[发明专利]用于制造簇成制品的方法和设备

说明书

本发明公开了一种用于由热塑性材料制造簇成制品的方法，其包括根据压力支配算法控制注射压力，包括在模具腔体的前端上游检测每秒至少100个熔体压力测量结果。本发明还公开了一种设备，该设备包括用于监测和根据压力支配算法调节注射压力的压力控制机构，其中压力控制机构包括位于模具腔体的前端上游的至少一个高频压力传感器。

技术领域

本发明涉及用于通过注塑生产簇成制品的注塑机和方法，并且更具体地涉及注塑方法和设备，其中通过压力支配算法(pressure-dominated algorithm)控制低压注塑。

背景技术

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。典型的注塑程序包括以下基本操作：在注塑机中加热塑性材料，以允许塑料在压力下流动；将熔融的塑料注射到限定于已闭合的两个模具部件之间的一个或多个模具腔体中；允许塑料在压力下在一个或多个腔体中冷却并硬化；打开一个或多个模具腔体；以及将模塑制品从模具中顶出。每个模具腔体均可通过浇口连接至流动通道，浇口将熔融树脂流引导到腔体中。可存在一个或多个浇口。

在注塑过程中，通过注塑机将熔融的塑性树脂注射到模具腔体中，直到塑性树脂到达腔体中离浇口最远的位置。此后，塑性树脂从背对着浇口的端部填充腔体。在常规的高变压注塑机中，一旦液体塑性树脂被引入注模中，邻近腔体壁的材料就立即开始“冻结”或固化、或硬化。就结晶聚合物而言，塑性树脂开始结晶，因为液体塑性树脂冷却至低于该材料的不流动温度的温度，并且液体塑料的部分固化且变得静止。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，常规的高变压注塑机被设计成非常快速地用塑料填充模具腔体且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。常规的高变压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，常规的高变压注塑机增加注射压力(以保持基本上恒定的体积流量，由于更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。当模塑部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，这通常导致设备更昂贵。制造商可能不得不购买新的设备以适应这些增加的压力，这自然导致显著的资本费用。

为了避免上述的一些缺点，很多常规的注塑操作者使用剪切致稀塑性材料以改善塑性材料在模具腔体中的流动特征。在将剪切致稀塑性材料注射到模具腔体中时，在塑性材料和模具腔体壁之间产生剪切力并且模具腔体壁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，可足够快地填充模具腔体以避免材料在完全填充模具之前冻结。

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(例如，101级和30级系统)在通常15,000psi或更高的熔体压力下将塑性材料注射到模具腔体中。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射到模具腔体中。例如，通常在大于6,000psi(由聚丙烯树脂制造商推荐的范围，通常为大于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15,000psi，以从塑性材料中提取最大致稀和更好的流动特性。剪切致稀热塑性聚合物一般在超过6,000psi至约30,000psi的范围内加工。