中空制品注塑成型的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料成型技術(shù)領(lǐng)域的裝置及成型方法，具體是一種水輔助注射 成型模具及成型方法。 技術(shù)背景
[0002] 水輔助注射成型技術(shù)，是一種控制流體(水)，將其注入制件特定的熔融區(qū)域以形 成空心的技術(shù)。注射熔融熱塑性熔體后利用水針向其芯部注射水，水的前沿作用在制件的 熔融芯上，從水的前沿到熔體的過(guò)渡段，固化了一層很薄的塑料膜，推動(dòng)聚合物熔體，充填 模具型腔以獲得中空制品。與氣體輔助注塑成型技術(shù)相比，水輔助注射成型具有冷卻時(shí)間 和成型周期更短、產(chǎn)品內(nèi)表面更光滑、厚度更均勻、生產(chǎn)成本降低、生產(chǎn)效率增加等優(yōu)勢(shì)。
[0003] 但是在水輔成型的中空制品的樹(shù)脂截面中也非常容易在發(fā)現(xiàn)縮孔或縮松缺陷，以 及制品在型腔中充填不完全缺陷。這主要是由于氣體輔助成型所用的介質(zhì)(一般為高壓氮 氣）與水輔助注射成型所用的介質(zhì)(水）的物理特性的區(qū)別造成；例如在氣體輔助注塑成型 時(shí)，在高壓氮?dú)馔苿?dòng)熔膠形成中空時(shí)由于氮?dú)獾臒崛萘康?，中空的?nèi)壁不會(huì)立即凝固，而是 從與模具型腔壁接觸的制品外壁向中空內(nèi)壁冷卻，同時(shí)由于氮?dú)饩哂袎嚎s性，即氮?dú)庥信?脹壓力推動(dòng)熔膠向模具向型腔壁運(yùn)動(dòng)補(bǔ)充收縮和充分填充型腔，即使在完成中空成型后采 用高壓氮?dú)獗翰僮饕部上s松和型腔填充不完全等缺陷；而在采用水輔成型時(shí)，由于 水的導(dǎo)熱率是氮?dú)獾?0倍，水的熱容量是氮?dú)獾?倍，中空體的內(nèi)壁會(huì)迅速形成堅(jiān)硬的固 化層，與此同時(shí)與模具型腔壁接觸的外壁在模具的冷卻下也迅速形成堅(jiān)硬的固化層，但水 具有不可壓縮性，意味著在流動(dòng)充填過(guò)程中如果沒(méi)有足夠的阻力就不能形成足夠的水壓來(lái) 作用在樹(shù)脂體上，這樣就導(dǎo)致在兩層堅(jiān)硬的固化層之間后凝固部分產(chǎn)生縮孔或縮松等缺 陷，且不能推動(dòng)未凝固熔膠完全充填型腔中的薄壁結(jié)構(gòu)。
[0004] 在授權(quán)專利申請(qǐng)201210010667. 0《熱塑性樹(shù)脂中空制品的成型方法》中，本發(fā)明 人提出在熔膠填充過(guò)程中采用高壓氣體反向加壓的方法來(lái)解決水輔成型中所存在的縮孔 等問(wèn)題，雖然有很好的效果，但在實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)對(duì)模具型腔的密封要求較高，實(shí)施成本較 商等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是根據(jù)上述現(xiàn)有水輔成型中空制品所存在的不足，提供了中空制品注 塑成型的方法，包括專用模具和生產(chǎn)工藝。
[0006] 本發(fā)明包括專用模具和生產(chǎn)工藝，其中模具1至少包括動(dòng)模la、定模lb、固定在模 具上并引入水流的水針機(jī)構(gòu)3、限流元件4a;其中，動(dòng)模la和定模lb閉合后與水針機(jī)構(gòu)3 一起形成成型中空制品6的型腔2、溢料腔5、型腔2和溢料腔5之間的連接通道4,水針機(jī) 構(gòu)3的水流輸出端位于型腔2中，限流元件4a設(shè)置在型腔2和溢料腔5之間的連接通道4 上； 生產(chǎn)工藝包括下列步驟： 1) 閉合模具，使水針機(jī)構(gòu)3處于關(guān)閉位置； 2) 向模具1的型腔2中注入預(yù)定體積的熔融熱塑性樹(shù)脂； 3) 在完成向模具1的型腔2中填充預(yù)定體積的榮榮熱塑性樹(shù)脂的同時(shí)或延遲預(yù)定時(shí) 間，打開(kāi)水針機(jī)構(gòu)3并按預(yù)先設(shè)定的體積流速和注入體積向型腔2中的熔融熱塑性樹(shù)脂體 中注入水7,推動(dòng)芯部未凝固的熱塑性樹(shù)脂通過(guò)限流元件4a進(jìn)入到溢料腔5 ; 4) 在完成向型腔2中的樹(shù)脂體中注入預(yù)定體積的水后，停止注水，并通過(guò)水的自重或 通過(guò)壓縮氣體將冷卻凝固后中空制品中的水排出； 5) 開(kāi)模取出制品，去除工藝余料后獲得中空制品6。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)在模具型腔和溢料腔之間的連接通道上設(shè)置限流元件，減 少和消除了制品壁中的縮孔和縮松缺陷，并實(shí)現(xiàn)了制品對(duì)模具型腔輪廓的充分復(fù)制和中空 部分。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1本發(fā)明模具結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2本發(fā)明填充熔融熱塑性樹(shù)脂示意圖； 圖3本發(fā)明限流元件放大圖； 圖4本發(fā)明限流元件放大圖； 圖5本發(fā)明向熔融樹(shù)脂體中注水示意圖； 圖6本發(fā)明開(kāi)模前狀態(tài)示意圖； 圖7本發(fā)明后加工及中空制品不意圖。 具體實(shí)施方案
[0009] 下面結(jié)合附圖通過(guò)具體實(shí)施方案，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征及其相關(guān)技術(shù)特特做進(jìn)一 步闡述： 如圖1-7示意，圖中的標(biāo)號(hào)分別表示：1_模具、la-定模、lb-動(dòng)模、2-模具型 腔、3 -水針機(jī)構(gòu)、4 -連接通道、4a-限流元件、5 -溢料腔、6 -中空制品、6b-制 品溢料腔端工藝余料、6c-制品的外部固定連接結(jié)構(gòu)、7 -水、8 -澆口、8a-澆道系 統(tǒng)、9 -噴嘴。
[0010] 如圖6所示的本具體實(shí)施方案中試制的一種中空制品6,所用樹(shù)脂材料為尼龍 66+30%玻纖增強(qiáng)（PA66+30%GF)，樹(shù)脂密度為1. 35g/cm3,其中，該水管外徑為20mm，期望的 中空管內(nèi)徑為15_±0. 5_。圖1所示為按照本發(fā)明的技術(shù)方案制作的一套注塑成型模具 的結(jié)構(gòu)布置，包括動(dòng)模la、定模lb、水針機(jī)構(gòu)3、限流元件4a等；水針機(jī)構(gòu)固定在定模上，并 與自制的水輔控制器連接，以能夠按照所期望的水速和體積向型腔中的樹(shù)脂體中注入水。 當(dāng)動(dòng)模和定模閉合后與水針機(jī)構(gòu)一起形成了模具型腔2、溢料腔5、連通型腔2和溢料腔5 的連接通道4 ;水針機(jī)構(gòu)的水流輸出端位于型腔2中，當(dāng)向型腔中注入熔融熱塑性樹(shù)脂后， 該水流輸出端將被熔膠完全包覆；為形成所需要的制品中空部分，水針機(jī)構(gòu)的水流輸出端 和連接通道4在型腔2中分別布置在所成型制品中空部分兩端相對(duì)應(yīng)的位置或?qū)?yīng)的引導(dǎo) 段上。對(duì)于本實(shí)施例所生產(chǎn)的中空管制品6,由于對(duì)中空管兩端的形狀和通徑有較嚴(yán)格的 要求，由水針機(jī)構(gòu)的水流輸出端可直接成型中空管其中的一個(gè)端頭，但中空管的另一端需 要增加引導(dǎo)段以將水柱導(dǎo)出才能形成所要求的內(nèi)徑，該引導(dǎo)段可以視為模具型腔2的一部 分。開(kāi)設(shè)的連接通道4與該引導(dǎo)段連接，這樣就將模具型腔2和溢料腔5連通。當(dāng)注塑成 型完畢，開(kāi)模后切除引導(dǎo)段及后續(xù)連接通道和溢料腔中材料即圖6中所示的工藝余料6b及 澆口后就可獲得最終中空管制品。為保證完整成型中空管制品6的外部固定連接結(jié)構(gòu)6c 以及制品內(nèi)部的致密性，模具在連接通道4上設(shè)置了限流元件4a;限流元件4a可以直接在 模具中的型腔2和溢料腔5之間的連接通道4上開(kāi)設(shè)出來(lái)，如圖3所示；限流元件也可以是 可更換的鑲嵌式限流元件塊，安裝在連接通道4上，如圖4所示；為了對(duì)在型腔中的熔融樹(shù) 脂建立起充分的壓力，限流元件4a的通徑至少小于期望的中空管通徑的1/3,優(yōu)選小于期 望中空管通徑的1/4。為減少在調(diào)整限流元件通徑時(shí)的工作量，采用可更換的鑲嵌式限流元 件塊將更方便。
[0011] 圖2、圖5至圖7示意了成型過(guò)程中的幾個(gè)步驟；具體成型方法如下： 閉合模具，使水針機(jī)構(gòu)3處于關(guān)閉位置；向模具1的型腔2中注入預(yù)定體積的熔融熱塑 性樹(shù)脂，所注入的熔融熱塑性樹(shù)脂體積能夠充分填充模具型腔2,最多填充至限流元件4a 的入口，已避免在注水之前限流元件被凝固的樹(shù)脂堵塞；在完成向模具1的型腔2中填充預(yù) 定體積的熔融熱塑性樹(shù)脂的同時(shí)或延遲預(yù)定時(shí)間，打開(kāi)水針機(jī)構(gòu)3并按預(yù)先設(shè)定的體積流 速和注入體積向型腔2中的熔融熱塑性樹(shù)脂體中注入水7,推動(dòng)芯部未凝固的熱塑性樹(shù)脂 通過(guò)限流元件4a進(jìn)入到溢料腔5,與此同時(shí)，在限流元件4a的作用下，在型腔2中的熔融熱 塑性樹(shù)脂體中建立充分的壓力，使樹(shù)脂能充分復(fù)制模具型腔；在完成向型腔2中的樹(shù)脂體 中注入預(yù)定體積的水后，停止注水，并通過(guò)水的自重或通過(guò)壓縮氣體將冷卻凝固后中空制 品中的水排出；開(kāi)模取出制品。將取出的中空樹(shù)脂體用機(jī)器或工具進(jìn)行后續(xù)加工將工藝余 料6b及澆口切除，獲得中空制品6。在本實(shí)施例中，本發(fā)明人根據(jù)上述方案，根據(jù)熱塑性樹(shù) 月旨（PA66+30GF)的物性，將動(dòng)模la和定模lb的溫度設(shè)定和控制在100°C，水的溫度控制在 70°C，針對(duì)限流元件4a孔徑大小進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)解剖檢查制品壁中的縮孔和縮松等 缺陷以及制品中空孔的狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
[0012] 表1限流元件尺寸對(duì)比試驗(yàn)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種中空制品注塑成型的方法，其特征是，包括專用模具和生產(chǎn)工藝，其中模具（I) 至少包括動(dòng)模（la)、定模（lb)、固定在模具上并引入水流的水針機(jī)構(gòu)（3)、限流元件（4a); 其中，動(dòng)模（la)和定模（Ib)閉合后與水針機(jī)構(gòu)（3) -起形成成型中空制品（6)的型腔（2)、 溢料腔（5 )、型腔（2 )和溢料腔（5 )之間的連接通道（4 )，水針機(jī)構(gòu)（3 )的水流輸出端位于型 腔（2 )中，限流元件（4a)設(shè)置在型腔（2 )和溢料腔（5 )之間的連接通道（4 )上； 生產(chǎn)工藝包括下列步驟： 1) 閉合模具，使水針機(jī)構(gòu)（3)處于關(guān)閉位置； 2) 向模具（1)的型腔（2)中注入預(yù)定體積的熔融熱塑性樹(shù)脂； 3) 在完成向模具（1)的型腔（2)中填充預(yù)定體積的熔融熱塑性樹(shù)脂的同時(shí)或延遲預(yù)定 時(shí)間，打開(kāi)水針機(jī)構(gòu)（3)并按預(yù)先設(shè)定的體積流速和注入體積向型腔（2)中的熔融熱塑性 樹(shù)脂體中注入水（7)，推動(dòng)芯部未凝固的熱塑性樹(shù)脂通過(guò)限流元件（4a)進(jìn)入到溢料腔（5); 4) 在完成向型腔（2)中的樹(shù)脂體中注入預(yù)定體積的水后，停止注水，并通過(guò)水的自重或 通過(guò)壓縮氣體將冷卻凝固后中空制品中的水排出； 5 )開(kāi)模取出制品，去除工藝余料后獲得中空制品（6 )。
【專利摘要】本發(fā)明為一種中空制品注塑成型的方法，涉及高分子材料成型技術(shù)領(lǐng)域的裝置及成型方法，具體是一種水輔助注射成型模具及成型方法。發(fā)明包括專用模具和生產(chǎn)工藝，其中模具（1）至少包括動(dòng)模（1a）、定模（1b）、固定在模具上并引入水流的水針機(jī)構(gòu)（3）、限流元件（4a）；生產(chǎn)工藝為利用所述的模具的生產(chǎn)步驟。發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)在模具型腔和溢料腔之間的連接通道上設(shè)置限流元件，減少和消除了制品壁中的縮孔和縮松缺陷，并實(shí)現(xiàn)了制品對(duì)模具型腔輪廓的充分復(fù)制和中空部分。
【IPC分類】B29C45-17, B29C45-26
【公開(kāi)號(hào)】CN104552803
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510049162
【發(fā)明人】唐慶華, 郭金源
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春中拓模塑科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月31日