[发明专利]注射成型方法

说明书

技术领域

本公开的主题涉及一种注射成型方法，并且更具体地，涉及一种将含有大量粉末的成型材料直接从料斗进料到料筒中的注射成型方法。

背景技术

一种典型的树脂(塑料)成型方法是注射成型方法。注射成型方法是这样一种方法：使用螺杆或射料杆将在加热料筒(也简称为料筒)中熔融的树脂成型材料填充到包括阳模和阴模的模具的空腔部分中，并且快速冷却，然后从模具中移出材料以形成成型产品。

注射成型循环通常包括计量步骤，合模步骤，注射步骤，保压步骤，冷却步骤和脱模步骤。

现在详细描述计量步骤。在计量步骤中，将进料到料筒中的成型材料通过螺杆的旋转储存在料筒的顶端，并且螺杆接受来自所储存的成型材料自身的压力并反退到预定的计量设定位置，然后停止螺杆旋转以完成计量。在此情况下，通常进行普通进料方法，其中将成型材料以超过螺杆的旋转速度的量，即超过成型材料的进料能力的量填充到料斗中，并且将料斗中的材料进料到料筒中，从而根据螺杆的进料能力通过成型材料的自重充满料筒。因而，当背压设定值不变时，计量时间随螺杆旋转速度增加而减少，并且计量时间随旋转速度减小而增大。相反，当螺杆旋转速度不变时，计量时间随背压减小而减小，并且计量时间随背压增大而增加。

作为用于注射成型的树脂成型材料，常规地使用石油树脂。然而，暴露出诸如空气污染，全球变暖或臭氧损耗的问题，并且作为应对这些问题的措施，对构建循环型节能社会进行了尝试。作为所述尝试之一，将成型材料从石油树脂转向到衍生自植物等的生物植物树脂。

植物树脂成型材料包括所谓的生物质树脂(也称为生物质塑料或生物塑料)，并且对使用生物质树脂作为成型材料制备各种产品进行了尝试。

生物质树脂的典型实例包括聚乳酸(也称为聚乳酸类树脂或PLA)或纤维素树脂。预期这样的生物质树脂提供的优点在于在全球环境中二氧化碳的吸收和排放由彼此消除。此想法称为碳中性。

然而，当将生物质树脂用作成型材料以通过注射成型制备成型产品时，生物质树脂的低的耐热性表现出困难。由于与石油树脂相比，生物质树脂在生物质树脂被热熔融并且可以容易地流动所处的温度和生物质的分解温度之间具有较小的差别，因此可以用于注射成型或可以用于作为注射成型预处理的加工步骤的温度设定范围被限于窄的范围。例如，当在将成型材料进料到注射成型设备中之前，在预处理中将生物质树脂和添加剂通过捏合机捏合并且粒化时，生物质树脂如果长时间(long hours)暴露于高热，则容易着色或解聚。特别地，为了对生物质树脂提供阻燃性，需要将大量的阻燃剂(通常地，粉末)捏合到生物质树脂中，并且优选将生物质树脂和阻燃剂预先通过捏合机粒化，然后进料到注射成型设备中。然而，生物质树脂在通过捏合机的加热加工中分解，从而降低了成型产品的强度。

而且，生物质树脂是脆性的，并且难以提供足够的强度。特别地，大量的阻燃剂如上所述需要被捏合到生物质树脂中，并且是进一步脆性的。因而，当将阻燃剂捏合到生物质树脂中以保证阻燃性时，需要添加增强剂以增加强度。

生物质树脂的强度可以通过混合石油树脂而增加，但是这不能在本质上降低环境负荷。另一种方法是添加无机纤维如玻璃纤维或石油有机纤维。此方法可以在不显著减少成型产品的生物含量的情况下提供强度，并且是优选的。另一种方法是将天然成型材料如竹或洋麻纤维成型为纤维并且添加所述天然成型材料。在此情况下，纤维部分还可以被碳中性材料代替。

因而，为了使用生物质树脂作为用于注射成型的成型材料，通常加入添加剂如阻燃剂或纤维。考虑到生物质树脂的低耐热性，优选为了成型产品的质量(quality)采用直接混合(称为DM方法)，在所述方法中，不进行用于将生物质树脂和添加剂捏合并混合的预处理，而是将生物质树脂和添加剂直接进料到用于成型的注射成型设备中。

然而，注射成型设备最初制造用于供给粒料，并且在例如将在粉末材料、粒状材料和液体材料中至少含有大量的粉末材料(包括相应于粉末的细小纤维样成型材料)和粒状材料的成型材料经由注射成型设备的料斗直接进料到料筒中的情况下，具有下列两个问题。

第一问题在于，当要直接进料粉末材料和粒状材料时，在料斗中由压缩所致的桥(bridge)等在料斗引出口或在料筒中引起堵塞并且阻止稳定的进料。即使可以将材料进料，粉末材料和粒状材料在料筒中也容易分离并且变得不均匀，并且没有充分地均匀捏合。特别地，当成型材料含有大量的粉末材料时，难以通过直接混合进行均匀捏合。特别地，当成型材料的粉末比率超过30重量％时，通过常规注射成型方法不能进行均匀捏合。