[发明专利]一线式预塑化体积脉动注射成型方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料成型加工技术领域，特别涉及一种一线式预塑化体积脉动注射成型方法及设备。

背景技术

注射成型是聚合物成型加工的重要方法之一，聚合物注射成型机是聚合物成型的主要加工设备。常用的聚合物注射成型机中，注射装置常为螺杆一线式注射装置，注射成型过程包括物料塑化、储料、注射充模、保压、冷却和开模顶出等过程，注射工艺具体为物料塑化时注射螺杆边周向旋转运动边后退，塑化好的物料熔体在螺杆旋转运动作用下被输运并储存到螺杆头部由于螺杆后退所形成的料筒空间中，当料筒空间中物料熔体达到所设定的量后，注射螺杆在外力作用下充当柱塞直线前进，将料筒空间中的物料熔体注射进入与喷嘴相连接的模具型腔中。但是此过程中物料塑化时螺杆后退，其有效长度缩短，物料塑化效果差，料筒中大量未塑化好的物料参与注射时的直线运动，运动惯量大，摩擦阻力变大，使注射过程能耗增大，注射速度和注射位置难以准确控制，影响注射制品质量和力学性能，限制了制品的应用范围。而在注塑成型过程中引入振动力场，可以提高物料在注塑过程中的塑化效率，降低物料熔体的粘性和弹性，提高熔体输送效率，增强物料在塑化输运过程中的混合分散效果，提高注塑成型制品质量，缩短成型周期。

为此，申请号为96108387.5的发明申请公开了一种电磁式聚合物动态注射成型方法及装置，采用电磁能量转换的方式实现注射螺杆轴向振动，但其结构复杂，难以与传统液压系统驱动的螺杆一线式注射装置有机的结合在一起。申请号为200510033386.7的发明申请公开了一种注射机螺杆轴向脉动位移方法及装置，在电磁动态注射成型方法及装置基础上公开了一种液压激振的方式实现注射螺杆的轴向脉动，实现了螺杆一线式轴向脉动注射，但该方法不能克服塑化时注射螺杆后退螺杆有效长度缩短的缺点。而且，螺杆在进行轴向脉动时，驱动螺杆旋转的马达及与螺杆固定连接的其他零部件都同时进行轴向振动，整个振动部分的质量大，运动惯性大，固有频率低，驱动其振动的振动频率难以提高。对于小型螺杆一线式注射机，注射螺杆系统质量较小，安装螺杆轴向驱动装置可以实现螺杆在一定频率范围内进行轴向振动；但对于中大型注射机，注射螺杆系统质量大，注射过程运动惯性大，固有频率低，以致对注射螺杆系统施加振动后，其振动频率不能在较高范围内调整，造成注射制品的产量和质量的提高受到限制；另一方面，在中大型注射机上安装螺杆轴向振动驱动装置，设备机械结构较复杂，加工制造成本较高。另外，申请号为200810026054.X的发明申请中所述的新型叶片塑化输运装置配套而成的注射机中和申请号为201410206552.8的发明申请中所述的新型偏心转子塑化输运装置配套而成的注射机中注射料筒和柱塞都不能与相应塑化挤出装置轴线共线呈一线式布置，造成整个塑化注射装置结构复杂，体积较大，因此，新型叶片塑化输运装置和新型偏心转子塑化输运装置用于塑化系统和注射系统同轴线一线式布置的注射成型设备受到极大限制。

由此可见，针对现有的螺杆一线式脉动注射成型装置存在的问题，开发一种新的一线式预塑化体积脉动注射成型方法及设备对聚合物加工成型具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种一线式预塑化体积脉动注射成型方法，该方法实现储料、计量、注射和保压过程中熔体体积周期性脉动。

本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述方法的一线式预塑化体积脉动注射成型设备，该设备具有塑化系统无轴向位移且连续提供稳定的熔体、体积小、注射能耗低、注射活塞质量小且运动惯性小、轴向脉动频率高的特点。

本发明的技术方案为：一种一线式预塑化体积脉动注射成型方法，利用预塑化装置中熔体过渡套与注射装置中注射活塞内腔形成的缓冲储料室，使预塑化装置与注射装置呈同轴线布置；注射装置中，熔体推动止逆环使注射活塞与止逆环之间形成轴向空间，再通过注射活塞作周期性脉动位移，实现储料、计量、注射和保压过程中熔体体积的周期性脉动。

该方法具体包括以下步骤：

(1)储料和计量：来自预塑化装置的熔体由熔体过渡套进入缓冲储料室，然后通过注射活塞分配流道后，推动止逆环向前进行轴向位移，从而进入轴向空间，并沿着止逆环内的螺旋流道向前流动，此时熔体压力作用使止逆环作径向旋转运动，从而使轴向空间内的熔体处于不断更新而无积料的状态；同时，在熔体压力和脉动力的共同作用下，注射活塞脉动后退，使注射头前端计量室的容积增大至设定值；