在气体辅助注射模制工艺中用于生产元件的模制工具的制作方法
【专利说明】在气体辅助注射模制工艺中用于生产元件的模制工具
[0001]本发明涉及在气体辅助注射模制工艺中用于生产元件的模制工具，其包括:模腔，其内壁翻印将要生产的元件的轮廓；模制装置，采用其可以将塑料熔体引入模腔中；以及具有压力气体源的注射装置，采用其可以将加压气体供应至被引入模腔的塑料熔体，其中，塑料熔体压靠模腔的内壁。
[0002]在气体辅助注射模制工艺中，首先，将塑炼的塑料熔体注射入模制工具的模腔中。随后通过注射装置将高压气体引导入塑料熔体中，其中，气体在塑料熔体中形成气泡，并且塑料熔体压靠模腔的壁，且可能压入模腔的分支区域中。通过这种方法，产生特别高质量的表面。同时，可能节省材料与重量。
[0003]在打开用于提取生产的元件的模制工具之前，必须再次释放产生用于注射气体的高压，以使得当从模制工具中移除元件时防止损害。已知注射装置，其设计成环形间隙或液压注射器，用于压力建立与压力释放。
[0004]环形间隙注射装置具有例如0.0lmm的非常小的间隙宽度的环形间隙。将用于空气辅助注射模制工艺的气体引入通过该非常窄的环形间隙，并且随后再次释放。环形间隙是这种小尺寸，以使得在注射模制工艺的过程中，注射入模腔的塑料熔体不能进入环形间隙。因此防止了过度注射。而且，这种环形间隙注射器以低投资成本、简单操作与快速清洁而闻名。其劣势在于，一方面，高的污染度，并且由此造成的相当可观的清洁成本。而且，气压以相当不确定的方式建立，并且发生较慢的压力释放。由于通过环形间隙引入，因此塑料熔体的可再生开启并不在任意时间实施。也不获得自清洁效果。
[0005]在液压注射器的情况下，液压致动的汽缸驱动芯部进入塑料熔体内。经由芯部，加压气体随后供应入塑料熔体中，并且还再次释放。在液压注射器的情况下，气体开口明显大于环形间隙注射器的情况下的气体开口。可再生压力增大，以及具有较低气压损失的更快压力释放均是优势。还实现自清洁效果。其劣势在于，塑料熔体可以进入液压注射器的相对较大开口，也就是说，发生过度注射。而且，存在高投资成本、操作复杂，并且存在高清洁成本。
[0006]从所说明的现有技术开始，本发明基于提供介绍中提及的类型的模制工具的目的，使用其可实现所限定的压力增大与快速的压力释放，同时，实现低风险的过度注射与低清洁成本。
[0007]本发明通过权利要求1的主题而实现该目的。在从属权利要求、说明书与附图中找到优势有益实施例。
[0008]本发明通过用于在气体辅助注射模制工艺中生产元件的模制工具而实现该目的，包括:模腔，其内壁翻印将要生产的元件的轮廓；模制装置，采用其可以将塑料熔体引入模腔中；以及具有压力气体源的注射装置，采用该注射装置可以将加压气体供应至被引入模腔的塑料熔体，借此，相对于模腔的内壁挤压塑料熔体，其中，注射装置包括具有注射器头的活塞，其中，在与模腔相连接的模制工具的通道中，在空闲位置与工作位置之间可移动地引导活塞，其中，注射器头在空闲位置形成模腔的内壁的一部分，并且其中，在活塞进入其操作位置的运动过程中，将注射器头压入包含在模腔中的塑料熔体中，以使得加压气体可以通过通道流入包含在模腔中的塑料熔体，其中，活塞由将要穿过通道供应到塑料熔体中的气体驱动而从空闲位置可运动至其操作位置。
[0009]根据本发明的模制工具具有本身已知的模制装置，使用其将加压的塑炼的塑料熔体注射入模制工具的模腔中。随后，通过注射装置将高压气体(例如300巴以上)注入塑料熔体中，其中，在塑料熔体中形成气泡并且相对于模腔的壁挤压塑料熔体。为此，注射装置包括压力气体源，其提供高压气体。通过压力气体源可获得的气体可以例如是氮气(N2)。
[0010]根据本发明，注射装置包括具有注射器头的活塞，其中，活塞可在模制工具的通道中移动，具体地在空闲位置与操作位置之间移动。在空闲位置中，注射器头形成模腔的内壁的一部分。在这种情况下，注射器头可以尤其与模腔的包围壁相齐平地终止。在空闲位置中，注射器头关闭通道而抵抗塑料熔体的进入。只要活塞已移入其操作位置(在该位置中，注射头位于塑料熔体内)，至通道的开口就被释放。如果活塞从其空闲位置运动至其操作位置，则将注射器头推入到包含在模腔中的塑料熔体中。根据本发明，通过高压气体而实现活塞从其空闲位置至其操作位置的运动，高压气体由压力气体源提供，并且待供应入用于气体辅助注射模制工艺的塑料熔体中。活塞在其操作位置时，该气体可以穿过通道流动，该通道将活塞容纳在包含在模腔中的塑料熔体中。根据本发明的尤其是具有注射器头的活塞的注射装置因而形成气体驱动柱塞注射器。该柱塞注射器通过由气体作用在活塞上的引导的冲击开启，并且在该过程中，其插入形成将要生产的元件的塑料熔体的塑料芯部中。因此，在周期中再生气体工艺成为可能。如果经由压力气体源施加足够的气压，则根据本发明的注射装置的活塞在该情况下仅从其空闲位置运动至其操作位置。因此，可靠地防止在活塞的操作位置中塑料熔体进入通道的可能性以及因此关闭的通道打开的可能性，其中，在活塞的操作位置中，注射器头位于塑料熔体内侧。因此可靠地排除过度注射。因此，可以继而选择相对较大的开口用于将气体供入塑料熔体中。这继而使得在终止注射模制工艺之后限定的压力增大与快速压力释放成为可能。这继而减少必须的循环时间，并且可以实现增加的元件输出。在终止气体辅助注射模制工艺之后，将活塞移回至其空闲位置，并且开始新的循环。因此，确保了自清洁效果。减低尤其与清洁过程相关联的维修成本。
[0011]本发明合并了以上针对现有技术而说明的传统注射装置的优势，然而，不重复产生相应的缺点。因此，由于将注射器头穿入或插入已经冷却的塑料熔体中，因此实现气体供应的可重复开启。当引入气体时，发生低的压力损失与高的气体产生。因此，实现高的过程可靠性，具体是质量增加，以及增加的过程稳定性，具体是拒绝的最小化。针状注射器运动导致自清洁，并且降低由塑料熔体造成的注射器头的关闭。结果是更低的维修成本与增加的效率。当模制工具开启时，快速与简单的清洁，还有组装是可能的，其结果是增加机器效率。模制工具尤其是根据本发明的注射器头具有低磨损性与长的维修循环，其结果是可以降低工具的维修成本。由于注射装置仅通过施加的气压而开启，因此较大程度避免了过度注射。简单的机器操作随后。而且，不存在对额外机器附件的需求，例如用于像液压抽芯的液压注射器的装置、缸、限位开关等。降低投资成本，以及维修成本。
[0012]根据具体实际的实施例，活塞可以包括活塞杆，其承载注射器头。随后通道可以进一步包括容纳活塞的第一部分以及容纳活塞杆的第二部分，其中，第二部分的横截面小于第一部分的横截面。尤其，活塞可以在第一部分中在两个止动表面之间移动。止动表面限定活塞的端部位置，尤其是其空闲位置与其操作位置。在该情况下，活塞尤其能够以密封效果抵靠各自的止动表面，用于气体的流过。在这些实施例中，注射器头布置于活塞杆的背离活塞的端部上。活塞、活塞杆与注射器头可以设计成多片中的一片。在该情况下，通道的第二部分的横截面小于活塞的横截面。自然地，活塞杆的横截面还小于容纳活塞杆的第二部分的横截