专利名称：注射模制方法
技术领域：
本发明涉及一种注射模制一个物品或多个物品的方法。特别是，本发明涉及由塑料材料注射模制容器和用于容器的型坯。
背景技术：
由塑料(特别是热塑性聚合物)注射模制物品在本领域中已知。特别是，由塑料注射模制容器和用于容器的型坯在本领域中很普通。常常希望注射模制具有较小壁厚的塑料容器，例如用于降低材料成本。当需要注射模制具有高L/T比(其中L是熔融塑料从注射进口的流动长度，T是壁厚)的容器时，在注射进口处必须有高注射压力，以保证模具空腔充满熔融塑料。注射进口起到限制材料流过的作用，且与注射进口直接相对的壁部分也限制材料流入空腔中。试图降低在注射进口处的高注射压力的普通方法是以更快注射速率来注射熔融塑料以及升高熔融温度以降低熔融粘度，以使得模具能够由熔融塑料材料填充。还已知为了降低填充压力，能够在设计容器时增加基部厚度，特别是在注射进口区域中。该注射进口区域也是注射模制的最热区域。由于在侧壁中的所有材料必须横过基部流动，所以在确定于静止外皮层(该静止外表皮层在第一填充阶段中铺设)之间的内部间隙内，基部冷却一直是问题。对于横过基部的这种层流的另一个问题是表皮逐渐固化，并因此变厚，从而使流动槽道变窄。这引起对材料流动的进一步限制。所有这些总体需要使得熔融材料以更快的速度流入空腔中，为此人们需要增大填充压力。更高的填充压力又需要更高的夹具压力，以抵消在型芯的端部上的液压力。本领域的读者很容易知道为什么用来制造塑料包装的注射模制机器需要有非常高的注射速度和压力以及非常硬的压板，以便制造看起来是简单容器或型坯的物品。本领域需要一种具有成本效益的、性能强的注射模制方法，它至少局部克服上述已知方法的各种问题。特别是，需要一种用于注射模制的方法和一种用于该方法的装置，它适合制造具有较长的流动长度壁厚比和/或较低材料应力的注射模制物品，例如容器、用于容器、盖、桶、罩等的型坯，它们能够使用普通注射模制机器来生产，因此能够在问题最小的情况下对接到普通生产实践中。
发明内容
本发明的目的是至少部分满足容器制造领域中的这些要求。本发明提供了一种注射模制物品的方法，该方法包括以下步骤(a)提供注射模具，该注射模具包括第一和第二模具部件，并有第一和第二模具部件中的一个的至少一个活动部分；(b)将第一和第二模具部件布置成完全封闭结构，以便在它们之间确定用于模 制物品的模具空腔，在完全封闭结构中，第一和第二模具部件确定了空腔外表面，该空腔外表面确定了要在模具空腔内模制的物品的外部形状；(c)在空腔的注射进口处将熔融材料注射至空腔内；(d)在注射步骤中，使得第一和第二模具部件中的一个的至少一个活动部分从确定要模制的物品的前部位置运动至后部位置，从而增加在完全封闭结构中的模具空腔的容积，并减小空腔的流动长度/厚度比率；(e)使得模具空腔充满熔融材料；以及(f)在填充模具空腔之后使得 该至少一个活动部分从后部位置返回至前部位置，从而使得多余的熔融材料通过注射进口而往回排出。在模具基本填充之后，模具表面恢复至它的初始位置。这并不增加部件重量或冷却时间。多余材料逆着较低的保持阶段压力而通过打开的注射进口推回。优选是，该至少一个活动部分通过施加由促动器施加的外部压力而推压至前部位置，并通过注射熔融材料的压力而运动至后部位置。促动器压力可以小于20巴，且当采用20:1的面积比率时通常通过压缩空气来施加，其中20是促动器的面积，I是运动空腔部件的投影面积。本领域技术人员很容易知道，更小的促动器可以在更大压力的情况下使用，例如通常使用液压促动器系统，即140巴。可以提供单个促动器用于多个模具空腔。优选是，在注射的材料固化之后，施加的外部压力在注射材料的冷却过程中减小。这能够在冷却阶段开始时激发，或者在很短延迟之后激发，以便能够减小压力。这样的优点是在打开模具之前减小空腔压力。这减小了冷却时间。因此，本发明提供了一种方法，它通过使得至少一个关键模具部件能够在注射之前或注射过程中向后运动以有效减小L/T比率，从而在注射过程中有效改变L/T比率。在施加给模具内的材料的填充和保持阶段之后，模具部件复位。由于没有来自模制机器的相反填充压力，这大大减小了所需的力，因为材料已经充分填充空腔，且任何收缩都将通过保持阶段来基本适应。在L/T为200:1或更大的非常薄壁容器的情况下，没有保持阶段，并允许压力降低至零。也可选择，容器的L/T比率为50:1或更大，其中L是熔融塑料从注射进口流动的长度，T是壁厚。也可选择，容器的L/T比率为50:1，塑料是固有粘度为至少O. 7的聚对苯二甲酸乙二醇酯。也可选择，容器的L/T比率可以为200:1或更大，塑料材料可以有大于50的熔融流动指数(MFI)。在一个特殊实施例中，本发明采用了一种在注射模制机器中的模具，其中，要模制的注射材料的填充压力通过使得芯或芯的一部分远离注射进口来控制。也可选择，能够以相同方式来使得空腔或空腔的一部分运动。在各种情况下，模具部分的这种运动能够改变模具空腔的基部部分的容积，并增加对着注射进口的基部厚度，因此减小L/T比率，从而降低注射材料的填充压力。在最优选的实施例中，模具提供有注射进口，该注射进口没有阀。该方法能够用于注射模制各种物品，例如用于容器、罩、盖、桶等的PET型坯，这些物品能够为圆形，但是也可选择为非圆形或非倒圆结构，例如矩形结构。
下面将参考附图通过实例介绍本发明的实施例，附图中图I是穿过具有活动芯的注射模具的示意剖视图，该注射模具用于根据本发明第一实施例的方法中。
具体实施例方式参考图1，图中表示了用于根据本发明第一实施例的方法中的注射模具(2)，用于例如由聚酯(特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯PET)来注射模制型坯，该型坯用于随后吹塑成形以便形成L/T小于100:1的容器。尽管实施例表示了型坯，但是本发明也能够用于模制其它物品(如上所述)和使用其它热塑性树脂。型坯(50)为空心体，具有基部(52)和侧壁(54)。要进行模制的热塑性材料通过供给喷嘴(4)而注射至注射模具(2)的固定部件(6)中，该固定部件(6)局部确定注射模具空腔(10)。供给喷嘴(4)的注射进口(5)开口至空腔(10)内。固定部件(6)形成空腔(10)的外表面(12)，该外表面(12)在使用中确定要注射模制的物品的外部形状。多个颈部分裂件(14)布置在空腔(10)的、远离供给喷嘴(4)的端部(15)处。颈部分裂件(14)形成为模制要进行吹塑模制的物品的一端的外形(在该实施例中，型坯的颈部完成部分用于随后吹塑模制以便形成瓶)。在注射模制材料固化后当注射模制物品从空腔(10)中取出时，颈部 分裂件(14)也支承注射模制物品。芯支承件(16)与多个颈部分裂件(14)相邻，并且具有中心孔(18)，细长进口芯(20 )可滑动地接收于该中心孔(18 )中。细长进口芯(20 )可以沿纵向方向与空腔(10 )的轴线和供给喷嘴(4)同轴地平移。因此，细长进口芯(20)能够有选择地沿朝着供给喷嘴(4)进入空腔(10)的方向向前或者沿远离供给喷嘴(4)离开空腔(10)的方向向后地在芯支承件(16 )中滑动。这样的向前和向后运动能够改变芯(20 )的自由端(22 )与进给喷嘴(4 )的距离。芯(20)和颈部分裂件(14)相对于空腔(10)的轴线轴向定心。在图I中整个示意表示的压力促动器(45)推动芯(20)。压力促动器(45)可以气动控制(例如气动流体是压缩空气)或液压控制。通常,压力促动器(45)的最大施加压力小于20巴。压力促动器(45)能够选择地增压，以便将芯(20)推向前部位置，如图I中所示。前部位置能够通过机械止动器或者通过包括固定部件(6)和活动芯(20)的两个模具部件的互锁而确定。当压力促动器(45)并不驱动时，或者只在较低压力(该较低压力低于注射压力)下驱动时，来自通过注射进口(5)注射的熔融树脂材料的注射压力能够将芯(20)向后推压至后部位置，如图I中所示。后部位置能够由机械止动器来确定。在注射模制循环之前或者在它的初始阶段，促动器压力较低或断开。在薄壁容器的情况下，压力可以一直较高，以便抵抗非常高的注射速度和压力。因此，芯(20)能够通过注射压力而沿离开注射进口(5)的方向推压，这使得芯(20)对着注射压力平滑地向后运动。这使得芯(20)运动至由图I中的虚线所示的位置。这使得注射进口(5)附近的空腔(10)部分的厚度T增加距离X。具有合适的相对较小最终壁厚的型坯的长度因此从距离X1减小至X2，也如图I中所示。因此，L/T比率明显减小，从而使得空腔(10)内的注射压力保持在较低值或最小值，特别是在注射进口(5)的附近。在模具填充之后以及另外当制造L/T比率为200:1或更大的薄壁容器时在模具填充过程中，压力促动器(45)沿朝着供给喷嘴(4)进入空腔(10)的方向向前推压芯(20)，使得施加在芯(20)上的向前压力克服仍然在空腔(10)内的任何反向注射压力。芯(20)返回至初始前部位置，该初始前部位置确定了最终容器形状和尺寸，从而通过注射进口( 5 )往回排出任何多余材料。在冷却阶段中在熔融材料固化之后，能够停止驱动压力促动器(45)，或者能够减小压力，以便减小空腔压力。这减少了在打开模具之前所需的冷却时间。
尽管已经详细介绍了本发明的多个实施例，但是本领域技术人员应当知道，在如附加权利要求确定的本发明范围内可以采用注射模具和注射模制方法的其它变化形式。
权利要求
1.一种注射模制物品的方法，该方法包括以下步骤 Ca)提供注射模具，该注射模具包括第一模具部件和第二模具部件，并有第一模具部件和第二模具部件中的一个的至少一个活动部分； (b)将第一模具部件和第二模具部件布置成完全封闭结构，以便在第一模具部件和第二模具部件之间确定用于模制物品的模具空腔，在完全封闭结构中，第一模具部件和第二模具部件确定了空腔外表面，该空腔外表面确定了要在模具空腔内模制的物品的外部形状； (C)在空腔的注射进口处将熔融材料注射至空腔内； (d)在注射步骤中，使得第一模具部件和第二模具部件中的一个的至少一个活动部分从确定要模制的物品的前部位置运动至后部位置，从而增加在完全封闭结构中的模具空腔的容积，并减小空腔的流动长度/厚度比率； Ce)使得模具空腔充满熔融材料；以及 (f)在填充模具空腔之后使得该至少一个活动部分从后部位置返回至前部位置，从而使得多余的熔融材料通过注射进口往回排出。
2.根据权利要求I所述的方法，其中在填充模具空腔之后，模具表面恢复至它的初始前部位置，从而通过注射进口往回排出多余材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其中该至少一个活动部分通过施加由促动器施加的外部压力推压至前部位置，并通过注射熔融材料的压力运动至后部位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中促动器压力小于20巴。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中在促动器面积和该至少一个活动部分的面积之间的面积比小于20: I。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的方法，其中促动器压力通过压缩空气或液压流体来施加。
7.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中在注射的材料固化之后，施加的外部压力在注射材料的冷却过程中减小。
8.根据权利要求7所述的方法，其中施加的外部压力的减小能够在冷却阶段开始时激发，或者在很短延迟之后激发，以便能够减小注射压力。
9.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中注射进口无阀。
10.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中容器的L/T比率为50:1或更大，其中L是熔融塑料从注射进口流动的长度，T是壁厚。
11.根据权利要求10所述的方法，其中容器的L/T比率为50:1，塑料是固有粘度至少为0.7的聚对苯二甲酸乙二酯。
12.根据权利要求10所述的方法，其中容器的L/T比率可以为200:1或更大，塑料有大于50的熔融流动指数(MFI)。
13.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中在步骤(f)中，该至少一个活动部分从后部位置返回至前部位置，从而逆着由注射装置施加在注射材料上的保持阶段压力通过注射进口往回排出多余的熔融材料，选择保持阶段压力以适应在冷却过程中在模具内的注射材料的收缩。
全文摘要
一种注射模制物品的方法，该方法包括以下步骤(a)提供注射模具，该注射模具包括第一和第二模具部件，并有第一和第二模具部件中的一个的至少一个活动部分；(b)将第一和第二模具部件布置成完全封闭结构，以便在它们之间确定用于模制物品的模具空腔，在完全封闭结构中，第一和第二模具部件确定了空腔外表面，该空腔外表面确定了要在模具空腔内模制的物品的外部形状；(c)在空腔的注射进口处将熔融材料注射至空腔内；(d)在注射步骤中，使得第一和第二模具部件中的一个的至少一个活动部分从确定要模制的物品的前部位置运动至后部位置，从而增加在完全封闭结构中的模具空腔的容积，并减小空腔的流动长度/厚度比率；(e)使得模具空腔充满熔融材料；以及(f)在填充模具空腔之后使得该至少一个活动部分从后部位置返回至前部位置，从而使得多余的熔融材料通过注射进口而往回排出。
文档编号B29C45/57GK102712122SQ201080051026
公开日2012年10月3日 申请日期2010年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者彼得·雷金纳德·克拉克 申请人:彼得·雷金纳德·克拉克