[发明专利]用于生产塑料部件的气体内压法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产模制部件的方法，其中将熔融的聚合物引入到模制工具的模制空间中，并将加压流体供给到所述模制空间，从而将聚合物挤压在所述模制空间的壁上。

背景技术

所谓的气体内压法常用于生产包括中空区域或槽的模制部件。在该方法中，加压流体，典型地为氮气，被注射到注射模制工具的模腔中，在高压下，例如在50巴与300巴之间，该模腔未完全用熔体填充。氮气将熔体从模腔的中央挤压在所述模腔的壁上，从而制造出所需的空间。

在所谓的二次模腔法中，一个主模腔首先用熔体完全填充，并通过加压流体，例如通过氮气，随后将一部分熔体挤压进二次模腔，所述二次模腔与主模腔相连，从而所需的中空空间在主模腔中形成。

另外，物料推回法或推回法也是公知的，在该方法中，类似于二次模腔法，模腔首先用熔体填充，所述的熔体通过输送螺杆供给。然后加压流体将一部分熔体不是移至二次模腔，而是推回到输送螺杆中。

其中，气体内压工艺的优点在于，用于生产模制部件的材料较少，可以得到较高的精度，可以消除缩痕，可以生产出具有较高的稳定性和刚度的模制部件，可以缩短循环时间，可以大幅降低由模制引起的模制部件的材料中的应力，以及可以使用具有较低夹紧力的注塑机。

包括内冷却的气体内压工艺的方法在EP 1 259 368 B1中公开。在该方法中，当聚合物在模腔中冷却并硬化时，氮气被引导穿过塑料材料中的空间，从而促进冷却及硬化。

在100℃的温度和200巴的压力下，氮气的密度为166kg/cm³(kg/m³)，在更低的压力下，密度明显更低。因此已经有人建议使用水代替氮气来冷却塑料材料。在100℃和200巴的所述条件下，水的密度为967kg/m³。除了更高的密度，水还具有比氮气更大的热容。在使用水作为冷却介质时可以达到的冷却效应相应地更大，并且用水可以实现的循环时间相应地更短。

然而，使用水具有许多缺点：生产的模制塑料部件必须在硬化后小心地进行干燥。另外，必须使用耐水解的特殊塑料种类。输送水的部件的泄露还经常导致严重的质量问题。

发明内容

因此，本发明的目的是给出包含内冷却的改进的气体内压法。特别是，实现模腔中塑料熔体的迅速冷却。

该目的是通过用于生产模制部件的方法解决的，其中将熔融的聚合物引入到模制工具的模制空间中，并将加压流体供给到模制空间中，从而将聚合物挤压在模制空间的壁上，其特征在于，将具有至少150巴的压力、优选具有至少200巴或至少250巴的压力的液态二氧化碳用作加压流体。

具体实施方式

在本申请的上下文中，术语“模制工具”是用于注塑的工具，其包含模制空间，其适于生产塑料或金属模制部件，例如用于生产大量的塑料部件。为此目的，将液体塑料或液体聚合物在高压下注射进入该工具中，在一定时间后模制部件冷却，并从该工具中取出。

通常，模制工具由两个或多个工具部件组成，所述工具部件可以相互分离地运动或相互相对地运动，以便打开和闭合工具。

本发明涉及所谓的气体内压法。根据本发明，关闭模制工具，从而在模制工具的内部形成模制空间。将熔融聚合物引入或者注射进入模制工具的模制空间中。为了冷却熔体，根据本发明使用在至少150巴的高压下的液态二氧化碳。从而通过供给的二氧化碳的压力在熔体中形成空间。

二氧化碳的临界点处于约31.0℃的温度及73.8巴的压力。位于模制空间中的聚合物具有超过50℃的温度，通常甚至大幅超过100℃，因此在供给到模制空间后的二氧化碳通常邻近超临界状态。根据本发明，供给二氧化碳，其在进入到模制工具中之前以液态聚集态存在。在注入模制空间后，由于所述的温度比，二氧化碳一般转换到超临界状态。

已表明，在这些条件下，二氧化碳一方面具有非常好的热传导特性，另一方面还非常适于作为加压流体。由于二氧化碳，迅速并且有效地将熔融聚合物挤压在模制工具的内壁上，以便形成所需的模制部件。另外，由于从聚合物到二氧化碳的热传导高，因此待生产的模制部件迅速冷却，并且模制部件的内表面具有高的表面品质。除了良好的热传导率，超临界二氧化碳还具有高热容，从而实现聚合物的有效冷却。因此，本发明允许生产模制部件所需的时间的显著缩短。与将氮气用作加压流体和冷却介质的方法相比，循环时间即从将聚合物引入模制空间中直到将制成的模制部件从模制工具取出的时间显著缩短。