專利名稱：具有在熔料堆積開始之前被定位的熔料過濾器的注塑系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及但不限于模塑制品的成型。更具體地說，不限于注塑系統(tǒng)，其中包括一個熔料過濾器，且此過濾器在熔料堆積前被定位。
背景技術(shù)：
成型是一項工藝，憑借此工藝，通過使用注塑系統(tǒng)可以將成型用材料(例如，聚乙烯對苯二酸鹽(PET)、聚丙烯(PP)之類的材料)生產(chǎn)成模塑制品。成型工藝(例如，注塑成型工藝)用于生產(chǎn)各種模塑制品。能夠用PET材料制成模塑制品的一個例子是瓶坯，瓶坯隨后能夠被吹塑成飲料容器，例如瓶子之類。典型的注塑系統(tǒng)包括一個注塑單元、一個鎖模單元、一個模具組件及其他。注塑單元可以是往復(fù)螺桿式或兩級式。在往復(fù)螺桿式注塑單元內(nèi)，通過料斗將原材料(如PET顆粒之類)輸送到塑化螺桿的入口端。塑化螺桿封裝在料筒內(nèi)，并由料筒加熱器加熱。螺桿螺紋(或其他)沿螺桿的工作軸運(yùn)送原材料。通常，螺桿的螺紋直徑沿螺桿的工作軸從入口端開始逐漸增大。由于原材料沿螺桿輸送，它將在螺桿螺紋之間、螺桿中心軸、料筒內(nèi)表面處剪切。 原材料也將承受料筒加熱器透過料筒傳遞所發(fā)出的熱量。由于剪切級別隨逐漸增大的螺紋直徑而提高，原材料逐漸地變成高度均質(zhì)的熔料。當(dāng)在螺桿的排放端(即螺桿上與入口端相對的另一端)堆積了所需的熔料量后，螺桿向前移(與入口端相反方向)，將所需的熔料量頂出到一個或多個模腔內(nèi)。因此，螺桿在往復(fù)式注塑單元內(nèi)有兩個功能，S卩(i)將原材料塑化成高度均質(zhì)的熔料和(ii)將高度均質(zhì)的熔料注塑到一個或多個模腔內(nèi)。兩級注塑單元可以說與往復(fù)式注塑單元非常相似，只不過它的塑化和注塑功能是分開的。更具體地說，位于擠出機(jī)料筒中的擠出機(jī)螺桿執(zhí)行塑化功能。當(dāng)堆積了所需的熔料量后，它們將轉(zhuǎn)入熔料累積器，在業(yè)界也常被稱作“注塑室”，熔料累積器配備有注塑柱塞， 它執(zhí)行注塑功能。在1993年10月19日頒發(fā)給Zweig等人的美國專利5，253，994中，公開介紹了一種合成樹脂制品，它通過將原始顆粒塑化成液態(tài)熔料，并將再生顆粒塑化成另一液態(tài)熔料來使該制品成型。然后過濾再生熔料流，同時進(jìn)一步塑化以去除其中的顆粒雜質(zhì)。然后，經(jīng)過濾和進(jìn)一步塑化的再生熔料流和原始熔料流混合以形成混合熔料流，并送入模具中。這些熔料流經(jīng)過機(jī)械過濾。在1993年9月21日頒發(fā)給"Tsutsumi的美國專利5，M6，660中，公開介紹了一種用于塑料材料注塑的工藝及器具，并引進(jìn)了用于在計量塑化材料時過濾和/或混合熔料的穿孔裝置。穿孔裝置是安裝于機(jī)身內(nèi)隨附的螺桿柱塞上的盤式裝置，螺桿柱塞周圍布有許多穿孔。當(dāng)螺桿柱塞處于預(yù)定的位置(最好是最靠前的位置，此時凹槽或孔位于穿孔裝置附近)，可通過旋轉(zhuǎn)螺桿柱塞清除累積在穿孔裝置處的雜質(zhì)，并可由以下兩處排出通過機(jī)身內(nèi)表面處的環(huán)形凹槽連接到機(jī)身的噴嘴；或直接通過機(jī)身處的徑向孔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明最重要的組成部分是一個注塑單元。該注塑單元包括一個擠出機(jī)，用于熔化成型材料；一個可連接到模具的注嘴；一個熔料累積器，用于選擇性地緩沖和輸送成型材料到注嘴。擠出機(jī)和熔料累積器定義熔料堆積量，所述熔料堆積量被配置成堆積和保持， 當(dāng)由擠出機(jī)熔化之后的一開始，以使得成型材料的量足以輸送至下游工藝。


為更好地理解本發(fā)明(包括替代方案和/或衍生方案)的實(shí)施方案，請參考實(shí)施方案的詳細(xì)說明以及以下圖紙圖1根據(jù)本發(fā)明的非限制實(shí)施方案，描繪了注塑單元的部分前視圖。圖2描繪了圖1中的注塑單元的部分頂視圖。圖3是圖1和圖2中的注塑單元的部分原理示意圖。圖4根據(jù)另一個本發(fā)明的非限制實(shí)施方案(說明安裝過濾器的非限制實(shí)施方案的替代方案)，提供了注塑單元的部分原理示意圖。這些圖紙不一定全是完整繪圖，也可能僅是用作說明的假想線、圖解和部分視圖。 在某些情況下，理解實(shí)施方案不一定需要過多細(xì)節(jié)，或者有些難以察覺的其他細(xì)節(jié)可能已被省略。
具體實(shí)施例方式參考圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的非限制實(shí)施方案，將更詳細(xì)地說明注塑單元100，其中圖1描繪了注塑單元100的部分前視圖，圖2描繪了注塑單元100的部分頂視圖。在下面將要說明的實(shí)施方案中，注塑單元100是兩級式，并且該注塑單元100包含一個擠出機(jī)102和一個熔料累積器122。擠出機(jī)102包含一個外殼(沒有單獨(dú)編號)，該外殼裝有將原材料塑化成熔融材料的螺桿(沒有繪出)，下面將詳細(xì)說明。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，擠出機(jī)102也可為雙螺桿擠出機(jī)，因此，擠出機(jī)102可容納一組兩個螺桿(未繪出)。擠出機(jī)102(更確切地說，擠出機(jī)102內(nèi)的螺桿)由螺桿執(zhí)行器108執(zhí)行操作。在本發(fā)明具體的非限制實(shí)施方案中，螺桿執(zhí)行器108包含一個通過齒輪箱(沒有單獨(dú)編號)連接到擠出機(jī)102的電動機(jī)；然而，并非所有本發(fā)明的實(shí)施方案都是如此。因此，螺桿執(zhí)行器 108可以不同的方式執(zhí)行操作，例如，液壓執(zhí)行器、機(jī)械執(zhí)行器或兩者相結(jié)合。在下面將要說明的實(shí)施方案中，擠出機(jī)102能以連續(xù)塑化的方式運(yùn)行，即，擠出機(jī)102能夠作為連續(xù)擠出機(jī)運(yùn)行。換言之，擠出機(jī)102能夠連續(xù)熔化成型材料。在此處描述的具體的非限制實(shí)施方案中，螺桿執(zhí)行器108能夠使擠出機(jī)102的螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，此旋轉(zhuǎn)運(yùn)動執(zhí)行兩種功能(a)塑化原材料和(b)將原材料輸送到熔料累積器 122內(nèi)，下面將詳細(xì)說明。因此，在此實(shí)施方案中，擠出機(jī)102的螺桿與往復(fù)運(yùn)動不相關(guān)。換言之，擠出機(jī)102的螺桿作為非往復(fù)式螺桿運(yùn)行。此外，注塑單元100還包含一個連接到注塑單元100的入口處(未單獨(dú)編號)的送料器110。送料器110配置為向擠出機(jī)102供應(yīng)原材料。送料器110可配置為受控(或計量)送料器或連續(xù)送料器。在本發(fā)明具體的非限制實(shí)施方案中，原材料為PET。在替代實(shí)施方案中，可使用其他材料或混合材料。在本發(fā)明的特定實(shí)施方案中，原材料包含原始原材料和再生原材料按特定比例組合的混合物。原始原材料(例如，以顆粒形式)和再生原材料(例如，以粉碎料形式)可在送料器110或其他上游設(shè)備(未繪出)中混合，例如，干燥器(未繪出)。在本發(fā)明的其他實(shí)施方案中，再生原材料和原始原材料可在擠出機(jī)102內(nèi)混合，這適用于通過不同的入口輸送原始原材料和再生原材料的實(shí)例。在特定方案中，通過送料器110輸送的原材料可能包含25%的再生原材料和75% 的原始原材料。在其他特定方案中，原材料可能包含50 %的再生原材料和50 %的原始原材料。還有一些特定方案中，原材料可能包含75%的再生原材料和25%的原始原材料。當(dāng)然， 所使用的原材料的確切組合是各不相同的。需要進(jìn)一步說明的是，本發(fā)明的實(shí)施方案可以應(yīng)用到僅處理原始原材料或僅處理再生原材料的注塑單元100上。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，除送料器110之外，也可能會提供添加劑送料器(未繪出)，以將額外物質(zhì)(例如，著色劑、乙醛(AA)阻滯劑之類物質(zhì))添加到擠出機(jī)102。此添加劑送料器在藝術(shù)領(lǐng)域比較常見，因此，在此處不做進(jìn)一步說明。通常，熔料累積器122配置為用于緩沖成型材料被擠出機(jī)102熔化的過程，并將成型材料向注嘴127輸送以注塑到一個模腔(未繪出)或多個模腔(未繪出)。在此處描述的具體的非限制實(shí)施方案中，熔料累積器122是作為雙熔料累積器運(yùn)行，因此該熔料累積器122包含兩個熔料累積器122實(shí)例-第一熔料累積器121和第二熔料累積器123，并且有選擇性地順暢連接到擠出機(jī)102，下面將詳細(xì)說明。在本發(fā)明的非限制實(shí)施方案的替代方案中，熔料累積器122可僅包含單個熔料累積器122實(shí)例。第一熔料累積器121和第二熔料累積器123均包含注塑柱塞128，分別在第一熔料累積器121和第二熔料累積器123中各自工作。注塑柱塞1 由各自的注塑柱塞執(zhí)行器130 執(zhí)行操作，在本發(fā)明的此特定實(shí)施方案中，它是一個活塞，以液壓的方式對注塑柱塞1 執(zhí)行操作。在這些實(shí)施方案中，注塑柱塞執(zhí)行器130可能涉及伺服閥(未繪出)，或其他可壓縮液體流量控制方法，以控制注塑柱塞執(zhí)行器130執(zhí)行操作用的可壓縮液體的流速。然而， 在本發(fā)明的非限制實(shí)施方案的替代方案中，注塑柱塞1 也可由其他類型(未繪出)的執(zhí)行器執(zhí)行操作，例如，機(jī)械執(zhí)行器、電氣執(zhí)行器等。同時還提供一個分配總成124，它順暢地位于擠出機(jī)102和熔料累積器122之間。 分配總成1 是作為分配閥(例如，線性梭閥等)使用，并可有選擇性地順暢連接(a)將擠出機(jī)102連接到第一熔料累積器121，同時將第二熔料累積器123連接到注嘴127，以直接或通過熔料分配系統(tǒng)(未繪出)使液體和模腔(未繪出)建立通信，例如， 通過熱流道(未繪出)將熔料從擠出機(jī)102輸送到第一熔料累積器121，并將熔料從第二熔料累積器123通過注嘴127注塑到模腔(未繪出)內(nèi)；(b)將擠出機(jī)102連接到第二熔料累積器123，同時將第一熔料累積器121連接到注嘴127，以將熔料從擠出機(jī)102輸送到第二熔料累積器123，并將熔料從第一熔料累積器 121通過注嘴127注塑到模腔(未繪出)內(nèi)。同時還提供一個熔料過濾器112。通常，熔料過濾器112的作用是從已經(jīng)在擠出機(jī) 102內(nèi)熔融的成型材料中除去污染物(例如，雜質(zhì)和其他異物)。通常，并且在此特定的非限制實(shí)施方案中，熔料過濾器112順暢地位于擠出機(jī)102和熔料累積器122之間。此熔料過濾器112的作用是從由擠出機(jī)102輸送至熔料累積器122的塑化材料中過濾雜質(zhì)和其他異物。對于熔料過濾器112的具體應(yīng)用沒有特別限制，例如，可使用位于北卡羅來納州馬修斯的(ineuss Inc.公司提供的成品過濾器來作為熔料過濾器112使用。熔料過濾器112包含使要過濾的成型材料流入的過濾器入口 111和使已過濾的成型材料流出的過濾器出口 113。熔料過濾器112還包括位于一對定位板(未編號)之間的過濾元件132，而這對定位板又位于過濾器入口 111和過濾器出口 113之間。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，過濾元件132也可為配備有反沖洗選項的旋轉(zhuǎn)過濾元件132，即反沖洗過濾器。在這些使用反沖洗功能的實(shí)施方案中，熔料過濾器112也可連接至排料出口(未繪出)，以使用于對熔料過濾器112進(jìn)行反沖洗的材料排出。同時，圖1和圖2的結(jié)構(gòu)體系還包含一個控制器126(出于簡化目的，只在圖1中繪出)?？刂破? 可為通用或特定用途的計算設(shè)備，以控制注塑單元100的一項或多項操作。還需注意的是，控制器1 也可為共享控制器，能控制裝有注塑單元100和/或其他相關(guān)輔助設(shè)備(未繪出)的注塑機(jī)的各種操作(未繪出)。控制器1 能夠控制眾多功能，其中包括(但不限于)(i)控制螺桿執(zhí)行器108，更具體地說是控制擠出機(jī)102的螺桿(未繪出)的轉(zhuǎn)速；(ii)控制分配總成124，以有選擇性地在上述兩個熔料累積器122的實(shí)例之間切換輸送熔料和注塑熔料；(iii)控制送料器110，此處送料器110是作為受控送料器，有時候在藝術(shù)領(lǐng)域也稱作計量送料器；(iv)在提供有添加劑送料器的實(shí)施方案中，控制上述添加劑送料器(未繪出)；(ν)控制上述伺服閥。請注意，并非每個和所有本發(fā)明的實(shí)施方案中的控制器1 均需執(zhí)行所有這些功能。在下面將要說明的實(shí)施方案中，當(dāng)擠出機(jī)102首次熔化出足夠的堆積成型材料時，熔料累積器122將定義熔料堆積量。熔料堆積量配置為足以輸送至下游工藝的成型材料的堆積和保持量，例如，輸送至位于熔料堆積量下游的一個模腔或多個模腔(未繪出)。 回顧上述實(shí)施方案，擠出機(jī)102是以連續(xù)塑化的方式運(yùn)行，擠出機(jī)102內(nèi)沒有定義任何熔料堆積量，熔融材料連續(xù)從擠出機(jī)102流出并流向熔料累積器122。因此，在本發(fā)明的此實(shí)施方案中，熔料累積器122定義熔料堆積量，并且熔料過濾器112位于熔料堆積量之前。如圖所示，請參考圖3，它是圖1和圖2中的注塑單元100的部分原理示意圖。更具體地說，圖3描繪了擠出機(jī)102以及第一熔料累積器121和第二熔料累積器123，后兩者通過分配總成124(在此圖中為一個旋轉(zhuǎn)閥，而非圖1和圖2中的線性梭閥)有選擇性地連接到擠出機(jī)102。在這些實(shí)施方案中，第一熔料累積器121和第二熔料累積器123分別定義各自的熔料堆積量302，此處為擠出機(jī)102首次熔化出的足夠的堆積成型材料量。熔料堆積量302配置為足以輸送至位于熔料堆積量302下游的一個模腔或多個模腔(未繪出)的成型材料的堆積和保持量。如圖3所示，熔料過濾器112位于熔料堆積量302之前。請參考圖4，現(xiàn)在將說明安裝熔料過濾器112的非限制實(shí)施方案的替代方案。圖4 描繪了注塑單元400的替代實(shí)施方案的部分內(nèi)容。注塑單元400實(shí)際上與注塑單元100非常相似，除了以下具體差異。注塑單元400包括一個擠出機(jī)402，其操作方式與圖1和圖2的實(shí)施方案中的擠出機(jī)102非常相似。注塑單元400還包括第一熔料累積器421和第二熔料累積器423，它們通過第一分配總成424(在此圖中為一個旋轉(zhuǎn)閥，但是它也可以是與圖1和圖2中非常相似的線性梭閥，或其他任何合適的裝置)有選擇性地連接到擠出機(jī)402。在這些實(shí)施方案中，還提供第三熔料累積器425，它通過第一分配總成似4和第二分配總成426(可為旋轉(zhuǎn)閥等) 有選擇性地連接到第一熔料累積器421和第二熔料累積器423。在本發(fā)明的這些實(shí)施方案中，第一分配總成4M和第二分配總成426的組合能夠有選擇性地順暢連接(a)將擠出機(jī)402連接到第一熔料累積器421和第二熔料累積器423其中之一， 同時將第一熔料累積器421和第二熔料累積器423中的另一個連接到第三熔料累積器 425(通過第二分配總成426)；(b)將第三熔料累積器425連接到第一分配總成4 (或者，換言之，是連接到第一熔料累積器421和第二熔料累積器423其中之一)或通過注嘴127連接到模腔(未繪出) (參見圖2)。在這些實(shí)施方案中，第三熔料累積器425的操作方式與圖1和圖2的實(shí)施方案中的第一熔料累積器121和第二熔料累積器123非常相似。第一熔料累積器421和第二熔料累積器423能夠從擠出機(jī)402堆積和輸送成型材料，并且當(dāng)擠出機(jī)402首次熔化出足夠的堆積成型材料時，每個累積器分別定義各自的熔料堆積量422。熔料堆積量422配置為足以輸送至第三熔料累積器425的成型材料的堆積和保持量，并繼而將其注塑到一個模腔或多個模腔(未繪出)。請注意在這些實(shí)施方案中，由第三熔料累積器425注塑成型材料，第一熔料累積器421和第二熔料累積器423僅將成型材料輸送到第三熔料累積器425。因此，第一熔料累積器421和第二熔料累積器423的柱塞(未單獨(dú)編號)和柱塞執(zhí)行器(未繪出)與第三熔料累積器425相比，需要的壓力更低。換言之，在本發(fā)明的這些實(shí)施方案中，第一熔料累積器421和第二熔料累積器423 可僅配置堆積和輸送功能，同時第三熔料累積器425配置堆積和注塑功能。如圖4所示，熔料過濾器112位于熔料堆積量422之前。在本發(fā)明的這些實(shí)施方案中，也可能會提供第三熔料累積器425的單獨(dú)實(shí)例以使其具備更多技術(shù)功能，即使其執(zhí)行注塑功能；同時第一熔料累積器421和第二熔料累積器423僅配置堆積和輸送功能。也就是說，額外的技術(shù)功能包括提供更好的注塑量同一性。此外，第三熔料累積器425也可作為輔助擠出機(jī)裝置。在這些實(shí)施方案中，擠出機(jī) 402可用于熔化再生原材料，同時輔助擠出機(jī)可用于熔化原始原材料。擠出機(jī)402的輸出可連接到輔助擠出機(jī)的輔助輸入裝置(未繪出)，它位于輔助擠出機(jī)的中間。獨(dú)特的往復(fù)式螺桿設(shè)計(未繪出，通常用于藝術(shù)領(lǐng)域)可以使已過濾的成型材料流入并塑化原始原材料。通常，熔料過濾器112位于熔料堆積量之前，因此可以說，它是位于熔料輸送路徑上，而非熔料注塑路徑。本發(fā)明的實(shí)施方案還包含一項技術(shù)功能，即，熔料流經(jīng)熔料過濾器 112的流速比當(dāng)熔料過濾器112位于注塑路徑上時要低四至五倍。從而能夠通過部署更小尺寸的過濾器，降低成本。本發(fā)明的實(shí)施方案還包含一項技術(shù)功能，即，使熔料過濾器112 的流速基本恒定。此外，熔料過濾器112還能免受壓力沖擊，從而延長熔料過濾器112的使用壽命。請注意，并非每個和所有本發(fā)明的實(shí)施方案均具備所有這些技術(shù)功能。
這些實(shí)施方案的說明提供了本發(fā)明的示例，但這些示例并不能限制本發(fā)明的適用范圍。上述概念可能適用于特定條件和/或功能，也可能進(jìn)一步擴(kuò)展至本發(fā)明的適應(yīng)范圍內(nèi)的各種其他應(yīng)用中。在說明了上述示例實(shí)施方案后，很顯然，在不背離上述概念的前提下，可以作出適當(dāng)修改和改進(jìn)。因此，要用專利特許證保護(hù)的內(nèi)容僅受以下申請專利范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種注塑單元，包括設(shè)計為連續(xù)熔化成型材料的擠出機(jī)；可連接至模具的注嘴；熔料累積器，用于選擇性地緩沖和輸送成型材料到注嘴，熔料累積器包括第一熔料累積器和第二熔料累積器，可通過分配總成有選擇性地連接到擠出機(jī)，并且第一熔料累積器和第二熔料累積器分別定義各自的熔料堆積量；所述熔料堆積量被配置成堆積和保持，當(dāng)由擠出機(jī)熔化之后的一開始，以使得成型材料的量足以輸送至下游工藝；位于熔料堆積量之前的熔料過濾器，使得所述成型材料進(jìn)入熔料堆積量之前受到過濾，所述熔料過濾器被構(gòu)造成去除所述成型材料中的污染物。
2.如權(quán)利要求1中的所述注塑單元，其特征在于擠出機(jī)配置為雙螺桿擠出機(jī)。
3.如權(quán)利要求1中的所述注塑單元，其特征在于熔料過濾器配置為反沖洗過濾器。
4.如權(quán)利要求1中的所述注塑單元，其特征在于熔料累積器還包含第三熔料累積器， 其選擇性地連接到以下之一 (a)第一熔料累積器和第二熔料累積器其中之一，(b)通過第二分配總成連接到注嘴。
5.如權(quán)利要求4中的所述注塑單元，其特征在于擠出機(jī)配置為雙螺桿擠出機(jī)。
6.如權(quán)利要求4中的所述注塑單元，其特征在于第一熔料累積器和第二熔料累積器僅配置有堆積和輸送功能。
7.如權(quán)利要求4中的所述注塑單元，其特征在于第一熔料累積器和第二熔料累積器僅配置有堆積和輸送功能，同時第三熔料累積器配置有堆積和注塑功能。
8.如權(quán)利要求1中的所述注塑單元，其特征在于分配總成配置為線性梭閥。
9.如權(quán)利要求1中的所述注塑單元，其特征在于分配總成配置為旋轉(zhuǎn)閥。
10.如權(quán)利要求1中的所述注塑單元，其特征在于擠出機(jī)包含非往復(fù)式螺桿。
全文摘要
一種注塑單元。該注塑單元包括擠出機(jī)，用于連續(xù)熔化成型材料；可連接到模具的注嘴；熔料累積器，用于選擇性地緩沖和輸送成型材料到注嘴，熔料累積器包括第一個熔料累積器和第二個熔料累積器，可通過分配總成有選擇性地連接到擠出機(jī)，并且第一個熔料累積器和第二個熔料累積器分別定義各自的熔料堆積量；所述熔料堆積量被配置成堆積和保持，當(dāng)由擠出機(jī)熔化之后的一開始，以使得成型材料的量足以輸送至下游工藝；位于熔料堆積量之前的熔料過濾器，使得所述成型材料進(jìn)入熔料堆積量之前受到過濾，所述熔料過濾器被構(gòu)造成去除所述成型材料中的污染物。
文檔編號B29C45/47GK102458791SQ201080027413
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者丹尼斯·達(dá)文納·克雷格, 雷蒙德·衛(wèi)平·張 申請人:赫斯基注塑系統(tǒng)有限公司