专利名称：热塑性树脂中空制品的成型方法
技术领域：
本发明涉及热塑性树脂中空制品的注射成型方法，尤其是涉及采用水作为辅助介质的注射热塑性树脂中空管制品的成型方法。
背景技术：
在注塑成型领域中，采用高压氮气介质的气辅注塑成型技术已经广泛地用于制造有较厚截面的中空制品。然而采用气辅成型エ艺生产有厚截面制品时，特别在生产中空管类制品时依然存在冷却时间长、中空部位内壁有发泡现象造成不光滑、通径不一致等局限性。由于这些局限性，限制了气辅注塑成型技术在中空管这类的制品上的使用。然而已公开的ー些采用水作为辅助成型介质注塑成型方法，基本上延用 气辅注塑成型エ艺的解决方案，即通过控制注入到待成型制品中部的水压来成型注塑成型制品。如中国专利文献在2006年8月16日公开了ー种名称为“水辅助注射成型设备”(专利号ZL200610034014. O)的发明专利，该技术掲示了ー种水辅注塑成型设备，采用储能器以及相关阀路来控制输出水的压カ的方法来实现エ艺过程；由于在制品中水的压カ是熔胶所产生的阻力形成的，而熔胶的阻カ是随流动前方的形状和压头变化的，因此很难在填充过程中形成较稳定的水压，加上树脂熔体具有一定的压缩性的特点，采用这种压カ控制方法很难获得具有均匀通径的产品，而且制品沿填充方向的密度分布也存在不一致的缺陷。再另，美国专利文献US6769894，掲示了一种采用转速变化马达驱动的泵和/或行程体积可变化的泵的方案，例如伺服马达来实现；该专利掲示的方法，提供了ー种控制体积流速的选项。虽然这ー选项容易在制品中获得基本均匀通径的中空部位。然而所掲示的这种装置及方法，在进行短射エ艺时，虽然可以获得具有基本均匀通径的中空部位，然而同样由于在填充过程中压カ不稳定，且无法建立起足够的压力，造成制品自熔融热塑性树脂开始流入部分制品的密实度高，而最后充填部位密实度低，影响到了制品性能的一致性；因而这种方法需要结合气辅エ艺的溢料井エ艺并通过螺杆保压来減少制品密实度的不一致性，但用这种方法生产中空管时，由于中空部分的体积很大，这样会造成大量的溢料排出，増加了制品的制造成本。
发明内容
本发明目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了ー种利用压カ气体和水两种介质有机结合的一种热塑性树脂中空管制品的成型方法，避免了在短射条件下制品材料密实度不均匀的风险，并实现了内部流体通道的一致性。本发明目的实现由以下技术方案完成
本发明所述的热塑性树脂中空管制品的成型方法，包括以下步骤
O向包含有水针机构和气针机构的模具的模具型腔中开始填充熔融热塑性树脂的时刻Tmi到填充完预定量熔融热塑性树脂时刻Twi之间的ー个预定时刻Tgi，向模具型腔中注入压カ气体，使未被熔融热塑性树脂填充的模具型腔部分建立一个预定的第一压カPl，Pl在8 - 150巴之间；2)自向模具型腔中填充完预定量的熔融热塑性树脂时刻Twi之后，立即或延时不超过4秒向模具型腔中的熔融树脂体中按预先设定的流速注入预定量的水，水推动未凝固的树脂完全填充模具型腔的空间，在此过程中，保持模具型腔中压カ气体的第一压カPl，直至气针机构6的输出端刺破熔融热塑性树脂流峰与树脂体中的水接触；
3)关闭水针机构，通过气针机构向模具型腔中的树脂体中注入压カ气体建立第二压カP2并对树脂体保压预定时间，P2在100 - 300巴之间；
4)打开水针机构，通过气针机构向模具型腔的树脂体中注入压カ为第三压カP3的压カ气体，将树脂体中的水吹出，P3在2 - 8巴之间；
5)停止向气针机构供应压カ气体，并关闭水针机 构；
6)将水针机构和气针机构6退出模具型腔，开模取出中空树脂体。其中，在步骤2)中所述的向模具型腔中注入的预定量熔融热塑性树脂的体积小于模具型腔的容积，进一歩的限制是注入到模具型腔中的熔融热塑性树脂体积在模具型腔容积的50%-95%之间；其中，在步骤2)中所述的在向模具型腔中注入的压カ气体的第一压カPl在20 - 60巴之间；其中，在步骤2)中所述的在向模具型腔中的熔融树脂体中按预先设定为f 1000毫升/秒之间的ー个流速；其中，在步骤2)中所述的在向模具型腔中的熔融树脂体中按预先设定的流速注入预定量的水的温度为4、0で.。本发明的优点是，在短射条件下制品材料密实度和产品性能均匀均匀，制品表面无料花、皱褶、塌陷、裂纹等缺陷，并实现了内部流体通道的一致性。
图I :本发明所使用的模具示意 图2本发明中填充预定量的熔融热塑性树脂及建立第一压カPl状态示意 图3本发明中向熔融树脂体中按预定流速注入水，及树脂填充过程中的状态示意图； 图4本发明中用第二压カ气体保压及第三压カ气体将水吹出过程示意 图5本发明中将开模前状态示意 图6本发明中通过后续加工将エ艺余料IOa切除，完成整个管的成型过程示意 图7本发明中ー种压カ气体曲线示意 图8本发明中另ー种压カ气体曲线示意 图9本发明中ー种水流曲线示意图。
具体实施方案如图1-9示意，图中的标号分别表示1 -模具、Ia -动模、Ib -定模、2 -密封材料(圈)、3 -抽芯机构、4 -模具型腔、5 -水针机构、5a -水针机构输出端、51 -第一截止阀、52 -第二截止阀、6 -气针机构、6a -气针机构输出端、61 -气针机构输入口、7-浇ロ、7a -浇道系统、8 -压カ气体、9 -水、10 -树脂体、IOa -エ艺余料、11 -喷嘴、12 -中空制品、100 -压カ水流供应和流速控制系统、200 -压カ气体供应和压力控制系统；
Tmi -向模具型腔中开始注入熔融热塑性树脂时刻、Tgi -向模具型腔中开始注入压力气体时刻、Twi -向模具型腔中注入预定量熔融热塑性树脂完成时刻、Twe -停止注水时刻、Tpi -保压开始时刻、Tbi -吹气除水开始时刻、Tes -脱模顶出开始时刻。实施例I
如图6所示的本发明エ艺制作中空制品12，是ー个汽车发动机舱内的冷却水管，所用树脂材料为尼龙66+30%玻纤增强(PA66+30%GF)，树脂密度为I. 35g/cm3，其中，该冷却水管设计为ー种三通结构，主管道为三维取向的管道，外径为20mm,内径为15 mm ;而三通部分为单方向的管道，外径为16mm，内径为12mm。如图I -图5所示，本发明所使用的成型模具I主要由动模la、定模lb、密封材料2、抽芯机构3、水针机构5、气针机构6组成；模具I完全闭合后，如图2所不,形成模具型腔4 ;此时,水针机构5输出端5a和气针机构6输出端6a在模具型腔4中，形成冷却水管12三通分支管的抽芯机构3的芯杆部分同时已处在模具型腔4中，密封材料2将模具型腔4、水针机构5输出端5a和气针机构6输出端6a、抽芯机构3的芯杆部分包围进ー个封闭空间；浇ロ 7在封闭空间中，设置在水针机构5的输出端5a附近；为节省原材料，浇ロ 7为针阀式热嘴，并通过浇道系统7a与注塑机的注射喷嘴11连接。相对于最終成型的冷却水管(中空制品12)，模具型腔4包括了在安装水针机 构5和气针机构6设置了引导段，即成型图6中所示的被切除的エ艺余料IOa部分，以获得具有均匀通径主管道的最終制品，而单向三通分支管由抽芯机构3成型。在水针机构5的输入口，设置第一截止阀51和第二截止阀52 ;水针机构5通过第一截止阀51与压力水流供应和流速控制系统100的输出ロ连接，通过第二截止阀52与压力水流供应和流速控制系统100的回收ロ相连接；第一截止阀51和第二截止阀52均为受控截止阀，分别在指令下打开或关闭；气针机构6输入口 61通过压カ管道直接与压カ气体供应和压カ控制系统200的输出端联接；所述的压カ气体供应和压カ控制系统200可以采用2004年3月3日授权的CN1140395C《气体辅助注塑设备》的系统实现；而压力水流供应和流速控制系统100是可以按照流体特别是水的流速控制原理采用伺服控制方法自行制造的ー套流速控制装置，目标是可实现广1000毫升/秒水之间水流速的精确控制，这为同行业技术人员所容易理解。进ー步的成型方法说明如下
I)向包含有水针机构5和气针机构6的模具的模具型腔4中开始填充熔融热塑性树脂的时刻Tmi到填充完预定量熔融热塑性树脂时刻Twi之间的ー个预定时刻Tgi，向模具型腔4中注入压カ气体，使未被熔融热塑性树脂填充的模具型腔部分建立一个预定的第一压カPl,即图7和图8中所示的Tmi，之后的预定时间即Tgi，开始通过气针机构6向模具型腔4中注入压カ气体8，使熔融树脂体10之前的模具型腔4中建立起第一压カPl ;在熔融树脂体10填充模具型腔4的过程中，该第一压カPl作用在树脂体流峰，一方面使树脂体流与模具型腔4的表面进密接触和改善树脂材料的密实度，一方面防止树脂体流峰崩塌导致表面和内部缺陷。2)自向模具型腔4中填充完预定量的熔融热塑性树脂时刻Twi之后，立即或延时不超过4秒向模具型腔4中的熔融树脂体中按预先设定的在f 1000毫升/秒之间的ー个流速，注入预定量的水，水推动未凝固的树脂完全填充模具型腔4的空间，在此过程中，保持模具型腔4中压カ气体的第一压カP1，直至气针机构6的输出端刺破熔融热塑性树脂流峰与树脂体中的水接触；
3)关闭水针机构5，通过气针机构6向模具型腔4中的树脂体中注入压カ气体建立第ニ压カP2并对树脂体保压预定时间；4)打开水针机构5，通过气针机构6向模具型腔4的树脂体中注入压カ为第三压カP3的压カ气体，将树脂体中的水吹出；
5)停止向气针机构6供应压カ气体，并关闭水针机构5；
6)将水针机构5和气针机构6退出模具型腔4，开模取出中空树脂体。将取出的中空树脂体用机器或工具进行后续加工将エ艺余料IOa切除，获得中空制品，即冷却水管。在本实施例中，本发明人根据上述方案，根据热塑性树脂(PA66+30GF)的物性，将动模Ia和定模Ib的温度设定和控制在95°C，水的温度为85°C，參照图7的压カ气体压カ曲线，将第二压カP2设为150巴，第三压カP3设为6巴，然后针对第一压カP1、注水延时时间、注水流速进行了多项试验。试验结果如表一所示，其中在用水辅助成型的主管上的任意选取的A、B、C三处，如图6所示，截断測量中空部分的直径，并测量管壁的密度。 表I试验结果
权利要求
1.一种热塑性树脂中空制品的成型方法，其特征是，包括以下步骤 1)向包含有水针机构和气针机构的模具的模具型腔中开始填充熔融热塑性树脂的时刻Tmi到填充完预定量熔融热塑性树脂时刻Twi之间的一个预定时刻Tgi，向模具型腔中注入压力气体，使未被熔融热塑性树脂填充的模具型腔部分建立一个预定的第一压力Pl，Pl在8 - 150巴之间； 2)自向模具型腔中填充完预定量的熔融热塑性树脂时刻Twi之后，立即或延时不超过4秒向模具型腔中的熔融树脂体中按预先设定的流速注入预定量的水，水推动未凝固的树脂完全填充模具型腔的空间，在此过程中，保持模具型腔中压力气体的第一压力P1，直至气针机构的输出端刺破熔融热塑性树脂流峰与树脂体中的水接触； 3)关闭水针机构，通过气针机构向模具型腔中的树脂体中注入压力气体建立第二压力P2并对树脂体保压预定时间，P2在100 - 300巴之间； 4)打开水针机构，通过气针机构向模具型腔的树脂体中注入压力为第三压力P3的压力气体，将树脂体中的水吹出，P3在2 - 8巴之间； 5)停止向气针机构供应压力气体，并关闭水针机构； 6)将水针机构和气针机构退出模具型腔，开模取出中空树脂体。
2.根据权利要求I所述的热塑性树脂中空制品的成型方法，其特征是，其中，在步骤2)中所述的向模具型腔中注入的预定量熔融热塑性树脂的体积小于模具型腔的容积。
3.根据权利要求2所述的热塑性树脂中空制品的成型方法，其特征是，其中，在步骤2)中所述的向模具型腔中注入的熔融热塑性树脂体积在模具型腔的容积的50% - 70%之间进行调整。
4.根据权利要求I所述的热塑性树脂中空制品的成型方法，其特征是，其中，在步骤2)中所述的在向模具型腔中注入的压力气体的第一压力Pl在20 - 60巴之间。
5.根据权利要求I所述的热塑性树脂中空制品的成型方法，其特征是，其中，在步骤2)中所述的在向模具型腔中的熔融树脂体中按预先设定的流速为f 1000毫升/秒之间。
6.根据权利要求I所述的热塑性树脂中空制品的成型方法，其特征是，其中，在步骤2)中所述的在向模具型腔中的熔融树脂体中按预先设定的流速注入预定量的水的温度为.4 90。。。
全文摘要
本发明涉及热塑性树脂中空制品的注射成型方法，尤其是涉及采用水作为辅助介质的注射热塑性树脂中空管制品的成型方法。本发明提供了一种利用压力气体和水两种介质有机结合的一种热塑性树脂中空管制品的成型方法。即向包含有水针机构和气针机构的模具的型腔中开始填充熔融热塑性性树脂的时刻Tmi到填充完预定量熔融热树脂树脂时刻Twi之间的一个预定时刻Tgi，向模具型腔中注入压力气体，之后瞬间注入熔融树脂体中按预先设定的流速注入预定量的水，水推动未凝固的树脂完全填充模具型腔的空间。本发明的优点是，在短射条件下制品材料密实度和产品性能均匀均匀，制品表面无料花、皱褶、塌陷、裂纹等缺陷，并实现了内部流体通道的一致性。
文档编号B29C45/76GK102672921SQ20121001066
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者唐庆华 申请人:北京中拓机械有限责任公司