利用在非成型位置的模腔的定向加热的注射成型制造技术

技术编号:20287971 阅读:28 留言:0更新日期:2019-02-10 19:21
公开了利用在非成型位置时利用模腔的定向加热进行注射成型,从而有助于以不显著增加循环时间或能量消耗的方式增强注射成型件的外观和强度。

Injection Molding Using Directional Heating of Mold Cavity in Non-Molding Position

It is disclosed that injection moulding is carried out by directional heating of the cavity in the non-moulding position, thereby contributing to enhancing the appearance and strength of the injection moulding parts in a manner that does not significantly increase the cycle time or energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用在非成型位置的模腔的定向加热的注射成型
本公开总体上涉及用于注射成型的设备和方法,更具体地,涉及用于在利用模腔的定向加热的同时执行注射成型以提高注塑产品和产品部件的质量的设备和方法。
技术介绍
注射成型是一种通常用于大量制造由热塑性材料制成的零件的技术。在重复性注射成型过程中,将热塑性树脂(通常为小珠粒或粒料形式)引入注射成型机中,该注射成型机在热和压力下熔化树脂珠。将刚熔融的树脂强制注入具有特定空腔形状的模腔中。注入的塑料在压力下保持在模腔中、冷却,然后作为凝固件被移除,该凝固件具有基本上复制模具的空腔形状的形状。模具本身可具有单个空腔或多个空腔。如本文所用,注射成型循环或简单的“循环”可包括以下步骤:(1)熔化注射的聚合物材料;(2)将模具的两个(或更多个)部分,例如一起形成限定一个或多个模腔的模具壁的模芯和模具板夹在一起(通常,相对于熔融热塑性材料在注入模腔之前所加热的温度,模具壁处于冷却状态);(3)迫使熔融聚合物材料射入模腔;(4)等待一段时间,直到模制聚合物材料冷却到足以排出所述凝固件的温度,即低于其熔化温度的温度,使得模制件的至少外表面足够坚硬,以便一旦被排出,所述件保持其模制形状;(5)打开模具的限定一个或多个模腔的所述部分;(6)从一个或多个模腔中排出模制件;以及(7)闭合所述两个(或更多个)模具部分(用于后续循环)。在一些循环中,模具的限定模腔的表面可在步骤(2)之后或在步骤(3)期间被加热,即,在模具的部分被夹在一起之后或在熔融热塑性材料被强迫射入模腔时,以增强注塑件的外观和强度。以这种方式加热模具的表面可以通过例如增强注塑件的表面光洁度、减少注塑件中的残余应力以及在注塑件的表面上提供更强的熔接线来增强注塑件的外观和强度。可用于加热模具的限定模腔的表面的加热技术的示例是:电阻加热(或焦耳加热),热传导,热对流,使用加热的流体(例如,歧管或夹套以及热交换器中的过热蒸汽或油),辐射加热(例如通过使用来自灯丝或其他发射器的红外辐射),RF加热(或介电加热),电磁感应加热(这里也称为感应加热),使用热电效应(也称为帕尔帖-塞贝克效应),振动加热,声学加热,以及使用热泵、热管、筒式加热器或电阻丝,不论其使用是否被认为处于上述任何类型加热的范围内。在熔融热塑性材料强迫射入模腔之前或之时立即加热模具的表面的已知缺点在于经常导致循环时间的增加,例如由于从模具壁消散或排出额外热需要额外的时间。它还增加了注射成型系统消耗的能量。在可以打开模具的限定模腔的表面并且排出注塑件之前,必须将件冷却到低于其熔化温度的温度,以使件凝固,并且主动冷却技术需要额外的能量。另外,作为加热的结果,件需要更长的时间才能凝固,从而延迟了排出步骤,并增加了循环时间。
技术实现思路
本公开描述了利用在非成型位置的模腔的定向加热的同时注射成型,从而有助于以不显着增加循环时间或能量消耗的方式增强注塑件的外观和强度。附图说明尽管本说明书通过特别指出并明确要求保护被视为本专利技术的主题的权利要求书作出结论,但相信通过以下结合附图的描述将更全面地理解本专利技术。为了更清楚地显示其他元件的目的,可以通过省略所选元件来简化一些附图。除了可以在相应的书面描述中明确描述之外,一些附图中省略这些元件不一定表示任何示例性实施例中存在或不存在特定元件。所有附图都不一定按比例绘制。图1示出了根据本专利技术构造的注射成型设备的示意图;图2A是在图1的压力注射成型设备中实施的模具的截面图,示出了处于闭合位置的模具和处于第一位置的模具的可移动部分;图2B类似于图2A,但是示出了处于打开位置的模具;图2C类似于图2B,但是示出了处于第二位置的模具的可移动部分;图2D类似于图2C,但是示出了处于闭合位置的模具;图3示出了根据本公开构造的另一低恒压注射成型设备的示意图;图4A是在图3的压力注射成型设备中实施的模具的截面图,示出了处于闭合位置的模具和处于第一位置的模具的可移动部分;图4B类似于图4A,但是示出了处于打开位置的模具;图4C类似于图4B,但是示出了处于第二位置的模具的可移动部分;图4D类似于图4C,但是示出了处于闭合位置的模具;图5是根据本公开构造的另一模具的截面图,其中成型位置布置在模具的一个面上,非成型位置布置在模具的相对面上;以及图6是根据本公开构造的另一模具的截面图,其中成型位置和非成型位置交替布置在模具的每个面上。具体实施方式本专利技术的实施例总体上涉及通过注射成型生产产品的系统、机器、产品和方法,更具体地,涉及通过利用在非成型位置的模腔的定向加热的注射成型来生产产品的系统、产品和方法。如本文所用,术语“熔体保持器”是指注射成型机的包含与机器喷嘴流体连通的熔融塑料的部分。加热熔体保持器,使得可以制备聚合物并将其保持在所需温度。熔体保持器连接到与中央控制单元通信的动力源(例如液压缸或电动伺服马达),并且可以被控制推进隔膜以迫使熔融塑料通过机器喷嘴。然后,熔融材料通过流道系统流入模腔。熔体保持器的横截面可以是圆柱形的,或者具有可选的横截面,所述横截面允许隔膜在低至100psi至40,000psi或更高的压力范围内的压力下迫使聚合物通过机器喷嘴。隔膜可以可选地一体连接到往复式螺杆,所述螺杆具有设计成在注射之前塑化聚合物材料的螺纹。术语“峰值流速”通常是指在机器喷嘴处测量的最大体积流速。术语“峰值注射速率”通常是指注射柱塞在迫使聚合物进入进料系统的过程中行进的最大线速度。柱塞可以是往复式螺杆(例如在单级注射系统的情况下)或液压柱塞(例如在两级注射系统的情况下)。术语“柱塞速率”通常是指注射柱塞在迫使聚合物进入进料系统的过程中行进的线速度。术语“流速”通常是指在机器喷嘴处测量的聚合物的体积流速。该流速可以基于柱塞速率和柱塞横截面积来计算,或者使用位于机器喷嘴中的合适传感器来测量。术语“空腔填充百分比”通常是指基于体积填充的空腔的百分比。例如,如果空腔被填充95%,则填充的模腔的总体积是模腔的总体积容量的95%。术语“熔体温度”通常是指保持在熔体保持器中和当使用热流道系统时保持聚合物处于熔融状态的材料进料系统中的聚合物的温度。熔体温度因材料而异,但是,通常理解的是,期望的熔融温度落入材料制造商推荐的范围内。术语“浇口尺寸”通常是指浇口的横截面积,其由流道和模腔的交叉部分形成。对于热流道系统,浇口可以是开放式设计(其中浇口处的材料流没有强制切断)或者是封闭式设计(其中阀销用于机械地切断通过浇口进入模腔的材料流)(通常称为阀浇口)。浇口尺寸是指横截面积,例如1mm浇口直径是指浇口的横截面积等于在浇口与模腔相交点处具有1mm直径的浇口的横截面积。浇口的横截面可以是任何期望的形状。术语“有效浇口面积”通常是指浇口的对应于模腔和供给热塑性塑料到模腔的进料系统(例如流道)的材料流动通道的交叉点的横截面积。浇口可以加热或不加热。浇口可以是适于实现进入模腔的期望热塑性流动的圆形或任何横截面形状。术语“增压比”通常是指注射动力源对迫使熔融聚合物通过机器喷嘴的注射柱塞的机械增益。对于液压动力源,通常液压活塞与注射柱塞相比具有10:1的机械增益。然而,机械增益的范围可以从更低的比率(例如2:1)到更高的机械增益比(例如50:1)。术语“体积流速”通常是指在机器喷嘴处测量的流速。该本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种注射成型方法,其包括:将熔融热塑性材料注射到由注射成型系统的模具限定的模腔中,当所述模腔处于第一成型位置时执行所述注射;通过降低所述模腔内的所述熔融热塑性材料的模具温度来形成模制品;从所述模腔中排出所述模制品;将所述模腔从所述第一成型位置移动到非成型位置;当所述模腔处于所述非成型位置时,加热所述模腔的壁的至少一部分;将所述模腔从所述非成型位置移动到所述第一成型位置或不同于所述第一成型位置的第二成型位置中的一个;当所述模具处于所述第一成型位置或所述第二成型位置时,将所述熔融热塑性材料注入具有所述被至少部分加热的壁的所述模腔中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.30 US 62/356,6511.一种注射成型方法,其包括:将熔融热塑性材料注射到由注射成型系统的模具限定的模腔中,当所述模腔处于第一成型位置时执行所述注射;通过降低所述模腔内的所述熔融热塑性材料的模具温度来形成模制品;从所述模腔中排出所述模制品;将所述模腔从所述第一成型位置移动到非成型位置;当所述模腔处于所述非成型位置时,加热所述模腔的壁的至少一部分;将所述模腔从所述非成型位置移动到所述第一成型位置或不同于所述第一成型位置的第二成型位置中的一个;当所述模具处于所述第一成型位置或所述第二成型位置时,将所述熔融热塑性材料注入具有所述被至少部分加热的壁的所述模腔中。2.根据权利要求1所述的方法,其中,当所述模腔处于所述第一成型位置时,执行所述形成和所述排出。3.根据权利要求1或2所述的方法,其还包括:在所述注射之前,通过在横向方向上使第一模具部分和第二模具部分朝向彼此移动来闭合所述模具,并且在所述排出之前,通过在所述横向方向上使所述第一模具部分和所述第二模具部分彼此远离地移动来打开所述模具,其中,将所述模腔从所述第一成型位置移动到所述非成型位置包括使所述模腔围绕垂直于所述横向方向延伸的轴线旋转。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,所述模具包括由立方体模具、直升机模具、摆臂模具和交替叠层组成的群组中的一种。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中,所述模具包括转盘,并且其中,所述转盘的移动将所述模腔从所述第一成型位置移动到所述非成型位置。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中,将所述模腔从所述第一成型位置移动到所述非成型位置包括旋转所述模腔。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中,旋转所述模腔包括使所述模腔沿着顺时针或逆时针方向旋转90度。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,将所述模腔从所述非成型位置移动到所述第一成型位置或所述第二成型位置包括使所述模腔沿着顺时针或逆时针方向旋转90度。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中,当所述模腔从所述第一成型位置移动到所述非成型位置时,所述模制品从所述模腔中排出。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其中,所述非成型位置在所述第一成型位置的平面之外。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法,其中,所形成的模制品具有光泽的光洁度,而不进行二次操作以改善所述光洁度。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中,加热所述模腔的至少一部分包括使用由感应加热、微波加热、红外辐射、声学加热、热对流和热传导组成的群组中的至少一种来加热所述模腔的至少一部分。13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,加热所述模腔的至少一部分包括当所述模腔处于所述非成型位置时加热流过形成在所述模腔中的一个或多个通道的流体。14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法,其还包括当所述模腔处于所述第一或第二成型位置时冷却所述流体,其中,所述被冷却的流体用于降低所述模腔内的所述热塑性材料的所述成型温度。15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法,其中,所述流体包括氮气。16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法,其中,加热所述模腔的至少一部分包括仅局部加热所述模腔的所述部分。17.一种注射成型方法,其包括:将熔融热塑性材料注入由注射成型系统的模具限定的第一模腔中;通过降低所述第一模腔内的所述熔融热塑性材料的成型温度来形成第一模制品;从所述第一模腔中排出所述模制品;加热所述第一模腔的壁的至少一部分;在所述加热过程中,执行由以下动作组成的一组注射成型动作中的一个或多个动作:将所述熔融热塑性材料注入由所述注射成型系统的所述模具限定的第二模腔中;通过降低所述第二模腔内的所述热塑性材料的成型温度来形成第二模制品;从所述第二模腔中排出所述第二模制品。18.根据权利要求17所述的方法,其中,当所述第一模腔处于成型位置时,执行将所述熔融热塑性材料注入所述第一模腔中,所述方法还包括将所述第一模腔从所述成型位置移动到所述非成型位置,其中,当所述第一模腔处于所述非成型位置时,执行加热所述第一模腔的至少一部分。19.根据权利要求17或18所述的方法,其中,当所述第一模腔从所述成型位置移动到所述非成型位置时,所述第二模腔移动到成型位置。20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法,其中,当所述第一模腔处于所述非成型位置并且所述第二模腔处于所述成型位置时,执行将所述熔融热塑性材料注入所述第二模腔。21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法,其中,当所述第一模腔处于所述非成型位置并且所述第二模腔处于所述成型位置时,执行形成所述第二模制品。22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法,其中...

【专利技术属性】
技术研发人员:G·M·艾尔托宁CC·黄J·T·格拉姆
申请(专利权)人:艾姆弗勒克斯有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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