注射模製方法
2023-07-09 13:20:56
專利名稱：注射模製方法
技術領域：
本發明涉及一種注射模製一個物品或多個物品的方法。特別是，本發明涉及由塑料材料注射模製容器和用於容器的型坯。
背景技術：
由塑料(特別是熱塑性聚合物)注射模製物品在本領域中已知。特別是，由塑料注射模製容器和用於容器的型坯在本領域中很普通。常常希望注射模製具有較小壁厚的塑料容器，例如用於降低材料成本。當需要注射模製具有高L/T比(其中L是熔融塑料從注射進口的流動長度，T是壁厚)的容器時，在注射進口處必須有高注射壓力，以保證模具空腔充滿熔融塑料。注射進口起到限制材料流過的作用，且與注射進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，能夠在設計容器時增加基部厚度，特別是在注射進口區域中。該注射進口區域也是注射模製的最熱區域。由於在側壁中的所有材料必須橫過基部流動，所以在確定於靜止外皮層(該靜止外表皮層在第一填充階段中鋪設)之間的內部間隙內，基部冷卻一直是問題。對於橫過基部的這種層流的另一個問題是表皮逐漸固化，並因此變厚，從而使流動槽道變窄。這引起對材料流動的進一步限制。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。本領域的讀者很容易知道為什麼用來製造塑料包裝的注射模製機器需要有非常高的注射速度和壓力以及非常硬的壓板，以便製造看起來是簡單容器或型坯的物品。本領域需要一種具有成本效益的、性能強的注射模製方法，它至少局部克服上述已知方法的各種問題。特別是，需要一種用於注射模製的方法和一種用於該方法的裝置，它適合製造具有較長的流動長度壁厚比和/或較低材料應力的注射模製物品，例如容器、用於容器、蓋、桶、罩等的型坯，它們能夠使用普通注射模製機器來生產，因此能夠在問題最小的情況下對接到普通生產實踐中。
發明內容
本發明的目的是至少部分滿足容器製造領域中的這些要求。本發明提供了一種注射模製物品的方法，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，並有第一和第二模具部件中的一個的至少一個活動部分；(b)將第一和第二模具部件布置成完全封閉結構，以便在它們之間確定用於模 制物品的模具空腔，在完全封閉結構中，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模製的物品的外部形狀；(c)在空腔的注射進口處將熔融材料注射至空腔內；(d)在注射步驟中，使得第一和第二模具部件中的一個的至少一個活動部分從確定要模製的物品的前部位置運動至後部位置，從而增加在完全封閉結構中的模具空腔的容積，並減小空腔的流動長度/厚度比率；(e)使得模具空腔充滿熔融材料；以及(f)在填充模具空腔之後使得 該至少一個活動部分從後部位置返回至前部位置，從而使得多餘的熔融材料通過注射進口而往回排出。在模具基本填充之後，模具表面恢復至它的初始位置。這並不增加部件重量或冷卻時間。多餘材料逆著較低的保持階段壓力而通過打開的注射進口推回。優選是，該至少一個活動部分通過施加由促動器施加的外部壓力而推壓至前部位置，並通過注射熔融材料的壓力而運動至後部位置。促動器壓力可以小於20巴，且當採用20:1的面積比率時通常通過壓縮空氣來施加，其中20是促動器的面積，I是運動空腔部件的投影面積。本領域技術人員很容易知道，更小的促動器可以在更大壓力的情況下使用，例如通常使用液壓促動器系統，即140巴。可以提供單個促動器用於多個模具空腔。優選是，在注射的材料固化之後，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激發，或者在很短延遲之後激發，以便能夠減小壓力。這樣的優點是在打開模具之前減小空腔壓力。這減小了冷卻時間。因此，本發明提供了一種方法，它通過使得至少一個關鍵模具部件能夠在注射之前或注射過程中向後運動以有效減小L/T比率，從而在注射過程中有效改變L/T比率。在施加給模具內的材料的填充和保持階段之後，模具部件復位。由於沒有來自模製機器的相反填充壓力，這大大減小了所需的力，因為材料已經充分填充空腔，且任何收縮都將通過保持階段來基本適應。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，並允許壓力降低至零。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口流動的長度，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，塑料材料可以有大於50的熔融流動指數(MFI)。在一個特殊實施例中，本發明採用了一種在注射模製機器中的模具，其中，要模製的注射材料的填充壓力通過使得芯或芯的一部分遠離注射進口來控制。也可選擇，能夠以相同方式來使得空腔或空腔的一部分運動。在各種情況下，模具部分的這種運動能夠改變模具空腔的基部部分的容積，並增加對著注射進口的基部厚度，因此減小L/T比率，從而降低注射材料的填充壓力。在最優選的實施例中，模具提供有注射進口，該注射進口沒有閥。該方法能夠用於注射模製各種物品，例如用於容器、罩、蓋、桶等的PET型坯，這些物品能夠為圓形，但是也可選擇為非圓形或非倒圓結構，例如矩形結構。
下面將參考附圖通過實例介紹本發明的實施例，附圖中圖I是穿過具有活動芯的注射模具的示意剖視圖，該注射模具用於根據本發明第一實施例的方法中。
具體實施例方式參考圖1，圖中表示了用於根據本發明第一實施例的方法中的注射模具(2)，用於例如由聚酯(特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯PET)來注射模製型坯，該型坯用於隨後吹塑成形以便形成L/T小於100:1的容器。儘管實施例表示了型坯，但是本發明也能夠用於模製其它物品(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)和側壁(54)。要進行模製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)的注射進口(5)開口至空腔(10)內。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製的物品的外部形狀。多個頸部分裂件(14)布置在空腔(10)的、遠離供給噴嘴(4)的端部(15)處。頸部分裂件(14)形成為模製要進行吹塑模製的物品的一端的外形(在該實施例中，型坯的頸部完成部分用於隨後吹塑模製以便形成瓶)。在注射模製材料固化後當注射模製物品從空腔(10)中取出時，頸部 分裂件(14)也支承注射模製物品。芯支承件(16)與多個頸部分裂件(14)相鄰，並且具有中心孔(18)，細長進口芯(20 )可滑動地接收於該中心孔(18 )中。細長進口芯(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，細長進口芯(20)能夠有選擇地沿朝著供給噴嘴(4)進入空腔(10)的方向向前或者沿遠離供給噴嘴(4)離開空腔(10)的方向向後地在芯支承件(16 )中滑動。這樣的向前和向後運動能夠改變芯(20 )的自由端(22 )與進給噴嘴(4 )的距離。芯(20)和頸部分裂件(14)相對於空腔(10)的軸線軸向定心。在圖I中整個示意表示的壓力促動器(45)推動芯(20)。壓力促動器(45)可以氣動控制(例如氣動流體是壓縮空氣)或液壓控制。通常,壓力促動器(45)的最大施加壓力小於20巴。壓力促動器(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械止動器或者通過包括固定部件(6)和活動芯(20)的兩個模具部件的互鎖而確定。當壓力促動器(45)並不驅動時，或者只在較低壓力(該較低壓力低於注射壓力)下驅動時，來自通過注射進口(5)注射的熔融樹脂材料的注射壓力能夠將芯(20)向後推壓至後部位置，如圖I中所示。後部位置能夠由機械止動器來確定。在注射模製循環之前或者在它的初始階段，促動器壓力較低或斷開。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口(5)的方向推壓，這使得芯(20)對著注射壓力平滑地向後運動。這使得芯(20)運動至由圖I中的虛線所示的位置。這使得注射進口(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)內的注射壓力保持在較低值或最小值，特別是在注射進口(5)的附近。在模具填充之後以及另外當製造L/T比率為200:1或更大的薄壁容器時在模具填充過程中，壓力促動器(45)沿朝著供給噴嘴(4)進入空腔(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，從而通過注射進口( 5 )往回排出任何多餘材料。在冷卻階段中在熔融材料固化之後，能夠停止驅動壓力促動器(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間。
儘管已經詳細介紹了本發明的多個實施例，但是本領域技術人員應當知道，在如附加權利要求確定的本發明範圍內可以採用注射模具和注射模製方法的其它變化形式。
權利要求
1.一種注射模製物品的方法，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，並有第一模具部件和第二模具部件中的一個的至少一個活動部分； (b)將第一模具部件和第二模具部件布置成完全封閉結構，以便在第一模具部件和第二模具部件之間確定用於模製物品的模具空腔，在完全封閉結構中，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模製的物品的外部形狀； (C)在空腔的注射進口處將熔融材料注射至空腔內； (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的至少一個活動部分從確定要模製的物品的前部位置運動至後部位置，從而增加在完全封閉結構中的模具空腔的容積，並減小空腔的流動長度/厚度比率； Ce)使得模具空腔充滿熔融材料；以及 (f)在填充模具空腔之後使得該至少一個活動部分從後部位置返回至前部位置，從而使得多餘的熔融材料通過注射進口往回排出。
2.根據權利要求I所述的方法，其中在填充模具空腔之後，模具表面恢復至它的初始前部位置，從而通過注射進口往回排出多餘材料。
3.根據權利要求2所述的方法，其中該至少一個活動部分通過施加由促動器施加的外部壓力推壓至前部位置，並通過注射熔融材料的壓力運動至後部位置。
4.根據權利要求3所述的方法，其中促動器壓力小於20巴。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其中在促動器面積和該至少一個活動部分的面積之間的面積比小於20: I。
6.根據權利要求3至5中任意一項所述的方法，其中促動器壓力通過壓縮空氣或液壓流體來施加。
7.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中在注射的材料固化之後，施加的外部壓力在注射材料的冷卻過程中減小。
8.根據權利要求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激發，或者在很短延遲之後激發，以便能夠減小注射壓力。
9.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中注射進口無閥。
10.根據前述任意一項權利要求所述的方法，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口流動的長度，T是壁厚。
11.根據權利要求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.根據權利要求10所述的方法，其中容器的L/T比率可以為200:1或更大，塑料有大於50的熔融流動指數(MFI)。
13.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中在步驟(f)中，該至少一個活動部分從後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口往回排出多餘的熔融材料，選擇保持階段壓力以適應在冷卻過程中在模具內的注射材料的收縮。
全文摘要
一種注射模製物品的方法，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，並有第一和第二模具部件中的一個的至少一個活動部分；(b)將第一和第二模具部件布置成完全封閉結構，以便在它們之間確定用於模製物品的模具空腔，在完全封閉結構中，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模製的物品的外部形狀；(c)在空腔的注射進口處將熔融材料注射至空腔內；(d)在注射步驟中，使得第一和第二模具部件中的一個的至少一個活動部分從確定要模製的物品的前部位置運動至後部位置，從而增加在完全封閉結構中的模具空腔的容積，並減小空腔的流動長度/厚度比率；(e)使得模具空腔充滿熔融材料；以及(f)在填充模具空腔之後使得該至少一個活動部分從後部位置返回至前部位置，從而使得多餘的熔融材料通過注射進口而往回排出。
文檔編號B29C45/57GK102712122SQ201080051026
公開日2012年10月3日 申請日期2010年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者彼得·雷金納德·克拉克 申請人:彼得·雷金納德·克拉克