專利名稱：注射模制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種注射模制一個(gè)物品或多個(gè)物品的方法。特別是，本發(fā)明涉及由塑料材料注射模制容器和用于容器的型坯。
背景技術(shù)：
由塑料(特別是熱塑性聚合物)注射模制物品在本領(lǐng)域中已知。特別是，由塑料注射模制容器和用于容器的型坯在本領(lǐng)域中很普通。常常希望注射模制具有較小壁厚的塑料容器，例如用于降低材料成本。當(dāng)需要注射模制具有高L/T比(其中L是熔融塑料從注射進(jìn)口的流動(dòng)長度，T是壁厚)的容器時(shí)，在注射進(jìn)口處必須有高注射壓力，以保證模具空腔充滿熔融塑料。注射進(jìn)口起到限制材料流過的作用，且與注射進(jìn)口直接相對的壁部分也限制材料流入空腔中。試圖降低在注射進(jìn)口處的高注射壓力的普通方法是以更快注射速率來注射熔融塑料以及升高熔融溫度以降低熔融粘度，以使得模具能夠由熔融塑料材料填充。還已知為了降低填充壓力，能夠在設(shè)計(jì)容器時(shí)增加基部厚度，特別是在注射進(jìn)口區(qū)域中。該注射進(jìn)口區(qū)域也是注射模制的最熱區(qū)域。由于在側(cè)壁中的所有材料必須橫過基部流動(dòng)，所以在確定于靜止外皮層(該靜止外表皮層在第一填充階段中鋪設(shè))之間的內(nèi)部間隙內(nèi)，基部冷卻一直是問題。對于橫過基部的這種層流的另一個(gè)問題是表皮逐漸固化，并因此變厚，從而使流動(dòng)槽道變窄。這引起對材料流動(dòng)的進(jìn)一步限制。所有這些總體需要使得熔融材料以更快的速度流入空腔中，為此人們需要增大填充壓力。更高的填充壓力又需要更高的夾具壓力，以抵消在型芯的端部上的液壓力。本領(lǐng)域的讀者很容易知道為什么用來制造塑料包裝的注射模制機(jī)器需要有非常高的注射速度和壓力以及非常硬的壓板，以便制造看起來是簡單容器或型坯的物品。本領(lǐng)域需要一種具有成本效益的、性能強(qiáng)的注射模制方法，它至少局部克服上述已知方法的各種問題。特別是，需要一種用于注射模制的方法和一種用于該方法的裝置，它適合制造具有較長的流動(dòng)長度壁厚比和/或較低材料應(yīng)力的注射模制物品，例如容器、用于容器、蓋、桶、罩等的型坯，它們能夠使用普通注射模制機(jī)器來生產(chǎn)，因此能夠在問題最小的情況下對接到普通生產(chǎn)實(shí)踐中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是至少部分滿足容器制造領(lǐng)域中的這些要求。本發(fā)明提供了一種注射模制物品的方法，該方法包括以下步驟(a)提供注射模具，該注射模具包括第一和第二模具部件，并有第一和第二模具部件中的一個(gè)的至少一個(gè)活動(dòng)部分；(b)將第一和第二模具部件布置成完全封閉結(jié)構(gòu)，以便在它們之間確定用于模 制物品的模具空腔，在完全封閉結(jié)構(gòu)中，第一和第二模具部件確定了空腔外表面，該空腔外表面確定了要在模具空腔內(nèi)模制的物品的外部形狀；(c)在空腔的注射進(jìn)口處將熔融材料注射至空腔內(nèi)；(d)在注射步驟中，使得第一和第二模具部件中的一個(gè)的至少一個(gè)活動(dòng)部分從確定要模制的物品的前部位置運(yùn)動(dòng)至后部位置，從而增加在完全封閉結(jié)構(gòu)中的模具空腔的容積，并減小空腔的流動(dòng)長度/厚度比率；(e)使得模具空腔充滿熔融材料；以及(f)在填充模具空腔之后使得 該至少一個(gè)活動(dòng)部分從后部位置返回至前部位置，從而使得多余的熔融材料通過注射進(jìn)口而往回排出。在模具基本填充之后，模具表面恢復(fù)至它的初始位置。這并不增加部件重量或冷卻時(shí)間。多余材料逆著較低的保持階段壓力而通過打開的注射進(jìn)口推回。優(yōu)選是，該至少一個(gè)活動(dòng)部分通過施加由促動(dòng)器施加的外部壓力而推壓至前部位置，并通過注射熔融材料的壓力而運(yùn)動(dòng)至后部位置。促動(dòng)器壓力可以小于20巴，且當(dāng)采用20:1的面積比率時(shí)通常通過壓縮空氣來施加，其中20是促動(dòng)器的面積，I是運(yùn)動(dòng)空腔部件的投影面積。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易知道，更小的促動(dòng)器可以在更大壓力的情況下使用，例如通常使用液壓促動(dòng)器系統(tǒng)，即140巴。可以提供單個(gè)促動(dòng)器用于多個(gè)模具空腔。優(yōu)選是，在注射的材料固化之后，施加的外部壓力在注射材料的冷卻過程中減小。這能夠在冷卻階段開始時(shí)激發(fā)，或者在很短延遲之后激發(fā)，以便能夠減小壓力。這樣的優(yōu)點(diǎn)是在打開模具之前減小空腔壓力。這減小了冷卻時(shí)間。因此，本發(fā)明提供了一種方法，它通過使得至少一個(gè)關(guān)鍵模具部件能夠在注射之前或注射過程中向后運(yùn)動(dòng)以有效減小L/T比率，從而在注射過程中有效改變L/T比率。在施加給模具內(nèi)的材料的填充和保持階段之后，模具部件復(fù)位。由于沒有來自模制機(jī)器的相反填充壓力，這大大減小了所需的力，因?yàn)椴牧弦呀?jīng)充分填充空腔，且任何收縮都將通過保持階段來基本適應(yīng)。在L/T為200:1或更大的非常薄壁容器的情況下，沒有保持階段，并允許壓力降低至零。也可選擇，容器的L/T比率為50:1或更大，其中L是熔融塑料從注射進(jìn)口流動(dòng)的長度，T是壁厚。也可選擇，容器的L/T比率為50:1，塑料是固有粘度為至少O. 7的聚對苯二甲酸乙二醇酯。也可選擇，容器的L/T比率可以為200:1或更大，塑料材料可以有大于50的熔融流動(dòng)指數(shù)(MFI)。在一個(gè)特殊實(shí)施例中，本發(fā)明采用了一種在注射模制機(jī)器中的模具，其中，要模制的注射材料的填充壓力通過使得芯或芯的一部分遠(yuǎn)離注射進(jìn)口來控制。也可選擇，能夠以相同方式來使得空腔或空腔的一部分運(yùn)動(dòng)。在各種情況下，模具部分的這種運(yùn)動(dòng)能夠改變模具空腔的基部部分的容積，并增加對著注射進(jìn)口的基部厚度，因此減小L/T比率，從而降低注射材料的填充壓力。在最優(yōu)選的實(shí)施例中，模具提供有注射進(jìn)口，該注射進(jìn)口沒有閥。該方法能夠用于注射模制各種物品，例如用于容器、罩、蓋、桶等的PET型坯，這些物品能夠?yàn)閳A形，但是也可選擇為非圓形或非倒圓結(jié)構(gòu)，例如矩形結(jié)構(gòu)。


下面將參考附圖通過實(shí)例介紹本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中圖I是穿過具有活動(dòng)芯的注射模具的示意剖視圖，該注射模具用于根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的方法中。
具體實(shí)施例方式參考圖1，圖中表示了用于根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的方法中的注射模具(2)，用于例如由聚酯(特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯PET)來注射模制型坯，該型坯用于隨后吹塑成形以便形成L/T小于100:1的容器。盡管實(shí)施例表示了型坯，但是本發(fā)明也能夠用于模制其它物品(如上所述)和使用其它熱塑性樹脂。型坯(50)為空心體，具有基部(52)和側(cè)壁(54)。要進(jìn)行模制的熱塑性材料通過供給噴嘴(4)而注射至注射模具(2)的固定部件(6)中，該固定部件(6)局部確定注射模具空腔(10)。供給噴嘴(4)的注射進(jìn)口(5)開口至空腔(10)內(nèi)。固定部件(6)形成空腔(10)的外表面(12)，該外表面(12)在使用中確定要注射模制的物品的外部形狀。多個(gè)頸部分裂件(14)布置在空腔(10)的、遠(yuǎn)離供給噴嘴(4)的端部(15)處。頸部分裂件(14)形成為模制要進(jìn)行吹塑模制的物品的一端的外形(在該實(shí)施例中，型坯的頸部完成部分用于隨后吹塑模制以便形成瓶)。在注射模制材料固化后當(dāng)注射模制物品從空腔(10)中取出時(shí)，頸部 分裂件(14)也支承注射模制物品。芯支承件(16)與多個(gè)頸部分裂件(14)相鄰，并且具有中心孔(18)，細(xì)長進(jìn)口芯(20 )可滑動(dòng)地接收于該中心孔(18 )中。細(xì)長進(jìn)口芯(20 )可以沿縱向方向與空腔(10 )的軸線和供給噴嘴(4)同軸地平移。因此，細(xì)長進(jìn)口芯(20)能夠有選擇地沿朝著供給噴嘴(4)進(jìn)入空腔(10)的方向向前或者沿遠(yuǎn)離供給噴嘴(4)離開空腔(10)的方向向后地在芯支承件(16 )中滑動(dòng)。這樣的向前和向后運(yùn)動(dòng)能夠改變芯(20 )的自由端(22 )與進(jìn)給噴嘴(4 )的距離。芯(20)和頸部分裂件(14)相對于空腔(10)的軸線軸向定心。在圖I中整個(gè)示意表示的壓力促動(dòng)器(45)推動(dòng)芯(20)。壓力促動(dòng)器(45)可以氣動(dòng)控制(例如氣動(dòng)流體是壓縮空氣)或液壓控制。通常,壓力促動(dòng)器(45)的最大施加壓力小于20巴。壓力促動(dòng)器(45)能夠選擇地增壓，以便將芯(20)推向前部位置，如圖I中所示。前部位置能夠通過機(jī)械止動(dòng)器或者通過包括固定部件(6)和活動(dòng)芯(20)的兩個(gè)模具部件的互鎖而確定。當(dāng)壓力促動(dòng)器(45)并不驅(qū)動(dòng)時(shí)，或者只在較低壓力(該較低壓力低于注射壓力)下驅(qū)動(dòng)時(shí)，來自通過注射進(jìn)口(5)注射的熔融樹脂材料的注射壓力能夠?qū)⑿?20)向后推壓至后部位置，如圖I中所示。后部位置能夠由機(jī)械止動(dòng)器來確定。在注射模制循環(huán)之前或者在它的初始階段，促動(dòng)器壓力較低或斷開。在薄壁容器的情況下，壓力可以一直較高，以便抵抗非常高的注射速度和壓力。因此，芯(20)能夠通過注射壓力而沿離開注射進(jìn)口(5)的方向推壓，這使得芯(20)對著注射壓力平滑地向后運(yùn)動(dòng)。這使得芯(20)運(yùn)動(dòng)至由圖I中的虛線所示的位置。這使得注射進(jìn)口(5)附近的空腔(10)部分的厚度T增加距離X。具有合適的相對較小最終壁厚的型坯的長度因此從距離X1減小至X2，也如圖I中所示。因此，L/T比率明顯減小，從而使得空腔(10)內(nèi)的注射壓力保持在較低值或最小值，特別是在注射進(jìn)口(5)的附近。在模具填充之后以及另外當(dāng)制造L/T比率為200:1或更大的薄壁容器時(shí)在模具填充過程中，壓力促動(dòng)器(45)沿朝著供給噴嘴(4)進(jìn)入空腔(10)的方向向前推壓芯(20)，使得施加在芯(20)上的向前壓力克服仍然在空腔(10)內(nèi)的任何反向注射壓力。芯(20)返回至初始前部位置，該初始前部位置確定了最終容器形狀和尺寸，從而通過注射進(jìn)口( 5 )往回排出任何多余材料。在冷卻階段中在熔融材料固化之后，能夠停止驅(qū)動(dòng)壓力促動(dòng)器(45)，或者能夠減小壓力，以便減小空腔壓力。這減少了在打開模具之前所需的冷卻時(shí)間。
盡管已經(jīng)詳細(xì)介紹了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，在如附加權(quán)利要求確定的本發(fā)明范圍內(nèi)可以采用注射模具和注射模制方法的其它變化形式。
權(quán)利要求
1.一種注射模制物品的方法，該方法包括以下步驟 Ca)提供注射模具，該注射模具包括第一模具部件和第二模具部件，并有第一模具部件和第二模具部件中的一個(gè)的至少一個(gè)活動(dòng)部分； (b)將第一模具部件和第二模具部件布置成完全封閉結(jié)構(gòu)，以便在第一模具部件和第二模具部件之間確定用于模制物品的模具空腔，在完全封閉結(jié)構(gòu)中，第一模具部件和第二模具部件確定了空腔外表面，該空腔外表面確定了要在模具空腔內(nèi)模制的物品的外部形狀； (C)在空腔的注射進(jìn)口處將熔融材料注射至空腔內(nèi)； (d)在注射步驟中，使得第一模具部件和第二模具部件中的一個(gè)的至少一個(gè)活動(dòng)部分從確定要模制的物品的前部位置運(yùn)動(dòng)至后部位置，從而增加在完全封閉結(jié)構(gòu)中的模具空腔的容積，并減小空腔的流動(dòng)長度/厚度比率； Ce)使得模具空腔充滿熔融材料；以及 (f)在填充模具空腔之后使得該至少一個(gè)活動(dòng)部分從后部位置返回至前部位置，從而使得多余的熔融材料通過注射進(jìn)口往回排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在填充模具空腔之后，模具表面恢復(fù)至它的初始前部位置，從而通過注射進(jìn)口往回排出多余材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該至少一個(gè)活動(dòng)部分通過施加由促動(dòng)器施加的外部壓力推壓至前部位置，并通過注射熔融材料的壓力運(yùn)動(dòng)至后部位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中促動(dòng)器壓力小于20巴。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中在促動(dòng)器面積和該至少一個(gè)活動(dòng)部分的面積之間的面積比小于20: I。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任意一項(xiàng)所述的方法，其中促動(dòng)器壓力通過壓縮空氣或液壓流體來施加。
7.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中在注射的材料固化之后，施加的外部壓力在注射材料的冷卻過程中減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中施加的外部壓力的減小能夠在冷卻階段開始時(shí)激發(fā)，或者在很短延遲之后激發(fā)，以便能夠減小注射壓力。
9.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中注射進(jìn)口無閥。
10.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中容器的L/T比率為50:1或更大，其中L是熔融塑料從注射進(jìn)口流動(dòng)的長度，T是壁厚。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中容器的L/T比率為50:1，塑料是固有粘度至少為0.7的聚對苯二甲酸乙二酯。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中容器的L/T比率可以為200:1或更大，塑料有大于50的熔融流動(dòng)指數(shù)(MFI)。
13.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟(f)中，該至少一個(gè)活動(dòng)部分從后部位置返回至前部位置，從而逆著由注射裝置施加在注射材料上的保持階段壓力通過注射進(jìn)口往回排出多余的熔融材料，選擇保持階段壓力以適應(yīng)在冷卻過程中在模具內(nèi)的注射材料的收縮。
全文摘要
一種注射模制物品的方法，該方法包括以下步驟(a)提供注射模具，該注射模具包括第一和第二模具部件，并有第一和第二模具部件中的一個(gè)的至少一個(gè)活動(dòng)部分；(b)將第一和第二模具部件布置成完全封閉結(jié)構(gòu)，以便在它們之間確定用于模制物品的模具空腔，在完全封閉結(jié)構(gòu)中，第一和第二模具部件確定了空腔外表面，該空腔外表面確定了要在模具空腔內(nèi)模制的物品的外部形狀；(c)在空腔的注射進(jìn)口處將熔融材料注射至空腔內(nèi)；(d)在注射步驟中，使得第一和第二模具部件中的一個(gè)的至少一個(gè)活動(dòng)部分從確定要模制的物品的前部位置運(yùn)動(dòng)至后部位置，從而增加在完全封閉結(jié)構(gòu)中的模具空腔的容積，并減小空腔的流動(dòng)長度/厚度比率；(e)使得模具空腔充滿熔融材料；以及(f)在填充模具空腔之后使得該至少一個(gè)活動(dòng)部分從后部位置返回至前部位置，從而使得多余的熔融材料通過注射進(jìn)口而往回排出。
文檔編號(hào)B29C45/57GK102712122SQ201080051026
公開日2012年10月3日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者彼得·雷金納德·克拉克 申請人:彼得·雷金納德·克拉克