專利名稱：熱塑性樹脂中空制品的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱塑性樹脂中空制品的注射成型方法，尤其是涉及采用水作為輔助介質(zhì)的注射熱塑性樹脂中空管制品的成型方法。
背景技術(shù)：
在注塑成型領(lǐng)域中，采用高壓氮氣介質(zhì)的氣輔注塑成型技術(shù)已經(jīng)廣泛地用于制造有較厚截面的中空制品。然而采用氣輔成型エ藝生產(chǎn)有厚截面制品時，特別在生產(chǎn)中空管類制品時依然存在冷卻時間長、中空部位內(nèi)壁有發(fā)泡現(xiàn)象造成不光滑、通徑不一致等局限性。由于這些局限性，限制了氣輔注塑成型技術(shù)在中空管這類的制品上的使用。然而已公開的ー些采用水作為輔助成型介質(zhì)注塑成型方法，基本上延用 氣輔注塑成型エ藝的解決方案，即通過控制注入到待成型制品中部的水壓來成型注塑成型制品。如中國專利文獻(xiàn)在2006年8月16日公開了ー種名稱為“水輔助注射成型設(shè)備”(專利號ZL200610034014. O)的發(fā)明專利，該技術(shù)掲示了ー種水輔注塑成型設(shè)備，采用儲能器以及相關(guān)閥路來控制輸出水的壓カ的方法來實現(xiàn)エ藝過程；由于在制品中水的壓カ是熔膠所產(chǎn)生的阻力形成的，而熔膠的阻カ是隨流動前方的形狀和壓頭變化的，因此很難在填充過程中形成較穩(wěn)定的水壓，加上樹脂熔體具有一定的壓縮性的特點，采用這種壓カ控制方法很難獲得具有均勻通徑的產(chǎn)品，而且制品沿填充方向的密度分布也存在不一致的缺陷。再另，美國專利文獻(xiàn)US6769894，掲示了一種采用轉(zhuǎn)速變化馬達(dá)驅(qū)動的泵和/或行程體積可變化的泵的方案，例如伺服馬達(dá)來實現(xiàn)；該專利掲示的方法，提供了ー種控制體積流速的選項。雖然這ー選項容易在制品中獲得基本均勻通徑的中空部位。然而所掲示的這種裝置及方法，在進(jìn)行短射エ藝時，雖然可以獲得具有基本均勻通徑的中空部位，然而同樣由于在填充過程中壓カ不穩(wěn)定，且無法建立起足夠的壓力，造成制品自熔融熱塑性樹脂開始流入部分制品的密實度高，而最后充填部位密實度低，影響到了制品性能的一致性；因而這種方法需要結(jié)合氣輔エ藝的溢料井エ藝并通過螺桿保壓來減少制品密實度的不一致性，但用這種方法生產(chǎn)中空管時，由于中空部分的體積很大，這樣會造成大量的溢料排出，増加了制品的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了ー種利用壓カ氣體和水兩種介質(zhì)有機(jī)結(jié)合的一種熱塑性樹脂中空管制品的成型方法，避免了在短射條件下制品材料密實度不均勻的風(fēng)險，并實現(xiàn)了內(nèi)部流體通道的一致性。本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成
本發(fā)明所述的熱塑性樹脂中空管制品的成型方法，包括以下步驟
O向包含有水針機(jī)構(gòu)和氣針機(jī)構(gòu)的模具的模具型腔中開始填充熔融熱塑性樹脂的時刻Tmi到填充完預(yù)定量熔融熱塑性樹脂時刻Twi之間的ー個預(yù)定時刻Tgi，向模具型腔中注入壓カ氣體，使未被熔融熱塑性樹脂填充的模具型腔部分建立一個預(yù)定的第一壓カPl，Pl在8 - 150巴之間；2)自向模具型腔中填充完預(yù)定量的熔融熱塑性樹脂時刻Twi之后，立即或延時不超過4秒向模具型腔中的熔融樹脂體中按預(yù)先設(shè)定的流速注入預(yù)定量的水，水推動未凝固的樹脂完全填充模具型腔的空間，在此過程中，保持模具型腔中壓カ氣體的第一壓カPl，直至氣針機(jī)構(gòu)6的輸出端刺破熔融熱塑性樹脂流峰與樹脂體中的水接觸；
3)關(guān)閉水針機(jī)構(gòu)，通過氣針機(jī)構(gòu)向模具型腔中的樹脂體中注入壓カ氣體建立第二壓カP2并對樹脂體保壓預(yù)定時間，P2在100 - 300巴之間；
4)打開水針機(jī)構(gòu)，通過氣針機(jī)構(gòu)向模具型腔的樹脂體中注入壓カ為第三壓カP3的壓カ氣體，將樹脂體中的水吹出，P3在2 - 8巴之間；
5)停止向氣針機(jī)構(gòu)供應(yīng)壓カ氣體，并關(guān)閉水針機(jī) 構(gòu)；
6)將水針機(jī)構(gòu)和氣針機(jī)構(gòu)6退出模具型腔，開模取出中空樹脂體。其中，在步驟2)中所述的向模具型腔中注入的預(yù)定量熔融熱塑性樹脂的體積小于模具型腔的容積，進(jìn)一歩的限制是注入到模具型腔中的熔融熱塑性樹脂體積在模具型腔容積的50%-95%之間；其中，在步驟2)中所述的在向模具型腔中注入的壓カ氣體的第一壓カPl在20 - 60巴之間；其中，在步驟2)中所述的在向模具型腔中的熔融樹脂體中按預(yù)先設(shè)定為f 1000毫升/秒之間的ー個流速；其中，在步驟2)中所述的在向模具型腔中的熔融樹脂體中按預(yù)先設(shè)定的流速注入預(yù)定量的水的溫度為4、0で.。本發(fā)明的優(yōu)點是，在短射條件下制品材料密實度和產(chǎn)品性能均勻均勻，制品表面無料花、皺褶、塌陷、裂紋等缺陷，并實現(xiàn)了內(nèi)部流體通道的一致性。


圖I :本發(fā)明所使用的模具示意 圖2本發(fā)明中填充預(yù)定量的熔融熱塑性樹脂及建立第一壓カPl狀態(tài)示意 圖3本發(fā)明中向熔融樹脂體中按預(yù)定流速注入水，及樹脂填充過程中的狀態(tài)示意圖； 圖4本發(fā)明中用第二壓カ氣體保壓及第三壓カ氣體將水吹出過程示意 圖5本發(fā)明中將開模前狀態(tài)示意 圖6本發(fā)明中通過后續(xù)加工將エ藝余料IOa切除，完成整個管的成型過程示意 圖7本發(fā)明中ー種壓カ氣體曲線示意 圖8本發(fā)明中另ー種壓カ氣體曲線示意 圖9本發(fā)明中ー種水流曲線示意圖。
具體實施方案如圖1-9示意，圖中的標(biāo)號分別表示1 -模具、Ia -動模、Ib -定模、2 -密封材料(圈)、3 -抽芯機(jī)構(gòu)、4 -模具型腔、5 -水針機(jī)構(gòu)、5a -水針機(jī)構(gòu)輸出端、51 -第一截止閥、52 -第二截止閥、6 -氣針機(jī)構(gòu)、6a -氣針機(jī)構(gòu)輸出端、61 -氣針機(jī)構(gòu)輸入口、7-澆ロ、7a -澆道系統(tǒng)、8 -壓カ氣體、9 -水、10 -樹脂體、IOa -エ藝余料、11 -噴嘴、12 -中空制品、100 -壓カ水流供應(yīng)和流速控制系統(tǒng)、200 -壓カ氣體供應(yīng)和壓力控制系統(tǒng)；
Tmi -向模具型腔中開始注入熔融熱塑性樹脂時刻、Tgi -向模具型腔中開始注入壓力氣體時刻、Twi -向模具型腔中注入預(yù)定量熔融熱塑性樹脂完成時刻、Twe -停止注水時刻、Tpi -保壓開始時刻、Tbi -吹氣除水開始時刻、Tes -脫模頂出開始時刻。實施例I
如圖6所示的本發(fā)明エ藝制作中空制品12，是ー個汽車發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的冷卻水管，所用樹脂材料為尼龍66+30%玻纖增強(qiáng)(PA66+30%GF)，樹脂密度為I. 35g/cm3，其中，該冷卻水管設(shè)計為ー種三通結(jié)構(gòu)，主管道為三維取向的管道，外徑為20mm,內(nèi)徑為15 mm ;而三通部分為單方向的管道，外徑為16mm，內(nèi)徑為12mm。如圖I -圖5所示，本發(fā)明所使用的成型模具I主要由動模la、定模lb、密封材料2、抽芯機(jī)構(gòu)3、水針機(jī)構(gòu)5、氣針機(jī)構(gòu)6組成；模具I完全閉合后，如圖2所不,形成模具型腔4 ;此時,水針機(jī)構(gòu)5輸出端5a和氣針機(jī)構(gòu)6輸出端6a在模具型腔4中，形成冷卻水管12三通分支管的抽芯機(jī)構(gòu)3的芯桿部分同時已處在模具型腔4中，密封材料2將模具型腔4、水針機(jī)構(gòu)5輸出端5a和氣針機(jī)構(gòu)6輸出端6a、抽芯機(jī)構(gòu)3的芯桿部分包圍進(jìn)ー個封閉空間；澆ロ 7在封閉空間中，設(shè)置在水針機(jī)構(gòu)5的輸出端5a附近；為節(jié)省原材料，澆ロ 7為針閥式熱嘴，并通過澆道系統(tǒng)7a與注塑機(jī)的注射噴嘴11連接。相對于最終成型的冷卻水管(中空制品12)，模具型腔4包括了在安裝水針機(jī) 構(gòu)5和氣針機(jī)構(gòu)6設(shè)置了引導(dǎo)段，即成型圖6中所示的被切除的エ藝余料IOa部分，以獲得具有均勻通徑主管道的最終制品，而單向三通分支管由抽芯機(jī)構(gòu)3成型。在水針機(jī)構(gòu)5的輸入口，設(shè)置第一截止閥51和第二截止閥52 ;水針機(jī)構(gòu)5通過第一截止閥51與壓力水流供應(yīng)和流速控制系統(tǒng)100的輸出ロ連接，通過第二截止閥52與壓力水流供應(yīng)和流速控制系統(tǒng)100的回收ロ相連接；第一截止閥51和第二截止閥52均為受控截止閥，分別在指令下打開或關(guān)閉；氣針機(jī)構(gòu)6輸入口 61通過壓カ管道直接與壓カ氣體供應(yīng)和壓カ控制系統(tǒng)200的輸出端聯(lián)接；所述的壓カ氣體供應(yīng)和壓カ控制系統(tǒng)200可以采用2004年3月3日授權(quán)的CN1140395C《氣體輔助注塑設(shè)備》的系統(tǒng)實現(xiàn)；而壓力水流供應(yīng)和流速控制系統(tǒng)100是可以按照流體特別是水的流速控制原理采用伺服控制方法自行制造的ー套流速控制裝置，目標(biāo)是可實現(xiàn)廣1000毫升/秒水之間水流速的精確控制，這為同行業(yè)技術(shù)人員所容易理解。進(jìn)ー步的成型方法說明如下
I)向包含有水針機(jī)構(gòu)5和氣針機(jī)構(gòu)6的模具的模具型腔4中開始填充熔融熱塑性樹脂的時刻Tmi到填充完預(yù)定量熔融熱塑性樹脂時刻Twi之間的ー個預(yù)定時刻Tgi，向模具型腔4中注入壓カ氣體，使未被熔融熱塑性樹脂填充的模具型腔部分建立一個預(yù)定的第一壓カPl,即圖7和圖8中所示的Tmi，之后的預(yù)定時間即Tgi，開始通過氣針機(jī)構(gòu)6向模具型腔4中注入壓カ氣體8，使熔融樹脂體10之前的模具型腔4中建立起第一壓カPl ;在熔融樹脂體10填充模具型腔4的過程中，該第一壓カPl作用在樹脂體流峰，一方面使樹脂體流與模具型腔4的表面進(jìn)密接觸和改善樹脂材料的密實度，一方面防止樹脂體流峰崩塌導(dǎo)致表面和內(nèi)部缺陷。2)自向模具型腔4中填充完預(yù)定量的熔融熱塑性樹脂時刻Twi之后，立即或延時不超過4秒向模具型腔4中的熔融樹脂體中按預(yù)先設(shè)定的在f 1000毫升/秒之間的ー個流速，注入預(yù)定量的水，水推動未凝固的樹脂完全填充模具型腔4的空間，在此過程中，保持模具型腔4中壓カ氣體的第一壓カP1，直至氣針機(jī)構(gòu)6的輸出端刺破熔融熱塑性樹脂流峰與樹脂體中的水接觸；
3)關(guān)閉水針機(jī)構(gòu)5，通過氣針機(jī)構(gòu)6向模具型腔4中的樹脂體中注入壓カ氣體建立第ニ壓カP2并對樹脂體保壓預(yù)定時間；4)打開水針機(jī)構(gòu)5，通過氣針機(jī)構(gòu)6向模具型腔4的樹脂體中注入壓カ為第三壓カP3的壓カ氣體，將樹脂體中的水吹出；
5)停止向氣針機(jī)構(gòu)6供應(yīng)壓カ氣體，并關(guān)閉水針機(jī)構(gòu)5；
6)將水針機(jī)構(gòu)5和氣針機(jī)構(gòu)6退出模具型腔4，開模取出中空樹脂體。將取出的中空樹脂體用機(jī)器或工具進(jìn)行后續(xù)加工將エ藝余料IOa切除，獲得中空制品，即冷卻水管。在本實施例中，本發(fā)明人根據(jù)上述方案，根據(jù)熱塑性樹脂(PA66+30GF)的物性，將動模Ia和定模Ib的溫度設(shè)定和控制在95°C，水的溫度為85°C，參照圖7的壓カ氣體壓カ曲線，將第二壓カP2設(shè)為150巴，第三壓カP3設(shè)為6巴，然后針對第一壓カP1、注水延時時間、注水流速進(jìn)行了多項試驗。試驗結(jié)果如表一所示，其中在用水輔助成型的主管上的任意選取的A、B、C三處，如圖6所示，截斷測量中空部分的直徑，并測量管壁的密度。 表I試驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種熱塑性樹脂中空制品的成型方法，其特征是，包括以下步驟 1)向包含有水針機(jī)構(gòu)和氣針機(jī)構(gòu)的模具的模具型腔中開始填充熔融熱塑性樹脂的時刻Tmi到填充完預(yù)定量熔融熱塑性樹脂時刻Twi之間的一個預(yù)定時刻Tgi，向模具型腔中注入壓力氣體，使未被熔融熱塑性樹脂填充的模具型腔部分建立一個預(yù)定的第一壓力Pl，Pl在8 - 150巴之間； 2)自向模具型腔中填充完預(yù)定量的熔融熱塑性樹脂時刻Twi之后，立即或延時不超過4秒向模具型腔中的熔融樹脂體中按預(yù)先設(shè)定的流速注入預(yù)定量的水，水推動未凝固的樹脂完全填充模具型腔的空間，在此過程中，保持模具型腔中壓力氣體的第一壓力P1，直至氣針機(jī)構(gòu)的輸出端刺破熔融熱塑性樹脂流峰與樹脂體中的水接觸； 3)關(guān)閉水針機(jī)構(gòu)，通過氣針機(jī)構(gòu)向模具型腔中的樹脂體中注入壓力氣體建立第二壓力P2并對樹脂體保壓預(yù)定時間，P2在100 - 300巴之間； 4)打開水針機(jī)構(gòu)，通過氣針機(jī)構(gòu)向模具型腔的樹脂體中注入壓力為第三壓力P3的壓力氣體，將樹脂體中的水吹出，P3在2 - 8巴之間； 5)停止向氣針機(jī)構(gòu)供應(yīng)壓力氣體，并關(guān)閉水針機(jī)構(gòu)； 6)將水針機(jī)構(gòu)和氣針機(jī)構(gòu)退出模具型腔，開模取出中空樹脂體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱塑性樹脂中空制品的成型方法，其特征是，其中，在步驟2)中所述的向模具型腔中注入的預(yù)定量熔融熱塑性樹脂的體積小于模具型腔的容積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱塑性樹脂中空制品的成型方法，其特征是，其中，在步驟2)中所述的向模具型腔中注入的熔融熱塑性樹脂體積在模具型腔的容積的50% - 70%之間進(jìn)行調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱塑性樹脂中空制品的成型方法，其特征是，其中，在步驟2)中所述的在向模具型腔中注入的壓力氣體的第一壓力Pl在20 - 60巴之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱塑性樹脂中空制品的成型方法，其特征是，其中，在步驟2)中所述的在向模具型腔中的熔融樹脂體中按預(yù)先設(shè)定的流速為f 1000毫升/秒之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱塑性樹脂中空制品的成型方法，其特征是，其中，在步驟2)中所述的在向模具型腔中的熔融樹脂體中按預(yù)先設(shè)定的流速注入預(yù)定量的水的溫度為.4 90。。。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱塑性樹脂中空制品的注射成型方法，尤其是涉及采用水作為輔助介質(zhì)的注射熱塑性樹脂中空管制品的成型方法。本發(fā)明提供了一種利用壓力氣體和水兩種介質(zhì)有機(jī)結(jié)合的一種熱塑性樹脂中空管制品的成型方法。即向包含有水針機(jī)構(gòu)和氣針機(jī)構(gòu)的模具的型腔中開始填充熔融熱塑性性樹脂的時刻Tmi到填充完預(yù)定量熔融熱樹脂樹脂時刻Twi之間的一個預(yù)定時刻Tgi，向模具型腔中注入壓力氣體，之后瞬間注入熔融樹脂體中按預(yù)先設(shè)定的流速注入預(yù)定量的水，水推動未凝固的樹脂完全填充模具型腔的空間。本發(fā)明的優(yōu)點是，在短射條件下制品材料密實度和產(chǎn)品性能均勻均勻，制品表面無料花、皺褶、塌陷、裂紋等缺陷，并實現(xiàn)了內(nèi)部流體通道的一致性。
文檔編號B29C45/76GK102672921SQ20121001066
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者唐慶華 申請人:北京中拓機(jī)械有限責(zé)任公司