[发明专利]应用可变容积溢流腔的注射模塑方法与设备

说明书

对有关申请的参考文献

本申请与1993年12月3日提出的，题为“控制加压流体的方法与系统及其中所用阀组件”的美国专利申请系列No.08/166,255(美国专利No.5443087)有关，该申请的受让人与本发明的相同，其内容在此作为参考。

技术领域

本发明涉及塑料的注射模塑工艺，具体涉及到包括有溢流腔的塑料注射模塑工艺。

背景技术

在塑料的注射模塑工艺中，产品设计人员经常遇到的问题是，要求设计出的产品在应用中具有所需的强度，同时具有满意外观的均匀的表面质量，但须避免使产品重量、原料消耗和生产周期过多或过长。通常要在强度上塑料厚度之间作出设计上的折衷。产品是较厚的塑料部分，例如结构肋会造成较大的重量与原料消耗和较长的成形时间，还由于较厚部分区域中的热梯度将导致凹坑标记或其它表面缺陷。

在塑料模塑工艺中，众所周知在模制塑料制品时结合采用加压流体，例如Hendry在美国专利No.5098637中所示。这种加压的流体通常是氮气，它是在或接近塑料注射完成时引入到模腔中。此加压流体有几方面的作用。第一，它能使制品形成为具有空心的内部，这相当于减轻重量和节省原料。第二，模腔内的加压流体向外施加压力，迫使塑料在制品固化时贴抵住膜腔的表面。第三，减少了循环时间，这是因为所加的流体气体会通过塑料最易变动的内部体积迁移，并在这些不然将要求有很长冷却周期的区域中来置换塑料。第四，此气体的压力将塑料推向模具表面，从而能由模具获得最大的冷却效应。

但是，随着模制产品尺寸的加大，上述气体必须做较多的功来通过模腔的容积迁移，以有助于制品在模腔内固化。要是气体的压力在气体进入模腔内时太多，就会有可能使塑料在模腔内破裂或吹出模腔，这就是说，此气体并不包含在塑料之中。于是，这在实际上便限制了把气体注入用于塑料模制领域。

上述Hendry的美国专利解决了绝大多数上述问题。在这一已知的注射模塑装置中，连接模腔与辅助溢流腔的槽始终是敞开的，这一辅助溢流腔的容积可以通过将一螺丝形式的插件拧进或拧出其中的多少程度来调节其大小。

这样已知的装置与方法已证明其在多方面有实用价值，但是具体到在某些部段上有较厚区域的部件，例如较厚的边缘区域或腹或肋的情形，它们单独地设有腔，这样业已证明要造成困难，因为加压的气体在渗入已事先注入到膜腔内的塑性树脂中时，也能渗入并非空心的区域内，特别是在有较薄壁部的区域中时，会在此使部件发生非所希望的强度减弱。

此外还发现应用这种已知装置时存在这样的缺点，即辅助溢流腔不能对应于注射模塑循环过程中常有的瞬时状态来调节其容积，而至多是在最好的情形能在静态条件下由注射模塑装置来适应不同的部件几何结构或不同的塑性化合物。

如图1-4所示，另一种方法是采用带有一阻挡销20与粗调棒26的固定容积的溢流腔24，来控制进入溢流腔24内的塑料体积。此方法描述于已转让给Ferromatic Milacron Maschinenbau GmbH的EP专利第33 93315号中。

阻挡销20只是在模腔已先为塑性树脂完全充满之后，借助一加压的流体来取代塑料制品的仍然有流动性的芯料。此外，流仍然有流动性的塑料的取代是按下述方式进行，即使此被取代的流动性芯料的其余部分以类似插塞的形式封闭各个排料口，而不使塑料制品的壁部减薄。但由于取代流动性芯料时并未施加有相反的压力而是由一注射模塑机来实现各次注射的体积，同时注射模制的塑料制品在两次相邻的注射作业间会有波动，因而所述装置不能保证排料孔在每次注射中事实上常以类似插塞的形式封闭。一旦将阻挡销20再次闭合，也不能保证排料孔事实上总能以类似插塞的形式封闭。除此之外，要是在这种已知的装置中为注射模塑机注射料的体积例如大于模腔的容积时，当膜腔已充满而阻抗销20闭合上时，就会突然产生极高的压力，为此，注射模塑机必须要能表现出有相应高的夹紧本领，从而通过将一加压气体注入已事先注入模腔内的塑性树脂中的注射模塑工艺中的相关优点，即能以较低的夹紧力由注射模塑机制造大型塑料制品的优点，不再存在。

图1中，销20是在其上方位置，截止住塑料从制品定形腔12中经一流道23进入溢流腔24中。在图2-4中，销20处于其下部位置，允许塑料借助气体的压力进入溢流腔24中。