专利名称：通过循环改变塑料成分模制塑料制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模制塑料制品的方法及其装置。
背景技术：
在塑料注塑模制中，熔融的塑料材料注入型模内腔中后形成叠层。进入内腔中的第一材料形成待模制制品的外壳，随后入腔的其它材料形成制品的各芯层。这可通过使用两个筒式注塑模制机并顺序注入形成制品的材料，其中外壳由不同于芯层的材料形成，例如，外壳中组合有颜色材料，然后填入更便宜的无色材料实现，或者通过在外壳中填入含有填料的塑料材料实现，但该填料将使得表面光洁度变坏。
这些工艺的缺点是机器的成本高，结构复杂。
发明简述本发明提供了一种模制塑料制品的方法，它包括把固态塑料供给料通过螺杆供料装置推过熔融区，螺杆供料装置把生成的熔融塑料材料推入成形装置，在成形装置中使熔融的塑料材料成形并使材料固化保持形状，其特征在于，在螺杆供料装置长度之前或沿着螺杆供料装置的长度循环改变塑料材料的成分，以便从螺杆供料装置出来的熔融的材料的成分随时间而改变，由此每个待模制制品的至少一部分的成分不同于该制品的其余部分的成分。
最好本方法包括在进入螺杆供料装置中的塑料材料中提供不同成分的材料的顺序叠层，选定叠层的尺寸和间距，以便每一待模制制品的一预定部分的成分不同于该制品的其余部分的成分。
另外，该方法可包括在沿螺杆长度的一预定位置处的塑料材料中提供不同成分材料的顺序叠层，选定各叠层的尺寸和间隙，以便每一待模制制品的一预定部分的成分不同于该制品的其余部分的成分。
最好，其中一种材料为第一材料，另一种材料为第一材料和至少一种添加材料的混合物，该添加材料可改变第一材料的物理特性或性能。因此，例如，在最初向模内注塑时通过用不足量的更软的材料涂敷整个模型表面，使得制品的部分表面比该制品的其余部分更软。
在按照本发明的一种方法中，添加材料或至少一种添加材料(由于可以同时或以产生不同特性的添加顺序叠层的方式引入多于一种的添加材料)为发泡剂，并且添加的时序应在没有发泡剂时形成表面层后将发泡剂传送到模型中制品的内部，由此形成其芯为泡沫塑料材料的相对较廉价的模制制品。
另外，可进行注射吹塑，用第一模型作为注射模，生成的制品取出后放入吹塑模，同时塑料材料仍可伸展，膨胀与吹塑模接触形成最终成品，比如塑料瓶。以此方式，生成的中空制品可形成有诸如不同于模制内芯的材料或特性的整个表面层。因此，表面层可形成不影响瓶内容纳物或受瓶内容纳物影响的阻挡层，同时，不适于与瓶内容纳物接触的芯决定瓶的强度。
本发明的另一方面提供一种形成挤压塑料制品的方法，包括使固态塑料供给料经过熔融区，通过压模挤压生成的熔融的材料，使挤压塑料材料固化，其特征在于，在进入熔融区的供给料中提供第一和第二材料的顺序叠层，选定叠层的尺寸和间距，使得第一和第二材料沿挤压制品的长度顺序出来。
材料或每一种材料可被传送到注塑螺杆装置的给料料斗或沿注塑螺杆装置的一点。
使用的添加材料可从诸如着色剂、紫外线保护材料、增强材料(比如玻璃粉末或纤维)之类的材料及其它填料以及影响塑料材料的硬度、韧性或表面光洁度的材料之中选择。添加剂可为粉末、颗粒、原批、膏或液体形式。
由于在注塑装置中会发生材料的混合，生成的叠层将不具有陡峭边界。这将对改进叠层间的粘结性产生有益的影响，例如可避免分层的危险。在基底塑料材料中加入着色剂之类的小剂量添加剂时，最终模制制品的染色区和非染色区之间的边界更不会出现陡峭，可能在着色剂的最大和最小浓度之间产生连续的改变。此时，添加剂的时序可被安排为在注塑制品的表面区呈现最大的浓度，而在制品的内部具有某些剩余着色剂。尽管可能会有人认为这些着色是着色剂的损耗时，模制连续色彩的成本效益将是主要的，并且为提供符合本发明的外壳染色而改装注塑装置的成本相当小，固然与双注塑工艺相比，着色剂的用量可能稍微更多一点，仍是有优势的。
在顺序使用两种或更多种材料时，该材料可以是不同等级的塑料材料，比如软质或硬质材料，或者不同化学成分的材料。另外，一种或两种材料可包含混合有前述类型添加剂的基底塑料材料。
塑料材料可以是热塑性或热固性的。按照本发明的方法可模制合成及人工橡胶，使诸如鞋底之类的制品具有耐磨的外壳和软芯。
人们已经发现，在一些注塑机中，如果第一材料先被引入螺杆，在第一材料被螺杆传送到邻近螺杆前端的一邻接点处后再引入第二材料，则在两种不同的材料之间产生较陡峭的边界。然后，在第二材料被推进到成形工艺(注射或挤压)之前第二材料被运至与第一材料接触。
本发明还提供了用于模制塑料制品的装置，包括一种具有螺杆供料装置的注塑机，螺杆供料装置用于把固态塑料材料推过熔融区，并把生成的熔融的塑料材料推进到用于使熔融材料成形的成形装置，其特征在于，该装置在螺杆供料装置长度之前或沿着螺杆供料装置的长度循环改变塑料材料的成分，以便从螺杆供料装置出来的熔融的材料的成分随时间而改变，由此每个待模制制品的至少一部分的成分不同于该制品的其余部分的成分。
该装置可包括双啮合式供料螺杆，以便把塑料材料推过熔融区。
附图简述在说明本发明实施例的图中
图1是具有料斗的螺杆和圆筒的横截面图；图2是活塞注射机的横截面图；图3是与图1相应的视图，但包括了另一个用于引入添加剂的料斗；图4是按照本发明的注塑模制制品的横截面图；图5是按照本发明挤压的环状制品的透视图；图6是按照本发明的方法生产的注射吹塑瓶的截面图7是按照本发明另一方法通过挤压吹塑生产的纵向压缩瓶；图8说明了按照本发明的方法生产的细长挤压部分；图9是本发明另一实施例的注射机的截面图；图10是本发明再一实施例的双螺杆装置的截面图；以及图11是按照本发明的组合螺杆和活塞机器的截面图。
实施例的详述首先参照图1，注射机包括含有螺杆10的圆柱或圆筒5。颗粒形式的固态塑料供给料通过料斗8供给螺杆。颗粒通过螺杆沿圆筒运动，经过材料将被熔融的加热区5a。第一固态塑料材料层1散布在具有不同成分或物理特性(如颜色)的第二塑料材料层2之间。然后，螺杆10的螺纹3之间的空间4被填满顺序的材料1和2，该顺序基本上保持为沿螺杆的长度材料熔融和注塑。材料经过阀环7并以同样的顺序被传送到螺杆尖端6，并且从此处以同样顺序被传送到模型内腔。
应理解，可用相当小剂量的改变添加剂比如颜料替代第二塑料材料2。在采用颜料时，在注塑后具有最高浓度的添加剂的塑料材料1首先进入模型内腔以形成模制制品的彩色表面层。
在图2的装置中，在叠层中，批量的两种材料1和2通过料斗21被引入圆柱20，并由活塞22推过加热区23，以便按照与引入料斗的材料的同样的顺序从管嘴24出来熔融的材料。
图3示出了两个单独的料斗30和31通过一共用供料通道32把料供给到注射机的圆筒5中的布置。编程控制器33控制闸门装置34和35的开口顺序，该闸门装置34和35调节料斗30和31中的颗粒材料的流量，由此在通道32中获得正确的材料1和2的顺序叠层。如有必要，控制器33可被设定为接收诸如模型内腔的容积和在模制制品上的第二材料层厚度的信息，并根据这些信息确定打开闸门释放材料的持续时间和时序。
图4示出了具有含高浓度添加剂材料2的表面层和基底塑料材料1的芯的注塑模制制品。尽管前文描述了在两种材料之间的相对陡峭的边界，但在实际上趋向于发生混合，添加剂的浓度从表面起减少。为了避免在相应于进入模型内腔的制品的表面上留下未染色的填料，最后进入模型内腔的材料也需要染色。因此，向射入模型的注塑端部的着色剂的集中也确保了在内腔的下一次模制的表面上再次获得最高的浓度。
图5示出了以管50的形式具有沿其长度交替出现两种不同材料的交替区51和52的挤压制品，例如，体现不同特性的含添加剂和不含添加剂的情况。比如，一般要求在汽车管中具有或大或或小韧性或硬度的区域，通过在被挤压的基底塑料材料中添加添加剂可获得这种性能。
图6示出了吹塑塑料瓶60，首先注塑入第一个较小的模型内腔中，然后，在塑料材料充分硬化之前，把形成的空型传送到第二个较大的模型内腔中，然后向空型的内部施加压缩气体使之膨胀与新的内腔接触以达到最终形状。形成瓶颈61的第一内腔的部分基本上与相应的第二内腔的部分相同。这样形成的颈部比瓶的其它部分具有更高的精度和更大的刚性。材料顺序进入第一内腔，从而使得进入内腔的第一材料足量，以确保在第二材料流入内腔后，第一材料可涂满内腔的整个表面，第二材料形成芯。因此，表面材料可不受瓶中的液体的影响，同时芯材料可提供抗拉强度和/或刚性。
图7说明了吹塑瓶70的另一种结构，其中控制材料的顺序使得形成瓶中部71的材料比形成瓶其余部分的材料具有更大的韧性，以便在使用中瓶空时更易于折叠。这可确保瓶中液体上部的空气空间尽可能地小，由此减少了液体氧化的危险性。
图8说明了怎样用不同材料(如不同色彩、弹性或其余性能)形成具有交替纵向区80和81的细长挤压制品。例如，制品可为纺织长丝之类的细丝。在后一种情况下，当进行纺线(如有必要)及纺织或编织时细丝可被组合进具有特殊性能的纱线中。
在图9所示的例子中，螺杆注塑机90在螺杆一端具有第一给料料斗91，在熔融区93后的一位置处具有第二给料料斗，在该位置处，螺杆的螺纹94的形状被改变以减少材料中的压力，使添加材料在重力作用下即可被引入，而不需要加压。从第二料斗92中的流量由阀装置95控制，并依次由编程控制器96控制，以便在螺杆中的材料中生成顺序叠层，螺杆中的材料来自第一料斗和混合有第一材料的第二料斗。
图10中所示的双螺杆注塑设备100是一种典型的在挤压模制中使用的注塑机，当螺杆101转动时，材料被注塑机连续推动。螺杆100被设置成一相反方向转动并啮合。通过双料斗102和103把第一和第二材料引入螺杆的路径中，由被编程控制器106控制的止回阀104和105控制材料释放如螺杆。
图11所示的双螺杆及活塞设备是一种典型的用于从1千克到100千克的大容积模制的设备，不易于操作螺杆活塞混合型机器。在该类型机器中，小螺杆110以高速转动及注塑以供给其中具有单独注射活塞112的大圆柱111。活塞112向后移动以容纳引入的来自螺杆110的材料，然后当完全装满时，向前驱动活塞112以把装的料注射如模型中。
通过料斗113和114以想要的顺序把第一和第二材料引入螺杆中，每一料斗具有各自的推进加料器115和116以控制材料供给的速率，由编程控制器117依次控制推进加料器。把不同的材料供给到圆柱111并使得在其中形成叠层(尽管这些叠层以相反的顺序落下注射入模型中)。活塞驱动材料，使之以预定的顺页序注入模型中，以便完成的模制制品的不同部分具有不同的成分。
在参照附图描述每一实施例时，控制器可被设置成接收来自螺杆/注塑机或挤压机的控制信息。例如，螺杆启动/停止信号可用作控制的基准，用诸如旋回时间及进入的射芯重量之类的参数作特殊的工作。在另一种设置中，螺杆的位置可作为推进加料器的控制信号以便在螺杆旋回时控制供料的速率。诸如旋回压力、旋回速度、旋回时间及转动速度之类的信息可用来更精确地实现对螺杆供料。
权利要求
1.一种模制塑料制品的方法，它包括把固态塑料供给料通过螺杆供料装置推过熔融区，螺杆供料装置把生成的熔融塑料材料推入成形装置，在成形装置中使熔融的塑料材料成形并使材料固化保持形状，其特征在于，在螺杆供料装置长度之前或沿着螺杆供料装置的长度循环改变塑料材料的成分，以便从螺杆供料装置出来的熔融的材料的成分随时间而改变，由此每个待模制制品的至少一部分的成分不同于该制品的其余部分的成分。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括在进入螺杆供料装置中的塑料材料中提供不同成分的材料的顺序叠层，选定各叠层的尺寸和间距，以便每一待模制制品的一预定部分的成分不同于该制品的其余部分的成分。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括在沿螺杆长度的一预定位置处的塑料材料中提供不同成分材料的顺序叠层，选定各叠层的尺寸和间距，以便每一待模制制品的一预定部分的成分不同于该制品的其余部分的成分。
4.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于，其中一种材料为第一塑料材料，另一种材料为第一材料和至少一种添加材料的混合物，该添加材料可改变第一材料的物理特性或性能。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，添加材料为着色剂。
6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，添加材料为紫外线保护材料。
7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，添加材料为加强材料。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，加强材料为玻璃粉末或玻璃纤维。
9.按照前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，熔融材料被注射入模型内腔中成形，并且改变成分使得至少模制制品的表面层的一部分的物理特性或性能不同于该制品的其余部分。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，在没有吹塑剂时形成表面层后把吹塑剂传送到模型中的制品的内部。
11.按照权利要求1至8中任一权利要求所述的方法，其特征在于，通过一压模将熔融的材料挤压成形，并且改变从螺杆供料装置出来的材料的成分，使得成分沿挤压制品的长度顺序改变。
12.按照前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，供给料的成分被改变为使得模制制品中的成分在该制品的所述部分或每个所述部分与制品的其余部分之间逐渐改变。
13.按照前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，通过注射活塞和一积累来自螺杆供料装置的供给料的圆柱，螺杆供料装置把熔融的塑料材料推进到成形装置中，然后周期性地把积累的材料推进到成形装置。
14.一种模制塑料制品的方法，它包括把固态塑料供给料通过螺杆供料装置推过熔融区，把一定量的生成的熔融的材料推入模型，使塑料材料固化，及从模型中取出制品，其特征在于，在进入熔融区的供给料中提供第一和第二材料的顺序叠层，选定叠层的尺寸和间距，使得第一和第二材料形成每个模制制品的预定部分。
15.用于模制塑料制品的装置，它包括一种包括螺杆供料装置的注塑设备，螺杆供料装置用于把固态塑料材料推过熔融区，并把生成的熔融的塑料材料推进到用于使熔融材料成形的成形装置，其特征在于，该装置在螺杆供料装置长度之前或沿着螺杆供料装置的长度循环改变塑料材料的成分，以便从螺杆供料装置出来的熔融的材料的成分随时间而改变，由此每个待模制制品的至少一部分的成分不同于该制品的其余部分的成分。
16.按照权利要求15所述的装置，其特征在于，它包括用于把不同成分的材料的顺序叠层供给螺杆供料装置的料斗装置，以及与料斗装置相连的控制装置，该控制装置控制叠层的尺寸和间距，以便每个模制制品的预定部分的成分不同于该制品的其余部分。
17.按照权利要求15所述的装置，其特征在于，它包括沿螺杆的长度把添加材料引入一预定位置的装置，以便产生多于两种材料的顺序叠层，使得材料形成每个模制制品的预定不同部分。
18.按照权利要求15至17中任一权利要求所述的装置，其特征在于，它包括一用于挤压熔融材料的压模。
19.按照权利要求15至17中任一权利要求所述的装置，其特征在于，它包括在其中熔融材料被推进的模型工具。
20.用于模制塑料制品的装置，它包括一种用于把固态塑料材料推过熔融区并把一定量的生成的熔融的塑料材料推入模型中的注塑设备，其特征在于，该装置用于在进入熔融区的材料中形成第一材料和第二材料的顺序叠层，选定各叠层的尺寸和间距，使得第一和第二材料形成每个模制制品的预定部分。
全文摘要
一种模制塑料制品的方法包括把固态塑料供给料通过螺杆供料装置(10)推过熔融区，螺杆供料装置(10)把生成的熔融的塑料材料推入成形装置，在成形装置中使熔融的塑料材料成形并使材料固化保持形状，其特征在于在螺杆供料装置(10)长度之前或沿着螺杆供料装置(10)的长度循环改变塑料材料的成分，以便从螺杆供料装置(10)出来的熔融的材料(1，2)的成分随时间而改变，由此每个待模制制品(50)的至少一部分的成分不同于该制品(50)的其余部分的成分。
文档编号B29C47/04GK1238718SQ97180189
公开日1999年12月15日 申请日期1997年11月26日 优先权日1996年11月28日
发明者拉斐尔·兹维·卡尔·基利姆, 西姆哈·伊扎克·基利姆 申请人:拉斐尔·兹维·卡尔·基利姆, 西姆哈·伊扎克·基利姆