在基本上恒定的低壓下注塑的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了在基本上恒定的低熔體壓力下注塑的方法，具體地，一種如下方法，所述方法包括：(a)用包含熔融熱塑性材料的射流填充模塑設(shè)備的非承壓模具腔體，在注入模具腔體中時(shí)，包含熔融材料的所述射流具有超過(guò)包含熔融材料的所述射流的預(yù)注射壓力的熔體壓力；以及(b)在用包含熔融材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體的同時(shí)，使所述熔體壓力在小于6000psi下保持基本上恒定，其中：將與接觸包含熔融材料的所述射流的模具腔體的最直接表面間隔至少2mm的模具腔體的內(nèi)部部分保持在低于約100℃的溫度下，并且所述熱塑性材料具有0.1g/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
【專利說(shuō)明】在基本上恒定的低壓下注塑的方法
【背景技術(shù)】【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及用于注塑的方法，并且更具體地，涉及用于在基本上恒定的低熔體壓力下注塑的方法。
[0002]相關(guān)技術(shù)的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0003]注塑是一種通常用于大批量制造由可熔融材料制成的部件(最常見(jiàn)的是由塑料制成的部件)的技術(shù)。在重復(fù)性注塑過(guò)程中，將熱塑性樹(shù)脂(最常見(jiàn)的為小珠形式)引入注塑機(jī)中，注塑機(jī)在熱和壓力下使所述樹(shù)脂珠熔融。將這樣熔融的樹(shù)脂強(qiáng)力地注入具有特定腔體形狀的模具腔體中。注入的塑料在模具腔體中被保持在壓力下，冷卻，然后作為固化部件被取出，所述固化部件具有基本上復(fù)制了模具的腔體形狀的形狀。模具自身可具有單個(gè)腔體或多個(gè)腔體。每個(gè)腔體均可通過(guò)澆口連接至流動(dòng)通道，所述澆口將熔融樹(shù)脂流引導(dǎo)至腔體中。模塑部件可具有一個(gè)或多個(gè)澆口。常見(jiàn)的是大部件具有兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)澆口以縮短聚合物為填充模塑部件而必須行進(jìn)的流動(dòng)距離。每個(gè)腔體的一個(gè)或多個(gè)燒口可位于部件幾何形狀上的任何位置，并具有任何橫截面形狀如基本上圓形或以1.1或更大的縱橫比成型。因此，典型的注塑程序包括四個(gè)基本的操作:(I)將塑料在注塑機(jī)中加熱，以允許其在壓力下流動(dòng)；(2)將熔化的塑料注入限定于已閉合的兩個(gè)模具半塊之間的一個(gè)或多個(gè)模具腔體中；(3)允許塑料處于壓力下的同時(shí)在所述一個(gè)或多個(gè)腔體中冷卻并硬化；以及(4)打開(kāi)模具半塊以使部件從模具中彈出。
[0004]將熔融塑性樹(shù)脂注入模具腔體中并且通過(guò)注塑機(jī)迫使塑性樹(shù)脂擠過(guò)腔體，直至塑性樹(shù)脂到達(dá)腔體中的最遠(yuǎn)離澆口的位置。該部件的所得長(zhǎng)度和壁厚起因于模具腔體的形狀。
[0005]盡管可能期望減小注塑部件的壁厚以減少塑料含量，并因此降低最終部件的成本；但是使用常規(guī)注塑法減小壁厚可能是昂貴且不易完成的任務(wù)，尤其是當(dāng)壁厚的設(shè)計(jì)小于1.0毫米時(shí)。在常規(guī)的注塑方法中將液態(tài)塑性樹(shù)脂引入注塑模具中時(shí)，鄰近腔體壁的材料立即開(kāi)始“凍結(jié)”、或硬化、或固化，因?yàn)橐簯B(tài)塑性樹(shù)脂冷卻至低于材料的不流動(dòng)溫度的溫度并且液態(tài)塑料的一些部分變成靜態(tài)。隨著材料流過(guò)模具，頂靠模具的側(cè)面會(huì)形成材料的邊界層。隨著模具的繼續(xù)填充，邊界層繼續(xù)增厚，最終封閉住材料流動(dòng)的路徑并阻止附加材料流入模具中。當(dāng)模具冷卻時(shí)，塑性樹(shù)脂在模具壁上凍結(jié)的問(wèn)題會(huì)變得更嚴(yán)重，使用某種技術(shù)來(lái)減小每個(gè)部件的循環(huán)時(shí)間并增加機(jī)器的吞吐量。
[0006]也可能期望設(shè)計(jì)出一種部件和對(duì)應(yīng)的模具，使得液態(tài)塑性樹(shù)脂從具有最厚壁厚的區(qū)域流向具有最薄壁厚的區(qū)域。增加模具的某些區(qū)域中厚度能夠確保有足夠的材料流入其中需要強(qiáng)度和厚度的區(qū)域中。這種“厚處向薄處”的流動(dòng)路徑要求可導(dǎo)致對(duì)塑料的低效使用，并且對(duì)于注塑部件的制造商來(lái)講會(huì)導(dǎo)致更高的部件成本，因?yàn)楦郊拥牟牧媳仨氃谄渲胁恍枰牧系奈恢媚Ｋ艹刹考?br> [0007]—種用以減小部件壁厚的方法是，當(dāng)液態(tài)塑性樹(shù)脂被引入模具中時(shí)增加其壓力。通過(guò)增加壓力，模塑機(jī)能夠在流動(dòng)路徑被封閉之前繼續(xù)迫使液態(tài)材料進(jìn)入到模具中。然而，增加壓力會(huì)具有成本和性能兩方面的缺點(diǎn)。當(dāng)模塑所述組件所需的壓力增加時(shí)，模塑設(shè)備必須具有足夠的強(qiáng)度以耐受附加的壓力，這一般等同于更昂貴的費(fèi)用。制造商可能不得不購(gòu)買(mǎi)新的設(shè)備以適應(yīng)這些增加的壓力。因此，給定部件的壁厚的減小可導(dǎo)致顯著的用以通過(guò)常規(guī)注塑技術(shù)實(shí)現(xiàn)所述制造的資本費(fèi)用。
[0008]另外，當(dāng)液態(tài)塑性材料流入注射模具中并凍結(jié)時(shí)，聚合物鏈會(huì)保持當(dāng)聚合物處于液態(tài)時(shí)所存在的高水平的應(yīng)力。這些“模塑在內(nèi)的”應(yīng)力可導(dǎo)致部件在模塑之后不可取的翹曲或凹陷、具有減小的機(jī)械特性、以及具有減小的對(duì)化學(xué)暴露的抗性。對(duì)于注塑部件諸如薄壁盆狀物、活動(dòng)鉸鏈部件、和閉合件來(lái)講，控制和/或最小化這種減小的機(jī)械特性是尤其重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，一種方法包括(a)用包含熔融熱塑性材料的射流填充模塑設(shè)備的非承壓模具腔體，以及(b)在用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體的同時(shí)，使所述熔體壓力在小于eooopsi下保持基本上恒定。在注入模具腔體中時(shí)，包含熔融熱塑性材料的所述射流具有超過(guò)包含熔融熱塑性材料的所述射流的預(yù)注射壓力的熔體壓力。將與接觸包含所述熔融熱塑性材料的射流的模具腔體的最直接表面間隔至少2mm的模具腔體的內(nèi)部部分保持在低于約100°C的溫度下。所述熱塑性材料具有
0.lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
[0010]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例，在基本上恒定的低壓下將包含熔融熱塑性材料的射流注入模塑設(shè)備的模具腔體中的方法包括(a)將包含所述熔融熱塑性材料的所述射流注入所述模具腔體中，以使得包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的壓力增加至注射時(shí)的熔體壓力；以及(b)在填充基本上整個(gè)模具腔體期間，使包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的熔體壓力保持在小于6000psi的基本上恒定的壓力下。將與接觸包含所述熔融熱塑性材料的射流的模具腔體的最直接表面間隔至少2mm的模具腔體的內(nèi)部部分保持在低于約100°C的溫度下。所述熔融熱塑性材料具有0.lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
[0011]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例，一種方法包括(a)通過(guò)將包含熔融熱塑性材料的射流注入模具腔體中來(lái)填充模塑設(shè)備的模具腔體，以及(b)在用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體的同時(shí)，使所述熔體壓力在小于eooopsi下保持基本上恒定。所述模具腔體具有模具腔體壓力。在注入模具腔體之前，包含熔融熱塑性材料的所述射流具有不等于模具腔體壓力的預(yù)注射壓力。在注入模具腔體中時(shí)，包含熔融熱塑性材料的所述射流具有超過(guò)預(yù)注射壓力的熔體壓力。所述熱塑性材料具有0.lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
[0012]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例，在基本上恒定的低壓下將包含熔融熱塑性材料的射流注入模塑設(shè)備的模具腔體中的方法包括(a)將包含所述熔融熱塑性材料的所述射流注入所述模具腔體中，以使得包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的預(yù)注射壓力增加至注射時(shí)的熔體壓力；以及(b)用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體，同時(shí)使包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的熔體壓力保持在小于6000psi的基本上恒定的壓力下，并將模具腔體的壓力保持在大氣壓下。所述熔融熱塑性材料具有0.lg/lOmin至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
[0013]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例，在基本上恒定的低壓下將包含熔融熱塑性材料的射流注入模塑設(shè)備的模具腔體中的方法包括(a)將包含所述熔融熱塑性材料的所述射流注入所述模具腔體中，以使得包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的預(yù)注射壓力增加至注射時(shí)的熔體壓力；以及(b)用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體，同時(shí)使包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的熔體壓力保持在小于6000psi的基本上恒定的壓力下，并保持所述模具腔體中真空。所述熔融熱塑性材料具有0.lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]附圖所述的實(shí)施例在性質(zhì)上為例證性和示例性的，并且不旨在限制由權(quán)利要求所限定的主題。當(dāng)結(jié)合以下附圖閱讀時(shí)，能夠理解對(duì)以下例證性實(shí)施例的【具體實(shí)施方式】，其中用類似的附圖標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)類似的結(jié)構(gòu)，并且其中:
[0015]圖1示出了根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的高速注塑機(jī)的圖解前視圖。
[0016]圖2為根據(jù)公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，在基本上恒定的低壓下注塑的方法的壓力曲線的示意圖；
[0017]圖3為根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例，在基本上恒定的低壓下注塑的方法的壓力曲線的示意圖；并且
[0018]圖4為根據(jù)公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，在基本上恒定的低壓下注塑的方法的壓力曲線的示意圖；
[0019]圖5為根據(jù)公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例，在基本上恒定的低壓下注塑的方法的壓力曲線的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本文所公開(kāi)的所有壓力都為表壓力，其是相對(duì)于大氣壓的壓力。
[0021]本文公開(kāi)了在基本上恒定的低熔體壓力下注塑的方法。目前，本發(fā)明所公開(kāi)的方法的實(shí)施例使得比常規(guī)高速注塑方法更節(jié)能且更高性價(jià)比的注塑方法成為可能。本發(fā)明所公開(kāi)的方法的實(shí)施例令人驚奇地允許在低熔體壓力下填充模具腔體而不會(huì)出現(xiàn)熱塑性材料在模具腔體中的不可取的過(guò)早硬化，并且不需要保持恒定的溫度或加熱模具腔體。如下文詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員并未預(yù)料到恒壓方法可在低壓下進(jìn)行，而在使用未加熱的模具腔體或冷卻的模具腔體時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)熱塑性材料的此類過(guò)早的硬化。
[0022]本發(fā)明所公開(kāi)的方法的實(shí)施例還允許形成不經(jīng)歷不可取的凹陷或翹曲的優(yōu)質(zhì)注塑部件，而不需要平衡模具腔體的預(yù)注射壓力和熱塑性材料的預(yù)注射壓力。因此，本文所公開(kāi)的方法的實(shí)施例可使用大氣模具腔體壓力來(lái)執(zhí)行并且消除對(duì)于模具腔體中包括加壓裝置的需要。
[0023]與常規(guī)的高壓注塑方法相比，所述方法的實(shí)施例還可制備優(yōu)質(zhì)注塑部件，所述注塑部件對(duì)溫度、粘度以及熱塑性材料的其它此類特性的變化具有顯著較小的敏感度。在一個(gè)實(shí)施例中，這可有利地允許使用由可再循環(huán)的塑料(例如，消費(fèi)后再循環(huán)塑料)形成的熱塑性材料，以及本身具有材料特性的批次間的變化的共混物。
[0024]另外，本發(fā)明所公開(kāi)的方法中使用的低熔體壓力可允許使用低硬度、高導(dǎo)熱模具腔體材料，所述材料具有更高的制造性價(jià)比且更節(jié)能。例如，所述模具腔體可由具有小于30Rockwell C (Re)的表面硬度和大于30BTU/HR FT °F的熱導(dǎo)率的材料形成。在一個(gè)實(shí)施例中，所述模具腔體可由鋁合金諸如鋁合金606IAl和7075A1形成。
[0025]本發(fā)明所公開(kāi)的方法的實(shí)施例還可允許形成高質(zhì)量的薄壁部件。例如，可使用所述方法的實(shí)施例形成熔融熱塑性流的長(zhǎng)度與厚度(L/T)的比率大于100的模塑部件。設(shè)想所述方法的實(shí)施例還可形成具有大于200、在一些情況下大于250的L/T比率的模塑部件。
[0026]一般認(rèn)為當(dāng)流動(dòng)通道的長(zhǎng)度L除以流動(dòng)通道的厚度T大于100 (即L/T>100)時(shí)，模塑部件是薄壁的。對(duì)于具有更復(fù)雜的幾何形狀的模具腔體，所述L/T比率通過(guò)從澆口 102到模具腔體32端部，將T尺寸對(duì)模具腔體32的長(zhǎng)度積分，并測(cè)定從澆口 102到模具腔體32端部的最長(zhǎng)流動(dòng)長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算。然后，L/T比率可通過(guò)將最長(zhǎng)流動(dòng)長(zhǎng)度除以平均部件厚度來(lái)測(cè)定。在模具腔體32具有多于一個(gè)澆口 30的情況下，L/T比率通過(guò)對(duì)由各獨(dú)立澆口填充的模具腔體32的部分的L和T積分來(lái)測(cè)定，并且給定模具腔體的總體L/T比率為對(duì)澆口中任一個(gè)計(jì)算的最高L/T比率。
[0027]圖1示出了與本發(fā)明所公開(kāi)的方法的實(shí)施例一起使用的示例性注塑設(shè)備10。注塑設(shè)備10 —般包括注射系統(tǒng)12和夾緊系統(tǒng)14。可以例如粒料16的形式將熱塑性材料引入注射系統(tǒng)12中?？蓪⒘Ａ?6放置到料斗18中，所述料斗將粒料16喂入注射系統(tǒng)12的加熱圓筒20中。粒料16在被喂入加熱圓筒20中之后可由往復(fù)式螺桿22驅(qū)動(dòng)至加熱圓筒20的端部。加熱圓筒20的加熱以及粒料16通過(guò)往復(fù)式螺桿22的壓縮導(dǎo)致粒料16熔融以形成熔融熱塑性材料。通常在約130°C至約410°C的溫度下處理所述熔融熱塑性材料。
[0028]往復(fù)式螺桿22迫使熔融熱塑性材料壓向噴嘴26以形成包含熔融熱塑性材料24的射流，其將被注入模具28的模塑腔體32中。模具腔體32形成于模具28的第一模具部件25和第二模具部件27之間，并且第一模具部件25和第二模具部件27通過(guò)壓機(jī)或夾緊單元34在壓力下保持在一起。壓機(jī)或夾緊單元34施加必須大于由用于分離兩個(gè)模具半塊的注射壓力所施加的力的夾緊力，以在將熔融熱塑性材料24注入模具腔體32中的同時(shí)將第一模具部件25和第二模具部件27保持在一起。為支持這些夾緊力，夾緊系統(tǒng)14可包括模具架和模具基座，所述模具架和模具基座由具有大于約165BHN且優(yōu)選地小于260BHN的表面硬度的材料形成，但是可使用具有大于260的表面硬度BHN值的材料，只要所述材料是容易機(jī)械加工的即可，如下文進(jìn)一步討論。
[0029]一旦將包含熔融熱塑性材料24的射流注入模具腔體32中，往復(fù)式螺桿22就停止向前行進(jìn)。熔融熱塑性材料24采用模具腔體32的形式，并且熔融熱塑性材料24在模具28內(nèi)部冷卻直至熱塑性材料24固化。一旦熱塑性材料24固化，壓機(jī)34就釋放第一模具部件25和第二模具部件27，所述第一模具部件25和第二模具部件27彼此分隔開(kāi)，并且成品部件可從模具28中彈出。模具28可包括多個(gè)模具腔體32以增加總體產(chǎn)率。多個(gè)模具腔體的腔體形狀可以彼此相同、相似或不同。(可認(rèn)為后者是一套模具腔體)。
[0030]所述方法一般包括將包含熔融熱塑性材料的射流注入模具腔體32中以填充所述模具腔體。參見(jiàn)圖2，在注射之前的tl處，包含熔融熱塑性材料的射流具有預(yù)注射壓力。如本文所用，包含熔融熱塑性材料的射流的預(yù)注射壓力是指熱塑性材料在加熱圓筒中被加熱成熔融狀態(tài)并制成射流之后，并且正好在包含熔融熱塑性材料的射流注入模具腔體或流道或與噴嘴和模具腔體流體連通的進(jìn)料系統(tǒng)之前，所述熱塑性材料的壓力。包含熔融熱塑性材料的射流的預(yù)注射壓力不等于注射前的模具腔體的壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，在注射之前，模具腔體可在大氣壓下，例如，如圖2和圖4所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述模具腔體可具有微正壓，如圖3所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，可在模具腔體中引入真空。
[0031]如圖2所示，在t2期間注入模具腔體時(shí)，包含熔融熱塑性材料的射流的壓力增加至熔體壓力，所述熔體壓力大于包含熔融熱塑性材料的射流的預(yù)注射壓力。再次參見(jiàn)圖1，例如，包含熔融熱塑性材料的射流的注射可包括使往復(fù)式螺桿22在圖1中箭頭A的方向上向噴嘴26平移，以迫使包含熔融熱塑性材料24的射流通過(guò)噴嘴26并進(jìn)入模具腔體32中。在各種實(shí)施例中，可將包含熔融熱塑性材料24的射流通過(guò)澆口 30注入模具28的模具腔體32中，所述澆口將熔融熱塑性材料24的流體引導(dǎo)至模具腔體32中。模具腔體32可例如形成于模具28的第一模具部件25和第二模具部件27之間。模具28的第一模具部件25和第二模具部件27可通過(guò)壓機(jī)34在壓力下保持在一起。
[0032]再次參見(jiàn)圖2，在時(shí)間t3下用包含熔融熱塑性材料的射流填充基本上整個(gè)模具腔體或整個(gè)模具腔體。在填充基本上整個(gè)模具腔體期間，使熔體壓力保持在小于6000psi的基本上恒定的壓力下。如本文所用，相對(duì)于熱塑性材料的熔體壓力的術(shù)語(yǔ)“基本上恒定的壓力”，是指與基線熔體壓力的偏差不產(chǎn)生熱塑性材料物理特性方面的有意義的變化。例如，“基本上恒定的壓力”包括但不限于熔融熱塑性材料的粘度不為此發(fā)生有意義變化的壓力變化。在這方面，術(shù)語(yǔ)“基本上恒定”包括與基線熔體壓力大約30%的偏差。例如，術(shù)語(yǔ)“大約4600psi的基本上恒定的壓力”包括在約6000psi (30%高于4600psi)至約3200psi(30%低于4600psi)范圍內(nèi)的壓力波動(dòng)。只要熔體壓力波動(dòng)不超過(guò)所列舉壓力的30%，就認(rèn)為熔體壓力是基本上恒定的。
[0033]例如，基本上恒定的壓力可從熔體壓力波動(dòng)(或作為增加或作為減少)約0%至約30%，約2%至約25%，約4%至約20%，約6%至約15%，以及約8%至約10%。其它適宜的波動(dòng)量包括約 0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28%、和 30%。所述波動(dòng)作為從期望的熔體壓力的ΛΡ示出于圖2中。不旨在受理論的束縛，據(jù)信保持本文所定義的基本上恒定的壓力可防止熔體前沿在熔融熱塑性材料流入模具腔體時(shí)停頓。此類動(dòng)態(tài)流動(dòng)條件能夠有利地使得包含熔融熱塑性材料的射流保持均勻流動(dòng)和填料條件至填充模具的最后點(diǎn)，而沒(méi)有熔融材料的凍結(jié)或其它破壞。如圖3和圖4所示，熔體壓力在填充基本上整個(gè)模具腔體期間可例如分別以恒定速率增加或減少，并被認(rèn)為是基本上恒定的，只要在填充基本上整個(gè)模具腔體期間，熔體壓力的最大增加或減少不大于30%的期望的熔體壓力即可。同樣，這種波動(dòng)作為從期望的熔體壓力的ΛΡ示出于圖3和圖4中。
[0034]參見(jiàn)圖5并在下文詳細(xì)討論，一旦填充基本上整個(gè)模具腔體(在時(shí)間t3下)，就可將熔體壓力降低至填充壓力以填充模具腔體的剩余部分(在時(shí)間t3’處)。填充壓力可保持基本上恒定直至填充整個(gè)模具腔體。
[0035]一旦完全填充了模具腔體，如果需要，就在時(shí)間t4處使熔體壓力和模具腔體壓力降低至大氣壓并可打開(kāi)模具腔體。在該時(shí)間期間，往復(fù)式螺桿22停止向前行進(jìn)。有利的是，基本上恒定的低壓條件允許包含熔融熱塑性材料的射流在模具內(nèi)快速冷卻，這在各種實(shí)施例中可與熔體壓力和模具腔體排氣至大氣壓基本上同時(shí)發(fā)生。因此，在用包含熔融熱塑性材料的射流填充模具腔體之后，可快速地將注塑部件從模具中彈出。
[0036]傳感器可定位成接近模具腔體中的填充端部。該傳感器可提供模具前端接近腔體中的填充端部時(shí)的指示。所述傳感器可感測(cè)壓力、溫度、任選地、或確認(rèn)聚合物存在的其它方式。當(dāng)通過(guò)傳感器測(cè)量壓力時(shí)，該測(cè)量可用于與中央控制單元通信以提供用于模塑組件的目標(biāo)“填充壓力”?？蓪⒂蓚鞲衅鳟a(chǎn)生的信號(hào)用于控制模塑加工，使得材料粘度、模具溫度、熔融溫度的變化、以及影響填充速率的其它變化可通過(guò)中央控制單元來(lái)調(diào)節(jié)。這些調(diào)節(jié)可在模塑循環(huán)期間立即進(jìn)行，或可在后續(xù)循環(huán)中進(jìn)行校正。此外，可將多個(gè)讀數(shù)對(duì)多次循環(huán)平均，然后用于通過(guò)中央控制單元對(duì)模塑加工進(jìn)行調(diào)節(jié)。以這種方式，當(dāng)前注射循環(huán)可基于較早時(shí)間點(diǎn)處的一個(gè)或多個(gè)循環(huán)期間發(fā)生的測(cè)量來(lái)校正。在一個(gè)實(shí)施例中，可將傳感器讀數(shù)對(duì)許多循環(huán)平均，以便實(shí)現(xiàn)過(guò)程一致性。
[0037]焙體壓力
[0038]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“熔體壓力”是指包含熔融熱塑性材料的射流在其注入并填充模塑設(shè)備的模具腔體時(shí)的壓力。在填充基本上整個(gè)模具腔體期間，使包含熔融熱塑性材料的射流的熔體壓力在小于6000psi下保持基本上恒定。在填充基本上整個(gè)模具腔體期間，包含熔融熱塑性材料的射流的熔體壓力顯著小于用于常規(guī)注塑法的注射和填充熔體壓力并被熱塑性材料的制造商推薦用于注塑加工。其它適宜的熔體壓力包括，例如小于5000psi，小于4500psi，小于4000psi，以及小于3000psi。例如，可將熔體壓力保持在以下范圍內(nèi)的基本上恒定的壓力下:約IOOOpsi至小于6000psi,約1500psi至約5500psi,約2000psi至約 5000psi,約 2500psi 至約 4500psi,約 3000psi 至約 4000psi,以及約 3000psi 至小于6000psio
[0039]如上所述，“基本上恒定的壓力”是指在用包含熔融熱塑性材料的射流填充基本上整個(gè)模具腔體期間，從期望的熔體壓力向上或向下波動(dòng)不超過(guò)30%所述期望的熔體壓力的壓力。例如，基本上恒定的壓力可從熔體壓力波動(dòng)(或作為增加或作為減少)約0%至約30%，約2%至約25%，約4%至約20%，約6%至約15%，以及約8%至約10%。其它適宜的波動(dòng)量包括約 0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28% 和 30%。所述波動(dòng)作為從期望的熔體壓力的ΛΡ示出于圖2中。參見(jiàn)圖3和圖4，在填充基本上整個(gè)模具腔體期間，熔體壓力可例如分別以恒定速率增加或減少，并被認(rèn)為是基本上恒定的，只要在填充基本上整個(gè)模具腔體期間，熔體壓力的最大增加或減少不大于30%的期望的熔體壓力即可。同樣，這種波動(dòng)作為從期望的熔體壓力的ΛΡ示出于圖3和圖4中。在另一個(gè)實(shí)施例中，在填充基本上整個(gè)模具腔體期間的熔體壓力可經(jīng)過(guò)時(shí)間t3的一部分而增加，然后經(jīng)過(guò)時(shí)間t3的剩余部分而減少。這種波動(dòng)將被認(rèn)為是基本上恒定的壓力，只要填充期間熔體壓力的最大增加和減少小于30%的期望的熔體壓力即可。
[0040]包含熱塑性材料的射流在注入模具腔體中時(shí)的熔體壓力可使用例如設(shè)置在注射點(diǎn)處的壓力換能器來(lái)測(cè)量。如本文所用，“注射點(diǎn)”是模塑設(shè)備中的包含熔融熱塑性材料的射流進(jìn)入模具腔體的位置。例如，對(duì)于具有聯(lián)接到噴嘴的單個(gè)模具腔體的模塑設(shè)備而言，注射點(diǎn)可在噴嘴處或鄰近噴嘴。作為另外一種選擇，對(duì)于具有多個(gè)模具腔體和用于將熔融熱塑性材料從噴嘴傳送至各模具腔體中的流道系統(tǒng)的模塑設(shè)備而言，注射點(diǎn)可以為介于流道系統(tǒng)和各單獨(dú)的模具腔體之間的接觸點(diǎn)。使包含熔融熱塑性材料的射流在其被傳送通過(guò)流道系統(tǒng)時(shí)保持在基本上恒定的熔體壓力下。一般來(lái)講，流道系統(tǒng)為加熱的流道系統(tǒng)，其在包含熱塑性材料的射流被傳送至模具腔體時(shí)，保持所述射流的熔體溫度。
[0041]在填充基本上整個(gè)模具腔體期間，包含熱塑性材料的射流的熔體壓力可例如通過(guò)使用設(shè)置在噴嘴處的壓力換能器測(cè)量熔體壓力并在注入模具腔體中時(shí)保持噴嘴處的恒定壓力來(lái)保持。在另一個(gè)實(shí)施例中，在填充基本上整個(gè)模具腔體期間，包含熱塑性材料的射流的熔體壓力可使用設(shè)置在模具腔體中與澆口相對(duì)的壓力換能器來(lái)測(cè)量。
[0042]腔體填充百分比被定義為以體積計(jì)的被填充的腔體％。從而，如果腔體被填充了95%,則被填充的模具腔體的總體積占模具腔體總體積容量的95%。當(dāng)用熔融熱塑性材料填充至少70%、至少72%、至少74%、至少76、至少78%、至少80%、至少82%、至少84%、至少86%、至少88%、至少90%、至少92%、至少94%、至少96%、至少98%、或至少99%的模具腔體時(shí)，填充了基本上整個(gè)模具腔體。例如，當(dāng)用熔融熱塑性材料填充約70%至約100%，約75%至約99%，約80%至約97%，或約90%至約95%的模具腔體時(shí)，填充了基本上整個(gè)模具腔體。用包含熔融熱塑性材料的射流填充模具腔體的百分比，可例如通過(guò)在模具腔體中，在對(duì)應(yīng)期望的填充百分比的模具腔體的填充點(diǎn)的端部處放置壓力換能器來(lái)測(cè)定。當(dāng)包含熔融熱塑性材料的射流達(dá)到期望的填充百分比時(shí)，壓力換能器向操作者發(fā)出警報(bào)。
[0043]參見(jiàn)圖5，在一個(gè)實(shí)施例中，一旦填充基本上整個(gè)模具腔體(在時(shí)間t3的末端)，可將下降的熔體壓力用于填充并裝填模具腔體的剩余部分(時(shí)間t3’)。一旦填充了基本上整個(gè)模具腔體，就可使包含熔融熱塑性材料的射流的熔體壓力將降低至小于熔體壓力的填充壓力，以提供用于填充模具腔體的剩余部分的理想壓力并防止模具腔體過(guò)壓或過(guò)充填?？稍谑拱廴跓崴苄圆牧系纳淞鞯娜垠w壓力在填充壓力下保持基本上恒定的同時(shí)，填充模具腔體的剩余部分。填充壓力可以為，例如至少50%，至少55%，至少60%，至少65%，至少70%，至少75%，至少80%，至少85%，至少90%，至少95%，或至少99%的熔體壓力。
[0044]在另一個(gè)實(shí)施例中，一旦填充了基本上整個(gè)模具腔體，就可增加熔體壓力以填充并裝填模具腔體的剩余部分。
[0045]保持基本上恒定的壓力
[0046]在一個(gè)實(shí)施例中，向包含熔融熱塑性材料24的射流施加液壓以在熔體溫度下將包含熔融熱塑性材料24的射流注入模具腔體中。液壓可例如通過(guò)使往復(fù)式螺桿22在圖1中箭頭A的方向上向噴嘴26平移來(lái)施加，以迫使包含熔融熱塑性材料24的射流通過(guò)噴嘴26并進(jìn)入模具腔體32中。然后在將包含熔融熱塑性材料24的射流填充入模具腔體32中期間，通過(guò)以下方法使熔體壓力保持基本上恒定:監(jiān)測(cè)包含熔融熱塑性材料23的射流在注入模具腔體32時(shí)的熔體壓力，和包含熔融熱塑性材料24的射流在填充模具腔體32期間的融體壓力，并調(diào)節(jié)注入模具腔體期間向包含熔融熱塑性材料的射流施加的液壓。熔體壓力可使用設(shè)置在注射點(diǎn)(例如噴嘴26)處并且在模具腔體32中的壓力換能器來(lái)監(jiān)測(cè)。
[0047]控制器50與傳感器52和螺桿控制36以通信方式連接。控制器50可包括微處理器、存儲(chǔ)器、以及一個(gè)或多個(gè)通信鏈路?？刂破?0可分別經(jīng)由有線連接54，56連接至傳感器52和螺桿控制36。在其它實(shí)施例中，控制器50可經(jīng)由無(wú)線連接、機(jī)械連接、液壓式連接、氣動(dòng)式連接、或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的將使得控制器50與傳感器52和螺桿控制36兩者通信的任何其它類型的通信連接而連接至傳感器52和螺桿控制56。
[0048]在圖1的實(shí)施例中，傳感器52是測(cè)量(直接或間接地)噴嘴26中的熔融熱塑性材料24的熔體壓力的壓力傳感器。傳感器52產(chǎn)生傳播到控制器50的電信號(hào)。然后控制器50命令螺桿控制36以保持噴嘴26中的熔融熱塑性材料24的基本上恒定的熔體壓力的速率來(lái)推進(jìn)螺桿22。雖然傳感器52可直接測(cè)量熔體壓力，但是傳感器52可測(cè)量熔融熱塑性材料24的其它特性，諸如指示熔體壓力的溫度、粘度、流量等。同樣,傳感器52不需要直接位于噴嘴26中，而是傳感器52可位于與噴嘴26流體連接的注射系統(tǒng)12或模具28內(nèi)的任何位置處。傳感器52不需要與注射流體直接接觸，并可供選擇地與流體動(dòng)態(tài)通信，并能夠感測(cè)流體壓力和/或其它流體特性。如果傳感器52不位于噴嘴26內(nèi)，則可對(duì)所測(cè)量的特性施用適當(dāng)?shù)男Ｕ蜃右杂?jì)算噴嘴26中的熔體壓力。在其它實(shí)施例中，傳感器52不需要設(shè)置在與噴嘴流體連接的位置處。相反，傳感器可測(cè)量由夾緊系統(tǒng)14在介于第一模具部件25和第二模具部件27之間的分模線處產(chǎn)生的夾緊力。在一個(gè)方面，控制器50可根據(jù)來(lái)自傳感器52的輸入而保持壓力。
[0049]雖然圖1示出了工作中的閉環(huán)控制器50，但是可使用其它壓力調(diào)節(jié)裝置代替閉環(huán)控制器50。例如，壓力調(diào)節(jié)閥(未示出)或減壓閥(未示出)可代替控制器50以調(diào)節(jié)熔融熱塑性材料24的熔體壓力。更具體地，壓力調(diào)節(jié)閥和減壓閥可防止模具28的過(guò)壓。用于防止模具28過(guò)壓的另一種可供選擇的機(jī)制為當(dāng)檢測(cè)到過(guò)壓狀態(tài)時(shí)激活警報(bào)。
[0050]因此，在另一個(gè)實(shí)施例中，模塑設(shè)備可包括設(shè)置在注射點(diǎn)和模具腔體之間的減壓閥。減壓閥具有等于注射和填充模具腔體所期望的熔體壓力的預(yù)定壓力設(shè)定點(diǎn)。注射和填充模具腔體期間的熔體壓力通過(guò)向包含熔融熱塑性材料的射流施加壓力以迫使包含所述熔融熱塑性材料的所述射流在高于預(yù)定設(shè)定點(diǎn)的熔體壓力下通過(guò)減壓閥來(lái)保持基本上恒定。然后減壓閥降低包含熱塑性材料的射流在其通過(guò)減壓閥并注入模具腔體時(shí)的熔體壓力。包含熔融熱塑性材料的射流的降低的熔體壓力對(duì)應(yīng)于填充模具腔體的所期望的熔體壓力，并通過(guò)減壓閥的預(yù)定設(shè)定點(diǎn)來(lái)保持基本上恒定。
[0051]在一個(gè)實(shí)施例中，熔體壓力通過(guò)使包含熱塑性材料的射流的一部分分流至減壓閥的出口而降低?？蓪瑹崴苄圆牧系纳淞鞯姆至鞑糠直３衷谌廴跔顟B(tài)并可例如通過(guò)加熱圓筒再摻入注射系統(tǒng)中。
[0052]模具腔體
[0053]模塑設(shè)備包括具有至少一個(gè)模具腔體的模具。模具可包括任何適宜數(shù)量的模具腔體。本文所公開(kāi)的方法的實(shí)施例有利地允許使用具有不對(duì)稱取向的模具腔體和/或具有不同形狀的模具腔體的模具。盡管模具腔體布置的不對(duì)稱性，但是使用方法實(shí)施例的基本上恒定的低填充壓力可允許在均衡的填料條件下填充各模具腔體。從而，盡管取向不對(duì)稱，但是可在模具的各模具腔體中形成優(yōu)質(zhì)的注塑部件。不對(duì)稱地布置模具的模具腔體的能力可有利地允許模具中的高模具腔體密度，由此允許由單個(gè)模具形成的注塑部件數(shù)增加，和/或允許模具的尺寸減小。
[0054]模具腔體壓力
[0055]如本文所用，“模具腔體壓力”是指在閉合的模具腔體中的壓力。模具腔體壓力可例如使用放置在模具腔體內(nèi)部的壓力換能器來(lái)測(cè)量。在方法的實(shí)施例中，在將包含熔融熱塑性材料的射流注入模具腔體中之前，模具腔體壓力不同于包含熔融熱塑性材料的射流的預(yù)注射壓力。例如，模具腔體壓力可小于包含熔融熱塑性材料的射流的預(yù)注射壓力。在另一個(gè)實(shí)施例中，模具腔體壓力可大于包含熔融熱塑性材料的射流的預(yù)注射壓力。例如，注射前的模具腔體壓力可以至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少40%、或至少50%不同于(大于或小于)包含熔融熱塑性材料的射流的預(yù)注射壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，模具腔體壓力為至少15psi不同于(大于或小于)包含熔融熱塑性材料的射流的預(yù)注射壓力。參見(jiàn)圖2和圖4，在各種實(shí)施例中，注塑前的模具腔體壓力可以為大氣壓。在其它實(shí)施例中，例如，如圖3所示，模具腔體壓力可具有大于大氣壓的壓力。在另一個(gè)實(shí)施例中，在注射前可使模具腔體保持在真空。
[0056]在各種實(shí)施例中，可在用包含熔融熱塑性材料的射流填充基本上整個(gè)模具腔體期間，使模具腔體壓力保持基本上恒定。如本文所用，“基本上恒定的模具腔體壓力”是指在用包含熔融熱塑性材料的射流填充基本上整個(gè)模具腔體期間，從期望的熔體壓力向上或向下波動(dòng)不超過(guò)30%。例如，基本上恒定的壓力可從熔體壓力波動(dòng)(或作為增加或作為減少)約0%至約30%，約2%至約25%，約4%至約20%，約6%至約15%，以及約8%至約10%。其它適宜的波動(dòng)量包括約 0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28%、和 30%。參見(jiàn)圖2，例如，可在用包含熔融熱塑性材料的射流填充基本上整個(gè)模具腔體期間，使模具腔體壓力保持在基本上恒定的大氣壓下。參見(jiàn)圖3，例如，可使模具腔體壓力在大于大氣壓(等于模具腔體的預(yù)注射壓力)的壓力下保持基本上恒定。在另一個(gè)實(shí)施例中，可使模具腔體壓力保持在大于模具腔體的預(yù)注射壓力的基本上恒定的壓力下。例如，適用于填充模具腔體的模具腔體壓力包括，例如約50psi至約500psi。
[0057]模具腔體可包括例如用于使模具腔體壓力保持基本上恒定的一個(gè)或多個(gè)通風(fēng)口。可控制通風(fēng)口打開(kāi)或閉合以保持基本上恒定的模具腔體壓力。
[0058]在一個(gè)實(shí)施例中，可在用包含熔融熱塑性材料的射流填充基本上整個(gè)模具腔體期間，在模具腔體中保持真空。在注射期間在模具腔體中保持真空可有利地減少填充腔體所需的熔體壓力量，因?yàn)樘畛淦陂g沒(méi)有強(qiáng)制從模具腔體中擠出的空氣。缺少空氣對(duì)流動(dòng)的阻力并增加熔體壓力和填充壓力末端之間的壓降還可獲得包含熔融熱塑性材料的射流的更大的流動(dòng)長(zhǎng)度。
[0059]參見(jiàn)圖5，在另一個(gè)實(shí)施例中，模具腔體壓力可在用包含熔融熱塑性材料的射流填充基本上整個(gè)模具腔體期間增加。例如，模具腔體壓力可隨填充期間模具腔體的置換體積而按比例增加。模具腔體壓力的增加可例如在基本上恒定的速率下發(fā)生。所述模具腔體可包括用于使增加的模具壓力保持在低于預(yù)定設(shè)定點(diǎn)的通風(fēng)口。預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)可以為，例如約包含熔融熱塑性材料的射流的熔體壓力。預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)還可以為，例如高于所述壓力就可能損壞模具腔體或不利地影響注塑部件質(zhì)量的壓力。
[0060]一旦用包含熔融熱塑性材料的射流完全填充模具腔體并且材料已冷卻，如果需要，就可將模具腔體壓力排氣至大氣壓并且可打開(kāi)模具以使注塑部件脫模。
[0061]模具腔體溫度
[0062]在所述方法的實(shí)施例中，在用包含熔融熱塑性材料的射流注射并填充模具腔體之前，可使模具腔體保持在室溫或冷卻。雖然在與熔融熱塑性材料接觸時(shí)，模具腔體表面的溫度可增加，但是與接觸包含熱塑性材料的射流接觸的模具腔體的最直接表面隔開(kāi)至少2mm、至少3mm、至少4mm、至少5mm、至少6mm、至少7mm、至少8mm、至少9mm、或至少I(mǎi)Omm的模具腔體的內(nèi)部部分被保持在較低溫度下。通常，該溫度小于熱塑性材料的不流動(dòng)溫度。如本文所用，“不流動(dòng)溫度”是指在所述溫度下熱塑性材料的粘度太高從而不能使其有效流動(dòng)的溫度。在各種實(shí)施例中，可使模具的內(nèi)部部分保持在小于約100°c的溫度下。例如，可使內(nèi)部部分保持在約10°c至約99°C，約20°C至約80°C，約30°C至約70°C，約40°C至約60°C，以及約20°C至約50°C的溫度下。其它適宜的溫度包括，約10°C、15°C、2(TC、25°C、3(rC、35°C、4(TC、45°C、5(TC、55t:、6(rC、65t:、7(rC、75t:、8(rC、85t:、9(rC、95t:、*99t:。在一個(gè)實(shí)
施例中，使內(nèi)部部分保持在小于50°C的溫度下。在一個(gè)實(shí)施例中，使內(nèi)部部分保持在小于30°C的溫度下。
[0063]迄今為止，當(dāng)在低恒定壓力下填充時(shí)，填充速率相對(duì)于常規(guī)的填充方法降低。這是指在模具完全填充之前，聚合物將與冷的模塑表面接觸較長(zhǎng)時(shí)間。從而，在填充前需要除去更多熱，并且這將預(yù)期會(huì)導(dǎo)致在模具填充之前材料凍結(jié)。已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)經(jīng)歷基本上恒定的低壓條件時(shí)，盡管模具腔體的一部分低于熱塑性材料的不流動(dòng)溫度，但是熱塑性材料將流動(dòng)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員一般將預(yù)期此類條件將造成熱塑性材料凍結(jié)并堵塞模具腔體，而不是繼續(xù)流動(dòng)并填充整個(gè)模具腔體。不旨在受理論的束縛，據(jù)信，本文所公開(kāi)方法的實(shí)施例的基本上恒定的低壓條件允許填充期間整個(gè)模具腔體中的動(dòng)態(tài)流動(dòng)條件(即不斷移動(dòng)熔體前沿)。在其流動(dòng)以填充模具腔體時(shí)熔融熱塑性材料的流動(dòng)沒(méi)有停頓，從而盡管至少模具腔體的至少一部分低于熱塑性材料的不流動(dòng)溫度，但是流體沒(méi)有凍結(jié)的機(jī)會(huì)。另夕卜，據(jù)信由于動(dòng)態(tài)流動(dòng)條件，盡管經(jīng)歷模具腔體中的這種溫度，但是由于剪切加熱，因此熔融熱塑性材料能夠保持高于不流動(dòng)溫度的溫度。還據(jù)信在開(kāi)始凍結(jié)過(guò)程時(shí)，動(dòng)態(tài)流動(dòng)條件干擾熱塑性材料中晶體結(jié)構(gòu)的形成。晶體結(jié)構(gòu)形成增加了熱塑性材料的粘度，這可阻止填充腔體的適宜流動(dòng)。晶體結(jié)構(gòu)形成和/或晶體結(jié)構(gòu)尺寸的減小可使得在熱塑性材料流入腔體中并經(jīng)受低于材料的不流動(dòng)溫度的模具的低溫時(shí)，所述熱塑性材料粘度減小。
[0064]在各種實(shí)施例中，模具可包括使整個(gè)模具腔體保持在低于不流動(dòng)溫度的溫度下的冷卻系統(tǒng)。例如，甚至可使接觸包含熔融熱塑性材料的射流的模具腔體表面冷卻以保持較低溫度?？墒褂萌魏芜m宜的冷卻溫度。例如，可使模具基本上保持在室溫。結(jié)合此類冷卻系統(tǒng)可有利地提高冷卻形成注塑部件的速度并易于從模具中彈出。
_5] 熱塑性材料:
[0066]在本公開(kāi)的基本上恒定的低壓注塑方法中可使用多種熱塑性材料。在一個(gè)實(shí)施例中，熔融熱塑性材料具有粘度，所述粘度如由在約230°C的溫度和2.16kg重量下進(jìn)行的ASTM D1238所測(cè)量的、約0.lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)來(lái)定義。例如，對(duì)于聚丙烯而言，熔體流動(dòng)指數(shù)可在約0.5g/10min至約200g/10min的范圍內(nèi)。其它適宜的熔體流動(dòng)指數(shù)包括約lg/10min至約400g/10min,約10g/10min至約300g/10min,約20至約200g/10min,約 30g/10min 至約 100g/10min,約 50g/10min 至約 75g/10min,約 0.lg/10min至約lg/10min,或約lg/10min至約25g/10min?；谀Ｋ苤破返膽?yīng)用和用途來(lái)選擇材料的MF10例如，MFI為0.lg/10min至約5g/10min的熱塑性材料可適用于注拉吹塑(ISBM)用預(yù)成型件。MFI為5g/10min至約50g/10min的熱塑性材料可適用于包裝制品用蓋和塞。MFI為50g/10min至約150g/10min的熱塑性材料可適用于制造桶或盆。MFI為150g/10min至約500g/10min的熱塑性材料可適用于具有極高L/T比率的模塑制品，諸如薄板。此類熱塑性材料的制造一般教導(dǎo)了材料應(yīng)該使用超過(guò)6000psi，并常常大大超過(guò)6000psi的熔體壓力來(lái)注塑。與關(guān)于此類熱塑性材料的注塑的常規(guī)教導(dǎo)內(nèi)容相反，本公開(kāi)的較低、恒定注塑法的實(shí)施例有利地允許使用此類熱塑性材料形成優(yōu)質(zhì)注塑部件并在低于6000psi，并且可能遠(yuǎn)低于6000psi的熔體壓力下加工。[0067]所述熱塑性材料可以例如為聚烯烴。示例性聚烯烴包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯、以及聚丁烯-1。前述聚烯烴的任一種都可來(lái)源于生物基給料，諸如甘蔗或其它農(nóng)產(chǎn)品，以制備生物-聚丙烯或生物-聚乙烯。在熔融狀態(tài)時(shí)，聚烯烴有利地展示剪切致稀。剪切致稀是流體在置于壓縮應(yīng)力下時(shí)粘度降低。剪切致稀可有益地允許使熱塑性材料在整個(gè)注塑過(guò)程中保持流動(dòng)。不旨在受理論束縛，據(jù)信熱塑性材料，具體地聚烯烴的剪切致稀性能，導(dǎo)致材料在低壓下加工時(shí)，材料粘度的較少變化。因此，公開(kāi)的方法的實(shí)施例可對(duì)熱塑性材料的變化較不敏感，所述變化例如由于著色劑或其它添加劑以及加工條件。這種對(duì)熱塑性材料的批次間性能變化的降低的敏感度還可有利地允許使用本公開(kāi)方法的實(shí)施例加工工業(yè)后和消費(fèi)后再循環(huán)塑料。工業(yè)后、消費(fèi)后可再循環(huán)塑料來(lái)源于作為消費(fèi)品本身已結(jié)束其生命周期和換句話講將作為固體廢品丟棄的終產(chǎn)品。此類可再循環(huán)的塑料，以及熱塑性材料的共混物本身具有其材料特性的顯著的批次間變化。
[0068]熱塑性材料還可以為例如聚酯。示例性聚酯包括但不限于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PET聚合物可來(lái)源于生物基給料，諸如甘蔗或其它農(nóng)產(chǎn)物，以制備部分或完全的生物-PET聚合物。其它適宜的熱塑性材料包括聚丙烯和聚乙烯的共聚物、熱塑性彈性體的聚合物和共聚物、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚(乳酸)、生物基聚酯諸如聚(呋喃甲酸乙烯酯)多羥基鏈烷酸酯、聚(乙烯呋喃酯)、(被認(rèn)為是對(duì)PET的替代或簡(jiǎn)易替換)、多羥基鏈烷酸酯、聚酰胺、聚縮醛、乙烯-α -烯烴橡膠、以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。熱塑性材料還可以為多重聚合物和非聚合的材料。熱塑性材料可以為，例如產(chǎn)生多模態(tài)或雙模態(tài)共混物的高、中、以及低分子量聚合物的共混物。多模態(tài)材料可按獲得具有優(yōu)異的流動(dòng)性能，還具有令人滿意的化學(xué)/物理特性的熱塑性材料的方式設(shè)計(jì)。熱塑性材料還可以為聚合物與一種或多種小分子添加劑的共混物。小分子可以為，例如硅氧烷或當(dāng)加入熱塑性材料中時(shí)，改善聚合物材料的流動(dòng)性的其它潤(rùn)滑分子。
[0069]其它添加劑可包括無(wú)機(jī)填料諸如碳酸鈣、硫酸鈣、滑石、粘土 (例如納米粘土)、氫氧化鋁、CaSiO3、形成纖維或微球的玻璃、結(jié)晶二氧化硅(例如，石英、novacite、crystallobite)、氫氧化鎂、云母、硫酸鈉、鋅鋇白、碳酸鎂、氧化鐵；或有機(jī)填料諸如稻殼、秸桿、大麻纖維、木粉、或木纖維、竹纖維或甘蔗纖維。
[0070]其它適宜的熱塑性材料包括可再生的聚合物如直接由生物體產(chǎn)生的聚合物的非限制性例子，諸如多羥基鏈烷酸酯(例如，聚(β -羥基鏈烷酸酯)、聚(3-羥基丁酸酯-共聚-3-羥基戊酸酯，NODAX (注冊(cè)商標(biāo)))，以及細(xì)菌纖維素；從植物、農(nóng)作物和林木、以及生物質(zhì)中提取的聚合物，如多糖及其衍生物(例如樹(shù)膠、纖維素、纖維素酯、甲殼質(zhì)、脫乙酰殼多糖、淀粉、化學(xué)改性的淀粉、乙酸纖維素的顆粒)、蛋白質(zhì)(例如玉米素、乳清、谷蛋白、膠原)、脂質(zhì)、木質(zhì)素和天然橡膠；由淀粉和化學(xué)淀粉制備的熱塑性淀粉、以及衍生自天然來(lái)源的單體的現(xiàn)有聚合物以及衍生物，諸如生物聚乙烯、生物聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯、聚乳酸、NYL0N11、醇酸樹(shù)脂、基于琥珀酸的樹(shù)脂、以及生物聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
[0071]適宜的熱塑性材料可包括如上所列例子中的不同熱塑性材料的共混物或多種共混物。不同材料也可以為來(lái)源于天然生物衍生或石油衍生材料的材料、或生物衍生或石油衍生材料的可再循環(huán)材料的組合。共混物中熱塑性材料的一種或多種可以為能夠生物降解的。并且對(duì)于非共混的熱塑性材料而言，材料可以為能夠生物降解的。
[0072]示例性熱塑性樹(shù)脂連同其推薦的工作壓力在以下圖表中提供:[0073]
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: (a)用包含熔融熱塑性材料的射流填充模塑設(shè)備的非承壓模具腔體，在注入所述模具腔體中時(shí)，包含所述熔融熱塑性材料的所述射流具有超過(guò)包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的預(yù)注射壓力的熔體壓力；以及， (b)在用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體的同時(shí)，使所述熔體壓力在小于6000psi下保持基本上恒定， 其中: 將與接觸包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的模具腔體的最直接表面間隔至少2mm的模具腔體的內(nèi)部部分保持在低于約100°C的溫度下，并且 所述熱塑性材料具有0.lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
2.一種在基本上恒定的低壓下將包含熔融熱塑性材料的射流注入模塑設(shè)備的模具腔體中的方法，所述方法包括: (a)將包含所述熔融熱塑性 材料的所述射流注入所述模具腔體中，以使得包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的壓力增加至注射時(shí)的熔體壓力；以及 (b)在填充基本上整個(gè)模具腔體期間，使包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的熔體壓力保持在小于6000psi的基本上恒定的壓力下， 其中: 將與接觸包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的模具腔體的最直接表面間隔至少2mm的模具腔體的內(nèi)部部分保持在低于約100°C的溫度下，并且 所述熔融熱塑性材料具有0.lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中將所述模具腔體的內(nèi)部部分保持在約30°C或更低的溫度下。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過(guò)在將包含熔融熱塑性材料的所述射流注入所述模具腔體中時(shí)，使冷卻液體流動(dòng)通過(guò)所述模具腔體的至少一部分而使所述模具腔體保持在低于約100°C的溫度下。
5.一種方法，包括: (a)通過(guò)將包含熔融熱塑性材料的射流注入模塑設(shè)備的模具腔體中來(lái)填充所述模具腔體，所述模具腔體具有模具腔體壓力，包含所述熔融熱塑性材料的所述射流在注入所述模具腔體之前具有不等于所述模具腔體壓力的預(yù)注射壓力，并且包含所述熔融熱塑性材料的所述射流在注入所述模具腔體中時(shí)具有超過(guò)所述預(yù)注射壓力的熔體壓力；以及， (b)在用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體的同時(shí)，使所述熔體壓力在小于6000psi下保持基本上恒定， 其中所述熱塑性材料具有0.lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的預(yù)注射壓力超過(guò)所述模具腔體壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述模具腔體壓力為大氣壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的預(yù)注射壓力小于所述模具腔體壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述模具腔體壓力大于或小于包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的預(yù)注射壓力至少15psi。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體期間，使所述模具腔體壓力在約50psi至約500psi的范圍內(nèi)保持基本上恒定。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體期間，使所述模具腔體壓力成比例地增加至所述模具腔體的排出體積。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括在用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充整個(gè)模具腔體后，將所述模具腔體排空至大氣壓。
13.一種在基本上恒定的低壓下將包含熔融熱塑性材料的射流注入模塑設(shè)備的模具腔體中的方法，所述方法包括: (a)將包含所述熔融熱塑性材料的所述射流注入所述模具腔體中，以使得包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的預(yù)注射壓力增加至注射時(shí)的熔體壓力；以及， (b)用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體，同時(shí)使包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的熔體壓力保持在小于6000psi的基本上恒定的壓力下，并將所述模具腔體的壓力保持在大氣壓下， 其中所述熔融熱塑性材料具有0.lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
14.一種在基本上恒定的低壓下將包含熔融熱塑性材料的射流注入模塑設(shè)備的模具腔體中的方法，所述方法包括: (a)將包含所述熔融熱塑性材料的所述射流注入所述模具腔體中，以使得包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的預(yù)注射壓力增加至注射時(shí)的熔體壓力；以及， (b)用包含所述熔融熱塑性材料的所述射流填充基本上整個(gè)模具腔體，同時(shí)使包含所述熔融熱塑性材料的所述射流的熔體壓力保持在小于6000psi的基本上恒定的壓力下，并保持所述模具腔體中真空， 其中，所述熔融熱塑性材料具有0.lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在將包含熔融熱塑性材料的所述射流注入模具腔體中時(shí)，所述模具腔體具有約30°C或更低的溫度。
【文檔編號(hào)】B29C45/77GK103842148SQ201280024384
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月20日
【發(fā)明者】G·M·艾爾托寧, C·J·小伯格, R·E·紐法斯, G·F·西勒, J·M·雷曼, R·沙倫貝格 申請(qǐng)人:寶潔公司