專利名稱：防止注射裝置中樹脂倒流的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及防止注射裝置中樹脂進行倒流，其中該注射裝置包括在螺桿梢端部分處帶有防倒流環(huán)形閥的注射螺桿，且該注射螺桿設置在加熱筒體中；更具體地說，本發(fā)明涉及一種可防止樹脂倒流的方法，該方法有效地適合于低粘度樹脂。
背景技術(shù)：
在樹脂注射成型用的傳統(tǒng)直列螺桿型(in-line screw type)注射裝置(其中該注射裝置包括注射螺桿，該注射螺桿帶有可沿軸向活動地裝配到螺桿梢端部分上的防倒流環(huán)形閥，且設置在加熱筒體中，從而可向前和向后地旋轉(zhuǎn)和移動；該加熱筒體在其梢端帶有噴嘴)中，在供應部分側(cè)塑化的熔融樹脂，經(jīng)閥環(huán)的內(nèi)側(cè)、通過流動間隙(其位于環(huán)形閥的后端表面和螺桿軸周邊上的片狀環(huán)之間)由螺桿的旋轉(zhuǎn)朝向螺桿梢進行輸送，且在加熱筒體的前部分中進行計量(也即積蓄)；并且，通過利用環(huán)形閥的前面和后面的樹脂壓力來打開和關(guān)閉環(huán)形閥。
通過注射螺桿的正向旋轉(zhuǎn)(左手方向旋轉(zhuǎn))，利用在螺桿槽中從具有塑化作用的供應部分后側(cè)沿閥方向移動的熔融樹脂的壓力來實現(xiàn)環(huán)形閥的打開。通過在停止旋轉(zhuǎn)且向前移動注射螺桿時對計量樹脂的擠壓所產(chǎn)生的樹脂壓力來實現(xiàn)關(guān)閉，以通過噴嘴將加熱筒體的前部分中的計量熔融樹脂注射和填充到模具中。
在上述環(huán)形閥關(guān)閉過程當中，環(huán)形閥和注射螺桿一起移動到這樣一個位置，在該位置處計量樹脂被螺桿的頂端表面充分地擠壓，以產(chǎn)生有助于閥關(guān)閉的樹脂壓力。隨著樹脂粘度變低，移動沖程也往往變長。因此，環(huán)形閥不會同時地隨著螺桿的向前移動而關(guān)閉，同時部分的計量樹脂在環(huán)形閥中向后流動，且泄漏到螺桿槽中，直到閥后端表面和片狀環(huán)之間的流動間隙被樹脂壓力所關(guān)閉，且該泄漏部分作為計量差量可能會影響產(chǎn)品的重量。
作為防止上述計量樹脂泄漏的手段，已經(jīng)采用反向旋轉(zhuǎn)注射螺桿(右手方向旋轉(zhuǎn))，以使得位于供應部分側(cè)、螺桿槽中的樹脂壓力低于計量側(cè)上的樹脂壓力，利用其壓力差將環(huán)形閥向后移動到片狀環(huán)處以對其進行關(guān)閉，然后向前移動螺桿來進行注射填充。螺桿的反向旋轉(zhuǎn)與注射的啟動同時進行，或處于在計量結(jié)束之后的倒吸位置(參考日本專利公開文獻No.62-60621和日本專利No.2814212)。
因為螺桿的上述反向旋轉(zhuǎn)所引起的上述閥關(guān)閉取決于反向旋轉(zhuǎn)引起的、在螺桿槽中向后供應熔融樹脂所引起的減壓，計量樹脂也會向后流動到供應部分側(cè)，直到環(huán)形閥向后移動且關(guān)閉。因此，在計量差量方面保持較低的效果。此外，存在這樣一個問題，因為倒流引起的泄漏量往往隨著樹脂粘度的減小而增加，所以這樣的方法很難適合于對低粘度樹脂進行注射成型。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種防止注射裝置中樹脂倒流的新方法；在注射填充當中通過控制螺桿向前移動速度來關(guān)閉環(huán)形閥(而不依靠在注射填充之前反向旋轉(zhuǎn)螺桿)，來防止在注射填充中的倒流所引起的計量樹脂的泄漏，這樣即便使用低粘度樹脂作為材料樹脂，也幾乎不會產(chǎn)生計量差量。
根據(jù)本發(fā)明，在注射裝置(其中該注射裝置包括在螺桿梢端部分處帶有防倒流環(huán)形閥的注射螺桿，該注射螺桿設置在加熱筒體中，從而可以向前和向后地旋轉(zhuǎn)和移動；且該注射裝置適合于利用螺桿的向前移動將加熱筒體的前部分中計量的熔融樹脂注射和填充到模具)中，將注射填充速度和閥關(guān)閉操作速度設定成螺桿向前移動速度，該閥關(guān)閉操作速度與注射填充速度的初始速度不同；將閥關(guān)閉操作時間設定成這樣一個時間，該時間是在計量結(jié)束后、將注射螺桿移動一段能夠進行閥關(guān)閉操作的距離所需的時間；在以設定的閥關(guān)閉操作速度和設定的閥操作時間來關(guān)閉閥之后，將螺桿向前移動速度控制為注射填充速度，以進行計量樹脂的注射填充。
所述閥關(guān)閉操作速度被設定成高于注射填充速度的初始速度或30毫米/秒(mm/s)，或更高，且操作時間設定成位于10-50毫秒(ms)的范圍。
在計量樹脂開始注射填充之前，因為處于靜止狀態(tài)的環(huán)形閥以不同于注射填充速度的初始速度的某一個速度進行關(guān)閉，與傳統(tǒng)方法相比，可以加快閥關(guān)閉。因為向前移動被限定在能夠進行閥關(guān)閉的距離和時間內(nèi)，所以不會對計量樹脂積蓄過量的擠壓；并且，即使直至閥關(guān)閉前發(fā)生倒流，該泄漏也將很小而不會影響模制件的重量。因此，可以消除直至閥關(guān)閉之前的泄漏所引起的計量差量。當閥關(guān)閉操作速度被設定成高于注射填充速度的初始速度時，可以特別地提高低粘度材料樹脂的閥關(guān)閉效率。
此外，因為在環(huán)形閥關(guān)閉之后進行計量樹脂的注射填充，也消除了在啟動注射填充之后的計量樹脂倒流，且也解決了從環(huán)形閥處泄漏引起的計量差量以及防止在注射填充前直至閥關(guān)閉發(fā)生的泄漏。因為通過控制注射螺桿的向前移動速度可以從上述閥關(guān)閉的過程轉(zhuǎn)變到注射填充過程，所以可以如同之前一樣地進行相同的注射成型操作。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的注射裝置的加熱筒體梢端部分的豎直側(cè)向剖視圖，其中該注射裝置能夠執(zhí)行防止計量樹脂倒流的方法，且處于在計量結(jié)束之后的閥打開狀態(tài)。
圖2是所述注射裝置的加熱筒體梢端部分的豎直側(cè)向剖視圖，顯示了在開始注射填充時的閥關(guān)閉狀態(tài)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖，其中閥關(guān)閉操作速度是30mm/s，操作時間是10ms。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖，其中閥關(guān)閉操作速度是50mm/s，操作時間是10ms。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖，其中閥關(guān)閉操作速度是70mm/s，操作時間是10ms。
圖6是在傳統(tǒng)方案中的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖，其中閥關(guān)閉操作速度是0mm/s，操作時間是0ms。
具體實施例方式
圖1和2顯示了本發(fā)明所涉及的大體直列螺桿式注射裝置的梢端部分，其中圖1顯示了在計量結(jié)束之后的閥打開狀態(tài)，圖2顯示了在注射填充開始時的閥關(guān)閉狀態(tài)。
在附圖中，附圖標記1代表加熱筒體，其在梢部具有噴嘴2；附圖標記3代表注射螺桿，其設置在加熱筒體1中，從而可前后旋轉(zhuǎn)和移動。注射螺桿3包括螺桿梢部分4和環(huán)形槽6，其中螺桿梢部分4具有圓錐形頂端表面，且多個分配槽5沿軸向設置在螺桿梢部分4的側(cè)表面上，環(huán)形槽6鄰接該頂端表面圍繞軸部分而形成。
筒形的環(huán)形閥7與加熱筒體1的內(nèi)周表面相配合，且?guī)в谢瑒娱g隙；該環(huán)形閥7圍繞著環(huán)形槽6插入，以使得可前后移動，其中螺桿槽8中未示出的熔融樹脂通過流動間隙10(其位于環(huán)形閥7的環(huán)后端表面和在環(huán)形槽6后端處圍繞螺桿軸的片狀環(huán)9之間，例如0.5-3.0mm)在環(huán)形閥7的內(nèi)側(cè)流入環(huán)形槽6內(nèi)，朝螺桿梢端方向流動，且利用注射螺桿3的向后旋轉(zhuǎn)運動在加熱筒體1的前部分11中計量(積蓄)。
環(huán)形閥7移動，直到其前端表面被環(huán)形槽6的前邊緣擋住，由環(huán)形閥的后端表面在供給部分側(cè)接收在螺桿槽8中移動的熔融樹脂的壓力，從而形成流動間隙10，且處于在圖1中的打開狀態(tài)。螺桿槽8中的熔融樹脂通過流動間隙10流入環(huán)形槽6，且通過螺桿頂端表面上的分配槽5進一步強迫供給到加熱筒體1的前部分11內(nèi)，以在其中進行積蓄。積蓄樹脂的壓力使得注射螺桿3向后移動到預定后退極限位置，同時增加了積蓄量。當在后退極限位置處停止螺桿旋轉(zhuǎn)時，注射螺桿3在該位置停止，同時停止熔融樹脂的移動，并且結(jié)束計量。
如圖1所示，當注射螺桿3在計量結(jié)束之后、以閥關(guān)閉操作速度、在閥打開狀態(tài)下向前移動時，由于螺桿的停止而處于靜止狀態(tài)的環(huán)形閥7難以瞬時地與螺桿梢端部分同步移動，因為環(huán)形閥被與內(nèi)周表面形成的滑動間隙中的熔融樹脂緊密地裝配到加熱筒體1的內(nèi)周表面上，并且環(huán)形閥的移動略微地延遲，以縮小與片狀環(huán)9的流動間隙。此外，因為環(huán)形閥7向后移動，接收由于螺桿向前移動所產(chǎn)生的計量樹脂的樹脂壓力，因此與僅僅利用以注射填充速度向前移動注射螺桿3的樹脂壓力相比，可以利用協(xié)同促進效果來加速閥關(guān)閉。因此，幾乎可以消除倒流引起的樹脂泄漏直至閥關(guān)閉。
在由螺桿梢端部分向前移動引起的、作用于計量樹脂上的壓力當中，通過將以閥關(guān)閉操作速度進行操作的操作時間設定為移動注射螺桿3一段距離(該距離可使得在計量結(jié)束后(10-50ms)進行閥關(guān)閉操作)所需的時間，可以限制過高的壓力作用在計量樹脂上，以將螺桿的向前移動控制到所需的最小程度。因此，從注射沖程和向前移動沖程之間的差值的角度來看，壓力不會達到這樣一個壓力，該壓力將使得由直到閥關(guān)閉時的樹脂倒流引起泄漏；并且，即使樹脂從噴嘴中泄漏，該泄漏也僅僅被限制到用于模制線軸或澆道(spool or runner)等部分的局部樹脂量，而不會影響其模制件。
當利用上述閥關(guān)閉方案對低粘度樹脂進行注射模制時，例如聚碳酸酯(光盤級別(disk grade))、高流動性的聚苯乙烯、低粘度聚乙烯、液晶聚合物、聚酰胺、改進型聚酰胺或類似物時，優(yōu)選將閥關(guān)閉操作速度設定成高于注射填充速度的初始速度。當以注射填充速度擠壓低粘度樹脂來進行閥關(guān)閉操作時，因為樹脂的粘度低，所以由擠壓引起的樹脂壓力也較低，且螺桿向前移動引起的閥關(guān)閉所需的時間較長。因此，在上述過程當中的樹脂泄漏增加，且也增加了計量差量(metering dispersion)。然而，由于由注射螺桿的高速向前移動所引起的閥關(guān)閉與樹脂壓力無關(guān)，所以不管螺桿向前移動所引起的樹脂壓力的大小如何，都可以進行閥關(guān)閉。因此，即使材料樹脂具有較低的粘度，也可以可靠地對每個模制件進行閥關(guān)閉操作。
在閥關(guān)閉操作時間結(jié)束之后，通過將注射螺桿3的向前移動速度控制為注射填充速度，可以將計量樹脂注射填充到未示的模具中。這僅僅通過將閥關(guān)閉操作速度改變成注射填充速度的初始速度就可以實現(xiàn)，而不需要特別的控制裝置。因此，僅僅通過控制注射螺桿3的速度，就可以連續(xù)地實現(xiàn)閥關(guān)閉和注射填充。
材料樹脂聚碳酸酯AD 55003(由TEIJIN LTD制造)粘度(Pa.S)47模制件信息記錄盤，設計重量(g)15.5注射成型機CD400E(由NISSEI PLASTIC INDUSTRIAL CO.制造)注射沖程(mm)30流動間隙(mm)1.0閥關(guān)閉操作速度(mm/s)305070操作時間(ms)101010[編號1]注射填充速度(mm/s)V1(初始速度) V2V3V4
1020100 30[編號2]注射填充速度(mm/s)V1(初始速度) V2V3V440404040在實例1中，因為注射填充速度的初始速度V1被設定成10mm/s，閥關(guān)閉操作速度被設定成高于初始速度V1。在實例2中，因為注射填充速度的初始速度V1被設定成40mm/s(其高于實例1)，因此閥關(guān)閉操作速度30mm/s被設定成低于初始速度V1。
圖3-5顯示了在閥關(guān)閉操作中的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖，其中閥關(guān)閉操作速度分別是上述實例1中的30、50、70mm/s，注射填充速度的操作時間分別是10ms。
圖6顯示了傳統(tǒng)方法中的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖；其中作為比較例，其中以注射填充速度(0mm/s)來作為閥關(guān)閉操作速度進行閥關(guān)閉操作，且操作時間是0ms。在每個監(jiān)測曲線圖中，共取了50個點來生成波形，且在啟動時的壓力波形的偏差代表了計量樹脂的壓力波動寬度。因此，較大的波動寬度代表了較大的計量差量。
表1具體地顯示了基于X個模制件的重量計量結(jié)果所監(jiān)測的計量差量。在該表中，設定速度為0mm/s且操作時間為0ms的列代表了以注射填充速度進行閥關(guān)閉操作的傳統(tǒng)方法的結(jié)果。
表1


從監(jiān)測曲線圖3-6及表1可以明顯地看出，當由注射螺桿的向前移動來進行閥關(guān)閉操作，同時將閥關(guān)閉操作速度設定成螺桿向前移動速度時，即便使用低粘度樹脂作為材料樹脂也可以使計量差量最小化，并且可以穩(wěn)定模制件的重量。速度越高，關(guān)閉效率(重量平均值)也越高。在30mm/s時的關(guān)閉效率低于在50mm/s時的關(guān)閉效率，但是高于傳統(tǒng)方法中的關(guān)閉效率，且關(guān)閉效率取決于材料樹脂的粘度。因此，閥關(guān)閉操作速度被設定成最少30mm/s或更高，以用作注射填充速度的初始速度，進而與傳統(tǒng)方法相比，可更多地減少計量樹脂從環(huán)形閥中的泄漏量。
權(quán)利要求
1.一種用于防止注射裝置中樹脂倒流的方法，其中該注射裝置包括在螺桿梢端部分處帶有防倒流環(huán)形閥的注射螺桿，該注射螺桿設置在加熱筒體中，從而可向前和向后地旋轉(zhuǎn)和移動；并且，該注射裝置適合于利用螺桿的向前移動將加熱筒體的前部分中的計量熔融樹脂注射和填充到模具中，所述方法包括將注射填充速度和閥關(guān)閉操作速度設定成螺桿向前移動速度，該閥關(guān)閉操作速度與注射填充速度的初始速度不同；將閥關(guān)閉操作時間設定成這樣一個時間，該時間是在計量結(jié)束后將注射螺桿移動一段能夠進行閥關(guān)閉操作的距離所需要的時間；以設定的閥關(guān)閉操作速度和設定的閥操作時間來關(guān)閉閥；以及將螺桿向前移動速度控制成注射填充速度，以進行計量樹脂的注射填充。
2.如權(quán)利要求1所述用于防止注射裝置中樹脂倒流的方法，其特征在于所述閥關(guān)閉操作速度被設定成高于注射填充速度的初始速度。
3.如權(quán)利要求1或2所述用于防止注射裝置中樹脂倒流的方法，其特征在于所述閥關(guān)閉操作速度被設定成30毫米/秒或更高，且所述操作時間設定成位于10-50毫秒的范圍。
全文摘要
在注射填充中通過控制螺桿向前移動速度來關(guān)閉環(huán)形閥，而不依靠螺桿的反向旋轉(zhuǎn)，從而可防止在注射填充當中計量樹脂由于倒流導致的泄漏。注射填充速度和閥關(guān)閉操作速度被設定成螺桿向前移動速度。閥關(guān)閉操作速度與注射填充速度的初始速度不同，且其操作時間被設定成這樣一個時間，該時間是在計量結(jié)束后將注射螺桿移動一段能夠進行閥關(guān)閉操作的距離所需要的時間。以設定的操作速度和設定的操作時間來進行閥關(guān)閉操作。
文檔編號B29C45/76GK1754680SQ20051011333
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日
發(fā)明者鹽澤文男, 依田秀伸, 有賀芳人 申請人:日精樹脂工業(yè)株式會社