[發明專利]全電動超高速注塑成型PVT在線測控方法

無效

• 申請號: 201210154835.3
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102642286A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 謝鵬程;郭小龍;何雪濤;丁玉梅;楊衛民
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29C45/77
• 分類號: B29C45/77;B29C45/78;B29C45/76
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技術領域

本發明涉及一種超高速注塑成型測控方法，屬于高分子材料成型加工領域。

背景技術

針對航天航空、生物醫學工程和消費電子等領域對注塑成型制品提出了“超輕、超薄、超精密”的迫切要求，常規注塑成型已無法滿足成型要求，超高速注塑成型被廣泛用于導光板、微流控芯片等薄壁精密注塑制品的生產。超高速注塑成型要求注塑成型設備能提供超高的注射速度以及較高的注射壓力，塑化質量穩定，控制精度高及可控范圍廣。此外要求注塑機在整個成型過程中表現穩定。

一般來說，超高速注塑成型在極短時間內實現螺桿提速，注射速度達到800mm/sec或以上，是普通注射速度的十幾倍。超高速注塑成型制品壁厚可達0.1mm以下，流動長度/壁厚之比高達400:1，而且制品精度要求很高，只有配合精密注塑成型設備及工藝才能滿足成型要求。

超高速注塑成型過程中，聚合物熔體由注射螺桿以800mm／sec以上的推進速度注射到模具型腔內，薄壁結構使得塑料制品在超過120℃/s以上的極高溫度梯度冷卻定型，期間聚合物經歷壓力驟變、超高剪切和超高溫度梯度等復雜劇烈的變化。此外，由于有機高分子材料的黏彈特性，螺桿高速推進時所產生的熔體高壓首先是對螺桿前部的高溫熔體實施高度壓縮，高速推進的螺桿所傳遞的動能絕大部分都被轉化為熔體內部勢能。根據材料PVT特性曲線可知，熔體外部壓力由塑化時背壓壓力瞬間升高至230MPa高壓時，熔體可壓縮比率可達10%。因此，超高速注塑成型有別于常規注塑成型，成型過程需要嚴格的工藝控制。但是，無論聚合物材料所經歷的這些變化過程如何復雜和激烈，聚合物的比容積V與加工過程中熔體的P、溫度T之間始終遵循與材料對應的PVT特性關系，即V=f（P，T），這是材料的基本屬性，也是模塑成型制品精度控制的科學基礎。

目前，國內外對于聚合物PVT關系特性的研究主要集中在測試技術及其應用方面。常規PVT測試原理主要包括柱塞-套筒加壓和封閉液體加壓兩種。其中，以其為代表的測試設備分別為德國的SWO-PVT100測試儀和美國Gnomix公司的PVT測試儀。然而，這些聚合物材料測試都需要在特定條件下進行，雖然能得到聚合物材料的PVT關系，但對于成型加工，尤其是類似超高速注塑成型的極端加工條件，常規PVT測試方法無法為成型提供準確的指導數據。

要獲得對加工過程具有精確指導意義的聚合物材料PVT關系特性，必須建立與實際成型過程一致的測試條件。專利200710063461.3公開了一種在線測試聚合物壓力-比容-溫度關系的方法及裝置。該測試裝置測得的PVT關系能更真實地反映實際注塑成型工藝條件下的PVT關系。此外，可以用在線測試的聚合物PVT關系來指導制定聚合物制品的注塑成型工藝參數或用于制品的模具設計和CAE分析。

如今的測試方法和裝置雖能創造與普通注塑成型一致的測試條件，但是與超高速注塑成型過程中所產生的加工條件相比仍存在較大差別，由此獲得的PVT特性測試結果無法準確描述和指導實際成型加工過程。

發明內容

本發明通過在線檢測超高速注塑過程中聚合物的PVT關系特性，依靠全電動超高速注塑機的高精度控制系統以及高響應執行機構，以超高速注塑成型聚合物PVT關系特性為指導，實現超高速注塑成型的精密控制。本發明的目的在于解決超高速注塑成型過程中因聚合物熔體發生劇烈變化而造成的成型缺陷，為此提供一種高控制精度、高性價比的全電動超高速注塑成型PVT在線測控方法。