用于制造热熔油墨颗粒的方法和模具

摘要

一种用于制造热熔油墨颗粒的方法和模具。尤其是使用一种多模具，所述多模具包括至少可分开地彼此结合的三个模，其限定型腔和相应填充孔。在模制过程中，所述型腔过量填注，以便在固化之后，油墨突出在形成于单个模内的填充孔内。在颗粒从所述型腔去除之前，包含凸起的模与其它的模分离。因此所形成的油墨颗粒引入喷油剂量系统时基本上没有妨碍这些颗粒自由移动的孔和/或凸起。

权利要求

1.一种用于制造热熔油墨颗粒的方法，其包括下列步骤：

将熔融油墨通过形成在模具的第一模内的填充孔浇注到由所述模具的第二模和第三模限定的型腔内，以便过量填注所述型腔，其中第一，第二和第三模可分开地彼此结合，允许油墨在模具中冷却和固化，将第一模与第二模和第三模分开，从而去除任何溢出的固化油墨，并且暴露第二模的填充口，以及将第二模和第三模分开并且从它们之上去除油墨颗粒。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述型腔大致为球形。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充孔为大致圆锥形。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述填充孔的最小直径是型腔直径的10％至30％。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于作用在油墨颗粒上的喷嘴或销通过填充孔从第二模上喷射来去除所述油墨颗粒。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具包括具有大致平的接触面的第四模，所述第四模可分开地结合第三模，其中型腔通过与填充孔相通的第二模上的孔以及与第二模的孔和第四表面的接触面通过喷射孔相通的第三模上的孔限定，所述方法还包括第四模与第二和第三模分开的步骤，从而在第二模和第三模分开之前暴露第三模的喷射孔。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，借助于作用在油墨颗粒上的喷嘴或销通过喷射孔从第三模上喷射来去除所述油墨颗粒。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述型模形成具有多个型腔和多个相应填充孔的多模具。

9.一种用于制造热熔油墨颗粒的模具，所述模具包括第一模、第二模和第三模，每一个模均可分开地彼此结合，所述第一模具有填充孔，该填充孔与第二和第三模限定的相应型腔相通。

10.如权利要求9所述的模具，其特征在于，所述型腔大致为球形。

11.如权利要求9或10所述的模具，其特征在于，型腔可以通过与第一模内的填充孔相通的第二模上的孔和与第二模内的孔相通的第三模的腔限定。

12.如权利要求9所述的模具，其特征在于，所述模具还包括可分开地结合到第三模上的第四模，其中所述第三模的型腔具有与第四模的表面相通的孔，以便型腔由第二，第三和第四模限定。

13.如权利要求9所述的模具，其特征在于，所述模具还包括可分开地结合到第三模上的第四模，其中所述第三模的型腔是与形成在第四模内的腔相通的孔，以便型腔由第二，第三和第四模限定。

14.如权利要求9所述的模具，其特征在于，限定型腔的模具边缘具有0.6um或更低的表面粗糙度Ra。

说明书

用于制造热熔油墨颗粒的方法和模具

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于制造热熔油墨颗粒的方法和模具。

背景技术

[0002] 例如，各种类型的喷墨印刷机使用所谓的热熔油墨，即蜡状油墨材料，其在室温为固体并且具有100℃或120℃的熔点。在印刷机的印刷头中，油墨加热到其熔点之上，以便液体油墨液滴能够通过印刷头的喷嘴喷射出。为了获得高质量的印刷图像，印刷头中的熔融油墨的粘度和温度应该基本保持恒定。然而，由于在印刷过程中油墨的消耗以及印刷头中容纳液体油墨的油墨容器的尺寸有限，因此印刷操作的同时需要供应和熔化固体油墨，熔化油墨的潜热倾向于降低油墨容器中的温度。为此，供应到油墨容器的固体油墨量要求精确地控制和计量，所以油墨以具有预定尺寸和形状的颗粒的形式供应很有利，所述颗粒形状如小球丸形。

[0003] 由于热熔油墨为热塑性材料，因此具有所需形状和尺寸的颗粒可通过模制方法进行制造，所述模制方法类似于从热塑性树脂中制造颗粒的公知的喷射模制方法。但是，所述模制方法适合热熔油墨的特定特性，该特定特性在某些方面不同于热塑性合成树脂的特性。当热熔油墨固化时要经过收缩，由于其收缩量相当低，以及模制的油墨颗粒的最后外观不重要，从而可允许一定的收缩，因此在模制过程中不需要作用高闭合力来使模具闭合。另一方面，由于热熔油墨具有相当低的熔点，因此当接触型腔壁时容易立即固化。即使当温度降到低于熔点时，油墨颗粒的表面稍微发粘的这种结果和事实增加了颗粒粘结到型腔壁的倾向。这使得从模具可靠和可再生地去除颗粒变得更加困难。

[0004] EP1236577涉及一种用于制造热熔油墨的方法和模具。特别是，公开了一种模具，其包括限制型腔的两个模。上模也限定浇注口，通过所述浇注口将油墨导入型腔。在型腔被浇注过满的情况下存在隐患，即在油墨固化和油墨颗粒从模具去除之后，油墨颗粒具有在浇注口内浇注过满的油墨引起的凸起。另一方面，在型腔没有完全充满的情况下也存在隐患，油墨固化和伴随的收缩之后在油墨颗粒中存在孔。虽然颗粒的精确形式不是很重要，但是颗粒中的大孔和颗粒上的凸起也不希望存在，因为它们妨碍油墨颗粒在油墨颗粒喷油剂量系统中的自由流动。为了避免这些凸起或孔，可以选择仔细控制浇注过程，例如避免型腔的浇注过满或不完全充满。然而，实际上应该观察到即使良好控制浇注过程，所制成的颗粒仍然有一部分存在太大的孔或凸起，这是因为型腔尺寸的变化和油墨粘度的变化，该粘度对于制造量来说是不利的。一种解决方法是将具有凸起的颗粒进行额外的加工处理，以试图去除所述凸起。这实际上除了增加成本之外，应该观察到大部分颗粒还超出规范，因为只能部分去除凸起，或者因为去除凸起的同时在颗粒内产生大量的孔。

发明内容

[0005] 本发明的一个目的是提供一种用于制造热熔油墨颗粒的方法和模具，其中当所形成的油墨颗粒引入喷油剂量系统时基本上没有妨碍这些颗粒自由移动的孔和/或凸起。

[0006] 本发明的另一个目的是提供一种用于制造热熔油墨颗粒的方法和模具，其中即使当油墨材料倾向于粘结在型腔壁上时，所述颗粒也能可靠和可再生地从所述模具去除。

[0007] 为了达到这些目的，提供一种根据本发明的用于制造热熔油墨颗粒的方法和模具。特别是，在本发明的第一方面，一种用于制造热熔油墨颗粒的方法，其包括下列步骤：

[0008] 将熔融油墨通过形成在模具的第一模内的填充孔浇注到至少由模具的第二模和第三模限定的型腔内，以便过量填注所述型腔，其中第一，第二和第三模可分开地彼此结合，

[0009] 允许油墨在模具中冷却和固化，

[0010] 将第一模与第二和第三模分开，从而去除任何溢出的固化油墨并且暴露第二模的填充口，以及

[0011] 将第二和第三模分开并且从它们之上去除油墨颗粒。优选的是，型腔大致为球形。典型的热熔油墨是已知的，特别可以从欧洲专利申请EP0856 565，EP0978 548，EP1067 157和EP1221 467中得知。

[0012] 根据本发明，型腔过量填注液体油墨。因此，当所述油墨固化时，尽管伴随收缩，但是通常只有一部分油墨固化在第一模中的填充孔内。当第一模与限定型腔的模分离时，在油墨颗粒从型腔去除之前，同时去除从型腔凸入填充孔的油墨。由第一模和第二模之间的接触面很好地限定凸起和型腔中的油墨颗粒之间的分界面。因此，当所形成的油墨颗粒引入喷油剂量系统时基本上没有妨碍这些颗粒自由移动的孔和/或凸起。

[0013] 在本发明的一个实施例中，填充孔的最小直径是型腔直径的10％至30％。填充孔的最小直径太小会妨碍填充过程，但是最小直径太大会使颗粒具有太大的平面，这对于颗粒的流动特性不利。因此，填充孔具有大致圆锥形。其优点是在第一模与其它模分离之后能够容易地去除保留在第一模内的油墨凸起，例如将喷嘴或销作用在填充孔内的油墨凸起上来将油墨凸起去除。

[0014] 另外，当第一模与其它模分离时，第二模的填充口被暴露，从而使一部分油墨表面暴露。当第二模与第三模分离时，油墨颗粒粘在第二模上。在这种情况下，借助于作用在油墨颗粒上的喷嘴或销通过填充口从第二模喷射来去除油墨颗粒。可选择的是，通过振动模可以将颗粒从第二或第三模上分离。

[0015] 为了避免颗粒粘在第三模上，参考EP1260562，型腔中的油墨以引起充分收缩的冷却速度进行冷却，以使固化的油墨至少从第三模上分离。这通过将冷却气体如空气或冷却液体引入形成在例如第三模上的通道，或通过将整个模具热接触冷却体或放置在冷却室来完成。如上所述，虽然热熔油墨的收缩量相当低，但是当它们固化时这种油墨表现出某种收缩效果。对于一般使用的热熔油墨组分来说，已经发现收缩量依赖于油墨固化时的冷却速度。当熔融油墨浇注到型腔时，油墨的热量通过模具的壁散失，并且固化过程在型腔的内壁开始，然后继续到颗粒的内部。应该观察到收缩引起颗粒整体上相对均匀的压缩，而不是引起颗粒内部空隙的形成。因此，颗粒在型腔固化时的压缩强制油墨材料的外层与模具的壁面脱离和分开。因此，从模具中去除颗粒能够通过正确控制收缩量即正确调节冷却速度来实现，固化过程以冷却速度来进行。

[0016] 为了避免颗粒粘在第三模上，参考EP1236577，在分开第二和第三模之前，固化的油墨颗粒与型腔壁通过加热至少一部分模具来分离，以便颗粒的表面层再熔融。这在非常短的时间可以获得。因此，可以从型腔以有效和明确地方式去除颗粒。由于不需要使用分离剂，因此热熔油墨的质量不会降级。在第二和第三模分离之前加热模具的第三模时，可以确实从第三模释放颗粒并且所述颗粒可以与第三模分离，利用这一点，颗粒倾向于粘在没有被加热的第二模。然后，颗粒可以通过上述实施例的任何合适的装置从第二模释放。

[0017] 在本发明的另一实施例中，制造油墨颗粒的方法使用包括四个模的模具。尤其是，所述模具包括具有大致的平的接触面并且可分开地结合第三模的第四模。在该模具中，型腔通过与填充孔相通的第二模上的孔以及与第二模的孔和第四表面的接触面通过喷射孔相通的第三模上的孔限定。在第二模和第三模分开之前，所述方法还包括第四模与第二和第三模分开的步骤，从而暴露第三模的喷射孔。一旦所述模分开，油墨颗粒就可以通过从第二或第三模喷射将其去除，具体是第二模还是第三模依赖于颗粒粘在哪一个模，或者通过作用在油墨颗粒上的喷嘴或销分别通过填充孔或喷射孔来去除。这种优点是不管颗粒倾向于粘在哪一个模具壁，所述颗粒均能够可靠和可再生地从模具去除。

[0018] 根据本发明，模具形成具有多个型腔和多个相应填充孔的多模具。

[0019] 在本发明的第二方面，公开了一种制造热熔油墨的模具，所述模具包括第一模和至少一个第二和第三模，每一个模均可分开地彼此结合，所述第一模具有填充孔，该填充孔与第二和第三模限定的相应型腔相通。优选的是，所述型腔大致为球形。

[0020] 型腔可以通过与第一模内的填充孔相通的第二模上的孔和与第二模内的孔相通的第三模的腔限定。在第一种选择中，模具还包括可分开地结合到第三模上的第四模，其中所述第三模的型腔具有与第四模的表面相通的孔，以便型腔由第二，第三和第四模限定。在这种情况下，第四模接触第三模的表面大致为平面。在第二种选择中，所述模具还包括可分开地结合到第三模上的第四模，其中所述第三模的型腔是与形成在第四模内的腔相通的孔，以便型腔由第二，第三和第四模限定。

[0021] 在本发明的一个实施例中，限定型腔的模具边缘具有0.6um或更低的表面粗糙度Ra。其优点为颗粒倾向于粘在边缘的力相当小，因此容易通过重力，喷射或振动去除。在上下文中，模具也优选由具有高导热性的材料如钢或铝这样的金属制成。

附图说明

[0022] 图1至图5根据本发明的一个实施例示意性地示出了用于模制热熔油墨颗粒和将它们从所述型腔去除的方法；图6至图9根据本发明的另一实施例示意性地示出了用于模制热熔油墨颗粒和将它们从所述型腔去除的方法。

[0023] 结合附图，本发明在下面进行详细描述。其中公开了几个实施例。但是，仅仅通过所附的权利要求书的术语限制在本发明的范围内，本领域技术人员很显然可以推测几个其它相等的实施例或其它实施本发明的方法。

具体实施方式

[0024] 图1为沿具有多个型腔和多个相应填充孔的多模具的线AA’的顶视图和剖视图。为了示出多个模具和模具方法，示出了四个型腔1和四个相应填充孔2。所述多模具由四个模组成，所述模紧固但是也通过连接装置如螺钉(未示出)可分开地彼此结合。实际上，可以提供几百或几千个型腔。所有的四个模具有大致盒状，并且由钢制成。也可以使用其它金属，例如铝。也可以使用其它材料，如塑料，只要它们具有高导热性并且能够在不变形的情况下耐高达150℃的温度。在第一模3中开有扁平的圆锥形穿孔。这些穿孔指的是填充孔2。所述填充孔在与第二模的界面处具有最小的尺寸，所述第二模限定型腔的填充口
7。所述第二模4设有部分限定型腔的大致半球形杯状的带孔腔。这些形成在型腔中心的孔对齐并且填充孔和填充口7配合。第三模5也设有部分限定型腔的大致半球形杯状的带孔腔。分别形成在所述第二和第三模中的型腔基本上镜面对称。在所述第三模的型腔中心的孔在第四模6的界面处限定注射孔8。所述第四模接触第三模的表面大致为平面。

[0025] 与图2和图3所示的一样，为了制造油墨颗粒，熔融的热熔油墨10通过油墨供应通道13输送到多模具，所述油墨由喷嘴9通过填充孔2喷入型腔1内。协调填充过程，以便具有平均尺寸的型腔过量填注，以便熔融油墨部分充满填充孔。所述填充过程是连续的过程，其中可用的喷嘴比设在多模具中的型腔少，因此并不是所有的型腔都同时进行充填。在这种情况下，当型腔的第一部分过量填注时，具有喷嘴的油墨供应通道相对于多模具移动，以便将多模具的下一部分移到喷嘴的位置，因此充填过程重复进行。可选择的是，可用的喷嘴数量至少与型腔的数量一样多，以便所有的型腔能够同时进行充填。喷嘴和油墨供应通道由热绝缘材料包围，以阻止熔融油墨在喷嘴或油墨供应通道内过早地固化。在填充过程之后，型腔和填充孔中的油墨被冷却和固化。因此，形成大致球形的颗粒11，所述极大部分颗粒具有延伸入填充孔2的凸起12。所述固化过程伴随有油墨的收缩，所述收缩依赖于冷却速度和油墨组分。所述收缩可以导致油墨颗粒的外表面与限定型腔的各模的边缘分离。这种收缩相当受限制。实际上，所述收缩为整个体积的大约1-3％。

[0026] 接着，如图4所示，第一和第四模与第二和第三模通过提升第一模和降低第四模而分开，从而暴露填充口7和注射孔8。因此，填充孔内的油墨凸起12也与型腔中的油墨分离。当分界面又限定时，颗粒在其顶部具有大致平面和由填充孔的圆形区限定的圆形面。这种圆形面的直径大约为油墨颗粒直径的25％。油墨颗粒具有12cm的直径。油墨颗粒一般具有从7cm至15cm的预定直径，但是本发明当然不会限制在此范围。颗粒在底部也具有大致平面和由注射孔的圆形区限定的圆形面，所述颗粒接触第四模的平面。这种圆形面的直径大约为油墨颗粒直径的25％。

[0027] 接着，如图5所示，所述模具的第二和第三模彼此分离。一部分颗粒粘在第二模4上，但是另一部分颗粒仍然保留在下部的第三模5上，因为它们粘在第三模上，或者因为它们已经与模12分离，它们与下模14脱离。仍然粘在模上的颗粒只是稍微粘在它们上面，部分因为它们受到某种收缩，以及因为限定型腔的第二和第三模的边缘具有大约为0.5的低表面粗糙度系数Ra。分别粘在第二和第三模上的颗粒分别通过从填充孔插入销而能够从喷射孔去除，从而在不损坏颗粒的情况下喷射出它们。代替插入销，喷嘴也可以分别定位在填充孔和喷射孔，用于在压缩空气的作用下喷射出颗粒。从模去除的油墨颗粒可以进行收集。

[0028] 因此，制造颗粒11的模制过程就完成了。在使用上述的销或喷嘴从第一模去除凸起12之后，所有的模再循环使用在另外的模制循环过程中。

[0029] 根据本发明的另一实施例，与图1至图5公开的模制过程相类似的模制过程在图6至图9中公开，图6至图9使用改变的多模具并且生产出形状稍微不同的颗粒。在下面的主要描述中，重点描述与上述实施例的不同之处，因此上述实施例的启示也将结合到下面的描述中。图6示出了沿具有多个型腔和多个相应填充孔的多模具的线AA’的剖视图。其中示出了四个型腔1和四个相应的填充孔2。所述多模具由四个模组成，所述模紧固但是也可通过连接装置如螺钉(未示出)可分开地彼此结合。所有的四个模具有大致盒状，并且由钢制成。所述第一模3包括填充孔2并且限定填充口7。所述第二模4设有部分限定型腔的大致半球形杯状的带孔腔。第三模5也设有带孔腔，其中每一个腔限定一段球，所述球部分限定型腔。在所述第三模的型腔中心的孔在第四模6界面处限定喷射孔8。所述第四模6设有限定几段球的腔，所述球部分限定型腔。在第三模中的带孔腔和第四模中的相应腔形成的组合腔大致为半球形杯状。分别由第二模形成的腔和由第三和第四模形成的组合腔大致镜面对称。模制过程的连续步骤在图7至图9中示出，图7至图9为与图2至图5描述的步骤相类似。虽然附图对清楚地目测这些步骤不是足够地详细，但是所形成的颗粒的不同之处仅仅是在一侧，即在填充孔侧为平面，而不是与上述实施例描述的在两侧均为平面。