最佳方式控制模具的温度，以便能制成完善无缺的构件。通过这种经由伞状注射口的对模具的特殊充填方式，再加上呈楔形张开的模具的特殊闭合运动，提供了一种具有直的流动前面的模具线性充填，其结果是使生产的构件应力水平极低和不易变形。
附图表示了本发明的实施例并在下面加以说明。其中
图1设备处于打开状态下的局部剖切前视图；图2设备的与图1类似的视图，下模与上模处于局部闭合位置，以构成一个注射过程开始前的预成形空腔；图3局部剖切表示三个连续的成楔形扩大的中间位置1°、0.5°、0.2°和0°的工作情况、流动前面和上模相对于固定设置的下模按时间顺序的闭合位置；图4与图1和2类似的视图，表示设备处于闭合的工作位置，在这一位置下，上模和下模确定了各侧封闭并与所要制造的大面积薄壁塑料制品相应的模腔；图5从上面看下模和上下模连接轴的局部剖切视图；以及图6上模和下模在闭合状态从注射塑料一侧看的局部剖切视图。
图1表示了设备10，它有一个图中表示了一部分的底座12和有一个图中表示了一部分的装配件14，装配件14可沿支柱导引装置18的支柱16相对于底座12运动。
底座12上固定有一个下模20。下模20有一个嵌件22和在三侧作为嵌件22边界的凸缘24。凸缘24伸出嵌件22和下模20上面。
在下模20上借助于固定件26固定上下模连接轴28。图1中只表示了一个固定件26，第二个固定件26在此图中只画了一条中心一。由图5可见，上下模连接轴28在其彼此远离的两个端段30，各用4个固定件26固定在下模20上。上下模连接轴28的这两个端段30的轴颈32伸出下模20之外，轴颈32支承在铰链机构34中，铰链机构34借助于固定件38固定在上模36上，图4中可以看到其中的两个固定件38。
设有模子40的上模36借助于上下模连接轴28与下模20可回转地连接起来，图1表示设备10处于打开位置。在此打开位置，可以将加工好已成形的塑料制品从设备10或从下模20与上模36构成的模具42中取出。
第一固定件44通过固定件46固定在上模36上。第一旋转轴50借助固定件48固定在第一固定件44上，第一旋转轴以其两个彼此远离的端段从第一固定件44伸出。第一旋转轴50的上述伸出的端段支承在夹板52中，夹板52在中间件54的两侧向下竖立着。第一固定件44上制有一个与第一旋转轴50相配的局部圆柱形滑动面或接触面56。中间件54上设有一个类似的与第一旋转轴50形状相配的局部圆柱形滑动或接触面58，所以，在中间件54、第一旋转轴50和第一固定件44之间，各形成一种大面积的接触。
在设备10的装配件14上借助于固定件60固定着第二固定件62。第二旋转轴66借助于固定件64固定在第二固定件62上。第二固定件62上制有一个形状与第二旋转轴66相配的局部圆柱形接触面68，中间件54上设有一个形状与第二旋转轴66相配的局部圆柱形滑动或接触面70。如第一旋转轴50那样，第二旋转轴66以其两个彼此远离的端段从第二固定件62伸出。第二旋转轴66的这两个伸出的端段支承在夹板72中，夹板72在中间件54的两侧向上竖立着。
因此，第一和第二固定件44和62以及中间件54，与两根旋转轴50和66一起构成了一个铰接机构74，在这种情况下，由于两根旋转轴50和66相互之间以及相对于上下模连接轴28平行地定位，所以装配件14相对于底座12的向上和向下运动，起到了使上模36相对于下模20作打开或闭合运动的作用。
嵌件22和/或模子40可以设计成一种结构，以便用设备10制成一个具有相应结构的大尺寸表面积和壁厚较薄的扁平塑料制品。
进口76穿过上下模连接轴28延伸，尤其由图5可见，进口76朝向模腔78的一侧，可设计为扩张成扇形的缝式通道80。进口76在与缝式通道80背对的那一侧，最好设置一个定心段82，定心段82用来为图中只表示了一部分的塑料喷头84定心。进口76的设在上下模连接轴28中的定心段82，与由模具42的上模36和下模20为边界构成的空腔连通。
上模36和模子40在上下模连接轴28的附近设计成这样，即，在图1所示的模具42打开位置和图2所示的模具42的位置(此时在模子40与嵌件22之间构成一个预成形空腔86)，进口76没有关闭；而在图4所示的模具42的工作位置下，此时在模具42中确定了一个与所要制造的塑料制品相应的模腔78，进口76被封闭。
在图2中相同的细节用与图1中一样的符号表示，由图2可见从进口76起成楔形扩大的预成形空腔86，它的下边界是嵌件22，上边界为模子40，预成形空腔86周边的三侧以凸缘24为界。预成形空腔86的第四侧以上模36或以上下模连接轴28的进口76为界。在图2所示的模具42的工作位置下，喷头84移入上下模连接轴28的定心段82中，在图2中用箭头88表示了这一情况。然后，经由进口76向楔形扩大的预成形空腔86注射粘滞的塑料，并与之同时或紧接在这之后，借助于装配件14，通过铰接机构74使上模36绕上下模连接轴28反时针方向回转，于是，预成形空腔86的楔形相应地减小，与此同时，经由进口76引入预成形空腔86中的粘滞塑料，离开进口76区域均匀分布在模腔内。图3中示意表示了这一情况，图中表示了三个先后逐步变小的楔形预成形空腔的中间位置和闭合的最终位置。在预成形空腔的中间位置，楔角等于1°、0.5°或0.2°。最终位置用0°表示，在这一位置，模子40和嵌件22之间构成了完全充满塑料90的模腔78。因此，随着楔角逐渐减小，塑料90，亦即其从进口76离开的前缘92，被迫离进口76越来越远而使其进入相应的预成形空腔86中，直至塑料90最后充满整个最终模腔78。图4也表示了这一情况。由图3和4可以看出，在模具42的闭合状态，穿过上下模连接轴28延伸的进口76被上模36紧密封闭，所以，不希望产生的塑料从模腔78回流到进口76的情况得以避免。
下模20和/或上模36最好设有加热或控温装置94和/或设有冷却装置96，由图6也可以看出这些装置。
权利要求
1.制造大面积薄壁塑料制品的方法，按此方法，处于粘滞状态的塑料(90)，至少通过一个与模腔(78)连通的进口(76)，注入由下横(20)和上模(36)确定的与塑料制品相应的模腔(78)中，塑料(90)固化后，为了取出此加工好已成形的塑料制品，下模(20)和上模(36)互相分开地运动，按此方法，在注入粘滞的塑料(90)的过程中，上模(36)与下模(20)一起形成一个预成形空腔(86)，在注塑过程结束后，下模(20)与上模(36)立即相对运动，以构成最终的模腔(78)，所以，粘滞塑料(90)分布在减小了的模腔(78)内，其特征为为制造一种大面积的扁平塑料制品，塑料(90)通过一个在侧面的进口(76)，引入一个从进口(76)起成楔形扩大的预成形空腔(86)内，为了构成最终的模腔(78)，再将预成形空腔(86)的楔形取消。
2.按照权利要求1所述之方法，其特征为下模(20)和上模(36)在将粘滞的塑料(90)经由穿过上下模连接轴(28)的进口(76)，引入一个为构成最终模腔(78)要减小的模腔的过程中或引入此模腔后立即绕一根上下模公共的连接轴(28)回转在一起。
3.用于制造大面积薄壁塑料制品的设备，它有一个下模(20)和一个上模(36)，上模和下模确定了一个与塑料制品相应的模腔(78)，在侧面的一个进口(76)与此模腔(78)连通，用于引入粘滞的塑料，其特征为下模(20)和上模(36)，借助于一根设在上下模(20、36)注塑侧端的上下模连接轴(28)，可相互回转运动地连接在一起，进口(76)穿过此连接轴(28)延伸。
4.按照权利要求3所述之设备，其特征为下模(20)固定在底座(12)上，上模(36)借助于一个铰接机构(74)固定在装配件(14)上，装配件(14)可相对于底座(12)直线运动。
5.按照权利要求4所述之设备，其特征为底座(12)上设有支柱(16)，装配件(14)可沿支柱调整高度。
6.按照权利要求3和4所述之设备，其特征为铰接机构(74)有一个可固定或已固定在上模(36)上的第一固定件(44)，有一个可固定或已固定在装配件(14)上的第二固定件(62)，以及，在第一与第二固定件(44、62)之间，有一个中间件(54)，中间件(54)借助于第一旋转轴(50)与第一固定件(44)可作回转运动地连接，并借助于第二旋转轴(66)与第二固定件(62)可作回转运动地连接起来，其中，第一和第二旋转轴(50、66)相互之间以及相对于上下模连接轴(28)平行地定位。
7.按照权利要求6所述之设备，其特征为第一旋转轴(50)(在56、58处)与第一固定件(44)和与中间件(54)大面积接触；第二旋转轴(66)与第二固定件(6)和中间件(54)(在68、70处)大面积接触；以及，上下模连接轴(28)与上模(36)和下模(20)大面积接触。
8.按照权利要求3至7之一所述之设备，其特征为设在上下模连接轴(28)中的进口(76)，在朝向模腔的一侧，设计为扩张成扇形的缝式通道(80)；而在与缝式通道(80)背对的那一侧，设置用于喷头(84)的定心段(82)。
9.按照权利要求3至8之一所述之设备，其特征为下模(20)或上模(36)设有一个构成模腔三侧边界的凸缘(24)，以及上下模连接轴(28)设在模腔的第四侧上。
10.按照权利要求3至9之一所述之设备，其特征为下模(20)和/或上模(36)设有一个加热或控温装置(94)和/或设有一个冷却装置(96)。
11.按照前述诸权利要求之一所述之设备，其特征为进口(76)设在在塑料注射状态下为楔形的预成形空腔(86)的最窄位置。
12.按照前述诸权利要求之一所述之设备，其特征为一个、两个或多个进口(76)，沿上下模连接轴设置。
13.按照前述诸权利要求之一所述之设备，其特征为沿上下模连接轴的纵轴线设有一个热的通道系统，热塑性材料通过此系统在多处注射到楔形模腔中。
全文摘要
介绍了制造大面积薄壁塑料制品的方法和设备(10)，按此方法，塑料(90)在粘滞状态下注入一个模腔中，此模腔由下模(20)与上模(36)确定。在经由进口(76)进行的粘滞塑料的注射过程中，上模(36)与下模(20)一起构成了一个从进口(76)起成楔形扩大的预成型空腔(86)。在将粘滞的塑料(90)注射到预成形空腔(86)内的过程中，或紧接着注射过程的结束，下模(20)与上模(36)为构成最终模腔(78)彼此相向运动，所以，粘滞的塑料在此减小了的模腔中均匀分布。
文档编号B29C45/56GK1121334SQ9419182
公开日1996年4月24日 申请日期1994年4月19日 优先权日1993年4月21日
发明者恩斯特·菲舍尔 申请人:默比斯与鲁伯特公司