热流道共注射喷嘴 【发明领域】
本发明一般涉及一种共注射成型装置，特别是涉及热流道喷嘴的计量设备，该设备把预定量的熔料注射入型腔内。本发明适用于这样一种成型应用，即把两种或更多的材料同时和/或先后注射入单个型腔内。
背景技术
在共注射成型装置中，两种或者更多熔融材料被注射入同一型腔里，同时或者依次地使用单个或者多个注射歧管。普通共注射成型装置包括第一和第二注射歧管，该歧管从各自的熔融材料源接收加压的熔料流。各个歧管把熔融材料的熔料流输送到多个喷嘴。两个熔料流被迫通过喷嘴中分开的通道，并进入多个型腔里。两个熔料流可以同时进入型腔里，或者两熔料流可以依次进入型腔里。也可以使用二者的结合，即开始使熔料流依次进入型腔里，然后再同时进入型腔里。一旦两种材料已经沉积在型腔里，熔料在型腔里冷却，成型件被释放，因此开始了另一个循环。
例如，共注射被用于生产食品包装产品，其具有预定的、非常精确数量的内部材料，例如象隔氧材料或者是具有一定百分数的再循环或者消耗后(post-consumer)材料或者具有一定百分数的不同颜色的材料。
一般地，在注射第一外部材料之后，进入型腔的内部材料的数量必须非常精确，以便生产优质成型件。在多型腔系统的情况下，内部材料的数量在每个成型材料中也必须一致。这种内部材料可以是阻隔材料。
希望能够在不超过最大容许量的情况下，在模制部件中使用尽可能多的再循环材料。因而，必须精确测量所述数量。
为了确保成型产品的外观一致，必须精确测量进入型腔的有色材料的数量。
在共注射成型装置中，每次注射的内部或者芯部材料(象屏障、再循环或者有色材料)的体积是很重要地。若干设备已经被用来控制注射入多材料型腔中的熔料的体积，然而，这些设备不够精确，难以操作，复杂并且生产成本高。
发明人为Gellert的美国专利US5223275A披露了具有两个歧管的共注射成型装置。在多个喷嘴内具有两个分开的通道，以便从各自的歧管中接收材料。流进型腔内的第一和第二材料的体积被机器喷嘴控制，因此不精确。
发明人为Akselrud等的美国专利US5112212A披露了一种在共注射成型装置中使用的注射罐，其被用作计量设备。注射罐相对热流道喷嘴被远远地放置，并被用于控制注射入型腔的两种熔融材料中的一种的计时和体积。注射罐包括活塞，其在汽缸内轴向移动，从而迫使汽缸内的熔融材料进入喷嘴，该喷嘴通向型腔。汽缸包括将熔料从熔融源输送至储液器的入口，该储液器被置于活塞较低端。活塞是可旋转的，从而移动储液器与入口脱离连通，从而密封该入口，因此当活塞降低时，已知体积的熔料被迫使进入型腔。
在美国专利US5143733和US5200207以及EP0624449中示出了用于共注射的其他注射筒装置。
这些歧管注射筒的缺点是，它们被放置在远离喷嘴和型腔处，这就使得整个装置占据了较大的空间。而且，这些被置于歧管内或者与歧管相邻近的注射筒包括被置于歧管内的分离器机构，这些机构打开和关闭计量的熔融材料通向注射罐的通道，并且这些机构也占据空间，制造困难，并难于在一个多型腔模具中同步化。通过使用这些已知的共注射成型设备，从注射罐注射的内部熔料的计量体积可以在一个成型循环中不同于下一个循环，也可以在一个型腔中不同于另一个型腔。这种情况的发生是因为，大量体积的熔料被置于注射罐和型腔之间，即熔料在喷嘴内、在歧管通道内和在注射罐内。大体积的类计量熔料引入了多个过程变量。例如，在温度或者压力上的较小偏差就会导致在已知体积上的重大不同。在一个注射循环到下一个循环之间，注射罐和型腔间的相当大的距离还导致熔料在喷嘴外部的较长的滞留时间。因为来自注射罐的熔料温度或者不够热，或者过热，这就导致模制品质量不高。
因此，本发明的目的是提供一种计量装置，该装置用于共注射成型装置的喷嘴，其消除或者减轻了上述缺点中的至少一个缺点。
【发明内容】
本发明一般至少提供一个歧管，该歧管通过单个或者多个热流道喷嘴，将至少两种不同材料输送到至少一个型腔内。每个热流道喷嘴包括计量设备，其用于把预定的、准确数量的熔融材料输送到每个型腔内。
根据本发明的一个方面，一种注射成型装置包括：
一第一歧管，其具有用于接收可模制材料的第一熔料压力流的第一歧管通道，该第一歧管通道具有用于把第一熔料流输送到喷嘴的喷嘴通道的第一出口；
一第二歧管，其具有用于接收可模制材料的第二熔料压力流的第二歧管通道，该第二歧管通道具有用于把第二熔料流输送到喷嘴的第二喷嘴通道的第二出口；
一个型腔，其从喷嘴接收第一熔料流和第二熔料流，第一喷嘴通道和第二喷嘴通道通过浇口与型腔连通；
一个浇注机构，其用于选择性地在第一喷嘴通道、第二喷嘴通道和浇口之间连通；
一个注射活塞，其延伸通过位于歧管的第一出口和喷嘴的第一喷嘴通道之间的通道，注射活塞可滑动地通过该通道，并具有与喷嘴通道内壁邻接的外壁，注射活塞从缩回位置可移动到伸出位置，从而迫使熔料进入型腔；
其特征在于，注射活塞朝向伸出位置的移动迫使位于喷嘴通道熔料室的熔料流入型腔。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用至少两种不同材料形成成型件的方法，包括：
把第一种材料注射入型腔，该型腔与热流道喷嘴连通，从而从那儿接收第一压力材料，机器注射单元通过歧管把第一压力材料提供给热流道喷嘴；和
把第二材料注射入型腔，型腔与至少部分地位于热流道喷嘴内的熔料室连通，注射活塞迫使第二材料从熔料室进入型腔。
根据本发明的另一个方面，提供的注射成型装置包括：
一热流道喷嘴，其具有第一熔料通道和第二熔料通道；
一阀浇注机构，用以控制第一熔料材料和第二熔料材料通过浇口的流动；
一个熔料室，其位于热流道注射喷嘴内；和
一个注射活塞，其与热流道注射喷嘴连通，以迫使计量数量的熔料材料流入型腔。
本发明提供的多材料成型的优点在于，计量数量的熔料经由位于热流道喷嘴内的熔料室被准确一致地输送到单个或者多个型腔内。计量数量的熔料通过操纵注射活塞被输送，该注射活塞与喷嘴流体连通。
附图简介
本发明的实施例将参照附图进行更完整地说明，其中：
图1是根据本发明的共注射成型装置的侧剖图；
图2是包括型腔的图1的共注射成型装置的部分侧剖图，其中共注射成型装置位于一个闭合位置；
图3是在第一成型位置的图1的共注射成型装置的部分侧剖图；
图4是在第二成型位置的图1的共注射成型装置的部分侧剖图；
图5是图1中的共注射成型装置在图2的闭合位置的部分侧剖图，其中一个完成的部件位于型腔中；和
图6是本发明一个实施例的侧剖图，示出了单个歧管向单个喷嘴引导至少两种熔料材料。
【具体实施方式】
参照图1，部分共注射成型装置一般用附图标记10表示。共注射成型装置10包括第一歧管12，其具有第一歧管熔料通道14，该通道用于从第一歧管衬管16接收可模制材料的第一熔料压力流。第一歧管衬管16与第一机器喷嘴(未示出)连通。孔18在第一歧管熔料通道14的远端延伸通过第一歧管12。孔18与第一熔料通道14连通，并与之基本垂直地延伸。
注射成型装置10还包括第二歧管22，其具有第二歧管熔料通道24，以通过入口26从第二歧管衬管(未示出)接收可模制材料的第二熔料压力流。孔28在第二歧管22的远端延伸通过第二歧管22，并与之基本垂直地延伸。第二歧管22的孔28与第一歧管通道12的孔18对齐。第二熔料流通过出口29从第二歧管22流出。
垫片40被置于第一歧管12的下表面和第二歧管22的上表面之间。每个垫片都包括孔42，孔42延伸穿过其中。孔42分别与第一和第二歧管12和22的孔18和28对齐。每个垫片40还包括凸缘44，其从下表面46向外突出。凸缘44位于凹口48中，该凹口48在第二歧管22的上表面上，用于相对第二歧管22放置垫片40。
热流道喷嘴30与第二歧管22的下表面结合。每个喷嘴30包括喷嘴体32，该喷嘴体具有被置于其尖端附近的浇口34。浇口34可以打开，从而容许把熔料输送到各自的型腔60内(在图2中示出)。
每个喷嘴30还包括内部喷嘴分配器36，其具有喷嘴凸缘38。喷嘴凸缘38被肩部50支撑，该肩部50形成在喷嘴体32的上部。内部喷嘴分配器36包括第一喷嘴通道口56，其与喷嘴30的尖端隔开。内部喷嘴分配器36把第一喷嘴通道52与第二喷嘴通道54分开。第一喷嘴通道52分别与第一歧管12、垫片40和第二歧管22的孔18、42和28对齐。第一喷嘴通道52从第一歧管12接收第一熔料流。第二喷嘴通道54与第二歧管22的环形出口29连通，并从那儿接收第二熔料流。第二喷嘴通道54一般环绕第一喷嘴通道52。
任何数量的喷嘴30都能够被用于给单个或者多个型腔60进料(图2示出)。型腔60可以是相同的大小和形状，或者它们可以不同。歧管加热器(未示出)和喷嘴加热器62将熔料流保持在合适的温度，冷却通道(未示出)用以加速冷却型腔60。
阀销58延伸分别穿过第一歧管12、垫片40和第二歧管22的孔18、42和28，和第一喷嘴通道52。阀销58一般是一个浇注机构，其被阀销头64气动地驱动，该阀销头64在汽缸66内可滑动。阀销58具有三个位置：打开、部分打开和闭合。
参照图2，阀销58被示出在闭合位置。在这个位置，阀销58与浇口34结合，从而阻止熔料从喷嘴30流入型腔60中。阀销头64还与冲程限制装置79连通。冲程限制装置具有两个位置，这两个位置控制阀销58相对于第一喷嘴通道浇口56的位置。
参照图3，阀销58被示出在部分打开位置。在这个位置，阀销58延伸通过第一喷嘴通道56，从而阻止第一熔料流从第一喷嘴通道52流入型腔60中。因为阀销58不与浇口34接触，第二熔料流可以进入型腔60。
参照图4，阀销58位于打开位置。在这个位置，第一熔料流和第二熔料流都能够从喷嘴30流入型腔60。
阀销58不受限于被气动驱动，其也可以被液压驱动或者通过其它适当的方法驱动，包括电动机和电磁电机。另外，可以理解，阀销58可以被其它合适的浇注系统所代替。
参照图2-5，用于第一或者内部熔料的热流道计量设备被以热流道注射活塞70和熔料室80的形式进行更详细的披露。注射活塞70可滑动地通过注射歧管通道80，该通道与垫片40的孔18、第二歧管22的孔28以及第一喷嘴通道52连通。注射活塞70被活塞头74气动驱动，该活塞头可在第二汽缸73内滑动。注射活塞70并不受限于被气动驱动，其还可以被液压驱动或者通过其它适当的方法驱动，包括电动机和电磁电机。
注射活塞70包括中心孔72，其允许阀销58滑动通过注射活塞70，从而进入预先想要的打开、部分打开和闭合的位置。注射活塞70包括外表面76，其可选择性地阻塞第一歧管通道14和注射通道80之间的连通。通道14和通道80间的间隙18由注射活塞70的位置确定。计量熔料室78具有恒定的体积，当注射活塞70关闭通道80和通道14间的连通时，该体积被位于通道52、28和42内的熔料数量限定。
注射活塞70从缩回位置(在图2和3中示出)可移动到伸出位置(在图4和5中示出)。在缩回位置，熔料经由间隙18从第一歧管通道14流入注射通道80。在伸出位置，第一歧管通道14和注射通道80间的连通被阻塞，熔料室78(在图4和5中示出)形成。
当注射活塞70在缩回位置，阀销58在闭合或者部分打开位置时，熔料室78(在图4和5中示出)被打开，并可以被注射通道80内的活塞体74的前端75与第一喷嘴通道浇口56之间的第一或者内部熔料装满。熔料室内熔料的体积是已知的。因为注射活塞70从缩回位置到伸出位置的冲程是已知的，并且沿每个喷嘴30是恒定的，所以从一个喷嘴到下一个喷嘴，从一个注射循环到下一个注射循环，从注射通道80注射入型腔60的熔料体积也是已知并且恒定的。将被注射的熔料的已知体积和型腔60的接近降低了现有设备所具有的可变性。
在操作中，第一内部或者芯部压力熔料流流动通过第一歧管衬管16，流向第一歧管12的第一歧管通道14，并流入第一喷嘴通道52，该第一喷嘴通道52被阀销58关闭，从而形成尺寸已知的熔料室78。第二外部或者外壳压力熔料流流动通过第二歧管衬管(未示出)，流向第二歧管22的第二歧管通道24，并流入第二喷嘴通道54。参照图2，根据本发明的实施例，共注射成型循环可以在浇口34和第一喷嘴通道56都在闭合位置以及注射活塞70在缩回位置的情况下开始。
参照图3，阀销58从图2所示的闭合位置缩回，进入部分打开位置，从而容许第二熔料流从第二喷嘴通道54流入型腔60。阀销58的位置被冲程限制装置79阻塞，该冲程限制装置处于前端位置。根据本发明的实施例，在一定体积的第二熔料注射流入型腔60之后，熔料室78被第一材料充满，然后注射活塞70移动进入中间位置，从而阻塞歧管熔料通道14，同时保持阀销58在第一喷嘴通道口56的闭合位置。注射活塞70阻塞歧管熔料通道14和孔42之间的连通的移动形成了内部或芯部第二材料的计量体积，该内部或芯部第二材料主要位于第一喷嘴通道52内和其上，从而形成熔料室78。从一次注射到下一次注射，从一个喷嘴到其他喷嘴，熔料室78的容积总是相同的。在下一注射阶段过程中，阀销58移动进入图4所示的打开位置。随着阀销58移向打开位置，注射活塞70进一步延伸，因此熔料同时从第一和第二喷嘴通道52、54流入型腔60。如图所示，第一熔料流一般在第二熔料流内流动，因此阻隔、有色或者后消耗层一般被置于成型件的中央。能够作为阻隔、有色或者后消耗层的芯部或者内部熔料的体积被预先确定，因此被注射成每个产品的这些物质的数量被控制。
参照图5，一旦预定体积的第一熔料已经被注射入型腔60内，阀销58返回到闭合位置。型腔60然后被冷却，模制产品从型腔60释放。注射活塞70从图5所示的位置返回到图2所示的缩回位置，注射成型循环被重复进行。根据本发明的另一个实施例，对于某个共注射应用来说，其中需要一种更快速的注射循环或者需要用于控制注射活塞70和阀销58的移动的更简单的控制器，第二或者内部或者芯部材料能够以不同的方式被从熔料室78注射。在这种情况下，在图3中示出，在第二或外部材料被注射入型腔60，第一或者型芯材料被注射入第一喷嘴通道52之后，阀销58移动到完全缩回位置，从而打开第一喷嘴通道浇口56，同时，注射活塞70渐渐移动到完全伸出位置，从而从熔料室78把第一材料注射入型腔60内。
应当理解，这儿叙述的注射成型装置10确保了从第一喷嘴通道52和熔料室78注射入型腔60的熔料体积对于每个型腔60来说是相等的，对于每个循环来说也是恒定的。
因为歧管通常支持多于一个的喷嘴，本领域普通技术人员将会理解，每个喷嘴的单个活塞的移动可以是交错的，因此机器喷嘴的压力能够保持恒定。
在另一个实施例中，型腔60的大小不同。为了合适地装满每个型腔60，每个喷嘴30的熔料室78的尺寸被设计，从而容纳正确的熔料体积。与每个型腔60相联系的喷嘴30相同，然而，每个注射活塞70必须有相应的大小尺寸。
参照图6，其示出了共注射成型装置10a的另一个实施例，其中，相同的附图标记指的是相同的部件。共注射成型装置10a包括歧管12a，其具有在其中延伸的第一歧管熔料通道14a和第二歧管通道24a。第一歧管熔料通道14a接收来自第一歧管衬管16a的可模制材料的第一熔料压力流，该衬管16a与第一机器喷嘴(未示出)连通。孔18a在第一歧管熔料通道14a的远端延伸穿过歧管12a。孔18a与第一熔料通道14a连通，以从此处接收第一熔料流。
第二歧管熔料通道24a从第二歧管衬管(未示出)接收可模制材料的第二熔料压力流。第二熔料流通过出口29a从歧管12a流出。
热流道喷嘴30a与歧管12a的下表面结合。每个喷嘴30a包括喷嘴体32a，其具有位于靠近其尖端的浇口34a。浇口34a是可打开的，从而容许熔料被输送到相应的型腔内。喷嘴30a和其他元件与图1所示的那些元件相同，因此这儿将不再作进一步叙述。
图6所示的共注射成型装置10a以与图1所示的共注射成型装置相类似的方式操作，所不同的是第一和第二歧管已经被单个歧管12a取代。
尽管已经叙述了本发明的优选实施例，但是本领域的普通技术人员应当理解，在不偏离本发明的精神和附属权利要求的情况下，可以作出各种改变和变型。