混煉注射成型機注射裝置的製作方法
2023-05-31 00:03:41
專利名稱：混煉注射成型機注射裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種既能實現塑料的混煉改性、增強、填充，同 時實現注射成型的裝置，屬於混煉和塑料製品注射成型領域。
背景技術：
現有的往復式注射機，螺杆塑化過程是螺杆旋轉軸向後移計量的 過程，螺杆後移，使螺紋的實際工作長度(有效長度)在逐漸減短， 從而一次塑化過程中，先前和最終加入的塑料所經受的熱歷程上存在 差異，因此塑料在注射螺杆內的塑化，反映兩個特殊的問題，螺杆塑 化能力隨著螺杆有效長度的縮短而逐漸下降，是一個非穩定的數值； 塑化後的熔料溫度在螺杆軸向長度上分布不均勻性比較大。這種不均 勻的程度，將隨著注射行程和螺杆轉速的增加而增大。注射過程中螺 杆填充的物料基本上是一個很不確定的因素。螺杆在停止運動時，對輸 送物料所產生的壓力逐漸消失，因此被壓實了的固體床內的氣體有可 能逸出。注射時，螺杆軸向前移，物料流入螺槽，但不能充滿螺槽， 通常，注射時間不足以滿足完全填滿螺杆溝槽所需的時間，由於物料 填充稀疏，空氣被吸入，如果空氣不能被排出，會降低塑化質量。由 於螺杆的往復運動，物料在螺槽中加料段、壓縮段和均化段三段的位置 並不固定。因此排氣對注射成型工藝來說，在機械設計方面的實現更為 複雜。
注射時，整根螺杆相對機筒向前注射，螺杆要克服螺杆和機筒之 間的摩擦力，螺杆和物料之間的摩擦拖曳力，物料和機筒之間摩擦拖 曳力，這些消耗了很多能量，造成很多的壓力損失。而且螺杆和機筒 的接觸面積隨著注射行程的增加而增大，所以整個系統的摩擦力隨著 注射行程的增大而增加。這些都造成了強大的能源損耗浪費。
另一方面，隨著現代科學技術發展，對塑料材料性能提出更高的 要求，純樹脂不能滿足要求。傳統的塑料共混改性都是先經過雙螺杆 擠出機混煉造粒，然後進行注射成型製品。這無形就造成了很多人力、 物力、交通運輸的浪費，更主要的是能源的浪費。
兩階螺杆柱塞式注射機以熔融樹脂的壓力、比容、溫度特性穩定 為目的，而在結構上將塑化部分和注射柱塞部分分開。由於採用無軸
向移動的螺杆進行塑化，塑化能力大幅度提高，而且熔料所經過的熱 歷程基本相同，所以熔料的軸向溫差小，性能穩定。使用柱塞進行注 射，可實現非常高的注射壓力，注射時速度和壓力比較穩定。但是， 這種結構也存在一些不足料筒內滯料現象比較嚴重；料筒清理不夠 方便；塑化和注射部分分開，造成體積龐大結構上不夠緊湊；在對模 腔進行注射後，需要對模腔保壓，保壓的時間要等模腔中製品基本冷 卻、收縮、定型才開始重新塑化物料，擠入儲料筒，因此成型周期明 顯增長。
為了改變上述配置的不足，本實用新型的混煉注射成型機注射裝 置，用螺杆來塑化共混改性物料，將塑化好的物料經單向閥擠入注塑 機構的儲料筒中，當儲料筒儲足了一次注射量的熔融物料後，單向閥 關閉，由注射油缸推動整個混煉塑化機構和儲料筒相對柱塞前移，推 送物料通過柱塞上的小孔和噴嘴進入模具型腔內完成注射成型製品。 保壓補縮，澆口凝固之後，單向闊打開，螺杆開始旋轉塑化共混物料， 並在注射油缸的作用下以一定的背壓，整個混煉塑化機構和儲料筒後 退，重新計量進入下一個循環周期。
實用新型內容
本實用新型的目的是為了提供一種能實現塑料的塑化、共混改性、 增強、填充和注射成型一體化的裝置；該裝置改變注射時物料在機筒 內的流場，使整個物料的溫度場更加均勻；只需改變儲料筒和柱塞直 徑就能滿足多種注射量的需求；注射壓力高並且注射壓力和速度穩定， 製品質量高、節能高效、成本低。
本實用新型混煉注射成型機注射裝置包括混煉塑化機構、注射機 構、單向閥和滑動機構等，混煉塑化機構主要包括加料裝置、機筒、 位於機筒內的混煉塑化元件、機筒外加熱冷卻系統和混煉塑化元件驅 動系統等，注射機構主要包括噴嘴、柱塞、驅動噴嘴的噴嘴油缸、儲 料筒、加熱元件等，噴嘴油缸在柱塞兩側對稱布置，噴嘴油缸和柱塞 接觸部位有隔熱層，噴嘴油缸驅動柱塞和噴嘴相對定模板水平移動， 滑動機構主要包括驅動整個混煉塑化機構前進實現注射的注射油缸、 支撐架和裝在支撐架上的軸承、導軌，注射油缸在整個注射機構兩側 對稱布置並有相應的控制系統，注射油缸驅動混煉塑化機構在導軌上 滑動，並提供注射、保壓、塑化後退時的壓力和速度，混煉塑化機構 的機筒前端與可截止混煉塑化完的物料倒流的單向閥連接，混煉塑化
機構與注射機構通過單向閥連接在一條直線上，注射機構儲料筒與單 向閥的另一端連接，柱塞伸入儲料筒與儲料筒緊密配合併能相對移動， 柱塞中間帶有孔，柱塞前端裝有噴嘴，注射時，裝在定模板和柱塞之 間的噴嘴油缸將柱塞和噴嘴頂緊在模具上，防止溢料，單向閥關閉， 儲料筒連同單向閥及整個混煉塑化機構在注射油缸的驅動下，相對柱 塞向前移動，將物料經柱塞上的孔和噴嘴注射進模具型腔。注射到保 壓轉換點時，注射油缸切換到保壓壓力對製品進行保壓補縮。保壓完 成後，單向閥開啟，混煉塑化元件開始旋轉混煉塑化物料，通過單向 閥進入儲料筒，同時儲料筒和塑化機構在額定背壓下後退。當儲料筒 擠足了一次注射量的熔融物料後，單向閥關閉，進入下一個循環周期。
上述混煉注射成型機注射裝置中注射機構，另一種結構為有和單 向閥連接的柱塞，柱塞中間開有可以使塑化好的物料從單向閥流到儲 料筒的小孔。柱塞伸入儲料筒並可以相對儲料筒移動緊密配合。儲料 筒前端裝有噴嘴。注射時，單向閥關閉，裝在定模板和儲料筒之間的 噴嘴油缸將儲料筒和噴嘴頂緊在模具上，注射油缸驅動整個塑化機構 和柱塞相對儲料筒前移，將物料經噴嘴注射入模具型腔。注射到保壓 轉換點時，注射油缸切換到保壓壓力對製品進行保壓補縮。保壓完成 後，單向閥開啟，混煉塑化螺杆開始旋轉混煉塑化物料，通過單向閥 和柱塞進入儲料筒，同時柱塞和混煉塑化機構在額定背壓下後退。噴 嘴油缸在儲料筒兩側對稱布置，和儲料筒接觸部位有隔熱層，噴嘴油 缸驅動儲料筒和噴嘴相對定模板水平移動，在注射時，將儲料筒、噴 嘴和模具緊密頂緊，防止溢料。注射完成時，將噴嘴移離模具。
上述混煉注射成型機注射裝置中，噴嘴油缸也可為電機、滾珠絲 槓機構裝置或電液拉杆或線性馬達。
上述混煉注射成型裝置中柱塞和儲料筒的配合密封也可採用加密 封圈等形式進行密封。
上述混煉注射成型機注射裝置中有裝在定模板和塑化機構上的注 射油缸。注射油缸也可為電機、滾珠絲槓機構裝置或電液拉杆或線性 馬達。
上述混煉注射成型機注射裝置中混煉塑化機構可以是單螺杆擠出 機結構或雙螺杆擠出機結構或磨盤擠出機結構等。
上述混煉注射成型機注射裝置中單向閥為球式單向閥或電控旋轉 單向閥。
本實用新型注射時，熔融物料從柱塞中的孔和噴嘴注射入型腔， 儲料腔的物料注射時呈旋流狀態，有效地平衡了儲料筒中的熔融物料 的溫度場。混煉塑化元件混煉塑化物料，實現了高分子塑料的改性、 增強、填充的功能，將混煉改性塑化完的物料直接進行注射成型製品， 省去了傳統雙螺杆造粒環節，從而節省人力物力，更加環保節能。採 用無軸向移動的混煉塑化元件進行塑化，塑化能力大幅度提高，熔料 所經過的熱歷程基本相同，熔料的軸向溫差小，混煉塑化之後的熔融 樹脂的壓力、比容、溫度特性穩定。使用整個混煉塑化機構與單向閥、 儲料筒前移進行注射，可實現非常高的注射壓力，注射時速度和壓力 比較穩定。可採用可控單向閥，實現快速啟閉，防止了物料的倒流， 計量精確，製品質量高，可實現精密注射成型。能夠方便地改變儲料 筒和柱塞直徑，從而實現多種注射量的注射，節能高效、成本大幅降 低。
圖l是本實用新型混煉注射成型機注射裝置結構示意圖。
圖2是圖1的俯視圖。 圖3是圖1中的A-A剖視圖。 圖4是注射機構的另一種結構示意圖。
圖中l定模板、2注射機構、3單向閥、4機筒、5混煉塑化機構、 6支撐架、7軸承、8導軌、9注射油缸、IO注射機底座、ll噴嘴、12噴 嘴油缸、13加熱元件、14柱塞、15儲料筒、16隔熱層。
具體實施方式
圖l、圖2、圖3給出了本實用新型實施例圖。圖l、圖2、圖3中， 本發明混煉注射成型機注射裝置包括混煉塑化機構5、注射機構2、單 向閥3和滑動機構等，混煉塑化機構5主要包括加料裝置、機筒4、位於 機筒4內的混煉元件、機筒4外加熱冷卻系統和混煉元件驅動系統等， 注射機構2主要包括噴嘴1K柱塞14、驅動噴嘴的噴嘴油缸12、儲料筒 15、加熱元件13等，噴嘴油缸12在柱塞14兩側對稱布置，噴嘴油缸12 和柱塞14接觸部位有隔熱層16,噴嘴油缸12驅動柱塞14和噴嘴11相對 定模板l水平移動，滑動機構主要包括驅動整個混煉塑化機構5前進實 現注射的注射油缸9、支撐架6和裝在支撐架上的軸承7、導軌8，導軌8 安裝固定在注射機底座10上，注射油缸9在整個注射機構兩側對稱布置 並有相應的控制系統，注射油缸9驅動混煉塑化機構5在導軌8上滑動，
並提供注射、保壓、塑化後退時的壓力和速度，混煉塑化機構5的機筒 4前端與可截止混煉塑化完的物料倒流的單向閥3連接，混煉塑化機構5 與注射機構2通過單向閥3連接在一條直線上，注射機構2的儲料筒15與 單向閥3的另一端連接，柱塞14伸入儲料筒15與儲料筒15緊密配合併能 相對移動，柱塞14中間帶有孔，柱塞前端裝有噴嘴ll，注射時，裝在 定模板1和柱塞14之間的噴嘴油缸12將柱塞14和噴嘴11頂緊在模具上， 防止溢料，單向閥3關閉，儲料筒15連同單向閥3及整個混煉塑化機構5 在注射油缸9的驅動下，相對柱塞14向前移動，將物料經柱塞14上的孔 和噴嘴ll注射進模具型腔。注射到保壓轉換點時，注射油缸9切換到保 壓壓力對製品進行保壓補縮。保壓完成後，單向閥3開啟，混煉塑化元 件開始旋轉混煉塑化物料，通過單向閥3進入儲料筒15，同時儲料筒15 和混煉塑化機構5在額定背壓下後退。當儲料筒15擠足了一次注射量的 熔融物料後，單向閥6關閉，進入下一個循環周期。 主要參數如下
混煉塑化機構為雙螺杆擠出機，螺杆直徑為22mm，長徑比為30， 驅動功率22KW，螺杆轉速20—400rpm。
注射機構中，儲料筒內徑35mm，長度為80mm，噴嘴油缸採用行 程在10 — 100mm的工作壓力在20Mpa的標準油缸。
與上述注射裝置配套的合模機構主要參數為最大鎖模力為50噸。
採用該裝置進行聚氨酯與三元乙丙橡膠、聚乙烯、紫外線吸收劑 的共混，並注射成型啞鈴型樣條，經測試混合均勻，其力學性能與先 用雙螺杆造粒再注射成型同樣製品的相同。
權利要求1、混煉注射成型機注射裝置，其特徵在於它主要由混煉塑化機構、注射機構、單向閥和滑動機構組成，混煉塑化機構主要包括加料裝置、機筒、位於機筒內的混煉元件、機筒外加熱冷卻系統和混煉元件驅動系統等，注射機構主要包括噴嘴、柱塞、驅動噴嘴的噴嘴油缸、儲料筒、加熱元件等，噴嘴油缸在柱塞兩側對稱布置，噴嘴油缸和柱塞接觸部位有隔熱層，噴嘴油缸驅動柱塞和噴嘴相對定模板水平移動，滑動機構主要包括驅動整個混煉塑化機構前進實現注射的注射油缸、支撐架和裝在支撐架上的軸承、導軌，導軌安裝固定在注射基底座上，注射油缸在整個注射機構兩側對稱布置並有相應的控制系統，注射油缸驅動混煉塑化機構在導軌上滑動，混煉塑化機構的機筒前端與可截止混煉塑化完的物料倒流的單向閥連接，混煉塑化機構與注射機構通過單向閥連接在一條直線上，注射機構儲料筒與單向閥的另一端連接，柱塞伸入儲料筒與儲料筒緊密配合併能相對移動，柱塞中間帶有孔，柱塞前端裝有噴嘴。
2、 根據權利要求l中所述的混煉注射成型機注射裝置，其特徵在' 於注射機構中有與單向閥連接的柱塞，柱塞伸入前端有噴嘴的儲料筒 並配合可在儲料筒內滑動，柱塞中有能使物料通過的通孔，柱塞外包 有加熱圈，有裝在定模板和儲料筒上能使噴嘴和儲料筒移動的噴嘴油 缸，噴嘴油缸和儲料筒接觸的部位裝有隔熱層。
3、 根據權利要求l中所述的混煉注射成型機注射裝置，其特徵在 於混煉塑化機構可以是單螺杆擠出機結構或雙螺杆擠出機結構或磨盤 擠出機結構。
4、 根據權利要求l中所述的混煉注射成型機注射裝置，其特徵在 於柱塞和儲料筒的配合密封也可採用加密封圈形式進行密封。
5、 根據權利要求l中所述的混煉注射成型機注射裝置，其特徵在 於單向閥為球式單向閥或電控旋轉單向閥。
專利摘要本實用新型混煉注射成型機注射裝置，實現了混煉改性、增強、填充、塑化注射成型一體化。該裝置主要包括螺杆、機筒、螺杆驅動系統、支撐架等以及裝在支撐架上的使注射裝置水平滑動的軸承。螺杆混煉塑化後的物料經過單向閥流到儲料筒，同時整個注射座在額定背壓下後退，儲料筒和柱塞的相對位移形成了儲料的腔室。裝置外層包有加熱圈。柱塞前面裝有噴嘴頭，噴嘴油缸裝在定模板和柱塞之間。注射油缸裝在定模板和塑化機構之間，驅動注射座的前進注射以及注射座一定背壓的塑化後退。注射時，單向閥關閉，然後整個注射座相對柱塞向前移動完成注射。本實用新型有效地平衡了儲料筒中的熔融物料的溫度場，適應物料的混合要求，節省人力物力，更加環保節能。
文檔編號B29C45/53GK201183309SQ20082007856
公開日2009年1月21日 申請日期2008年1月16日 優先權日2008年1月16日
發明者丁玉梅, 楊衛民, 溫振興, 謝鵬程 申請人:北京化工大學