CN103052487B - 用于制造塑料成形件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造塑料成形件的方法,其中,将塑料原料熔化并注入模具(7)中,借助调温介质使塑料成形件在模具(7)内冷却,以及随后将制成的塑料成形件取出。本发明的特征在于:算出在一段可预先规定的时间间隔ti之内从塑料成形件传给调温介质的热量Qi;此过程在成形件冷却期间在多个相继的时间间隔上重复执行;对这样算出的热量Qi进行合计;以及将以此方式所获得的总热量Qges提供给进一步的应用。例如可以将该总热量Qges归档备案,或者,当合计从空腔(11)中的塑料原料或者说从成形件传给调温介质的总热量Qges达到一个可预先规定的数值时,便可以启动脱模过程。

Description

用于制造塑料成形件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造塑料成形件的方法。
背景技术
通常情况下,在塑料成形件的制造过程中要根据经验算出对于该塑料成形件所需的冷却时间。在冷却时间持续期间,调温介质以一定的始流温度和在一定的压力下以及以一定的流量被引导通过模具。一旦经历完成了预前规定的冷却时间,就由此得出塑料原料被充分冷却并且成形件可以脱模的判断。在此,通常要按下述方式确定冷却时间:使得即便在始流温度中和/或在流量中的微小波动也不会对成形件的质量产生不利影响。始流温度中的波动的原因例如可能在于:模具用水冷却,该水直接来自一个中央供水系统并且其温度基本上很难在一个较长的时段上保持恒定。然而,即使在使用可借以提供恒温的调温介质诸如水的调温器的情况下,也可能在始流温度中引起波动。其原因例如可能在于:来自回流的调温介质,也就是说具有较高温度,不能被调温器完全地或者不能在短时间之内被冷却到始流的额定温度。因此,人们预先规定的冷却时间总是比在最佳条件下真正需要的略微长一些。结果这样便导致总体较长的周期循环时间以及因而致使生产率下降。例如由DE102005019890B3已知调温器在塑料成形件制造当中的应用。
发明内容
从该现有技术出发,本发明的目的在于,提供一种用于制造塑料成形件的方法,该方法的特征是在成形件质量保持不变的情况下生产率得以提高。
上述目的的解决方案通过如下的用于制造塑料成形件的方法得以实现,其中,将塑料原料熔化并注入模具的空腔中,借助调温介质使塑料原料在所述模具的空腔内冷却,以及随后将制成的塑料成形件取出,其特征在于:算出在一段可预先规定的时间间隔ti之内从位于所述空腔内的塑料原料传给所述调温介质的热量Qi;此过程在塑料原料冷却期间在多个相继的时间间隔上重复执行;对这样算出的热量Qi进行合计以及将以此方式所获得的总热量Qges提供给进一步的应用,其中,当合计从空腔内的塑料原料或者从成形件传给调温介质的总热量Qges达到一个可预先规定的数值时,则启动脱模过程。有益的发展和设计在下述内容中加以阐述。
可以通过下述措施以各种不同的方式方法来提高生产率或者成形件质量:算出在一段可预先规定的时间间隔ti之内从位于空腔内的塑料原料传给调温介质的热量Qi;此过程在塑料原料冷却期间在多个相继的时间间隔上重复执行;对这样算出的热量Qi进行合计以及将以此方式所获得的总热量Qges提供给进一步的应用。
首先,可以规定:当合计从塑料成形件传给调温介质的总热量Qges达到一个可预先规定的数值时,则启动脱模过程,从而始流温度中和/或流量中的波动可以保持忽略不计。可以简单地如此长时间地进行冷却,直到对于这个塑料成形件来说典型的总热量Qges被导出为止。这个数值被事先算出并且被预先规定为额定值。这样便会产生不同长短的实际冷却时间。而这些冷却时间通常要短于按照文首述及的现有技术根据经验所算出的冷却时间。因此,从较长的时段上考察,与现有技术的情形相比,每个时间单位内可制造出更多的成形件并且成形件质量或者说产品质量保持不变。
所述时间间隔ti选择得尽可能短,从而对热量Q几乎连续不断地进行计算。优选地,所述时间间隔在1秒以下以及特别有益的是在100毫秒以下。最低限度最终取决于始流温度值和回流温度值以及流量值的测量和评价速度能够有多快。在理想的情况中,热量Qges的计算如下所示:
等式(Gl.1,等式1) Qges=∫Wt·dt
其中,
Qges[kWh]=热量,该热量在时间t内从塑料成形件被传给调温介质;
W=调温介质的热功率[kW];
V=调温介质的体积流量[l/s];
ρ=调温介质的密度[kg/l];
cw=调温介质的比热容[Wh/kgK];
ΔT=Tv-Tr=始流中的温度-回流中的温度[K];
以及,
等式(Gl.2,等式2) W=V×ρ×cw×ΔT。
例如,时间间隔在实际中可以是10毫秒。时间间隔dt选择得越短,就能够越准确地获得总热量Qges的预先规定的额定值,也就是说,在冷却过程结束时或者说在脱模过程启动时在实际总热量Qges与预先规定的额定值之间的差值就越小。
必要的情况下,为了冷却成形件可以在模具中或者在一模具半体中设置多个调温通道或者调温区域Kn(n=1,2,…)。在这种情况中可以规定:对于每个调温通道或者每个调温区域算出一总热量Qges(n),并且当各个调温通道或者调温区域的总热量Qges(n)的总和达到一个可预先规定的数值时,则启动脱模过程。因此,所述总和就相当于直到成形件可以被脱模为止从成形件中一共要排出的热量。
根据本发明的另一个方面,可以在模具中设置多个空腔,为这些空腔分别配置至少一个调温通道。对于这些空腔中的每个空腔可以算出一个总热量Qges(空腔n),该总热量从这个空腔被传递给那一配置于这个空腔的调温通道或者那些配置于这个空腔的调温通道。还可以涉及的是一个针对空腔的或者对空腔特定的总热量Qges(空腔n),即一个可以恰好配置于这个空腔和进行分析评价的总热量Qges(空腔n)。例如可以规定:若在空腔之一中未在一个可预先规定的时间之内达到一个可预先规定的总热量Qges(空腔n),则产生警报和/或中断注塑过程。例如当浇注通道被堵塞以及没有或者仅有少量的塑料原料到达空腔中时,便会出现这种情况。在这种情况下,因此也就不须或者仅须少许热量由配置于这个空腔的调温通道或者那些调温通道接纳和导出。同样地,未从某一空腔内脱模的塑料成形件会导致在后继周期循环内没有新的塑料原料被注入这个空腔内。在这种情况下发生下述状况:不产生必须被导出的热量。
另外,可以设置分配和/或调节阀,利用这些阀可以对调温通道内或者调温区域内的流量和/或温度进行调整或者调节。在此可以以如下的方式操纵所述分配和/或调节阀,即,对于调温通道或者调温区域中的每个调温通道或者调温区域,在经过相同的时间之后都要达到一个可预先规定的总热量Qges(n)。因此,冷却过程可以在时间上得以最佳化。如果例如确认在一定的调温区域内那里的总热量Qges(n1)实现得较早而在其他的调温区域内那里的总热量Qges(n2)实现得较晚的话,那么可以在首先述及的调温区域内降低流量而在最后述及的调温区域内提高流量。因此总体上实现了在尽可能早的时间点达到需从成形件中排出的总热量。这样使得实际冷却时间可降低到最适宜的最低限。
根据本发明的另一个方面,一个周期循环内的总热量Qges(Z)还可以被记录或者存储并且从周期循环到周期循环逐一进行归档备案。由此,以后就可以为一个成形件明确配置(单值对应)一个确定的、被排出的热量,或者说-如果将这个数值除以周期循环时间的话-明确配置(单值对应)一个确定的冷却功率。
如果在生产过程中确认直至达到总热量Qges(Z)的时间在增加或者在一个预先规定的周期时间内被排出的热量在减少的话,则可以推断是冷却系统中出现了故障。例如可能会出现随着时间的推移冷却通道硬化(钙化变性)或者堵塞的情况。因此可能有利的是,对于一种确定的塑料成形件,预先规定针对Qges额定值的最大值和/或最小值,并且在高于所述最大值时和/或在低于所述最小值时触发警报。可以将所述警报按照周期进行存储和归档备案,以便针对某一确定的成形件提供注塑周期与警报的一种明确的配置关系(单值对应关系)。
附图说明
下文将借助实施例及参照附图1至3进一步阐述本发明。
具体实施方式
图1示意性地示出的是带有两个模具半体7a和7b的模具7或者说注塑模7,在两个模具半体之间可以构成用于制造塑料成形件的空腔11。在右侧的模具半体7a中设置有冷却通道K1,而在左侧的模具半体7b中则设置有两个冷却通道K2和K3。左侧的模具半体内的冷却通道K2和K3由一个共用的始流8供料,以及两个回流9a和9b通入一个本身为众所周知的调温器的共用的贮存容器10。始流8具有一个温度传感器1以及一个压力传感器2。在两个回流9a和9b中设置有温度传感器3和5以及流量传感器4和6。
图2举例示出冷却通道Kn在始流(Tv)和回流(Tr)中温度的可能的曲线图。随着高温的塑料熔体开始注入,首先经过一个短暂的时间,也被称为停歇时间,直到热量从塑料成形件通过模具7的材料转移到冷却通道Kn中的调温介质为止。在经历了停歇时间之后,首先回流(例如9a或9b)中的温度Tr上升,达到最大值,然后又重新下降。如在图2中通过温度Tv的波形的曲线所示出的那样,始流温度Tv可能受到很小的波动。在时间轴上,注塑周期、特别是冷却时间被分成一些时间间隔ti,在每个时间间隔ti中从塑料成形件传给调温介质的热量(即热功率或者冷却功率W)根据上述等式(等式2)计算得出。此过程在成形件冷却期间在多个相继的时间间隔ti上重复执行并且根据上述等式(等式1)对这样算出的热量Qi进行合计,其中,时间间隔ti与等式(等式1)中的dt相应。总和Qges与图2中的总计得出的画阴影线部分的面积相对应。当合计从塑料成形件传给调温介质的总热量Qges达到一个可预先规定的数值时,便可以启动脱模过程。冷却过程可以被中断。根据温度Tr和Tv的变化曲线的情况,可能会提前或者延后达到所述合计的总热量Qges的预先规定的数值。因此在周期循环与周期循环之间脱模的时间点可能发生变动。
如果设置有多个冷却通道Kn的话,可以根据上述方法对于每个冷却通道Kn(n=1,2,…)算出Qges的分量(Teilmenge),也就是说每个冷却通道或者每个调温区域的总热量Qges(n)。当各个调温通道或者调温区域的总热量Qges(n)之和达到了总共需要从被冷却的成形件传递的热量Qges的一个可预先规定的数值时,则启动脱模过程。本身为众所周知的分配和/或调节阀未在图中示出,利用这些阀可以对调温通道Kn或者调温区域内的流量和/或温度进行调整或者调节。在此,可以按如下的方式操纵所述分配和/或调节阀,即,对于调温通道或者调温区域中的每个调温通道或者调温区域,在经历相同的时间之后都要达到一个可预先规定的总热量Qges(n)。因此冷却过程在时间上可以得以最佳化。
参照图3拟对本发明的另一个方面进行说明。图3示意性地示出的是带有两个模具半体7a和7b的模具7或者说注塑模7,在两个模具半体之间为了制造塑料成形件可以构成两个空腔12a和12b。在左侧的模具半体7b中设置有两个冷却通道K4和K5,而在右侧的模具半体7a中为了简单起见没有设置冷却通道。当然在右侧的模具半体7a中也可以设置一个或者多个冷却通道。如在上面结合图1所阐述的那样,同样在左侧的模具半体7b中可以为每一个空腔配置多个冷却通道或者调温区域。当前情况下,空腔12a和12b中的每一个配备有一个自身特有的或者说单独的冷却通道K4和K5。因此,空腔12a和12b中的每一个可以配置有一个确定的总热量Qges(空腔n),该总热量被传给处在配置于所述空腔的冷却通道中的调温介质,本例即为总热量Qges(12a)以及总热量Qges(12b)。与前述的实例情况相同,借助上述的等式Gl.1和Gl.2进行参数的测定以及Qges(空腔n)的计算。可以为每个要在空腔12a、12b中制造的塑料成形件预先规定一个总热量Qges(空腔12a)和Qges(空腔12b)作为额定值。当达到所有预先规定的总热量时,便可以进行制成的塑料成形件的脱模。也可以设置一个时间窗,在该时间窗中模具无论如何都被打开,即使是在一个或者多个空腔中额定值或者说预先规定的总热量Qges(空腔n)还未达到的情况下。在这种情况下可能会出现一个故障,因为例如通向所涉及的空腔的浇注通道被堵塞了。如果在一个或者多个空腔(12a、12b)中未在一个可预先规定的时间之内达到可预先规定的总热量Qges(空腔n)的话,还可以触发警报和/或中断注塑过程。
附图标记列表
1 始流中的温度传感器
2 始流中的压力传感器
3 回流中的温度传感器
4 回流中的流量传感器
5 回流中的温度传感器
6 回流中的流量传感器
7 模具
7a 右侧的模具半体
7b 左侧的模具半体
8 始流
9a 第一回流
9b 第二回流
10 贮存容器
11 空腔
12a 空腔
12b 空腔
K1 第一冷却通道
K2 第二冷却通道
K3 第三冷却通道
K4 用于空腔12a的冷却通道
K5 用于空腔12b的冷却通道

Claims (12)

1.用于制造塑料成形件的方法,其中,将塑料原料熔化并注入模具(7)的空腔(11,12a,12b)中,借助调温介质使塑料原料在所述模具(7)的空腔(11,12a,12b)内冷却,以及随后将制成的塑料成形件取出,其特征在于:算出在一段可预先规定的时间间隔ti之内从位于所述空腔内的塑料原料传给所述调温介质的热量Qi;此过程在塑料原料冷却期间在多个相继的时间间隔上重复执行;对这样算出的热量Qi进行合计以及将以此方式所获得的总热量Qges提供给进一步的应用,当合计从空腔(11,12a,12b)内的塑料原料或者从成形件传给调温介质的总热量Qges达到一个可预先规定的数值时,则启动脱模过程。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:一个时间间隔ti小于1秒。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于:所述一个时间间隔ti小于100毫秒。
4.如权利要求1至3之任一项所述的方法,其特征在于:在模具(7)内或者在模具半体(7a,7b)内设置有多个调温通道或者调温区域并且对于每个调温通道或者每个调温区域算出一个部分-总热量Qges(n)
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于:当各个调温通道或者调温区域的总热量Qges(n)的总和达到一个可预先规定的数值时,则启动脱模过程。
6.如权利要求1至3之任一项所述的方法,其特征在于:在所述模具(7)内设置有多个空腔(11,12a,12b),这些空腔分别配置有至少一个调温通道,以及为这些空腔(11,12a,12b)中的每个空腔配置一个总热量Qges,该总热量从这个空腔被传递给配置于这个空腔的调温通道。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于:若在空腔(11,12a,12b)之一内未在一个可预先规定的时间之内达到一个可预先规定的总热量Qges,则产生警报和/或中断注塑过程。
8.如权利要求1至3之任一项所述的方法,其特征在于:设置有分配和/或调节阀,利用这些阀能够对调温通道内或者调温区域内的流量和/或温度进行调整或者调节,并且以如下的方式操纵所述分配和/或调节阀,即,对于调温通道或者调温区域中的多个,在经过相同的时间之后都要达到可预先规定的总热量Qges(n)
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于:以如下的方式操纵所述分配和/或调节阀,即,对于每个调温通道或者调温区域,在经过相同的时间之后都要达到可预先规定的总热量Qges(n)
10.如权利要求1至3之任一项所述的方法,其特征在于:将总热量Qges对于一种塑料成形件按照周期进行存储和归档备案。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于:对于一种确定的塑料成形件,预先规定针对Qges额定值的最大值Qges最大和/或最小值Qges最小,并在高于所述最大值Qges最大和/或低于所述最小值Qges最小时启动警报,其中,将所述警报进行存储和归档备案。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于:将所述警报按照周期进行存储和归档备案。
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