用于生产多组分成型件的注塑装置和用于生产多组分成型件的方法

摘要

本发明涉及一种用于由热塑性模塑料制造多组分成型件的注塑装置(1)，包括：形成第一制品腔(3)的工具(2)，对第一制品腔(3)填充热塑性模塑料的器件，用于朝向待被驱动的弹丸(9)注射流体的注射装置(12)，其中注射装置(12)包括弹丸载体(5)，弹丸载体具有至少一个注射喷嘴(8)，且具有用于作为模塑料的移位器的弹丸(9)的至少一个弹丸接收部。注塑装置(1)还包括形成第一制品腔(3)的附件并且包围弹丸载体(5)的成型插入件(6)，其中弹丸载体(5)与成型插入件(6)形成能填充模塑料的第二制品腔(11)，其中成型插入件(6)具有单独的浇口，且其中成型插入件(5)的第二制品腔(11)可通过可移动模具构件相对于第一制品腔(3)暂时密封。本发明还涉及通过使用注塑装置(1)生产多组分成型件的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于由热塑性模塑料制造多组分成型件的注塑装置，其具有形成第一制品腔的工具，具有用于对第一制品腔填充热塑性模塑料的器件，具有用于将流体注入制品腔中的注射装置。

本发明还涉及一种使用上述类型的注塑装置由热塑性模塑料制造多组分成型件的方法。

背景技术

从DE102012011173A1已知一种由聚合物模塑料注塑多组分紧凑型成型件和多组分空心体的方法，其中首先将呈弹丸形式的移位构件放入打开的腔中的芯部件的浇口上，并且在工具闭合之后注射主要组分。随后驱动弹丸与相应的芯部件共同地顺序地穿过型腔。

例如，具有双组分层状结构的管可以通过DE102012011173A1中描述的所述弹丸注射技术制造。在该方法中，一种聚合物材料组分的移位构件被驱动穿过另一种聚合物材料组分。

通过根据DE102012011173A1的方法生产的管在所述管的整个长度上以多层构造，其中该方法理解为夹芯注塑。

基本上，需要提供作为多组分成型件的管状空心体，其在纵向范围的方向上由各种组件组装。在用于燃料容器的填充管的情况下，例如，需要后者按部分由各种热塑性塑料材料构成。

这种结构不能通过由DE102012011173A1已知的方法生产。

分别由多个组分或由不同特性的各种塑料材料部分地组装的管在大多数情况下被吹塑或挤出，然后使用另外的组件和焊接部件完成。

发明内容

因此，本发明基于提供一种用于由热塑性模塑料制造多组分成型件的注塑装置的目的，借助于该方法，可生产呈由多个组分按部分地构成的空心体形式的多组分成型件。

本发明还基于提供一种由热塑性模塑料制造这种多组分成型件的方法的目的。

该目的通过具有权利要求1的特征的注塑装置和具有权利要求10的特征的方法来实现。

本发明的有利设计实施例从从属权利要求中得出。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于由热塑性模塑料制造多组分成型件的注塑装置，其具有：形成第一制品腔的第一工具，用于对第一制品腔填充热塑性模塑料的器件，用于第一制品腔的至少一个第一浇口，用于将流体注入到制品腔中的注射装置，型芯和成型插入件，该成型插入件形成第一制品腔的附件并且包围型芯，其中型芯与成型插入件共同形成能够填充模塑料的第二制品腔，其中成型插入件的第二制品腔具有第二浇口，并且其中借助于可移动的模具构件可以相对于第一制品腔暂时密封成型插入件的第二制品腔。

根据本发明，以同轴且对齐的方式邻接第一制品腔的第二制品腔以此方式通过成型插入件和设置在成型插入件中的型芯形成，其中第二制品腔可相对于第一制品腔被暂时密封，并且第二制品腔中的型芯形成用于待成型的空心体的口径，使得该区域中的空心体具有限定的内径。

空心体可以但不一定必须构造成管状的。本领域技术人员将观察到，成型为制品的空心体也可以具有任意的多边形横截面。

在根据本发明的注塑装置的一个变型的情况下设置成，注射装置包括弹丸载体，该弹丸载体具有至少一个注射喷嘴和至少一个用于作为用于模塑料的移位构件的弹丸的弹丸接收部，并且该弹丸载体被构造为成型插入件的型芯。

优选在打开的工具的情况下将弹丸放置在弹丸载体上。弹丸载体可以被配置成一种类型的心轴或口径，其与成型插入件共同形成能够填充模塑料的第二制品腔，其中弹丸载体形成由成型插入件封闭的成型插入件的型芯。因此能够用模塑料填充的第二制品腔直接邻接制品腔。

第二制品腔可以通过成型插入件的第二浇口填充模塑料，所述模塑料可能不同于第一制品腔完全或部分填充的模塑料。

根据本发明的注塑装置适宜地包括接收移位的模塑料的副腔。

替代地，根据本发明的注塑装置可以被构造成使得移位的模塑料被传送回到挤出装置中，例如传送到挤出机中。这例如可以通过将浇口设置在制品腔的端部上来实现，并且在挤出机的蜗杆反向旋转的情况下，模塑料在这种情况下被传送回挤出机中。

成型插入件例如可以构造为多构件的成型插入件。

在本专利申请的上下文中的工具是指形成第一制品腔的注塑装置的那些部分。本发明上下文中的工具可以具有其他可移动的模具构件，例如滑动件，活动型芯等。工具的第一制品腔连接到容纳移位的模塑料的副腔。

根据本发明的注射装置构造成用于将加压流体，例如水注射到第一制品腔中。注射到制品腔中的流体，例如水可以直接地，也就是说不使用弹丸地，将由第一制品腔容纳的模塑料的熔融芯移位到副腔中。

当根据本发明的注射装置被构造为具有弹丸载体的注射装置时，注射装置的弹丸载体可以被一个或多个流体管道穿透，并且在所述弹丸载体的配置用于接收弹丸的端部可以具有注射喷嘴。以这种方式，弹丸可以通过流体被驱动穿过第一制品腔。由第一制品腔容纳的模塑料的熔融芯在此被移入上述的副腔中。

副腔或模塑料移入其中的另一容积可最初通过能液压致动的滑动件与第一制品腔分离。在用模塑料部分或完全填充第一制品腔之后，借助于所述滑动件可以释放容积或副腔，使得移位的模塑料可以进入副腔。

根据本发明的注塑装置优选地包括至少两个浇口，其中第一浇道通向第一制品腔，并且第二浇口通向型芯和成型插入件之间的第二制品腔。

在根据本发明的注塑装置的一个适宜的变型的情况下设置成，成型插入件相对于工具可调整，处于第一位置的成型插入件相对于可移动模具构件被密封，并且处于第二前进位置的成型插入件密封工具的第一制品腔。

可移动的模具构件可以被配置为本身已知的滑动件，并且其在第一位置中闭合在型芯和成型插入件之间形成的第二制品腔，使得第二制品腔可以填充有热塑性模塑料。同时，通过可移动模具构件，第二制品腔被密封，使得所述模塑料不能侵入第一制品腔。在可移动模具构件的第二位置中的第二制品腔优选地相对于第一制品腔打开，使得已经通过第一浇口填充到第一制品腔中的模塑料可以连接到在第二制品腔内的模塑料。

成型插入件和型芯有利地形成可调整的功能单元，其例如作为实体可以构造成能够沿第一制品腔的方向前进并从其缩回。

在根据本发明的注塑装置的一个特别优选的变型的情况下设置成，成型插入件具有型腔，型腔的内径对应于第一制品腔的内径，并且型腔设置成与第一制品腔同轴。型腔和型芯形成第二制品腔。

通过这种方式，可以分别用模塑料的不同组分或用不同模塑料按部分制成空心体，所述空心体具有连续一致且均匀的外径。

在本发明的上下文中，术语组分分别涉及具有特定组成的热塑性模塑料或热塑性塑料材料。本发明上下文中的术语组分根本不应被理解为所述组分是指混合物的组成部分。

当注射装置包括弹丸载体时，弹丸载体的外径至少在部分长度上可以对应于弹丸载体将要接收的弹丸的外径，使得在该区域中由弹丸载体给予的待构造成空心体的制品的内径大致对应于在借助弹丸已成型的区域中的制品的内径。

在根据本发明的注塑装置的一个有利的变形例的情况下，可移动模具构件具有环形密封面，该环形密封面在第一闭合位置上压靠在型芯的相应构造的密封面上，并且在第二打开位置形成成型插入件和型芯的前进路径。

成型插入件的第一位置优选为成型插入件的缩回位置，并且第二位置优选为成型插入件通过前进路径的前进位置。

在根据本发明的注塑装置的另一有利变形例的情况下，可移动模具构件具有带阶梯形轮廓的端面。可替代地，端面可以具有形成底切的轮廓。

分别通过阶梯形或梯形构造的端面，可以实现以邻接方式彼此接合的空心体的部件的相应几何形状。

弹丸载体有利地构造为心轴，该心轴具有构造成用于接收弹丸并形成至少一个注射喷嘴的端部。

被构造成用于接收弹丸的端部优选地具有比基本上执行成型插入件的型芯的功能的心轴的杆部小的外径。

本发明的另一方面涉及一种使用用于流体注射技术或弹丸注射技术的注塑装置由热塑性模塑料制造多组分成型件的方法。

本发明还特别涉及一种使用具有一个或多个上述特征的注塑装置由热塑性模塑料制造多组分成型件的方法。

即使在本申请中提及“一”热塑性模塑料时，这也应理解为表示这分别包括使用不同的热塑性模塑料，或使用来自热塑性塑料材料的不同组分的模塑料。术语“组分”在本发明的上下文中明确地不理解为混合物的组成部分的范围。本发明上下文中的组分应理解为可由单一热塑性塑料材料或由不同热塑性塑料材料的混合物组成的类型的热塑性模塑料。

该方法可以包括以下方法步骤：

a)提供注塑装置，该注塑装置包括具有第一制品腔(3)的工具、注射装置、型芯和成型插入件，该成型插入件形成第一制品腔(3)的附件并且包围型芯，其中型芯与成型插入件共同形成能够填充模塑料的第二制品腔；

b)借助可移动模具构件密封成型插入件的第二制品腔；

c)用来自热塑性塑料材料的第一组分的增塑模塑料至少部分地填充第二制品腔，

d)优选在步骤c)中填充的模塑料已经至少部分固化成空心体，优选固化成管状预成型件之后，打开模具构件；

e)将成型插入件与型芯共同地调整到由模具构件形成的前进路径中；

f)用来自热塑性塑料材料的第二组分的模塑料至少部分地填充第一制品腔，其中第二组分与第一组分不同，并且第一组分和第二组分在分子方面是相容的，并且其中第二部件连接到预成型件；

g)通过注射装置将加压流体引入第一制品腔中，使得流体从第一制品腔移出模塑料的一部分，从而构造空心体，优选管状制品；以及

h)将构造为多组分成型件的制品脱模。

上述方法步骤优选按照其列举的顺序进行。

该方法可以例如使用已知的注水技术进行。

根据所述方法的一个变形例，可以提供使用注塑装置，其中注射装置包括弹丸载体作为成型插入件的型芯，其中所述方法可以包括以下其他方法步骤：

j)提供弹丸；和

k)为弹丸载体装备弹丸，

其中，将成型插入件与所述弹丸载体共同地调整到由所述模具构件形成的所述前进路径中，并且流体在移动部分模塑料的同时驱动所述弹丸穿过第一制品腔，使得弹丸构造空心体。

根据方法步骤j)提供弹丸并且根据方法步骤k)装备弹丸载体优选在方法步骤b)之前进行。

根据本发明的方法可以通过弹丸注射技术作为多组分注塑方法提供，其中该方法将该弹丸注射技术与双组分注塑方法组合，其中不同的热塑性模塑料通过单独的浇口相互连接。

该方法优选地首先提供打开用于限定第一制品腔的工具和向弹丸载体装备弹丸。之后工具闭合。这里的成型插入件可以位于缩回位置。在成型插入件的这个位置中，成型插入件的第二制品腔通过可移动模具构件密封，该成型插入件形成有作为型芯的弹丸载体。随后可以执行用来自热塑性塑料材料的第一组分的增塑模塑料部分或完全填充第二制品腔。例如，第二制品腔可以构造为环形空间。

一旦已经按照方法步骤c)填充的模塑料例如分别固化成管状预成型件或注塑件，则成型插入件与型芯共同地，其中型芯可能被配置为弹丸载体，例如可以被推进到由模具构件形成的前进路径中，使得其上放置有弹丸的弹丸载体被推进到第一制品腔中，所述弹丸例如被构造为塑料材料弹丸。分别优选地形成待制造的空心体的端部或待制造的管的端部的注塑构件或预成型件这里同样可以至少部分地突出到第一制品腔中。在任何情况下，预成型件或注塑构件都可以在端部将第一制品腔密封，使得第一制品腔随后可以至少部分地填充有来自热塑性塑料材料的第二组分的模塑料。

例如，可以提供热塑性弹性体作为热塑性塑料材料的第一组分；例如，可以提供至少与热塑性弹性体的热塑性塑料材料在分子方面相容的基本上抗冲击的聚烯烃作为第二组分。

在方法步骤g)期间，第二组分可以以材料整体的方式分别连接到预成型件或连接到注塑构件。

此后可以设置成将工具的副腔打开。

随后可以通过注射装置将加压流体引入第一制品腔中，使得流体在将模塑料的一部分穿过第一制品腔移动到副腔中的同时以如下方式驱动弹丸，使得弹丸构成具有校准内径的管状制品。

最终可以进行成品制品的脱模。

本发明优选涉及一种用于制造用于机动车辆的流体容器的多组分填充管作为多组分成型件的方法。例如，端侧的填充管可以构造成分别例如具有一体成型的TPE(热塑性弹性体)附接件或附件，并且基本上由聚酰胺，HDPE(高密度聚乙烯)或者由类似聚烯烃构成。

该方法使得这种多组分管能够容易地在一个操作步骤中通过注塑以一体的方式来生产。

在根据本发明的方法的一种有利的设计实施方式中设置成弹丸载体被用作成型插入件内的型芯。例如作为弹丸载体的型芯可以相对于成型插入件调整。

在本发明的范围内，有利的是，型芯与成型插入件共同地地调整。

在根据本发明的方法的一种有利的变形例中设置成，第一组分和第二组分包括一种或多种热塑性塑料材料，其选自包括高密度聚乙烯，聚酰胺，聚酰胺6，聚酰胺12，聚氨酯，聚碳酸酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，聚酮，聚苯乙烯，热塑性烯烃基弹性体，交联热塑性烯烃基弹性体，热塑性聚氨酯基弹性体，热塑性聚酯弹性体和热塑性共聚物的组。

根据本发明的制品优选制造成具有来自非弹性体材料的部分和来自至少部分弹性体材料的端部。

附图说明

下面将借助附图中所示的示例性实施例来解释本发明，其中：

图1示出了在成型插入件的第一位置中的根据本发明的第一示例性实施例的注塑工具的示意性局部剖视图；和

图2示出了对应于图1的视图，其中成型插入件位于第二位置；以及

图3示出了根据本发明的第二示例性实施例的注塑工具的示意性局部剖视图。

具体实施方式

图以简化的方式示出了根据本发明的注塑装置1的部件。出于简化的目的，未示出挤出热塑性模塑料的装置。注塑装置1包括工具2，其例如由限定第一制品腔3的两个半模组成。第一制品腔3可以例如构造为在空间中弯曲多次的管(3D管)的形式。工具2包括呈滑动件等形式的多个可移动部件以及至少一个副腔。副腔能够通过滑动件相对于第一制品腔3被阻塞。出于简化的原因，这些细节同样未在附图中示出。

图1和图2示出了在例如待成型为制品的管的端部区域中的第一制品腔3的端部。工具2包括通向第一制品腔的第一浇口4。此外，具有弹丸载体5的注射装置12设置成与工具2相邻。弹丸载体5穿过可移动成型插入件6，可移动成型插入件6构造为一个或多个部件并且是注塑装置的一部分。

成型插入件6形成第一制品腔3的附件。成型插入件6的内径对应于第一制品腔3的内径。如此形成的附件布置成与第一制品腔3对准并同轴。

如上已经提及的，成型插入件6可以在图1所示的箭头的方向上，也就是说在第一制品腔3的纵向轴线的方向上与弹丸载体5共同地调节。弹丸载体5被流体通道7穿透，流体通道7在弹丸载体5的自由端上构成注射喷嘴8。

弹丸载体5构造为心轴，在所述弹丸载体5的自由端上接收构造为塑料帽的弹丸9。

弹丸载体5包括杆部10，该杆部的直径比成型插入件6的内径小待制造的制品的壁厚的尺寸。弹丸载体5与成型插入件6共同在杆部10中形成第二制品腔11，所述制品腔11能够通过第二浇口13填充热塑性模塑料。

通过呈分离滑动件14形式的两个可移动模具构件形成在弹丸载体5和成型插入件6之间的第二制品腔11能够相对于第一制品腔3被阻塞。

图1示出处于第一缩回位置的成型插入件6，其中分离滑动件14分别通过密封面15压靠在弹丸载体5的杆部10上。弹丸载体、第一制品腔3和第二制品腔11分别具有环形横截面。分离滑动件14的密封面15构造成圆形段的形状并且包围弹丸载体5的杆部10，使得第二制品腔11通过分离滑动件14完全密封。

图1示出了第二制品腔11处于其中填充有热塑性模塑料的状态。图2示出了图1中绘制的组件，其中，分离滑动件14在那里是打开的，使得密封面15不再压靠在弹丸载体5的杆部10上。此外，成型插入件6被示出处于朝向第一制品腔3的方向上前进了的位置上，在该位置，第二制品腔11与第一制品腔3连通，并且第一制品腔3通过成型插入件6被密封。当分离滑动件14被定位到图2所示的打开位置，所述分离滑动件14释放用于成型插入件6的前进路径。

图2示出了其中第一制品腔3也填充有热塑性模塑料的注塑装置1的状态。

现在将参考图1和2在下面解释根据本发明的方法。

该方法最初提供例如由两个半模组成的工具2打开。在该方法步骤中，成型插入件6相对于半模布置在图1所示的位置中。此后，弹丸载体5在其前端配备有弹丸9。闭合工具2的半模并保持其关闭。

在下一个方法步骤中，将具有第一热塑性组分的第一热塑性模塑料填充到在弹丸载体5和成型插入件6之间形成的第二制品腔11中。第二制品腔11通过分离滑动件14密封。分离滑动件14分别具有阶梯形轮廓的端面，使得在第二制品腔11中成型的预成型件的端面以阶梯形方式具有相应的分阶轮廓。

一旦如此生产的预成型件/注塑件已至少部分地固化，分离滑动件14就打开，即定位到图2所示的位置，其中所述分离滑动件14形成成型插入件6的前进路径。此后，成型插入件6沿着朝向第一制品腔3的方向前进，使得预成型件的现在暴露的端侧部分地突出到第一制品腔3中。在该位置成型插入件6起密封第一制品腔3的作用。

在下一个方法步骤中，具有第二热塑性组分的第二热塑性模塑料通过第一浇道4填充到第一制品腔3中。如在注塑中常见的那样，可以完全或部分地进行填充。

在另一个方法步骤中打开将副腔连接到第一制品腔3的滑动件(未示出)。此后，流体管道7被加压流体，例如水冲击。加压流体离开注射喷嘴8并且驱动弹丸9穿过第一制品腔3，并且在这里将已经注射到第一制品腔3中的热塑性模塑料的液芯移位到副腔中，由此，创建了由热塑性塑料材料制成具有限定的残余壁厚度和相对限定的内径的管状制品。

热塑性弹性体优选作为第一热塑性模塑料通过成型插入件的第二浇口13注入；可提供与热塑性弹性体相容的非热塑性组分作为第二热塑性模塑料，其可通过第一浇口4注入第一制品腔3中。

在工具2被打开之后，可以取出由热塑性塑料材料制成的呈整体管形式的多组分成型件。

图3示出了根据本发明的注塑装置1的第二示例性实施例。在图3所示的示例性实施例的情况下，与第一示例性实施例的那些部件相对应的部件设置有相同的附图标记。

根据图3的注塑装置1构造成用于执行根据本发明的方法，其中加压流体被直接引入到制品腔3中(注水技术/WIT)。因此，根据图3的注塑装置1与根据图1和图2的注塑装置的不同之处在于，成型插入件6包括构造为简单的型芯并且不接收任何弹丸的注射喷嘴8。

成型插入件6另外对应于根据图1和2的成型插入件。由根据图3的注塑装置1执行的方法与由根据图1和图2的注塑装置执行的方法的不同之处在于没有提供弹丸，该弹丸被驱动穿过第一制品腔同时移位模塑料的一部分。

图3示出了成型插入件6处于其中该成型插入件形成第二制品腔11的位置，该第二制品腔11能够填充模塑料，其中第二制品腔11相对于第一制品腔3通过分离滑动件14密封。随后通过第二浇口13执行用增塑模塑料填充第二制品腔11。

当模塑料至少部分固化时，分离滑动件14打开并且成型插入件6以与图2中的组件相对应的方式沿朝向第一制品腔3的方向前进，使得如此制得的预成型件/注塑件的现在暴露的端侧突出到第一制品腔内。在该位置成型插入件6起到密封第一制品腔3的作用。

在下一个方法步骤中，通过第一浇口4分别将第二热塑性模塑料或第二热塑性组分填充到第一制品腔3中。同样在根据图3的示例性实施例的情况下，可以完全或部分地进行填充。

在另一方法步骤中，将副腔连接到第一制品腔3的滑动件打开(未示出)。此后，对流体管道7冲击加压流体，例如水。加压流体离开注射喷嘴8，并且在此直接将已经注射到制品腔3中的热塑性模塑料的液芯移位到副腔中。为了实现以最大可能的面积移位塑料模塑料，喷嘴8设置有以扩散器的方式扩宽的端口16。

根据图3中所示的示例性实施例的分离滑动件14与根据图1和图2中所示的示例性实施例的分离滑动件14的不同之处在于，所述分离滑动件14的端面具有在预成型件上产生底切的轮廓，注入第二制品腔3中的热塑性塑料材料的第二组分可以接合到该底切中，使得由此产生的制品的部分以材料一体以及形状配合的方式彼此接合。

通过根据本发明的方法制造的多组分成型件可以例如构造为机动车辆的流体容器的填充管，所述填充管可具有由热塑性聚合物构成的第一部分和由HDPE或例如聚酰胺构成的第二部分。

附图标记列表

1：注塑装置

2：工具

3：第一制品腔

4：第一浇口

5：弹丸载体

6：成型插入件

7：流体管道

8：注射喷嘴

9：弹丸

10：弹丸载体的杆部

11：第二制品腔

12：注射装置

13：第二浇口

14：分离滑动件

15：密封面

16：注射喷嘴8的端口(仅图3)