CN1062208C - 树脂的注射成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种树脂的注射成型方法,以生产具有偏置厚度部分的成形树脂制品,其中进行模腔的过量填充以形成熔融树脂本体,其具有相对的第一和第二表面,模具具有特殊的结构,其中与模腔结合并与模具的合模表面结合形成排气通道,该排气通道在模腔的内壁表面具有内部开口并与模具的外面连通,将压缩气体在熔融树脂本体第一表面一侧引入模腔内由此形成用压缩空气填充并通过熔融树脂本体与排气通道分离的封闭空间。
Description
本发明涉及一种树脂的注射成型方法,特别是,本发明涉及一种树脂的注射成型方法以生产具有偏置厚度部分并具有改进的表面涂饰的成形树脂制品。在本发明的方法中,实行模腔的过量填充以形成熔融树脂本体,其具有分别朝向模腔第一和第二内壁的相对的第一和第二表面,该模具具有特殊的结构,其中有与模腔相结合并与模具的合模表面相结合形成的排气通道,该排气通道在模腔的内壁表面有内部开口并与模具外面连通,压缩气体在熔融树脂本体的第一表面一侧引入模腔,由此形成封闭的空间,其用压缩气体填充并穿过熔融树脂本体与排气通道分离,致使填充在封闭空间内的压缩气体推动熔融树脂本体的第二表面压靠在模腔的第二内表面。本发明的注射成型方法的优点不仅在于可以防止在成形的树脂制品正表面出现凹痕且不发生在其上出现毛刺(飞边)的问题,而且不需要使用复杂的气密密封的模具(这需要很高的设备费用和很高的维修费用),与常规的过量填充注射成型方法相比,注射成型可以用相当低的过量填充比率进行。
众所周知当通过注射成型熔融树脂生产成型树脂制品在其底表面上有相当大厚度或有局部凸起部分时,与熔融树脂在冷却过程中的体积收缩相适应,在成型树脂制品的正面可能出现压痕,即,所谓的“凹痕”。为了防止在成型树脂制品正面出现凹痕,己知的常规方法是,当施加注射压力时,使用升高的压力等级,而在注射之后,在冷却注射的熔融树脂时持续施加压力(此方法在以下称为“树脂压力方法”)。在此树脂压力方法中,所施加的注射压力就模腔中最大的树脂压力而论一般在50-200MPa范围。
然而,如日本专利申请公开说明书50-75247中所叙述的,上述树脂压力方法是有问题的。例如,在两步骤中很难适当地施加压力以便通过树脂压力方法达到目的效果,因此成型操作往往会很麻烦和费时。另外,在树脂压力方法中,所生产的成形树脂制品可能会有沿着模具的分模线形成的毛刺。因此需要除去毛刺,因而必然带来这样的问题,即在成型操作中需要附加的工作或步骤。另一方面,当在树脂压力方法中为了防止出现毛刺而使用相当低的压力时,有可能在成形树脂制品部分出现凹痕,其位于远离模腔内的浇口,也就是说,在该部分不能得到令人满意的树脂压力。
为了解决树脂压力方法的问题,上述日本专利申请公开说明书50-75247建议一种气体辅助注型成型方法,其中所用的模具包括固定的半模和可移动的半模,其具有芯部突出的内壁从那里朝向固定半模的内壁,因此提供由固定半模和具有芯部的可移动半模限定的中凹模腔。该芯有一在其纵向轴线方向延伸的孔,该孔在其上部有一配置的提升阀。在此方法中,熔融树脂被注射到模腔以后,操作提升阀向上推熔融树脂本体,结果在芯和中凹模腔内形成的中凹熔融树脂本体的内表面之间形成空间,然后通过提升阀将压缩气体注入上述空间,从而把熔融树脂本体的外表面压靠在远离芯的模腔内壁。此辅助气体注射成型方法是用压缩气体,代替如在上述树脂压力方法(该方法如上所述,可能因为沿着模腔的分模线伴随出现毛刺而不顺利)中用两步骤施加压力,来防止出现凹痕。在日本专利申请公开说明书50-75247中,没有叙述所注射的熔融树脂的量。
国际专利申请公开WO90/06220(相当于美国专利5273707和欧洲专利400135)揭示了一种辅助气体注射成型方法,其中将体积小于模腔体积,特别是模腔体积的90%-95%的体积,的熔融树脂注入模腔,然后将压缩气体引入模腔内剩余的空间。然而,有可能在模腔内壁(远离气体引入侧)和注入到模腔内的熔融树脂之间形成间隙。因此气体引入该间隙,导致出现凹痕。
此外,己被引入该间隙的气体可能通过模腔的分模线从模腔逸出,结果压缩气体的作用不足以防止出现凹痕。
由以上叙述可以明白,在常规辅助气体注射成型方法中,为了防止出现毛刺并为了保证模腔中被引入压缩气体的空间,熔融树脂以等于或小于模腔体积的体积注入模腔。
国际专利申请公开WO93/14918揭示了具有密封结构的模具的使用,其中不仅可移动半模和固定半模之间的分模线,而且在可移动半模中所提供的顶销和顶销滑动孔内壁之间的空间都要被密封。另外,此专利文件讲授围绕模腔的内壁部分提供形成凸出物的排气孔(例如具有三角形截面的凸出物),用来在其上接受气压,结果气压可被有效地施于注射成型树脂的所希望部分以便防止出现凹痕。
然而,随着使用具有密封结构的模具,就不可能防止压缩气体在所注射的熔融树脂本体表面(该表面应被压靠在朝向本体表面的模腔内壁上)的一侧不适宜地侵入模腔部分。因此,不能实现上述熔融树脂本体表面和朝向该本体表面的模腔内壁之间的紧密接触,这导致所得的成型树脂制品不令人满意的表面涂饰。另外,由于在模腔内壁提供排气孔,所生产的成形制品的设计自由度必然要受限制。另外,要注意在国际专利申请公开WO93/14918中,叙述了用熔融树脂填满或几乎填满模腔。
国际专利申请公开WO96/02379揭示了一种用于非树脂流体辅助的注射成型树脂以生产成形树脂制品的方法,其中以特殊的过量填充比率〔通过相当于在模腔容积和当填充到模腔内的熔融树脂被冷却到室温时根据其收缩而呈现的体积之间差别的30-90%的量所对应的树脂的过量比率〕来完成用熔融树脂过量填充密封模具的模腔,由此形成具有分别相对朝向模腔内壁的相对的,第一和第二表面熔融树脂本体,随后将非树脂的压缩流体在熔融树脂本体第一表面一例引入模腔由此将熔融树脂本体的第二表面压靠在远离非树脂流体引入侧的模腔内壁。然而,在此项技术中,需要使用具有紧密密封结构的模具,致使需要在模具内提供密封腔由此密封顶销和在可移动半模内提供的顶销滑动孔内壁之间的空间。因此这种技术有这样的问题,即,需要具有复杂结构的模具,以及为了排出模具的空气或气体并将该空气或气体转移到密封的模腔,需要将树脂以相当大的过量数量注射到模腔内或在高压下注射树脂。
对于上述使用压缩气体(或非树脂流体)的常规成型方法,倾向于把引入到模腔内的气体的量控制得尽可能小,以便进行气体引入的有效操作,还趋向于使用具有紧密密封结构的模具,以便防止气体从模腔逸出。
近年来,大尺寸成形制品,例如汽车零件和家用电器外壳,的需求日益增长。为了通过去除不必要的处理修整工作,例如涂饰和电镀,而降低生产费用,人们希望生产一种具有极好表面涂饰的成形树脂制品,其中将凹痕抑制在不显著可见的水平并且该制品呈现极好的和均匀的光泽和色彩。
然而,如上文所述,在常规的注射成型方法中,当要生产的成形树脂制品在其底表面上具有局部突出部分(在该处制品的厚度增加)时,在对应于局部突出部分的部分不能令人满意地抑制其正面凹痕疵点的出现且不引起出现毛刺的问题。
在此情况下,本发明人为了解决伴随现有技术方法的不可避免的上述问题进行了广泛和充分的研究。结果出人意料地发现伴随现有技术的问题可以通过树脂的注射成型以生产具有偏置厚度部分的成形树脂制品的方法来解决,在该方法中实行模腔的过量填充以形成熔融树脂本体,其具有分别朝向模腔第一和第二内壁的相对的第一和第二表面,该模具具有特殊的结构,其中模腔在其第一内壁具有至少一个凹槽,并有与模腔相结合并与模具的合模表面相结合形成的排气通道,其中该排气通道在模腔的内壁表面有内部开口并与模具外面连通,压缩气体在熔融树脂本体的第一表面一侧引入模腔,由此形成封闭的空间,其用压缩气体填充并穿过熔融树脂本体与排气通道分离,致使填充在封闭空间内的压缩气体推动熔融树脂本体的第二表面压靠在模腔的第二内表面上。使用此注射成型方法,可以获得很大优点,这不仅在于可以防止在成形的树脂制品正表面出现凹痕且不出现毛刺,由此生产具有极好表面涂饰的成形树脂制品,而且不需要使用复杂的气密密封的模具(这需要很高的设备费用和很高的维修费用),与常规的过量填充注射成型方法相比,注射成型可以用相当低的过量填充比率进行。基于此新颖的发现,完成了本发明。
本发明的上述目的和其它目的,特性和优点通过结合附图由以下的详细叙述和附加的权利要求就可清楚。在附图中:
图1是本发明所用一种模具形式的图解截面图,显示与模腔和模具的合模面结合形成的排气通道的例子;
图2是排气通道另一例子的示意图;
图3是排气通道再一例子的示意图;
图4(a)和图4(b)是分别设置在可移动半模孔中的两种形式的气体输入销的放大图解截面图;
图5是一示意图,显示在本发明的方法中加压气体如何推动熔融树脂本体的第二表面紧压在模腔的第二内壁上的例子;
图6是由本发明方法生产的成形树脂制品一种偏置厚度部分形式的说明性截面图;
图7是本发明所用另一模具形式的图解截面图;
图8是一示意图,显示在本发明的方法中加压气体如何推动熔融树脂本体的第二表面紧压在模腔的第二内壁上的另一例子,其中部分加压气体进入熔融树脂本体中在厚度部分形成中空;
图9(a)是由本发明方法生产的成形树脂制品偏置厚度部分的一种形式的图解截面图,显示在厚度部分之内形成中空;
图9(b)是由常规内部气体注塑成型方法(形成中空的气体注塑成型方法)生产的成形树脂制品偏置厚度部分的一种形式的图解截面图,显示在厚度部分形成的中空侵入其它部分;
图10是本发明所用又一模具形式的图解截面图;
图11是一示意图,显示在本发明的方法中加压气体如何推动熔融树脂本体的第二表面紧压在模腔的第二内壁上的又一例子,其中部分加压气体进入熔融树脂本体中在厚度部分形成中空;
图12是由本发明方法生产的另一形式成型树脂制品的局部切除的透视示意图;
图13(a)是图12所示成型树脂制品的底视图;
图13(b)是图13(a)成型树脂制品沿ⅩⅢ-ⅩⅢ线的图解截面图;
图13(c)是图13(a)成型树脂制品沿ⅩⅢ′ⅩⅢ′线的图解截面图;
图14是由本发明方法生产的又一形式成型树脂制品的局部切除的透视示意图;
图15是由本发明方法生产的再一种形式成型树脂制品的局部切除的透视示意图:
图16是由本发明方法生产的又一另外形式成型树脂制品的局部切除的透视示意图;
图17是由本发明方法生产的成型树脂制品的局部切除的透视示意图;
图18是由例子1生产的成型树脂制品的透视示意图;
图19是由例子2生产的成型树脂制品的透视示意图;
图20是由例子3生产的成型树脂制品的透视示意图;和
图21是由例子4生产的成型树脂制品的透视示意图。
从图1至21相同的零件或部件用相同的序号和字母表示。
参考序号和字母的说明1:模具 1a:固定半模1b:可移动半模 2:模腔2′:熔融树脂 2a:模腔的第二内壁2b:模腔的第一内壁 3:排气通道(沿着模具的合模面形成)4:树脂入口(注道) 5:模腔浇口6:顶销 7a,7b,7c,7d和7e:O形环8:气体输入销 9a:气阀9b:气阀 10:气体输入线10a:气体输入线 10b:气体输入线11:在可移动半模中提供的孔,在其内 12:对应于成形树脂制品筋的熔融树脂有配置的气体输入销 部分12′:熔融树脂的12部分附近模腔的第一13:对应于成形树脂制品侧壁的熔融树内壁部分 脂部分14:顶销支撑板 15:密封腔16:用本发明方法在成形制品中形成的 16′:用常规的内部气体注射成型方法在中空 成形的制品中形成的中空17:气体输入中空的针形触头 18:中空19:成形的树脂制品 21b:高度增强筋22:支撑筋 23:成形的树脂制品的底壁24a:成形的树脂制品的侧壁 24b:成形的树脂制品的侧壁24c:成形的树脂制品的侧壁 25:对应于熔融树脂成形的树脂制品部分/第一内壁界面26:对应于气体入口的成形的树脂制品 27a:成形的树脂制品的侧壁部分27b:成形的树脂制品的侧壁 27c:成形的树脂制品的侧壁27d:成形的树脂制品的侧壁 28:支撑筋29:大厚度筋 30:大厚度筋31a:大厚度筋 31b:大厚度筋32:成形的树脂制品的侧壁 33:支撑筋34:大厚度筋 35:成形的树脂制品的侧壁36a:支撑筋 36b:支撑筋37a:支撑筋 37b:支撑筋37c:支撑筋 G:气体G′:对应于气体入口的成形树脂制品部 H和I:模具分模线的位置指示分a,b,c,d,e,f,和g:筋 h和i:筋j:大厚度凸台 k,l,m,n,o和p:筋S:在气体输入销和在其中有配置的销的孔内壁之间的空间
根据本发明,提供一种树脂的注射成型方法,以生产具有厚度部分偏置且具有改进的表面涂饰的成形树脂制品,该方法包括:
(1)提供包括固定半模和与固定半模合模从而提供由固定半模内壁和可移动半模内壁确定的模腔的可移动半模的模具,
该模腔具有相对的第一和第二内壁并与树脂入口及与气体入口连通,
模腔的第一内壁具有至少一个凹口,
该模具具有与模腔结合并与模具的合模面结合形成的排气通道,其中排气通道在模腔的内壁表面具有内部开口并与模具的外面连通;
(2)在预先选定的注射温度和压力条件下,将熔融形式的树脂通过树脂入口以大于其树脂体积等于模腔体积的熔融树脂重量(VW)的量注射到模具的模腔内,其中树脂体积是在大气压力下在预先选定的注射温度测定的,
由此实现模腔用熔融树脂的过量填充以形成熔融树脂本体,其具有分别朝向模腔第一和第二内壁的相对的第一和第二表面,同时允许模腔中存在的气体通过排气通道释放到模具外面,
其中熔融树脂本体的第一表面和模腔的第一内壁在其之间形成熔融树脂/第一内壁界面;和
(3)输入对树脂是惰性的压缩气体,至熔融树脂本体第一表面一侧的模腔内以膨胀熔融树脂/第一内壁界面,由此形成用压缩空气填充并穿过熔融树脂本体与排气通道分离的封闭空间,致使填充在封闭空间内的压缩空气推动熔融树脂本体的第二表面压靠在模腔的第二内表面,
其中熔融树脂本体的第一和第二表面分别对应于要被注射成型的成形树脂制品的背面和正面。
为了易于理解本发明,以下列举本发明的基本特性和各种实施方案。
1.一种树脂的注射成型方法,以生产具有偏置厚度部分并具有改进的表面涂饰的成形树脂制品,该方法包括:
(1)提供包括固定半模和与固定半模合模从而提供由固定半模内壁和可移动半模内壁确定的模腔的可移动半模的模具,
该模腔具有相对的第一和第二内壁并与树脂入口及与气体入口连通,
模腔的第一内壁具有至少一个凹口,
该模具具有与模腔结合并与模具的合模面结合形成的排气通道,其中排气通道在模腔的内壁表面具有内部开口并与模具的外面连通;
(2)在预先选定的注射温度和压力条件下,将熔融形式的树脂通过树脂入口以大于其树脂体积等于模腔体积的熔融树脂重量(VW)的量注射到模具的模腔内,其中树脂体积是在大气压力下在预先选定的注射温度测定的,
由此实现模腔用熔融树脂的过量填充以形成熔融树脂本体,其具有分别朝向模腔第一和第二内壁的相对的第一和第二表面,同时允许模腔中存在的气体通过排气通道释放到模具外面,
其中熔融树脂本体的第一表面和模腔的第一内壁在其之间形成熔融树脂/第一内壁界面;和
(3)输入对树脂是惰性的压缩气体,至熔融树脂本体第一表面一侧的模腔内以膨胀熔融树脂/第一内壁界面,由此形成用压缩空气填充并穿过熔融树脂本体与排气通道分离的封闭空间,致使填充在封闭空间内的压缩空气推动熔融树脂本体的第二表面压靠在模腔的第二内表面,
其中熔融树脂本体的第一和第二表面分别对应于要被注射成型的成形树脂制品的背面和正面。
2.根据以上第1项的方法,其中排气通道是沿着模具合模面形成的缝口。
3.根据以上第2项的方法,其中该缝口在其截面,至少在排气通道内部开口附近有1/100mm至1/10mm的厚度。
4.根据以上第1-3任一项的方法,其中注射到模腔内的熔融树脂的重量是熔融树脂重量(VW)的101%或更高。
5.根据以上第1-4任一项的方法,其中完成步骤(2)的熔融树脂注射之后,对已注射的熔融树脂实施预定的保压压力。
6.根据以上第5项的方法,其中在步骤(3)的输入压缩空气的过程中持续实施预定的保压压力。
在本发明方法的第(1)步骤中,提供包括固定半模和可移动半模的模具。该模具有半模和可移动的半模。该模具有相对第一和第二内壁的模腔并与树脂入口和气体入口连通。模腔的第一内壁有至少一个凹口。该模具具有特殊的结构,其中有与模腔相结合并与模具的合模表面相结合形成的排气通道,该排气通道在模腔的内壁表面有内部开口并与模具外面连通。也就是说,排气通道的内端在模腔内壁表面开口,排气通道的外端在模具的外表面开口。
在本发明方法的第(2)步骤中,用熔融树脂进行模腔的过量填充以形成熔融树脂本体,其具有分别朝向模腔第一和第二内壁的相对的第一和第二表面,同时允许模腔中存在的气体通过排气通道被释放到模具外面。特别是,在预先选定的注射温度和压力条件下,将熔融形式的树脂通过树脂入口以大于其树脂体积等于模腔体积的熔融树脂重量(VW)的量注射到模具的模腔内,其中具有如此树脂体积达到熔融树脂重量在这里被定义为重量(VW)。上述的树脂体积是在大气压力下在预先选定的注射温度测定的,优选注射到模腔内的熔融树脂重量是上述熔融树脂重量(VW)的101%或更高,更优选103%或更高。
熔融树脂本体的第一表面和模腔的第一内壁在其之间形成熔融树脂/第一内壁界面。
借助于模具存在的排气通道,在熔融树脂注射到模腔时,可允许模腔中存在的气体通过排气通道释放到模具外面。如果从熔融树脂放出任何气体至模腔内,也允许该气体通过该排气通道释放到模具外面。
作为排气通道,可以将模具的合模表面上存在的间隙用作此排气通道,只要能允许模腔中存在的气体通过它释放到模腔外面就行。为了便于气体排放,优选排气通道是沿着模具的合模表面形成的缝口。排气通道的内部开口位置不特别加以限制;然而当排气通道是沿着模具的合模表面形成的缝口或类似物时,优选排气通道的内部开口设置在靠近模腔端部(其远离模腔的熔融树脂输入边)。还优选排气通道的内部开口设置在模腔的第二内壁边,而不在模腔的第一内壁边,因为当熔融树脂引入模腔时,第一内壁适于与熔融树脂本体的第一表面一起形成熔融树脂/第一内壁界面。
本发明者首次发现,通过使用上述特殊的具有良好排气特性的模具,可以解决伴随现有技术的问题。即,意想不到地发现,随着具有良好排气特性的这种模具的使用,当熔融树脂被引入模腔且接着在熔融树脂本体的第一表面边引入压缩气体时,可以在模腔内惊人地形成用压缩气体填充的封闭的空间。假定排气通道的内开口被熔融树脂本体封闭。非常惊人的是用压缩气体填充的上述封闭的空间可以在模腔内形成而不使用在模具的合模表面上提供的密封装置(例如O形环)。为了达到本发明的极好效果,需要使用具有上述特殊结构(呈现良好排气特性)的模具,并且模具要被过量填充熔融树脂。
关于用熔融树脂过量填充模腔,己发现甚至当注射的熔融树脂的过量比率很小时仍可以实现本发明的效果。然而,也已发现,为了保证注射的熔融树脂的气密效果从而保证防止凹痕的效果,优选注射到模腔内的熔融树脂的重量是101110%,更优选103-107%(基于以上定义的熔融树脂的重量(VW))。当注射到模腔内的熔融树脂的重量多于110%时(基于以上定义的熔融树脂的重量(VW)),可能出现毛刺。
模腔为何可用树脂过量填充的原因归于在注射压力下熔融树脂可被压缩。关于用熔融树脂过量填充模腔,可参考WO96/02379,其揭示了常规的过量填充注射成型方法。
在本发明方法的第(3)步骤中,对树脂惰性的压缩气体在熔融树脂本体第一表面的侧面被引入到模腔内以扩大熔融树脂/第一内壁界面,由此形成用压缩气体填充的封闭的空间并穿过熔融树脂本体与排气通道分离,至使封闭的空间推动熔融树脂本体的第二表面被压靠在模腔的第二内壁。
气体引入到模腔可通过配置在模腔第一内壁侧面的气体入口装置来实现。例如,气体引入到模腔可通过销的表面和在半模中提供的并在其内配置有销的孔的壁表面之间的间隙来实现。另一方面,气体的引入可通过埋置在半模中的多孔烧结体来实现。再一可采用的方法中,气体的引入可通过提升阀(其可在模腔第一内壁的侧面开口)或类似物来实现。在本发明的方法中,优选通过上述方法使用配置在半模内所提供的孔中的销实现气体的引入。此原因归于模腔用熔融树脂过量填充在模腔中产生高树脂压力,并且,通常,气体引入到在高压下用熔融树脂填充的模腔通过使用这样的销而可以最容易地实现。用于气体引入的此销可以是为此目的而设计和提供的气体引入销(这将在以下叙述)。还有,为了气体引入的目的可以使用顶销(这将在以下叙述)。
用于本发明中的术语“具有偏置厚度部分的成型树脂制品”意指在其背表面上有局部凸出部分(在该凸出部分成型树脂制品具有增加的厚度)的任何成形的树脂制品。局部凸出部分的例子包括筋,凸起和其结合。此外,成型树脂制品的偏置“厚度部分”可以是在成型树脂制品中覆盖相当宽(与筋或凸起相比较)区域的一部分。
在本发明的注射成型方法中,优选在步骤(2)中熔融树脂的注射之后,对注射的熔融树脂实施预定的保压压力。这有利地防止压缩气体从模腔逸出并便于上述用模腔内的压缩气体填充的封闭空间的形成。上述保压压力的实施可以通过例如这样的方法来进行,上述用熔融树脂过量填充模腔恰好之前或在立即完成之后,消除部分注射压力以得到和维持预定的超大气压力,致使注射的熔融树脂在完成过量填充之后继续在预定的压力下(在过量填充之后所维持的预定压力起保压压力的作用)。
关于施于已注射的熔融树脂的保压压力,优选保压压力是100MPa或更小,更优选5-40MPa。关于对熔融树脂施加保压压力的时间同期,施加保压压力一般实施1-20秒,优选2-10秒。
在常规内部气体注射成型方法(即,形成中空气体注射成型方法)中,其中压缩气体被引入模腔内的注射成形制品中,为了有效地进行压缩气体引入到模腔内的注射成形制品中尚未进行树脂保压的应用。同样地,在常规的气体压力注射成型方法中,其中在熔融树脂本体和模腔内壁之间引入压缩气体,出于和内部气体注射成型方法中相同的原因,尚未进行树脂保压的应用。也就是说,按常规,没有努力使压缩气体引入到模腔内和对已注射的熔融树脂实施保压联合使用。事实上,常规认为,通过联合使用压缩气体和保压很难成功地进行注射成型。然而,在本发明方法中,通过对注射的熔融树脂实施保压,已意外地能够有效防止注射的熔融树脂流回模具的流道和树脂入口(注道)(此现象导致熔融树脂在其围绕模腔浇口部分的压力降低,从而允许压缩气体通过浇口逸出到模腔外面)。此外,如图5所示,通过适地选择保压压力,能够防止封闭空间的拐角部分(与要生产的成形树脂制品的拐角部分相一致形成该封闭空间的拐角部分,该部分是围绕偏置厚度部分的底基而形成的)被局部地,过量扩展{熔融树脂本体部分,其被封闭空间的局部过量扩展部分挤压,这部分在以下简称为“压出物”(参见,例如图5中熔融树脂部件12的底基部分)}。这种预防法是有利的因为该压出物不利地降低了成形树脂制品的强度。此外,根据保压压力的使用而实现的上述效果,熔融树脂本体的第二表面(其对应于要被注射成型的成形树脂制品的正面)可被均匀地压靠在上述的模腔第二内壁。结果,可以防止所得的成形制品受残留应力的损害,这损害产生一些不良因素,例如成形树脂制品的翘曲。
在本发明中,对注射的熔融树脂施加保压压力是有效的而不管在本发明方法中所用的模具是冷流道型模具还是热流道型模具。当使用热流道型模具时,使用具有带阀的浇口(树脂入口)的模具是有利的,一般将其称作“阀控浇口”,其功能是打开和关闭模具的浇口。通过使用这种阀控浇口可以防止压缩气体引入模具的热流道并防止树脂流回模具的浇口。
在本发明的方法中,如果需要,根据熔融树脂的注射压力,压缩气体的压力,要生产的成形树脂制品偏置厚度部分的形状和尺寸和/或类似物,可以将压缩气体引入到熔融树脂本体的对应于要生产的成形树脂制品偏置厚度部分的部分以生产具有如图9(a)所示局部截面(在其偏置厚度部分有一中空)的成形树脂制品。在本发明的注射成型方法中,通过将压缩气体在对应于成形树脂制品偏置厚度部分的部分引入熔融树脂本体,从而可以保证在成形树脂制品正面防止出现凹痕的效果。因此,在此情况下,不仅可以确实防止在成形树脂制品正面出现凹痕,而且可以防止在成形树脂制品正面出现光泽和色彩的不均匀,而这是伴随常规的形成中空气体注射成型方法中的一个问题。
此外,本发明的方法可以与常规的形成中空的气体注射成型方法结合由此来生产成形的中空树脂制品,其中使用如图10所示的模具。特别是,在本发明方法的步骤(3)中,除了上述所用的压缩气体以形成封闭的空间,压缩气体还可以通过不同于供气源(10a)的供气源(10b)引入模腔内的熔融树脂本体以形成封闭的空间从而得到成形的,中空树脂制品。
当本发明的方法与形成中空气体注射成型方法相结合时,优选在模腔内熔融树脂本体部分(该部分对应于成形树脂制品的偏置厚度部分(参见,例如图11))中形成中空。在此情况下,可以实现各个优点例如熔融树脂本体第二表面的整个面积(包括熔融树脂本体的第二表面部分,其对应于成形树脂制品的偏置厚度部分)可以均匀地压靠在模腔的第二内壁上。此外,用于形成封闭空间的压缩气体和形成中空的气体的结合使用不仅有利于提高防止出现凹痕的效果,而且有利于解决如以下(1)至(2)项所述的伴随常规形成中空气体注射成型方法的各种问题。
(1)引入压缩气体至模具后可以抑制出现二次移转(成形树脂制品外观中的疵点,它是由于熔融树脂本体第二表面和模腔第二内壁之间反复接触和分离而造成的)。
(2)引入熔融树脂本体部分(对应于成形树脂制品的厚度部分)的压缩气体不大可能引入熔融树脂本体的其它部分,结果可以确实得到具有极好表面涂饰的成形树脂制品。
对于上述第(2)项,在常规的形成中空气体注射成型方法中,特别是当设法从结晶聚合物生产成形树脂制品时,可能引起不利情况,即,引入到熔融树脂本体部分(对应于成形树脂制品的厚度部分)的压缩气体引入到熔融树脂本体的其它部分,这样就导致凹痕的出现。然而,当本发明的方法与形成中空气体注射成型方法结合时,就不会出现伴随常规形成中空气体注射成型方法的上述缺点,结果即使从结晶聚合物也可生产出具有极好表面涂饰的成形制品。
在本发明方法中,不需要使上述封闭的空间覆盖模腔第一内壁的整个面积,而只要熔融树脂本体的第二表面用令人满意的压力压靠模腔的第二内壁。这对于生产具有至少一个大厚度筋的成形树脂制品(其中需要使用具有复杂结构(其是很难密封的)的模具〔例如包括许多模腔嵌件(即,用于形成模腔内壁的分离件)的模具〕)是有利的。例如,在本发明中,生产如图12,13(a),13(b),13(c),14,15,16和17所示的成形树脂制品,其具有至少一个大厚度筋,可按如下进行(这些附图的详细说明如下面所述)。在这种成形树脂制品的生产中,可以使用具有至少一个对应于成形树脂制品大厚度筋的凹口(α)和/或至少一个对应于不同于上述大厚度筋〔例如小厚度筋(支撑筋)〕的偏置厚度部分的另外凹口(β)的模具,其中模腔的第一内壁有由上述凹口(α)的开口以及可选择的上述凹口(β)的开口围绕的面积(关于第一内壁围绕的此面积,可参看图13(a),其中对应于第一内壁围绕面积的成形树脂制品部分用参考号数25表示)。通过使用这样的模具,用本发明的方法可以进行具有大厚度筋的成形树脂制品的生产,其中压缩气体的引入以这样的方式进行,即,封闭的空间几乎或完全覆盖上述模腔第一内壁的围绕面积。在此情况下,通过仅在模腔第一内壁部分形成封闭空间可以生产具有至少一个大厚度筋的成形树脂制品而没有出现压缩气体从模腔逸出的危险。
在本发明中,对于模具温度,尽管一般可以使用现有技术中通用的那些温度,但是要根据所用树脂的类型选择合适的温度。然而,为了确保得到具有极好表面涂饰且在其正面没有凹痕的成形树脂制品,优选使用高于常规注射成型方法中通常使用的温度的模具温度。此外,对于模具温度,更优选模腔第一内壁的温度满足以下方程(1):
V-30<T1<V-15 (1)
其中T1表示模腔第一内壁的温度,V表示根据ASTM-D1525测量的树脂的维卡软化温度(℃)。
关于在本发明中所用的树脂,没有特别的限制只要该树脂是热塑性树脂就行。热塑性树脂的例子包括聚苯乙烯(PS);橡胶增强的苯乙烯聚合物树脂,例如高抗冲聚苯乙烯(HIPS)和中抗冲聚苯乙烯(MIPS);苯乙烯共聚物,例如苯乙烯/丙烯腈共聚物(SAN),丙烯腈/丙烯酸丁基酯橡胶/苯乙烯共聚物(AAS),丙烯腈/乙丙橡胶/苯乙烯共聚物(AES),丙烯腈/氯化聚乙烯/苯乙烯共聚物(ACS),ABS树脂(例如丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物,丙烯腈/丁二烯/苯乙烯/α-甲基苯乙烯共聚物和丙烯腈/甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物);丙烯酸树脂,例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA);聚烯烃树脂,例如低密度聚乙烯(LDPE),高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP);氯乙烯树脂,例如聚氯乙烯(PVC),聚偏二氯乙烯(PVDC),乙烯/醋酸乙烯/氯乙烯共聚物和乙烯/氯乙烯共聚物;聚酯树脂,例如聚对苯二甲酸乙二酯(PETP或PET)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBTP或PBT);聚碳酸酯树脂,例如聚碳酸酯(PC)和改性的聚碳酸酯;聚酰胺树脂,例如聚酰胺66,聚酰胺6和聚酰胺46;聚甲醛树脂(POM),例如聚甲醛共聚物和聚甲醛均聚物;其它工程塑料和超级工程塑料,例如聚醚砜(PES),聚醚酰亚胺(PEI),热塑性聚酰亚胺(TPI),聚醚酮(PEK),聚醚酮醚(PEEK),聚亚苯基硫醚(PPS),聚亚苯基醚(PPE)和聚砜(PSU);纤维素衍生物,例如乙酸纤维素(CA),乙酸丁酸纤维(CAB),乙基纤维素(EC);液晶聚合物(LCP),例如液晶聚酯和液晶芳族聚酯;和热塑性弹性体,例如热塑弹性聚氯酯(TPU),热塑弹性苯乙烯-丁二烯(TSBC),热塑弹性聚烯烃(TPO),热塑弹性聚酯(TPEE),热塑弹性聚氯乙烯(TPVC)和热塑弹性聚酰胺(TAPE)。在本发明的方法中,上述热塑性聚合物可以单个使用或结合使用。
本发明所用的树脂可以含有各种类型的通常添加剂、例如增塑剂;稳定剂;紫外线吸收剂;颜料;脱模剂;纤维增强剂,例如玻璃纤维和碳纤维;以及填充剂,例如玻璃珠,碳酸钙和滑石。这些添加剂可以以如现有技术中通常使用的量来使用。
关于注射的温度和压力条件,可以使用现有技术中热塑性树脂注射成型通常使用的那些条件。例如,当树脂是聚苯乙烯时,温度通常在180-220℃的范围,压力通常在50-200Mpa的范围。
在下文,将参考附图详细解释本发明的方法。
图1是本发明所用一种模具形式的图解截面图。如图1所示,模具1包括固定的半模1a和与固定半模合模由此提供由固定半模1a内壁和可移动半模1b内壁限定的模腔2的可移动半模1b。模腔2有相对的,第一和第二内壁2b和2a,并与树脂入口(注道4和浇口5)以及与气体入口(气体引入线10和气体引入销8)连通。模具1有排气通道3,其在模腔2的第二内壁2a中有内部开口并与模具外部连通。排气通道3是沿着模具1的合模表面形成的缝口,该缝口在其截面至少在其内部开口附近有一合适的厚度(宽度),该厚度适于让存在于模腔2内的气体释放到模具1的外面(与从注射的熔融树脂放出的任何气体一起),而不让熔融树脂侵入排气通道3。缝口的适当厚度,如在其截面所见,根据所用树脂类型或注射成型的条件而变化;然而通常优选缝口厚度在1/200mm-1/10mm范围,更优选1/100mm-1/10mm,还更优选3/100-7/100mm。
在模具1中,每一顶销6都配置在可移动半模1b内形成的孔中并且其前端在第一内壁2b内暴露于模腔2。在每一顶销6和在其内配置有顶销的孔的壁表面之间的间隙通过O形环7a密封阻止气体通过环绕每一顶销6的间隙从模具1漏出(当气体被引入模腔2时)。模具1的这种结构使模腔2的第一内壁2b与熔融树脂的第一表面一起形成熔融树脂/第一内壁界面,通过压缩气体形成填满压缩气体的封闭空间,该界面是可膨胀的。
每一气体引入销8都配置在可移动半模1b中形成的孔内并且其前端暴露于第一内壁2b中的模腔2。每一气体引入销8用来让气体引入线10通过气体引入销8和在其内配置有气体引入销的孔的壁表面之间的间隙与模腔2连通。气体引入线10通过气阀9a通向压缩气体源(未示)。这样,压缩气体就可通过气阀9a,气体引入线10和围绕配置在孔中的每一气体引入销8的间隙被导入模腔2。提供每一O形环7b用于阻止所提供的,被引入到模腔2中的压缩气体逸出。
在图1中表示的模具1适用于生产在其底表面上有筋的箱形树脂制品。图1的模具1的合模表面的内缘沿着对应于要生产的箱形树脂制品底表面的周缘定位。排气通道3的内端在第二内壁2a部分对应于要生产的箱形树脂制品底表面的周缘中的位置开口。排气通道3的内端(开口)位置不受限于图1中所示的位置,可以选择其它各种位置,例如根据模具1的合模表面的位置,在图2和图3中所表示的那些位置。
图2是排气通道3的另一例子的示意图。图2的模具1的合模表面的内缘沿着对应于要生产的箱形树脂制品侧壁上缘线延伸。在图2中,排气通道3在第二内壁2a的周边部分有其内部开口(其对应于要生产的箱形树脂制品侧壁的上缘)。在图2中,用于将压缩气体引入模腔2的气体引入销8配置在可移动半模1b内所形成的孔中且其前端以如图1相同的方式暴露于模腔2中第一内壁2b。
图3是排气通道3的再一例子的示意图。图3中模具1的合模表面的内缘沿着对应于要生产的箱形树脂制品侧壁高度的中间的,周边线的线延伸。在图3中,排气通道3在第二内壁2a部分有其开口,它对应于要生产的箱形树脂制品侧壁高度的中间的,周边线。在图3中,用于引入压缩气体至模腔2的气体引入销8配置在可移动半模1b内所形成的孔中且其前端以如图1相同的方式暴露于模腔2中第一内壁2b。
本发明方法将参考图1更详细地解释。
在本发明方法的步骤(2)中,在预选用于注射的温度和压力条件下,将熔融树脂通过注道4和浇口5注射到模具1的模腔2内,注射量大于树脂体积等于模腔容积的熔融树脂的上述重量(VW)。也就是说,模腔的过量填充用熔融树脂来实现以形成熔融树脂本体,其具有分别朝向模腔第一和第二内壁(2b和2a)的相对的第一和第二表面,同时允许模腔2中存在的气体,与从注射的熔融树脂放出的任意气体一起通过排气通道3被释放到模具外面。借助于模具1的排气通道3,可以防止气体(气泡)夹带到熔融树脂本体第二表面和模腔2的第二内壁2a之间的部分。为了便于防止气体夹带,如图1所示,优选排气通道3的内开口设置在靠近模腔2的端部,远离模腔2的浇口5。熔融树脂本体的第一表面和模腔2的第一内壁2b在它们之间形成熔融树脂/第一内壁界面。
完成步骤(2)之后,在步骤(3),打开阀9a从而允许压缩气体从压缩气体源(未示)流经气体引入线10和每一气体引入销8和在其内配置有气体引入销8的孔的壁表面之间的间隙。这样,压缩气体在熔融树脂本体第一表面的侧面被引入模腔2扩大熔融树脂/第一内壁界面,从而形成用压缩气体填充的封闭空间并穿过熔融树脂本体与排气通道3分离,结果填充在封闭空间内的压缩气体推动熔融树脂本体的第二表面压靠模腔2的第二内壁2a。熔融树脂本体的第一和第二表面分别对应于要被注射成型的成形树脂制品的背面和正面。
步骤(3)可在完成步骤(2)之后立即进行。另外,在步骤在(2)和步骤(3)之间可以有适宜的时滞只要在熔融树脂本体固化以前进行步骤(3)就行。
本发明中可用气体的例子包括在室温为气体的物质,例如氮气、空气、二氧化碳和氩气。优选惰性气体,例如氮气。压缩气体的合适压力根据诸因素而变化,例如所用树脂的类型,和要生产的成形制品的形状和尺寸。然而,气体的压力一般在1-25MPa的范围,优选4-20MPa。
在本发明方法的步骤(3),用压缩气体填充并通过熔融树脂本体与排气通道3分离的封闭空间在熔融树脂本体的第一表面和模腔2的第一内壁2b之间形成。通过填充在封闭空间内的压缩气体的作用,熔融树脂本体的第二表面压靠模腔2的第二内壁2a。结果,在冷却固化熔融树脂本体时,可以得到具有改进的表面涂饰的成形树脂制品,即,呈现极好光泽和色彩以及极好腔体内壁2a结构仿形并且没有凹痕的成形制品。此外,压缩气体有效地从模腔2的第一内壁2b分离大面积的熔融树脂本体的第一表面,结果实现改进的脱模。(如说明性的图5、8和11所示,压缩气体引入第一内壁2b和对应于筋的熔融树脂本体部分12的最低区域之间。)
一般,需要在气体引入销8和在其中配置有腔体引入销8的孔内壁之间形成间隙(空间),结果压缩气体可以自由穿过空间。因此在那里不需要提供另外的空间(间隙)。然而,如图4(a)和图4(b)所示,通过使用具有圆形截面的孔11以及使用具有非圆形截面的气体引入销8,可以为压缩气体提供更足够的空间以便更平稳地流动。在图4(a)和图4(b)中,数字11表示在可移动半模1B中提供的孔,字母S表示通过切割气体引入销8的表面从而得到非圆形截面而形成的空间。希望至少在气体引入销8的前端的附近,空间S具有这样的尺寸,它不允许熔融树脂进入其内但仅允许压缩气体平稳地流过。空间S的适宜尺寸根据模具模腔的内部构造,气体引入销8的位置,气体引入销8的材料,成型条件或诸如此类而变化。然而,一般,优选空间S的尺寸在1/200mm-1/5mm的范围,更优选从1/100mm-1/10mm范围,再更优选1/20mm左右。也优选在气体引入销8除了其前端部分以外的部分,空间S的尺寸大于上述优选的范围,从而便于气体的流动。
图5是示意图显示在本发明方法中压缩气体如何推进熔融树脂本体2′的第二表面压靠模腔第二内壁2a的例子。图5也用图解法显示熔融树脂本体2′的部分12(其对应于成形树脂制品的筋)的状态,以及熔融树脂本体2′的部分13(其对应于要生产的成形树脂制品的侧壁)的状态。通过孔11的内壁和气体引入销之间的空间引入到模腔的压缩气体扩大熔融树脂/第一内壁界面,由此形成用压缩气体填充的封闭空间,而该压缩气体推进熔融树脂本体2′的第二表面压靠模腔的第二内壁2a。压缩气体到达熔融树脂本体2′的部分12基部的两侧,该部分12对应于成形树脂制品的筋,结果熔融树脂本体2′的第二表面确实压靠模腔的第二内壁2a,由此能够生产具有改进的表面涂饰,没有凹痕的成形树脂制品。(而在常规注射成型方法中,不能防止在筋对面成形树脂制品的正面部分出现凹痕。)
另一方面,压缩气体也到达熔融树脂本体2′的部分13(其对应于熔融树脂制品的侧壁),结果对应于成形树脂制品侧壁正面的熔融树脂本体2′的第二表面压靠模腔的第二内壁2a1如图5中箭头所示。
一般,可以预料压缩气体的压力越高,越可能出现压缩气体的漏气。然而,在本发明方法中压缩气体的压力越高,熔融树脂本体2′的部分13的第二侧表面就越强力地压靠模腔的第二内壁2a,结果确实防止压缩气体引入熔融树脂本体2′的第二侧表面。仅仅当本发明排气通道的要求和过量填充的要求都被满足时,防止气体引入熔融树脂本体2′的第二侧表面的作用才可以实现。当本发明任一排气通道的要求和过量填充的要求不能被满足时,在熔融树脂本体2′第一表面一侧引入模腔的压缩气体容易引入熔融树脂本体2′的第二侧表面,这样在熔融树脂本体2′的表面不利地形成漏气通道,该漏气通道可将气体从熔融树脂本体2′的第一侧表面引入熔融树脂本体2′的第二侧表面。当在熔融树脂本体2′的第一和第二表面形成这样的漏气通道时,很难形成用压缩气体填充并与排气通道分离的封闭空间。当在常规注射成型方法中使用具有如图2所示的分模表面的模具时,可能出现压缩气体泄漏到模具外面。然而在本发明中,通过满足使用具有特殊结构(其中与模腔结合并与模具的分模表面结合形成排气通道)模具的要求和用熔融树脂本体进行模腔的过量填充的要求,可以令人满意地防止压缩气体泄漏到模具外面。在本发明中,从提高注射的熔融树脂的气密效果的观点,希望通过形成封闭空间的压缩气体而形成被扩大的熔融树脂/第一内壁界面,从而被用来形成凸出部分,即,成形树脂制品的至少一个偏置厚度部分(例如筋或凸起),或成形树脂制品的至少一个侧壁,或至少一个偏置厚度部分和至少一个侧壁的结合,的熔融树脂本体完全包围。另外,为了进一步提高注射的熔融树脂的气密效果,优选上述成形树脂制品的凸起部分具有这样的结构特性即,它有3mm或更高,更优选7mm或更高,还更优选10mm或更高的高度,以及它在熔融树脂/第一内壁界面一侧有一侧表面,其以相对于平面(平行于成形树脂制品的表面部分,凸起部分的侧表面从该表面部分升起)45-90°,更优选80-90°,还更优选88-89.5°的角度延伸。
熔融树脂本体在冷却时收缩。因此,根据模腔的内部结构,由于熔融树脂本体在冷却时收缩就有可能出现压缩气体的泄漏。为了避免上述可能性,优选在步骤(2)中的熔融树脂注射之后,对已注射的熔融树脂实施预定的保压压力以补偿熔融树脂本体在冷却时体积的减小。保压压力一般是100MPa或更小,优选在5-40MPa的范围。当以上述范围施加保压压力时,可以避免由于熔融树脂本体的冷却收缩而出现压缩气体泄漏的危险而不出现毛刺。此外,如上所述,通过对已注射的熔融树脂施加保压压力,就可能防止出现尺寸和要生产的成形树脂制品的偏置厚度部分(例如筋或凸起)机械强度的降低。因此,通过使用保压压力,提高了所要生产的成形树脂制品的设计自由度。
不需要将压缩气体从可移动半模的侧面引入。压缩气体也可以从固定半模的侧面引入。从可移动半模的侧面引入压缩气体或是从固定半模的侧面引入压缩气体要取决于模腔第一和第二内壁与模具的固定半模和可移动半模之间的位置关系。一般,当模腔2的第二内壁2a如图1所示压在固定半模1a的侧面时,优选从可移动半模1b侧面引入压缩气体,如图1所示。另一方面,当模腔的第二内壁压在可移动半模侧面时,优选从固定半模的侧面引入压缩气体。
引入压缩气体之后,允许冷却熔融树脂本体以便固化熔融树脂本体。接着,从模腔2排出压缩气体后,打开模具1,通过顶销8从可移动半模1b顶出所得的成形树脂制品。
本发明方法特别适用于生产,在其背表面上,具有局部凸起部分(在该部分成形树脂制品具有增大的厚度(即,凸起部分,例如筋、隆起,和它们的结合))的成形树脂制品。特别是,本发明的方法对于生产如下成形树脂制品特别有效,其中局部凸起的壁厚(在图6中由字母t表示)和宽度(在图6中由字母W表示)具有以下的关系:
w≥(3/5)t
当用常规注射成型方法生产满足以上方程的成形树脂制品时,成形树脂制品非常可能在成形树脂制品的正面部分(该部分在其底表面上局部凸起的对面)具有凹痕。而在本发明的方法中,确实可以防止出现这种凹痕。
图7是用于本发明方法的模具的另一形式的截面示意图。在图7中所示的模具不同于图1中所示的模具,其中在图7的模具中不使用气体引入销8,且压缩气体适于通过每一顶销6和在其中配置顶销6的孔的内壁之间的空间被引入模腔2。对于图7的模具1,在可移动半模1b的背面,远离模腔2,提供一密封腔15,其包括每一顶销6的背端部分和顶销支撑板14。密封腔15通过气阀9a连接到压缩气体源(未示)。从气源供应的压缩气体通过密封腔15,每一顶销6和在其中配置顶销6的孔的内壁之间的空间,引入到模腔2。在图7具有上述结构的模具1的情况下,不需提供与每一顶销6结合的密封装置(例如O形圈)。另外,当可移动半模1b具有非整体结构时,其中在可移动半模1b中提供例如分离的,可交换的,其前端和背端分别暴露于模腔2和密封腔15的“模腔嵌件”元件,对于气密密封不需要模腔嵌件和可移动半模1b的剩余整体部分之间的连接。
图8是显示另一在本发明方法中如何使压缩气体推动熔融树脂本体的第二表面压靠模腔第二内壁的示意图例子,其中一部分压缩气体引入熔融树脂本体在厚度部分形成中空。在此情况下,通过气体引入销8和在其中配置有销8的孔的壁表面之间的间隙引入到模腔的压缩气体沿着第一内壁2b扩大并引起熔融树脂和第一内壁2b之间的界面(熔融树脂/第一内壁界面)被扩大,由此推动熔融树脂本体的第二表面压靠模腔的第二内壁2a。然后,一部分压缩气体到达熔融树脂部分12的基部,该部分对应于要生产的成形树脂制品的筋结果熔融树脂本体第二表面的一部分(其设置在熔融树脂部分12对面)压靠第二内壁2a,由此防止在成形树脂制品正面部分(其对应于熔融树脂本体的第二表面),和位于成形树脂制品筋的对面(其对应于熔融树脂部分12)出现凹痕,该正面部分在常规成型方法中可能要出现凹痕。此外,一部分已到达熔融树脂部分12基部的压缩气体在熔融树脂部分12基部的某些位置引入熔融树脂部分12形成中空16,由此提高防止凹痕的效果。〔在图8所示熔融树脂部分12的截面,该部分对应于要生产的成形制品偏置厚度部分,用气体填充的封闭空间延伸到熔融树脂部分12基部中间在熔融树脂部分12中形成中空16。所形成的中空在熔融树脂部分12中沿着与含图8的图的平面垂直的线延伸。因此,在除了图8所示的其它部分所取的某些截面,中空16可以具有如图9(a)中所示的基本上圆形的截面。〕通过常规内部气体注射成型方法〔形成中空气体注射成型方法〕的技术形成中空16也可实现防止此凹痕的效果。然而,在本发明的注射成型方法中,除了中空16,在模腔中围绕熔融树脂部分12基部部分,还形成用压缩气体填充的封闭空间,结果熔融树脂本体的第二表面压靠第二内壁2a不仅在第二内壁2a正好位于熔融树脂部分12对面的部分,而且在第二内壁2a位于围绕上述部分正好在熔融树脂部分12对面的部分。因此通过本发明的方法,可以生产具有筋而在成形树脂制品正面不出现光泽和色彩不均匀的成形树脂制品,这是伴随常规内部气体注射成型的问题。
图9(a)是用本发明方法生产的成形树脂制品偏置厚度部分的一种形式的截面示意图,显示在厚度部分内形成中空;图9(b)是用常规内部气体注射成型方法生产的成形树脂制品偏置厚度部分的一种形式的截面示意图,显示在厚度部分内形成的中空侵入其它部分。如以上所述,在常规内部气体注射成型方法中,引入到熔融树脂本体部分(其对应于成形树脂制品厚度部分)内的压缩气体可能引入熔融树脂本体的其它部分,如图9(b)中所图示。压缩气体侵入熔融树脂本体不希望的部分可根据压缩气体的压力,以及厚度部分的形状和尺寸来抑制。然而,特别是当试图从结晶树脂生产成形树脂制品时或是当使用高压缩气体时,很难防止出现上述压缩气体的侵入。另一方面,在本发明的注射成型方法中不大可能出现这种压缩气体的侵入。
图10是本发明方法中所用模具另一形式的截面示意图。此模具可,通过结合使用本发明的方法和常规形成中空的气体注射成型方法,用于生产成形树脂制品。在图10所示的模具中,在固定半模1a中提供气体引入中空针触头17,而气体引入中空针触头17的端部连接到流道内壁上所形成的开口。从压缩气体的供气源(未示),用作形成中空气体的压缩气体通过气阀9b,气体引入线10b和气体引入中空针触头17引入流道内的熔融树脂,结果在模腔内得到在其内具有形成的中空的熔融树脂本体。
图11是另一例子的示意图,显示压缩气体如何推动熔融树脂本体第二表面压靠具有如图10所示相同结构的模具1的模腔的第二内壁2a,其中一部分压缩气体引入熔融树脂本体形成中空。在这种情况下,通过气体引入销8表面和在其内配置有销8的孔的壁表面之间的间隙引入到模腔的压缩气体沿着第一内壁2b扩展并造成熔融树脂和第一内壁2b之间的界面被扩大,由此推动熔融树脂本体的第二表面压靠模腔的第二内壁2a。然后,一部分压缩气体到达熔融树脂部分12的基部(该部分对应于要生产的成形树脂制品的筋)结果熔融树脂本体的第二表面部分(该部分位于熔融树脂部分12的对面)压靠第二内壁2b,由此防止在成形树脂制品的正面部分,该部分位于成形树脂制品的筋的对面(该筋相当于熔融树脂部分12)出现凹痕。在常规成型方法中成形制品的正面的这部分可能要出现凹痕。此外,作为引入到熔融树脂的形成中空气体的压缩气体通过图10中所示的气体引入中空针触头17在熔融树脂部分12中形成中空18,该部分对应于要生产的成形树脂制品的筋,从而提高了防止凹痕的效果。通过形成中空18而防止凹痕的效果也可通过常规惰性气体注射成型方法(形成中空气体注射成型方法)来实现。然而,在本发明注射成型方法中,除了中空18,在围绕熔融树脂部分12(包括称为12′的位置)的基部位置也形成用压缩气体填充的封闭空间,结果熔融树脂本体的第二表面不仅在第二内壁2a正好位于熔融树脂部分12对面的部分而且在第二内壁2a位于围绕上述正对熔融树脂部分12部分的部分压靠第二内壁2a。因此,通过本发明的方法,可以生产具有筋而在成型树脂制品正面不出现不均匀光泽和色彩的成形树脂制品,这是伴随常规内部气体注射成型的问题。在如图8所示方式进行成型的情况下,当结合使用本发明与形成中空注射成型方法进行成型时(其中使用与图10所示相同结构的模具),不同于单独用常规中空气体注射成型方法成型,不大可能出现压缩气体引入熔融树脂本体的不希望部分。
图12是由本发明方法生产的另一形式成型树脂制品的局部切除的透视示意图。如上已述,如图12所示的成形树脂制品可以用本发明的方法有利地生产,其中仅在模腔的部分第一内壁上形成扩大的,熔融树脂/第一内壁界面,而不出现凹痕并且不出现压缩气体从模腔的逸出。特别是,可以用本发明的方法使用图1所示的模具生产图12的成形树脂制品,其中仅在模腔的部分第一内壁,其对应于如图13(a)(它是图12成形树脂制品的水平截面图)中25所表示的区域,形成扩大的,熔融树脂/第一内壁界面。图12中所示的成形树脂制品19包括:底壁23;侧壁24a至24c和24d(未示);具有高度支撑筋21b的筋20(具有大厚度的筋);和具有高度支撑筋21a的筋22(支撑筋),其中筋22和20分别与侧壁24a和24b形成T形交点。可以用具有对应于侧壁24a-24c,具有高度支撑筋21b的筋20和具有高度支撑筋21a的筋22的凹槽的模具生产成形树脂制品19,该凹槽在模腔的第一内壁上共同形成上述围绕面积〔对应于图13(a)中所示的区域25〕,在注射成型操作过程中在其上形成扩大的,熔融树脂/第一内壁界面。对于筋20的每一部分凹槽(对应于高度支撑筋21b)和筋22的部分凹槽(对应于高度支撑筋21a)都有效防止压缩气体(引入到模腔在上述第一内壁表面的围绕面积形成封闭空间)引入到熔融树脂本体的不希望部分,该不希望部分位于上述围绕面积(对应于区域25)的外面。
图13(a)是图12的成形树脂制品19的底见图;图13(b)是图13(a)成型树脂制品19沿ⅩⅢ-ⅩⅢ线的图解截面图;图13(c)是图13(a)成型树脂制品19沿ⅩⅢ′-ⅩⅢ′线的图解截面图。在图13(a)中,指定为26的部分是成形树脂制品19的一部分,其对应于压缩气体的气体入口。
在本发明方法中,当要生产的成形树脂制品具有如图12和图13(a)所示的结构时,其中壁围绕区域25在成形树脂制品19的底面上形成,其中壁由许多突出部分(成形树脂制品19的各个侧壁24a和24b部分和筋20和22)组成。即,区域25由一部分侧壁24a,一部分侧壁24b,筋20和筋22围绕。此区域25对应于扩大的,熔融树脂/第一内壁界面,根据本发明的方法其在注射成型操作过程中一次形成。如图12和图13(a)所示,筋22和20分别与侧壁24a和24b形成T形交点。在这种情况下,也如图12和图13(a)所示,在图12的成形树脂制品19中,侧壁24a和24b(其与筋20和22一起围绕区域25)延伸到区域25外面,其中筋20和22分别在其与侧壁24a和24b的T形交点具有高度支撑筋21a和21b,结果筋22和20对于侧壁24a和24b基本上具有相等的高度。在本发明中,术语“基本上相等的高度”意指高度差是0-10%。参考图13(b)的说明,优选侧壁24a,24b和24c的高度(由H1表示),筋20(具有大厚度)和筋22(支撑筋)的高度(由d2表示),和高度补充筋21a和21b的高度(由h1表示)满足以下的关系:
h1+d2≥0.9×H1
图12的成形树脂制品是成形树脂制品更优选的例子,其中h1+d2=h1。
关于上述具有T形交点的成形树脂制品的生产,当两个交点(侧壁24a与支撑筋22的交点,和侧壁24b与筋20的交点)相互具有基本上相同的高度时,可以更加确实地实现防止压缩气体从由扩大熔融树脂/第一内壁界面(对应于成形树脂制品19的区域25)而形成的封闭空间的泄漏。
上述T形交点可以具有这样的构形,以致使交点具有斜角。
此外,该T形交点也可以具有这样的构形,以致使如图14所示将具有相同高度的侧壁27b和27c相互连接形成交点,筋28(具有比侧壁27b和27c较小的高度并且为了除去筋28和侧壁27b与27c之间的高度差而具有高度补充筋)连接到侧壁27b和27c之间的交点从而形成T形交点。
在上述T形交点的例子中,不同交点部分之间的高度差被除去或通过使用高度补充筋(筋21a或21b)而减少。T形交点中高度差的排除或减少不需要通过形成高度补充筋完成,但是也可以通过降低较高交点部分的高度来完成。此外,对于T形交点的上表面,不需要该上表面沿着平行于成形树脂制品背面的平面延伸,也不需要该T形交点的上表面直线延伸。即,T形交点的上表面可以沿着不平行于成形树脂制品背面的平面延伸,或者可以沿着曲线延伸。
参看图13(b),在用本发明方法生产的成形树脂制品中,优选高度补充筋21a和21b的宽度(用d1表示)和支撑筋22的高度(用d2表示)与侧壁部分24a-24c的厚度(用T1表示)和底壁23的厚度(用t1表示)具有以下的关系
d1<2T1,和
d2<2t1
优选满足以下的关系
d1>3T1,和
d2>3t1
对于支撑筋22(其用于形成成形树脂制品对应于熔融树脂/对于内壁界面的区域25)的厚度,没有特别的限制,只要支撑筋22的厚度小于大厚度筋20的厚度。然而,当不需要提高支撑筋22的强度时,优选支撑筋22的厚度与常规注射成型方法生产的成形树脂制品的普通支撑筋的厚度相同,即,不大于底壁厚度t1的一半。
在图12和图13(a)-(c)所示的成形树脂制品的生产中,使用模腔具有适于生产成形树脂制品19的内部结构的模具,其中气体入口在模腔第一内壁的位置(其对应于成形树脂制品19的部分26),其中气体入口的位置可以任意选择只要它在图13(a)的区域25(对应于熔融树脂/第一内壁界面)之内。还要在模腔第一内壁的位置〔其对应于除了图13(a)的区域25(其对应于熔融树脂/第一内壁界面)以外的成形树脂制品底面部分〕提供至少另一气体入口。将熔融形式的树脂注射到模具的模腔内进行模腔的过量填充,然后将压缩气体通过气体入口在熔融树脂本体第一表面的侧面引入模腔,形成至少在对应于图13(a)的区域25的部分用压缩气体填充的封闭的空间。熔融树脂本体经冷却固化后,得到成形树脂制品19。在本发明中,模具也适于生产如图15所示的成形树脂制品,该制品具有位于在注塑操作期间形成的与扩大的熔融树脂/第一内壁界面相对应的区域内的大厚度筋30。此外,如图16所示,也可以生产具有该种结构的成形树脂制品,其中大厚度筋31a和31b(它们由支撑筋33相互连接)连接到侧壁32上形成对应于扩大的,熔融树脂/第一内壁界面(在注射成型操作过程中形成)的区域。此外,如图17所示,也可以生产具有该种结构的成形树脂制品,其中大厚度筋34连接到侧壁35上且其中支撑筋36a和36b(它们通过支撑筋37a,37b和37c相互连接)连接到侧壁32上,由此使大厚度筋34位于对应于扩大的,熔融树脂/第一内壁界面(在注射成型操作过程中形成)的区域内。
本发明将参考以下实施例,和对比例更详细地加以叙述,它们并不对本发明的范围构成限制。
在实施例和对比例中,以上确定的熔融树脂重量(VW)按以下方法测定。首先,将相对小量的熔融形式树脂(在实施例和对比例中所表示的注射温度和压力条件下)通过树脂入口注射到模具的模腔内进行注射成型。观察通过以上注射成型得到的成形树脂制品以便确认树脂制品的形状相对于模腔的内部结构是不完全的,这说明所注射的熔融树脂尚未填满模腔。不施加压力重复进行与以上基本上相同的注射成型,只是逐渐地稍微提高树脂的重量直至得到与模腔整个内部结构一致的成形树脂制品。测量为得到与模腔整个内部结构一致的成形树脂制品所用熔融树脂的重量,并将其作为以上确定的熔融树脂的重量(VW)。
实施例1
使用基本上具有与图1所示结构相同的模具,生产每个都具有如图18所示结构和在其无筋部分厚度为2.5mm的成形树脂制品(其具有J形截面和许多在图18中被称为a-g的筋)。
在所用的模具中,在对应于图18的成形树脂制品的部分H的部分,可移动半模1b与固定半模1a以如图2中所示的方式合模,而在模具的对应于图18的成形树脂制品的部分1的部分,可移动半模1b与固定半模1a以如图3中所示的方式含模。此外,在此模具中,在可移动半模1b的内壁部分形成排气通道的内部开口,其对应于图18成形树脂制品的部分G′〔每一部分G′位于成形树脂制品底面(对应于熔融树脂本体的第一表面)两个相邻筋之间〕。
分别从高抗冲聚苯乙烯(HIPS)〔Styron(注册商标):由Asahi Kasei KogyoKabushiki Kaisha,Japan制造和销售〕,ABS树脂〔Stylac(注册商标):由AsahiKasei Kogyo Kabushiki Kaisha,Japan制造和销售〕和改性聚苯醚树脂(m-PPE),〔Xyron(注册商标):由Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha,Japan制造和销售〕生产成形树脂制品。
对于每一成形树脂制品,筋a,b,c,d,e,f和g的厚度分别是2.5mm,2.5mm,1.5mm,3.75mm,2.5mm,1.25mm和2.5mm。
实施例1中所进行的程序详述如下。
在流道(A)、(B)和(C)中的注射成型的条件如下:
流道(A)
用作材料的树脂:HIPS
料筒温度: 200℃
模具温度: 40℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:25Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:5秒
压缩气体: N2(氮气)
压缩气体的压力:10Mpa
压缩气体的引入时间:5秒
压缩气体的压力在模具内的保压时间:20秒
流道(B)
用作材料的树脂:ABS
料筒温度: 230℃
模具温度: 60℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:25Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:5秒
压缩气体: N2(氮气)
压缩气体的压力:10Mpa
压缩气体的引入时间:5秒
压缩气体的压力在模具内的保压时间:20秒
流道(C)
用作材料的树脂:m-PPE
料筒温度: 260℃
模具温度: 60℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:25Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:5秒
压缩气体的压力:10Mpa
压缩气体的引入时间:5秒
压缩气体的压力在模具内的保压时间:20秒
在实施例1中,注射到模腔内的熔融树脂重量,基于以上确定的熔融树脂重量(VW)是103%。
在每一流道(A)至(C)中按如下进行注射成型。
将树脂通过料斗加入注射成型机,并在料筒内在上述温度被加热,由此得到熔融树脂。然后,将该熔融树脂用如上所述树脂压力注入模腔(模具的温度如以上确定)。熔融树脂的注射完成之后,将从压缩气体源(压力罐)提供的压缩气体通过入口10和气体引入销8立即引入到模腔2。特别是,将压力罐的气阀打开5秒钟然后关闭该阀。此外,随着压缩气体的引入,同时对已注射的熔融树脂通过料筒施加保压压力5秒钟。关闭气阀之后,压缩气体N2保留在模腔内20秒钟,然后从模腔排出。在完成注射后,将模腔内的熔融树脂冷却30秒钟,从而使熔融树脂固化。下一步,将可移动半模1b与固定半模1a分离以打开模具。移动推杆6以便推动顶销支撑板14,致使顶销用来将成形制品从可移动半模1b顶出。肉眼观察成形树脂制品以便评价成形树脂制品的外观并检查成形树脂制品是否出现翘曲。然后,通过表面粗糙度检测仪(SURFTEST 500,由MitutoyoCorporation,Japan制造和销售)检测成形树脂制品正面(对应于熔融树脂本体第二表面)出现的凹痕。即,在树脂制品正面以其正交方向测量位移,并取作凹痕的深度(μm)。对于围绕底面上形成的筋d的轴线的正面部分进行位移的测量。结果示于表1。
对比例1
重复基本上与实施例1相同的程序,只是注射成型的条件按如下所述加以改变。
在流道(A′)、(B′)和(C′)中的注射成型条件如下。
流道(A′)
用作材料的树脂:HIPS
料筒温度: 200℃
模具温度: 40℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:50Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:5秒
流道(B′)
用作材料的树脂:ABS
料筒温度: 230℃
模具温度: 60℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:50Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:5秒
流道(C′)
用作材料的树脂:m-PPE
料筒温度: 260℃
模具温度: 60℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:50Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:5秒
结果示于表1。
表1
评价的项目 | 用作材料的树脂 | |||||
HIPS | ABS | m-PPE | ||||
实施例1 | 对比例1 | 实施例1 | 对比例1 | 实施例1 | 对比例1 | |
外观 | 极好★1 | 差★2 | 极好 | 差 | 极好 | 差 |
凹痕 | 10.9μm | 126μn | 2.2μm | 99.9μm | 3.3μm | 111μm |
翘曲 | 小 | 大 | 小 | 大 | 小 | 大 |
★1:未观察到光泽和色彩的不均匀。
★2:观察到光泽和色彩的不均匀。
如从表1所见,用本发明方法生产的成形树脂制品就外观和成形树脂制品正面的凹痕可能性而论是极好的。即,用本发明的方法,第一次可以生产具有大厚度筋而不出现凹痕的成形树脂制品。
实施例2
使用基本上具有与图1所示结构相同的模具,生产每个都具有如图19所示结构和在其无筋和无凸起部分厚度为2.0mm的成形树脂制品(其是板形制品用作办公室自动化机器的外壳,其具有侧壁、在图19中被称为h和i的筋,和被称为j的凸起)。
分别从高抗中聚苯乙烯(HIPS),ABS树脂和改性聚苯醚树脂(m-PPE),生产成形树脂制品。
对于成形树脂制品,筋h和i的厚度分别是2mm和4mm。
在流道(A)、(B)和(C)中的注射成型的条件如下:
流道(A)
用作材料的树脂:HIPS
料筒温度: 200℃
模具温度: 40℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:25Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:9秒
压缩气体: N2(氮气)
压缩气体的压力:10Mpa
压缩气体的引入时间:3秒
压缩气体的压力在模具内的保压时间:20秒
流道(B)
用作材料的树脂:ABS
料筒温度: 230℃
模具温度: 60℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:25Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:9秒
压缩气体: N2(氮气)
压缩气体的压力:10Mpa
压缩气体的引入时间:3秒
压缩气体的压力在模具内的保压时间:20秒
流道(C)
用作材料的树脂:m-PPE
料筒温度: 260℃
模具温度: 60℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:25Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:9秒
压缩气体的压力:10Mpa
压缩气体的引入时间:3秒
压缩气体的压力在模具内的保压时间:20秒
在实施例2中,注射到模腔内的熔融树脂重量,基于以上确定的熔融树脂重量(VW)是104%。
结果示于表2。
对比例2
重复基本上与实施例1相同的程序,只是注射成型的条件按如下所述加以改变。
在流道(A′)、(B′)和(C′)中的注射成型条件如下。
流道(A′)
用作材料的树脂:HIPS
料筒温度: 200℃
模具温度: 40℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:50Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:5秒
流道(B′)
用作材料的树脂:ABS
料筒温度: 230℃
模具温度: 60℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:50Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:5秒
流道(C′)
用作材料的树脂:m-PPE
料筒温度: 260℃
模具温度: 60℃
注射压力: 125Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:50Mpa
施于注射的熔融树脂的压力的保压时间:5秒
结果示于表2。
表2
评价的项目 | 用作材料的树脂 | |||||
HIPS | ABS | m-PPE | ||||
实施例2 | 对比例2 | 实施例2 | 对比例2 | 实旋例 2 | 对比例2 | |
外观 | 极好★1 | 差★2 | 极好 | 差 | 极好 | 差 |
凹痕 | 无 | 观察到 | 无 | 观察到 | 无 | 观察到 |
翘曲 | 小 | 大 | 小 | 大 | 小 | 大 |
★1:未观察到光泽和色彩的不均匀。
★2:观察到光泽和色彩的不均匀。
实施例3
使用基本上具有与图1所示结构相同的模具,生产每个都具有如图20所示结构和在其无筋部分厚度为2.0mm的成形树脂制品(其具有侧壁、在图20中被称为k-o的筋)。
从实施例1中所用的相同ABS树脂生产成形树脂制品。
对于成形树脂制品,筋k、l、m、n和o的厚度分别是1.0mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm和4.0mm。
注射成型的条件如下:
用作材料的树脂:ABS
料筒温度: 240℃
模具温度: 60℃
注射压力: 175Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:0Mpa
压缩气体的压力:15Mpa
压缩气体的引入时间:3秒
压缩气体的压力在模具内的保压时间:20秒
在成形树脂制品的注射成型操作中,注射的熔融树脂重量,基于以上确定的熔融树脂重量(VW)分别是100.5%、101%、102%、103%和104%。
在实施例3中,除了评价成形树脂制品,还要对使用的模具的气体密封性能作出评价。
对比例3
按基本上与实施例3相同的程序生产成形树脂制品,只是在注射成型操作中注射的熔融树脂的重量加以改变。即,在注射成型操作中,注射的熔融树脂重量,基于以上确定的熔融树脂重量(VW)分别是99%和100%。
在每一实施例3和对比例3中所得到的所用模具的气体密封性能和成形树脂制品凹痕的数量的结果示于表3中。
对于实施例3和对比例3中所用的每一模具,依据模腔内压缩气体的压力的保压时间之后压缩气体的压力来评价气体密封性能,其中保压时间之后压缩气体的压力越高,气体密封性能越好。
表3
实施例3 | 实施例3 | 实施例3 | 实施例3 | 实旋例3 | 对比例3 | 对比例3 | |
填充比率(重量%) | 100.5 | 101 | 102 | 103 | 104 | 100 | 99 |
气体密封效果(MPa) | 8.5 | 9.5 | 10.5 | 11.0 | 11.0 | 3.5 | 0 |
凹痕(μm) | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 一点 | 观察到 |
外观 | 极好 | 极好 | 极好 | 极好 | 极好 | 差 | 差 |
如从表3所见,用本发明注射成型方法,其中使用具有良好排气性能的模具并实现如本发明所确定的过量填充,就可以防止压缩气体从模腔逸出并防止在成形树脂制品正面部分(其位于成形树脂制品大厚度筋的对面)出现凹痕。
实施例4
使用基本上具有相同结构的模具,生产每个都具有如图21所示结构和在其无筋部分厚度为2.0mm的成形树脂制品(其是板形制品,用作办公室自动化机器的外壳,其具有侧壁和许多包括筋P的筋)。
所用的模具具有非密封结构,其可移动半模和固定半模之间的间隙被用作排气通道。
用与实施例1中所用的相同ABS树脂生产成形树脂制品。
对于每一成形树脂制品,筋P的厚度是3mm。
注射成型的条件如下:
用作材料的树脂:ABS
料筒温度: 240℃
模具温度: 60℃
注射压力: 175Mpa
施于注射的熔融树脂的保压压力:0Mpa
压缩气体:N2(氮气)
压缩气体的压力:15Mpa
压缩气体的引入时间:3秒
模腔内压缩气体的压力的保压时间:20秒
在实施例4中,注射的熔融树脂重量,基于以上确定的熔融树脂重量(VW)分别是100.5%、101%、102%、103%和104%。
作为对比,以基本上与上述相同的程序生产成形树脂制品,只是注射到模腔的所注射的熔融树脂重量,基于以上确定的熔融树脂重量(VW)分别是99.5%和100%(即,未实现在本发明中所确定的过量填充)。
按与实施例1相同的方式检测每一成形树脂制品的正面出现的凹痕(对于位于筋P对面的成形树脂制品正面部分进行检测)。结果示于表4中。
对比例4
按基本上与实施例4相同的方式生产每个都具有如图21所示结构且在其无筋部分厚度为2.0mm的成形树脂制品(其是板形制品用作办公室自动化机器的外壳,其具有侧壁和许多包括筋P的筋),只是所用的模具具有复杂的气体严密密封的结构,其中可移动半模和固定半模之间的间隙通过O形环密封。
按与实施例1中相同的方式检测每一成形树脂制品的正面所出现的凹痕(对于位于筋P对面的成形树脂制品的正面部分进行测试)。结果示于表4中。
表4
填充比率(重量%) | ★99.5(对比) | ★100(对比) | 100.5 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | |
凹痕(μm) | 实施例4(具有排气通道的模具) | (14) | (7.5) | 5 | 4.5 | 4 | 3.5 | 3.5 | 3.5 |
对比例4(具有密封结构的模具) | 27 | 13 | 6.5 | 6 | 6.5 | 7 | 4.5 | 4 |
★:虽然使用了具有排气通道的模具,但是没有实现如在本发明中确定的过量填充。
如从表4所明白的,用本发明的方法,通过使用具有非密封结构的模具,与相当低水平的过量填充相比,与紧密密封结构的情况相比,可以实现极好的防止凹痕效果。此外,在本发明的方法中,当使用如实施例中所用的填充比率时,可以生产成形树脂制品而无出现毛刺的危险。
通过使用本发明的注射成型方法,可以得到很大的优点,不仅可以有效地防止出现凹痕而不出现毛刺,从而生产具有极好表面涂饰的成形树脂制品,而且不需要使用复杂的气密密封模具,该模具需要很高的设备费用和很高的维护费用,以及可以用,与常规过量填充注射成型方法相比,相当低的过量填充比率进行注射成型。这样,本发明的注射成型方法对于工业化生产具有改进的表面涂饰的成形制品(即,呈现极好光泽和色彩和极好的模腔腔体内壁结构再现性以及没有凹痕的成形制品)是非常有利的。
Claims (6)
1.一种树脂的注射成型方法,以生产具有偏置厚度部分并具有改进的表面涂饰的成形树脂制品,该方法包括:
(1)提供包括固定半模和与所说的固定半模合模的可移动半模从而提供由固定半模内壁和可移动半模内壁确定的模腔的模具,
所说的模腔具有相对的第一和第二内壁并与树脂入口及与气体入口连通,
所说的模腔的第一内壁具有至少一个凹口,
所说的模具具有与所说的模腔结合并与模具的合模表面结合形成的排气通道,其中所说的排气通道在所说的模腔的内壁表面具有内部开口并与所说的模具的外面连通;
(2)在预先选定的注射温度和压力条件下,将熔融形式的树脂通过所说树脂入口以大于其树脂体积等于所说模腔体积的熔融树脂重量(VW)的量注射到所说模具的所说模腔内,其中树脂体积是在大气压力下在所说预先选定的注射温度测定的,
由此实现所说的模腔用熔融树脂的过量填充以形成熔融树脂本体,其具有分别朝向所说模腔所说的第一和第二内壁的相对的第一和第二表面,同时允许所说模腔中存在的气体通过所说的排气通道被释放到所说模具外面,
其中熔融树脂本体的所说第一表面和模腔的所说第一内壁在其之间形成熔融树脂/第一内壁界面;和
(3)引入对所说树脂是惰性的压缩气体,至熔融树脂本体所说第一表面一侧的所说模腔内以扩大所说熔融树脂/第一内壁界面,由此形成用所说压缩空气填充并通过熔融树脂本体与排气通道分离的封闭空间,致使填充在所说封闭空间内的所说压缩空气推动熔融树脂本体的所说第二表面压靠模腔的所说第二内壁,
其中熔融树脂本体的所说第一和第二表面分别对应于要被注射成型的成形树脂制品的背表面和正表面。
2.根据权利要求1的方法,其中所说排气通道是沿着所说模具的合模表面形成的缝口。
3.根据权利要求2的方法,其中所说缝口在其截面,至少在所说排气通道内部开口附近有1/100mm至1/10mm的厚度。
4.根据权利要求1-3任一项的方法,其中注射到模腔内的熔融树脂的重量是熔融树脂重量(VW)的101%或更高。
5.根据权利要求1-3任一项的方法,其中,在步骤(2)的熔融树脂注射之后,对已注射的熔融树脂施加预定的保压压力。
6.根据权利要求5的方法,其中在步骤(3)的引入压缩空气的过程中持续施加所说预定的保压压力。
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