CN1079046C - 用非树脂流体辅助的树脂注塑方法 - Google Patents

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Abstract

一种非树脂流体辅助的树脂注塑的方法，用于生产有高表面光洁度的成型树脂制品，该法包括用熔融树脂对密封注模的模腔进行过量充模，形成分别面向模腔的相对内壁的有第一和第二相对表面的熔融树脂体，其中按指定的过量充模比进行过量充模，过量充模比对应于树脂的过量比，其量为模腔体积与当装模腔中的熔融树脂冷却到室温时，由于其收缩得到的树脂体积之差的30～90%，随后将加压的非树脂流体送入熔融树脂体第一表面侧的模腔中，从而将熔融树脂体第二表面压向远离非树脂流体引入侧的模腔内壁。用本发明的非树脂流体辅助的注塑法，可在不出现飞边的情况下有效地防止成型树脂制品的正面上出现凹痕。

Description

用非树脂流体辅助的树脂注塑方法
发明背景
发明范围
本发明涉及一种非树脂流体辅助的注塑方法。更具体地说，本发明涉及一种用非树脂流体辅助的树脂注塑的方法，用于生产有高表面光洁度的定型树脂制品，其中用指定数量的熔融树脂对模腔进行过量充模，形成有分别面向相对的模腔内壁的第一表面和第二表面的熔融树脂体，随后将加压的非树脂流体送入熔融树脂体的第一表面侧的模腔中，从而将熔融树脂体的第二表面压向远离非树脂流体引入侧的模腔内壁。用本发明的非树脂流体辅助的注塑方法，可防止在定型的树脂制品的正面上出现凹痕，而又没有出现飞边的问题。本发明的非树脂流体辅助的注塑法对生产这样的定型树脂制品特别有效，这样的制品在其正面上的局部地方有突出部分如筋、浮雕等，定型树脂制品在这些部分增厚。
相关技术的讨论
大家都知道，当用熔融树脂注塑生产有较大厚度的或在其背面局部地方有突出部分的定型树脂制品时，由于熔融树脂在其冷却的过程中体积收缩，有可能在定型树脂制品的正面上出现凹痕。为防止在定型树脂制品的正面上出现凹痕，通常已知这样一种方法，其中当施加注塑压力时，使用高的压力，并在注塑后，当注塑的熔融树脂冷却的同时仍然保持压力。(该法下文称为“树脂加压法”。)在这一树脂加压法中，施加的注塑压力通常为500～2000Kgf/cm2，按模腔中最大的树脂压力计。
但是，正如Japanese Patent Application Laid-Open SpecificationNo.50-75247中公开的，上述树脂加压法存在一些问题。例如，在两个阶段中难以恰当地施加压力，以便达到树脂加压法希望达到的效果，以致模塑操作常常变得很麻烦和耗时。此外，在树脂加压法中，生产的定型树脂制品可能沿模的分模线形成飞边。所以，除去飞边是必要的，因此不可避免会产生这样一个问题：在模塑操作中必须增加工作量或步骤。另一方面，在树脂加压法中，为了防止出现飞边，当采用相当低的压力时，在一部分定型的树脂制品上可能出现凹痕，它们在远离模腔的浇口处，即在不能达到令人满意的树脂压力的部分。
为了解决树脂加压法的这些问题，上述Japanese Patent Applica-tion Laid-Open Specification No.50-75247提出一种气体辅助的注塑法，其中使用一含固定模瓣和可动模瓣的注模，可动模瓣的内壁有突向固定模瓣内壁的模芯，以致由固定模瓣和有模芯的可动模瓣确定凹形的模腔。模芯有一沿纵轴方向延伸的孔，该孔的顶部安装一提升阀。在该法中，熔融的树脂注入模腔后，操作提升阀向上推熔融树脂体，以致在模芯和在凹形模腔中形成的凹形熔融树脂体的内表面之间形成一空间，然后通过提升阀将加压的气体送入上述空间，从而将熔融树脂体的外表面压向远离模芯的模腔内壁。这一气体辅助的注塑法用来通过使用加压的气体以防止出现凹痕，代替使用上述树脂加压法中的两阶段加压，如上所述，后一方法可能伴有沿模腔的分模线出现飞边。在Japanes Patant Application Laid-Open Specifi-cation No.50-75247中，没有说明注入的熔融树脂的量。
WO90/06220(对应于US5273707和EP400135)公开一种气体辅助的注塑法，其中将体积小于模腔体积的熔融树脂注入模腔，具体地说为模腔体积的90～95％，然后将加压气体送入模腔中剩余的空间中。但是，在模腔的内壁(远离气体引入侧)和注入模腔的熔融树脂之间可能形成间隙。因此，气体可挤入间隙，使凹痕出现。
由上述可看出，在传统的气体辅助的注塑法中，为了防止飞边的出现以及为了确保加压气体引入模腔中有一定空间，将等于或小于模腔体积的熔融树脂注入模腔。
WO93/14918公开了使用一种有密封结构的注模，其中不仅可动模瓣和固定模瓣之间的分模线而且顶销和在可动模瓣中的顶销滑动孔内壁之间的空间都被密封。另外，该专利还指出，在模腔周围一部分内壁有突出部分形成的堰(如类似筋的结构)，在内壁上它用来接受气体的压力，以致气压可有效地施加到注入的熔融树脂的所需部分，以防止出现凹痕。
但是，虽然使用有密封结构的注模并加有堰，也不可能防止加压气体挤入注入的熔融树脂体的表面侧的一部分模腔中，而该表面应压向面向它的模腔内壁。所以，上述熔融树脂体的表面和面内它的模腔内壁之间不能达到紧密接触，使生成的成型树脂制品的表面光洁度不能令人满意。另外，因为在模腔内壁有堰，要生产的成型制品的设计灵活性不可避免地受到限制。此外，在WO93/14918中指出，模腔用熔融树脂装满或接近装满。
最近，大型成型制品如汽车部件和家用电器外壳的需求不断增加。可通过不必进行后加工如上漆和电镀，来使生产费用降低，所以生产有极好表面光洁度的成型树脂制品是希望的，在该制品中将凹痕降到肉眼不能察觉的程度以及制品有极好和均匀的光泽。
但是，正如上述，在传统的注塑法中，当要生产的成型树脂制品在其背面有局部突出部分，其突出部分较厚时，在不出现飞边问题的条件下，不能使其正面在对应于局部突出部分出现凹痕缺陷降到令人满意的程度。
发明概述
由于上述原因，本发明人进行广泛深入细致的研究，以便解决上述背景技术方法不可避免伴随的问题。
由于上述研究的结果，意想不到地发现，在一非树脂流体辅助的树脂注塑的方法中，当在预选的注入温度和压力条件下，按指定的过量充模比[对应于树脂的过量比，其量为模腔体积与当装在模腔中的熔融树脂冷却到室温时由于其收缩得到的树脂体积之差的30～90％]，用熔融树脂对密封注模的模腔进行过量充模时，从而形成有相对第一和第二表面的熔融树脂体，然后将加压的非树脂流体送入在熔融树脂体第一表面一侧的模腔中，使熔融树脂体压向面向第二表面的模腔内壁(该模腔内壁远离非树脂流体送入侧)，这样可有效防止出现凹痕，而又不出现飞边，从而生产出有极好表面光洁度的成型树脂制品。在这一新发现的基础上完成了本发明。
因此，本发明的第一个目的是提供一种用非树脂流体辅助的树脂注塑的新方法，该法不仅不产生凹痕，而且也不出现飞边，所以这种方法极适用于生产有高表面光洁度的成型树脂制品。
对于熟悉本专业的技术人员来说，本发明的上述的和其他的目的、特征和优点从以下详细说明和附后的权利要求再结合附图将变得很清楚。
附图的简要说明
在附图中：
图1是用于本发明的一种形式的密封注模的剖面图；
图2(a)和图2(b)分别是有顶销滑动孔的两种形式顶销的放大剖面图，顶销可在孔中滑动，该顶销孔分别在可动模瓣中；
图3是一种形式的有局部突出部分的定型树脂制品的局部剖面图。
图4是用于本发明的另一种形式密封注模的剖面图；
图5是一种形式的其中有非树脂流体通道的顶销的放大剖面图，示出部分可动模瓣和部分顶销支承板；
图6是表示在注入熔融形式树脂以前，如何加热面向熔融树脂体第二表面的模腔内壁的图示；
图7(a)是一种形式的成型树脂制品的平面视图；
图7(b)是图7(a)沿VII-VII线的剖面图；
图8是实施例3制得的成型树脂制品的表面光洁度状态图，其中过量充模比为57％；
图9是对比实施例3制得的成型树脂制品的表面光洁度状态图，其中过量充模比为0；以及
图10是对比例8中制得的成型制品的表面光洁度状态图，其中采用树脂加压法。
在图1至图10中，相同的数字和字母表示相同的部件和部份。
发明的详细说明
根据本发明，提供了一种用非树脂流体辅助的树脂注塑方法，以生产有高表面光洁度的成型树脂制品，该法包括：
(1)制得一有固定模瓣和与固定模瓣配套的可动模瓣的注模，从而提供一由固定模瓣的内壁和可动模瓣的内壁确定的模腔，模腔与树脂进口和非树脂流体进口相通，注模被密封以防止当非树脂流体送入模腔时从模中漏出；
(2)在预选的注入温度和压力条件下，通过树脂进口将熔融形式的树脂注入注模的模腔，其量W2用下式(I)表示：W2(克)＝W1(克)+Wx(克)(I)式中，W1由式W1＝ρ·V1确定，其中ρ为在常温、常压下测量的树脂密度(g/cm3)，V1由式V1＝V0·(1-X)确定，其中V0为模腔体积(cm3)，X为树脂的体积收缩率，体积收缩率由式
Figure C9419510000081
确定，其中Va为在预选的注入温度和压力下，预定重量的熔融形式树脂的体积(cm3)，Vb为在冷却到室温时预定重量的固体形式树脂的体积(cm3)；以及
Wx由式(II)确定：Wx＝ρ·γ·(V0-V1)    (II)式中，ρ为如上规定的，Y为0.3～0.9，V0和V1为如上规定的，因此用熔融树脂对模腔进行过量充模，形成有面向相对模腔内壁的第一和第二相对表面的熔融树脂体；以及
(3)将对树脂是惰性的加压的非树脂流体送入熔融树脂体的第一表面侧的模腔中，从而将熔融树脂体的第二面压向面向所述第二表面的模腔内壁。
下文，将参考图1至图10详细地说明本发明方法。
在本发明方法的步骤(1)中，制得一种注模。该注模通常由金属材料如钢制成。
图1表示一种用于本发明的注模。如图1所示，用于本发明方法的注模1包括固定模瓣1a和与固定模瓣1a配套的可动模瓣，从而得到由固定模瓣1a的内壁2a和可动模瓣1b的内壁2b确定的模腔2。模腔2与树脂进口(注道衬套4的注道4a)和非树脂流体进口相通。注模1用密封设备3a～3e密封，以防止当将非树脂流体送入模腔2时从注模1中漏出。每一密封设备3a～3e都可为O型橡胶圈。就注模1来说，在可动模瓣1b远离模腔2一侧，有密封室7，它由可动模瓣1b的外壁、隔块8的内壁和底板9的内壁确定。密封室7装有顶销支承板6和许多顶销5，每一个顶销可靠连接到可动模瓣1b一侧上的顶销支承板6(如图1所示)，可动模瓣1b有许多顶销滑动孔5a，其中可分别安装许多可滑动的顶销5。顶销支承板6由例如用螺栓和螺帽相互连接的两块板制成。每一顶销5穿过顶销滑动孔5a，在模腔2和密封室7之间延伸，以致在每一顶销滑孔5a的内壁和每一顶销5纵向延伸的四周之间产生一非树脂流体通道，每一顶销5有暴露到模腔2的前端。顶销支承板6可靠地连接到相对有许多顶销5的一侧的另一侧用于推动顶销支承板6推动的棒10上。
非树脂流体通道在可动模瓣1b的内壁2b中有一开孔端，该开孔端作为非树脂流体进口。
密封室7通过非树脂流体通道与模腔2液密相通，并通过口11与加压的非树脂流体源(未示出)相通。通过口11、密封室7和非树脂流体通道将加压非树脂流体送入和排出模腔2。
用于推动顶销支承板6的棒10可来回运动。在模腔2中制成成型树脂制品后，将其内壁2b附有成型树脂制品的可动模瓣1b与固定模瓣1a分开，使注模1打开。随后，移动棒10使顶销支承板6推向可动模瓣1b，因此与顶销支承板6相连的许多顶销5的前端从顶销滑动孔5a向外突出，从而从可动模瓣1b中顶出成型树脂制品。
更具体地说，在本发明方法中使用的注模1是能在步骤(2)注入到熔融树脂冷却固化的这段时间内保持流体密封状态的注模。在本发明中，术语“流体密封状态”指除了加压非树脂流体可通过非树脂流体进口送入和排出模腔2，任何流体都不能从注模1漏出的状态。
在图1的注模1中，为了达到注模密封，如图1所示装有密封设备3a～3e。密封设备3a用于密封固定模瓣1a和可动模瓣1b之间的分模线。密封设备3b用于密封固定模瓣1a和注道衬套4之间的界面。密封设备3c用于密封可动模瓣1b和隔块8之间的界面。密封设备3d用于密封隔块8和底板9之间的界面。密封设备3e用于密封顶销支承板6和底板9之间的界面。
就图1的注膜1来说，因为加压非树脂流体从可动模瓣1b侧送入模腔2，从而将熔融树脂的第二表面压向固定模瓣1a的内壁2a，因此，可省去固定模瓣1a侧的密封设备3b。
在本发明方法的步骤(2)中，在预选的注入温度和压力条件下，通过树脂进口(注道4a)将熔融形式的树脂注入注模1的模腔2，其用量(W2)用式W2(g)＝W1(g)+Wx(g)表示，其中W2、W1和Wx为如上规定的，从而有效地用熔融树脂对模腔2进行过量充模，以致生成的熔融树脂体的相对第一表面和第二表面分别紧密面对模腔2的内壁2b、2a。
在本发明方法的步骤(3)中，将加压非树脂流体送入熔融树脂体第一表面侧的模腔2中，从而使熔融树脂体的第二表面压向面向第二表面的模腔内壁2a。
在传统的气体辅助的注塑法中，为了试图解决树脂加压法产生的问题，即在树脂加压法中为了增加树脂压力进行过量充模引起的沿分模线出现飞边的问题，不用熔融树脂对模腔进行过量充模。
但是，本发明方法的一个最大的特征是用熔融树脂按指定的充模比对模腔进行过量充模。为什么模腔可用熔融树脂过量充模的原因在于，熔融树脂可被连续施加的注模压力的作用压缩。
为什么熔融树脂的过量注入(即模腔的过量充模)是有效的原因如下。当加压的非树脂流体在熔融树脂体的第一表面侧送入过量充模的模腔时，使加压的非树脂流体完全不致流入和挤入在熔融树脂体的第二表面侧的部分模腔中。所以，在模腔中熔融树脂体第二表面的整个面积可被紧密地压向面向第二表面的模腔内壁，以致生产出有高表面光洁度的成型树脂制品。
熟悉本专业的技术人员可能认为，过量熔融树脂注入模腔后，在模腔中不会留下空间，以致即使在步骤(3)中试图将加压的非树脂流体送入熔融树脂体第一表面侧的模腔，也难以送入非树脂流体，或者加压的非树脂流体的压力仅仅可作用在熔融树脂体第一表面的有限部位上。因此，熟悉本专业的技术人员可能会认为，它不可能将熔融树脂体第二表面的整个面积紧密地压向面向第二表面的模腔内壁。
但是，意想不到的是，本发明人令人吃惊地发现，只要过量充模的程度在本发明指定的范围内，在本发明方法的步骤(3)中不会出现上述这一问题，同时还发现，送入熔融树脂体第一表面侧的模腔的加压非树脂流体成功地用来使熔融树脂体第二表面的整个面积用令人满意的力均匀地压向面向第二表面的模腔内壁。此外，虽然通常已知，注入到模腔的熔融树脂数量越多，越可能出现飞边，但本发明人首次发现，即使用熔融树脂对模腔进行过量充模，只要过量充模的程度在本发明指定的范围内，通过使用密封模就可很好地防止飞边的出现。
如上所述，在本发明方法的步骤(2)中，在预选的注入温度和压力条件下，通过树脂进口将熔融形式的树脂注入模腔，其用量(W2)用下式(I)表示：
W2(g)＝W1(g)+Wx(g)    (I)。
在式(I)中，W1(g)表示在预选的注入温度和压力下，在不被压缩的条件下，装入(未过量充模)模腔的熔融树脂重量。在式(I)中，Wx(g)表示注入熔融树脂量[W2(g)]的过量部分。W1例如可用下法确定。首先，在预选的注入温度和压力条件下，通过树脂进口将较小重量的熔融形式树脂注入模腔，随后注塑，从而证实注入的熔融树脂尚未充满模腔。(就适宜的注入温度和压力条件来说，当树脂是聚苯乙烯时，温度通常为190～250℃，压力通常为500～2000kgf/cm2。)重复注塑，同时逐步地增加树脂重量，一直到可以证实注入的熔融树脂充满模腔而又不被压缩为止。这样测得的树脂重可用作式(I)的W1。如上所述，用式(II)确定Wx(g)：
Wx＝ρ·Y·(V0-V1)    (II)式中，ρ为如上规定的，Y为0.3～0.9，V0和V1为如上规定的。在式(II)中，Y为过量充模比。当Y用重量百分数表示时，本发明的过量充模比为30～90％。过量充模比优选为50～80％。
当过量充模比小于30％时，送入的加压非树脂流体可能挤进熔融树脂体第二表面侧的一部分模腔中，以致加压的非树脂流体不能令人满意地将熔融树脂体第二表面的整个面积充分压向面向第二表面的模腔内壁，所以成型树脂制品难以得到均匀的高表面光洁度。另一方面，当过量充模比大于90％时，飞边可能出现。为了除去飞边，需要费时的抛光步骤。此外，当过量充模比超过90％时，存在使模受损的危险。此外，因为面向熔融树脂体第二表面的模腔内壁结构变形而对熔融树脂体的第二表面局部过量推进，使成型树脂制品表面光洁度的均匀性受到损坏。但是，当过量充模比为30～90％，特别是50～80％时，意想不到地凹痕的出现可降到肉眼不注意的程度，而又不会使飞边出现和表面光洁度不均匀。就用于本发明的树脂来说，没有特别的限制。用于本发明方法的树脂可选自通常用于传统的注塑和挤塑法的那些树脂。可用于本发明方法的树脂包括热塑性树脂，如聚苯乙烯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元聚合物树脂、丙烯腈/苯乙烯共聚物树脂、甲基丙烯酸酯树脂、聚甲醛树脂、聚乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、改性聚苯醚和聚苯硫醚；以及热固性树脂。用于本发明的树脂可含有各种类型常规添加剂，如增塑剂、稳定剂、紫外线吸收剂、着色剂、脱模剂；纤维增强剂，如玻璃纤维和碳纤维；以及各种填充剂，如玻璃球、碳酸钙和滑石。这些添加剂可使用的数量为通常在背景技术中使用的数量。
下文中，将详细说明本发明方法的步骤(3)，即加压的非树脂流体的送入。
现参见图1，在步骤(2)完成后，将对树脂是惰性的加压非树脂流体送入熔融树脂体第一表面侧的模腔2中，从而将熔融树脂体的第二表面压向面向第二表面的模腔内壁2a。步骤(3)可在步骤(2)后立即进行。另一方面，步骤(2)和步骤(3)之间可有适当的时间间隔，只要步骤(3)在熔融树脂体固化以前进行。
在图1中注模1的情况下，当加压的非树脂流体由非树脂流体源(未示出)提供时，加压的非树脂流体从非树脂流体孔11进入密封室7。
可用于本发明的非树脂流体的例子包括在室温下为气态的物质，如氮气、空气、二氧化碳和氩气；以及在室温下为液体的物质，如水。惰性气体如氮气是优选的。加压的非树脂流体的适合压力与许多因素有关，如所用的树脂类型以及要生产的成型制品的形状和大小。但是，非树脂流体的压力通常为5～100kgf/cm2G。
通过增加加压的非树脂流体在密封室7中的压力，在密封室7中的加压非树脂流体通过在每一顶销滑动孔5a中的内壁和每一顶销5纵向延伸的四周之间形成非树脂流体通道送入模腔2。更具体地说，加压的非树脂流体送入面向模腔内壁2b的熔融树脂体的第一表面侧的模腔2。因此，熔融树脂体的第二表面被压向面向第二表面的模腔内壁2a。因此，当熔融树脂体冷却固化时，可制得有高表面光洁度的成型制品，即有极好光泽的制品以及有极好的模腔内壁2a结构重复性的制品，它没有凹痕。
通常，在顶销5和在可动模瓣1b中形成的顶销滑动孔5a的内壁之间必定形成一个空间，以致非树脂流体可通过这一空间自由流动。所以，原则上不需要提供另外的空间。但是，通过将通常为圆形的顶销5改成如图2(a)和2(b)所示的形状，可为加压的非树脂流体更平稳地进入提供更宽的空间。
在无论哪种情况下，都要求不使熔融树脂挤入顶销5和可动模瓣1b的顶销滑动孔5a的内壁之间的空间，而只允许加压的非树脂流体平稳地通过它流动。
将加压的非树脂流体从可动模瓣1b侧送入不是必要的。如果需要，加压的非树脂流体可从固定模瓣1a侧送入。但是，在这种情况下，在固定模瓣1a中有适合的非树脂流体供料路线是必要的。例如，以这样的方式在固定模瓣1a中可有非树脂流体供料路线(有类似图4所示的由孔口13、水平和垂直的非树脂流体通道12和12a构成的路线)，以致非树脂流体开向模腔2的进口处在固定模瓣1a的模腔内壁2a中。
如上所述，在本发明的一个优选实施方案中，将加压的非树脂流体送入熔融树脂体的第一表面侧的模腔中，从而将熔融树脂体的第二表面压向面向第二表面的模腔内壁，以致对应于熔融树脂体第二表面的成型树脂制品的表面有高的表面光洁度。所以，熔融树脂体的第一和第二表面分别对应于成型树脂制品的背面和正面。
将加压的非树脂流体注入后，将模腔2中的熔融树脂冷却固化。此后，从模腔2中排出加压的非树脂流体。接着打开注模1，从可动模瓣1b中顶出成型树脂制品。
本发明的方法特别适用于生产在对应于熔融树脂体第一表面侧有局部突出部分的成型树脂制品，成型树脂制品在突出部分有较大的厚度(即突出部分，如筋、浮雕以及组合)。具体地说，本发明的方法用于生产这样的异型制品是特别有效的，在该制品中壁厚(图3中用字母t表示)、局部突出部分的宽度(图3中用字母w表示)和局部突出部分的高度(图3中用字母h表示)有以下关系： 1 2 t < w < 10 t ；以及 1 2 t < h 。
当用传统的注塑法生产满足上两式的成型树脂制品时，很可能在成型树脂制品的一部分平面侧有凹痕，该部分对应于与局部突出部分有关的相反侧部分，在这部分成型树脂制品有较大的厚度(平面侧的上述部分在下文中简称为“增厚部分”)。此外，在这种情况下，成型树脂制品的增厚部分不可能得到均匀的光泽。
图4是可用于本发明的另一形式密封的注模的切面图。
图4的注模类似于但又有几点与图1的注模有区别。这两种注模之间的一个区别在于注模1的可动模瓣1b其中有另一将加压的非树脂流体送入模腔2的路线，如图4中表示的。这一另外的路线由孔口13、水平延伸通道12和垂直延伸通道12a构成。就这另一路线来说，通过孔口13和水平和垂直的非树脂流体通道12和12a将由流体源(未示出)提供的加压的非树脂流体送入模腔2。垂直延伸的非树脂流体通道12a在可动模瓣1b的内壁2b中有一开口端，开口端作为非树脂流体的第二进口。垂直的非树脂流体通道12a的开口上端有金属多孔材料14适当***其中。要求金属多孔材料14不让熔融的树脂挤入其中，但允许加压的非树脂流体平稳地流过。金属多孔材料14例如优选由烧结的颗粒不锈钢制成。非树脂流体的第二进口与非树脂流体源相通，该流体源可与另一流体源相同或不同，另一流体源与处于顶销滑动孔5a的开孔上端的另一非树脂流体进口(第一进口)相通。
图1的注模1和图4的注模1之间的另一区别在于图4的注模1有中心板15和密封设备3f。密封设备3f用于密封中心板15和可动模瓣1b之间的界面。中心板15适用于水平的和垂直的非树脂流体通道(未示出)，可在中心板15内，水平的非树脂流体通道与垂直的非树脂流体通道12a流体密封相连，和水平的非树脂流体通道有与非树脂流体源(未示出)相通的孔口(未示出)。在这样的情况下，孔口13和水平的非树脂流体通道12可省去。
在图4所示的注模1的情况下，密封室7可省去，如果每一顶销滑动孔5a的内壁和纵向延伸的每一顶销5的四周之间的空间被令人满意地密封的话。但是，通常难以使上述空间密封，而同时又能使顶销5在顶销滑动孔5a中滑动。所以，即使当加压的非树脂流体只通过孔口13和水平的和垂直的非树脂流体通道12和12a送入时，还是优选有密封室7。当顶销5的数目相当少时，优选通过两个路线引入加压的非树脂流体，即有密封室7的路线和有水平和垂直的非树脂流体通道12和12a的路线。
在图4的注模1中，可用固体金属碎片(未示出)代替上述的金属多孔材料14，只要在垂直的非树脂流体通道12a的内壁和垂直延伸的这样的固体金属碎片四周之间有使加压的非树脂流体流动的适合空间。固体金属碎片例如可有类似图2(a)和2(b)所示的两种形式的顶销5的剖面。如果需要，固体金属碎片可沿垂直的非树脂流体通道12a的整个长度延伸。
图5是其中有非树脂流体通道的另一形式顶销5的纵剖面放大图，有部分可动模瓣1b和部分顶销支承板6。如图5所示，顶销5可设计成有用作非树脂流体通道12a的中空结构，金属多孔材料14适当地***在模腔2一侧的开孔端部。在这种情况下，如图5所示非树脂流体通道12安装在顶销支承板6中。通过顶销支承板6内的水平非树脂流体通道12提供的加压的非树脂流体通过在顶销5中形成的垂直的非树脂流体通道12a流入模腔2。
在本发明的方法中，当注模由金属材料制成，优选在模腔内壁2a上装有绝热材料层，以致熔融树脂体的第二表面通过其上的绝热材料层压向模腔的内壁2a。用本发明方法的这一优选的方式，可明显改进成型树脂制品的正面(包括加厚部分)的光泽程度和均匀性。这一有益效果的原因在于在模腔内壁2a上安装的绝热材料层起到防止熔融树脂体的第二表面在与模腔内壁2a接触时迅速冷却的作用，以致在送入的加压非树脂流体的压力下将熔融树脂体的第二表面压向模腔内壁2a时，熔融树脂体的第二表面的良好流动性不会迅速丧失，因此加压的非树脂流体对第二表面的施压效果可明显改进。
上述绝热材料层优选由导热系数为60～0.06w/m·k的绝热材料制成。代表性绝热材料的例子包括聚酰亚胺、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯和陶瓷。绝热材料层的适合厚度与绝热材料的类型有关，但优选10～500μm，更优选30～200μm。
另一方面，在本发明中，面向熔融树脂体第二表面的模腔内壁2a可优选在步骤(2)中注入熔融树脂以前加热。通过涉及模腔内壁2a的预热的这另一方法，可以得到象用上述涉及使用绝热材料层的优选方式达到的相同的良好效果。在步骤(2)中注入以前加热模腔内壁2a例如可通过用电绝缘材料覆盖的电感线圈来进行。
图6是表示面向熔融树脂体第二表面的模腔内壁在熔融形式的树脂注入前如何加热的图示。如图6所示，电感线圈16与模腔内壁2a紧密接触，对模腔内壁2a进行电感加热。因为电感线圈16可选择性仅加热模腔内壁2a，而不是加热整个可动模瓣1a，在注入后熔融树脂体的冷却可有效地进行。
优选的是，模腔内壁2a在步骤(2)中注入以前的上述加热温度等于或更高于这样一温度，在这一温度下，树脂的弹性模量低于在室温下树脂的弹性模量的1/3。
用电感线圈16对模腔内壁2a的加热也可按与上述不同的方式进行。例如，电感线圈16可埋在固定模瓣1a中，用于刚好在待加热的模腔内壁2a的下方。使用这种埋入的电感线圈16，可在注入树脂以前可在可动模瓣1a内加热模腔内壁2a。通过使用电感线圈16埋在可动模瓣1a内的方式，有可能仅加热对应于要生产的成型树脂制品增厚部分的一部分模腔内壁2a。
实施本发明的最佳方式
将参考实施例更详细地说明本发明，这些实施例不作为对本发明的限制。
实施例1
使用钢制的密封注模，生产如图7所示的成型树脂制品，并评价成型树脂制品的表面光洁度状态。使用的密封注模有如图1所示相同的结构，不同的是所用的注模没有密封设备3b。模腔体积为202cm3
成型树脂制品有以下尺寸特征：宽(用图7(a)中的字母A表示)为200mm，长(用图7(a)中字母B表示)为300mm，高(用图7(a)中的字母C表示)为40mm，而壁厚(用图7(a)中字母D表示)为2.5mm。成型制品在其背面有宽(用图7(a)中字母E表示)为6mm和高为10mm的筋。
实施例1中的生产步骤详述如下：
注塑的条件如下：树脂：Asahi Chemical Polystyrene(高抗冲聚苯乙烯的商品名，由Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha，Japan制造和销售，比重为1.05，在常温、常压下测量的)模腔的体积：202cm3料筒温度：230℃注模温度：45℃注塑压力：50kg/cm2(注塑机的表压)模腔中树脂压力：500kg/cm2(最大值)加压的非树脂流体：N2加压的非树脂流体的压力：40kg/cm2(表压)冷却时间(从树脂注完开始测量的时间)：50秒
在实施例1中，式(I)中的W1、Wx和W2如下：W1：200gWx：6gW2：206g
在实施例1中，式(II)中的Y为0.43，所以过量充模比为43％。
注塑进行如下：
将高抗冲聚苯乙烯通过料斗装入注塑机的料筒中，然后加热料筒(料筒温度：230℃)，从而得到熔融树脂，然后将206g熔融树脂(过量充模比：43％)用50kg/cm2(表压)注塑压力注入模腔(体积：203cm3；注模温度：45℃)。熔融树脂注完后，由气源(压力瓶)提供的加压氮气(表压：40kg/cm2)通过进口11、密封室7和每一顶销滑孔5a的内壁和纵向延伸的每一顶销5的四周之间形成的非树脂流体通道立即送入模腔2。具体地说，压力瓶的气体阀门开启5秒，然后关闭阀门。气体阀门关闭后，加压氮气在模腔中保持20秒，然后从模腔中排出。从注入完开始，熔融树脂在模腔中冷却50秒，从而使熔融树脂固化。随后，使可动模瓣1b与固定模瓣1a分开，打开注模。移动推动棒10推动顶销支承板，以便用顶销从可动模瓣1b中顶出成型制品。肉眼观测成型树脂制品，检查沿注模的分模线是否有飞边存在。随后，让成型制品在常温、常压下放置3天。然后用表面粗糙度测试仪(SURFTEST.500，Mitutoyo Corporation，Japan制造和销售的)测试成型树脂制品的正面(对应于熔融树脂体的第二表面)是否有凹痕出现。即测量成型树脂制品的正面对其垂直方向的位移，并作为凹痕的深度(μm)。一部分相对于背面上形成筋的轴附近的正面[如在图7(b)中有箭头的虚线表示的]进行位移测量。结果列入表1。
实施例2～6
重复基本上与实施例1相同的步骤，不同的是通过改变过量充模比改变要注塑的树脂重量，如表1所示。结果列入表1。在实施例3中得到的成型树脂制品的表面光洁度状态示于图8。
对比例1～7
重复基本上与实施例1相同的步骤，不同的是通过改变过量充模比改变要注塑的树脂重量。结果列入表1。在对比例3中得到的成型树脂制品的表面光洁度状态示于图9。
如从表1可看出的，在实施例1～6中，其过量充模比在30～90％范围内，位移(凹痕的深度)低到5～55μm，表明不能用肉眼观测到凹痕。在实施例1～6中还可看出，未观测到出现飞边。
如从表1还可看出，在对比例1～6中，其过量充模比小于30％，凹痕的深度大到70μm至大于1000μm，表明用肉眼可清楚地看到凹痕。此外，在对比例7中，其过量充模比为93％，观测到出现飞边。
对比例8
(树脂加压法)
用以下步骤，用树脂加压法进行注塑，生产图7所示的成型树脂制品。在这一实验中，使用未密封的注模，它有图1注模相同的结构，不同的是没有密封设备3a和3b。就所用的树脂类型、料筒温度、注模温度、注塑压力和模腔中熔融树脂的压力来说，使用与实施例1中相同的条件。
将树脂装入料筒，并加热得到熔融树脂。用与实施例1相同的方式将210g熔融树脂注入模腔。注入后，将以下描述的二次压力施加到模腔中的熔融树脂上10秒。二次压力：50Kg/cm2(注塑机的表压)，它对应于树脂压力为约400Kg/cm2。
熔融树脂固化后，打开注模，从模腔中取出得到的成型树脂制品。就成型的树脂制品来说，用与实施例1相同的方法评价飞边和凹痕的出现。结果列入表1。对比例8得到的成型树脂制品的表面光洁度状态示于图10。
对比例9
重复基本上与对比例8相同的步骤，不同的是将要注入的树脂重量改变成211g。结果列入表1。
正如表1所示，在对比例8中，为防止出现飞边选择了最佳注塑条件，其成型树脂制品的凹痕深度达75μm，表明很容易用肉眼观测到凹痕。在对比例9中，凹痕的深度达75μm，另外还观测到出现飞边。
实施例7
重复基本上与实施例3相同的步骤，不同的是将绝热材料层装在模腔内壁2a上，以致熔融树脂体的第二表面通过模腔内壁2a上的绝热层材料压向模腔内壁2a。作为例子，可使用厚50μm的聚酰亚胺薄膜作为绝热材料层，可用胶带将该薄膜粘附到面对对应于要生产的成型树脂制品的前面的熔融树脂体第二表面的模腔内壁2a上。
就制得的成型树脂制品的正面来说，评价了光泽的程度和均匀性。
用光泽仪(Digital Variable Gloss Meter，Suga Test InstrumentCo.，Japan制造和销售)。光泽的均匀性评价标准如下。×：观测到光泽很不均匀和/或观测到明显的流痕△：观测到光泽有些不均匀和/或观测到有流痕○：观测到成型树脂制品整个前面有均匀的光泽，并且未观测到流痕。
结果列入表2。
参考实施例
就在实施例3制得的成型树脂制品来说，用实施例7中相同的方法评价了光泽的程度和均匀性。结果列入表2。
对比例10
就对比例8中制得的成型树脂制品来说，用实施例7中相同的方法评价了光泽的程度和均匀性。结果列入表2。
实施例8
重复基本上与实施例3相同的步骤，不同的是在步骤(2)注入以前将面向熔融树脂体的第二表面的模腔内壁2a加热。用覆盖有电绝缘材料的电感线圈加热模腔内壁2a。如图6所示，电感线圈与模腔内壁2a紧密接触，进行模腔内壁2a的电感加热。当模腔内壁2a被加热到约120℃后，取掉电感线圈，立即注入熔融树脂。
就制得的成型树脂制品的正面来说，用实施例7相同的方法评价光泽的程度和均匀性。结果列入表2。
正如从表2可看出的，当绝热材料层装在面向熔融树脂体第二表面的模腔内壁2a(如实施例7)时，或当步骤(2)注入前加热面向熔融树脂体第二表面的模腔内壁2a(如实施例8)时，光泽的程度和均匀性明显改进。
表1
注入树脂量(g) Wx(g) 过量充模比(％) 凹痕深度(μm) 出现飞边
对比例1     196     -     -     ≥1000   否
对比例2     198     -     -     ≥1000   否
对比例3     200     0     0     ≥1000   否
对比例4     201     1     7     200   否
对比例5     202     2     14     82   否
对比例6     204     4     29     70   否
实施例1     206     6     43     55   否
实施例2     207     7     50     18   否
实施例3     208     8     57     10   否
实施例4     210     10     71     5   否
  实施例5     211     11     79     5   否
  实施例6     212     12     86     5   否
  对比例7     213     13     93     5   观测到
  对比例8     210     10     71     75   否
  对比例9     211     11     79     75   观测到
注：按过量充模比按由小到大表示，排列实施例1-6和对比例1-7。
表2
 凹痕的深度(μm)      光泽度(％)  光泽均匀性
增厚部分* 增厚部分周围
实施例7     8     98     97     ○
参考例     10     35     31     △
对比例10     75     43     28     ×
实施例8     5     95     96     ○
注：“增厚部分”指对应于背面上筋的正面部分。

Claims (11)

1.一种非树脂流体辅助的树脂注塑方法，用于生产有高表面光洁度的成型树脂制品，该法包括：(1)制得有固定模瓣和与所述固定模瓣配套的可动模瓣的注模，从而得到由固定模瓣的内壁和可动模瓣的内壁确定的模腔，所述的模腔与树脂进口和非树脂流体进口相通，所述注模被密封以防止当非树脂流体注入所述的模腔时非树脂流体从注模中漏出；(2)在预选的注入温度和压力条件下，通过所述的树脂进口将熔融形式的树脂注入所述注模的模腔，其数量W2用下式(I)表示：W2(g)＝W1(g)+Wx(g)             (I)式中，W1由式W1＝ρ·V1确定，其中ρ为在常温常压下测量的树脂密度g/cm3，V1由式V1＝V0·(1-X)确定，其中V0为模腔的体积cm3，X为树脂的体积收缩率，所述的体积收缩率由式
Figure C9419510000021
确定，其中Va为在所述的预选的注入温度和压力条件下，预定重量的熔融形式的树脂体积cm3，Vb为该预定重量的树脂当冷却到室温时固化形式树脂的体积cm3，以及Wx由式(II)确定：
Wx＝ρ·Y·(V0-V1)    (II)式中ρ为如上规定的，Y为0.3～0.9，V0和V1为如上规定的，从而用熔融树脂对所述的模腔进行过量充模，形成分别面向所述模腔相对内壁的有第一和第二相对表面的熔融树脂体；以及(3)将对所述树脂是惰性的加压非树脂流体送入熔融树脂体所述第一表面侧的所述模腔中，从而将熔融树脂体的所述第二表面压向面向所述第二表面的模腔内壁。
2.根据权利要求1的方法，其中式(II)中所述的Y为0.5～0.8。
3.根据权利要求1或2的方法，该法用于生产在其对应于所述的熔融树脂体的第一表面侧有局部突出部分的成型树脂制品，成型树脂制品在突出部分较厚。
4.根据权利要求1或2的方法，其中在远离模腔的所述可动模瓣侧有一密封室，该密封室有一顶销支承板和许多顶销，每一顶销在其末端可靠连接到在所述可动模瓣侧的顶销支承板的一面上，而可动模瓣分别有许多顶销滑动孔，其中滑动安装所述的许多顶销，所述的密封室通过每一顶销滑动孔的内壁和纵向延伸的每一顶销四周之间形成的非树脂流体通道与模腔流体密封相通，并与加压的非树脂流体源相通，其中通过所述的密封室和非树脂流体通道将所述的加压非树脂流体送入和排出模腔。
5.根据权利要求4的方法，其中所述的模腔还有非树脂流体的第二进口。
6.根据权利要求1或2的方法，其中所述的熔融树脂体的第一和第二表面分别对应于成型树脂制品的背面和正面。
7.根据权利要求1或2的方法，其中所述的注模由金属材料制成。
8.根据权利要求7的方法，其中通过在所述的模腔内壁上的绝热材料层将所述的熔融树脂体的第二表面压向面向所述的第二表面的所述模腔内壁。
9.根据权利要求8的方法，其中所述的绝热材料层由导热系数为60～0.06W/m.k的绝热材料制成。
10.根据权利要求7的方法，其中在步骤(2)中注入前将面向熔融树脂体第二表面的所述模腔内壁加热。
11.根据权利要求10的方法，其中加热面向熔融树脂体第二表面的所述模腔内壁的温度等于或高于这样一个温度，在这一温度下树脂的弹性模量低于室温下树脂的弹性模量的1/3。
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