CN1176874A

CN1176874A - 注射压紧模塑法

Info

Publication number: CN1176874A
Application number: CN97118237A
Authority: CN
Inventors: 田中裕二; 仓光匡人; 梅庭信义; 松浦良畅
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 1998-03-25
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: KR19980024455A; DE19739522C2; ID18461A; KR100254092B1; MY124557A; DE19739522A1; US5993723A; CN1069862C

Abstract

一种注射压紧模塑法,其特征在于,在模型被完全闭合并压紧之前将熔化树脂从设在相应于厚肋部的模型凹部附近的树脂浇口注射到空腔内并将气体从厚肋部注入到空腔内,随后将模型闭合并压紧,使树脂从树脂浇口回流到注射喷嘴内。

Description

注射压紧模塑法

本发明涉及一种具有厚肋件的模塑件的注射压紧模塑法，特别是涉及一种兼用夹紧力和气体压力的注射压紧模塑法。

传统上广为人知的是气体注射模塑法，其中气体被注射到模塑件的厚部内使它成空以便改善模塑件的沉陷。

在这种气体注射模塑法内，必需在极低压将熔化树脂注入到模型空腔内以便将气体注射到熔化的树脂内。结果模型的可转移性便被损坏，模塑件的外表易被损伤以致有时还需要用上漆之类补救。另外，对厚部的安排、大小、浇口的安排等进行技术调研，曾经发现，需要把所需的厚部制成空心。但所用的气体压力一般较高，气体的消耗也高，从而增加生产费用。再者，如果需要有电镀等的处理，那么电镀液容易从气体喷射孔侵入到空心部内，造成有缺陷的产品。因此，虽然很麻烦，仍然需要进行将气体注射口密封的预处理。

为了解决上述气体注射模塑法存在的问题，有一种兼用夹紧力和气体压力的注射压紧模塑法。该法例如可这样做，在模型还没有完全闭合之前将熔化的树脂注入到模型内，在将模型夹紧加压使熔化树脂到达厚部后，再将气体注射到厚部的树脂和模型之间。

这样一种兼用夹紧力和气体压力的注射压紧模塑法在要模塑一个在局部具有厚部如凸台等的模塑件时被认为很有效。虽然这样一种模塑件在采用通常的注射模塑法时，在厚部上很易产生沉陷以致损害其外观。但在采用上述的兼用夹紧力和气体压力的注射压紧模塑法时就没有这样的问题并可防止沉陷的产生，从而能容易地制出具有优越外观的模塑件。

但上述兼用夹紧力和气体压力的传统注射压紧模塑法存在着下列问题。

在模型被夹紧完毕并维持夹紧压力后，将气体注入，虽然能容易地使气体压力直接作用在局部的厚部如凸台等上，但很难使气体压力充分作用在一个连续的厚部如肋等所有的面积上，因为被维持着的夹紧压力已使模型内熔化树脂的压力增加。因此，当一连续的厚部如肋等被形成时，必需增加气体压力或提供多个气体注射口。结果厚部的设计不可避免地由于要注射气体的原因而会受到限制，而所制出模塑件内沉陷的程度仍然会不能令人满意。

本发明就是要解决兼用夹紧力和气体压力的传统注射压紧模塑法中存在的上述问题。本发明的一个目的就是要提供一种注射压紧模塑法，该法须容易使用，并能用于在大范围内设有厚部的设计，所用气体压力较低，能够稳定地模塑出一个带有厚部的模塑件而可没有沉陷却具优越的外观。

为了达到上述目的，按照本发明的第一方案提供一种注射压紧模塑法，其中熔化树脂是在模型还没有完全闭合时注入到空腔内的，然后闭合模型并压紧，熔化树脂就可形成一个具有厚肋的模塑件，该方法包括下列步骤：在厚肋部附近设置一个树脂浇口，从树脂浇口注入树脂；在模型尚未闭合并被压紧之前从厚肋部注入气体使气体在厚肋部的树脂和模型之间流动；然后闭合模型并压紧，使树脂从树脂浇口回流；并使气体继续在厚肋部附近流动。

另外按照本发明的第二方案提供一种注射压紧模塑法，其中熔化树脂是在模型还没有完全闭合时注入到空腔内的，然后闭合模型并压紧，熔化树脂就可形成一个具有厚肋的模塑件，该方法包括下列步骤：在厚肋部附近设置一个树脂浇口，从树脂浇口注入树脂；然后闭合模型并压紧使树脂从树脂浇口回流；与此同时或在其后从厚肋部注入气体并使气体在厚肋部附近流动。

按照本发明的兼用气体压力和夹紧力的注射压紧模塑法还包括下列步骤：采用一个气体注射口大致设在树脂浇口对面的模型；在模型被闭合和压紧完成以后紧接着降低压紧压力。

从下面结合附图所作的说明中当可对本发明的上述和其他一些目的和特点有更清楚的了解，其中：

图1为示出本发明所用模型的一个范例的剖视图；

图2A为示出按照本发明要模塑的模塑件的一个例子的顶视图，图2B为按图2A中IIB-IIB线切开的剖视图；

图3A到3C为用来说明按照本发明第一实施例的注射压紧模塑法的图解；

图4A和4B为用来说明按照本发明第二实施例的注射压紧模塑法的图解；

图5A和5B为示出按照本发明要模塑的模塑件厚部形状的一个例子的剖视图；

图6A和6B为示出按照本发明要模塑的模塑件的另一个例子的图解；

图7为示出一个用在例4中的模型的剖视图；

图8A为示出一个在例4中模塑出的模塑件的后视图，图8B为图8A中按VIIIB-VIIIB线切开的剖视图。

现在结合附图对本发明的较优实施例作较详细的说明。

图1为示出本发明实施例所用一个模型的例子的典型图。在本发明的方法内，所用模型的空腔1可不开启而模型可少量开启或半开启如图1所示，熔化树脂就在模型尚未完全闭合(少量开启或半开启)的状态下被注入空腔1内。

空腔1被设计用来模塑一个模塑件10，其形状如图2A和2B所示，其中在模型2的开启、闭合方向上的一个端侧面是敞开的，而另一个端侧面及其周边是封闭的，如同一个包装盒、一个电气设备的壳体、一个小箱之类的门、一个化妆修饰台、作为汽车上的外部零件可包括一个车轮盖，一个缓冲垫、一个气流偏导器等，作为内部零件可包括一个仪表板、一个门的衬里、支柱等。

下面对模型2作较详细的说明。空腔1是在一个移动模2a和一个固定模2b之间形成的如图1所示。虽然在图上移动模2a为一凸模，而固定模2b为一凹模，但若反过来即固定模2b为一凸模，而移动模2a为一凹模也是可以的。

在移动模2a的侧面上形成一个与模塑件的厚肋部11对应的凹部4，而在固定模2b的侧面上在靠近凹部4处则设有一个树脂浇口9。另外，在移动模2a的侧面上设有一个穿透移动模2a的顶出销6，使顶出销6的前端面在顶出销6与凹部4交叉的位置上面对空腔1。顶出销6由一个套管6a和一个插在套管6a内的轴销6b构成。在套管6a和轴销6b之间留出一个间隙作为压力气体的通路。顶出销6的后端与压力气体通路7接壤。只要顶出销6的前端面能面对凹部4，顶出销6的位置便可合乎需要。

通过压力气体通路7供应的压力气体从顶出销6的后端经过在套管6a和轴销6b之间的间隙，从顶出销6前端部的气体注射口5被输送到空腔1内。标号8a到8d代表密封材料。

按照本发明第一实施例的注射压紧模塑法，采用具有图1所示结构的模型2来模塑图2A和2B所示的模塑件10，将作为一个例子结合图3A到3C来具体说明。顶出销6在图3A到3C中只是简略地示出。

首先，在模型2少量开启如图3A所示的状态下，用注射喷嘴20将熔化树脂3从树脂浇口9注射到空腔1内。作为树脂，一般注射模塑法或一般挤压模塑法使用的热塑性树脂都可广泛使用。另外，热固性塑料也可根据需要使用。再有，各种填充剂如填料、增强纤维等，或各种添加剂如增塑剂、润滑剂、紫外光吸收剂、染料、颜料、防雾添加剂、防静电添加剂、火焰延迟剂等都可添加到这些树脂内。

其次，从气体注射口5如图3B所示，将压力气体注射到空腔1内。作为气体，可用惰性气体如氮之类空气等。为了防止气体致黄或类似情况，最好采用惰性气体如氮之类。另外，由于在按照本发明的模塑法内采用低压气体(例如60kg/cm²或更低)能模塑出令人满意的模塑件，即使采用空气也没有问题。在这种情况下，由于容易生产压缩气体和供气设备。因此模塑费用可比采用氮气之类时低。

注射气体并不需要专用控制，气体可以一直在注射。另外，当气体注射的定时和持续时间由模塑机以注射开始信号、模型夹紧开始信号等来控制时，气体消耗将更为有效。

注射压缩气体并不限于通过顶出销6而实现的方法，它也可用在模型2内另外形成一条压缩气体通路的方法来实现。例如气体可由气体注射模塑法内使用的气体供应设备来供应。

接下来，将模型2闭合并压紧如图3C所示，从而使在空腔1内的树脂从树脂浇口9回流。具体地说，模型2是在注射喷嘴20的喷嘴口21仍然开启时被闭合并压紧的，结果能使树脂从树脂浇口9回流到注射喷嘴20内。此外，在熔化树脂注射完毕后，喷嘴口21可一度予以封闭，然后将模型2闭合并压紧以便使树脂在空腔1内展开。在这种情况下，当模型2保持闭合并被压紧时将喷嘴21重新开启，也能使树脂流回到注射喷嘴20内。在任一种情况下，当树脂回流时注射螺钉22便后退。

这种注射螺钉22的后退动作也可在模型2的闭合和压紧的同一时刻被强制执行。具体地说，当模型2被闭合并压紧或模型的夹紧压力被增加时，注射螺钉22可被控后退一个预定的数量，例如，用一开始信号指出模型2的闭合并被压紧或检测模型的夹紧力或开启量，使注射螺钉22由于使用这个检测信号而可被控制。

在模型2被闭合并压紧完毕后，模型2在这状态下被保持一个预定的时间。在模塑件冷却后，模型2被打开，模塑件10被取出。

其次，按照本发明第二实施例的注射压紧模塑法，采用具有图1所示结构的模型2来模塑图2所示的模塑件10，将作为一个例子结合图4A和4B以与上述实施例相同的方式来具体说明。顶出销6在图4A和4B也只是简略地示出。

首先，在模型2少量开启如图4A所示时用注射喷嘴20将熔化树脂3从树脂浇口9注射到空腔1内。

其次，当模型2被闭合并压紧如图4B所示时使空腔1内的树脂从树脂浇口9回流。另外，与此同时或在模型2被闭合并压紧后，上述压缩空气从气体注射口5被注射到空腔1内。与按照本发明第一实施例的注射压紧模塑法相同，当树脂回流时，注射螺钉22便后退。

按照本发明的注射压紧模塑法，当模型2被闭合并压紧时，树脂从设在厚肋部11附近的树脂浇口9回流，结果可极其有效地减少厚肋部11上的树脂压力。因此能够可靠地将气体引入到厚肋部11的周边上而可不需过分增加气体压力。

在按照本发明第一实施例的注射压紧模塑法内，气体在模型2被闭合和压紧之前就被注射到凸模2a和熔化树脂3之间并使它有一定程度的流动，然后当模型2被闭合并压紧时最好被引入到厚肋部11的周边上，该厚肋部11比具有正常厚度的部分(薄部)冷却得慢并具有高度流动性。另外，在按照本发明第二实施例的注射压紧模塑法内，气体是在模型2被闭合和压紧后用与上述相同的方式被注射到模型2内并最好引入到厚肋部11的周边上。因此能够有选择地压迫厚肋部11从而能增加气体的加压效果。气体压力会随着气体的流动、模型2的少量开启和气体注射口5的树脂压力(该压力根据在那种条件下装入的树脂数量而变)而变化，但气体压力可以是60kg/cm²或更少。在正常情况下如气体压力为5到40kg/cm²就可得到令人满意的效果。

另外，在按照本发明的注射压紧模塑法内，当模型被闭合并压紧时，随着树脂的回流，压紧的范围可扩大，这样在空腔内的树脂压力便可均匀分布。因此，特别是当模塑如图2所示的盒状模塑件时，有可能使施加的压力充分地作用在模塑件的端部(盒状形状的侧边部)。

按照本发明的注射压紧模塑法所制出的模塑件并不完全反映空腔1的形状，这是因为厚肋部11已被气体加压。那就是说，图2中的模塑件10的厚肋部11将具有一个A-A截面，例如图5A或5B所示。在图5A和5B中的虚线指空腔表面，而在空腔表面和厚肋部1 1之间的空隙内气体被包围或是在流动。厚肋部11的最终形状取决于相应于厚肋部11的空腔的形状、装入树脂的数量，被包围的气体的数量和压力，等等。但不必担忧模塑件的外观受到损害，因为可将厚肋部如肋条、凸台之类形成在模塑件的后背。

在按照本发明的注射加压模塑法中，正常厚度的部分并不被气体直接加压而正常表面(与厚肋部11相反)是由机械压力机加压的，只有厚肋部11是由气体加压的。这种气体压力施加在这种厚部上可改善其外表的沉陷。

在按照本发明的注射压紧模塑法中，气体可有选择地被引入到冷却得较慢并具有高流动性的厚部的周边上。因此，气体注射口5被设在气体注射口5与相应于模塑件厚部的凹部4交叉的位置上。另外，最好使气体注射口正对树脂浇口9。这样，当模型2被闭合并压紧时，由于树脂的回流能极其有效地减少在气体注射口5部分的树脂压力，因此能顺利地继续引入气体。

当要模塑的模塑件10具有多个独立的厚部11a和11b如图6A所示时，最好采用在与各该厚部相交的位置上分别设有多个气体注射口的模型。

另外，也属较好的办法是在两个厚部11a和11b之间另设一个厚部11c把它们连结起来并使所有厚部都连在一起如图6B所示。这样就可能通过一个气体注射口使气压压力作用到所有厚部上。但当厚部的总长度特别长时，最好还是设置多个气体注射口。在这种情况下，除了注射熔化树脂的树脂浇口9外，还可在各该气体注射口的相对位置上分别设置树脂回流用的树脂浇口。

另外，在按照本发明的注射压紧模塑法中，最好在模型的封闭和压紧都完成后，即在所预定的压紧时间刚好过去或模型的可移动侧抵达预定的压紧完成位置后最好立即降低压紧压力。

最后，如果压紧压力被降低，气体就能较可靠地被引入到模塑件上距离气体注射口较远的周边部的厚部上。在那时候压紧压力可定为低于当熔化树脂被注射并装入时的模型夹紧力，或低于当模型被闭合并压紧时所加的压力。最好在所加压力P₁和气体压力P₂之间建立起P₁(kg/cm²)≥P₂(kg/cm²)之间的关系。

按照本发明，模塑件10的表面状态特别是那些压缩气体没有加压的表面，由于压缩气体的加压使它压入到空腔表面16上而可被改善。因此最好将压缩气体加压在模塑件上使用时不易见到的那一侧。例如就电气设备的壳体言，最好使压缩气体加压在内表面侧。

现在说明几个例子和对照例。

在下面所示的对照例1到2和例子1到3中，每一例都采用图1所示的模型模塑出图2所示的模塑件10。

所采用的模塑机为Komatsu有限公司制造的IP.1050注射模塑机，该机的移动模在模塑时可被随意移动并停留。模型夹紧力、加压压力、加压率和加压开始位置在该模塑机中都可设定。

树脂浇口9和气体注射口5在模型2内相互相对地设置着。在移动模2a内相应于模塑件厚部11的凹部4因此被制成与气体注射口5相交。注射喷嘴20，例如在图3A到3C中所示，有一热流道和冒泡口的结构。顶出销6是由内径为2mm、外径为4mm的带台阶的套管6A和外径为1.98mm的轴销6b组成，间隙不能具体调节。另外，顶出销6的前端部(注射口5)相对于模塑件被制成平的。

在模塑件10中，顶表面为250mm×250mm(顶表面的厚度可自由设定)，四个侧面的高度为80mm(侧面的拨模角为10度)。一个3mm宽和5mm高的肋(厚部11)沿径向被设在顶表面的后背。

使用四种树脂，即ABS(STYLUCK191F)、变性的PPE(ZYLON220Z)、ABS-GF(STYLUCK R220A加有10％GF)、和HIPS(STYLON 408)，模型温度被设定为70℃。

对照例1

在间隔片被插入到移动模侧面和固定模侧面之间以资将顶表面的厚度固定为2mm的状态下，将重量为通常注射模塑件98％的树脂注射到模型内，模型被300吨的模型夹紧力完全夹紧。在完成注射后立即将压力为75kg/cm²的氮气压入到模型内历时30秒。在冷却完毕后，模型被打开，模塑件被取出。这样制出的模塑件的沉陷程度比通常的注射模塑件有所改善，但并未达到令人满意的程度。

对照例2

在模型被少量开启(顶表面部的厚度为4mm)的情况下完成熔化树脂的注射后，模型立即被闭合和压紧。然后，调节装入熔化树脂的数量使最终产品的厚度为2mm，压紧压力被定为150kg/cm²。在压紧完成后立即将压力为70kg/cm²的氮气压入到模型内历时30秒。在冷却完毕后，模型被打开，模塑件被取出。在所制出的模塑件中，与通常的注射模塑件相比，沉陷的程度有所改善，但并没有达到令人满意的程度。

例1

在模型被少量开启(顶表面部的厚度为4mm)的情况下完成熔化树脂的注射后，模型立即被闭合和压紧，同时注射螺钉被后退9mm。其时装入熔化树脂的数量被调节使最终产品的厚度为1.8mm，压紧压力定为150kg/cm²。在压紧完成后立即把压力为55kg/cm²的氮气压入模内历时30秒。在冷却完毕后，模型被打开，模塑件被取出。与对照例2比较，本例所制出的模塑件的沉陷程度可改善很多。

例2

模塑用与例1相同的方式完成，只是在模型被闭合并压紧使模塑件的厚度达到1.8mm后紧接着将模型的夹紧压力从150kg/cm²降低到80kg/cm²，另外一个不同处在于氮气在压力为35kg/cm²被注入到模型内。这样制出的模塑件的沉陷程度可以得到例1那样的改善，尽管所用的气体压力较低。

例3

模塑用与例2相同的方式完成，只是气体是在熔化树脂的注射开始时同时被注入模型内。这样制出的模塑件的沉陷程度可以得到例1那样的改善，尽管所用的气体压力较低。

例4

用与例3相同的方式模塑图8A和8B所示的模塑件10，但在所用的模型内树脂浇口9和气体注射口5都设在同一侧(固定模2b的一侧)如图7所示。就模塑件10而言，其尺寸为250mm×250mm，厚度为1.8mm。另外有3mm宽、5mm高的肋条设在模塑件10的后背。这样制出的模塑件的沉陷程度可以得到例1那样的改善，尽管所用的气体压力较低。

表1示出按照上述对照例和例子制出的模塑件，其沉陷程度的实测结果和外观的视觉评价。

表1

	沉陷程度的实测结果(μm)	外观的视觉评价沉陷、闪亮等
	沉陷程度的实测结果(μm)	外观的视觉评价沉陷、闪亮等	对照例1对照例2例1例2例3例4	1071或更小1或更小1或更小1或更小	不好不好良好良好良好良好

以上所述本发明具有下列效果：(1)当模型被闭合并压紧时，树脂能从设在厚肋部附近的树脂浇口回流，致使厚肋部的树脂压力极其有效地减少。因此便能可靠地将气体引入到厚肋部的周边上。从而不必牺牲在压紧模塑法内的树脂延伸效果，而可用低压气体有选择地对厚肋部加压，这样便可能提高气体的加压效果。

(2)当模型被闭合并压紧时随着树脂的回流压紧范围能被扩大，因此在空腔内的树脂压力可均匀分布。从而，特别是当盒状模塑件被模塑时便可能使压紧压力充分地作用在模塑件的端部上。

(3)因此，本发明能以较低的气体压力应用到在大范围内设有厚部的设计上，并能稳定地模塑出带有厚部的模塑件，表面没有沉陷而有优越的外观。

以上所述本发明的较优实施例是为了图示和说明的目的作出的。我们并不希望它们已完美无缺，也不希望将发明限制在所公开的精细形式内，根据上述启示或从本发明实践中的收获可能作出各种修改和变化。实施例的选定和描述是为了说明本发明的原理及其实际应用，使本行业的行家能够在各种实施例中利用本发明并为适合所设想的特殊用途作出各种修改。因此要求本发明的范围只能根据所附的权利要求及其等价物来限定。

Claims

1.一种带厚肋模塑件用的注射压紧模塑法，所说方法包括下列步骤：

在空腔的厚肋部附近设置一个树脂浇口；

在模型尚未完全闭合的状态下将熔化树脂从所说树脂浇口注射到所说空腔内；

将气体从所说厚肋部注入到所说空腔内使所说气体在所说厚肋部的树脂和所说模型之间流动；

此后在完全闭合所说模型而压紧所说树脂时使所说树脂从所说树脂浇口回流；

使所说气体继续在所说厚肋部的所说树脂的周围流动。

2.按照权利要求1的注射压紧模塑法，其特征为，所说模型的气体注射口被大致设置在所说树脂浇口的对面。

3.按照权利要求1的注射压紧模塑法还包括一个步骤，即在完成所说模型的完全闭合后紧接着降低压紧压力。

4.按照权利要求1的注射压紧模塑法，其特征为，可用注射开始信号、模型夹紧开始信号来控制气体注射的定时和持续时间。

5.按照权利要求1的注射压紧模塑法，其特征为，设有与所说模塑件的多个厚肋对应的多个气体注射口。

6.一种带厚肋模塑件用的注射压紧模塑法，所说方法包括下列步骤：

在空腔的厚肋部附近设置一个树脂浇口；

接下来在完全闭合所说模型而压紧所说树脂的同时使所说树脂从所说树脂浇口回流；

与此同时或在其后将气体从所说厚肋部注入到所说空腔内使所说气体在所说厚肋部附近流动。

7.按照权利要求6的注射压紧模塑法，其特征为，所说模型的气体注射口被大致设置在所说树脂浇口的对面。

8.按照权利要求6的注射压紧模塑法还包括一个步骤，即在完成所说模型的完全闭合后紧接着降低压紧压力。

9.按照权利要求6的注射压紧模塑法，其特征为，可用注射开始信号、模型夹紧开始信号来控制气体注射的定时和持续时间。

10.按照权利要求6的注射压紧模塑法，其特征为，设有与所说模塑件的多个厚肋对应的多个气体注射口。