CN101007437A - 反压法化学发泡高速注塑成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反压法化学发泡高速注塑成型方法。本发明提供一种综合利用注塑成型机设备、模具、通用气体能源、塑料原料等系统资源，高速高效生产厚壁塑料发泡制件的方法。本发明首先把模具紧闭，向模腔内注入气体，然后熔料注入模腔，经内部发泡熔体充满模腔，使熔料表面紧贴模腔金属壁面，模腔内熔料经冷却固化成型，再打开动模、定模，获得表面光滑致密、而内部均匀分布泡孔的塑料制件。本发明能消除或减少制件表面的收缩凹痕及翘曲变形，降低注塑压力，从而降低注塑机的锁模压力，降低设备运作成本，从而改善产品的尺寸精度和强度，制件可有效减少15％～35％的原材料消耗，制件有较高的机械性能与重量比例。

Description

反压法化学发泡高速注塑成型方法

技术领域

本发明涉及一种发泡塑料制件的化学发泡注塑成型工序的方法，尤其涉及一种汽车配件、体育器材、家电和玩具等行业应用的厚壁塑料发泡制件的低压化学发泡注塑成型方法。

背景技术

受石油价格和材料能源紧缺等因素的影响，全球塑料原料价格有不断上升的趋势，节约原料提高效能的塑料应用技术得到快速发展。在注塑成型方面，发泡成型、气体辅助注塑成型和水辅助注塑成型等应用技术及其设备开发是近年来塑料工业及加工技术发展的重要组成部分。发泡注塑成型技术是其中一种在业界颇受欢迎的技术，此项技术最令人关注的地方是它能显著地缩短生产周期及减少原料的消耗。

目前，在物理发泡法和化学发泡法两大类发泡注塑成型方法中，物理发泡剂相对化学发泡剂，可获得较大的发泡效果。但是加工过程设定的要求较高，需要较复杂的机械装置技术，建立的工序所涉及的范围广泛；从而对制件的加工(或成型)需要付出更多的资源。另一方面，现时国内外盛行的一些发泡注塑成型工序，对制件的应用有一定的限制；如“MuCell(微发泡成型工艺)”工序，因外观的因素而不宜生产透明的制件，也因制件的表面粗糙而不能作二次装饰加工，如丝印、移印、电镀等。因此有必要在传统的低压化学发泡法工序的基础上，发明一种新的发泡注塑成型方法，以解决上述存在的问题。

发明内容

针对现有发泡注塑成型技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题是克服上述物理及化学发泡法存在的缺点，提供一种综合利用注塑成型机设备、模具、通用气体能源、塑料原料等系统资源，高速高效生产厚壁塑料发泡制件的方法。这种注塑成型方法，称为“反压法化学发泡高速注塑成型方法”。通过这种方法，利用高速(200MM/S以上的注射速度)、低压(1200～1500Kg/cm2的注射压力)的注塑方式和熔融发泡塑料内外压力平衡原理，生产的产品具有内部均匀分布泡孔，而表面光滑致密的特点。

为达上述目的，本发明的反压法化学发泡高速注塑成型方法，包括下述步骤：

①、首先动模向定模移动，模具紧闭，气体储存及控制系统向模腔内注入气体，封闭模腔内成形气压，这时自动封咀装置封住射咀孔；

②、然后在料筒内已塑化好的含有发泡剂的熔料在塑化螺杆前移时受压缩，料筒内的熔体压力增加；

③、在塑化螺杆前移过程中封咀装置瞬间打开，熔料被以200～500MM/S的注射速度、1200～1500Kg/cm2的注射压力注入模腔；

④、此时熔料在充模过程中因为压力迅速下降而开始发泡，泡孔的数量增多且膨胀增大，模腔气体开始被排出，但模腔内气压保持衡定，模腔气压抵抗泡孔膨胀压力；

⑤、经内部发泡熔体充满模腔，同时模腔气体被全部排出，泡孔继续膨胀增大，使熔料表面紧贴模腔金属壁面，此时塑化螺杆在螺杆传动装置的带动下开始旋转，料斗内的固体塑料进入料筒并被向前输送，在反作用力下，塑化螺杆边旋转边后退，直到设定的计量位置为止；

⑥、通过上述步骤制得的模腔内熔料经冷却固化成型，再打开动模、定模，获得表面光滑至密、而内部均匀分布泡孔的塑料制件，制件重量比实心制件有效减少15％～35％，此时返回步骤①，重复下一个循环。

进一步地，步骤①所述的气体充满模腔时，封闭模腔内成形并保持2～7Mpa的稳定的压力；

上述步骤⑥所述的模腔内熔料经冷却固化成型后，先自动封咀装置堵住射咀孔。

本发明所提供一种综合利用注塑成型机设备、模具、通用气体能源、塑料等系统资源的高速高效生产厚壁塑料发泡制件的方法。这种注塑成型方法，利用高速低压注塑方式和熔融发泡塑料内外压力平衡原理，生产的产品具有内部均匀分布泡孔，而表面光滑致密的特点，本发明所获得的产品表面可进行二次装饰加工，如移印、丝印、电镀等。这种发泡注塑成型方法可提高产品设计的灵活性、改善加工效率和降低成本，产品性能可靠、成品率高。这种方法在生产塑料制件时可有效减少15％～35％的原材料消耗，但同时保存足够的强度且有效地减轻重量，提高了产品的附加值。

反压法化学发泡高速注塑成型方法具有的优点：

I.消除或减少制件表面的收缩凹痕及翘曲变形；

II.降低注塑压力，从而降低注塑机的锁模压力，降低设备运作成本；

III.减少制件的内应力，从而改善产品的尺寸精度和强度；

TV.减少制件的重量，从而节省原料；

V.制件表面光滑，可进行装饰工序加工如移印、丝印、电镀等；

VI.缩短产品的成型周期，尤其是厚壁制件；

VII.制件的隔音及隔热效能较好；

VIII.制件有较高的机械性能与重量比例。

附图说明

图1本发明反压法发泡注塑成型动作结构示意图；

图2本发明反压法发泡注塑成型循环程序步骤一示意图；

图3本发明反压法发泡注塑成型循环程序步骤二示意图；

图4本发明反压法发泡注塑成型循环程序步骤三示意图；

图5本发明反压法发泡注塑成型循环程序步骤四示意图；

图6本发明反压法发泡注塑成型循环程序步骤五示意图；

图7本发明反压法发泡注塑成型循环程序步骤六示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明相关结构主要包括以下零部件(或装置)：气体储存及控制系统1、动模2、定模3、封咀装置4、射咀5、料筒6、塑化螺杆7、料斗8、料筒支撑座9、螺杆传动装置10、移动导杆11、塑料制件12。

本发明的反压法化学发泡高速注塑成型方法，是在向密封紧闭的模腔内注入一定量的气体，气体在模腔内成形并保持2～7Mpa的稳定的压力同时，射咀5孔被封住，避免熔料流入模腔；在料筒6内已塑化好的含有化学发泡剂的熔料在塑化螺杆7前移的推动下而受压缩，熔体压力增加；然后自动封咀4在瞬间打开，熔料被以200MM/S以上的注射速度、1200～1500Kg/cm2的注射压力注入模腔，熔料在充模过程中因为压力迅速下降开始发泡，泡孔的增多且膨胀增大；模腔气体开始被排出，但模腔内气压保持衡定；模腔气压抵抗泡孔彭胀的压力，泡孔不能胀破熔体表面，接着内部发泡的熔料充满模腔，模腔气体被全部排出，泡孔继续彭胀增大，使熔料表面紧贴模腔壁面，避免了熔料在冷却固化过程出现的收缩，而无需要注塑保压工序。熔融发泡塑料经冷却固化成型，打开模具获得表面光滑至密，而内部均匀分布泡孔的塑料制件12。

设备方面，需一台普通的注塑机，这台注塑机可以是液压传动、全电动或电液联合传动。如注塑机的注塑系统采用液压传动，则在此基础上同样有两各方案可选择，以满足高速注射(200MM/S以上的注射速度)的要求：(一)、采用蓄能器装置；(二)、增加泵站功率。注塑机器采用螺杆式塑化的塑化螺杆7及注射装置，射咀5处装有自动封咀装置4。注塑机器上移动导杆11连接料筒支撑座9与螺杆传动装置10，料筒支撑座9上设有料斗8，一套密封性能较好的动模2、定模3模具，有独立控制的进出气道，气体进入模腔后保持模腔内2～7Mpa的稳定压力值。一套气体储存及控制系统1(气体储存及其控制系统装置)，为模腔提供气源。这些气体可以是压缩空气、氮气或二氧化碳等极易获得普通工业用气体。

通过一台通用的液压传动注塑机，带有蓄能器装置，以满足节能和高速注射的需求。注塑机采用螺杆式塑化的塑化螺杆7及注射装置，射咀5处带有自动控制的自动封咀装置4。模具的要求是启闭灵活、保证密封性能、内置进出气道的发泡注塑专用模具。通过一个适用于压缩空气、氮气、二氧化碳等普通工业用气体的气体储存装置及其控制系统，为模腔提供气源(参见附图1)。

本发明的塑料发泡制件的注塑成型方法，称为反压法化学发泡高速注塑成型方法，其具体过程步聚是：

①、首先动模2向定模3移动，动模2、定模3合紧，模具紧闭，模腔被气体储存及控制系统1注入气体，气体充满模腔，成形并(使封闭模腔内)保持2～7Mpa稳定的气体压力，这时自动封咀装置4封住射咀5孔，以免料筒6内熔料进入模腔(参见附图2)；

②、然后在料筒6内已塑化好的含有发泡剂的熔料在塑化螺杆7前移时受压缩，因此时封咀装置4封闭，塑化螺杆7前移，在料筒6内已塑化好的含有化学发泡剂的熔料受压缩，料筒6内的熔体压力增加(参见附图3)；

③、自动封咀装置4在塑化螺杆7快速前移过程中瞬间打开，熔料被以200MM/S以上的注射速度、1200～1500Kg/cm2的注射压力注入模腔，熔料在充模过程中因为压力迅速下降开始发泡(参见附图4)；

④、此时熔料在充模过程中因为压力迅速下降而开始发泡，泡孔的数量增多且膨胀增大，模腔气体开始被排出，但模腔内气压保持衡定，模腔气压抵抗泡孔膨胀压力，泡孔不能胀破熔体表面(参见附图5)；

⑤、经内部发泡熔体充满模腔，同时模腔气体被全部排出，泡孔继续膨胀增大，使熔料表面紧贴模腔金属壁面，避免了熔体在冷却固化过程出现的收缩，而无需要注塑保压工序，此时塑化螺杆7在螺杆传动装置10的带动下开始旋转，料斗8内的固体塑料进入料筒6并被向前输送，在反作用力下，塑化螺杆7边旋转边后退，直到设定的计量位置为止(参见附图6)；

⑥、通过上述步骤制得的模腔内熔料经冷却固化成型，自动封咀装置4堵住射咀5孔，再打开动模2、定模3，获得表面光滑至密、而内部均匀分布泡孔的塑料制件12，此时返回步骤①，重复下一个循环(参见附图7)。

步骤⑥所述的表面光滑至密、而内部均匀分布泡孔的塑料制件12，其重量比实心制件有效减少15％～35％。

而另一方面，下一次注塑的熔料已塑化好被储存在料筒6待注塑，一个成型周期完成，其注塑成型循环程序如附图2→附图3→附图4→附图5→附图6→附图7→附图2过程。

以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属注塑应用技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所做出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (4)

1、一种反压法化学发泡高速注塑成型方法，其特征是，包括下述注塑成型步骤：

①、首先动模(2)向定模(3)移动，模具紧闭，气体储存及控制系统(1)向模腔内注入气体，封闭模腔内成形气压，这时自动封咀装置(4)封住射咀(5)孔；

②、然后在料筒(6)内已塑化好的含有发泡剂的熔料在塑化螺杆(7)前移时受压缩，料筒(6)内的熔体压力增加；

③、在塑化螺杆(7)前移过程中封咀装置(4)瞬间打开，熔料被以200～500MM/S的注射速度、1200～1500Kg/cm2的注射压力注入模腔；

④、此时熔料在充模过程中因为压力迅速下降而开始发泡，泡孔的数量增多且膨胀增大，模腔气体开始被排出，但模腔内气压保持衡定，模腔气压抵抗泡孔膨胀压力；

⑤、经内部发泡熔体充满模腔，同时模腔气体被全部排出，泡孔继续膨胀增大，使熔料表面紧贴模腔金属壁面，此时塑化螺杆(7)在螺杆传动装置(10)的带动下开始旋转，料斗(8)内的固体塑料进入料筒(6)并被向前输送，在反作用力下，塑化螺杆(7)边旋转边后退，直到设定的计量位置为止；

⑥、通过上述步骤制得的模腔内熔料经冷却固化成型，再打开动模(2)、定模(3)，获得表面光滑至密、而内部均匀分布泡孔的塑料制件(12)，制件重量比实心制件有效减少15％～35％，此时返回步骤①，重复下一个循环。

2、根据权利要求1所述的反压法化学发泡高速注塑成型方法，其特征在于：步骤①所述的气体充满模腔时，封闭模腔内成形并保持2～7Mpa的稳定的压力。

3、根据权利要求1所述的反压法化学发泡高速注塑成型方法，其特征在于：步骤⑥所述的模腔内熔料经冷却固化成型后，先自动封咀装置(4)堵住射咀(5)孔。

4、根据权利要求1所述的反压法化学发泡高速注塑成型方法，其特征在于：步骤⑥所述的表面光滑至密、而内部均匀分布泡孔的塑料制件(12)，其重量比实心制件有效减少15％～35％。

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