專利名稱：防止注射裝置中樹脂倒流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防止注射裝置中樹脂進(jìn)行倒流，其中該注射裝置包括在螺桿梢端部分處帶有防倒流環(huán)形閥的注射螺桿，且該注射螺桿設(shè)置在加熱筒體中；更具體地說，本發(fā)明涉及一種可防止樹脂倒流的方法，該方法有效地適合于低粘度樹脂。
背景技術(shù)：
在樹脂注射成型用的傳統(tǒng)直列螺桿型(in-line screw type)注射裝置(其中該注射裝置包括注射螺桿，該注射螺桿帶有可沿軸向活動(dòng)地裝配到螺桿梢端部分上的防倒流環(huán)形閥，且設(shè)置在加熱筒體中，從而可向前和向后地旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)；該加熱筒體在其梢端帶有噴嘴)中，在供應(yīng)部分側(cè)塑化的熔融樹脂，經(jīng)閥環(huán)的內(nèi)側(cè)、通過流動(dòng)間隙(其位于環(huán)形閥的后端表面和螺桿軸周邊上的片狀環(huán)之間)由螺桿的旋轉(zhuǎn)朝向螺桿梢進(jìn)行輸送，且在加熱筒體的前部分中進(jìn)行計(jì)量(也即積蓄)；并且，通過利用環(huán)形閥的前面和后面的樹脂壓力來打開和關(guān)閉環(huán)形閥。
通過注射螺桿的正向旋轉(zhuǎn)(左手方向旋轉(zhuǎn))，利用在螺桿槽中從具有塑化作用的供應(yīng)部分后側(cè)沿閥方向移動(dòng)的熔融樹脂的壓力來實(shí)現(xiàn)環(huán)形閥的打開。通過在停止旋轉(zhuǎn)且向前移動(dòng)注射螺桿時(shí)對計(jì)量樹脂的擠壓所產(chǎn)生的樹脂壓力來實(shí)現(xiàn)關(guān)閉，以通過噴嘴將加熱筒體的前部分中的計(jì)量熔融樹脂注射和填充到模具中。
在上述環(huán)形閥關(guān)閉過程當(dāng)中，環(huán)形閥和注射螺桿一起移動(dòng)到這樣一個(gè)位置，在該位置處計(jì)量樹脂被螺桿的頂端表面充分地?cái)D壓，以產(chǎn)生有助于閥關(guān)閉的樹脂壓力。隨著樹脂粘度變低，移動(dòng)沖程也往往變長。因此，環(huán)形閥不會(huì)同時(shí)地隨著螺桿的向前移動(dòng)而關(guān)閉，同時(shí)部分的計(jì)量樹脂在環(huán)形閥中向后流動(dòng)，且泄漏到螺桿槽中，直到閥后端表面和片狀環(huán)之間的流動(dòng)間隙被樹脂壓力所關(guān)閉，且該泄漏部分作為計(jì)量差量可能會(huì)影響產(chǎn)品的重量。
作為防止上述計(jì)量樹脂泄漏的手段，已經(jīng)采用反向旋轉(zhuǎn)注射螺桿(右手方向旋轉(zhuǎn))，以使得位于供應(yīng)部分側(cè)、螺桿槽中的樹脂壓力低于計(jì)量側(cè)上的樹脂壓力，利用其壓力差將環(huán)形閥向后移動(dòng)到片狀環(huán)處以對其進(jìn)行關(guān)閉，然后向前移動(dòng)螺桿來進(jìn)行注射填充。螺桿的反向旋轉(zhuǎn)與注射的啟動(dòng)同時(shí)進(jìn)行，或處于在計(jì)量結(jié)束之后的倒吸位置(參考日本專利公開文獻(xiàn)No.62-60621和日本專利No.2814212)。
因?yàn)槁輻U的上述反向旋轉(zhuǎn)所引起的上述閥關(guān)閉取決于反向旋轉(zhuǎn)引起的、在螺桿槽中向后供應(yīng)熔融樹脂所引起的減壓，計(jì)量樹脂也會(huì)向后流動(dòng)到供應(yīng)部分側(cè)，直到環(huán)形閥向后移動(dòng)且關(guān)閉。因此，在計(jì)量差量方面保持較低的效果。此外，存在這樣一個(gè)問題，因?yàn)榈沽饕鸬男孤┝客S著樹脂粘度的減小而增加，所以這樣的方法很難適合于對低粘度樹脂進(jìn)行注射成型。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種防止注射裝置中樹脂倒流的新方法；在注射填充當(dāng)中通過控制螺桿向前移動(dòng)速度來關(guān)閉環(huán)形閥(而不依靠在注射填充之前反向旋轉(zhuǎn)螺桿)，來防止在注射填充中的倒流所引起的計(jì)量樹脂的泄漏，這樣即便使用低粘度樹脂作為材料樹脂，也幾乎不會(huì)產(chǎn)生計(jì)量差量。
根據(jù)本發(fā)明，在注射裝置(其中該注射裝置包括在螺桿梢端部分處帶有防倒流環(huán)形閥的注射螺桿，該注射螺桿設(shè)置在加熱筒體中，從而可以向前和向后地旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)；且該注射裝置適合于利用螺桿的向前移動(dòng)將加熱筒體的前部分中計(jì)量的熔融樹脂注射和填充到模具)中，將注射填充速度和閥關(guān)閉操作速度設(shè)定成螺桿向前移動(dòng)速度，該閥關(guān)閉操作速度與注射填充速度的初始速度不同；將閥關(guān)閉操作時(shí)間設(shè)定成這樣一個(gè)時(shí)間，該時(shí)間是在計(jì)量結(jié)束后、將注射螺桿移動(dòng)一段能夠進(jìn)行閥關(guān)閉操作的距離所需的時(shí)間；在以設(shè)定的閥關(guān)閉操作速度和設(shè)定的閥操作時(shí)間來關(guān)閉閥之后，將螺桿向前移動(dòng)速度控制為注射填充速度，以進(jìn)行計(jì)量樹脂的注射填充。
所述閥關(guān)閉操作速度被設(shè)定成高于注射填充速度的初始速度或30毫米/秒(mm/s)，或更高，且操作時(shí)間設(shè)定成位于10-50毫秒(ms)的范圍。
在計(jì)量樹脂開始注射填充之前，因?yàn)樘幱陟o止?fàn)顟B(tài)的環(huán)形閥以不同于注射填充速度的初始速度的某一個(gè)速度進(jìn)行關(guān)閉，與傳統(tǒng)方法相比，可以加快閥關(guān)閉。因?yàn)橄蚯耙苿?dòng)被限定在能夠進(jìn)行閥關(guān)閉的距離和時(shí)間內(nèi)，所以不會(huì)對計(jì)量樹脂積蓄過量的擠壓；并且，即使直至閥關(guān)閉前發(fā)生倒流，該泄漏也將很小而不會(huì)影響模制件的重量。因此，可以消除直至閥關(guān)閉之前的泄漏所引起的計(jì)量差量。當(dāng)閥關(guān)閉操作速度被設(shè)定成高于注射填充速度的初始速度時(shí)，可以特別地提高低粘度材料樹脂的閥關(guān)閉效率。
此外，因?yàn)樵诃h(huán)形閥關(guān)閉之后進(jìn)行計(jì)量樹脂的注射填充，也消除了在啟動(dòng)注射填充之后的計(jì)量樹脂倒流，且也解決了從環(huán)形閥處泄漏引起的計(jì)量差量以及防止在注射填充前直至閥關(guān)閉發(fā)生的泄漏。因?yàn)橥ㄟ^控制注射螺桿的向前移動(dòng)速度可以從上述閥關(guān)閉的過程轉(zhuǎn)變到注射填充過程，所以可以如同之前一樣地進(jìn)行相同的注射成型操作。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的注射裝置的加熱筒體梢端部分的豎直側(cè)向剖視圖，其中該注射裝置能夠執(zhí)行防止計(jì)量樹脂倒流的方法，且處于在計(jì)量結(jié)束之后的閥打開狀態(tài)。
圖2是所述注射裝置的加熱筒體梢端部分的豎直側(cè)向剖視圖，顯示了在開始注射填充時(shí)的閥關(guān)閉狀態(tài)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖，其中閥關(guān)閉操作速度是30mm/s，操作時(shí)間是10ms。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖，其中閥關(guān)閉操作速度是50mm/s，操作時(shí)間是10ms。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖，其中閥關(guān)閉操作速度是70mm/s，操作時(shí)間是10ms。
圖6是在傳統(tǒng)方案中的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖，其中閥關(guān)閉操作速度是0mm/s，操作時(shí)間是0ms。
具體實(shí)施例方式
圖1和2顯示了本發(fā)明所涉及的大體直列螺桿式注射裝置的梢端部分，其中圖1顯示了在計(jì)量結(jié)束之后的閥打開狀態(tài)，圖2顯示了在注射填充開始時(shí)的閥關(guān)閉狀態(tài)。
在附圖中，附圖標(biāo)記1代表加熱筒體，其在梢部具有噴嘴2；附圖標(biāo)記3代表注射螺桿，其設(shè)置在加熱筒體1中，從而可前后旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)。注射螺桿3包括螺桿梢部分4和環(huán)形槽6，其中螺桿梢部分4具有圓錐形頂端表面，且多個(gè)分配槽5沿軸向設(shè)置在螺桿梢部分4的側(cè)表面上，環(huán)形槽6鄰接該頂端表面圍繞軸部分而形成。
筒形的環(huán)形閥7與加熱筒體1的內(nèi)周表面相配合，且?guī)в谢瑒?dòng)間隙；該環(huán)形閥7圍繞著環(huán)形槽6插入，以使得可前后移動(dòng)，其中螺桿槽8中未示出的熔融樹脂通過流動(dòng)間隙10(其位于環(huán)形閥7的環(huán)后端表面和在環(huán)形槽6后端處圍繞螺桿軸的片狀環(huán)9之間，例如0.5-3.0mm)在環(huán)形閥7的內(nèi)側(cè)流入環(huán)形槽6內(nèi)，朝螺桿梢端方向流動(dòng)，且利用注射螺桿3的向后旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在加熱筒體1的前部分11中計(jì)量(積蓄)。
環(huán)形閥7移動(dòng)，直到其前端表面被環(huán)形槽6的前邊緣擋住，由環(huán)形閥的后端表面在供給部分側(cè)接收在螺桿槽8中移動(dòng)的熔融樹脂的壓力，從而形成流動(dòng)間隙10，且處于在圖1中的打開狀態(tài)。螺桿槽8中的熔融樹脂通過流動(dòng)間隙10流入環(huán)形槽6，且通過螺桿頂端表面上的分配槽5進(jìn)一步強(qiáng)迫供給到加熱筒體1的前部分11內(nèi)，以在其中進(jìn)行積蓄。積蓄樹脂的壓力使得注射螺桿3向后移動(dòng)到預(yù)定后退極限位置，同時(shí)增加了積蓄量。當(dāng)在后退極限位置處停止螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，注射螺桿3在該位置停止，同時(shí)停止熔融樹脂的移動(dòng)，并且結(jié)束計(jì)量。
如圖1所示，當(dāng)注射螺桿3在計(jì)量結(jié)束之后、以閥關(guān)閉操作速度、在閥打開狀態(tài)下向前移動(dòng)時(shí)，由于螺桿的停止而處于靜止?fàn)顟B(tài)的環(huán)形閥7難以瞬時(shí)地與螺桿梢端部分同步移動(dòng)，因?yàn)榄h(huán)形閥被與內(nèi)周表面形成的滑動(dòng)間隙中的熔融樹脂緊密地裝配到加熱筒體1的內(nèi)周表面上，并且環(huán)形閥的移動(dòng)略微地延遲，以縮小與片狀環(huán)9的流動(dòng)間隙。此外，因?yàn)榄h(huán)形閥7向后移動(dòng)，接收由于螺桿向前移動(dòng)所產(chǎn)生的計(jì)量樹脂的樹脂壓力，因此與僅僅利用以注射填充速度向前移動(dòng)注射螺桿3的樹脂壓力相比，可以利用協(xié)同促進(jìn)效果來加速閥關(guān)閉。因此，幾乎可以消除倒流引起的樹脂泄漏直至閥關(guān)閉。
在由螺桿梢端部分向前移動(dòng)引起的、作用于計(jì)量樹脂上的壓力當(dāng)中，通過將以閥關(guān)閉操作速度進(jìn)行操作的操作時(shí)間設(shè)定為移動(dòng)注射螺桿3一段距離(該距離可使得在計(jì)量結(jié)束后(10-50ms)進(jìn)行閥關(guān)閉操作)所需的時(shí)間，可以限制過高的壓力作用在計(jì)量樹脂上，以將螺桿的向前移動(dòng)控制到所需的最小程度。因此，從注射沖程和向前移動(dòng)沖程之間的差值的角度來看，壓力不會(huì)達(dá)到這樣一個(gè)壓力，該壓力將使得由直到閥關(guān)閉時(shí)的樹脂倒流引起泄漏；并且，即使樹脂從噴嘴中泄漏，該泄漏也僅僅被限制到用于模制線軸或澆道(spool or runner)等部分的局部樹脂量，而不會(huì)影響其模制件。
當(dāng)利用上述閥關(guān)閉方案對低粘度樹脂進(jìn)行注射模制時(shí)，例如聚碳酸酯(光盤級別(disk grade))、高流動(dòng)性的聚苯乙烯、低粘度聚乙烯、液晶聚合物、聚酰胺、改進(jìn)型聚酰胺或類似物時(shí)，優(yōu)選將閥關(guān)閉操作速度設(shè)定成高于注射填充速度的初始速度。當(dāng)以注射填充速度擠壓低粘度樹脂來進(jìn)行閥關(guān)閉操作時(shí)，因?yàn)闃渲恼扯鹊?，所以由擠壓引起的樹脂壓力也較低，且螺桿向前移動(dòng)引起的閥關(guān)閉所需的時(shí)間較長。因此，在上述過程當(dāng)中的樹脂泄漏增加，且也增加了計(jì)量差量(metering dispersion)。然而，由于由注射螺桿的高速向前移動(dòng)所引起的閥關(guān)閉與樹脂壓力無關(guān)，所以不管螺桿向前移動(dòng)所引起的樹脂壓力的大小如何，都可以進(jìn)行閥關(guān)閉。因此，即使材料樹脂具有較低的粘度，也可以可靠地對每個(gè)模制件進(jìn)行閥關(guān)閉操作。
在閥關(guān)閉操作時(shí)間結(jié)束之后，通過將注射螺桿3的向前移動(dòng)速度控制為注射填充速度，可以將計(jì)量樹脂注射填充到未示的模具中。這僅僅通過將閥關(guān)閉操作速度改變成注射填充速度的初始速度就可以實(shí)現(xiàn)，而不需要特別的控制裝置。因此，僅僅通過控制注射螺桿3的速度，就可以連續(xù)地實(shí)現(xiàn)閥關(guān)閉和注射填充。
材料樹脂聚碳酸酯AD 55003(由TEIJIN LTD制造)粘度(Pa.S)47模制件信息記錄盤，設(shè)計(jì)重量(g)15.5注射成型機(jī)CD400E(由NISSEI PLASTIC INDUSTRIAL CO.制造)注射沖程(mm)30流動(dòng)間隙(mm)1.0閥關(guān)閉操作速度(mm/s)305070操作時(shí)間(ms)101010[編號1]注射填充速度(mm/s)V1(初始速度) V2V3V4
1020100 30[編號2]注射填充速度(mm/s)V1(初始速度) V2V3V440404040在實(shí)例1中，因?yàn)樽⑸涮畛渌俣鹊某跏妓俣萔1被設(shè)定成10mm/s，閥關(guān)閉操作速度被設(shè)定成高于初始速度V1。在實(shí)例2中，因?yàn)樽⑸涮畛渌俣鹊某跏妓俣萔1被設(shè)定成40mm/s(其高于實(shí)例1)，因此閥關(guān)閉操作速度30mm/s被設(shè)定成低于初始速度V1。
圖3-5顯示了在閥關(guān)閉操作中的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖，其中閥關(guān)閉操作速度分別是上述實(shí)例1中的30、50、70mm/s，注射填充速度的操作時(shí)間分別是10ms。
圖6顯示了傳統(tǒng)方法中的速度波形和壓力波形的監(jiān)測曲線圖；其中作為比較例，其中以注射填充速度(0mm/s)來作為閥關(guān)閉操作速度進(jìn)行閥關(guān)閉操作，且操作時(shí)間是0ms。在每個(gè)監(jiān)測曲線圖中，共取了50個(gè)點(diǎn)來生成波形，且在啟動(dòng)時(shí)的壓力波形的偏差代表了計(jì)量樹脂的壓力波動(dòng)寬度。因此，較大的波動(dòng)寬度代表了較大的計(jì)量差量。
表1具體地顯示了基于X個(gè)模制件的重量計(jì)量結(jié)果所監(jiān)測的計(jì)量差量。在該表中，設(shè)定速度為0mm/s且操作時(shí)間為0ms的列代表了以注射填充速度進(jìn)行閥關(guān)閉操作的傳統(tǒng)方法的結(jié)果。
表1


從監(jiān)測曲線圖3-6及表1可以明顯地看出，當(dāng)由注射螺桿的向前移動(dòng)來進(jìn)行閥關(guān)閉操作，同時(shí)將閥關(guān)閉操作速度設(shè)定成螺桿向前移動(dòng)速度時(shí)，即便使用低粘度樹脂作為材料樹脂也可以使計(jì)量差量最小化，并且可以穩(wěn)定模制件的重量。速度越高，關(guān)閉效率(重量平均值)也越高。在30mm/s時(shí)的關(guān)閉效率低于在50mm/s時(shí)的關(guān)閉效率，但是高于傳統(tǒng)方法中的關(guān)閉效率，且關(guān)閉效率取決于材料樹脂的粘度。因此，閥關(guān)閉操作速度被設(shè)定成最少30mm/s或更高，以用作注射填充速度的初始速度，進(jìn)而與傳統(tǒng)方法相比，可更多地減少計(jì)量樹脂從環(huán)形閥中的泄漏量。
權(quán)利要求
1.一種用于防止注射裝置中樹脂倒流的方法，其中該注射裝置包括在螺桿梢端部分處帶有防倒流環(huán)形閥的注射螺桿，該注射螺桿設(shè)置在加熱筒體中，從而可向前和向后地旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)；并且，該注射裝置適合于利用螺桿的向前移動(dòng)將加熱筒體的前部分中的計(jì)量熔融樹脂注射和填充到模具中，所述方法包括將注射填充速度和閥關(guān)閉操作速度設(shè)定成螺桿向前移動(dòng)速度，該閥關(guān)閉操作速度與注射填充速度的初始速度不同；將閥關(guān)閉操作時(shí)間設(shè)定成這樣一個(gè)時(shí)間，該時(shí)間是在計(jì)量結(jié)束后將注射螺桿移動(dòng)一段能夠進(jìn)行閥關(guān)閉操作的距離所需要的時(shí)間；以設(shè)定的閥關(guān)閉操作速度和設(shè)定的閥操作時(shí)間來關(guān)閉閥；以及將螺桿向前移動(dòng)速度控制成注射填充速度，以進(jìn)行計(jì)量樹脂的注射填充。
2.如權(quán)利要求1所述用于防止注射裝置中樹脂倒流的方法，其特征在于所述閥關(guān)閉操作速度被設(shè)定成高于注射填充速度的初始速度。
3.如權(quán)利要求1或2所述用于防止注射裝置中樹脂倒流的方法，其特征在于所述閥關(guān)閉操作速度被設(shè)定成30毫米/秒或更高，且所述操作時(shí)間設(shè)定成位于10-50毫秒的范圍。
全文摘要
在注射填充中通過控制螺桿向前移動(dòng)速度來關(guān)閉環(huán)形閥，而不依靠螺桿的反向旋轉(zhuǎn)，從而可防止在注射填充當(dāng)中計(jì)量樹脂由于倒流導(dǎo)致的泄漏。注射填充速度和閥關(guān)閉操作速度被設(shè)定成螺桿向前移動(dòng)速度。閥關(guān)閉操作速度與注射填充速度的初始速度不同，且其操作時(shí)間被設(shè)定成這樣一個(gè)時(shí)間，該時(shí)間是在計(jì)量結(jié)束后將注射螺桿移動(dòng)一段能夠進(jìn)行閥關(guān)閉操作的距離所需要的時(shí)間。以設(shè)定的操作速度和設(shè)定的操作時(shí)間來進(jìn)行閥關(guān)閉操作。
文檔編號B29C45/76GK1754680SQ20051011333
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日
發(fā)明者鹽澤文男, 依田秀伸, 有賀芳人 申請人:日精樹脂工業(yè)株式會(huì)社