CN85108449A - 产品注射成型法 - Google Patents

Abstract

用注射成型法成型产品是将熔融塑性材料注入由移动模和固定模形成的模槽中，该方法的步骤包括：在无压力下将熔融塑性材料注入模槽；为了压力成型产品，在注射过程中或之后，用压力将移动模和固定模合拢。

Description

本发明涉及到用注射成型法使产品成型的方法，特另是关于用注射成型法将光具盘，如电视录象圆盘、画图圆盘或可擦圆盘成型的一种方法和设备。

作业以前使用注射成型法使录象圆盘成型工艺的例子，我们可以看看美国专利4185955号。根据这项工艺，一种熔融塑性材料被注入由相互***的模子中间所形成的模槽中(这种状态是在几百吨的高压下，由移动模紧靠着固定模)，以便获得使压模中的信号图像(凹坑)进行复制的录象圆盘。

用注射成型法使光具盘，如录象圆盘成型时，重要的是压模中的信号图象要复制的好，即在压模从中心到边缘整个区域内的信号图象都得到均匀地复制；即当圆盘用注射成型为方法成型时，圆盘的双折射率在这种情况下，也就是阅读圆盘上信号图象的入射与反射光束之间的位移它主要是由圆盘内部应变引起的要尽可能的小。当双折射率大时，圆盘上的信号图象就不能被探测仪读到。特别是在信号书写和信号读出的，例如画图圆盘这样的光具盘上，双折射率大会使得问题更加严重，以致以后不能读出书写信号。为了很好地复制压模信号和使圆盘双折射率小，如何使圆盘成型就变得很重要了。

传统上，大的录象圆盘(直径为20厘米到30厘米)而不是袖珍录象圆盘(直径为12厘米)是用具有很好的可塑性的丙烯酸类树脂进行注射成型的(这就是说，熔融塑性材料在模间形成的模槽内具有很好的流动性，因此可以很容易成型)。但是这里也存在如下几个问题：

(A)因为丙烯酸类树脂极易吸水，所以铝模不能很牢固地粘结在一起。随着时间的推移，铝模会发生剥落。

(B)因为丙烯酸类树脂耐热性差，当想将两个圆盘通过粘结制成一个双面圆盘时，就不能将两个圆盘加热到高温。因此，两个圆盘间的粘结强度就很低。

(C)因为丙烯酸类树脂的抗冲击性能差，当发生落下或其他重物冲击时，圆盘就很容易被损坏。

因此，小型圆盘通常用聚碳酸脂树脂注射成型法成型。因为与丙烯酸类树脂相比，聚碳酸脂树脂具有较低的吸水性，较高的耐热和抗冲击性能。因此，如果大型录象圆盘用聚碳酸脂树脂成型，上述(A)、(B)和(C)问题可以得到克服。

本发明者使用美国专利4185955号讲到的注射成型法对用聚碳酸脂树脂对大型录象圆盘的成型进行了实验。

然而，这个实验所得到的圆盘仅仅对压模边部的信号图象复制得很差，而且只有半径为12.5厘米的圆盘上或附近部分的双折射率满足实际的双折射率范围±35°，因此，信号根本读不到。

这可以解释为与丙烯酸类树脂相比，聚碳酸脂树脂具有较低的可塑性以及高的光弹性模量，因此，模槽内熔融塑性材料的流动性沿圆盘径向有很大的差异。这就是说，袖珍圆盘成型时，熔融塑性材料在模槽内具有比较好的流动性，以及从圆盘中心到边部，几乎没有压力差。相反，生产大型圆盘如录象圆盘时，熔融塑性材料在横槽内的流动性很差，不希望有的应力都产生在模槽内的熔融塑性材料中。结果，聚合物成分与残余应力不均匀地分布在模槽内的整个圆盘上，因此似乎产生更大的内部应力。

本发明的一个目的是提供这样一种产品注射成型法，此方法可使注入模槽内的熔融塑性材料的流动性得到很大改善，而且使得熔融塑性材料内的内部应变尽可能地小。

本发明的另一个目的是提供一种产品注射成型法，此方法可以在将熔融塑性材料注入由模子组成的模槽的过程中，仅仅通过控制使模子进入相互紧靠状态的时间就可得到具有较小双折射率的注射成型件。

本发明还有一个目的是提供一种注射成型法，在采用这种方法时由于使用一个辅助模使得没有多余的力作用在压模上，而且这种方法可在很长一段时间内重复使用，因此，此方法适于进行大批量光具盘生产。

本发明再有一个目的是提供一种注射成型法，此方法是将熔融塑性材料注入由移动模和固定模组成的模槽中。这个方法有这样几个步骤：在实际上没有压力的情况下，将移动模与固定模合拢，将熔融塑性材料注入模槽中；其后，由于注入的熔融塑性材料的压力，使得移动模与固定模稍微分开；在注射过程中或之后，迫使移动模靠近固定模。

图1是本发明使用的注射成型模子的断面图，该图还表示了移动模脱离固定模时的情景；

图2是图1状态下移动模移向并靠拢固定模，两个模互相紧贴的情况下的断面图；

图3是熔融塑性材料注入模间形成的模槽时的断面图；

图4是在注射成型过程中或之后在予定压力作用下，迫使将移动模靠近固定模时的断面图；

图5是移动模驱动***的断面图。驱动***包括一套控制移动模操作的液压***如图1至图4所示，移动模与固定模是分开的；

图6是当移动模与固定模靠紧时的移动模驱动***的断面图；

图7是当移动模固注射时由于压力稍稍离开固定模时的移动模驱动***的断面图；

图8是在注射过程中或之后，迫使将动模靠紧固定模时的移动模驱动***的断面图；以及

图9是用本发明所用方法与传统方法成型的圆盘的双折射率的差异的图表。

下面将利用附图描述一个将本发明应用于用注射成型法成型光具盘的一套设备的例子。

如图1所示，一个压模2用中部类持器3和边部夹持器4固定在移动模1上。固定模6固定在基座7上。在固定模6的中部有一个浇道套9。浇道套9连着一个注入口8，在套的一端有个开口9a。一个环形辅助模10可移动地套在固定模6的外面，在辅助模10的外面，有一个固定在基座7上的环形件11。环形凸块10a与辅助模10一起可以卡往边部夹持器4内侧。环形空气汽缸12位于辅助模10的一端，即在基座7之前。在基座7中有一个供气通道13与空气缸12连接。为防空气泄漏的O型环14和15分别位于固定模6和辅助模10，辅助模10和环形件11之间。防止辅助模10移动的挡板16位于环形件11的一端11a上。

下面讲述一下用上述模子和聚碳酸脂树脂成型圆盘的操作。

图1表示移动模1正按箭头a所示方向移动，与固定模6脱离的情况。

当图1所示的移动模1以图1中b箭头方向移动时，移动模1的边部1a如图2所示靠近固定在固定模6上的环形件11的一端11a。因此，模1和6合拢在一起。辅助模10上的环形凸块10a卡住边部夹持器4的内缘。而且由辅助模10的内缘所形成的模槽在模1和6之间形成。

在合拢状态下，使移动模1与固定模6相互靠紧的压力大约为0公斤/厘米²。

如图3所示，一种熔融塑性材料—聚碳酸脂树脂19从注入口8通过浇道套9注入模槽18。当熔融聚碳酸脂树脂19注入时，移动模1就会沿着图3中箭头a方向移开Δ1的距离，这是因为当注入熔融聚碳酸脂树脂时，压力约为0公斤/厘米²。因此，模1和模6之间的间隙从图2中的T₁加大到图3中的T₂。结果使得模槽18中的压力接近大气压，以致熔融聚碳酸脂树脂19是在设有更大压力加入的情况下注入模槽18。这时，熔融聚碳酸脂树脂19在模槽18中的流动性很好，树脂19中不会产生不必要的应力。

几乎与注入树脂19的同时，增加空气沿着图3箭头C所指方向通过供气通道13送入空气汽缸12中，以致使辅助模10由增压空气推动沿箭头a方向移动。也就是，当移动模1沿箭头a方向后退Δ1距离时，辅助模10则沿着箭头a方向向前移动Δ1距离。这时辅助模10的末端将它的下部10b紧靠在边部夹持器4的末端4a上，因此，环形凸块10a和压模2的边部位置2a间有排除空气所必须的狭缝20，所以，如果辅助模10沿箭头a方向移动，环形凸块10a就永远不会靠拢压模2的边部位置2a，模槽18中的空气就会总是从狭缝20中排除。

如图4所示，在间模槽中注入熔融聚碳酸脂树脂19的过程中或之后，移动模1受到沿箭头b方向的高压压力作用(几百吨)。这时，移动模1沿着箭头b方向向前移动Δ1距离，随着移动模1移动的同时，辅助模10对自空气汽缸12中的空气压力沿着b箭头方向后退Δ1距离，这是因为边部夹持器4的末端4a推动着辅助模10的凹处10b。然而辅助模10的环形凸块10a与压模2的边部2a之间仍有排除空气所必须的狭缝20。

因此，通过注入熔融聚碳酸脂树脂19，具有理想厚度的圆盘21被注压成型，而且压模2中的信号图象(凹坑)也被复制到圆盘21上。在这种情况下，模槽18中的空气通过狭缝20排除掉，因此，在模槽18中增压的熔融聚碳酸脂树脂19被辅助模10的内表面阻止，不会通过狭缝20流出去。

压模成型后，熔融聚碳酸脂树脂19的注射压力保持不变，模1和6被冷却。

使用上述方法组成和从以上方法进行操作的模子，空气可通过狭缝20从模槽18中被完全地排除掉，因此，压模2的边部2a处不会被辅助模10的环形凸块10a压迫，所以压模2的边部2a处不会产生皱折。而且也不会发生熔融聚碳酸脂树脂19渗入边部夹持器4与压模2的边部2a之间的情况，因此，当模子被依次打开后，在压模2的边部2a处也不会有皱折。

此外，当熔融塑性材料19注入模槽18时，在塑性材料19中不会产生不必要的应力。还有，由于模槽18内的熔融塑性材料19是被移动模1均匀增压(为了塑性材料均匀增压，因而，当移动模1紧靠固定模6时，压模2的边部2a处没有皱折，这一点是很重要的……)，所以，信号图象的复制质量是不仅在压模2的中部2b处，而且在边部2a处都可得到很大改善。再有，圆盘21的聚合物成分和残余应力在整个圆盘上，即从圆盘的中部到边部都变得相当均匀，并且在圆盘21中事实上不产生内应变，因此，圆盘的双折射率变得很小，这在后面将要谈到。

辅助模10可滑动地装配在固定模6上，并沿箭头a、b方向移动，固定模6上的热量不断地传递给辅助模10，因此，在辅助模10与固定模6之间没有明显的温度差。因此，没有由于辅助模10与固定模6之间产生热膨胀系数不同而引起的裂缝。因此，在辅助模10的内表面10c与固定模6的外表面6a之间的滑动位置上不会产生缝隙。传统上，如果在滑动位置处有缝隙，由此产生″耳子″。但如果使用本发明的模子，这种现象可消除。

现在借助图5至图8描述一下驱动以上提到的模子的驱动电路。图5至图8所示的是一套直接压力型液压***。

驱动移动模1前后移动的顶杆24由顶杆汽缸25支撑。使顶杆24向前运动的第一、第二液压缸26、27和使顶杆24向后运动的第三液压缸28安装在顶杆汽缸25中。操纵第二液压缸27的满油阀29安装在顶杆汽缸25中。满油阀29由第四液压缸30和弹簧31操纵。第一、第二液压缸26、27的液压通道32以及第三液压缸28的液压通道33通过一个作为三位置转换开关的第一转换器34与液压泵35和油罐36连接起来。第四液压缸30的液压通道37通过一个作为二位置转换开关的第二转换器38与液压泵39和油罐40连接起来。油罐41和油压表42与第二液压缸27连接超来。供应空气给空气汽缸12的通道13通过一个作为二位置转换开关的第三转换器44与一个空气压缩机45连接起来。值得注意的是第一、第二和第三转换器34、38和44都有电磁阀。

下面描述一下上面提到的驱动***的操作情况。

图5所示的是驱动电路的开环状态。首先将第一转换开关34转向端部的第一个位置34a，这时，液压压力就通过液压通道33沿着d箭头所指方向从液压泵35中送入第三液压缸28，顶杆24沿a箭头方向向后移动。结果，移动模1沿着a箭头方向离开固定模6，处于图1所示的脱离状态。在这种情况下，第二转换开关38转到第一个位置38a，这时，液压压力通过液压通道37沿着e箭头方向从液压泵39中送入第四液压缸30，满油阀29沿着f箭头方向向后移动靠紧弹簧31。结果，在顶杆24沿着a箭头方向向后移动时，第一、第二液压缸26、27中的油沿g箭头方向返回油罐36。同时，第二液压缸27中大量的油沿h箭头方向返回油罐41。当顶杆24沿箭头a到达尾端极限位置时，它由一套包括有极限开关等组成的尾部位置监测开关47测定出来。第一转换开关34被转到中间第三个位置34c，向第三液压缸28中的油供应停止，顶杆24停在尾端极限位置，至此，模子脱离的动作完成。

然后，从上面提到的模子脱离状态开始进行操作，下面就进行圆盘21的成型。

首先，如图6所示，当第一转换开关34转向端部的第二个位置34b时，液压压力通过液压通道32沿i箭头方向从液压泵35送入第一、第二液压缸26、27中，顶杆24会沿箭头b向前移动。结果，移动模1沿箭头b方向靠在固定模6的辅助模11上，处于如图2所示的合拢状态，模槽18形成。在这种情况下，当顶杆24沿箭头b向前运动时，第三液压缸28中的油沿箭头j方向返回油罐36，同时，油罐41中的大量油沿着k箭头方向自动地通过真空吸油管抽到第二液压缸27中。

当顶杆24沿箭头a方向到达顶部极限位置时，它被包括有一个极限开关等组成的一套顶部位置监测开关48测定出来，第一转换开关34再次转到第三个位置34c，如图7所示，向第一、第二液压缸26、27中的油供应停止，顶杆24停留在顶部极限位置，至此完成模合拢动作。

在上面提到的模合拢状态中，图2所描述的压力和供给移动模1的压力可通过监测第二液压缸27中的液压压力的油压表42测定出来。在模合拢状态，压力大约为0公斤/厘米²。

随后，在铸模子合拢以后，参照图3说明的模槽18的注入步骤就开始了。根据前置监测开关48发出的铸模合拢完成信号和油压表42的压力探测信号开始注射成型。

当熔融塑性材料注入如图3所示的模槽18后，顶杆24在注入压力的作用下沿箭头a的方向向后移动一个Δ1距离(如图7长短虚线所示)。

几乎在如图3所述的注入步骤的同时，第三转换开关44转向图7所示的第二位置44b。压缩空气从空压机45通过空气通道13供给空气气缸12。

而后，在如图4所述的注入步骤的过程中或之后，第一转换开关34再次转向如图8所示的34b位置，同时第二转换开关38也转向第二位置38b。转换由成型时间信号和计时器的信号完成，计时器是由注入口8中的注入螺栓或注入开始时的位置监测信号所控制的。

首先，当第二转换开关38转向第二位置38b时，第四液压缸30中的油沿着的箭头方向通过供油通道37返回油罐40，满油阀29在弹簧31的作用下，沿箭头n方向向前移动。结果防止了油从第二液压缸27向油罐41的回流。

随后，当第一转换开关34转向第二位置34b，同时接通第二转换开关38时，大量的油沿箭头之通过液压通道32从液压泵35送入第一、第二液压缸26、27中。在这种情况下，满油阀29可以阻止从第二液压缸27向油罐41的油的回流(如上所述)，以致使特别是第二液压缸27中的压力增大了，顶杆24在箭头b的方向上受到一个予商压(几百吨)，从而提供了一个压力状态。这样，第三液压缸28中的油通过供油通道33返回油罐36。

压力状态一直要保持到如图4所描述的圆盘21成型后(模1和6冷却后)。圆盘成型后，第三转换开关44要在适当的时侯转到第一位置44a。

上述配置和操纵方式的驱动***能完成以下几种不同的控制操作。

在200吨级的光具盘注射成型设备上，如图8所示，满油阀29在弹簧31的作用下，沿箭头n方向缓慢前移。因此，在熔融塑性材料19注入模槽18开始的同时，可将第二转换开关38转向第二位置38a，满油阀29沿箭头n移向操作的初始位置。也就是如图7所示，顶杆24由于熔融塑性材料19注入模槽18中的注入压力而沿箭头a后移。

满油阀29可在熔融塑性材料19注入模槽18开始时关闭(前移到图8中的位置)，并在注射过程中，第一转换开关34从第三位置34c移到第二位置34b。这就是开始注射时压力较低的原因。

熔融塑性材料19开始注入模槽18时，图2所示的压力状态无需完成。在这种情况下，注射可在模子脱离状态开始，此时模1和6离开如图3所示的T₂距离，此后如图8所示的压力加入。为了这一目的，只有将监测顶杆24沿箭头6方向运动以前置监测开关48(如图6所示)置于脱离模子的地方。

如上所述，本发明用于注射成型产品的设备用聚碳酸脂树脂成型出了光具盘21。图9给出了测出的应用本发明生产的光具盘的双折射率A和B(假设A和B的值是沿盘21上的两个方向测出的)。从盘21的最内部到最外部的整个面积上的双折射率的范围在±35°。参考用传统生产方法成型的圆盘的双折射率所代表的曲线C。可明显看出，本发明的制造方法大大优于传统方法。

本发明的设备如上所述。但也可在其技术原理的基础上加以变化和革新。

驱动***包括设备中的液压***。但也可用压缩空气的驱动***。

同样，辅助模10的驱动机构可不用空气汽缸12而用液压缸或弹簧。

压力操作机构可不用满油阀29而用其他机构。

本发明不仅仅局限于用来生产如录象圆盘、画图圆盘这样的光具盘的设备，还可应用于注射成型其他产品的设备上。使用本发明，在应用成型性、流动性都较差的聚碳酸脂树脂那样的树脂生产如同录象圆盘那样的大直径光具盘时，其质量可得到改善，熔融塑性材料的内应变可减小。因此，复制压模中的信号图象就很容易，而且注射成型的光具盘的双折射率也变得很小，所以说，可注射成型具有良好光学性能的光具盘。

Claims (3)

1.用注射成型法成型产品的方法是将熔融塑性材料注入由移动模和固定模组成的模槽中，其特征是，上述方法包括：

将上述移动模在没有压力的情况下靠近固定模；

将上述熔融塑性材料注入上述模槽中，然后由于注入熔融塑性材料的压力而使上述移动模与固定模稍稍分开；以及

在注射过程中或之后，用压力将上述移动模和固定模合拢。

2.根据权利要求1的方法，其特点在于，上述移动模与固定模之间有一个被夹持器支持的压模，辅助模可沿上述固定模外边移动，还有当上述熔融塑性材料加入时，上述辅助模可向移动模运动。

3.根据权利要求2的方法，在注射过程中，上述支持压模的夹持器与上述辅助模接触以使上述模槽内的气体排掉。

4.根据权利要求1的方法，上述熔融塑性材料是聚碳酸脂树脂。

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