018]如本文所用，下列术语具有下述含义。
[0019]热塑性材料的术语“低压”是指6000psi和更低的熔体压力，如在注塑设备的注射喷嘴处测量的。提及“在喷嘴处测量的”压力(等等)是指在注射喷嘴的出口上游(在注射喷嘴内部或刚好在注射喷嘴上游的区域中)进行的熔融材料的压力的测量。
[0020]术语“浇口尺寸”一般是指由流道和模具腔体相交而形成的浇口的横截面积。对于热流道系统而言，浇口可以为开口设计，其中在浇口处不存在材料流的主动切断，或闭合设计，其中使用阀销以机械切断通过浇口进入模具腔体的材料流。(后一种浇口通常被称为“阀门浇口”。)例如，具有Imm浇口直径的浇口是指所具有的横截面积等于在浇口与模具腔体相交的点处具有Imm直径的浇口的横截面积的浇口。浇口的横截面可以为任何期望的形状。
[0021]术语“停顿”一般是指某个点，在所述点处流动前沿的速度最小化到足够使聚合物的一部分下降至低于其不流动温度并开始冻结。
[0022]术语“低恒压注塑机”是使用小于6000psi的基本上恒定的注射压力的101级或30级注塑机。低恒压注塑机可为高产量注塑机(例如，101级或30级注塑机，或“超高产量模塑机”)，诸如，例如，美国专利申请13/601，514中公开的高产量注塑机，其公开内容以引用方式并入本文。
[0023]本文可使用术语“基本上”、“约”和“大约”等来表示可属于任何定量比较、值、量度或其它表示的不确定性的内在程度。本文也使用这些术语来表示定量表示可不同于所述参考值而不造成在讨论中主题的基本功能有变化的程度。此外，本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“50%”的值旨在表示“约50%”。因此，例如，热塑性材料的术语“基本上恒定的压力”是指与基线熔体压力的偏差不对热塑性材料的物理特性(诸如，例如，粘度)产生有意义的变化。
[0024]图1示出本发明的低恒压注塑设备10的实施例。设备10包括注射系统12。第一热塑性材料(例如，为热塑性粒料16的形式)可通过料斗18引入注射系统12，料斗18将第一热塑性材料16进料到加热圆筒20中。粒料16在被进料到加热圆筒20中之后可由往复式螺杆22驱动至加热圆筒20的端部，该往复式螺杆22由螺杆控制机构36控制。加热所述加热圆筒20以及通过螺杆22压缩粒料16导致粒料16熔融，从而形成熔融热塑性材料24。通常在约130°C至约410°C的温度下处理熔融的第一热塑性材料24。
[0025]螺杆22朝向第一喷嘴26(图1中的箭头A)推动熔融热塑性材料24以形成热塑性材料的射流，所述射流将经由一个或多个浇口30被注射到模具28的第一模具腔体32中。螺杆22可由螺杆控制机构36来控制。在一些实施例中，可通过进料系统(未示出)将第一喷嘴26与一个或多个浇口 30隔开。模具腔体32形成于第一模具部件25和第二模具部件27之间。第一模具部件25和第二模具部件27可由本领域中已知的任何装置，例如，挤压或夹紧单元在压力下保持在一起。在模塑过程中，夹紧单元施加夹紧力，该夹紧力大于注射压力所施加的用于分开两个模具部件25，27的力。这将第一模具侧25和第二模具侧27保持在一起，同时将熔融热塑性材料24注射到模具腔体32中。第一喷嘴26通过第一浇口 30与第一模具腔体32流体连通。
[0026]一旦将熔融的第一热塑性材料24的射流注射到模具腔体32中，往复式螺杆22就停止向前行进。熔融的第一热塑性材料24呈模具腔体32的形式，并且在模具28内部冷却，直到其固化为止。一旦第一热塑性材料24已固化，就可使第一模具部件25和第二模具部件27脱离，从而将构成成品部件的固化的第一热塑性材料释放。模具28可包括多个模具腔体32以增加总体生产率。多个模具腔体的形状可为彼此相同或相似的，或彼此不同。(后者可称为“一套模具腔体”)。
[0027]本发明的注塑方法仅通过压力支配算法控制。这包括在第一模具腔体32上游高频监测熔融的第一热塑性材料24的至少第一熔体压力。这种高频监测可在与第一模具腔体32的前端32a相邻设置(且通过第一浇口 30与其流体连通)的第一注射喷嘴26处进行。第一高频压力传感器52位于模具腔体32的前端32a上游和注射系统12(包括螺杆22)下游。传感器52可设置在例如第一注射喷嘴26的内部或刚好在第一注射喷嘴26的上游，以检测离开注射系统12且进入第一模具腔体的熔融的第一材料24的所得压力。第二高频压力传感器53可位于第一模具腔体32的后端32b处，接近流动位置的端部，以监测在熔融的第一材料24的前沿到达第一模具腔体24的端部时熔融的第一热塑性材料24的第二熔体压力。第二传感器53检测当约90%至约99%的第一模具腔体32的总体积容量填充有熔融的第一热塑性材料24时的压力。
[0028]第一传感器52和/或第二传感器53可与控制器50可通信地连接。控制器50可包括中央处理单元(CPU)，其包括微处理器、存储器、以及包括至少一个输入端和至少一个输出端的一个或多个通信链路。控制器50可被配置成接收和分析来自传感器52，53中的至少一个的高频注射压力读数。压力读数的分析可包括使压力测量结果平均化以及计算注塑过程的给定阶段的最佳压力。控制器50可被配置成与注射系统12通信，以根据期望算法控制注射压力。这可包括基于从传感器52，53中的至少一个接收的高频读数以高频维持、改变和调节注射压力。控制器50还可被配置成将注射压力的控制转移至另一个注塑控制系统或从另一个注塑控制系统转移。也可利用可操作地连接至控制器50的其它传感器(未示出)，诸如，例如，光学、气动式、温度、以及机械传感器。这些传感器可提供熔融的热塑性材料24接近模具腔体32中填充端部时的指示。
[0029]可将来自传感器52，53中的至少一个的测量结果传递给控制器50以允许控制器50实时校正过程，以确保熔体前沿压力在熔体前沿到达模具腔体的那个端部之前被解除，以避免模具飞边以及另一个压力和功率峰值。此外，控制器50可使用压力测量来调节所述过程中的峰值功率和峰值流量点，以实现一致的加工条件。除了使用压力测量以在当前注射循环期间对过程进行实时微调之外，控制器也可随时间推移(例如，经过多个注射循环)来调节过程。以这种方式，当前注射循环可基于在较早时间点处的一个或多个循环期间发生的测量来校正。在一些实施例中，可将压力读数对许多循环平均，以便实现过程一致性。
[0030]可使用每秒可检测至少100、至少200、至少300、至少400、或至少500个压力测量结果的任何类型的高频传感器52，53。示例包括压电换能器、声换能器、超声换能器、表面下换能器(sub-surface transducer)、平齐安装换能器(f lush_mount transducer)、机械换能器、可加工换能器、库伦电荷生成换能器、以及适用于此类目的的其它装置。合适的换能器的一个实例可见于专利申请US20100242616A1中，其公开内容以引用方式并入本文。
[0031 ]第一高频传感器52和/或第二高频传感器53可通过本领域中已知的任何装置安装。例如，传感器52可安装在第一喷嘴26处，这通过以下实现:在其中形成孔，以在喷嘴腔体的熔融塑料侧和大气环境之间建立流体连通，并且将换能器嵌入该孔中，然后将该孔再次密封，以防止熔融材料泄露到注射喷嘴的外表面。在另一个实施例中，该孔可被钻成从大气环境侧为盲的，例如，以改善喷嘴塑料侧的密封。在任何实施例中，可通过传感器的外表面上针对此目的设计的螺纹将传感器保持在适当位置。另选地，传感器可通过摩擦固定在该孔内部，摩擦是由传感器外壳的外表面和孔的表面之间的物理接触造成的。
[0032]当通过高频传感器52，53中的至少一个测量热塑性材料24的压力时，该传感器将指示压力的信号发送至控制器50，以提供完成填充时模具腔体32或喷嘴26中保持的目标压力。该信号一般可用于控制模塑过程，使得材料粘度、模具温度、熔体温度的变化、以及影响填充速率的其它变化因素通过控制器50来调节。这些调节可在模塑循环期间立即进行，或可在后续循环中进行校正。此外，可将多个信号对多次循环平均，然后用于通过控制器50对模塑过程进行调节。控制器50可分别经由电线连接54，56连接至传感器52，53和螺杆控制机构36(图1)。在其它实施例中，控制器50可经由无线连接、机械连接、液压式连接、气动式连接、或任何其它类型的通信连接与传感器52、53以及螺杆控制56中的任一个通信。
[0033]尽管在图1的实施例中示出有源的闭合回路控制器50，但是可替代地使用其它调压装置，诸如，例如，调压阀或减压阀(均未示出)。这些阀可防止模具28的过压。用于防止模具28的过压的另一种机制可包括当检测到过压状态时激活警报。
[0034]通常相信，在基本上恒定压力下填充将允许相对于常规的填充方法减小填充速率。减小的填充速率将导致在模具完全填充之前，聚合物与冷的模塑表面接触较长时间。因此，在填充之前将需要移除更多的热。可预期这导致材料冻结，从而在填充模具之前堵塞模具腔体。
[0035]已经发现，即使当经受基本上恒定的低压时，即使当模具腔体的一部分可低于热塑性材料的不流动温度，热塑性材料也将流动。不旨在受理