CN110884064B - 制造注射成型制品的系统和金属模具 - Google Patents

Abstract

本公开涉及制造注射成型制品的系统和金属模具。在注射过程中，熔融树脂被从彼此连接的第一流道(71)和第二流道(72)按顺序相继地注入金属模具(40)的腔体(43)中。第一流道(71)中存在的高温树脂(91)作为单次喷射的熔融树脂的一部分被预先注入腔体(43)中，以稍后形成成型制品(20)的表层(21)。第二流道(72)中存在的接近可流动极限的其他低温树脂(92)作为单次喷射的熔融树脂的另一部分被随后注入腔体(43)中，以稍后形成成型制品(20)的核心层(22)。当注射完成时第一流道(71)中剩余的低温树脂(92)在下一周期前被加热为高温树脂(91)，从而能够实现对成型制品的连续成型。

Description

制造注射成型制品的系统和金属模具

技术领域

本公开内容的实施方式涉及制造注射成型制品的系统和金属模具。

背景技术

在已知的制造注射成型制品的制造系统中，熔融树脂的多次喷射从多个源供应并被顺序注入腔体中。

近年来，在制造注射成型制品的过程中，要求进一步缩短成型周期。从这个角度来看，在第一专利文献中公开的已知装置具有改进的空间，因为其不能充分地缩短成型周期。

鉴于以上讨论的问题，提出了本公开内容的各种实施方式，并且其目的是提供能够有效地缩短成型周期的新颖的制造注射成型制品的系统和金属模具。

发明内容

因此，本公开内容的一方面提供了一种制造注射成型制品的新颖系统。即，在将熔融树脂注入金属模具的腔体中的模具注射过程中，预先将具有给定温度的高温熔融树脂作为单次喷射的熔融树脂的一部分注入腔体中，以稍后形成注射成型制品的表层。随后将具有接近可流动极限(flowable limit)的低温的其他熔融树脂作为单次喷射的熔融树脂的另一部分注入腔体中，以稍后形成注射成型制品的核心层。

本公开内容的另一方面提供了一种新颖的金属模具，其包括：用于引导低温树脂的流道(在下文中被称为低温流道部分)；以及用于加热低温树脂的流道(在下文中被称为高温流道部分)。高温流道部分包括位于金属模具的腔体的正前方的第一流道，该第一流道用于将在早期阶段作为单次喷射的熔融树脂的一部分注入的熔融树脂加热直至高温，以稍后形成注射成型制品的表层。低温流道部分包括连接至第一流道的第二流道，该第二流道用于将在早期阶段之后作为单次喷射的熔融树脂的另一部分注入的熔融树脂的热度保持在接近可流动极限的低温处，以稍后形成注射成型制品的核心层。

根据上述制造系统和金属模具，通过将稍后形成注射成型制品的核心层的熔融树脂的温度设置为接近可流动极限的低水平，可以减少用于在熔融树脂被注入腔体中之后固化该熔融树脂的时间。因此，可以缩短成型周期。另外，通过将稍后形成注射成型制品的表层的熔融树脂的温度设置为较高水平并因此降低其熔融粘度，可以抑制具有缺陷外观的注射成型制品的产生。

附图说明

由于当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述更容易理解本公开内容以及本公开内容的许多附加优点，因此将更容易获得对本公开内容以及本公开内容的许多附加优点的更完整理解，在附图中：

图1是示出根据本公开内容的第一实施方式的具有金属模具结构的注射成型机的示例性总体视图的图；

图2是示出本公开内容的第一实施方式的金属模具的剖面图；

图3是示出熔融树脂被供应至流道时的本公开内容的第一实施方式的金属模具的剖面图；

图4是示出腔体充满熔融树脂时的本公开内容的第一实施方式的金属模具的剖面图；

图5是示出腔体中的熔融树脂被固化时的本公开内容的第一实施方式的金属模具的剖面图；

图6是示出金属模具打开时的本公开内容的第一实施方式的金属模具的剖面图；

图7是示意性地示出在注射过程期间处于填充初始阶段的熔融树脂的示例性行为的图；

图8是示意性地示出在注射过程期间处于填充中间阶段的熔融树脂的示例性行为的图；

图9是示意性地示出在注射过程期间在熔融树脂被完全填充时的熔融树脂的示例性行为的图；

图10是示意性地示出在冷却过程期间腔体中的树脂的温度的示例性变化的图；以及

图11是示出本公开内容的第二实施方式的金属模具的剖面图。

具体实施方式

现在参考附图，其中，贯穿附图的若干视图，相似的附图标记标识相同或对应的部分，特别是图1，提供了通过执行注射成型来制造成型制品的注射成型机10。注射成型是通过向金属模具40注入熔融材料、冷却以及固化该熔融材料来获得成型制品(即，注射成型制品)的系统。

注射成型机10包括模具紧固部分31和注射部分32。注射部分32加热并熔化树脂材料，并且将熔融产物注入金属模具40中。(因此)注射部分32包括熔融树脂供应源。注射部分32在树脂流经金属模具40时控制注射速度并在金属模具40被树脂填满时控制压力。模具紧固部分31使金属模具40打开和关闭，并从金属模具中移除成型制品等。金属模具40包括固定模具41和可动模具42，并且金属模具被安装在模具紧固部分31中。

如图2所示，腔体43在固定模具41与可动模具42之间形成为空间。腔体43中填充的树脂在腔体43中固化时成为成型制品。可动模具42被布置成能够接近固定模具41以及与固定模具41分离。因此，金属模具40可以在可动模具42与固定模具41分离时被打开，并且在可动模具42接近固定模具41时被关闭。在图2中，金属模具40处于关闭状态。

固定模具41包括位于注射部分32的侧的安装板44、用于在其自身与可动模具42之间形成腔体43的板45以及被夹在安装板44和板45之间的间隔块46。固定模具41还包括在安装板44之上安装至板45的热浇道单元47。除了热浇道单元47之外的这些装置可以采用其他已知的适当配置。

热浇道单元47构成了范围从注射部分32的喷嘴33到腔体43的流道，以保持熔融树脂在其中熔融。在本公开内容的该实施方式中，热浇道单元47包括浇注口51、热保持歧管(manifold)52和升温歧管53。热浇道单元47还包括浇口54。

浇注口51附接至安装板44并且被连接至喷嘴33。浇注口51包括浇注口流道55。浇注口加热器56被设置在浇注口51中。热保持歧管52位于安装板44与板45之间并被连接至浇注口51。热保持歧管52包括热保持流道57。热保持歧管52包括热保持加热器58。

从注射部分32注入的熔融树脂具有低温TL。在下文中，具有低温TL的熔融树脂被称为低温树脂92。浇注口加热器56和热保持加热器58被设置为低温TL或类似的温度。因此，浇注口51和热保持歧管52将从注射部分32注入的低温树脂92保温在低温TL处。低温TL接近可流动极限温度，并且低于在执行普通的注射成型操作时注入腔体的熔融树脂的温度TN(在下文中，被称为标准温度TN)。

升温歧管53位于安装板44与板45之间并被连接至热保持歧管52。升温歧管53包括升温流道59。升温歧管53设置有升温加热器61。浇口54是阀式浇口并且包括布置在板45上的阀体62、阀销63和用于驱动阀销63的驱动部分64。阀体62被连接至升温歧管53并且包括阀流道65。阀销63使得能够打开和关闭连接阀流道65与腔体43的连接孔。阀体62设置有阀加热器66。

升温加热器61和阀加热器66中的每一个被设置为高于低温TL的高温TH。升温加热器61和阀加热器66加热在升温流道59和阀流道65中保持的熔融树脂直至高温TH。高温TH通常高于普通的成型温度TN，并且低于树脂变色温度或树脂分解温度。在下文中，被加热直至高温TH的熔融树脂被称为高温树脂91。在图3及之后的附图中，为了将高温树脂91和低温树脂92彼此区分，对其阴影图案进行区分。然而，高温树脂91和低温树脂92是基本上彼此相同的树脂。

升温流道59和阀流道65共同构成位于腔体43正前方的第一流道71。升温歧管53和浇口54共同构成高温流道部分75。如图3所示，高温流道部分75使得能够将在早期阶段作为单次喷射的熔融树脂的一部分注入的用于稍后形成成型制品的表层(即，表层部分)的熔融树脂加热，直至高温TH。此处，高温树脂91的容量期望地等于或大于通过计算下式得到的结果：

单次喷射的容量×6/最大厚度×表层的厚度

此处，由于高温树脂91的容量根据树脂的类型、温度和用于填充的时间而变化，因此相应地设置表层的厚度。

浇注口流道55和热保持流道57共同构成连接至第一流道71的第二流道72。浇注口51和热保持歧管52共同构成低温流道部分76。低温流道部分76部分地使得能够将在早期阶段之后作为单次喷射的熔融树脂的另一部分注入的用于稍后形成成型制品的核心层(即，内部)的熔融树脂的热度保持在低温TL处。

如图3和图4所示，通过将来自喷嘴33的单次喷射的熔融树脂顺序地泵出至第二流道72和第一流道71，注射部分32(参见图1)将第一流道71中的高温树脂91预先推出至腔体43，随后将第二流道72中的低温树脂92推出至腔体43。如图5所示，树脂被填入腔体43并在其中固化，从而成为成型制品20。

高温流道部分75使得能够在如下给定时间段内将低温树脂92加热直至高温TH：该给定时间段是通过对用于在腔体43被树脂填满(如图4所示)之后冷却和固化该树脂(如图5所示)的冷却时间段、用于打开金属模具40并排出成型制品20(如图6所示)的模具打开时间段以及用于关闭金属模具40(如图3所示)的金属模具关闭时间段进行求和而计算的。在本公开内容的该实施方式中，低温树脂92例如在冷却时间段和模具打开时间段的总计内被加热直至高温TH。

升温歧管53通过连接部分81连接至热保持歧管52。在升温歧管53与热保持歧管52之间，设置有空隙82(不包括连接部分81的位置)。该空隙82抑制升温歧管53与热保持歧管52之间的热传递。换句话说，空隙82充当热传递抑制部分。

现在，描述通过使用注射成型机10制造成型制品的系统。注射成型机10通过重复以下第一至第四过程制造成型制品。使用该制造系统对成型制品成型的周期在第一过程开始时开始，在第四过程完成时结束。

首先，描述金属模具关闭过程。如图3所示，金属模具40在金属模具关闭过程中被关闭。假设在模具关闭过程开始时，在上一成型周期中第二流道72中保持的低温树脂92和第一流道71中保持的高温树脂91存在。

其次，在注射过程中，如图4所示，熔融树脂被顺序地相继从彼此连接的第一流道71和第二流道72注入腔体43中。此刻，第一流道71中存在的高温树脂91作为单次喷射的熔融树脂的一部分被预先注入腔体43中，以稍后形成成型制品20的表层21(如图6所示)。另外，第二流道72中存在的低温树脂92作为单次喷射的熔融树脂的另一部分被随后注入腔体43中，以稍后形成成型制品20的核心层22(如图6所示)。

在注射过程中，由于单次喷射的熔融树脂是从喷嘴33按此顺序供给至第二流道72和第一流道71，因此，第一流道71中的高温树脂91被预先推出至腔体43，并且第二流道72中的低温树脂92被随后推出至腔体43。换句话说，在注射过程中，位于热保持流道57和浇注口流道55中的高温树脂91以及位于阀流道65和升温流道59中的低温树脂92几乎是被从喷嘴33射出的低温树脂92推动，从而按此顺序填充到腔体43中。

以下被称为在注射过程中示出的熔融树脂的填充行为：熔融树脂几乎从其流动的一端处的厚度中心附近喷出。这种填充行为被称为喷泉流动。现在参考示意图描述该填充行为。首先，如图7所示，高温树脂91预先流入腔体43。然后，如图8所示，之后到来的低温树脂92在推动先前的高温树脂91的同时穿过腔体43的中心部分。高温树脂91于是被低温树脂92推动并朝腔体43的内表面(即，传递表面)扩散。最后，如图9所示，填充在腔体43中的高温树脂91形成表层21并且填充在腔体43中的低温树脂92形成核心层22。

现在在下文中描述在下一次加热树脂喷射直至高温的同时执行的示例性冷却过程。如图5所示，在冷却过程中，在将下一次预先推出的树脂加热直至高温TH的同时，浇口54是闭合的并且填充在腔体43中的树脂被冷却。此处，下一次预先推出的树脂意指在注射过程终止时位于阀流道65和升温流道59中的低温树脂92。

现在，与比较示例相比地描述在冷却过程期间腔体43中所储存的树脂的温度的变化。在比较示例中，填充到腔体中的所有熔融树脂具有标准温度TN。如图10所示，在比较示例中，表层的温度Ts-1在时刻t0之后不久变为可取出允许温度TR或者更低。可取出允许温度TR接近熔融温度，例如，在该温度下成型制品可以从金属模具移除。另外，核心层的最深部分的温度Tc-1在时刻t2—在时刻t0之后经过了固化时间T1—处变为可取出允许温度TR或者更低。

相比之下，根据本公开内容的第一实施方式，表层的温度Ts-2在时刻t0之后很快变为可取出允许温度TR或者更低。另外，由于(第一实施方式的)核心层的最深部分的温度Tc-2的初始值被设置为低于比较示例的温度Tc-1的初始值，因此，核心层的最深部分的温度Tc-2在时刻t1—经过了短于固化时间T1的固化时间T2—处变为可取出允许温度TR或者更低。因此，在本公开内容的第一实施方式中，冷却过程可以比比较示例中的冷却过程缩短固化时间T1与T2之间的时间差(T1-T2)的量。上述时间差(T1-T2)取决于成型制品的形状和所使用的树脂的类型等而变化。

现在描述在加热下一喷射的树脂直至高温的同时执行的示例性模具打开过程。在模具打开过程中，如图6所示，金属模具40被打开并且成型制品20被推出。在该过程中，将下一次要预先推出的树脂连续加热直至高温TH。

如此前描述的，根据本公开内容的第一实现方式，在注射过程中，熔融树脂被从彼此连接的第一流道71和第二流道72顺序地相继注入金属模具40的腔体43中。第一流道71中存在的高温树脂91作为单次喷射的熔融树脂的一部分被预先注入腔体43中，以稍后形成成型制品20的表层21。另外，第二流道72中存在的接近可流动极限的低温树脂92作为单次喷射的熔融树脂的另一部分被随后注入腔体43中，以稍后形成成型制品20的核心层22。

根据该制造系统，由于稍后形成注射成型制品的核心层的熔融树脂的温度被控制为接近可流动极限的低水平，因此可以减少用于在树脂被注入腔体中之后对树脂进行固化的时间。因此，可以缩短成型周期。另外，稍后形成注射成型制品的表层的熔融树脂的温度被控制为较高水平，因此，可以抑制具有缺陷外观的注射成型制品的产生。

另外，根据本公开内容的第一实施方式，通过在注射过程中将来自注射部分32的单次喷射的熔融树脂顺序地发送至第二流道72和第一流道71，第一流道71中的高温树脂91被预先推出至腔体43，并且第二流道72中的低温树脂被随后推出至腔体43。因此，由于可以通过简单地注射单次喷射来将高温树脂91和低温树脂92顺序地注入腔体43中，而无需切换通道和供应源等，所以可以缩短成型周期。

另外，根据本公开内容的第一实施方式，制造系统包括：作为在注射过程之前执行的前一过程的关闭金属模具40的模具关闭过程；作为注射之后的过程的冷却注入腔体43中的树脂的冷却过程；以及在冷却过程结束后打开金属模具40和排出成型制品20的模具打开过程。在冷却过程和模具打开过程中，位于正好在腔体43之前的流道即第一流道71中的熔融树脂被加热直至高温TH。结果，在不附加地实施将下一次预先注入腔体43中的树脂加热直至高温TH的过程的情况下，可以与现有的过程并行地准备高温树脂91。

另外，根据本公开内容的第一实施方式，成型金属模具(40)的固定模具41包括高温流道部分75和低温流道部分76。高温流道部分75包括位于金属模具40的腔体43正前方的第一流道71，并且使得能够将在早期阶段作为单次喷射的熔融树脂的一部分注入的用于稍后形成成型制品20的表层21的熔融树脂加热直至高温TH。低温流道部分76包括连接至第一流道71的第二流道72，以将在早期阶段之后作为单次喷射的熔融树脂的另一部分注入的用于稍后形成注射成型制品20的核心层22的熔融树脂的热度保持在接近可流动极限的低温TL处。

根据注射成型机10，由于将接近可流动极限的低温TL设置为用于稍后形成成型制品20的核心层22的熔融树脂的温度，因此，可以减少用于固化注入到腔体中的树脂的固化时间。因此，可以缩短成型周期。另外，由于用于形成成型制品20的表层21的熔融树脂被加热直至相对高的温度，因此可以抑制具有缺陷外观的成型制品20的产生。

另外，根据本公开内容的第一实施方式，注射成型机10包括充当熔融树脂的供应源的注射部分32。通过将单次喷射的熔融树脂顺序地发送至第二流道72和第一流道71，熔融树脂供应源将第一流道71中的高温树脂91预先推出至腔体43并且将第二流道72中的低温树脂92随后推出至腔体43。因此，由于可以通过简单地注射单次喷射来顺序地将高温树脂91和低温树脂92注入腔体43中，而无需切换通道和供应源等，所以可以缩短成型周期。

另外，根据本公开内容的第一实施方式，高温流道部分75使得能够在如下给定时间段内将低温树脂92加热直至高温TH：该给定时间是通过对用于冷却腔体43中所填充的树脂的冷却时间段、用于打开金属模具40并排出成型制品20的时间段以及用于关闭金属模具40的时间段进行求和而计算的。因此，即使不采用用于将下一次预先注入腔体43中的树脂加热直至高温TH的等待时间，也可以在现有操作时间段内与现有操作并行地准备高温树脂91。

另外，根据本公开内容的第一实施方式，由于低温流道部分76包括热保持歧管52并且高温流道部分75包括升温歧管53，因此可以在热浇道单元47中准备下一次注入腔体43中的高温树脂91和低温树脂92。另外，由于热浇道单元47可以优选地例如根据注射部分32与成型制品20之间的布局而放置，因此设计自由度增加。

另外，根据本公开内容的第一实施方式，空隙82被设置在升温歧管53与热保持歧管52之间以抑制从升温歧管53到热保持歧管52的热传递。这可以维持高温树脂91与低温树脂92之间的温差。

现在描述本公开内容的第二实施方式。在本公开内容的第二实施方式中，如图11所示，高温流道部分75是浇注口51，并且第一流道71是浇注口流道55。低温流道部分76是注射部分32，并且第二流道72是在喷嘴33和连接至喷嘴33的注射部分32中形成的流道。本公开内容的第二实施方式的其余配置与本公开内容的第一实施方式的配置相似，并且因此能够获得与通过本公开内容的第一实施方式获得的优点相似的优点。另外，根据本公开内容的第二实施方式，金属模具40可以更小，从而缩减了成型系统的尺寸。

下文描述另一实施方式。作为本公开内容的又一实施方式，可以在冷却过程、模具打开过程以及模具关闭过程中的任一过程或者所有过程期间，将下一次要预先推出的树脂加热直至高温。另外，在本发明的其他实施方式中，可以在冷却时间段、模具打开时间段以及模具关闭时间段中的任一时间段或者所有操作时间段中，将下一次要预先推出的树脂加热直至高温。

根据本发明的又一实施方式，由于本发明不限于空隙，因此传输抑制控制部分可以由热绝缘体等组成。

本发明不限于上述实施方式并且可以以不脱离本发明的要点的各种方式实现。

Claims (8)

1.一种制造注射成型制品(20)的系统，包括：

金属模具(40)，其具有用于对所述注射成型制品进行成型的腔体(43)；以及

注射器，用于泵送熔融树脂并将所述熔融树脂注入所述腔体中，

所述注射器预先将具有高温的熔融树脂(91)作为单次喷射的熔融树脂的一部分注入所述腔体中，以稍后形成所述注射成型制品(20)的表层(21)，

所述注射器随后将具有接近可流动极限的低温的熔融树脂(92)作为所述单次喷射的熔融树脂的另一部分注入所述腔体中，以稍后形成所述注射成型制品的核心层(22)。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括：

第一流道，所述第一流道用于将熔融树脂向下游引导；以及

连接至所述第一流道的第二流道，所述第二流道用于将熔融树脂向下游引导，

其中，高温熔融树脂是通过以下操作来准备的：在熔融树脂被推出至所述腔体之前预先加热所述第一流道中的所述熔融树脂，

其中，低温熔融树脂是通过以下操作来准备的：在熔融树脂被随后推出至所述腔体之前保持所述第二流道中的所述熔融树脂的温度，

其中，所述注射器将所述单次喷射的熔融树脂从熔融树脂供应源依次发送至所述第二流道和所述第一流道。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一流道被定位成比所述第二流道更靠近所述腔体，

其中，所述第一流道中的所述熔融树脂在以下至少之一时被加热直至所述高温，以准备所述高温熔融树脂：

当在熔融树脂被注入所述腔体中之前所述金属模具关闭时，

当注入所述腔体中的熔融树脂被冷却时，以及

当在所述熔融树脂被冷却之后所述金属模具打开并且注射成型制品从所述金属模具移除时。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括：

喷嘴部分，所述喷嘴部分用于发送从熔融树脂供应源供应的单次喷射的熔融树脂；以及

筒状件，

其中，高温熔融树脂是通过加热所述喷嘴部分中或所述喷嘴部分附近的所述熔融树脂来准备的，

其中，相对低温熔融树脂是通过保持所述筒状件中的熔融树脂的温度来准备的。

5.一种在将熔融树脂注入金属模具(40)的腔体(43)的注入步骤中制造注射成型制品(20)的方法，所述注入步骤包括如下子步骤：

预先将具有给定度数的高温的熔融树脂(91)作为单次喷射的熔融树脂的一部分注入所述腔体中，以稍后形成所述注射成型制品(20)的表层(21)；以及

随后将具有接近可流动极限的给定度数的低温的熔融树脂(92)作为所述单次喷射的熔融树脂的另一部分注入所述腔体中，以稍后形成所述注射成型制品的核心层(22)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述注入步骤中，

在第一流道中加热高温熔融树脂，以及

在第二流道中保持熔融树脂的温度，

其中，通过将单次喷射的熔融树脂从熔融树脂供应源依次发送至所述第二流道和所述第一流道，将所述第一流道中的所述高温熔融树脂预先推出至所述腔体中，并且将保持在所述第二流道中的所述低温熔融树脂随后推出至所述腔体中。

7.根据权利要求5或6中的一项所述的方法，所述方法还包括如下步骤：

关闭金属模具作为所述注入步骤的前一步骤；

冷却注入所述腔体中的熔融树脂作为所述注入步骤的后一步骤；以及

在冷却所述熔融树脂的步骤之后打开所述金属模具并且移除注射成型制品，

其中，在冷却所述熔融树脂、打开所述金属模具以及关闭所述金属模具的步骤中的至少一个中，加热刚好在所述腔体之前的流道中的所述熔融树脂直至所述高温。

8.根据权利要求5所述的方法，

其中，通过加热用作熔融树脂供应源的注入模制机器的喷嘴部分(33)附近的所述熔融树脂来生成高温熔融树脂，并且低温熔融树脂保持在筒状件(76)中，

其中，在所述注入步骤中，从所述熔融树脂供应源供应所述单次喷射的熔融树脂，在所述喷嘴部分的附近加热的所述高温熔融树脂预先被推出至所述腔体中，并且保持在所述筒状件中所述低温熔融树脂随后被推出至所述腔体中。

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