多材料热流道喷嘴的制作方法

所公开的实施例总体涉及注塑机，且更具体地涉及将多个模制材料传输至模制腔的喷嘴。

背景技术：

注塑机用于生产塑料模制零件，诸如例如可吹塑成饮料容器的类型的预制件。通常，热流道包括歧管，歧管将来自浇道衬套的热熔体输送至一个或多个喷嘴，这些喷嘴又将熔体输送至各个模制腔。在一些热流道中，模制材料通过喷嘴的流动由阀杆控制，阀杆前后致动以打开和关闭喷嘴端部处的浇口。

一些注塑机可以包括喷嘴组件，喷嘴组件布置为例如经由共注射将多于一层的熔体和/或多于一种类型的熔体分配至模制腔。例如，喷嘴组件可以布置为将内部和外部熔体流分配至模制零件中，中间熔体材料夹在其间。在这种实例中，内层和外层可以包括第一熔体材料，中间熔体材料可以是不同的第二熔体材料。

技术实现要素：

根据一个实施例，公开了一种注塑机，其具有用于将熔体传输至模制腔的共注射喷嘴。共注射喷嘴包括喷嘴主体，喷嘴主体具有内部流动通道、外部流动通道以及位于内部和外部流动通道之间的至少一个中间流动通道，以及可滑动地容纳在内部流动通道中并且可在打开位置和一个或多个关闭位置之间移动的阀杆。在第一关闭位置，阀杆阻挡内部流动通道的出口但不阻挡外部流动通道的出口或至少一个中间流动通道的出口。内部通道、外部通道和至少一个中间流动通道的相应出口彼此紧密相邻。

根据另一个实施例，公开了一种注塑机，其具有用于将熔体传输至模制腔的共注射喷嘴。共注射喷嘴包括喷嘴主体，喷嘴主体具有第一和第二尖端片件、内部流动通道、外部流动通道以及位于内部和外部流动通道之间的至少一个中间流动通道，以及可滑动地容纳在内部流动通道中并且可在打开位置和一个或多个关闭位置之间移动的阀杆。流动通道同心地布置，其中第一尖端片件将至少一个中间通道和外部通道分离，并且第二尖端片件将内部通道和至少一个中间通道分离。在第一关闭位置，阀杆阻挡内部流动通道的出口但不阻挡外部流动通道的出口或至少一个中间流动通道的出口。第一尖端片件的下游端部包括第一锐利边缘，第一锐利边缘在至少一个中间流动通道和外部流动通道的出口之间逐渐变细到第一倒圆边缘。第二尖端片件的下游端部包括第二锐利边缘，第二锐利边缘在至少一个中间流动通道和内部流动通道的出口之间逐渐变细到第二倒圆边缘。

根据再一个实施例，公开了一种注塑机，其具有用于将熔体传输至模制腔的共注射喷嘴。共注射喷嘴包括喷嘴主体，喷嘴主体具有内部流动通道、外部流动通道以及位于内部和外部流动通道之间的至少一个中间通道，以及可滑动地容纳在内部流动通道中并且可在打开位置和一个或多个关闭位置之间移动的阀杆。在第一关闭位置，阀杆阻挡内部流动通道的出口但不阻挡外部流动通道的出口或至少一个中间流动通道的出口。在打开位置，离开至少一个中间流动通道的熔体流同时与离开外部流动通道的熔体流和从内部流动通道存在的熔体流相交。

应当认识到，前述概念和下面讨论的附加概念可以以任何合适的组合布置，因为本发明不限于此方面。

从以下结合附图的描述中，可以更全面地理解本教导的前述和其它方面、实施例和特征。

附图说明

附图不旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相似的标号表示。为清楚起见，在每幅附图中，并不是每个部件都被标记。在附图中：

图1a和图1b是由共注射喷嘴形成的现有技术预制件的横截面示意图；

图2是根据现有技术的共注射喷嘴的横截面示意图；

图3是根据现有技术的热流道的横截面示意图；

图4是根据一个实施例的共注射喷嘴的横截面示意图，其中阀杆处于打开位置；

图5是图4的共注射喷嘴的下游端部的放大横截面示意图，示出了来自喷嘴中熔体通道的熔体流；

图6是图4的喷嘴的横截面示意图，其中阀杆处于第一关闭位置；

图7是图4的喷嘴的横截面示意图，其中阀杆处于第二关闭位置；

图8是根据一个实施例的图4的共注射喷嘴的下游端部的放大横截面示意图；并且

图9a-9c是在将中间层注射到模制腔后将熔体在中间熔体通道中挤压断的图示。

具体实施方式

注塑机用于生产塑料模制零件，诸如例如可吹塑成饮料容器的类型的预制件。通常，这种注塑机包括歧管，歧管将熔化的模制材料(也称为熔体)传递至喷嘴，喷嘴又将熔体传递至各个模制腔。在一些热流道中，例如经由共注射，喷嘴布置为将多于一种类型的熔体传递到相同的模制腔中。例如，共注射喷嘴可以分配内层和外层，其中中间层夹在其间。在这种实例中，中间层可以包括芯材料层，例如阻隔材料(例如，氧气阻隔材料)，其可以用于保护模制制品的内容物免受外部污染(例如，氧化)。如将认识到的，内层和外层可以由第一熔体材料形成，而中间层由第二熔体材料形成，第二熔体材料不同于第一熔体材料。

如图1a所示，预制件100可以包括封装的中间层102，其从预制件的颈部104延伸到预制件的底部106。不希望受理论束缚，在封装该中间层时，必须在规定的时间停止中间熔体材料的流动，例如在中间层的注射结束时。如图1b所示，如果第二熔体材料的流动没有及时停止，则中间层将不会在预制件的底部完全显影。例如，中间层或多于一个中间层的部分可以封装在预制件的底部106中。或者，在另一个实例中，预制件的底部处可以不存在中间层。如将认识到的，在这种预制件中，底部是不均匀的，因此可能是不稳定的。附加地，中间层的部分可能保留在喷嘴中并且可能污染随后的注射。

在美国专利公开第2014/0327176号描述并且在图2中示出了用于将熔体传递至模制腔的共注射喷嘴的实例。如图2所示，该喷嘴包括三个熔体通道15a-15c，其中这些通道的出口彼此间隔开，阀杆往复移动以启动和停止熔体流动。然而，这种喷嘴在所有方面都不能提供令人满意的解决方案。

例如，申请人已经认识到，通过将共注射喷嘴的熔体通道的出口彼此相邻放置，可以实现各种优点。为了本文的目的，具有彼此相邻的出口意味着第一出口紧邻第二出口定位，使得在第一和第二出口之间没有可观的空间。申请人还认识到，当内部熔体通道的出口基本垂直于外部熔体通道的出口但基本上不垂直于一个或多个中间熔体通道的出口时，可以实现优点。申请人还认识到，通过在中间和外部通道的出口和/或中间和内部通道之间具有尖锐边缘(例如，锐利边缘)可以实现优点。申请人进一步认识到，当离开中间熔体通道的熔体同时与离开内部和外部熔体通道的熔体相交时，可以实现优点。

如将要描述的，这种布置可以允许来自中间通道的熔体流动以更有效的方式被挤压或停止。不希望受理论束缚，这可以导致来自内部和外部熔体流动的最小量的冲洗，这可以减少或甚至消除封装过程结束处的外部或内部熔体流动(例如，芯材料的)的残余污染。例如，来自内部和外部熔体通道的熔体可以在挤压期间流入中间熔体通道，一旦中间层已经注射到预制件中，这可以减少或甚至消除残余熔体流出中间通道。在非封装过程中，这种布置还可以减少中间层的后边缘的长度(例如，预制件底部附近的边缘)，其中中间层不会一直延伸到预制件的底部。例如，由于可以以更有效的方式挤压中间流动，因此在注射过程期间可以更精确地确定中间层的后边缘的长度尺寸。

为此，本文公开的实施例包括具有共注射喷嘴的热流道，热流道具有内部熔体通道和外部熔体通道以及定位在其间的一个或多个中间熔体通道。在这种实施例中，阀杆可以可滑动地容纳在内部通道中并且可以来回往复移动以启动和停止熔体流动。在一些实施例中，阀杆可以移动到第一关闭位置以停止仅内部通道的熔体流动。如将要描述的，阀杆可以布置为使得其可以停止内部通道的熔体流动，同时允许熔体从外部通道和一个或多个中间通道流动。如将认识到的，在这种实施例中，当阀杆处于这种关闭位置时，熔体不需要从中间通道和外部通道两者流动。例如，当阀杆处于第一关闭位置时，熔体可仅从外部通道流动。在一些实施例中，阀杆可以移动到第二关闭位置以停止熔体流出喷嘴。例如，阀杆可以移动以阻挡浇口，以停止熔体流出内部、中间和外部通道。

在一些实施例中，内部通道基本垂直于外部通道但基本上不垂直于一个或多个中间通道。例如，中间通道(一个或多个)的出口可以从内部通道的纵向轴线偏移小于90°的角度(例如，在大约25°-75°之间)。在一些实施例中，喷嘴布置为使得离开中间通道的熔体同时与离开内部通道和外部通道的熔体相交。

现在转到附图，图3示出了典型的阀浇口热流道108，其包括第一板110(也称为背板)、第二板112(也称为模制板)、歧管114、阀浇口喷嘴116、致动器118和熔体通道120。如众所周知的，第一板和第二板110、112可以由钢合金制成并耦合在一起。一旦耦合，第一板和第二板110、112限定歧管承腔122，歧管114位于歧管承腔122内。歧管114包括配置为将熔体从通常与浇道衬套124连接的输入输送到输出(通常称为液滴126)的一个或多个熔体通道120。浇道衬套124可以与注射单元(已知且未示出)的机器喷嘴(已知且未示出)耦合。

尽管图3中的喷嘴116各自示出为具有由相同歧管114供给的单个熔体通道120，但是应当认识到，喷嘴可以具有多于一个的熔体通道120(例如，带有共注射喷嘴)。如将进一步认识到的，尽管示出了单个歧管将熔体供给到每个喷嘴中的熔体通道，但是热流道可以包括将熔体供给每个喷嘴的多于一个的歧管。例如，第一歧管可以将第一熔体材料供应到第一熔体通道和第二熔体通道，同时第二歧管可以将第二熔体材料供应到第三熔体通道。

众所周知，喷嘴116可以支撑地容纳在第二板112的喷嘴孔128中，并且可以与歧管114(或歧管)的液滴126可操作地连接，使得喷嘴116可以接收来自液滴126的熔体。喷嘴尖端130也可以容纳在模制组件(已知但未示出)的模制浇口中，使得熔体可以从喷嘴116流到模制组件的模制腔(经由模制浇口132)。尽管在该图中示出了两个喷嘴116，但是本领域技术人员将认识到，热流道可以仅包括一个喷嘴或者可以包括三个或多个喷嘴。

又如众所周知的，阀杆134可以与阀浇口喷嘴108相关联，使得它可以在缩回打开位置和前向关闭位置之间选择性地移动，尽管已经开发了阀浇口喷嘴，其中阀杆缩回到关闭并且前进到打开。照此，本文描述的实施例不限于阀杆关闭的方向。阀杆134可以从背板110延伸到模制腔(未示出)，并且阀杆134的上游端部109连接至致动器118。如将认识到的，致动器100可以是气动的，是液压的或电动的(如图所示)。

现在转到图4，其示出了根据本发明的共注射喷嘴216的实施例。如图4所示，喷嘴包括内部熔体通道220a、环形外部熔体通道220c以及设置在内部熔体通道和外部环形熔体通道之间的环形中间熔体通道220b。如将认识到的，尽管在该实施例中仅示出了一个中间熔体通道，但在其它实施例中，喷嘴可以包括一个以上的中间通道。例如，喷嘴可以包括内部通道和外部通道之间的两个或多个中间通道。如将进一步认识到的，这些通道中的每一个可以将熔体供给到相同的模制腔。

如图4所示，内部熔体通道、中间熔体通道和外部熔体通道220a-220c彼此相邻定位。也就是说，内部熔体通道、中间熔体通道和外部熔体通道220a-220c的相应出口236a-226c紧邻彼此定位，使得它们之间没有可观的空间。例如，分离中间熔体通道和外部熔体通道的熔体尖端片件239的下游端部238可以布置为具有锐利边缘238a，锐利边缘238a逐渐变细到中间通道和外部通道220b、220c的出口236b、236c之间的倒圆边缘。类似的锐利边缘241a也可以形成在内部通道和中间通道220a、220b的出口236a、236b之间的第二熔体尖端片件242的下游端部241上。在一个实施例中，每个锐利边缘238a、241a可以在其尖端处具有小圆角或倒角。尖端的半径优选地在约0.03mm至0.6mm之间的尺寸范围内，并且更优选地在0.1mm至0.3mm之间。在一个实施例中，锐利边缘238a的半径尖端可以是0.3mm，并且锐利边缘241a的半径尖端可以是0.1mm。在一些实施例中，中间通道和外部通道之间的锐利边缘238a可以与中间通道和内部通道之间的锐利边缘241a相同，尽管锐利边缘也可以是不同的。如将认识到的，可以采用其它合适的尺寸来建立这种锐利边缘，因为本发明在这方面不作限制。

在一些实施例中，内部熔体通道、中间熔体通道和外部熔体通道220a-220c的出口236a-236c可以在组合区域240处彼此相交。在这种实施例中，如图5所示，离开熔体通道220a-220c的熔体可以在该组合区域240中彼此相交。在一些实施例中，如图5,所示，喷嘴布置为使得离开中间通道220b的出口236b的熔体(参见箭头b)同时与离开外部通道220c的出口236c的熔体(参见箭头c)和离开内部通道220a的出口236a的熔体相交(参见箭头a)。如将认识到的，在其它实施例中，离开内部通道和中间通道的熔体(参见箭头a和b)可以在与离开外部通道的熔体(参见箭头c)相交之前彼此相交，或者离开中间通道和外部通道的熔体(参见箭头b和c)可以在与离开内部通道的熔体(参见箭头a)相交之前彼此相交。

转回到图4，在一些实施例中，内部熔体通道、中间熔体通道和外部熔体通道120a-120c可以相对于彼此同心地布置。出于本文的目的，同心布置可以意味着内部熔体通道基本上是截头圆锥形并且嵌套在中间熔体通道内部，中间熔体通道又基本上是半球形并且嵌套在也基本上是半球形的外部熔体通道内部。如将认识到的，在其它实施例中，一个或多个熔体通道也可以具有不同的布置。例如，中间熔体通道和外部熔体通道中的一个或两个可以替代地是截头圆锥形和/或内部熔体通道可以是圆柱形。

如图4和图6-7所示，喷嘴包括阀杆234，阀杆234可滑动地容纳在内部通道220a中，并且如已知的，可以来回往复移动以停止和启动熔体流动。在一些实施例中，如图4所示，当阀杆234处于上游或打开位置时，熔体可以流出内部熔体通道、中间熔体通道和外部熔体通道220a-220c中的每一个。在这种实施例中，也可以经由合适的致动器来控制熔体流动，如本领域技术人员将认识到的。例如，尽管阀杆234可以处于打开位置，但是仅第一熔体材料可以流入和流出内部通道和外部通道220a、220c。如将要描述的，第二熔体材料可以在稍后的时间点流入和流出中间流动通道。

图6示出了喷嘴，其中阀杆234处于第一关闭位置，位于喷嘴尖端的下游端部。在一个实施例中，如图6所示，当阀杆234处于第一关闭位置时，阀杆234仅阻挡熔体流出内部通道。在这种实施例中，内部通道的下游端部243可以具有比熔体通道的其余部分更小的直径，内部通道的下游端部243的直径对应于阀杆234的直径。因此，当阀杆234沿下游方向(例如，朝向浇口，如箭头d所示)移动时，阀杆可以阻挡内部通道220a的出口。

如图7所示，阀杆234可以继续沿下游方向移动(参见标记为d的箭头)，直到阀杆234在浇口232处到达第二关闭位置。在这种第二关闭位置，阀杆可以停止从内部通道、中间通道和外部通道220a-220c中的每一个到模制腔244的熔体流动。在一些实施例中，浇口可以在模制腔244的上游部分中形成。

与其它实施例一样，如众所周知的，也可以通过注射螺杆或射出缸经由注射压力控制来控制进入模制腔的熔体流动。例如，在一个实施例中，当阀杆234首先移动到第一关闭位置时，如图所示，熔体可以继续仅从外部通道220c流出。然后，在稍后的时间，当熔体继续流出外部通道220c时，可以加压第二熔体材料以将熔体传输到中间通道中，并且从中间通道传输到模制腔中。

现在转向图8，在一些实施例中，内部通道220a布置为基本垂直于外部通道220c的出口236c。换句话说，内部通道220a的纵向轴线x可以基本垂直于外部通道220c的出口236c的纵向轴线z.在这种实施例中，也如图8所示，中间通道220b的轴线y不需要垂直于内部通道的纵向轴线x.例如，中间通道220b的轴线y可以从内部通道220的轴线偏移小于90°(例如，在大约25°和75°之间，例如45°)，尽管其它合适的布置也是可能的。

与上面类似，也如图8所示，穿过中间通道220b的出口236b的平面的轴线a可以偏离内部通道的纵向轴线x。例如，穿过每个出口236b的平面的轴线a可以从纵向轴线偏移小于90°的角度θ(例如，在大约25°和75°之间，例如45°)，尽管其它合适的布置也是可能的。

现在转向图9a，示出了来自中间通道的熔体被挤压以停止熔体流动同时允许熔体继续在内部通道和外部通道中流动的流动模拟。如该视图所示，通过包括一个或多个上述特征，可以快速挤压(例如，停止)中间通道中的熔体流动。例如，中间通道的熔体流动可以在约1.5秒内停止。附加地，如该实例中所示，与具有不同配置的喷嘴中可能出现的情况相比，中间通道220b的挤压熔体流动包括小尾部244(例如，约6mm长)。例如，如图8b和图8c所示，其中出口不是全部相邻并且外部通道基本上不垂直于内部通道，中间通道没有有效地停止，也没有那么小的尾部。例如，在图9b中，尾部的长度为约20mm，其中挤压发生在1.71秒内。在图9c中，尾部的长度为约10mm，其中挤压发生在约1.64秒内。

还如图9a所示，在挤压中间通道期间，从内部通道和外部通道220a、220c流出的一部分熔体可以流入中间通道。如将认识到的，熔体从内部熔体通道和外部熔体通道的这种移动可以使在中间通道中流动的熔体的污染最小化。

根据另一个实施例，公开了一种将熔体从喷嘴分配到模制腔的方法。例如，这种方法可以用于将中间层封装在预制件的内层和外层内(例如，参见图1a)。在一些实施例中，喷嘴包括内部通道、一个或多个中间通道和外部通道，其中每个通道具有相应的出口。在这种实施例中，阀杆可滑动地容纳在内部通道中并且可以来回移动以启动和停止熔体流动。在一些实施例中，第一歧管将熔体传输至内部熔体流动通道和外部熔体流动通道，并且第二歧管将熔体传输至中间熔体通道。在这种实施例中，方法包括沿上游方向移动阀杆。接下来，第一熔体材料可以进入内部通道和外部通道，进而进入模制腔。然后，阀杆可以沿下游方向移动到第一关闭位置，其中阀杆阻挡熔体流出内部通道，同时允许熔体流出外部通道。然后，第二熔体材料可以流入和流出中间通道(例如，流入熔体腔)，同时第一熔体继续流出外部通道。在中间层完成注射之后，注射压力降低并且中间通道的熔体流动可以在中间通道中被挤压断。随后，阀杆可以再次移动到打开位置，以允许熔体流入和流出内部通道和外部通道，以完成注射模制过程。然后，阀杆可以在浇口处移动到第二关闭位置，其中阀杆阻挡流出每个内部流动通道、中间流动通道和外部流动通道。

虽然已经结合各种实施例和实例描述了本教导，但是并不旨在本教导限于这些实施例或实例。相反，如本领域技术人员将认识到的，本教导涵盖各种替代物、修改物和等同物。因此，前面的描述和附图仅是实例。

本发明的各个方面可以单独地、组合地或者在前面描述的实施例中没有具体讨论的各种布置中使用，并且因此其应用不限于前面的描述中提出或附图中示出的部件的细节和布置。例如，一个实施例中描述的方面可以以任何方式与其它实施例中描述的方面组合。

此外，本发明可被具体化为方法，其实例已经提供。作为方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构造其中以不同于所示顺序的顺序执行动作的实施例，其可以包括同时执行一些动作，即使在示例性实施例中示出为顺序动作。

在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数术语来修改权利要求要素本身并不意味着一个权利要求要素优先于其中执行方法的行为的另一个权利要求要素或时间顺序的任何优先权、优先顺序或顺序，但是仅用作标签以区分具有特定名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一个元素(但是用于使用序数术语)，以区分权利要求元素。

此外，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应被视为限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其变型的使用旨在涵盖其后列出的术语及其等同物以及附加术语。