注射壓縮成型系統和方法
【專利說明】注射壓縮成型系統和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2014年10月30日提交的美國實用新型申請號14/528,069以及2013年10月31日提交的美國臨時專利申請號61/898，166的優先權，這兩個申請的全部內容都包含在本文中，以作參考。
技術領域
[0003]本發明涉及塑料注射成型系統、方法以及用該方法產生的產品。
【背景技術】
[0004]本部分提供涉及本
【發明內容】
的背景信息，所述背景信息不一定是現有技術。
[0005]塑料零件如車底的封閉部分可用于減少車底顛簸的氣流。風阻器或板必須是薄的，以降低重量和成本，同時也要由提供足夠剛度保持部件的幾何形狀的聚合物材料制成。目前，這些部件使用起始時擠壓出薄壁(約1.5至2.0毫米)塑料片材的熱成型方法制成。所擠壓出的片材其后采用一個或多個模或模具加熱成型，造出部件的整體幾何形狀或形狀，包括加強零件、加勁肋、緊固孔等。該部件最后模切產生其最終或完成的幾何形狀。熱成型件因此需要多個生產步驟，增加生產成本和時間。熱成型的局限性也在于，零件如定位于緊固件將被安裝之處和高壓位置的加厚加固墻不能在熱成型步驟中造出，熱成型只局限于片材的均勻壁厚，因此這些部分必須在之后的生產步驟中加入(例如通過粘合劑或熱粘合)。
[0006]眾所周知，注射成型方法比熱成型提供更多的部件幾何形狀。然而，已知的注射成型方法無法產生表面積為所需厚度范圍內幾平方英尺的部件，因為材料太快固化，以至于不允許塑性材料完全流過整個模具。在已知的注射成型方法中，注塑半模通常在高壓下保持相互之間有一間隙，所述間隙是界定部件最終或所需壁厚的間隙(例如2.0至3.0毫米)。由于熔化的塑料必須流到模具的遠端，這樣會使用多個閘或澆口，增加了模具成本。此外，使塑料流遍整個模具所需要的時間在模具造成極大的壓力，因為塑料在注射階段隨即開始冷卻和加厚。因此，傳統的注射成型需要高噸位壓力機(每平方英寸約1-3噸)，以在壓力下注射熔化的塑料時保持半模的位置。傳統的注射成型方法需要大約4秒的總模具填充時間，但不包括約45秒的冷卻時間。
【發明內容】
[0007]本部分提供本公開的總體概述，不是其全部范圍或全部特征的全面公開。
[0008]根據幾方面，注射壓縮成型系統包括一個模，其具有固定的第一半模和可相對第一半模移動的第二半模。第二半模最初的定位使第一和第二半模之間的空腔界定第一間隙，第一間隙的大小能容納一種熔化聚合物材料的非固定形狀漿狀注料，其通過使用注射成型裝置注入空腔。第一間隙被設置為防止漿狀注料填充空腔。移動裝置在漿狀注料注射期間或之后立即使第二半模向第一半模移動，在第一和第二半模之間造成比第一間隙小的第二間隙。第二間隙界定成品部件的厚度。第二半模朝著第二間隙的移動對漿狀注料進行壓縮，直至在第一和第二半模之間造出成品部件。根據幾方面，注射漿狀注料和壓縮漿狀注料所需的總時間少于或等于1.0秒，而根據進一步方面是少于或等于5.0秒(3.0秒為最長注射時間和2.0秒為最長模壓時間)。
[0009]根據其它方面，注射壓縮成型方法有第一蓄能器移動的注塑螺桿、具有固定的第一半模和可移動的第二半的模以及與第二半模對齊的位置控制高速夾。所述方法的步驟包括:起始時定位第二半模，使第一和第二半模之間的空腔界定第一間隙;通過來自第一蓄能器的壓力移動注塑螺桿，以使熔化聚合物材料的非固定形狀漿狀注料注入空腔，其中漿狀注料不填充空腔;在漿狀注料注射期間或之后驅動高速夾，以使第二半模朝著第一半模移動，從而對漿狀注料進行壓縮，直至在第一和第二半模之間形成比第一間隙小和界定成品部件厚度的第二間隙;及在2.0秒或更短時間內，或根據幾方面，在0.7秒或更短時間內執行移動和驅動步驟(模壓步驟)。
[0010]從此處提供的描述，進一步的應用領域將變得顯而易見。在
【發明內容】
中的描述和特定例子僅為了說明性的目的，且不欲限制本公開的范圍。
【附圖說明】
[0011]這里描述的附圖僅為了示出所選的實施例，而不是示出全部可能的實施方式，并且不旨在限制本發明的范圍。
[0012]圖1是本發明的注射壓縮成型系統中，聚合物材料構成的漿狀注料在半模之間形成后的不意圖；
[0013]圖2是示出圖1進一步的狀態，其中在模壓步驟使半模閉合后半模和成品部件的示意圖；
[0014]圖3是在模壓步驟之前聚合物材料的非固定形狀漿狀注料的俯視圖；及
[0015]圖4是使用本發明的注射壓縮成型方法所造出的成品部件的俯視圖。
[0016]附圖中相應的標號表不相應的部件。
【具體實施方式】
[0017]現在將參考附圖更全面地描述實施例。
[0018]現參照圖1。根據幾方面并且大體上參考圖1，注射壓縮成型系統10包括具有連接到混合室16的螺桿段14的模塑成形機12。樹脂儲器20的樹脂材料18如樹脂珠被轉移到混合室16。一種顆粒狀的泡沫或發泡劑22可被提供，其從發泡劑儲器24經由傳輸管線23轉移到混合室16。發泡劑22的體積相對于樹脂材料18的體積被控制，以便在將于模塑成形機12形成的熔化混合物中提供發泡劑對樹脂所需的百分比。
[0019]根據其它方面，泡沫或發泡劑22最初可以氣體形式存儲在發泡劑儲器24。氣體用作發泡劑22時，發泡劑22可被引入到熔體流。此外，氣體用作發泡劑22時，通向混合室16的傳輸管線23并不使用，而是通過獨立的氣體傳輸管線25將氣體直接轉移到螺桿段14。
[0020]使用發泡劑22時，樹脂材料18和發泡劑22以預定的重量和/或體積百分比，在混合室16內混合，并作為樹脂和發泡劑的一個整體體積被轉移到螺桿段14。樹脂材料18可以是多種熱塑性材料中之一，包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、熱塑性聚烯烴、脂族聚酰胺、離聚物、丙烯腈-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯或其它聚合材料，包括填充的變體(例如滑石礦物和玻璃)。
[0021 ] 加熱裝置26連接到螺桿段14。螺紋28在注塑螺桿32上形成，螺紋28和注塑螺桿32同樣可旋轉并軸向地容納于螺桿段14內。螺紋28的紋峰之間的腔容納樹脂18和發泡劑22的體積。樹脂18和發泡劑22容納于螺桿段14時，注塑螺桿32如圖1所示在起始時通過軸向移動朝回縮方向“A”定位。樹脂18和發泡劑22通過注塑螺桿32的旋轉利用螺紋28軸向地移動。一種樹脂/發泡劑混合物30通過使用加熱裝置26在螺桿段14加熱樹脂18和發泡劑22而形成，并在壓力下液化，以防止發泡劑22產生的氣體過早使混合物膨脹。
[0022]樹脂/發泡劑混合物30通過一單向閥流裝置傳輸，通過螺紋28的旋轉和軸向移動，傳送到螺桿段14的混合物接收部36內；所述單向閥流裝置根據幾個方面是一個止回閥34。止回閥34的定向使樹脂/發泡劑混合物在螺桿段的混合物接收部內只向注射壓縮模38流動。當混合物30進入混合物接收部36，混合物30有助注塑螺桿32朝回縮方向“A”軸向移動。
[0023]加熱形成混合物30，在混合物接收部36形成混合物30的預定體積后，注塑螺桿32的旋轉停止，注塑螺桿32隨后朝注射方向“B”軸向平移以注入混合物30 ο混合物30作為材料的注料從混合物接收部36注入到注射壓縮模38。具有預定直徑的螺桿體40界定螺紋28根徑，從而界定由樹脂18和發泡劑22填充的從根徑到螺桿段14內壁的間隔。止回閥34的定向防止了注射期間混合物30的倒流(朝回縮方向“A” )。
[0024]注射壓縮模38包括固定的第一半42和可移的第二半44，每一個都具有溫度控制條46或48，其設有冷卻劑，使模具的溫度被控制在10°C-80 °C之間。第一和第二空腔半部42，44最初垂直排列，彼此之間形成約為4.0至10.0毫米的間隙“C”。這與傳統的注射成型方法形成了對比，傳統的注射成型方法將半模保持在所需的最終間隙，所述最終間隙視乎成品部件的標稱壁厚而定，并在注射混合物注入模具時對兩個半模施加高壓。
[0025]塑性樹脂混合物30通過貫穿固定的第一半42的點滴注射器50注射。因此，具有無固定幾何形狀的熔化塑料注射混合物30的“漿狀注料”52在第一和第二半模42，44彼此隔開，形成最初模具位置或間隙“C”時，定位于第一和第二半模42，44之間。根據幾方面，多個蓄能器54，56，58的輸出與注塑螺桿32—致，以最大限度地提高注塑螺桿32的速度，最理想的目標是使漿狀注料52的注射時間為大約0.2到0.7秒和根據幾方面最長至大約3.0秒。
[0026]為了旋轉螺紋28和朝注射方向“B”軸向地移動注塑螺桿32，可提供一種具有液壓栗62連接到蓄能器54，56，58的液壓系統60。液壓栗62產生的液體壓力連同蓄能器54，56，58產生的壓力在第一和第二半模42，4