專利名稱：一種中空樹脂制品和模塑成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由樹脂和惰性氣體組成的中空樹脂制品和模塑成型這種制品的方法，這 種中空樹脂制品能夠有光滑的內(nèi)壁及均勻通徑的氣道。
背景技術(shù)：
用于注射成型中空制品的氣體輔助注射成型方法是一種已知的注塑成型技術(shù)，是將高壓 惰性氣體注射到塑料熔體芯部以成型中空截面，并輔助推動熔體流動，并用氣體壓力進行保 壓的一種技術(shù)?？梢垣@得低殘留應(yīng)力、無表面縮痕的制品。這些已公開的氣體輔助成型方法 中，如美國專利US4101617揭示的一種短射氣體輔助注塑工藝，以及美國專利US4923666揭示 的一種滿射注射氣體輔助注塑成型工藝，以及中國專利申請CN200510024497. 1所揭示的一 種溢料井氣輔注射工藝，采用的方法均是先將熔融樹脂注入到模具型腔中，然后通過安裝在 機筒上的特殊注塑噴嘴或模具中的氣針將壓縮氣體(主要是氮氣)引入到型腔中熔膠中，在 保壓和冷卻后，將氣體快速排放。采用這些已經(jīng)揭示的技術(shù)，生產(chǎn)中空零件時存在的不足 其一是，由于在壓力下， 一部分氮氣會溶解到未凝固的熔膠中，當(dāng)快速排氣時，氣道周圍的 小量未完全凝固的塑料將被溶解到其中的氮氣釋出發(fā)泡，從而使氣道的內(nèi)壁不光滑；其二 是，由于壓縮氣體(氮氣)是在熔膠被注入到型腔之后才開始注入，此時，制品表面開始或 已經(jīng)凝固；但是由于模具對制品冷卻會存在不均勻性，致使氣道的走向存在不確定性，即氣 道的通徑會有很大的變化；其三是，不能用于后續(xù)包膠操作，其原因是中空部位氣體被排出 后，在包膠溫度和壓力下氣道壁可能塌陷。這些不足之處限制了氣體輔助注射技術(shù)在一些產(chǎn) 品上的應(yīng)用，例如三維形狀的流體管、較大平面的厚壁件、以及包膠件等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，提出一種全新的氣輔中空樹脂產(chǎn)品及其 制作方法，這種中空樹脂制品能夠有光滑的內(nèi)壁及均勻通徑的氣道。 本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案實現(xiàn)
本發(fā)明產(chǎn)品為一種中空樹脂制品，由樹脂和壓縮惰性氣體組成，熔融樹脂的體積為模具 型腔容積的30%- 99%，壓縮惰性氣體的體積在2(TC和1個大氣壓狀態(tài)下為熔融樹脂體積的 0. 1- 50倍；其生產(chǎn)方法包括下列步驟
1)塑化預(yù)定量的樹脂，并儲存在一個儲料空間內(nèi)，所述預(yù)定量樹脂的熔融體積是模具 型腔容積的30% - 99%之間；2) 向步驟l)中所述儲料空間中的熔融樹脂注入壓縮惰性氣體，注入的壓縮惰性氣體的 量是在20 。C和1個大氣壓的條件下的體積是所述預(yù)定量樹脂的熔融體積的0. l至50倍之間；
3) 向密封的模具型腔中預(yù)填充壓縮氣體，使型腔中的壓力升高至在lMPa-lO MPa之間的 一個預(yù)定值；
4) 然后將步驟l)和2)所準(zhǔn)備的熔融樹脂和惰性氣體一同注入到模具型腔中；
5) 控制3)中所述壓縮氣體在型腔中壓力以一個在O. lMPa/秒到lMPa/秒范圍之間的一 個壓降速度下降，直至降到l個大氣壓；
6) 冷卻，打開模具，取出制品。
所述的壓縮惰性氣體是氮氣或二氧化碳或氮氣和二氧化碳的混合物；在步驟3)所述的 壓縮氣體是氮氣或二氧化碳或空氣；在步驟3)所述壓縮氣體是從模具型腔中最后被熔融樹 脂填充的部位被引入到型腔中；在步驟2)向步驟l)中所述儲料空間中的熔融樹脂注入壓縮 惰性氣體，注入的壓縮惰性氣體的量是在20 。C和l個大氣壓的條件下的體積是所述預(yù)定量樹 脂的熔融體積的O. l至50倍之間；
本發(fā)明的優(yōu)點是通過在熔融樹脂被注入到模具型腔之前向熔融樹脂中注入定量的壓縮惰 性氣體，然后將包含有壓縮惰性氣體的熔融樹脂注入到預(yù)壓的模具型腔中，從而獲得具有光 滑內(nèi)壁且通徑均勻氣道、以及氣道部位壁厚均勻的制品，進一步拓寬氣體輔助注射成型的應(yīng) 用范圍。根據(jù)本發(fā)明的方法所制成的中空樹脂制品，不但具有常規(guī)氣輔成型的優(yōu)點，例如良 好的表面質(zhì)量，低應(yīng)力，質(zhì)量輕等優(yōu)點，而且能夠獲得內(nèi)壁光滑且通徑均勻的氣道結(jié)構(gòu)以及 氣道部分壁厚均勻的制品。


附圖l -本發(fā)明工藝流程框圖； 附圖2 -本發(fā)明所用設(shè)備示意圖； 附圖3a _ —種本發(fā)明產(chǎn)品示意圖； 附圖3b —附圖3a A-A剖示圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明特征以及相關(guān)技術(shù)特征作進一步詳述，以便同行業(yè)技術(shù)人員更加 理解本發(fā)明。
如附圖2中的標(biāo)號分別表示la-定模部分、lb-動模部分、2-形成中空制品的模具型 腔、2a-澆道系統(tǒng)、3-密封圈、4-型腔背壓壓縮氣體引入口、 5-型腔背壓壓縮氣體壓力調(diào)節(jié) 裝置、5a-排氣通道、5b -型腔背壓壓縮氣體源入口 、 6 -截止式注射噴嘴、7 -止逆環(huán)、8-儲料空間、9-定量注入的壓縮惰性氣體、10-壓縮惰性氣體引入氣針、11-壓縮惰性 氣體計量和注入裝置、12-壓縮惰性氣體源引入口、 13-塑化螺桿、14-塑化機筒、15-樹脂 上料斗、16 -塑化和注射動力裝置。 實施例l
生產(chǎn)一種三維管件，直徑為16毫米，折成直線長度為740毫米，模具閉合后的型腔容積 為148.8毫升。材料選用聚丙烯(PP);注塑機采用250噸鎖模力注塑機。螺桿13為常用的尖 稍后帶止逆環(huán)7的機構(gòu)，機筒14內(nèi)徑為55毫米，噴嘴為氣動驅(qū)動的針閥式噴嘴6。在機筒與噴 嘴的連接處設(shè)置一個注氣氣針I(yè)O，該氣針10為氣動控制的開關(guān)閥結(jié)構(gòu)。氣針10與一個流量控 制器11連接。流量控制器11采用已經(jīng)公開的實用新型專利ZL200620049021.3中所揭示的流量 控制系統(tǒng)，但對控制程序進行更改，使其能夠顯示每個周期的在常溫2(TC和常壓1個大氣壓 條件下的注入體積量。該流量控制系統(tǒng)與壓力為35MPa的壓縮惰性氣源12連接。
根據(jù)產(chǎn)品，設(shè)置一副模具，由定半模la和動半模lb組成，動半模lb和定半模la閉合后形 成一個成型制品的型腔2，由澆道系統(tǒng)2a使型腔2與注塑機的注射噴嘴6連通以引入熔融樹脂 等，型腔2由密封材料3，例如橡膠密封圈，充分密封，以便能向型腔注入壓縮氣體建立和控 制型腔內(nèi)的壓力，在型腔中預(yù)計熔融樹脂最后填充的部位開設(shè)壓縮氣體的引入口4，該引入 口4進一步通過型腔背壓壓縮氣體壓力調(diào)節(jié)裝置5與壓縮氣體源5b連接，型腔背壓壓縮氣體壓 力調(diào)節(jié)裝置5另外設(shè)置排氣通道5a將從型腔2中的排出的氣體導(dǎo)出，在向型腔中注入熔融樹脂 和壓縮惰性氣體的混合物之前，向型腔中注入壓縮氣體，例如，氮氣、二氧化碳、或空氣， 使型腔中建立lMPa- 10MPa之間的一個壓力，在注射過程中，通過壓力調(diào)節(jié)裝置5，使型腔中 的氣體壓力以O(shè). lMPa/秒-lMPa/秒的壓降速度下降，直至降低到一個大氣壓；先將聚丙烯粒 料由上料斗15輸送到塑化機筒14和塑化螺桿13之間的空間，通過塑化和注射動力裝置16的驅(qū) 動螺桿13轉(zhuǎn)動，和機筒14外部加熱元件加熱，塑化預(yù)定量的樹脂料并輸送到儲料空間8中， 儲料空間8由截止式噴嘴6和螺桿13上止逆環(huán)7限定，通過在注塑機上設(shè)定注射后螺桿l3停止 位置和塑化后螺桿13停止的位置來確定，使每次塑化的樹脂的熔融體積在型腔2的容積的30% -99%之間；然后，打開壓縮惰性氣體引入氣針I(yè)O，通過壓縮惰性氣體計量和注入裝置ll， 將定量的惰性氣體注入到儲料空間中的熔融樹脂中，在熔融樹脂體中間形成壓縮惰性氣體空 間9，計量注入的壓縮惰性氣體的體積在常溫20oC和常壓l個大氣壓條件下為預(yù)定量樹脂的熔 融體積的O. 1-50倍之間，當(dāng)預(yù)定注入的惰性氣體含量注入完成之后，關(guān)閉注入氣針I(yè)O，等 待指令將儲料空間中的熔融樹脂和壓縮惰性氣體9注入到成型模具的型腔之中。
在本實施例中，具體地將注塑機螺桿13塑化停止位置23. 8毫米和每次注射終止位置5毫米設(shè)定于注塑機的操作控制系統(tǒng)中，即每次塑化和射出預(yù)定量樹脂的熔融體積為44. 66毫升， 相當(dāng)于型腔容積的30%，存在儲料空間8中。在塑化和注射的動力裝置16的驅(qū)動下塑化到位停 止后，開始通過注氣氣針10以每分鐘30升的速度注入常溫常壓條件下體積為0. 9升的高壓氮 氣，即相當(dāng)于預(yù)定量樹脂的熔融體積的20倍。當(dāng)壓縮惰性氣體注射完成后，關(guān)閉氣針I(yè)O，注 入的壓縮惰性氣體9聚集在儲料空間8中熔融樹脂之中，等待注射。將兩個半模閉合后，向型 腔2中通入氮氣，使型腔中建立10MPa的背壓，與此同時，打開噴嘴6，用33MPa的膠壓(或30巴的 注射油壓)將熔膠推出。注射到位后，將注射噴嘴6關(guān)閉。注射開始后，控制型腔2中壓縮氮 氣壓力以lMPa/秒的速度下降，直至降到一個大氣壓。而熔膠中的氮氣壓力推動熔膠完全填 充型腔2。熔膠注射完畢，即螺桿13到達設(shè)定終止位置后，關(guān)閉截止式噴嘴6。制品在模具型 腔中冷卻后，取出，獲得中空制品。剖開檢査，其中中空孔直徑在13.75毫米-13.80毫米 之間，氣道光滑，外壁均勻。 實施例2
采用相同與實施例l相同的注塑機設(shè)備和方法制作與實施例l相同的管件。樹脂材料為 30%玻纖增強尼龍66，惰性氣體采用二氧化碳。對工藝參數(shù)如下
每次塑化樹脂的熔融體積為44.66毫升，即相當(dāng)于型腔容積30%;注入常溫常壓狀況下體 積為2. 2升的二氧化碳，即接近預(yù)定量樹脂的熔融體積的50倍；注入型腔中背壓氣體為二氧 化碳，注膠前型腔壓力為10MPa，填充過程中型腔中氣體壓力降速為lMPa/秒；熔融樹脂注射 壓力為88MPa (或80巴油壓)；按這種方式制得的管件具有與實施例l相同效果的制品。
實施例3
采用相同與實施例l相同的注塑機設(shè)備和方法制作與實施例l相同的管件。樹脂材料為 30%玻纖增強尼龍66，壓縮惰性氣體為氮氣和二氧化碳的混合氣體，體積比為50: 50);型 腔背壓氣體為空氣。工藝參數(shù)如下
每次塑化樹脂的熔融體積為80. 6毫升，相當(dāng)于型腔容積的54%;注入常溫常壓狀況下體積 為l. 2升的氮氣/二氧化碳混合氣體，相當(dāng)于預(yù)定量樹脂的熔融體積的18. 6倍；注入型腔中的 背壓氣體為壓縮空氣，注膠前型腔壓力為7MPa，填充過程中型腔中背壓氣體降壓速度為 0.8MPa/秒；熔融樹脂注射壓力為88MPa (或80巴油壓)；按這種方式注射獲得通經(jīng)為ll毫 米，壁厚為2.5毫米的中空制品。
實施例4
采用相同與實施例l相同的注塑機設(shè)備和方法制作與實施例l相同的管件。區(qū)別是樹脂材 料選擇聚丙烯(PP)，中空惰性氣體為氮氣，型腔中背壓氣體為空氣；工藝參數(shù)如下每次塑化樹脂的熔融體積為147. 31毫升，相當(dāng)于型腔容積的99%;注入常溫常壓狀況下體 積為14.73毫升的氮氣，相當(dāng)于預(yù)定量樹脂的熔融體積的O. l倍；注入型腔中的背壓氣體為壓 縮空氣，注膠前型腔壓力為lMPa，以0.1MPa/秒的壓降速度降低壓力；熔融樹脂的注射壓力 為60 MPa(或36巴油壓)；按這些參數(shù)生產(chǎn)的制品，僅有通徑為5毫米的氣道，氣道壁光滑， 通徑均勻。
實施例5
材料為酚醛樹脂注塑料，是熱固性材料；中空惰性氣體為氮氣，型腔中背壓氣體為氮 氣?？紤]到熱固性樹脂固化特性，模具溫度升高到16(TC。工藝參數(shù)如下
每次塑化樹脂的熔融體積為104毫升，相當(dāng)于型腔容積的70%;注入常溫常壓狀況下體積
為1升的氮氣，相當(dāng)于預(yù)定量樹脂的熔融體積的10倍；注入型腔中的背壓氣體為氮氣，注膠
前型腔壓力為4 MPa，以lMPa/秒的壓降速度降低壓力；熔融樹脂的注射壓力為100MPa(或91 巴油壓)。按這些參數(shù)生產(chǎn)的制品，獲得通徑為8. 9毫米的氣道，氣道壁光滑，通徑均勻，氣 道壁厚均勻。
雖然以上已經(jīng)參照附圖對按照發(fā)明目的的構(gòu)思和實施例作了詳盡說明，但本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員可以認識到，在沒有脫離權(quán)利要求限定范圍的前提條件下，仍然可以對本發(fā)明作出各 種改進和變換，而這種改進和變換仍然應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種中空樹脂制品，由樹脂和壓縮惰性氣體組成，其特征是，熔融樹脂的體積為模具型腔容積的30％-99％，壓縮惰性氣體的體積在20℃、1個大氣壓狀態(tài)下為熔融樹脂體積的0.1-50倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種中空樹脂制品的模塑成型方法，其特征 是，包括下列步驟1) 塑化預(yù)定量的樹脂，并儲存在一個儲料空間內(nèi)，所述預(yù)定量樹脂的熔融體積是模具 型腔容積的30% - 99%之間；2) 向步驟l)中所述儲料空間中的熔融樹脂注入壓縮惰性氣體，注入的壓縮惰性氣體 的量是在2(TC和1個大氣壓的條件下的體積是所述預(yù)定量樹脂的熔融體積的0. l至50倍之間；3) 向密封的模具型腔中預(yù)填充壓縮氣體，使型腔中的壓力升高至在lMPa - 10 MPa之 間的一個預(yù)定值；4) 然后將步驟l)和2)所準(zhǔn)備的熔融樹脂和惰性氣體一同注入到模具型腔中；5) 控制3)中所述壓縮氣體在型腔中壓力以一個在O. lMPa/秒到lMPa/秒范圍之間的一 個壓降速度下降，直至降到l個大氣壓；6) 冷卻，打開模具，取出制品。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種中空樹脂制品，其特征是，所述的壓縮 惰性氣體是氮氣或二氧化碳或氮氣和二氧化碳的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中空樹脂制品的模塑成型方法，其特征 是，在步驟3)所述的壓縮氣體是氮氣或二氧化碳或空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中空樹脂制品的模塑成型方法，其特征 是，在步驟3)所述壓縮氣體是從模具型腔中最后被熔融樹脂填充的部位被引入到型腔中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中空樹脂制品的模塑成型方法，其特征 是，在步驟2)向步驟l)中所述儲料空間中的熔融樹脂注入壓縮惰性氣體，注入的壓縮惰性 氣體的量是在20 C和1個大氣壓的條件下的體積是所述預(yù)定量樹脂的熔融體積的10至30倍之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由樹脂和惰性氣體組成的中空樹脂制品和模塑成型這種制品的方法，這種中空樹脂制品能夠有光滑的內(nèi)壁及均勻通徑的氣道。本發(fā)明由樹脂和壓縮惰性氣體組成，其中，熔融樹脂的體積為模具型腔容積的30％-99％，壓縮惰性氣體的體積在常溫20℃、常壓1個大氣壓狀態(tài)下為熔融樹脂體積的0.1-50倍。本發(fā)明的優(yōu)點是通過在熔融樹脂被注入到模具型腔之前向熔融樹脂中注入定量的壓縮惰性氣體，然后將包含有壓縮惰性氣體的熔融樹脂注入到預(yù)壓的模具型腔中，從而獲得具有光滑內(nèi)壁且通徑均勻氣道、以及氣道部位壁厚均勻的制品，進一步拓寬氣體輔助注射成型的應(yīng)用范圍。根據(jù)本發(fā)明的方法所制成的中空樹脂制品，不但具有常規(guī)氣輔成型的優(yōu)點，例如良好的表面質(zhì)量，低應(yīng)力，質(zhì)量輕等優(yōu)點，而且能夠獲得內(nèi)壁光滑且通徑均勻的氣道結(jié)構(gòu)以及氣道部分壁厚均勻的制品。
文檔編號B29D22/00GK101612797SQ200910304828
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者唐慶華, 桓鎖成 申請人:北京中拓機械有限責(zé)任公司