CN111791445B

CN111791445B - 用于确定混合物的状态参量的目标值的方法

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Publication number: CN111791445B
Application number: CN202010259887.1A
Authority: CN
Inventors: C·卡斯特纳
Original assignee: Engel Austria GmbH
Current assignee: Engel Austria GmbH
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2040-04-03
Also published as: CN111791445A; US11571845B2; US20200316838A1; DE102020109381A1

Abstract

本发明涉及一种用于确定用于成型过程的、模塑料和气体的混合物的状态参量的目标值的方法，其中，‑在状态参量的不同测试值下提供模塑料和气体的混合物，‑分别对存在于状态参量的不同测试值下的混合物进行压缩或解压缩，‑在压缩或解压缩时分别至少直接或间接地测量混合物的所述状态参量和/或混合物的至少一个另外的状态参量，‑由所述状态参量和/或所述至少一个另外的状态参量的测量值来确定表征混合物压缩特性的压缩特性参量的确定值，并且‑检查涉及气体在模塑料中的溶解状态的标准，由此，借助于所述测试值和所述确定值来推断出状态参量的气体溶解于模塑料时的最低值或最高值，并且将所述最低值或最高值用作状态参量的待确定的目标值。

Description

用于确定混合物的状态参量的目标值的方法

技术领域

本发明分别涉及一种用于确定用于成型过程的、模塑料和气体的混合物的状态参量、尤其是动压的目标值的方法和计算机程序产品以及一种计算机可读存储介质、一种成型方法和一种具有机器控制装置的成型机。

背景技术

已知在成型过程中可使用添加到模塑料中的气体。例如在本申请人提供的、名为MuCell的成型过程中，通过向塑料熔体中添加气体来生产发泡成型件。在此涉及直接供气方法。模塑料和气体的混合物位于塑化缸中，其中，塑化螺杆应对混合物施加如此大的压力，使得气体溶解在模塑料中。

如果气体未溶解，即在塑料熔体中存在气泡，则这些小气泡会在通过塑料成型方法生产的(固化)构件中引起气泡、气垫或条纹。其它后果可能是严重的翘曲、即严重偏离力求的构件几何形状、乃至所提及的气垫的爆炸性破裂。这些不利后果导致相应构件不可用并被归为废品。

因此，在实践中为可靠起见将动压设置得过高，这显然是不利的，因为在此能耗增加(为了产生过高压力)，所有相关构件、尤其是塑化螺杆的磨损也加剧，在塑化时仅实现较低的生产量并且在纤维增强塑料中出现更高的纤维断裂率。

原则上已知在一方面压缩模量与另一方面气体是否溶解在模塑料中的问题之间存在关联。所述关联在AT 520733B1中用于在一种具体塑料熔体中确定气体是否溶解。

此外，从DE 102007030637A1已知一种特殊应用，在所述特殊应用中通过确定压缩模量来推断注塑材料的粉末组分和粘合剂组分的量比。

在此描述的现有技术涉及塑料注塑成型。但类似的情况和问题也会发生在一般的成型过程中。

发明内容

本发明的任务在于提供一种方法和计算机程序产品，它们能够减少执行成型过程时的磨损和/或能量消耗，其中，尽可能避免该过程在模塑料中有未溶解气体的情况下进行。

在方法方面，所述任务通过按照本发明的用于确定混合物的状态参量的目标值的方法来解决。在此，所述混合物确定用于成型过程并且包括模塑料和气体，所述状态参量尤其是动压(MPP)。该方法如下进行：

-在状态参量的不同测试值下提供模塑料和气体的混合物，

-分别对存在于所述状态参量的不同测试值下的混合物进行至少一次压缩或解压缩，

-在压缩或解压缩期间分别直接或间接地至少测量混合物的所述状态参量和/或直接或间接地测量混合物的至少一个另外的状态参量，

-由所述状态参量的测量值和/或所述至少一个另外的状态参量的测量值确定表征混合物压缩特性的压缩特性参量的确定值，并且

-检查涉及气体在模塑料中的溶解状态的标准，由此，借助于所述测试值和所述确定值来推断出状态参量的气体溶解于模塑料时的最低值或最高值，并且将所述状态参量的气体溶解于模塑料时的最低值或最高值用作状态参量的待确定的目标值。

在计算机程序产品方面，所述任务通过按照本发明的用于确定混合物的状态参量的目标值的计算机程序产品来解决。在此，所述混合物确定用于成型过程并且包括模塑料和气体，所述计算机程序产品尤其是用于实施按照本发明的方法。这通过指令来实现，所述指令促使进行执行的计算机执行以下操作：

-控制至少一个装置，使得提供存在于状态参量的不同测试值下的模塑料和气体的混合物，

-控制所述装置，使得分别对存在于所述状态参量的不同测试值下的混合物进行至少一次压缩或解压缩，

-接收至少一个传感器的测量值，所述至少一个传感器在混合物被压缩或被解压缩时分别直接地或间接地测量所述状态参量和/或至少一个另外的状态参量，

-由测量值确定表征混合物压缩特性的压缩特性参量的确定值，并且

-检查涉及气体在模塑料中的溶解状态的标准，由此，借助于所述测试值和所述确定值来推断出状态参量的气体溶解于模塑料时的最低值或最高值，并且将气体溶解时的最低动压作为待确定的动压进行输出。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序产品。所述计算机程序产品包括指令，所述指令促使进行执行的计算机执行以下操作：

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有一系列计算机可执行的指令，当所述一系列计算机可执行的指令被一个或多个计算装置执行时，使得所述一个或多个计算装置执行按照本发明的方法。

在此提及的装置可以是用于实施按照本发明的方法的专用装置。但在一种优选的实施方式中将成型机用作该装置，所述成型机也设置用于执行成型过程。

所述进行执行的计算机可以是成型机的机器控制单元。

就本文件而言，术语“成型过程”和“成型方法”可互换使用。

根据本发明的混合物应理解为至少一种混合物。也就是说，可在状态参量的不同测试值下使用唯一的混合物或者也可在状态参量的不同测试值下提供不同的混合物。正确来说，区分用于成型方法的混合物和根据本发明的方法提供的一种或多种混合物。但在本文件中混合物的单数或复数可互换使用。

也要求保护一种成型方法，其中，实施根据本发明的、用于确定模塑料和气体的混合物的状态参量的目标值、尤其是动压的方法并且将状态参量的目标值用作成型方法的预定的目标值。

还要求保护一种具有机器控制单元的成型机，该机器控制单元设置用于促使成型机实施根据本发明的方法。

成型机在此可理解为注塑机、压铸机、压力机或类似物。成型过程/成型方法可理解为塑料成型过程、尤其是注塑成型过程、压铸过程或反应性塑料成型过程，但也可理解为压制和其它铸造过程或类似过程。

本发明能够实现优化状态参量的目标值(即根据情况最小化或最大化状态参量)，由此实现节能。

在动压作为根据本发明待最小化的状态参量时，还可降低塑化螺杆的磨损、提高生产量、即塑化效率并在纤维增强塑料的情况下可减少纤维断裂。

但本发明也可有利地用于优化作为状态参量的混合物的温度。在此，混合物的可能略有下降的流动性在许多情况下通过所实现的节能得到补偿。

例如在将二氧化碳用作气体时，溶解度随着温度的升高而降低。在这种情况下，根据本发明的方法也可为混合物寻找升高的温度，在该温度下一方面气体溶解于模塑料中并且另一方面能实现改善流动性。

术语“优化”(或“最小化”或“最大化”)在此并不理解为必须找到数学意义上的实际最优值。而是要从技术角度出发为状态参量找到改进的值。

模塑料可以是(优选热塑性的)塑料熔体。

混合物的状态参量(和所述另外的状态参量)可理解为热力学状态参量。但它不影响混合物的(化学)组成。

状态参量优选可以是压力或温度。在本文件中，术语“动压”(Staudruck)用于状态参量“压力”。尽管该术语源自塑料注塑成型，但该术语在此也应概括理解为模塑料和气体的混合物的压力。

但也可使用变化的状态参量。一个简单的例子是逆动压(inverse Staudruck)，其中，根据本发明将寻找用于该状态参量的最大值，而非像将动压本身作为状态参量时那样寻找最小值。

优选体积也可用作待测量的至少一个另外的状态参量。

在本发明的范围内，原则上所有强度状态参量都可用作所述状态参量或所述至少一个另外的状态参量。最后，也可设想使用广延状态参量。

用于混合物的气体尤其可以是惰性气体(物理发泡)、如氮分子或二氧化碳分子。

但在某些应用情况下，本发明也可有利地与化学发泡剂一起使用。这尤其是适用于一方面释放大量气体并且另一方面以高浓度被使用的发泡剂。

在根据本发明的方法中，在压缩或解压缩期间对存在于状态参量的不同测试值下的混合物进行测量并由此确定压缩特性参量的确定值。从而获得状态参量的各个测试值(如不同的动压)与确定值(如压缩模量的不同值)之间的关联。该关联可在标准的范围内用于确定状态参量的气体仍溶解时的最低值或最高值(例如最低动压)。

在推断状态参量的气体溶解于模塑料时的最低值或最高值方面，可使用状态参量的测试值之一。但原则上也可在测试值之间进行插值或使用其它方法来获得所述测试值之间的中间值。

在检查标准方面，使用确定值和必要时测试值来推断气体在模塑料中的溶解状态。该标准尤其是可考虑在状态参量的不同测试值下压缩特性参量的特性(例如在不同动压下压缩模量的特性)。

所述标准优选可针对气体在模塑料中的完全溶解。但在某些情况下，一小部分所述气体未溶解也足矣(例如如果未溶解气体的绝对或相对量不超过极限值)。

在最简单的情况下，例如如果模塑料和气体的混合物确切已知，则标准可以是压缩特性参量的极限值。于是，可将状态参量的最低测试值——其压缩特性参量(的确定值)满足极限值——用作目标值。

在其它情况下可使用这样的标准，其通过状态参量的不同测试值描述压缩特性参量的特性。下面将给出此类标准的具体示例。

优选可规定，使用唯一的机器来实施根据本发明的、用于确定状态参量的目标值的方法。特别优选可规定，该机器也是设置用于实施成型过程的机器。

例如可以使用注塑机的塑化单元(也称为注射单元)来确定动压的目标值，为实施成型方法提供存在于动压目标值下的塑料和气体的混合物并将所述混合物注射到装配在注塑机合模单元上的成型模具的模具中。

代替使用注射单元，可使用存储在临时存储器(“shot pot”)中的塑料熔体。

为了在状态参量的不同测试值下提供混合物，尤其是可使用基本上相同的混合物，即可使用基本上相同的模塑料和基本上相同的气体，优选以基本上相同的混合比。当然可能由测量精度、不同机器部件的控制精度或由此批次波动引起偏差。

优选可规定，对优选由同一机器相继提供的混合物实施根据本发明的方法。理论上当然也可设想在不同的机器上提供混合物并且根据本发明的方法可分布地在不同的机器上实施。换句话说，除了逻辑产生的过程之外，没有预定的方法过程顺序。

下面是一种优选的在时间上的顺序实例：

(i)选择状态参量的第一测试值，

(ii)提供模塑料和气体的混合物，

(iii)对混合物进行至少一次压缩或解压缩，

(iv)在压缩或解压缩时测量混合物的状态参量和/或所述至少一个另外的状态参量，

(v)由所述状态参量的测量值和/或所述至少一个另外的状态参量的测量值来确定表征混合物压缩特性的压缩特性参量的第一确定值，

(vi)选择状态参量的与第一测试值不同的第二测试值并且以第二测试值重复步骤(ii)至(v)，从而得到表征混合物压缩特性的压缩特性参量的第二确定值，

(vii)在选择不同于第一和第二动压值的其它测试值的情况下，重复步骤(ii)至(v)，从而得到表征混合物压缩特性的压缩特性参量的其它确定值，

(viii)在每次执行方法之后或方法结束时检查标准并且根据结果确定状态参量的目标值。

压缩特性参量当然也可描述解压缩过程中混合物的特性，如果这对某些材料有区别的话。

对混合物在状态参量的一个测试值下的压缩或解压缩以及对所述状态参量和/或所述另外的状态参量的测量(如上述步骤(iii)和(iv))在此可执行多次。压缩特性参量的从这些测量值确定的各确定值例如可在求平均值或求中位数的范围内进行平均，以便能实现过程的安定(einschwingen)并且提高确定值的测量精度。

在这些重复中也可调整其它参数、如配料速度，以便例如在较低压力下实现相同的配料时间。

在具有塑化螺杆的实施方式中，配料速度可理解为螺杆的旋转速度(它决定了螺杆的圆周速度)。

由于在较低的动压下即使在塑化螺杆较慢地旋转时也可在混合物上获得相同(或相似)的塑化性能，因而即使在较低的动压下也无需延长配料时间。

配料时间可理解为提供混合物(希望量)的时间。

已经提到，应为其确定目标值的状态参量可以是动压。

在这种实施方式中根据本发明的方法可包括下述步骤：

-提供存在于不同动压下的模塑料和气体的混合物，

-分别对存在于不同动压下的混合物进行至少一次压缩或解压缩，

-在压缩或解压缩时分别直接或间接地测量混合物的动压和/或所述至少一个另外的状态参量，

-由动压和/或所述至少一个另外的状态参量的测量值来确定表征混合物压缩特性的压缩特性参量的确定值，以及

-检查涉及气体在模塑料中的溶解状态的标准，由此，借助于动压和确定值来推断出气体溶解在模塑料中时的最低动压并且将气体溶解在模塑料中时的该最低动压用作待确定的动压目标值。

但借助根据本发明的方法也可确定模塑料和气体的混合物的温度目标值，因为如果温度太低模塑料中的气体也可能发生析出(或不溶解)。

在对混合物进行压缩或解压缩时可控制地或调节地预定和/或测量状态参量的测试值。换句话说，用于致动器和其它可控元件(如加热元件)的控制值可用作测试值，这些控制值在提供混合物时通过机器生成。当然，测量值也可用作测试值，这些测量值例如在调节致动器或其它可控元件的范围内被测得。也可使用测量值和控制值的组合。

在对混合物进行压缩或解压缩时可由状态参量和/或所述至少一个另外的状态参量的测量值来计算混合物的压力变化、尤其是压力升高和/或体积变化、尤其是体积减小并将该计算的结果用于确定(尤其是计算)压缩特性参量的确定值。

换句话说，可使用传感器、尤其是压力传感器来测量压缩特性参量以获得测量值。

在用于注塑机的塑化单元的一种具体实例中，该塑化单元配备有设置在塑化缸中的塑化螺杆(以下也简称为“螺杆”)，可通过塑化螺杆的驱动装置经由塑化螺杆施加到混合物上的力和/或螺杆的移动行程来求得压力变化和/或体积变化。为此不仅可使用驱动装置的控制值也可使用测量值(如预定的或测量的液压压力或电驱动装置的驱动扭矩)。为此可由移动行程和塑化缸的已知横截面积计算体积变化和压力变化。

在注射塑料熔体期间如此检测到的力或压力被称为注射力或注射压力。

可将混合物的压缩模量和/或压缩性用作压缩特性参量，所述压缩特性参量的确定值被确定。

也可设想其它压缩特性参量。例如如果已知体积变化或压力变化(相对或绝对)，则压力变化或体积变化也可用作压缩特性参量。

例如体积也可保持恒定，其中，必须通过添加或去除一定量的混合物来进行压缩或解压缩。

可这样预定标准，使得在确定所述状态参量的最低值或最高值时考虑至少两个所述确定值。优选，可将直至某个时间点(在实施根据本发明的方法期间或最后)所记录的所有确定值和测试值用于该标准。这能实现以简单的方式考虑压缩特性参量在不同测试值上的特性。

尤其是可这样预定标准，使得执行由确定值和测试值组成的值配对到预定的曲线类型的曲线拟合，其中，由所述曲线拟合获得拟合曲线并且所述预定的曲线类型优选为直线。作为替代方案，也可使用其它的曲线类型，其(可能更好地)描述压缩特性参量在不同测试值上的特性。

例如在推断状态参量的气体溶解时的最低值或最高值时，可推断所述测试值中的一个确定的测试值，在所述一个确定的测试值下相应确定值和/或相应的测试值至少以预定的绝对或相对量偏离拟合曲线。

对混合物的提供、对混合物的压缩或解压缩以及对所述至少一个状态参量的测量以及优选对确定值的确定可相继进行。

在此特别有利的可以是，在每次确定所述确定值之一之后检查所述标准。一旦满足该标准，则方法可结束，这能实现该方法特别快地执行。

在相继地提供混合物时，使用针对状态参量的逐渐升高或降低的测试值

应注意，在塑化过程中可将气体引入模塑料和/或腔室中。气体可通过注射、尤其是借助气体注射器而被引入模塑料中。

根据本发明的方法可部分自动地或全自动地执行，尤其是成型机的机器控制单元可构造用于此。

如果将塑料熔体用作模塑料，则对涉及气体在模塑料中的溶解状态的标准的检查也可被称为对塑料熔体中的溶解状态的确定。

作为状态参量可使用塑料熔体的压力，所述压力也称为动压。

可在腔室中提供混合物，即模塑料连同气体。

然后可通过改变腔室的体积来实现对混合物的压缩或解压缩，其中，腔室中的压力(即动压)从第一压力值改变、尤其是升高到第二压力值。

然后可将塑料熔体引入成型腔中。

压缩特性参量的确定值于是也可被称为“表征塑料熔体压缩特性的至少一个压缩参数，其尤其可以是压缩模量并且可由第一压力值和第二压力值计算出。

通过从压缩特性参量的确定值确定气体是否基本上完全溶解于塑料熔体中和/或从压缩特性参量的确定值确定气体在塑料熔体中的溶解度极限可实现对标准的上述检查。

推断状态参量的气体溶解于模塑料时的最低值或最高值并且将其用作状态参量的待确定的目标值也可称为压力/动压的最小化。

代替动压，可为了塑料熔体温度的最小化执行类似的过程。

动压或温度的最小化在此应理解为动压或温度这样减小，使得仍可预期气体基本上完全溶解于塑料熔体中。

溶解状态、即气体是否完全溶解于塑料熔体中或溶解到何种程度的问题可在已知所述至少一个压缩参数与溶解状态之间的关系的情况下由所述至少一个压缩参数来确定。本发明意义上的溶解状态的确定是指确定气体是否基本上完全溶解于塑料熔体中。

溶解度极限是指这样的气体量，超过该量则气体不再完全溶解于塑料熔体中。溶解度极限可取决于其它参数、如所用的材料和温度。它可表述为强度参量(intensive

)或广延参量(extensive

)。

除了压力变化之外，通常还可使用与体积变化有关的数据来计算压缩特性参量、尤其是压缩模量的确定值。

如已经提到的，可规定使用注射单元，其具有设置在塑化缸中的塑化螺杆，其中，该塑化螺杆旋转以塑化塑料并且轴向移动以进行注射。当然，通过在螺杆前室中积聚塑料熔体也可使塑化螺杆在塑化期间进行轴向运动。也可在注射期间进行旋转运动。在大多数情况下，注塑机具有包括塑化缸和塑化螺杆的注射单元，从而在该有利的实施方式中不需要进行更大的结构改变来实施根据本发明的方法。

通过使用塑化缸中的螺杆前室作为在其中提供混合物的腔室可产生本发明方法的简单实现方面的相似优点。

在优选实施方式中也有益于简单的方法实施方式的是，所述腔室可在成型腔侧通过优选为顶针封闭喷嘴(Nadelverschlussdüse)形式的截止装置来限定，和/或所述腔室在其背离成型腔的一侧上通过塑化螺杆或注射活塞来限定。

作为替代方案，可使用单独的腔室来提供混合物，所述单独的腔室例如通过一个或多个截止装置来限定。

可规定，混合物的压缩或解压缩作为注射过程的一部分进行。例如，塑化螺杆的推进为了在注塑成型过程进行注射可以用于压缩混合物。由此可节省时间，因为不必分别执行对混合物的压缩。

但也可在每次压缩或解压缩后在不注射混合物的情况下实现本发明。

如已经提到的，存在于状态参量的不同测试值下的混合物可通过同一混合物实现，其中，仅所述状态参量改变，或者可针对每个测试值提供新的混合物。在后一种情况下，模塑料与气体之间的混合比(即尤其是模塑料中的气体浓度)基本上相同、即在控制和/或测量精度的范围内相同。

在一种特别简单的实施方式中，可通过对塑化螺杆行程的确定来执行对腔室的体积变化的确定。

特别优选可规定，状态参量、尤其是动压的测试值至少部分地选择得如此之高，使得可预期气体完全溶解于模塑料中。尤其是如果测试值从一个基于经验的高起始值(如200巴)开始逐渐降低，则这能从确保气体溶解于模塑料中的范围开始逼近状态参量的优化目标值。

可选择彼此保持恒定间隔(如20bar)的测试值。

在实施根据本发明的用于确定状态参量的目标值的方法期间，优选可这样控制或调节其它状态参量，使得它们保持恒定。例如在将动压作为状态参量时，混合物的温度可作为其它状态参量被调节成恒定(反之亦然)，以确保各个确定值的可比性。

在压缩或解压缩之后，可将熔体保持一段时间不变(例如在恒定地调节的状态参量和/或其它状态参量下)，以便在混合物中实现热平衡状态。

对压缩特性参量、尤其是压缩模量的确定值的确定可自动进行。尤其是例如在启动用于检测压缩模量的程序之后可延迟打开封闭喷嘴。

然后，例如可通过机器内部过程数据检测系统自动确定成型机的体积变化ΔV的和压力变化Δp。之后，例如可在每次射击(Schuss)后通过等式K＝V₀Δp/ΔV(其中V₀为压缩前的体积)自动确定、保存并在必要时输出压缩模量K。

通过实施、尤其是自动化实现在此描述的几点可为操作员分担许多决定并且可显著简化生产并使其更加经济。此外，通过自动化可减轻操作员的手动操作。

气体的注射和气体的引入含义相同，即这些术语可互换使用。

附图说明

从附图和相关的附图说明中可看出本发明的其它优点和细节。在此：

图1示出用于说明模塑料和气体的混合物的溶解度极限的图表；

图2示出用于实施根据本发明的方法的注塑机的一种实施方式；

图3a至3c示出用于说明溶解度极限与动压的关系的图表；和

图4a至4f示出用于说明根据本发明的方法的图表。

具体实施方式

图1示出一个图表，其中关于含气量绘出模塑料、尤其是塑化的热塑性塑料的混合物1的压缩模量K。可以看到，从一定的含气量开始压缩模量K的特征曲线急剧下降。通过竖直线标出的下降的起点表示这样一个点，从该点起塑料中的含气量如此之大，使得气体总量不再都溶解于塑料中，而是作为小气泡析出并且因此作为第二阶段存在。用竖直线标出的点被称为溶解度极限。

本发明的基础是溶解度极限的精确位置取决于模塑料和气体的混合物1的热力学状态。

对于应使用混合物1的成型过程而言，这意味着，描述混合物1热力学状态的状态参量必须位于一定范围内。否则会有气体不溶于模塑料中，这会不利地妨碍成型过程。

在阐述根据本发明的方法的实施方式之前，说明一种优选用于实施根据本发明的方法的装置/机器，即注塑机形式的成型机2，其在图2中示意性示出。

图2示出一种成型机2、在此情况下为注塑机。它具有注射单元10，以用于通过塑化塑料(大多为颗粒形式)来形成塑料熔体。

为了所述塑化，在塑化缸中设置有塑化螺杆8。通过旋转塑化螺杆8(剪切热)并加热塑化缸使塑料熔化并且随后其作为塑料熔体存在于塑化缸的螺杆前室中。形成塑料熔体的过程也被称为“配料”(Dosieren)。

此外，塑化螺杆8可轴向移动。尤其是可通过推进塑化螺杆8将塑料熔体注射到未单独示出的成型腔中。

此外，设有合模单元6，该合模单元包括两个夹板，所述两个夹板向一个待安装在其上的模具施加合模力以用于连接成型模具(也称为模具夹紧)。在所示关闭状态中由成型模具在其内部形成成型腔。

仅示意性示出用于使塑化螺杆8旋转和轴向运动的驱动装置5以及机器控制装置3。

为了将气体引入塑料熔体中，设置气体注射器9。

在该实施例中，气体注射器9与塑化螺杆8的混合部搭接地设置。

通过将气体注射到塑料熔体中，在螺杆前室(腔室)中产生模塑料和气体的混合物1。

在塑化缸与成型腔之间设置有截止装置7，该截止装置例如可构造为顶针封闭喷嘴。

截止装置7用于截止塑料熔体向成型腔中的流动。由此螺杆前室可形成封闭的腔室，混合物1可被封闭于所述封闭的腔室中。通过塑化螺杆8的轴向运动可改变如此形成的腔室的体积。

示意性示出两个传感器4，它们用于检测施加在混合物1上的力以及塑化螺杆8的轴向位置(移动行程)。用于检测力的传感器4例如可测量驱动螺杆前进的液压缸(作为驱动装置5的部件)中的液压或驱动螺杆前进的电机(作为驱动装置5的部件)的扭矩。由此通过传感器4可间接地测量动压MPP以及存在于螺杆前室中的混合物1的体积(通过塑化缸和塑化螺杆8的已知几何形状)。

当然，动压MPP也可通过螺杆前室上的压力传感器直接测量。

名称“MPP”源自MuCell过程中动压“MuCell Process Pressure发泡成型压力”的缩写。

机器控制装置3在信号技术方面与塑化螺杆8的驱动装置5和传感器4连接。机器控制装置可直接设置在机器上或者也可通过数据传输连接而远离机器地设置。

下面说明在使用图2所示的注塑机的情况下混合物1的压缩或解压缩以及压缩特性参量(在此为缩模量K)的确定值的确定。

在所述配料后，含气的塑料熔体、即混合物存在于动压MPP下，动压MPP的值是测试值之一。接着，通过推进塑化螺杆8开始压缩过程，其中，截止装置7继续保持关闭。螺杆推进在压力控制下继续进行，直至达到预定的、升高的压力。该升高的压力可以是动压MPP测试值的增加了预定压差Δp的值。预定压差Δp例如可以是400bar。

通过检测塑化螺杆8从相应于减小之前的混合物1体积的值到相应于减小之后的混合物1体积的另一值所经过的行程(螺杆行程)，可检测体积变化ΔV。在此，可在一段时间内维持所升高的压力，以确保实现平衡状态。因而当然是在这段时间之后检测螺杆行程的所述另一值。

如上所述，由检测到的螺杆行程通过已知的塑化缸6直径可检测体积变化ΔV和压差Δp。以类似的方式可确定开始压缩混合物1之前的混合物1的初始体积V₀。从这些数据可计算压缩模量K(即压缩特性参量的确定值之一)，其被定义为：

然后，可打开截止装置7并继续将混合物1注入腔中的注射过程。作为替代方案，混合物1可保持在塑化缸中，以便在动压MPP的另一测试值下检测压缩特性参量的另一确定值。

为了理解根据本发明的方法，在图3a、3b和3c中示出对于三种不同气体(图3a和3b：分子氮，图3c：二氧化碳)在相应固定的气体浓度(图3a：1.2％，图3b：0.6％，图3c：3.5％)下压缩模量K关于动压MPP测试值的确定值。

这些图还分别示出在动压MPP下降时压缩模量K的特性曲线的下降。下面描述的方法的目标在于找到一个这样的动压目标值，其尽可能低(以便将过程的能量消耗保持得尽可能低)并且同时又如此之大，使得含气的析出(气体从模塑料中解吸)不会对成型过程造成不利影响。下面结合图4a至4f说明一种相应方法。

该实施例开始于针对第一动压MPP确定压缩模量K的第一确定值，所述第一动压表示状态参量“动压”的第一测试值。该第一测试值和该第一确定值在图4a的图表中绘出。

重复该过程，从而针对第二动压MPP(第二测试值)获得压缩模量K的第二确定值。这在图4b中示出。由这两个既有值配对可确定第一补偿直线AG1形式的拟合曲线，这也在图4b中示出。

在第三步骤中，针对第三动压MPP确定压缩模量K的第三确定值，这在图4c中示出。

现在，作为针对气体在模塑料中的溶解状态的标准，检查第三确定值与拟合曲线AG1在第三动压MPP处的偏差D3是否低于极限值。

在本实施例中，极限值相对于第一补偿直线AG1定义，即比补偿直线AG1在第二动压MPP(第二测试值)处的值低2％。

也就是说，在标准范围内检查第三确定值是否比补偿直线AG1低2％以上。

在图4c中不是这种情况，因而通过另一曲线拟合来确定第二补偿直线AG2，其也在图4c中示出。

重复该过程，使得在图4d中在第四动压MPP处存在压缩模量K的第四确定值。再次检查上述标准，其中，检查结果仍为否，因为差值D4小于补偿直线AG2的值的2％。因此，在该时间点之前存在的确定值和测试值上拟合第三补偿直线AG3。

在图4e中也没有满足该标准，因为针对动压MPP的第五确定值没有比补偿直线AG3低2％以上。拟合补偿直线AG4。

但在图4f的下一步骤中已经是这种情况。压缩模量K的第六确定值与补偿直线AG4的差值D6大于补偿直线AG4的值的2％。

因此，可推断气体在第六动压MPP(即在第六测试值)处不再完全溶解于模塑料中。

因此，选择第五动压MPP(第五测试值)作为在待实施的成型过程中的动压MPP目标值，因为这是动压MPP的最低测试值，在此仍可认为气体完全溶解于模塑料中。

在此还可尝试在第六测试值和第五测试值之间进行插值，以便进一步优化动压。但这在在此选择的动压测试值的密度下并不是绝对必要的。

下面给出根据上述方案的一种特别优选的、更详细的实施例。一些压缩或解压缩的执行以及状态参量或所述另外的状态参量的相应测量(必要时结合成型过程)在此被称为“射击”(Schüsse)。

一种优选实施例的工艺流程：

1.检查可实现性：

-配料速度不应超过可能的一半(以后可能需要增加)

2.将动压例如设置为200bar，激活注射器

说明：200bar非常高，因此确保工业使用的气体含量溶解。

注意：实际动压可取决于材料和气体含量的预选择，即动压也可低于200bar。为此可使用存储的标准值。

从这里开始对循环(Schleifen)计数

1.在不改变其它设置的情况下(自稳、加浓气体)进行10次射击(如果在后续循环中仅改变MPP，则5次射击足以)。

2.迭代调整(增加/减小)配料速度，以保持配料时间(在理想情况下：新的配料时间＝紧凑配料时间；标准：时间在目标配料时间周围的5％范围内)

3.在调整配料时间之后再射击5次(过程稳定化；时间不应超出目标配料时间周围的5％范围)

4.在10次连续射击中测量压缩模量→求平均值

5.在相同压力下将测量值与前一次循环的外插值进行比较(从第三次循环开始)

6.将MPP降低10bar

7.使用目前的测量值计算补偿直线(从第二次循环起)

8.只要K-模量比外插补偿直线低1％以内，重复步骤3-8(从第三次循环起才检查该标准)

9.该偏差值之前的最后一个MPP至少相应于所需的MPP

如已经提到的，该方法也可类似地以混合物1的温度作为待优化(即最小化或最大化)的状态参量来实施。

该实施方式可全自动地在成型机、尤其是注塑机的中央机器控制单元中实现。于是操作者只需预定混合物中希望的气体含量。

Claims

1.一种用于确定混合物(1)的状态参量的目标值的方法，所述混合物确定用于成型过程并且包括模塑料和气体，其中，

-在状态参量的不同测试值下提供模塑料和气体的混合物(1)，

-分别对存在于所述状态参量的不同测试值下的混合物(1)进行至少一次压缩或解压缩，

-在压缩或解压缩时分别直接或间接地至少测量混合物(1)的所述状态参量和/或直接或间接地测量混合物(1)的至少一个另外的状态参量，

-由所述状态参量的测量值和/或所述至少一个另外的状态参量的测量值来确定表征混合物(1)压缩特性的压缩特性参量的确定值，并且

-检查涉及气体在模塑料中的溶解状态的标准，由此，借助于所述测试值和所述确定值来推断出状态参量的在气体溶解于模塑料时的最低值或最高值，并且将所述状态参量的在气体溶解于模塑料时的最低值或最高值用作所述状态参量的待确定的目标值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态参量是混合物的动压(MPP)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述状态参量是混合物的温度。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在对混合物(1)进行压缩或解压缩时控制地或调节地预定和/或测量所述状态参量的测试值。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由所述状态参量的测量值和/或所述至少一个另外的状态参量的测量值来计算混合物(1)的压力变化(Δp)和/或体积变化(ΔV)，并且将该计算的结果用于确定所述确定值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述混合物(1)的压力变化(Δp)是压力升高。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述混合物(1)的体积变化(ΔV)是体积减小。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将混合物(1)的压缩模量(K)和/或压缩性用作压缩特性参量，所述压缩特性参量的确定值被确定。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，预定所述标准，使得在确定状态参量的所述最低值或最高值时考虑所述确定值中的至少两个确定值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，预定所述标准，使得执行由确定值和测试值组成的值配对到预定的曲线类型的曲线拟合，其中，由所述曲线拟合获得拟合曲线(AG1、AG2、AG3、AG4)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预定的曲线类型为直线。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在推断状态参量的在气体溶解时的所述最低值或最高值时，推断出所述测试值中的一个确定的测试值，在所述一个确定的测试值情况下相应的确定值和/或相应的测试值至少以预定的绝对量或相对量(D3、D4、D5、D6)偏离拟合曲线。

13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在状态参量的不同测试值下对混合物(1)的提供、对混合物(1)的压缩或解压缩和对所述状态参量的测量相继地进行。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在状态参量的不同测试值下对混合物(1)的提供、对混合物(1)的压缩或解压缩和对所述状态参量的测量以及对所述确定值的确定相继地进行。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在每次确定所述确定值之一之后检查所述标准。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在相继地提供混合物(1)时使用针对状态参量的逐渐升高或降低的测试值。

17.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

-将塑料熔体用作模塑料，

-将塑料熔体的动压(MPP)或温度用作所述状态参量，

-对涉及气体在模塑料中的溶解状态的标准的检查作为对塑料熔体中的溶解状态的确定来实现，

-在腔室中提供混合物(1)、即模塑料连同气体，

-通过改变腔室的体积来实现对混合物(1)的压缩或解压缩，其中，腔室中的动压(MPP)从第一压力值改变到第二压力值，

-将塑料熔体引入成型腔中，

-由第一压力值和第二压力值计算压缩特性参量的确定值，

-由压缩特性参量的确定值确定气体是否基本上完全溶解于塑料熔体中，和/或由压缩特性参量的确定值确定气体在塑料熔体中的溶解度极限，和/或

-推断出状态参量的在气体溶解于模塑料时的最低值或最高值，并且将其用作状态参量的待确定的目标值通过使动压(MPP)最小化来实现。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述腔室中的动压(MPP)从第一压力值升高到第二压力值。

19.一种成型方法，其中，实施根据权利要求1至18中任一项所述的方法并且将状态参量的目标值用作用于所述成型方法的预定的目标值。

20.一种具有机器控制单元(3)的成型机，所述机器控制单元设置用于促使成型机(2)实施根据权利要求1至18中任一项所述的方法。

21.根据权利要求20所述的成型机，其特征在于，所述机器控制单元(3)构造用于部分自动地或全自动地实施根据权利要求1至18中任一项所述的方法。

22.一种用于确定混合物(1)的状态参量的目标值的计算机程序产品，所述混合物确定用于成型过程并且包括模塑料和气体，所述计算机程序产品包括指令，所述指令促使进行执行的计算机(3)执行以下操作：

-控制至少一个装置(2)，使得提供存在于状态参量的不同测试值下的模塑料和气体的混合物(1)，

-控制所述装置(2)，使得分别对存在于所述状态参量的不同测试值下的混合物(1)进行至少一次压缩或解压缩，

-接收至少一个传感器(4)的测量值，所述至少一个传感器(4)在混合物(1)被压缩或被解压缩时分别直接地或间接地测量所述状态参量和/或至少一个另外的状态参量，

-检查涉及气体在模塑料中的溶解状态的标准，由此，借助于所述测试值和所述确定值来推断出状态参量的在气体溶解于模塑料时的最低值或最高值，并且将气体溶解时的最低动压作为待确定的动压进行输出。

23.根据权利要求22所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品是用于实施根据权利要求1至18中任一项所述的方法的计算机程序产品。