考虑注塑运行期间材料特性的变化的注塑机和方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑注塑运行期间熔融塑性材料的材料特性的变化的方法和机器。控制信号的变化在注塑运行期间由控制器来计算。如果所述控制信号的变化指示材料流动性的变化，则所述控制器改变目标注射压力以确保熔融塑性材料完全填充并装填模具腔体以阻止部件缺陷诸如短射或飞边。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生产注塑部件的注塑机和方法，更具体地，涉及在注塑运行期间调节注塑机的操作参数来考虑注塑材料的材料特性的变化的注塑机，以及考虑注塑运行期间注塑材料特性的变化的方法。
技术介绍
注塑是一种通常用于大批量制造由可熔融材料制成的部件(最常见的是由热塑性聚合物制成的部件)的技术。在重复性注塑过程中，将塑性树脂(最常见的为小珠或粒料形式)引入注塑机中，注塑机在热、压力和剪切下使树脂珠熔融。将这样的熔融树脂强力地注入具有特定腔体形状的模具腔体中。所注入的塑料在压力下被保持在模具腔体中、冷却、然后作为固化部件被移出，所述固化部件具有的形状基本上复制了模具的腔体形状。模具自身可具有单一腔体或多个腔体。每个腔体均可通过浇口连接到流动通道，浇口将熔融树脂流引导至腔体中。模塑部件可具有一个或多个浇口。常见的是大部件具有两个、三个或更多个浇口以缩短聚合物为填充模塑部件而必须行进的流动距离。每个腔体的一个或多个浇口可位于部件几何形状上的任何位置，并具有任何横截面形状诸如基本上圆形或以1.1或更大的纵横比成型。因此，典型的注塑程序包括四个基本操作：(1)将塑性材料在注塑机中加热，以允许所述塑性材料在压力下流动；(2)将熔融塑性材料注入限定于已闭合的两个模具半块之间的一个或多个模具腔体中；(3)允许所述塑性材料在所述一个或多个腔体中冷却并硬化同时处于压力下；以及(4)打开模具半块并将部件从模具中顶出。在注塑过程中，将熔融塑性树脂注入模具腔体中，并且通过注塑机迫使塑性树脂注入腔体中，直至塑性树脂到达腔体中的最远离浇口的位置。此后，塑性树脂从背对着浇口的端部填充腔体。所得的该部件的长度和壁厚取决于模具腔体的形状。在一些情况下，可能期望减小注塑部件的壁厚以减少塑性材料含量，并因此降低最终部件的成本。使用常规高可变压力注塑法减小壁厚可能是昂贵且不易完成的任务。事实上，常规的注塑机(例如在介于约55MPa和约138MPa(介于8,000psi和约20,000psi)之间注入熔融塑性树脂的机器)具有关于可模塑的部件的薄壁的实际限制。一般来讲，常规的注塑机不能模塑具有大于约200的薄壁比率(如由下文所示的L/T比率定义)的部件。此外，模塑具有大于100的薄壁比率的薄壁部件要求在电流容量高端点处的压力，并因此要求能够处理这些高压力的压机。当填充薄壁部件时，当前的行业惯例是在模塑机可达到的最高可能速率下填充模具腔体。这种方法确保聚合物在模具中固化或“冻结”之前填充模具腔体，并提供最低可能的循环时间，因此使聚合物尽可能快地暴露于冷却的模具腔体。这种方法具有两个缺点。第一是为实现非常高的填充速度要求非常高的功率负荷，并且这要求非常昂贵的模塑设备。另外，大多数电压机不能提供足够的功率以实现这些高填充速率，或者要求非常复杂且昂贵的驱动系统，所述驱动系统显著增加了模塑设备的成本使得它们在经济上不实际。第二个缺点是高填充速率需要非常高的压力。这些高压力导致需要非常高的夹紧力以在填充期间保持模具闭合，并且这些高夹紧力导致非常昂贵的模塑设备。高压力还需要注塑芯，该注塑芯由非常高强度的材料，通常为硬质工具钢制成。这些高强度模具也非常昂贵，并且对于很多模塑组件而言，可以是经济上不切实际的。即使具有这些基本的缺点，但是对薄壁注塑组件的需求仍然很高，因为这些组件使用较少的聚合物材料来形成模塑部件，从而导致多于抵消较高设备成本的材料节约。另外，一些模塑组件需要非常薄的设计元件以适当地运行，诸如需要挠曲的设计元件，或必须与其它设计元件的非常小的结构配合的设计元件。当以常规注塑方法将液态塑性树脂引入注射模具中时，邻近腔体壁的材料立即开始“冻结”、或硬化、或固化，或在结晶聚合物的情况下，塑性树脂开始结晶，因为液态塑性树脂冷却至低于材料的不流动温度的温度，并且液态塑料的一部分变成静态。这种邻近模具壁的冻结材料使热塑性材料在其向模具腔体的端部前进时所行进的流动通道变窄。邻近模具壁的冻结材料层的厚度随着模具腔体填充的进行而增加，这造成聚合物必须流动通过以继续填充模具腔体的横截面积逐渐减小。随着材料冻结，其还收缩、从模具腔体壁脱离，这减少了材料通过模具腔体壁的有效冷却。因此，常规注塑机非常快速地用塑料填充模具腔体，然后保持填料压力以将材料推向模具腔体侧，来增强冷却并保持模塑部件的正确形状。常规模塑机通常具有由约10％注射时间，约50％填料时间，以及约40％冷却时间组成的循环时间。当模具腔体中的塑料冻结时，常规注塑机增加注射压力(以保持基本上恒定的体积流量，由于变小的横截面流动面积)。然而，增加压力会具有成本和性能两方面的缺点。当模塑组件所需的压力增加时，模塑设备必须具有足够的强度以耐受附加的压力，这一般等同于更昂贵的费用。制造商可能不得不购买新的设备以适应于这些增加的压力。因此，减小给定部件的壁厚可产生用以通过常规注塑技术实现所述制造的大量资本费用。为了避免上述的一些缺点，很多常规的注塑操作使用剪切致稀塑性材料以改善塑性材料进入模具腔体中的流动特性。在将剪切致稀塑性材料注入模具腔体中时，在塑性材料和模具腔体壁之间产生的剪切力趋于减小塑性材料的粘度，由此使塑性材料更自由且容易地流入模具腔体中。因此，可足够快地填充薄壁部件以避免材料在完全填充模具之前完全冻结。粘度的减少与塑性材料和进料系统之间、以及塑性材料和模具腔体壁之间产生的剪切力的量级直接相关。因此，这些剪切致稀材料的制造商和注塑系统的操作者已努力驱使模塑压力更高以提高剪切，从而降低粘度。通常，高输出注塑系统(即，101级和30级系统)在通常103MPa(15,000psi)或更高的熔体压力下将塑性材料注入模具腔体中。剪切致稀塑性材料的制造商教导注塑操作者在高于最小熔体压力下将塑性材料注入模具腔体中。例如，通常在大于41MPa(6,000psi)(由聚丙烯树脂制造商推荐的范围通常为大于41MPa至约103MPa(6,000psi至约15,000psi))的压力下加工聚丙烯树脂。压机制造商和加工工程师通常推荐在所述范围的顶端或显著更高下加工剪切致稀聚合物，以实现最大的潜在剪切致稀，其通常大于103MPa(15,000psi)，以从塑性材料中提取最大致稀和更好的流动性能。剪切致稀热塑性聚合物一般在超过41MPa至约207MPa(6,000psi至约30,000psi)的范围内加工。即使使用剪切致稀塑料，对于薄壁部件的高可变压力注本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动调节注塑方法以补偿熔融塑性材料的流动性变化的方法(图10的#1400；第40页，第4‑14行)，所述方法包括：提供(图10的#1410；第40页，第4‑14行)具有至少一个模具腔体的注塑机(图1的#10；第14页，第8行‑第15页，第9行)；提供(图10的#1420；第40页，第4‑14行)注塑控制器(图1的#50；第15页，第10行‑第17页，第15行)，其包括被构造成提供控制信号的压力控制输出，所述控制信号至少部分地测定用于注塑机的注塑方法的注塑压力；其特征在于，所述方法还包括：在注塑循环的第一时间下测量(图10的#1430；第40页，第4‑14行)来自所述压力控制输出的第一控制信号；在所述第一时间之后，在注塑循环的第二时间下测量(图10的#1440；第40页，第4‑14行)来自所述压力控制输出的第二控制信号；将来自所述压力控制输出的所述第一控制信号和来自所述压力控制输出的所述第二控制信号进行比较(图10的#1450；第40页，第4‑14行)以获得比较结果；并且至少部分地基于所述比较结果，在所述第二时间之后的第三时间下，测定(图10的#1460；第40页，第4‑14行)所述压力控制输出的第三控制信号。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.01 US 61/861,3101.一种自动调节注塑方法以补偿熔融塑性材料的流动性变化的方法(图
10的#1400；第40页，第4-14行)，所述方法包括：
提供(图10的#1410；第40页，第4-14行)具有至少一个模具
腔体的注塑机(图1的#10；第14页，第8行-第15页，第9行)；
提供(图10的#1420；第40页，第4-14行)注塑控制器(图1
的#50；第15页，第10行-第17页，第15行)，其包括被构造成提供
控制信号的压力控制输出，所述控制信号至少部分地测定用于注塑机
的注塑方法的注塑压力；
其特征在于，所述方法还包括：
在注塑循环的第一时间下测量(图10的#1430；第40页，第4-14
行)来自所述压力控制输出的第一控制信号；
在所述第一时间之后，在注塑循环的第二时间下测量(图10的
#1440；第40页，第4-14行)来自所述压力控制输出的第二控制信
号；
将来自所述压力控制输出的所述第一控制信号和来自所述压力控
制输出的所述第二控制信号进行比较(图10的#1450；第40页，第4-
14行)以获得比较结果；并且
至少部分地基于所述比较结果，在所述第二时间之后的第三时间
下，测定(图10的#1460；第40页，第4-14行)所述压力控制输出的
第三控制信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述测定包括在第三时间下，测定所
述第三控制信号，所述第三时间在与所述第二时间相同的注塑循环
内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第三时间位于所述
第二时间的后续模塑循环中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
测定所述第一时间和所述第二时间之间的时间差；并且
其中所述比较包括至少部分地基于所述时间差将所述第一控制信
号和所述第二控制信号进行比较以获得比较结果。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述比较结果为流量因
子(FF)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·M·埃尔托宁，K·N·麦糠内尔，V·S·布雷登巴赫，M·G·盖戈弗，
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