CN104924553B - 塑性材料的注射模制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑性材料的注射模制方法，所述方法借助于模制装置将塑性材料注射模制至模腔中，该模制装置包括经加压的流体塑性材料的分配器（2），该分配器（2）连接至至少一个注射器（34），该注射器（34）包括能够在完全关闭位置和打开位置之间移位的针阀（7）。该方法包括在所述针阀（7）从所述完全关闭位置移位至所述打开位置之后的充填步骤、将所述针阀（7）保持在所述打开位置的情况下经加压的塑性材料的密填步骤、以及在针阀（7）完全关闭之前使其处于至少一个部分关闭的中间位置的移位和保持步骤。

Description

塑性材料的注射模制方法

技术领域

本发明涉及一种注射模制方法，所述方法借助于模制装置将塑性材料注射模制至模腔中，该模制装置包括加压流体塑性材料的分配器，该分配器连接至至少一个注射器，该注射器包括能够在完全关闭位置和打开位置之间移位的针阀。

通常地，这些注射模制方法包括在针阀从完全关闭位置移位至打开位置之后用塑性材料充填模腔的充填步骤，其后是用于将加压的塑性材料注射至腔中的密填步骤（packing step），其中，针阀被保持在打开位置。针阀随后从打开位置移位至完全关闭位置，并且在等待时间之后，使得塑性材料能够固化，所模制的物件被从模中取出。

背景技术

对于需要高品质（关于机械概况和从美学观点而言，例如在特别大型的机动车辆部件的情形中）的物件的注射模制，模制装置通常使用分布在模的不同区域中的特定数目的注射器。在这些注射器由单个分配器（通常位于模腔的中心区域）来供给的情形中，可在与（一个或多个）中心注射器或第一注射器靠近的腔的区域所注射的塑性材料的压力和密度和与（一个或多个）周向注射器或第二注射器的区域相对应的所注射的塑性材料的压力和密度之间产生显著的差异。出于这一原因，在这些情形中使用分级注射（cascadeinjection），其中，模腔的充填步骤由顺次地指令不同注射器的针阀打开来执行，以使得从中心区域朝向周向区域逐步地充填模腔，或者确切地说，通过打开第一注射器，随后打开第二注射器。在这一情形中，第一注射器的针阀在整个注射循环期间能够保持打开，或者能够移位至关闭位置，其后是第二注射器的针阀的打开。通过这种方式，改进了对充填模腔前部的进给，并且减少了由腔的初始充填区域中的塑性材料累积所导致的局部压力。

特别地，在这种类型的顺次注射的情形中，因为某些区域可以接收较多量的塑性材料而其它接收较少，充填步骤后的密填步骤必须使腔的不同区域和各个注射器之间保持平衡。任何不平衡和过密填（overpacking）导致模制步骤期间的模制件的变形问题、机械性质随之减弱的张力调整（tensioning）、厚度的局部增加，以及某些情形中的细丝（filaments）和破损。

类似问题（尽管是次要的）还可能在物件的注射模制中发生，该物件的尺寸不一定需要顺次的处理方法。

发明内容

本发明的目标是解决过密填的问题，减少所注射的塑性材料的流动和压力，期望的是，这一问题可能会在此表现出来。

根据本发明，这一目标是由于在权利要求1的前序部分中限定的类型的注射模制方法来实现的，权利要求1的特殊特征在于这样的事实，其包括了附加步骤，该附加步骤将前述至少一个注射器的针阀移位和保持在至少一个部分关闭的中间位置。

部分关闭的这一附加步骤可在接近充填步骤结束时、或者在密填步骤期间、或者甚至在充填步骤和密填步骤之间来具体实施。

得益于这一解决思路，可以最佳地使模腔内的塑性材料的压力和分布保持平衡，特别是在顺次注射的情形中（然而不是排他地）。

可以存在针阀的部分关闭的一个或多个位置，并且其可根据从充填步骤开始所流逝时间或者根据从充填步骤开始所注射的塑性材料的体积来具体实施。通常，针阀在部分关闭的位置和完全关闭位置之间的行程可在0.1和5 mm之间。

附图说明

现在将参考附图详细地描述本发明，该附图完全借助于非限制性示例而提供，在附图中：

图1示出了所模制的塑性材料的物件的示例，该塑性材料的的物件的模制方法是根据本发明借助于主要在该附图中示出的装置来具体实施的，

图2是示出了模制装置的细节的局部剖视图，

图3、4、5和6是在模制方法的分别的连续步骤期间图2的细节的比例放大的视图，以及

图7-8、9-10和11-12参考图1的物件而示例性地示出源自根据本发明的方法的效果。

具体实施方式

图1表示所模制的塑性材料的物件，根据本发明的方法对于该物件是特别有利的：该物件是用于机动车辆的保险杠P，其具有这些特性，即相对于厚度（2-3 mm）的大尺寸（1200-1500 mm的长度）、平均较大的重量（通常高于1200-1500 g）、因其在汽车上的可见位置的高的美学价值，并且对于任何后续的处理（例如上漆，以获得极好的美学效果）的需求要求高质量的塑性支撑，而没有美学性质上表面缺陷，且没有在所述模制方法期间由变形所导致的塑性材料的化学/物理性质上的局部缺陷。凭借根据本发明的方法而有效的其它物件可（例如还是涉及汽车领域）包括由非常具有工艺性和粘性的塑性材料（例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯）制成的板，借此注射压力达到非常高的值。

仍参考图1，示意性地示出注射模制装置，其通常用于生产物件P：塑化单元1使塑性材料变形，经过单个热流道分配***2经由连接至热流道分配***2的多个注射器3、4将塑性材料注射至模腔（未示出）中。注射器3定位在模的大致中心的注射通道处，而注射器4定位在周向注射通道处。

图2以较不示意性的形式示出连接至热室2的注射器3（或4）的一个：所述注射器（以完全常规的方式）包括设置在其自由端处的具有喷嘴末端6的喷嘴5，喷嘴末端6的打开和关闭由针阀7控制，借助于流体或电致动器8，针阀7能够沿着喷嘴5沿轴向在完全关闭位置（在图3和6中示出）和完全打开位置（在图4中示出）之间移位。

通常地，通过每个注射器3、4来运转的模制循环涉及从针阀7的完全关闭位置（图3）开始，打开该针阀7（图4）以允许塑性材料在充填步骤期间从热室2流动至模腔中。

所述打开可以是完全的，如在图4中由高度FO指示，或者是几乎完全的，如由高度S指示。

在该步骤期间，在可能对塑性材料的速度/流动速率进行控制的情况下，经注射的塑性材料的压力增加，并且模腔被充填至95-99%。

在充填步骤之后是保持或密填步骤，其中，针阀7被保持在完全或几乎完全打开位置，以使该充填平衡，并且经注射的塑性材料在短时间内（通常5-10秒）被保持加压，可能地在预定压力曲线之后。这一步骤用以补偿塑性材料从流体状态到固体状态的自然收缩（0.5-1%），以确保所模制的部件的每个区域均冷却下来，在仍处于熔融状态的芯部中具有足够的压力。

所模制的材料靠近注射点的区域在芯部处具有较大的压力，而在更加远离注射点的区域处压力较低。此外，在靠近注射点的区域之间也存在压力差，所述注射点可能比其它注射点保持打开更久，或者在更靠近热室2的中心的区域之间也存在压力差。具有更大压缩的区域会“过密填”，或者确切地说将表现出更大的局部密度并将具有更低的体积收缩，因此使所模制物件的变形成为必然。相反地，未被充分密填的区域将具有更低的密度和更高的收缩，并且将因此趋于使物件缩小，在这种情形下还会使其变形。在图7-8和9-10中分别示出了这两种情况：图7和9以所有注射器3、4的打开状态并且以中心注射器3完全关闭的状态分别地示出了物件P的前面，其中定量的表示所注射的塑性材料的密度的变化。

图8和9在俯视图中示意性地示出物件P，对比于由短划线所表示的理论轮廓，用连续线突出地示出变形。在第一个情形中（图8），物件P在其中心部分具有更明显的弯曲，这是由于在该区域的塑性材料的过密填，而由于较低的密填，物件P在端部处具有较不明显的弯曲。在第二个情形中（图10），由于密填不足，物件P的中心区域甚至具有凹部。

图11和12以与图7-8和9-10相同的图表形式表示了与根据本发明的模制方法的独特特性相对应的情况：接近充填步骤的结束、或者在充填步骤和密填步骤之间、或者甚至在密填步骤期间，对应于物件P的中心区域的注射器3的针阀7从图4的打开位置移位至图5中表示的部分关闭位置。在这一步骤中，根据模腔的不同区域中的压力的平衡，其中，注射器3的针阀7保持在部分关闭的位置，周向注射器4的针阀7保持在完全或部分打开的位置。

在部分关闭的这一中间位置，就针阀7能够随后运动到逐渐靠近完全关闭位置的部分关闭位置的意义而言，其可以是单一的或多个的，喷嘴末端6的上游压力大于下游压力，即大于模腔的相应区域内的压力。这一压力差确定了所注射塑性材料在模腔的这些区域中的较低的局部密度，并消除了过密填。换句话说，针阀7的半关闭的中间位置（其在其重新完全关闭之前，在图6中表示，并对应于注射循环的结束）允许腔内材料更好的分布和压力更好的平衡，因此模腔内的塑性材料的压力和密度更加均匀。通过这一方式，在工艺结束时所模制的块件P具有（图12）基本上对应于理论设计的构型。

应该注意到，在部分关闭的（一个或多个）中间位置的针阀7的移位和保持的附加步骤可通常根据从充填步骤开始所流逝时间和/或根据从充填步骤开始所注射的塑性材料的体积，借助于未示出的且可操作地连接至致动器8的电子控制单元来具体实施。

通过示例，针阀7的端部从图5中的部分关闭的位置到图6中的完全关闭的位置的距离可在0.1和5 mm之间。

为改进和便于针阀的参数和关闭行程的设置，压力传感器（未示出，因为其在本领域技术人员所认识的范围内）可方便地安装在模腔中，在靠近注射点但与注射点仍有一定距离的点处，以借助于电子控制单元检测并因此平衡压力趋势。替代地，可以借助于所测量的样板来识别最佳的模制条件，该样板构造成对理论形式的局部偏差进行量化。

应该注意到，尽管已参考顺次的模制方法来描述本发明，其还可以有利地应用至非顺次的注射模制工艺，这允许在任何情形中生产具有改进机械性质和美学品质的物件。

Claims (10)

1.注射模制方法，所述方法借助于模制装置将塑性材料注射模制至模腔中，所述模制装置包括经加压的流体塑性材料的分配器（2），所述分配器连接至至少一个注射器（3、4），所述至少一个注射器（3、4）包括能够在完全关闭位置和打开位置之间移位的针阀（7），所述方法包括在所述针阀（7）从所述完全关闭位置移位至所述打开位置之后用塑性材料对所述模腔的充填步骤、当所述针阀（7）保持在所述打开位置时经加压的塑性材料在所述模腔内的密填步骤、以及随后所述针阀（7）从所述打开位置移位至所述完全关闭位置，所述模制装置包括多个第一和第二注射器（3、4），所述多个第一和第二注射器（3、4）分别布置在所述模腔的大致中心区域和一个或多个大致周向区域处，并且其中，所述充填步骤由顺次地控制所述第一和第二注射器（3、4）来执行，使得所述第一注射器（3）的针阀（7）在所述第二注射器（4）的针阀（7）之前从所述完全关闭位置移位至所述打开位置，由此，所述模腔从所述大致中心区域朝向所述大致周向区域被逐步充填，所述方法包括附加步骤，在所述附加步骤中，所述针阀（7）移位并保持在至少一个部分关闭的中间位置，所述方法的特征在于，所述附加步骤针对所述第一注射器（3）的针阀（7）来执行。

2.根据权利要求1所述的注射模制方法，其特征在于，所述附加步骤在所述密填步骤期间执行。

3.根据权利要求1所述的注射模制方法，其特征在于，所述附加步骤在接近所述充填步骤结束时执行。

4.根据权利要求1所述的注射模制方法，其特征在于，所述附加步骤在所述充填步骤和所述密填步骤之间执行。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的注射模制方法，其特征在于，所述附加步骤根据从所述充填步骤开始所流逝的时间来执行。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的注射模制方法，其特征在于，所述附加步骤根据从所述充填步骤开始所注射的塑性材料的体积来执行。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的注射模制方法，其特征在于，所述中间位置是单一的。

8.根据权利要求1至4中的任一项所述的注射模制方法，其特征在于，提供了多个中间位置。

9.根据权利要求1至4中的任一项所述的注射模制方法，其特征在于，在所述针阀（7）的所述至少一个中间位置和所述完全关闭位置之间的距离是在0.1和5 mm之间。

10.根据权利要求1至4中的任一项所述的注射模制方法，其特征在于，其通过检测所述模腔内的压力而被控制。