[发明专利]用于与塑料熔体压力和塑料熔体流动位置相关的注射模制过程中气体辅助和气体背压的同时闭环控制的方法

说明书

一种用于注射模制系统的控制器，所述控制器与熔体流动控制单元、气体辅助控制单元和气体背压控制单元连通。所述控制器可以根据熔体压力或流动前沿位置实现对气体辅助压力和/或气体背压进行实时调整。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月5日提交的申请号为62/704,009的美国临时申请的提交日的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及注塑模制，并且更具体地，涉及一种用于在注射模制过程中对可变的空气压力以及内部气体压力(“气体辅助”)和外部气体压力(“气体背压”)的持续时间进行同时闭环控制的方法，所述注射模制过程使用了结合有腔压力传感器、热电偶、应变仪或无传感器选项的熔体压力变换器以替代用于正在模制的部件的模腔内的熔体行进位置。特别地，本公开涉及通过至少一个腔压力变换器、热电偶或应变仪标识表观熔体压力、气体辅助和气体背压之间的关系，并且基于例如注射模具内的腔的熔体流动前沿的位置来实时地可变地改变内部气体压力、外部气体压力和/或腔压力。

背景技术

在注塑过程开始时，热塑性颗粒通过料斗进料到加热的料筒中，并被往复螺杆驱动到加热的料筒的端部。热塑性粒料熔融成熔融热塑性材料，并通过喷嘴注入热塑性材料的粒料。然后，熔融热塑性材料通过冷流道或热流道流到模具的每个单独腔的浇口。进入浇口后，熔融热塑性材料填充模腔，该模腔形成在模具的两个或更多个侧面之间，该两个或更多个侧面在通过按压或夹紧单元加压下被保持在一起。一旦将熔融热塑性材料的粒料注入到模腔中，往复螺杆便停止向前行进。熔融热塑性材料采取模腔的形式，并在模具内部冷却直至固化。然后，夹紧单元释放模具侧面，并且完成的部件从模具中被弹出。

注射模制工艺可以包含辅助装备，该辅助装备有助于将塑料填充到模具中，以帮助实现更好的部件质量或缩短周期时间，或两者兼而有之。例如，气体辅助模制在填充模具期间使用被注入塑料熔体中的氮气或其他惰性气体，以将塑料置换到较厚壁部件的中央，从而减小了整个塑料壁的厚度，并通常缩短了周期时间。所得的部件通常在部件的内部具有气泡，这对于终端用户来说通常不会被看见或不容易被察觉或重视，除非部件被切成两半或以其他方式切成段。气体背压在用塑料填充之前和/或期间使用氮气或其他惰性气体对模具的腔加压，并对熔体流动前沿施加气压，以影响润版液流动，进而影响部件的表皮层和外观。按照惯例，当在单个注射模制粒料中使用气体辅助和气体背压两者时，气体辅助和气体背压过程都不会向其他过程发送/从其他过程接收模拟或数字输入/输出来影响对气体压力的幅值和/或气体压力的加速或减速和/或气体加压的时间的控制。换句话说，缺乏对气体辅助、气体背压和腔压力的相互依赖的控制。

当前可用于气体辅助和气体背压过程两者的大多数辅助装备主要使用开环控制系统。尽管注塑机可能有与特定事件(例如，合模、启动注射、注射位置或填充结束)有关的数字输出，但仍无法与模具内的任何温度或压力传感器持续通讯来打开或关闭气体压力，或相应地增加或减少压力。通常，配置文件由技术人员或操作者基于先前的经验和/或反复试验来预设。一旦建立了该配置文件，则其将在从注塑机接收到适当的输出时开始，有时添加有延迟计时器，这会增加机器在较长的生产过程内的周期之间发生变化的机会。例如，气体背压通常是在检测到在周期开始时模具关闭时才发起的。气体辅助压力可以被设置为基于延迟计时器而发起，该延迟计时器在熔融聚合物材料开始注入时开始。然后，气体背压和气体辅助压力中的每一个可以在从它们发起开始的相应预定延迟之后切断。然而，在某些情况下，这种与时间有关的操作可能不足以适当地担负对相应操作的适当控制。例如，如果基于与延迟计时器相关的信号发起气体辅助压力，则在经过某个先前事件后延迟计时器检测到预定时间时自动发起气体辅助压力，但是如果阀卡在在闭合位置，则熔融聚合物材料可能尚未开始流入模腔，而气体辅助气体被不希望地过早引入到模腔中。或者，在气体背压气体或气体辅助气体的引入终止仅取决于延迟计时器的情况下，模具的过早打开会导致在腔打开时仍引入气体背压气体或气体辅助气体，从而不利地导致累积的气体背压或气体辅助压力突然释放。