专利名称：用于注射成型制品的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及注射成型(injection molding)系统。更具体地说，本发明涉及注射成型系统中的阀浇注系统。
背景技术：
已知可以使用注射成型喷嘴来将材料例如塑料注入型腔。例如，这些喷嘴接受来自注射成型机的熔化物例如塑料，并经过一个被称作浇道的通道将这些材料输送到型腔中。当完成注射工作，并且在打开型腔以取出模塑物品之前，必须阻止熔化物经过浇道进行传递。通常，有两种方法可以阻止熔化物经过浇道进行传递，即热力的、或打开、浇道；和阀浇道。
在热浇道中，浇道是一个开孔，在注射工作期间，熔化物通过该开孔。当去除注射压力时，在注射过程结束的时候，浇道被快速冷却，以将注入的材料“冻”成一个塞子。这个塞子保留在浇道中，当打开模子以取出模制物品时，可以防止熔化物从浇道中流出。在接下来的循环注射部分中，取消对浇道的冷却，来自注射成型机的热熔材料将塞子推到型腔中，塞子在型腔中熔化并且与新提供的熔化材料混合。
在阀浇道中，浇道的开闭独立于注射压力和/或冷却过程，可以利用阀杆以机械方式获得。这个杆可以在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置时，熔化物可以经过浇道流动，在关闭位置时，通过阀杆进入浇道，形成一个密封部分浇道被关闭，从而防止熔化物流过该浇道。阀浇道的方法广为人知，美国专利US2,878,515；US3,023,458和US3,530,539中显示了这些阀浇道及这些系统的例子，这些专利在此引作参考。
Soo-Il Lee的美国专利US4,108,956描述了一种型腔，该型腔具有一个可流动材料源，以使可流动材料可以经过注射喷嘴的喷嘴浇道流动。
通常，对于要求改善美学效果的情形来讲，阀浇道方法比热浇道方法更优越，因为阀浇道方法可以减少在完成的模塑物品上形成的不理想的浇道形迹(vestige)。但是，阀浇注系统也具有很多问题。
具体地说，阀杆和浇道各自具有一个互补的密封部分，这些密封部分可以彼此接触，以密封浇道。通常在阀杆和浇道密封部分之间有0.001″-0.002″(0.0254-0.0508毫米)的直径间隙。当阀杆移动到与浇道密封部分对齐，以形成密封时，阀杆与浇道之间稍微不对准就会使阀杆冲击浇道密封部分。随着时间的过去，这会使浇道表面磨损而且变得很畸形。既然浇道密封部分被磨损，阀杆就不再能阻止熔化物的流动，少量熔化物会流到阀杆和磨损的浇道密封表面之间。这种泄漏会不利地影响形迹质量，因为当打开模子时，在浇道和阀杆之间固化的材料会使裂缝或缺陷沿着物品形迹形成，在极端情形下，这种裂缝会扩大到模塑物品或预型件表面。
在注射周期之后，通常要打开半模，将稍微固化的模制制品从阀杆表面/浇道表面移开。由于在磨损的浇道表面和阀杆之间夹有熔化物，所以当打开模子时，模制制品不会很整洁地进行脱离，而从浇道区域撕裂，这会使模制制品上的形迹受到损害。
参考附图1和2，可以很清楚地看到这种现象。正如现有技术中公知的一样，喷嘴装置10由一个细长喷嘴套筒12组成，喷嘴顶部16同轴地固定到其中。作为选择，一个绝缘体14被固定到喷嘴顶部16的极端，由此将热喷嘴装置10与冷却腔板34进行热隔离。一个移动阀件18在喷嘴装置10中同轴地延伸，而且可以选择设置在通道/浇道表面22内或者设置到其外面。熔化沟槽20包围着阀件18，而且在喷嘴装置10整个长度上延伸，以使可流动材料可以流到型腔28。当阀件18位于完全关闭位置时(如图1所示)，腔板34中的密封部分25以密封形式包围阀件18，以切断进入型腔28的材料流。正如附图1所示，阀件18的端面部分21形成模制制品形迹26的整个顶部。斜面36通常沿着阀件18端面设置，有助于将阀导入浇道区域，并且可以减少阀件和腔板34的磨损。
由于阀件18紧密配合到密封部分25，所以它们各自接触面之间存在的任何不对准现象都会引起阀件18冲击密封部分25，最终导致密封部分25和/或阀件18的磨损。
在注射周期结束时，阀件18移动到其先前所述的关闭位置，型腔与芯30一起在关闭位置保持预定的周期时间，以使熔化物冷却固化，由此形成模制制品。一旦模制制品冷却到足够的程度，就使上面带有模制制品的芯30在箭头A所示方向上移动，而且如图2所示，将形迹26从阀件18的端面部分21拉开。如果在阀件18和密封部分25之间存在足够的磨损，少量的熔化物就会流到其中，当模子芯30和模制制品27移到打开位置时，就会在模制制品27形迹26上形成剥落边缘38。
此外，因为当浇道打开时，阀件18位于熔化物流中，所以阀件变得非常热。当浇道由阀件18封闭时，在型腔28进行冷却的时候，阀件18的热顶部很难冷却，而且这种情况导致要增加周期时间，以进行必要的冷却，和/或导致在模制制品27中形成不理想的特性。具体地说，由于热顶部的原因，型腔28中邻近阀件18的材料的冷却效率较低，因此，由热敏感材料例如PET模塑成的物品会受到大面积晶体40的影响，或者其它不理想特性的影响。此外，由于形迹26的整个顶部表面与热阀件18的端面部分21接触，所以邻近端面部分21的熔化材料保持稍微熔化并排成一串(stringing)，而且当打开模子时会形成不平整的边缘。
因此需要一种改良的注射成型机，这种注射成型机带有一个阀浇注系统，这个阀浇注系统可以减少或者消除现有技术的一些或全部缺点。
发明内容
本发明的主要目标是提供一种改良的注射成型系统，这种注射成型系统带有一个阀浇注系统，这个阀浇注系统可以减少或者消除现有技术的缺点。
本发明另一个目标是提供一种插入件，这种插入件在注射成型系统中与阀件面接，这种插入件可以减少或者消除沿着模制制品形迹形成的剥落边缘。
本发明还有另一个目标是提供一种浇道插入件，这个浇道插入件在模板中邻近阀件，而且很容易替换。
上述的目标可以通过提供一个型腔来实现，该型腔具有一个形迹形成部分，该形迹形成部分的横截面面积大于阀件横截面面积，以便于形迹周围的冷却速度会快于形迹的内部。在另一个优选实施例中，提供了一个可替换的插入件，这个插入件有助于将阀件导入浇道的密封部分。当插入件的磨损达到预定的且不可接受的程度时，可以很容易替换该插入件。
附图1是现有技术的注射成型喷嘴的简化横截面图；附图2是现有技术的模制制品的部分横截面图；附图3和3a是本发明示意性实施例的简化横截面图；附图4a和4b是本发明替换示意性实施例的部分横截面图；附图5是一种模制制品的简化部分横截面图。
具体实施例方式
现在参考附图3，本发明的一种注射成型喷嘴装置10位于一个腔板34中，该腔板用于使可流动材料传输至型腔28，以在其中形成模制制品。腔板34中设置有很多冷却通道32，这些冷却通道使冷却液在其中传输，以从腔板排除热量，从而使型腔28中的可流动材料冷却和固化。
正如现有技术中公知的一样，喷嘴装置10由一个细长喷嘴套筒12组成，喷嘴顶部16被固定到喷嘴套筒的极端。在一个优选实施例中，喷嘴顶部16螺纹连接到喷嘴套筒12，但是也可使用任何类似的合适方式。通常，在喷嘴装置10周围包着一个加热器17，以将可流动材料保持在粘性状态。在该优选实施例中，选择的绝缘体14位于喷嘴顶部16和被冷却的腔板34之间，以减少从热喷嘴顶部16到被冷却的腔板34的热传递。同轴设置于喷嘴装置10中的是一个移动阀件18，该阀件延伸到一个密封部分25中，该密封部分邻近型腔28的形迹形成部分35。在一个优选实施例中，阀件18是一个细长延伸的圆柱形部件，该部件可以分别上下移动到打开和关闭位置。当阀件18处于虚线50所示的打开位置时，熔化沟槽20中的可流动材料被允许进入型腔28。如图1所示，当阀件18处于关闭位置时，阀件18与密封部分25密封连通，由此阻止材料流到型腔28。
在一个优选实施例中，其中形成有一个通道41的插入件42被放置在腔板34中的空腔44中，并与阀件18对齐。在这种结构中，密封部分25位于这个可替换插入件42中，当阀件18周围开始发生泄漏时，可以很容易地进行检修。
插入件42可以选择设置一个第一斜面46，当阀件18开始进入通道41时，第一斜面有助于引导阀件；和一个第二斜面48，第二斜面有助于引导阀件进一步进入密封部分25。这些斜面的作用在于可以减少阀件18和插入件42的磨损，并且延长这两个部件的使用寿命。
正如附图中所示，形迹形成部分35的横截面面积大于阀件18的端面部分21。这样，形迹形成部分35的一部分23与插入件42进行热交换。假设插入件42被放置在冷却腔板34中，插入件42冷却模制制品形迹26的与部分23接触的部分的速度会快于冷却与热阀件18端面部分21接触的部分。这种有差别的冷却作用使模制制品形迹26的与部分23接触的部分可以在邻近端面部分21的区域之前固化。当芯30缩回，以将模制制品从型腔28中取出时，现已固化的部分23就比现有技术更加整洁地进行脱离。此外，由于密封部分25位于内部，而且可以从完成的形迹26的外表面移开，所以，当打开模子时可能发生的任何撕裂现象都可以得以减少或者得以消除，因为该实施例中不会象现有技术一样在形迹/预型件的表面产生撕裂现象。
正如附图5所示，这种整洁的脱离过程使形迹26比先前看到的更加均匀和平整。此外，由于改善了形迹26的冷却过程，所以减少了模制制品27内部的晶体面积。
参考附图3A，该附图显示了本发明的一个替换实施例，这个实施例与附图3所示实施例相似，只是去除了插入件42。正如附图3A所示，现在密封部分25位于腔板34中。部分23的冷却速度仍然快于形迹26其余部分，当模芯30缩回时，这可以使模制制品基本上整洁地进行脱离。
附图4a和4b(其中同样的特征具有同样的数字标记)显示了插入件42和阀件18的替换实施例。正如附图4a所示，阀件18在形迹26附近有一个斜面54。当处于关闭位置时，阀件的较小直径部分与密封部分25进行密封连通。在阀件18表面形成至少一个细长凹口56，当阀件到达关闭位置时，这可以迫使可流动材料沿着阀件18上升。当阀件18进入通道41并容纳于密封部分25中时，斜面46和48有助于引导阀件。附图4b显示了阀件18，这个阀件作为一个连续的圆柱体一直向下延伸到底部处的斜面。除了斜面46的前端之外，插入件42中的通道41在其绝大部分长度上都具有相同的直径。在该实施例中，密封部分25可以更长，且可以提供更持久的密封。当阀件18到达关闭位置时，凹口56使可流动材料可以向上流出通道41。
要理解的是，本发明不是要限制到这里所述的实施例，这些实施例只是用来说明实现本发明的最佳形式，本领域普通技术人员可以对部件形式、大小、结构和工作细节进行修改。本发明包含所有这些修改，这些修改落在权利要求书所限定的精神和范围中。
权利要求
1.一种改进的注射成型装置，具有一个模子，模子带有一个限定在其中的型腔(28)，一个喷嘴装置(10)，用来使可流动材料传输到所述型腔(28)，该喷嘴(10)具有一个可移动阀件(18)，以选择地启动和停止所述可流动材料经过喷嘴(10)的传输，该改进装置包括一个设置在模子中的邻近型腔(28)的可替换插入件(42)，该可替换插入件(42)具有一个通道(41)，该通道将喷嘴装置(10)的熔化沟槽(20)与型腔(28)连接，该通道(41)具有一个密封部分(25)，该密封部分邻近型腔(28)，用于安装阀件(18)的一个端部，以阻止可流动材料传输到型腔(28)中。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，型腔(28)包括一个形迹形成部分(35)，该形迹形成部分邻近可替换插入件(42)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，形迹形成部分(35)的横截面面积大于所述阀件(18)的所述横截面面积。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，通道(41)具有第一部分和第二部分，第二部分就是密封部分(25)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，第一部分与阀件(18)有相当大的间隙。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，喷嘴装置(10)构成这样的结构，即在使用中，当阀件(18)达到关闭位置时，允许通道(41)中的可流动材料被迫沿着阀件(18)上升。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，阀件(18)在外表面上包括至少一个凹口(56)。
全文摘要
一种注射成型系统，具有改良的阀浇道结构，这种系统提供的模制制品具有改良的形迹和/或表面质量。
文档编号B29C45/27GK1680085SQ200510073750
公开日2005年10月12日 申请日期2002年5月27日 优先权日2001年7月6日
发明者乔基姆·J·涅维尔斯 申请人:赫斯基注射器成型系统有限公司