用于制造纤维增强的塑料成型件的注射成型机的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的注射成型机。

背景技术：

由现有技术已知所述类型的用于制造纤维增强的塑料成型件的注射成型机(de4236662c2、de102009056653a1)。在这些已知的注射成型机中，载有纤维的熔液在纤维供应口的输送下游侧通过设计为混合件的回流阻塞装置来输送。在此，在蜗杆轴上以及在回流阻塞装置的阻塞环上设置有多个彼此配合作用的混合元件。在配量熔液时，载有纤维的熔液流过彼此配合作用的混合元件。从de4236662c2已知的是，蜗杆轴上的混合件和包围该混合件的同时用作阻塞环的混合环具有以彼此错开的周向列和轴向列设置的混合腔，所述混合腔在其彼此面向的且通过环形间隙彼此分开的侧上敞开，其中，所述混合腔的间隙侧的开口棱边以确定的曲率半径凸形地倒圆。从de102009056653a1已知的是，在回流阻塞装置的区域中设置有纤维混合和分割装置，其中，套筒(在那里称为障碍套筒)也承担阻塞功能并且由此用作阻塞环。所述障碍套筒设有障碍通道，其中，每个障碍通道具有进入口和排出口。在蜗杆轴上在障碍套筒的区域中设置有阻塞盘，所述阻塞盘与所述障碍通道配合作用。在回流阻塞装置的打开状态中、亦即在配量载有纤维的熔液时，所述阻塞盘处于进入口与排出口之间。这意味着，载有纤维的熔液通过所述障碍通道流动并且随后由环绕的蜗杆轴的蜗杆螺距分割并且实现混合作用。

该现有技术的缺点在于，在混合期间纤维以非微不足道的程度分割和缩短。另一方面人们总是致力于，在塑料成型件中存在尽可能长的纤维段，这对塑料成型件的机械性能产生积极影响。

在使用高填充的熔液时产生对已知混合元件的增大的磨损。这导致：金属屑可能到达塑料成型件中并且薄弱部位可能进入到该塑料成型件中。同时由于磨损必须经常更换或再加工混合几何形状。

技术实现要素：

由此出发，本发明的任务在于，给出一种用于制造纤维增强的塑料成型件的注射成型机，其中，与前述现有技术相比在混合件中出现较少的纤维长度减小并且另一方面在加工高填充的熔液时预期较小的磨损。

所述任务的解决通过所述类型的具有权利要求1特征部分所述特征的注射成型机实现。有利的设计方案和改进方案在从属权利要求中给出。

在所述回流阻塞装置的输送下游侧和/或在所述回流阻塞装置的输送上游侧设置有与所述蜗杆无相对转动地连接的且与所述蜗杆一起旋转的混合件，其中，所述混合件具有柱形的基体，所述基体的外径小于所述缸的内径，其中，在所述基体与缸内壁之间构成有环形间隙，其中，在所述基体的面向所述缸内壁的表面上在所述基体的外周上分布地设置有多个滴形件或者说滴形的混合元件，并且所述滴形件超出所述基体的高度选择为小于所述基体与所述缸内壁之间的环形间隙的宽度，通过上述方式可以小心地输送纤维并且将其与熔液混合。熔液的分开和复合借助于利于流动的滴形进行。由于这种形状的迎面阻力系数小，作用到增塑物上的力与其他混合件几何形状相比降低了最多95％。由此，显著降低了混合件中的纤维长度减小并且在加工高填充的熔液时发生小磨损。

特别是首先产生对所谓的初级纤维断裂的显著降低，该初级纤维断裂由纤维与引导熔液的表面的相互作用产生。其次，产生对所谓的二级纤维断裂的显著降低，该二级纤维断裂为由于在流动漩涡的情况下低于纤维的临界弯曲半径引起的断裂。结果是，由此在熔液中存在较大的纤维长度，这对纤维增强的塑料成型件中的机械性能产生积极影响。

另一优点在于，由于混合元件的滴形设计，所述混合元件被较小程度地加机械负荷并且由此在混合件上存在降低了的磨损。

所述滴形件优选可以在所述基体上这样取向和设置，使得沿所述混合件的转动方向观察滴形件的相应倒圆端处于前面。在滴形件的俯视图中存在纵轴线或者说可以识别或限定纵轴线，所述纵轴线从该滴形件的尖端向该滴形件的基本上对置的倒圆端延伸或者反之亦然。这样的纵轴线当前也应称为滴形件纵轴线。所述滴形件在所述基体上的设置可以是这样的，使得滴形件的滴形件纵轴线与所述蜗杆的纵轴线构成45°至90°的角度。优选地，滴形件的相应的纵轴线应与所述蜗杆的纵轴线构成60°至85°的角度、特别是70°至73°的角度。

此外可以规定，沿所述混合件的纵向观察在所述基体上相继地设置有多个滴形件，并且所述滴形件由此构成一个滴形件列。优选地，在所述基体的外周上观察并排地设置有多个这样的滴形件列。在此也可以规定，相邻列中的滴形件沿所述混合件的纵向观察彼此错开地设置。所述列也可以相对于蜗杆的纵轴线倾斜地放置或设置。这意味着，滴形件列的纵轴线与所述蜗杆的纵轴线构成一个角度。

同样可以规定，多个滴形件具有彼此不同的取向或者说定向或者以其滴形件纵轴线相对彼此不同的位置设置在所述基体上。在这里，可考虑不同的变型方案。视取向或者说定向而定，产生对载有纤维的熔液的不同作用。

为了能够实现熔液的脉冲流动，所述滴形的取向优选可以交替地分别选择为相对于蜗杆纵轴线成大于或小于90°的角度。这意味着，相应的纵轴线交替地相对于蜗杆纵轴线成大于或小于90°的角度。

此外可以规定，在所述基体上设置有相反定向的滴形件。这意味着，一方面存在沿所述混合件的转动方向观察倒圆端处于前面的滴形件，并且另一方面存在沿所述混合件的转动方向观察尖端处于前面的滴形件。这导致：可能几乎连续保持的、亦即几乎未缩短的纤维束通过相反取向的滴形件按一长度剪短，在该长度中，其余滴形件可以发挥其均匀的作用。如果纤维束几乎未缩短地通过混合件输送到塑料成型件中，则可能在塑料成型件中出现纤维浓度的薄弱部位和局部波动。取代相反定向的滴形件，也可以设置有其他形状的混合元件，借助所述混合元件可以实现对纤维束的缩短。这优选可以是菱形的混合元件，其中，菱形的混合元件的纵轴线这样定向取向，使得沿混合件的转动方向观察具有前尖端和后尖端。

与文首提到的现有技术不同，为了使载有纤维的熔液不在回流阻塞装置中经受对纤维的混合和分割，所述蜗杆轴可以在所述回流阻塞装置的区域中优选具有光滑的表面。

特别优选地，所述回流阻塞装置可以构造为环形回流阻塞装置并且包括基本上套筒形的阻塞环，所述阻塞环在其内侧上具有光滑的表面。

然而在需求情况下也可以在回路阻塞装置中取代光滑的表面而设置有剪切棱边，其中，杆和/或阻塞环可以构造有适当的剪切棱边。在技术上可看到，其后的思路在于，连续的纤维不能像长纤维那样良好地混合。连续的纤维在回流阻塞装置中的预分割则可能会是有利的，以便接着的根据本发明的混合件可以最佳地起作用。

为了能够实现良好的混合效果，所述滴形件在所述基体的上侧上的高度优选如此选择，使得所述滴形件的上侧与所述缸内壁仅稍微隔开间距。这个间距可以在缸内径的0.1％至1％的范围内、优选在缸内径的0.2％至0.5％的范围内。然而，也可以根据基体与缸内径之间的环形间隙设定滴形件超出基体的高度。换言之这意味着，滴形件从基体出发沿径向远离基体地延伸并且在此对应于确定的百分比伸入到环形间隙中。

附图说明

下面要借助实施例参考附图1至图8详细描述本发明。附图中：

图1示出根据本发明的注射成型机；

图2a示出根据本发明的混合件的第一实施方式的透视图；

图2b示出根据本发明的混合件的第一实施方式的侧视图；

图3a示出根据本发明的混合件的第二实施方式的透视图；

图3b示出根据本发明的混合件的第二实施方式的侧视图；

图4a示出根据本发明的混合件的第三实施方式的透视图(根据优选角度取向)；

图4b示出根据本发明的混合件的第三实施方式的侧视图(根据优选角度取向)；

图5a示出根据本发明的混合件的第四实施方式的透视图(不同的滴形件取向-第一变型方案)；

图5b示出根据本发明的混合件的第四实施方式的侧视图(不同的滴形件取向-第一变型方案)

图6a示出根据本发明的混合件的第五实施方式的透视图(滴形与其他混合几何形状交替)；

图6b示出根据本发明的混合件的第五实施方式的侧视图(滴形与其他混合几何形状交替)；

图7a示出根据本发明的混合件的第六实施方式的透视图(不同的滴形件取向-第二变型方案)；

图7b示出根据本发明的混合件的第六实施方式的侧视图(不同的滴形件取向-第二变型方案)；

图8示出蜗杆的前端部区段的放大图，其中，对应放大地示出回流阻塞装置和混合件。

具体实施方式

在图1中示出的注射成型机1基本上包括当前仅示意性示出的关闭单元2以及注射单元3。关闭单元1和注射单元3以本身已知的方式安装在这里未示出的机座上。注射单元3包括缸4以及蜗杆5。在缸4的外侧上安装有多个加热元件19。蜗杆5的后端部与转动驱动装置6和线性驱动装置7作用连接。在蜗杆导程的后端部区域中设置有第一开口作为用于供应待熔化的塑料材料的注入口8。在第一开口8的输送下游侧在缸4中设置有第二开口作为用于供应纤维材料10的注入口9。蜗杆5在前端部上具有回流阻塞装置11。在回流阻塞装置11的输送下游侧设置有与蜗杆5无相对转动地连接的且与该蜗杆一起旋转的混合件12。图8示出蜗杆5的前端部区段的放大图，其中，对应放大地示出回流阻塞装置11和混合件12。

下面要参考图2a至图7b结合图8详细阐述根据本发明的混合件的不同实施方式。

如从图2a和图2b以及图8可得出的那样，混合件12具有柱形的基体13，所述基体的外径dm小于缸4的内径dz，其中，在基体13与缸内壁17之间构成环形间隙18。在基体13的面向缸内壁17的表面上、在基体13的外周上分布地设置有多个滴形的混合元件(滴形件)。滴形的混合元件14超出基体13的高度h选择为小于基体13与缸内壁17之间的环形间隙18。在此，滴形件14这样定向地设置在基体上，使得沿混合件的转动方向观察滴形件的相应倒圆端15处于前面并且对置的尖端16处于后面。在滴形件14的俯视图中可以确定纵轴线lt，该纵轴线从滴形件的尖端16朝该滴形件的基本上对置的倒圆端15延伸或者反之亦然。滴形件14在基体13上的设置是这样的，使得滴形件14的相应的纵轴线lt与蜗杆的纵轴线a构成45°至90°的角度。优选地，所述角度处于60°至85°的范围内、并且特别优选地处于70°至73°的范围内。图2a和2b示出一种实施方式中，其中，所述角度稍微小于90°，而图3a和3b示出一种实施方式，其中，角度为90°。

沿混合件12的纵向观察，通常多个滴形件14相继地设置在基体13上。由此，构成一个滴形件14列r。作为实例，在图3a中指的是具有滴形件14a、14b、14c的列r。通常在基体的外周上观察，多个这样的滴形件列r并排地设置，如这在这里示出的实施例中示出。

沿混合件的纵向观察，相邻列中的滴形件可以彼此错开地设置，如这在图3a和图3b中示出。此外可能的是，滴形件列的纵轴线lr与蜗杆的纵轴线a构成一个角度，如这在图2a和图2b中是所述情况。

图4a和图示出一种实施方式，其中，角度在特别优选的范围内，当前为71.5°。这意味着，滴形件14的纵轴线lt与蜗杆的纵轴线a围成角度α＝71.5°。

图5a和图5b示出一种实施方式，其中，滴形件不同取向。存在具有附图标记14a的第一组滴形件，该第一组滴形件如在上述实施例中那样定向。这意味着，沿混合件的转动方向观察，滴形件14a的相应倒圆端15处于前面而对置的尖端16处于后面。沿周向观察，多个滴形件14a相继地设置在一条线上并且共同构成一个滴形件14a圆。此外，存在具有附图标记14b的第二组滴形件，该第二组滴形件与滴形件14b相反定向。这意味着，沿混合件的转动方向观察，滴形件14b的相应的尖端16处于前面而对置的倒圆端15处于后面。沿周向观察，多个滴形件14b相继地设置在一条线上并且共同构成一个滴形件14b圆。滴形件14a和14b的这种设置导致：可能几乎连续保持的、亦即几乎未缩短的纤维束通过相反取向的滴形件14b按一长度剪短，在该长度中，其余滴形件14a可以发挥其均匀的作用。如果纤维束几乎未缩短地通过混合件输送到塑料成型件中，则导致在塑料成型件中的纤维浓度的薄弱部位和局部波动。在本实例中，具有滴形件14a的圆与具有滴形件14b的圆交替。然而在需求情况下，滴形件14a和14b的圆的顺序和/或所述滴形件在一个圆上的设置也可以与图5a和图5b中的情况不同地选择。

图6a和图6b示出一种实施方式，其中，滴形的混合元件14与其他形状的混合元件交替地设置。在图6a和图6b中示出菱形的混合元件25作为这些其他形状的混合元件或者混合几何形状的优选实施方式。菱形的混合元件25的设置是这样的，使得沿混合件的转动方向观察存在前尖端26和后尖端27。所述作用与图5a和图5b中所述的实施方式是可比的。这意味着，利用根据图6a和图6b的实施方式也可能的是，纤维束通过前尖端26缩短。根据图6a和图6b的实施方式具有以下优点，即，该实施方式可以以低于根据图5a和图5b的实施方式的成本制造。关于图6a和图6b，对于图5a和图5b的关于具有滴形件14和菱形25的圆的顺序以及滴形件14和菱形25在一个圆上的设置的内容也适用。在需求情况下，也可以选择与图6a和图6b不同的圆顺序和/或混合元件在一个圆上的不同设置。

图7a和图7b示出一种实施方式，其中，滴形的取向交替地分别与蜗杆纵轴线a成大于或小于90°的角度地选择。这意味着，相应的纵轴线lt交替地与蜗杆纵轴线a成大于或小于90°的角度。借助滴形件的这种设置可以实现脉冲流动。这导致：载有纤维的熔液脉冲式地以不同的压力水平流过并且因此由此产生的拉伸流动小心地使可能保持的纤维簇松散。

从图8首先可看到的是，回流阻塞装置11构造为环形回流阻塞装置。它包括下列结构元件(从后向前观察)：止推环20、杆21、头部22和阻塞环23。为了紧固在蜗杆轴上设置有螺纹24，该螺纹可以旋入到蜗杆轴的或者说蜗杆5的配合螺纹中。与文首提到的现有技术(de4236662c2，de102009056653a1)不同，不仅蜗杆轴在回流阻塞装置11、亦即该回流阻塞装置的杆21的区域中、而且阻塞环23在其内侧上分别具有光滑的表面。混合件12在回流阻塞装置11的输送下游侧无相对转动地与蜗杆5连接。在本实例中，混合件借助销栓28紧固在回流阻塞装置11的头部22中的配合凹部中。此外，从图8可看到的是，混合件12相对于缸内壁17如何构造。混合件12具有柱形的基体13(见图2b)，所述基体的外径dm小于缸4的内径dz，其中，在基体与缸内壁17之间构成环形间隙18。如从图2a至图7b可到的那样，在基体13的面向缸内壁17的表面上在基体13的外周上分布地设置有多个滴形的混合元件或者说滴形件14。滴形的混合元件14超出基体13的高度h选择为小于基体13与缸内壁17之间的环形间隙18。

滴形件14在基体13的上侧上的高度应优选如此选择，使得滴形件的上侧与缸内壁17仅稍微隔开间距。这个间距可以处于0.02mm至2mm的范围内、优选0.1mm至0.5mm的范围内。然而，滴形件14超出基体13的高度也可以根据基体与缸内壁之间的环形间隙18的大小来设定。优选地，滴形件14超出基体13的高度应为环形间隙18的宽度b的96％。换言之这意味着，滴形件14从基体13出发沿径向远离基体地延伸并且在此对应于前述百分比伸入到环形间隙18中。

在本实施例中，混合件设置在回流阻塞装置的输送下游侧。然而，混合件也可以设置在回流阻塞装置的输送上游侧。必要时，也可以在回流阻塞装置的两侧都设置根据本发明的混合件。在此，可以使用相同的或不同的混合件。

注射成型机的其他细节对于本领域技术人员是已知的并且因此在此无需详细描述。

附图标记列表

1注射成型机

2关闭单元

3注射单元

4缸

5蜗杆

6转动驱动装置

7线性驱动装置

8第一注入口(塑料材料)

9第二注入口(纤维材料)

10纤维

11回流阻塞装置

12混合件

13基体

14滴形件

14a具有沿混合件的转动方向的定向的滴形件

14b具有逆着混合件的转动方向的定向的滴形件

15滴形件的前面的圆部

16滴形件的后面的尖端

17缸内壁

18环形间隙

19加热元件

20止推环

21杆

22头部

23阻塞环

24螺纹

25菱形的混合元件

26前尖端

27后尖端

28销栓

a蜗杆的纵轴线

dm基体的外径

dz缸的内径

h滴形件超出基体的高度

lt滴形件纵轴线

lr列纵轴线

r沿混合件的纵向的滴形件列