形成包覆模制制品的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于注塑包覆模制制品的方法，所述方法包括在注塑設(shè)備(10)中將熱塑性材料加熱至預(yù)先確定的溫度。所述注塑設(shè)備具有包括模具腔體(32)的模具(28)。所述注塑設(shè)備(10)具有大于約1百萬次注塑循環(huán)且小于約2千萬次注塑循環(huán)的使用壽命。所述方法還包括將預(yù)先制造的制品(51)定位在模具腔體(32)中，將加熱的熱塑性材料從注塑設(shè)備(10)的熔體夾持器(20)推入模具腔體(32)中，從而在注射元件(30)附近維持至少約400磅每平方英寸(約2MPa)且最多約10,000磅每平方英寸(約69MPa)的基本上恒定的熔體壓力。
【專利說明】
形成包覆模制制品的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開涉及形成注塑制品的方法，并且更具體地，涉及在基本上恒定低注射壓力 下形成包覆模制制品的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 取決于對(duì)注塑制品的要求，注塑制品，諸如消費(fèi)品、電子器件、容器等可使用多種 技術(shù)制備。如果，例如使用不同的材料或最終的注塑制品要求不同的功能，則注塑制品可使 用多種技術(shù)形成。例如，電氣裝置的組件，諸如例如鍵盤和手持式掃描器可使用包覆模制注 塑方法，或另一種制造方法來制備。在這些方法的某一些中，最終注塑制品，或成品，可通過 包覆模制基礎(chǔ)組件來形成。例如，基礎(chǔ)組件可以預(yù)先制造。然而，基礎(chǔ)組件可具有當(dāng)包覆模 制基礎(chǔ)組件時(shí)可能需要考慮的某些溫度、壓力或剪切敏感特性。因此，需要形成包覆模制制 品的改善的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在一個(gè)實(shí)施方案中，一種用于注塑包覆模制的制品的方法。所述方法包括在注塑 設(shè)備中將熱塑性材料加熱至預(yù)先確定的溫度，其中所述注塑設(shè)備包括模具、塑料熔體注射 系統(tǒng)、傳感器和控制器，所述模具包括模具腔體，所述塑料熔體注射系統(tǒng)包括熔體夾持器和 注射元件，并且所述注塑設(shè)備具有大于1百萬次且小于兩千萬次注塑循環(huán)的使用壽命。所述 方法還包括將預(yù)先制造的制品定位在模具腔體中，使用注射元件將加熱的熱塑性材料從注 塑設(shè)備的熔體夾持器推入模具腔體中，在將加熱的熱塑性材料推入模具腔體中時(shí)使用傳感 器測(cè)定加熱的熱塑性材料的熔體壓力，將來自傳感器的信號(hào)發(fā)送至控制器，所述信號(hào)指示 加熱的熱塑性材料的熔體壓力，使用控制器和塑料熔體注射系統(tǒng)維持進(jìn)入模具腔體的熱塑 性材料的基本上恒定的熔體壓力，其中注射元件附近的熔體壓力為約2MPa (約400鎊每平方 英寸)至約69MPa(約10，000鎊每平方英寸），并且用熱塑性材料基本上填充模具腔體，使得 預(yù)先制造的制品與熱塑性材料接觸。
[0004]在另一個(gè)實(shí)施方案中，用于注塑具有中空主體的包覆模制制品的方法包括在注塑 設(shè)備中將熱塑性材料加熱至預(yù)先確定的溫度，其中所述注塑設(shè)備包括模具、塑料熔體注射 系統(tǒng)、傳感器和控制器，所述模具包括模具腔體，所述模具由具有介于約8瓦特每米開爾文 (約5BTUs/(hr-ft-°F))和約385瓦特每米開爾文（約223BTUs/(hr-f t-°F))之間的熱導(dǎo)率的 材料組成，所述塑料熔體注射系統(tǒng)包括熔體夾持器和注射元件，所述注塑設(shè)備具有大于1百 萬次注塑循環(huán)的使用壽命。所述方法還包括將部分中空的制品定位在模具腔體中，所述部 分中空制品至少部分地由塑性材料形成，使用注射元件將加熱的熱塑性材料從注塑設(shè)備的 熔體夾持器推入模具腔體中使得熱塑性材料接觸部分中空制品，在將加熱的熱塑性材料推 入模具腔體中時(shí)使用傳感器測(cè)定加熱的熱塑性材料的熔體壓力，將來自傳感器的信號(hào)發(fā)送 至控制器，所述信號(hào)指示加熱的熱塑性材料的熔體壓力，使用控制器和塑料熔體注射系統(tǒng) 維持進(jìn)入模具腔體的熱塑性材料的基本上恒定的熔體壓力，其中熔體壓力為約2MPa(約400 鎊每平方英寸)至約69MPa(約10，000鎊每平方英寸），并且用熱塑性材料基本上填充模具腔 體，使得部分中空制品與熱塑性材料接觸。
[0005] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，用于注塑包覆模制制品的方法包括在注塑設(shè)備中將第一熱 塑性材料加熱至第一溫度，在注塑設(shè)備中將第二熱塑性材料加熱至第二溫度，其中所述注 塑設(shè)備包括模具、塑料熔體注射系統(tǒng)、傳感器和控制器，所述模具包括模具腔體，所述模具 由具有介于約8瓦特每米開爾文（約5BTUV(hr-ft-°F))和約385瓦特每米開爾文（約 223BTUs/(hr-ft-°F))之間的熱導(dǎo)率的材料組成，所述塑料熔體注射系統(tǒng)包括熔體夾持器 和注射元件，并且所述注塑設(shè)備具有約1百萬次注塑循環(huán)至約2千萬次注塑循環(huán)的使用壽 命。所述方法還包括使用注射元件將第一加熱的熱塑性材料從注塑設(shè)備的熔體夾持器推入 模具腔體中，在已經(jīng)推動(dòng)第一加熱的熱塑性材料之后，使用注射元件將第二加熱的熱塑性 材料從注塑設(shè)備的熔體夾持器推入模具腔體中，在將第二加熱的熱塑性材料推入模具腔體 中時(shí)使用傳感器測(cè)定第二加熱的熱塑性材料的熔體壓力，將來自傳感器的信號(hào)發(fā)送至控制 器，所述信號(hào)指示第二加熱的熱塑性材料的熔體壓力，并且使用控制器和塑料熔體注射系 統(tǒng)維持進(jìn)入模具腔體的第二熱塑性材料的基本上恒定的熔體壓力，其中熔體壓力為約2MPa (約400鎊每平方英寸)至約69MPa (約10，000鎊每平方英寸），其中第一熱塑性材料具有的熔 體溫度低于第二熱塑性材料的熔體溫度。
【附圖說明】
[0006] 圖中所描述的實(shí)施方案本質(zhì)上是例證性的，且并非旨在限制由權(quán)利要求書所限定 的主題。當(dāng)結(jié)合以下附圖閱讀時(shí)，能夠理解對(duì)以下例示性實(shí)施方案的詳細(xì)描述，其中用類似 的附圖標(biāo)號(hào)表示類似的結(jié)構(gòu)，并且其中：
[0007]圖1示出了根據(jù)本公開構(gòu)造的基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)的一個(gè)實(shí)施方案的示 意圖；
[0008] 圖2是圖1的基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)的腔體壓力對(duì)時(shí)間的圖，其疊加于常規(guī) 高可變壓力注塑機(jī)的腔體壓力對(duì)時(shí)間的圖之上；
[0009] 圖3為圖1的基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)的腔體壓力對(duì)時(shí)間的另一圖，其疊加于 常規(guī)高可變壓力注塑機(jī)的腔體壓力對(duì)時(shí)間的圖之上，所述圖示出了用于某些填充階段的填 充時(shí)間的百分比；
[0010]圖4A-4D為在通過常規(guī)高可變壓力注塑機(jī)填充的各個(gè)階段中，模具腔體的一部分 的側(cè)面剖視圖；
[0011] 圖5A-5D為在通過圖1的基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)填充的各個(gè)階段中，固定在 模具腔體中的預(yù)先制造的制品的一部分的側(cè)面剖視圖。
[0012] 圖6A-6D為可在如本文所述的基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)上進(jìn)行的反向包覆模 制循環(huán)的示意性剖視圖；
[0013] 圖7A-7G為使用如本文所述的基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)形成的包覆模制制品 的一個(gè)實(shí)施方案的示意性剖視圖；并且
[0014] 圖8A-8C為使用如本文所述的基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)形成的部分中空的包 覆豐旲制制品的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本公開涉及用于制造包覆模制制品，例如消費(fèi)品、電子器件、容器等的方法。本公 開可與例如一次或多次注塑方法和設(shè)備結(jié)合使用，并且還可與預(yù)先制造的制品，諸如電子 組件、塑料包裝、裝飾品、塑料制品等一起使用。一次注塑方法可包括將單種熱塑性材料注 入一個(gè)模具腔體中，然而多次注塑方法可包括將可以在化學(xué)上不同或化學(xué)上相同的兩種獨(dú) 立的材料注入相同的模具腔體或兩個(gè)獨(dú)立的模具腔體中。不同的材料可同時(shí)或在不同時(shí)間 注射。在一些實(shí)施方案中，可首先注射相對(duì)軟的材料，之后以反向包覆模制操作進(jìn)行相對(duì)硬 材料的第二注射。例如，在一些實(shí)施方案中，可首先注射相對(duì)軟的材料，之后以與常規(guī)包覆 模制操作相反的順序次序進(jìn)行相對(duì)較硬材料的第二注射。
[0016] 本文所公開的設(shè)備和方法包括改善的注塑技術(shù)，其部分地包括基本上恒定且低注 射壓力以形成包覆模制制品。本文所公開的設(shè)備和方法可通過形成更一致且更均勻的過程 來改善包覆模制制品的質(zhì)量，所述方法可降低包覆模制制品的形成和/或注射期間施加到 預(yù)先制造的制品上的溫度和壓力，這可影響在注塑期間可使用的預(yù)先制造的制品的類型。 在注塑過程中降低的溫度和壓力可增加能夠包覆模制的預(yù)先制造的制品的類型。例如，由 于具有低變形溫度，可被傳統(tǒng)注塑操作損壞的電氣裝置可與本文所述的注塑方法和設(shè)備一 起使用。
[0017] 本公開的實(shí)施方案一般涉及通過使用注塑方法包覆模制預(yù)先制造的制品以形成 最終包覆模制部件來制造包覆模制制品的系統(tǒng)、機(jī)器、產(chǎn)品和方法，并且更具體地講，涉及 通過在注射階段期間基本上恒定的低注射壓力注塑來制備包覆模制制品的系統(tǒng)、產(chǎn)品和方 法。
[0018] 如本文所用，相對(duì)于熱塑性材料的熔體壓力的術(shù)語"低壓"，是指在注塑機(jī)的噴嘴 附近的約10,000鎊每平方英寸(？81)和更低例如約400?81的熔體壓力。腔體內(nèi)的熔體壓力， 包括相對(duì)于腔體壁上的位置的熔體壓力或包括相對(duì)于預(yù)先制造的包覆模制制品的熔體壓 力，可以低至零psi，或在另一個(gè)示例中，在大氣壓力下。
[0019] 如本文所用，相對(duì)于熱塑性材料的熔體壓力的術(shù)語"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"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"大約32MPa(約 4600psi)的基本上恒定的壓力"包括在約42MPa(約6000psi)(高于32MPa(4600psi)30%)至 約22MPa(約3200psi)(低于32MPa(約4600psi)30%)范圍內(nèi)的壓力波動(dòng)。只要熔體壓力波動(dòng) 不超過所列舉壓力的+/-30%，就認(rèn)為熔體壓力是基本上恒定的。
[0020] 如本文所用，術(shù)語"恪體夾持器"是指包含與機(jī)器噴嘴流體連通的熔融塑料的注塑 機(jī)的部分。將熔體夾持器加熱，使得聚合物可在期望的溫度下制備并保持。將熔體夾持器連 接至電源，例如液壓缸或電動(dòng)伺服馬達(dá)，所述電源與中央控制單元或控制器連通，并可被控 制以推進(jìn)隔膜來迫使熔融塑料穿過機(jī)器噴嘴。然后熔融材料流動(dòng)穿過流道系統(tǒng)進(jìn)入模具腔 體中。熔體夾持器的橫截面可為圓柱形，或具有可供選擇的橫截面，所述橫截面將允許隔膜 迫使聚合物在范圍可從低至l〇〇psi至40,000psi或更高的壓力下穿過機(jī)器噴嘴。隔膜可任 選地整體地連接至往復(fù)式螺桿，所述往復(fù)式螺桿具有設(shè)計(jì)成在注射前使聚合物材料塑化的 刮片。
[0021] 術(shù)語"高L/T比率"一般是指100或更大的L/T，或長(zhǎng)度與厚度，或長(zhǎng)度/厚度比率，且 更具體地是指200或更大，但是小于1,000的L/T比率。L/T比率的計(jì)算定義如下。
[0022] 術(shù)語"峰值流量" 一般是指如在機(jī)器噴嘴處測(cè)量的最大體積流量。
[0023] 術(shù)語"峰值注射速率"一般是指注射活塞在迫使聚合物進(jìn)入進(jìn)料系統(tǒng)的過程中行 進(jìn)的最大線性速度。所述活塞可以為往復(fù)式螺桿，諸如在單級(jí)注射系統(tǒng)的情況下，或液壓式 活塞，諸如在二級(jí)注射系統(tǒng)的情況下。
[0024] 術(shù)語"活塞速率" 一般是指注射活塞在迫使聚合物進(jìn)入進(jìn)料系統(tǒng)的過程中行進(jìn)的 線性速度。
[0025] 術(shù)語"流量"一般是指如在機(jī)器噴嘴處測(cè)量的聚合物的體積流量。該流量可基于活 塞速率和活塞橫截面積來計(jì)算，或用位于機(jī)器噴嘴中的適宜的傳感器來測(cè)量。
[0026] 術(shù)語"腔體填充百分比"一般是指按體積計(jì)填充的腔體的百分比。例如，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%。
[0027] 術(shù)語"熔體溫度"一般是指當(dāng)使用熱流道系統(tǒng)時(shí)，熔體夾持器中以及材料進(jìn)料系統(tǒng) 中所維持的聚合物溫度，所述溫度使聚合物保持在熔融狀態(tài)。熔體溫度根據(jù)材料而變化，然 而，期望的熔體溫度一般理解為落入由材料制造商推薦的范圍內(nèi)。
[0028] 術(shù)語"澆口尺寸"一般是指由流道和模具腔體相交而形成的澆口的橫截面積。對(duì)于 熱流道系統(tǒng)而言，澆口可以為開口設(shè)計(jì)，其中在澆口處不存在材料流的主動(dòng)切斷，或閉合設(shè) 計(jì)，其中使用閥銷以機(jī)械切斷通過澆口進(jìn)入模具腔體中的材料流(通常被稱為閥門澆口）。 澆口尺寸是指橫截面積，例如1毫米(mm)澆口直徑是指相當(dāng)于在澆口與模具腔體相遇的點(diǎn) 處，澆口的橫截面積具有1mm直徑的澆口的橫截面積。澆口的橫截面可以具有任何期望的形 狀。
[0029] 術(shù)語"有效澆口面積"一般是指對(duì)應(yīng)于模具腔體與將熱塑性材料給料于模具腔體 的進(jìn)料系統(tǒng)的材料流動(dòng)通道(例如，流道）的交叉點(diǎn)的澆口橫截面積。澆口可以加熱或可以 不加熱。澆口可以是圓形，或適于實(shí)現(xiàn)期望的熱塑性材料進(jìn)入模具腔體中的流動(dòng)的任何橫 截面形狀。
[0030] 術(shù)語"增強(qiáng)比"是指在注射活塞迫使熔融聚合物穿過機(jī)器噴嘴時(shí)，注射電源具有的 機(jī)械效益。對(duì)于液壓式電源而言，常見的是液壓式活塞將具有超過注射活塞10:1的機(jī)械效 益。然而，所述機(jī)械效益的范圍可從非常低的比率諸如2:1至非常高的機(jī)械效益比率諸如 50:1〇
[0031]術(shù)語"峰值功率"一般是指在填充模具腔體時(shí)產(chǎn)生的最大功率。峰值功率可在填充 周期中的任何點(diǎn)處產(chǎn)生。峰值功率通過如在機(jī)械噴嘴處測(cè)量的塑性壓力乘以如在機(jī)械噴嘴 處測(cè)量的流量的乘積來測(cè)定。功率由式p=P*Q計(jì)算，其中P為壓力并且Q為體積流量。
[0032] 術(shù)語"體積流量"一般是指如在機(jī)器噴嘴處測(cè)量的流量。該流量可基于活塞速率和 活塞橫截面積來計(jì)算，或用位于機(jī)器噴嘴中的適宜的傳感器來測(cè)量。
[0033] 當(dāng)相對(duì)于包含熱塑性材料的模具腔體使用時(shí)，術(shù)語"填充"和"充滿"可互換，并且 兩個(gè)術(shù)語均是指熱塑性材料已停止流入模具腔體中。
[0034] 術(shù)語"注射量"一般是指待從熔體夾持器中注射以完全填充一個(gè)或多個(gè)模具腔體 的聚合物的體積。注射量體積基于在即將注射之前熔體夾持器中的聚合物的溫度和壓力來 測(cè)定。換句話講，注射量是在給定溫度和壓力下的注塑活塞的一次沖程中注射的熔融塑性 材料的總體積。注射量可包括穿過一個(gè)或多個(gè)澆口將熔融塑性材料注入到一個(gè)或多個(gè)注射 腔體中。熔融塑性材料的射流還可通過一個(gè)或多個(gè)熔體夾持器來制備和注射。
[0035] 術(shù)語"停頓"一般是指某個(gè)點(diǎn)，在所述點(diǎn)處流動(dòng)前沿的速度被最小化到足以使聚合 物的一部分下降至低于其不流動(dòng)溫度并開始凍結(jié)。
[0036] 當(dāng)用于本文時(shí)，術(shù)語"電動(dòng)馬達(dá)"或"電壓機(jī)"包括電動(dòng)伺服馬達(dá)和電動(dòng)線性馬達(dá)兩 者。
[0037] 術(shù)語"峰值功率流量因子"是指在單個(gè)注塑循環(huán)中注塑系統(tǒng)所要求的峰值功率的 歸一化量度，并且可將所述峰值功率流量因子用于直接比較不同注塑系統(tǒng)的功率要求。峰 值功率流量因子通過首先測(cè)定峰值功率，然后測(cè)定待填充模具腔體的注射量來計(jì)算，所述 峰值功率對(duì)應(yīng)于填充循環(huán)（如本文定義)期間的模塑壓力乘以流量的最大乘積。然后，峰值 功率流量因子通過峰值功率除以注射量來計(jì)算。
[0038]術(shù)語"基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)"被定義為使用小于或等于約69MPa(約10， OOOpsi)的基本上恒定的注射壓力的101級(jí)、401級(jí)或30級(jí)注塑機(jī)。另選地，術(shù)語"基本上恒定 低注射壓力模塑機(jī)"可被定義為使用小于或等于約42MPa (約6,000psi)的基本上恒定注射 壓力的注塑機(jī)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，術(shù)語"基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)"可被定義為使 用小于或等于約69MPa(約10,000psi)的基本上恒定注射壓力并且在模具芯(其由在兩者之 間限定模具腔體的第一模具部件和第二模具部件組成)達(dá)到其使用壽命終點(diǎn)之前，能夠進(jìn) 行多于約1〇〇,〇〇〇次循環(huán)，另選地多于約1百萬次循環(huán)，另選地多于約125萬次循環(huán)，另選地 多于約2百萬次循環(huán)，另選地多于約5百萬次循環(huán)，另選地多于約1千萬次循環(huán)，或另選地多 于約1百萬次循環(huán)至小于約2千萬次循環(huán)的注塑機(jī)。"基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)"的特征 可包括例如具有大于1〇〇(例如大于200)的L/T比率的模具腔體，多個(gè)模具腔體(例如4個(gè)模 具腔體，又如16個(gè)模具腔體，又如32個(gè)模具腔體，又如64個(gè)模具腔體，又如128個(gè)模具腔體并 且又如256個(gè)模具腔體，或者介于4和512之間的任何數(shù)目的模具腔體），加熱或冷卻流道， 和/或引導(dǎo)彈出機(jī)制。
[0039] 術(shù)語"使用壽命"被定義為在故障或計(jì)劃替換之前模具部件的預(yù)期壽命。當(dāng)與模具 部件或模具芯(或限定模具腔體的模具的任何部件)一起使用時(shí)，術(shù)語"使用壽命"是指在模 塑部件中產(chǎn)生質(zhì)量問題之前，在產(chǎn)生模具部件的完整性的問題之前(例如，磨損、分模線變 形、切斷表面變形或過度磨損），或者在模具部件中出現(xiàn)機(jī)械故障之前(例如疲勞故障或疲 勞斷裂），預(yù)期模具部件或模具芯將在使用中的時(shí)間。通常，當(dāng)限定模具腔體的接觸表面必 須被丟棄或替換時(shí)，模具部件已達(dá)到其"使用壽命"的終點(diǎn)。模具部件可能需要在模具部件 的"使用壽命"期間時(shí)不時(shí)地修理或翻新，并且這種修理或翻新不需要完全替換模具部件以 實(shí)現(xiàn)可接受的模塑部件質(zhì)量和模塑效率。另外，損壞可能發(fā)生于與模具部件的正常操作無 關(guān)的模具部件，諸如不適當(dāng)?shù)貜哪＞咧腥〕鲆粋€(gè)部件并且用力使模具在非頂出部件上閉 合，或者操作者使用錯(cuò)誤的工具取出模塑部件并損壞模具組件。因此，有時(shí)使用備用的模具 部件以在其達(dá)到它們的使用壽命終點(diǎn)之前替換這些損壞的組件。因?yàn)閾p壞而替換模具部 件，這不改變預(yù)期使用壽命。
[0040] 術(shù)語"引導(dǎo)彈出機(jī)制"被定義為致動(dòng)以將模塑部件從模具腔體中物理彈出的動(dòng)態(tài) 部件。
[0041] 術(shù)語"涂層"被定義為厚度小于0.13mm(0.005英寸）的材料層，其設(shè)置在限定模具 腔體的模具部件的表面上，具有不是限定模具腔體的形狀的主要功能（例如保護(hù)限定模具 腔體的材料的功能，或減少模塑部件與模具腔體壁之間的摩擦以增強(qiáng)模塑部件從模具腔體 中取出的功能）。
[0042] 術(shù)語"平均熱導(dǎo)率"被定義為組成模具腔體或模具側(cè)面或模具部件的任何材料的 熱導(dǎo)率。構(gòu)成涂層、層疊板、支撐板、和澆口或流道的材料，無論其與模具腔體一體形成還是 獨(dú)立于模具腔體，均不包括在平均熱導(dǎo)率內(nèi)。平均熱導(dǎo)率基于體積加權(quán)計(jì)算。
[0043] 術(shù)語"有效冷卻表面"被定義為通過其從模具部件中除去熱的表面。有效冷卻表面 的一個(gè)示例為限定通道的表面，所述通道用于冷卻來自主動(dòng)冷卻系統(tǒng)的流體。有效冷卻表 面的另一個(gè)示例為熱通過其耗散到大氣的模具部件的外表面。模具部件可具有多于一個(gè)的 有效冷卻表面并因此可具有介于模具腔體表面與每個(gè)有效冷卻表面之間的獨(dú)特的平均熱 導(dǎo)率。
[0044] 術(shù)語"標(biāo)稱壁厚"被定義為當(dāng)模具腔體被制成具有均勻厚度時(shí)，模具腔體的理論厚 度。標(biāo)稱壁厚可近似為平均壁厚。標(biāo)稱壁厚可通過將由單個(gè)澆口填充的模具腔體的長(zhǎng)度和 寬度積分來計(jì)算。
[0045] 術(shù)語"平均硬度"被定義為以期望體積計(jì)的任何材料或材料組合的洛氏硬度 (Rockwell hardness)。當(dāng)存在多于一種材料時(shí)，平均硬度基于每種材料的體積加權(quán)百分比 計(jì)。平均硬度計(jì)算包括構(gòu)成模具腔體的任何部分的材料的硬度。無論其是否與模具腔體一 體形成，平均硬度計(jì)算均不包括構(gòu)成涂層、層疊板、澆口或流道、以及支撐板的材料。一般來 講，平均硬度是指模具冷卻區(qū)中的材料的體積加權(quán)硬度。
[0046] 術(shù)語"模具冷卻區(qū)"被定義為位于模具腔體表面與有效冷卻表面之間的材料的體 積。
[0047] 術(shù)語"周期時(shí)間"被定義為完全形成注塑部件所需的注塑過程的單次重復(fù)。循環(huán)時(shí) 間包括以下階段:將熔融塑性材料推入模具腔體中，用熱塑性材料基本上填充模具腔體，冷 卻熱塑性材料，將第一模具側(cè)和第二模具側(cè)分離以暴露冷卻的熱塑性材料，取出熱塑性材 料，以及閉合第一模具側(cè)和第二模具側(cè)。
[0048] 基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)還可以為高生產(chǎn)率注塑機(jī)(例如，101級(jí)、401級(jí)或30 級(jí)注塑機(jī)，或"超高生產(chǎn)率模塑機(jī)"），諸如2012年8月31日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)13/601，514 中公開的高生產(chǎn)率注塑機(jī)，其以引用方式并入本文，所述注塑機(jī)可用于生產(chǎn)薄壁消費(fèi)產(chǎn)品， 諸如牙刷柄部和剃刀柄部。薄壁部件一般被定義為具有100或更大的高L/T比率。
[0049] 本文所示和所述的立方體模塑的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可包括多射流方法，但不是 必要的。如果使用多射流，則射流可各自包封離散的預(yù)先制造的制品或相同的預(yù)先制造的 制品。可用于使用本文所公開的設(shè)備和方法的單射流或多射流注射包覆模制此類一個(gè)或多 個(gè)預(yù)先制造的制品的材料可包括但不限于具有以下特性的材料:例如導(dǎo)熱性、非導(dǎo)熱性、或 它們的組合、導(dǎo)電性、非導(dǎo)電性、或它們的組合、光學(xué)透明性、光學(xué)半透明性、光學(xué)不透明性 或它們的組合、疏水性、疏油性、防水性、和/或所有上述特性的組合。
[0050] 本文所示和所述的設(shè)備和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可用于包覆模制以下產(chǎn)品 中的一種或多種和/或此類產(chǎn)品的子組件中的一種或多種:航天產(chǎn)品;農(nóng)產(chǎn)品;家用電器;汽 車產(chǎn)品；建筑和結(jié)構(gòu)產(chǎn)品和/或材料;計(jì)算機(jī)和商用機(jī)器;消費(fèi)類產(chǎn)品，包括但不限于嬰兒護(hù) 理、美容護(hù)理、織物護(hù)理、家居護(hù)理、家庭護(hù)理、女性護(hù)理、健康護(hù)理，寵物護(hù)理、小家電、便攜 式電源(例如，蓄電池、電池）；電氣/電子設(shè)備;政府/國(guó)防產(chǎn)品；重型卡車;工業(yè)產(chǎn)品；醫(yī)療/ 醫(yī)藥廣品；辦公室等家具;其它運(yùn)輸;包裝廣品；休閑/運(yùn)動(dòng)器材；以及電?目廣品。
[0051 ] 注塑包覆模制的制品
[0052]多組分注塑，也稱為多射流模塑、雙射流模塑或包覆模制可用于形成復(fù)合制品，例 如具有負(fù)載或力矩承受要求，以及在較小力下較大撓曲的要求的制品。通常，要求在較小力 下較大變形的模塑復(fù)合制品的組件由具有低于約500MPa，或具體地講低于約300MPa，或甚 至更具體地講低于約l〇〇MPa，并且在一些情況下低至約5MPa的彎曲模量的材料制成。許多 肖氏硬度A標(biāo)度在20至100硬度范圍內(nèi)的熱塑性彈性體滿足這些要求。例如，一種肖氏硬度A 42TPE可具有約7MPa的彎曲模量，并且肖氏硬度A 50TPE可具有約13MPa的彎曲模量。相對(duì)較 硬或更剛性的熱塑性材料諸如聚丙烯的示例可具有l(wèi)，200MPa的彎曲模量，并且甚至更硬且 更剛性的熱塑性材料諸如ABS可具有2，400MPa的彎曲模量。
[0053]在常規(guī)情況下，最軟的材料作為最后的材料模塑。例如，軟組件的彈性性能使其難 以在注塑較硬組件通常所需的壓力下用后續(xù)組分包覆模制，并且獲得必要的質(zhì)量要求。大 多數(shù)熱塑性材料的注塑壓力通常在42MPa(6,000psi)至140MPa(20,000psi)的范圍內(nèi)，對(duì)于 具有在該相同或更低范圍內(nèi)的彎曲模量的材料而言，這可致使顯著變形，或者大于10%的 工程應(yīng)變或具體地講大于50%的工程應(yīng)變，或更具體地講大于100%的工程應(yīng)變。另外，許 多熱塑性彈性體的注塑壓力顯著小于它們包覆模制于其上的相對(duì)較硬的熱塑性材料的注 塑壓力。
[0054]使用本文所述的設(shè)備和方法，熱塑性彈性體可在比較硬熱塑性材料低得多的壓力 下注射，而不具有短射或腔體填充不完全的風(fēng)險(xiǎn)。約1.4MPa至約5.6MPa(約200psi至約 SOOpsi)的注射壓力是常用的。雖然熱塑性彈性體通常在幾乎低于較硬熱塑性材料的熔融 溫度的溫度下注射，但典型的1-3秒注射時(shí)間與較硬熱塑性材料的低熱導(dǎo)率的組合由于溫 度效應(yīng)而防止了大多數(shù)主要的變形。另外，熱塑性材料的極度剪切致稀性質(zhì)，與低注射壓力 的組合是指在注射期間它們不向它們緊密接觸的腔體壁轉(zhuǎn)移與相同腔體內(nèi)模塑的較硬熱 塑性材料將具有的那樣多的剪切力。當(dāng)腔體壁包含較硬的熱塑性材料時(shí)，當(dāng)熱塑性彈性體 相對(duì)于較硬熱塑性材料作為第二射流注射時(shí)，所述腔體壁具有較少的變形或腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
[0055] 參見附圖，一般來說，預(yù)先制造的制品定位(例如固定)在如本文所述構(gòu)造的注塑 設(shè)備的模具腔體中。在注塑設(shè)備或注塑工位的熔體夾持器中將熱塑性材料加熱至預(yù)先確定 的溫度。如下文所討論的，熱塑性材料被加熱至的預(yù)先確定的溫度可以低于制造商推薦的 注射溫度，并且具體地講低于制造商推薦的最低注射溫度。例如，如果就某些熱塑性材料而 言，制造商推薦的最低注射溫度為約200攝氏度，則可在例如約150攝氏度下使用本文所述 的設(shè)備和方法注射熱塑性材料。因?yàn)樵谳^低溫度下注射熱塑性材料，所以需要較少的冷凍 時(shí)間，從而也減少總體循環(huán)時(shí)間。使用常規(guī)注塑設(shè)備，如果在約150攝氏度下注射形同的熱 塑性材料，則注射熱塑性材料所需的壓力可以相當(dāng)大并且要求使得設(shè)備的規(guī)模將過大并且 不經(jīng)濟(jì)的這樣的功率。
[0056] 在加熱熱塑性材料之后，使用塑料熔體注射系統(tǒng)或注射元件將熱塑性材料注入注 塑設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)模具腔體中（例如單個(gè)模具腔體或至少兩個(gè)模具腔體），并使其基本上 冷凍，從而形成包覆模制的制品。在一些實(shí)施方案中，包覆模制的制品可隨后冷卻和/或經(jīng) 歷第二注射過程。如下文更詳細(xì)地討論的，根據(jù)本文所述的方法并使用本文所述的設(shè)備而 制備的包覆t旲制的制品可具有減少的循環(huán)時(shí)間、減少的缺陷、和更尚的收率。因此，由于低 注射溫度、低熔體壓力、和低剪切壓力，對(duì)溫度、壓力和剪切壓力敏感的預(yù)先制造的制品可 使用本文所述的設(shè)備和方法來包覆模制。
[0057]參見圖1，示出基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)10的一個(gè)實(shí)施方案。基本上恒定低注 射壓力模塑機(jī)10-般包括塑料熔體注射系統(tǒng)12、夾緊系統(tǒng)14、和模具28?？梢詿崴苄粤Ａ?6 的形式將熱塑性材料引入塑料熔體注射系統(tǒng)12中。熱塑性材料可直接影響最終塑料制品的 多種性質(zhì)，諸如應(yīng)力、結(jié)晶度、和冷卻速率、以及其它性質(zhì)。因此下文充分討論了熱塑性材 料?？蓪崴苄粤Ａ?6放置于料斗18中，所述料斗將熱塑性粒料16喂入塑料熔體注射系統(tǒng) 12的加熱圓筒20中。熱塑性粒料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。加熱所述加熱圓筒20以及通過往復(fù)式螺桿22壓縮熱塑性粒料16導(dǎo)致熱塑 性粒料16熔融，從而形成熔融熱塑性材料24。通常在約130攝氏度（°C)至約410°C的溫度下 加工熔融熱塑性材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，注塑機(jī)和方法包括低注射壓力。在另一個(gè)實(shí)施方 案中，注塑機(jī)和方法包括基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)。
[0058]往復(fù)式螺桿22迫使熔融熱塑性材料24朝向噴嘴26以形成熱塑性材料的射流，所述 射流將經(jīng)由注射元件諸如一個(gè)或多個(gè)澆口 30，優(yōu)選地三個(gè)或更少的澆口被注入模具28的多 個(gè)模塑腔體32中，所述澆口引導(dǎo)熔融熱塑性材料24流至多個(gè)模具腔體32。在其它實(shí)施方案 中，可通過進(jìn)料系統(tǒng)(未示出）將噴嘴26與一個(gè)或多個(gè)澆口30隔開。
[0059]多個(gè)模具腔體32在模具28的第一模具部分25與第二模具部分27之間形成。第一模 具部分25和第二模具部分27可由具有高熱導(dǎo)率的材料形成。例如，第一模具部分25和第二 模具部分27可由具有介于約6瓦特每米開爾文（約4BTUs/(hr-ft-°F))和約385瓦特每米開 爾文（約223BTUs/(hr-ft-°F))之間，或介于約8瓦特每米開爾文（約5BTUs/(hr-ft-°F))和 約385瓦特每米開爾文（約22381'1^/(1^-代-°?))之間，或介于約52(例如，51.9瓦特每米開 爾文（約30BTUs/(hr-ft-°F))和約385瓦特每米開爾文（約223BTUs/(hr-ft-°F))之間的熱 導(dǎo)率的材料形成。又如，第一模具部分25和第二模具部分27中的一者或兩者可由具有介于 約35BTU/(小時(shí)-英尺-°F)和約200BTU/(小時(shí)-英尺-°F)之間；或介于約40BTU/(小時(shí)-英尺-°F)和約190BTU/(小時(shí)-英尺-°F)之間；或介于約50BTU/(小時(shí)-英尺-°F)和約180BTU/(小 時(shí)-英尺-T )之間；或介于約75BTU/(小時(shí)-英尺-°F )和約150BTUBTU/(小時(shí)-英尺-°F )之間 的熱導(dǎo)率的材料形成。
[0060]用于制造第一模具部分25和/或第二模具部分27中的全部或部分的一些示例性材 料(擴(kuò)大到包括開始于約5Rc的硬質(zhì)工具鋼)包括硬質(zhì)鋼，例如，具有以下Rc的硬質(zhì)工具鋼： 約lOORc或更少，約60Rc或更少，約50Rc或更少，約35Rc或更少，約10Rc或更少，約5Rc至約 10Rc，約5Rc至約35Rc，約5Rc至約50Rc，約5Rc至約lOORc。用于制造第一模具部分25和/或第 二模具部分27的全部或部分的一些其它的示例性材料包括鋁（例如，2024鋁、2090鋁、2124 鋁、2195鋁、2219鋁、2324鋁、2618鋁、5052鋁、5059鋁、航空級(jí)別鋁、6,000系列鋁、6013鋁、 6056鋁、6061 鋁、6063鋁、7000 系列鋁、7050鋁、7055鋁、7068 鋁、7075鋁、7076鋁、7150鋁、 7475鋁、〇010、八1咖〇1(1*、!1〇1?^〇1*、〇11抑111〇1(12*、〇11瓜111〇1(15頂和/或八1111116。99*)、86〇1 (例如，C17200、C 18000、C61900、C62500、C64700、C82500、Moldmax LH?、Moldmax HH?和/ 或Protherm?)、銅以及任何鋁合金(例如，鈹、鉍、鉻、銅、鎵、鐵、鉛、鎂、錳、硅、鈦、釩、鋅和/ 或錯(cuò)）、任何銅合金(例如，鎂、鋅、鎳、娃、絡(luò)、錯(cuò)和/或青銅）。
[0061] 另選地，可使用非均質(zhì)材料，其中相異的金屬或金屬合金的組合例如經(jīng)由相容金 屬間合金組合或內(nèi)在結(jié)合以形成模具組件，所述模具組件在一側(cè)上比另一側(cè)優(yōu)選更硬，或 在某些實(shí)施方案中，在一個(gè)體積元件或另一個(gè)中或多或少是導(dǎo)熱的。上述家族中的合金可 被包括在這些非均質(zhì)模具組件中。此類模具組件的一個(gè)示例包含以如下順序經(jīng)由金屬間合 金內(nèi)在結(jié)合在一起的Fe-Cr-V極硬表面涂層內(nèi)的Cu芯保護(hù)層:銅、鐵-鎳(Fe-Ni)、鐵-鉻(Fe-Cr)、鐵-鉻-釩(Fe-Cr-V)。這些材料可具有介于約0.5Rc和約20Rc之間，具體地講介于約2Rc 和約20Rc之間，更具體地講介于約3Rc和約15Rc之間，還更具體地講介于約4Rc和約10Rc之 間的洛氏C(Rc)硬度。第一模具部分25和/或第二模具部分27可僅由這些材料中的任一種或 這些材料的任何組合組成。例如，模具28可包含鋁和/或含鋁芯。
[0062] 本發(fā)明所公開的基本上恒定的低注射壓力模塑方法和機(jī)器在以下模塑條件下操 作，所述模塑條件允許由較軟的較高熱導(dǎo)率材料制成的模具獲取大于約1〇〇,〇〇〇次循環(huán)、大 于約200，000次循環(huán)、大于約500，000次循環(huán)、大于約700，000次循環(huán)、大于約1百萬次循環(huán)， 例如介于約100，〇〇〇次循環(huán)和約2，000,000次循環(huán)之間，介于約100，000次循環(huán)和約1，500， 〇〇〇次循環(huán)之間，介于約1百萬次循環(huán)和約1千萬次循環(huán)之間，具體地講介于約125萬次循環(huán) 和約1千萬次循環(huán)之間，且更具體地講介于約2百萬次循環(huán)和約5百萬次循環(huán)之間的使用壽 命。
[0063] 模具28還可包括冷卻回路29,所述冷卻回路被整合到第一模具部分25或第二模具 部分27中的任一者或兩者中或被定位成靠近第一模具部分25或第二模具部分27中的任一 者或兩者。冷卻回路29可提供冷卻流體穿過模具28的一個(gè)或兩個(gè)部分的路徑。冷卻流體可 從模具28或模具的部分25,27中除去熱，從而降低模具28的溫度，并且在一些情況下，從而 降低模具腔體32內(nèi)所包含的包覆模制制品的溫度。在冷卻流體穿過模具28時(shí)，可測(cè)量冷卻 流體溫度。例如，可在冷卻流體處于其最靠近模具腔體32的點(diǎn)時(shí)，在其進(jìn)入模具28時(shí)，或在 其離開模具28時(shí)，測(cè)量冷卻流體溫度。在其達(dá)到模具28時(shí)，冷卻流體溫度可通過冷卻器測(cè) 定，如本文所討論的。在一些實(shí)施方案中，冷卻回路29可具有螺旋流動(dòng)路徑，然而在其它實(shí) 施方案中，冷卻回路29可具有平面的、彎曲的、線性的或其它流動(dòng)路徑。
[0064]模具28的高熱導(dǎo)率(例如，第一模具部分25和/或第二模具部分27)可減輕對(duì)除濕 設(shè)備的需要，因?yàn)榭蓽p小模具與周圍環(huán)境之間的溫度差異。另外，由于模具的高熱導(dǎo)率，所 以可減少模具中的熱滯后。這可使得例如蒸發(fā)性冷卻流體和/或閉路系統(tǒng)能夠使用。
[0065] 在其中模具28包括多個(gè)模具腔體32的實(shí)施方案中，總體生產(chǎn)速率可增加。如上文 所討論的，就本文所述的模具的實(shí)施方案中的任一個(gè)而言，模具中的任一個(gè)可以閉合位置 構(gòu)造以形成2個(gè)模具腔體至512個(gè)模具腔體，或介于2個(gè)模具腔體和512個(gè)模具腔體之間的模 具腔體的任何整數(shù)值，或在由這些值中的任一個(gè)形成的任何范圍內(nèi)，諸如介于64和512個(gè)之 間，介于128和512個(gè)之間，介于4和288個(gè)模具腔體之間，介于16和256個(gè)模具腔體之間，介于 32和128個(gè)模具腔體之間等。多個(gè)模具腔體中每一個(gè)的腔體形狀可以彼此相同、相似或不 同。所述模具腔體還可由多于兩個(gè)的模具部分形成。在其中多個(gè)模具腔體的形狀彼此不同 的實(shí)施方案中，可將多個(gè)模具腔體認(rèn)為一族模具腔體。
[0066] 在圖1所示的實(shí)施方案中，將預(yù)先制造的制品51固定在多個(gè)模具腔體32中的至少 一個(gè)中。預(yù)先制造的制品51可以為由熱塑性材料部分地或完全包覆模制的任何制品。例如， 預(yù)先制造的制品51可以為以下制品中的任一個(gè)或組合，所述制品例如金屬螺絲、磁體、電子 子組件、射頻識(shí)別（RFID)標(biāo)簽、電子組件、焊接組件、包含流體諸如液體(例如雪球)或氣體 諸如空氣、氮?dú)饣驓鍤獾慕M件，包含墨的組件、包含閃點(diǎn)低于預(yù)先確定的溫度的易燃材料的 組件、陶瓷制品、中空或部分中空的制品、醫(yī)療設(shè)備組件、刷毛、鏡子、海綿、橡膠制品（例如， 墊圈）、基于鉛的焊料、無鉛焊料、發(fā)光二極管、電池、電阻器、電容器、電感器、微控制器、運(yùn) 算放大器、電子設(shè)備(例如移動(dòng)電話、智能電話）、二元或三元共晶合金。
[0067]預(yù)先制造的制品51的另外示例包括標(biāo)簽、裝飾物、指示器、阻隔件、夾緊元件、紋理 化元件、以及觸覺元件。如下文所討論的，溫度和/或壓力敏感的預(yù)先制造的制品，諸如具有 印刷側(cè)面的裝飾性標(biāo)簽可與本文所述的包覆模制的設(shè)備和方法一起使用。制品可在不同程 度上對(duì)應(yīng)力或粘性剪切張量的不同分量敏感。例如，制品可對(duì)流體靜壓力分量(應(yīng)力或粘性 剪切張量的對(duì)角分量)最敏感并且對(duì)剪切(非對(duì)角）分量較不敏感，或反之亦然。中空制品， 或在經(jīng)歷流體靜壓力時(shí)容易經(jīng)歷體積變化的其它制品，將對(duì)剪切張量的對(duì)角分量更敏感。 另一方面，平坦、薄的或其它高縱橫比制品可在經(jīng)受甚至高流體靜應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生很少的體積 變形，但在經(jīng)受由熔融塑料拖過制品的一個(gè)表面上導(dǎo)致的高滑動(dòng)力和剪切應(yīng)力時(shí)可部分或 嚴(yán)重?fù)p壞。模內(nèi)標(biāo)簽是對(duì)流體靜壓力較不敏感，對(duì)剪切應(yīng)力或剪切應(yīng)變敏感的制品的一個(gè) 示例:置于模具腔體中并由一些機(jī)制諸如靜電力或真空(或本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員已知的 一些其它方法)保持的標(biāo)簽將經(jīng)受移動(dòng)塑料的曳力，隨剪切應(yīng)力平移，并且可由于這些力而 經(jīng)歷應(yīng)變、變形或甚至整體運(yùn)動(dòng)。這些剪切力、應(yīng)變和應(yīng)力將基本上正比于注射塑料的運(yùn)動(dòng) 速率或速度。
[0068]預(yù)先制造的制品51可通過附接部分53被定位(例如固定），所述附接部分可整合到 每個(gè)模具腔體32中。在其它實(shí)施方案中，可使用粘合劑、夾具、突起、或其它固定機(jī)制和/或 方法將預(yù)先制造的制品51定位(例如固定）以將預(yù)先制造的制品51固定在模具腔體32內(nèi)部。 預(yù)先制造的制品51可例如包含粘合劑，或者可將粘合劑施用于模具表面33。
[0069]第一模具部分25和第二模具部分27通過壓機(jī)和夾緊單元34在壓力下保持在一起。 壓機(jī)或夾緊單元34在模塑過程中施加夾緊力，所述夾緊力大于由用于分離第一模具部分25 和第二模具部分27的注射壓力所施加的力，由此在將熔融熱塑性材料24注入多個(gè)模具腔體 32中的同時(shí)使第一模具部分25和第二模具部分27保持在一起。為支撐這些夾緊力，夾緊系 統(tǒng)14可包括模具架和模具基座。如下文所討論的，在至少約400psi且最多約10,000psi的基 本上恒定熔體壓力下，將熔融熱塑性材料24注入多個(gè)模具腔體32中。在一個(gè)示例中，夾緊系 統(tǒng)14的合模力可以小于約2噸每平方英寸投影模具面積。應(yīng)當(dāng)理解夾緊系統(tǒng)14可具有高于 和低于上述示例性2噸每平方英寸投影模具面積的其它合模力。
[0070]將熱塑性材料24加熱至預(yù)先確定的溫度?？蓪崴苄圆牧?4加熱至預(yù)先確定的溫 度，所述預(yù)先確定的溫度低于制造商對(duì)于所述具體熱塑性材料的最低推薦注射溫度。一般 來說，制造商提供具體材料的熔融或注射溫度范圍，在所述范圍下容易注射熱塑性材料。使 用本文所述的設(shè)備和方法，熱塑性材料可加熱至預(yù)先確定的溫度，所述預(yù)先確定的溫度小 于由制造商推薦的最低溫度，例如低于最低推薦溫度約100攝氏度，或低于最低推薦溫度約 75攝氏度，或低于最低推薦溫度約50攝氏度，或低于最低推薦溫度約40攝氏度，或低于最低 推薦溫度約25攝氏度。通過另一種測(cè)量，熱塑性材料被加熱至的預(yù)先確定的溫度可以低于 預(yù)先制造的制品的熱撓曲溫度或者塑性或彈性變形溫度約30攝氏度?？蓪⒓訜岬臒崴苄圆?料24推進(jìn)到多個(gè)模具腔體32中，直至多個(gè)模具腔體32基本上被填充。可在熱塑性材料24離 開注射元件并進(jìn)入多個(gè)模具腔體32中的至少一個(gè)時(shí)所測(cè)量的熔體溫度下推進(jìn)熔融熱塑性 材料24。當(dāng)多個(gè)模具腔體32多于90 %被填充，在另一個(gè)示例中多于95 %被填充，并且在另一 個(gè)示例中選多于99%被填充時(shí)，所述多個(gè)模具腔體32可以為基本上被填充的。一旦將熔融 熱塑性材料24的射流注入到多個(gè)模具腔體32中，往復(fù)式螺桿22就停止向前行進(jìn)。
[0071] 控制器50與可位于噴嘴26、注射元件或澆口 30、和螺桿控制36附近的傳感器52以 通信方式連接?？刂破?0可包括微處理器、存儲(chǔ)器、以及一個(gè)或多個(gè)通信鏈接。當(dāng)通過傳感 器52測(cè)量熱塑性材料的熔體壓力和/或熔體溫度時(shí)，該傳感器52可將壓力或溫度的信號(hào)指 示發(fā)送至控制器50,以向控制器50提供完成填充時(shí)多個(gè)模具腔體32(或噴嘴26)中維持的目 標(biāo)壓力。該信號(hào)一般可用于控制模塑過程，使得材料粘度、模具溫度、熔體溫度的變化、以及 影響填充速率的其它變化通過控制器50來調(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)信號(hào)對(duì)多次循環(huán)平均，然后用于通過控制器50對(duì) 模塑過程進(jìn)行調(diào)節(jié)?？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)施方案中，控制器50可經(jīng)由無線連接、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36(例如，反饋回路）。
[0072]在圖1的實(shí)施方案中，傳感器52是測(cè)量(直接或間接)噴嘴26附近的熔融熱塑性材 料24的熔體壓力的壓力傳感器。熱塑性材料24可在最大熔體壓力下注射，所述最大熔體壓 力在進(jìn)入至少兩個(gè)模具腔體的熱塑性材料的最小熔體壓力的30%范圍內(nèi)，使得所述熔體壓 力基本上恒定。類似于制造商推薦的注射溫度，制造商一般提供推薦的注射壓力范圍或熔 體壓力范圍，其示例在下文重現(xiàn)。使用本文所述的設(shè)備和方法，進(jìn)入至少兩個(gè)模具腔體的熱 塑性材料的熔體壓力可以小于制造商推薦的最低注射壓力。
[0073] 傳感器52產(chǎn)生傳輸?shù)娇刂破?0的電信號(hào)。然后控制器50命令螺桿控制36以維持噴 嘴26中熔融熱塑性材料24的所需熔體壓力的速率來推進(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還可通過測(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、流量等來間接測(cè)量熔融壓力。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流體連接的塑料熔體注射系統(tǒng)12或模具28內(nèi)的任何位置處。如果 傳感器52不位于噴嘴26內(nèi)，則可向所測(cè)量的特性應(yīng)用適當(dāng)?shù)男Ｕ蜃右杂?jì)算噴嘴26中的熔 體壓力的估計(jì)值。傳感器52不需要與注射材料直接接觸，并可供選擇地與流體動(dòng)態(tài)通信，并 能夠感測(cè)材料壓力和/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 性應(yīng)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)施方案中，傳感器52不需要 設(shè)置在與噴嘴26流體連接的位置處。相反，傳感器52可測(cè)量由夾緊系統(tǒng)14在介于第一模具 部分25與第二模具部分27之間的模具分模線處產(chǎn)生的夾緊力。在一個(gè)方面，控制器50可根 據(jù)來自傳感器52的輸入而維持壓力。作為另外一種選擇，傳感器52可測(cè)量電壓機(jī)所需的電 力，這可用于計(jì)算噴嘴26中壓力的估計(jì)值。
[0074]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的過壓。用于防止模具 28過壓的另一種可供選擇的機(jī)制為當(dāng)檢測(cè)到過壓狀態(tài)時(shí)激活警報(bào)。
[0075]基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)10還可使用位于靠近流動(dòng)位點(diǎn)端部（即，靠近模具 腔體的端部)的另一個(gè)傳感器(諸如上圖1中的傳感器52)以監(jiān)測(cè)材料粘度的變化、材料溫度 的變化、以及其它材料性能的變化?？蓪碜栽搨鞲衅鞯臏y(cè)量傳送至控制器50以允許控制 器50實(shí)時(shí)校正過程，以確保熔體前沿壓力在熔體前沿到達(dá)多個(gè)模具腔體32的端部之前被釋 放，這可造成模具28飛邊、另一壓力和功率峰值。此外，控制器50可使用傳感器測(cè)量以調(diào)節(jié) 所述過程中的峰值功率和峰值流量點(diǎn)，以便實(shí)現(xiàn)一致的加工條件。除了使用傳感器測(cè)量以 在當(dāng)前注射循環(huán)期間對(duì)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)微調(diào)之外，控制器50還可隨時(shí)間推移（即經(jīng)過多個(gè)注 射循環(huán))來調(diào)節(jié)過程。以這種方式，當(dāng)前注射循環(huán)可基于在較早時(shí)間點(diǎn)處的一個(gè)或多個(gè)循環(huán) 期間發(fā)生的測(cè)量來校正。在一個(gè)實(shí)施方案中，可將傳感器讀數(shù)對(duì)許多循環(huán)平均，以便實(shí)現(xiàn)過 程一致性。
[0076]在注入多個(gè)模具腔體32中時(shí)，熔融熱塑性材料24接觸每個(gè)模具腔體32內(nèi)的模具接 觸表面33并且采用多個(gè)模具腔體32的形式，并且熔融熱塑性材料24在模具28內(nèi)冷卻直至熱 塑性材料24固化或基本上凍結(jié)。熔融熱塑性材料24可利用包含流動(dòng)通過第一模具部分25和 和第二模具部分27中的至少一個(gè)的冷卻液的主送冷卻裝置來主動(dòng)冷卻，或通過對(duì)流和傳導(dǎo) 到大氣被動(dòng)冷卻，如下文所討論。一旦熱塑性材料24已固化，壓機(jī)34就釋放第一模具部分25 和第二模具部分27。此時(shí)，第一模具部分25和和第二模具部分27彼此分離，并且成品部分， 在該實(shí)施方案中為包覆模制的制品可從模具28中頂出。例如，可通過頂出、傾倒、釋放、取 出、提取(手動(dòng)或經(jīng)由自動(dòng)化方法，包括機(jī)器人動(dòng)作）、拉動(dòng)、推動(dòng)、重力、或?qū)⒔?jīng)冷卻的包覆 模制制品與第一模具部分25和第二模具部分27分離的任何其它方法，將包覆模制的制品頂 出或取出。在將冷卻的包覆模制制品從第一模具部分25和第二模具部分27取出之后，可將 第一模具部分25和第二模具部分27閉合，重新形成多個(gè)模具腔體32。多個(gè)模具腔體32的重 新形成制備第一模具部分25和第二模具部分27以容納熔融熱塑性材料的新射流，從而完成 單個(gè)模塑循環(huán)。循環(huán)時(shí)間被定義為模塑循環(huán)的單次重復(fù)。
[0077]在注塑過程中，可將來自熔融熱塑性材料24的熱轉(zhuǎn)移至模具28,從而提高模具溫 度。冷卻系統(tǒng)或冷卻回路可有助于將模具28和/或多個(gè)模具腔體32的一部分或整體維持在 低于熱塑性材料24的不流動(dòng)溫度的溫度下。例如，甚至可使接觸包含熔融熱塑性材料24的 射流的多個(gè)模具腔體32的表面冷卻以維持較低溫度。可使用任何適宜的冷卻溫度，諸如約 10攝氏度。例如，可使模具28基本上維持在室溫下。結(jié)合此類冷卻系統(tǒng)可有利地提高冷卻所 形成的注塑部件的速率并易于從模具中頂出。此外，因?yàn)楸疚乃龅哪＞叩母邿釋?dǎo)率，所以 模具可不保留全部或大多數(shù)熱，因?yàn)檗D(zhuǎn)移到模具的熱可隨后經(jīng)過較短時(shí)間段轉(zhuǎn)移到冷卻流 體。例如，在熔融熱塑性材料的注射階段期間，模具28可具有或維持大于或等于約90攝氏度 的溫度，這可避免模具28上或周圍的冷凝，從而消除對(duì)除濕設(shè)備的需要。在一些示例中，模 具溫度可設(shè)置成僅略高于露點(diǎn)，并且在其它示例中，模具的部分，例如靠近澆口，模具溫度 可最高至并且甚至略高于材料頂出溫度、或材料結(jié)晶溫度、或材料固化溫度。
[0078]冷卻回路可使得熱從多個(gè)模具腔體32中除去，并且使在多個(gè)模具腔體32內(nèi)形成的 包覆模制制品的溫度降低。冷卻回路可以為例如定位在第一模具部分25和第二模具部分27 兩者內(nèi)的螺旋冷卻回路。在其它實(shí)施方案中，冷卻回路可包括直管。冷卻回路可被構(gòu)造成將 冷卻流體諸如水引導(dǎo)到和遠(yuǎn)離第一模具部分25和第二模具部分27,使得熱從多個(gè)模具腔體 32中除去(并因此從熱塑性材料和/或所形成的包覆模制制品中除去)并轉(zhuǎn)移到冷卻流體。 冷卻流體可流體地聯(lián)接到冷卻器系統(tǒng)(未示出）以除去殘留在冷卻流體中的熱。由于模具28 的熱導(dǎo)率，從模具28轉(zhuǎn)移到冷卻流體的熱應(yīng)當(dāng)相當(dāng)均勻且有效，因?yàn)檎麄€(gè)模具28中的溫度 應(yīng)當(dāng)基本上保持相同。從模具28除去的熱還可從包覆模制的制品中除去熱，導(dǎo)致對(duì)包覆模 制制品的基本上均衡的冷卻和更有效的冷卻，這可減小模塑成包覆模制制品的應(yīng)力，并且 還可基本上平衡，或以其它方式使得模塑成包覆模制制品的應(yīng)力更均勻。
[0079]現(xiàn)在參見圖2,由虛線60示出了常規(guī)的高可變壓力注塑法的典型壓力-時(shí)間曲線。 相反，由實(shí)線62示出了本發(fā)明所公開的基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)的壓力-時(shí)間曲線。
[0080] 在常規(guī)的情況下，使熔體壓力快速增加至遠(yuǎn)超過約15,000psi，然后在大于約15， OOOpsi的相對(duì)高的壓力下保持第一時(shí)間段64。第一時(shí)間段64是其中熔融塑性材料流入模具 腔體中的填充時(shí)間。此后，熔體壓力降低并在通常約l〇,〇〇〇psi或更大的較低、但是仍然相 對(duì)高的壓力下保持第二時(shí)間段66。第二時(shí)間段66是其中維持熔體壓力以確保模具腔體中的 所有間隙都被回填的填料時(shí)間。在完成填料之后，可任選地使壓力再次下降并持續(xù)第三時(shí) 間段68,所述時(shí)間段為冷卻時(shí)間。常規(guī)高可變壓力注塑系統(tǒng)中的模具腔體被從流動(dòng)通道的 端部向澆口回填。模具中的材料通常在腔體的端部附近凍結(jié)，然后材料的完全凍結(jié)區(qū)域逐 漸向一個(gè)或多個(gè)澆口位置移動(dòng)。因此，模具腔體的端部附近的塑料比靠近一個(gè)或多個(gè)澆口 位置的塑料材料填料在更短的時(shí)間段內(nèi)并在降低的壓力下填料。部件幾何形狀，諸如澆口 與模具腔體的端部之間中部的非常薄的橫截面積也可影響模具腔體區(qū)域中的填料壓力水 平。不一致的裝填壓力可導(dǎo)致成品的不一致，包括不均勻的壁厚、不均衡的應(yīng)力、以及高結(jié) 晶度水平。此外，塑料在各固化階段中的常規(guī)填料導(dǎo)致一些不理想的材料特性，例如，模塑 中的應(yīng)力、凹陷、以及非最佳光學(xué)特性。
[0081] 另一方面，基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)10在基本上恒定的壓力下經(jīng)過填充時(shí)間 段7 0將熔融塑性材料注入模具腔體中。圖2的示例中的注射壓力小于約6 9 Μ P a (約10， OOOpsi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，注射壓力小于約42MPa(約6,000psi)。其它實(shí)施方案可使用 較低的壓力。在另一個(gè)示例中，注射壓力為約2MPa(約400psi)至約69MPa(約10,000psi)。在 填充模具腔體后，隨著模塑部件冷卻，基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)10經(jīng)過第二時(shí)間段72 逐漸降低壓力。通過使用基本上恒定的壓力，熔融熱塑性材料維持連續(xù)的熔體流動(dòng)前沿，其 通過流動(dòng)通道從澆口向流動(dòng)通道的端部推進(jìn)。換句話講，熔融熱塑性材料在整個(gè)模具腔體 中保持移動(dòng)，這防止過早凍結(jié)。從而，塑性材料在沿流動(dòng)通道的任意點(diǎn)處保持相對(duì)均勻，這 得到更均勻和一致的成品。通過用相對(duì)均勻的壓力填充模具，成品模塑部件形成可具有比 常規(guī)模塑部件更好的機(jī)械特性和光學(xué)特性的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。此外，在恒壓下模塑的部件表現(xiàn)出 與常規(guī)模塑部件的表層不同的特性。因此，在恒壓下模塑的部件可具有比常規(guī)模塑部件的 部分更好的光學(xué)特性。
[0082] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3,將填充的各個(gè)階段以占總體填充時(shí)間的百分比形式分解。例如，在 常規(guī)高可變壓力注塑過程中，填充時(shí)段64占總填充時(shí)間的約10%，填料時(shí)段66占總填充時(shí) 間的約50%，并且冷卻時(shí)段68占總填充時(shí)間的約40%。在另一方面，在本文所述的基本上恒 壓注塑過程的一些示例中，填充時(shí)段70占總填充時(shí)間的約90%，而冷卻時(shí)段72僅占總填充 時(shí)間的約10%。在本文所述的基本上恒壓注塑過程的一些其它示例中，冷卻時(shí)段72可占填 充時(shí)間的約50%或占總填充時(shí)間的約25%?；旧虾銐鹤⑺芊ㄐ枰^短的冷卻時(shí)間，因?yàn)?熔融塑性材料在其流入模具腔體中時(shí)冷卻。因此，在模具腔體被填充時(shí)，盡管不太足以在模 具腔體的中心橫截面中凍結(jié)，但是熔融塑性材料已顯著冷卻，并且為完成凍結(jié)過程而除去 的總熱量較少。另外，因?yàn)槿廴谒苄圆牧显谡麄€(gè)填充中保持液態(tài)，并且填料壓力通過該熔融 中心橫截面?zhèn)鬟f，所以熔融塑性材料仍然與模具腔體壁接觸(與凍結(jié)和退縮相對(duì)）。因此，本 文所述的基本上恒壓注塑法能夠以比常規(guī)高可變壓力注塑法中更少的總時(shí)間來填充并冷 卻模塑部件。
[0083] 就常規(guī)高可變壓力法60和基本恒壓法62兩者而言，峰值功率和峰值流量對(duì)模具腔 體的填充百分比示出在圖3中。在基本恒壓法62中，峰值功率負(fù)荷在大約等于峰值流量出現(xiàn) 時(shí)間的時(shí)間處出現(xiàn)，并且然后通過填充循環(huán)穩(wěn)步下降。更具體地，峰值功率和峰值流量在填 充的前30%，并且在另一個(gè)示例中在填充的前20%，并且在另一個(gè)示例中在填充的前10% 中出現(xiàn)。通過將峰值功率和峰值流量布置在填充開始期間出現(xiàn)，熱塑性材料在其接近凍結(jié) 時(shí)不經(jīng)受極端條件。據(jù)信這導(dǎo)致模塑部件的優(yōu)異的物理特性。
[0084] 功率水平一般在峰值功率負(fù)荷之后經(jīng)過填充循環(huán)緩慢下降。另外，流量一般在峰 值流量之后經(jīng)過填充循環(huán)緩慢下降，因?yàn)樘畛鋲毫S持基本上恒定。如上所示，峰值功率水 平低于常規(guī)方法的峰值功率水平，一般低約30%至約50%，并且峰值流量低于常規(guī)方法的 峰值流量，一般低約30%至約50%。
[0085] 相似地，常規(guī)高可變壓力法的峰值功率負(fù)荷在大約等于峰值流量出現(xiàn)時(shí)間的時(shí)間 處出現(xiàn)。然而，不同于基本上恒壓法，常規(guī)高可變壓力法的峰值功率和流量在填充的最后 10%-30%出現(xiàn)，這使得熱塑性材料在其處于凍結(jié)過程中時(shí)經(jīng)受極端條件。另外，不同于基 本恒壓法，常規(guī)高可變壓力法中的功率水平一般在峰值功率負(fù)荷之后經(jīng)過填充循環(huán)快速下 降。相似地，常規(guī)高可變壓力法中的流量一般在峰值流量之后經(jīng)過填充循環(huán)快速下降。
[0086] 另選地，在本文所示或所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，峰值功率可被調(diào)節(jié)成維持 基本上恒定的注射壓力。更具體地，可將填充壓力曲線調(diào)節(jié)成使得峰值功率在腔體填充的 前30 %，在另一個(gè)示例中，在腔體填充的前20 %，并且在另一個(gè)示例中，在腔體填充的前 10%出現(xiàn)。調(diào)節(jié)所述方法以使得峰值功率在特定范圍內(nèi)出現(xiàn)，然后在整個(gè)腔體填充的剩余 部分中具有降低的功率，從而導(dǎo)致如上所述相對(duì)于調(diào)節(jié)峰值流量的對(duì)模塑部件的相同有益 效果。此外，在基本恒壓注塑方法和/或機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，在包覆模制薄壁部 件(例如L/T比率>100)以及對(duì)于大射流量(例如，大于50cc，具體地大于lOOcc)時(shí)，可使用以 本文所述的方式對(duì)該方法的調(diào)節(jié)。
[0087]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4A-4D以及圖5A-5D，示出了在模具腔體通過常規(guī)高可變壓力注塑機(jī) (圖4A-4D)被填充時(shí)，以及在模具腔體通過基本上恒壓注塑機(jī)由本公開的預(yù)先制造的制品 51 (圖5A-5D)被填充時(shí)的模具腔體的一部分。
[0088]如圖4A-4D所示，在常規(guī)高可變壓力注塑機(jī)開始通過澆口 30將熔融熱塑性材料24 注入多個(gè)模具腔體32中時(shí)，高注射壓力趨于以高速率將熔融熱塑性材料24注入多個(gè)模具腔 體32中，這造成熔融熱塑性材料24以層合體31，最常見被稱為層流的方式流動(dòng)（圖4A)。在多 個(gè)模具腔體32被完全填充之前，這些最外的層合體31附著到模具腔體的模具包覆模制制品 接觸表面33并且隨后冷卻并凍結(jié)，從而形成凍結(jié)邊界層37(圖4B)。然而，隨著熱塑性材料凍 結(jié)，其也從多個(gè)模具腔體32的壁退縮，從而在模具腔體壁與邊界層37之間留下間隙35。該間 隙35降低了模具的冷卻效率。在澆口 30的附近，熔融熱塑性材料24也開始冷卻并凍結(jié)，這減 小了澆口 30的有效橫截面積。為了維持恒定的體積流量，常規(guī)高可變壓力注塑機(jī)必須增加 壓力以迫使熔融熱塑性材料穿過變窄的澆口 30。隨著熱塑性材料24繼續(xù)流入多個(gè)模具腔體 32中，邊界層37變得越來越厚（圖4C)。最后，整個(gè)多個(gè)模具腔體32基本上被凍結(jié)的熱塑性材 料填充（圖4D)。在該點(diǎn)處，常規(guī)高壓注塑機(jī)必須維持填料壓力，以將后退的邊界層37推回多 個(gè)模具腔體32壁以增加冷卻。
[0089] 現(xiàn)在參見圖5A-5D，另一方面，基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)10使熔融熱塑性材料 在不斷移動(dòng)的流動(dòng)前沿39的情況下流入多個(gè)模具腔體32中。流動(dòng)前沿39后的熱塑性材料24 保持熔融直至模具腔體32在凍結(jié)前基本上被填充(例如，約99%或更多被填充）。因此，澆口 30的有效橫截面積不會(huì)減小，并且維持恒定的注射壓力。此外，因?yàn)榱鲃?dòng)前沿39后的熱塑性 材料24是熔融的，所以熱塑性材料24保持與多個(gè)模具腔體32的壁接觸。因此，熱塑性材料24 在模塑過程的填充部分中冷卻（沒有凍結(jié)）。從而，該注塑過程的冷卻部分不需要如常規(guī)過 程一樣長(zhǎng)。
[0090] 因?yàn)闊崴苄圆牧媳３秩廴诓⒉粩嘁苿?dòng)進(jìn)入多個(gè)模具腔體32中，所以要求比常規(guī)模 具中更小的注射壓力。在一個(gè)實(shí)施方案中，注射壓力可以為約42MPa(約6,000psi)或更小。 因此，注射系統(tǒng)和夾緊系統(tǒng)不需要是大功率的。例如，本發(fā)明所公開的基本上恒定的注射壓 力裝置可使用需要較低夾緊力，以及對(duì)應(yīng)的較低夾緊電源的夾鉗。此外，因?yàn)檩^低的功率要 求，所以本發(fā)明所公開的注塑機(jī)可采用電壓機(jī)，所述電壓機(jī)的功率一般不足以用于常規(guī)高 可變壓力注塑方法和/或機(jī)器中（例如，101級(jí)和102級(jí)注塑機(jī)）。即使當(dāng)電壓機(jī)足夠用于一些 具有較少模具腔體的簡(jiǎn)單模具中時(shí)，所述方法也可用本發(fā)明所公開的基本上恒定注射壓力 方法和裝置來改善，因?yàn)榭墒褂幂^小的、較便宜的電動(dòng)馬達(dá)。本發(fā)明所公開的基本上恒定注 射壓力模塑機(jī)可包含以下類型的電壓機(jī)中的一種或多種:直接伺服驅(qū)動(dòng)馬達(dá)壓機(jī)、雙重馬 達(dá)皮帶驅(qū)動(dòng)壓機(jī)、雙重馬達(dá)行星式齒輪壓機(jī)、和/或具有200HP或更小的額定功率的雙重馬 達(dá)滾珠驅(qū)動(dòng)壓機(jī)。
[0091] 由于與本文所述的方法一起使用的熔體溫度和注射壓力降低，當(dāng)與較高壓力下注 射的熱塑性材料相比時(shí)，隨著其填充模具腔體32,由熱塑性材料24施加在預(yù)先制造的制品 51上的剪切力減小。因此，可使用本文所示和所述的基本上恒定注射壓力方法和/或機(jī)器中 的一種或多種來包覆模制具有在預(yù)先制造的制品的剪切壓力上限下經(jīng)歷變形的剪切壓敏 組件的預(yù)先制造的制品。具體地講，在熔體壓力下注射熱塑性材料，所述熔體壓力在介于熱 塑性材料與預(yù)先制造的制品之間的至少兩個(gè)模具腔體內(nèi)部產(chǎn)生小于所述預(yù)先制造制品的 剪切壓力上限的剪切壓力，這通過本文所公開的基本上恒定的低注射壓力方法和/或機(jī)器 成為可能。
[0092] 當(dāng)在基本上恒壓下填充時(shí)，常規(guī)地認(rèn)為填充速率將需要相對(duì)于常規(guī)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。因此，在填充前 需要除去更多熱，并且這將預(yù)期導(dǎo)致材料在模具被填充之前凍結(jié)。
[0093] 然而，相反，當(dāng)使用本文所示和所述的基本上恒定的注射壓力模塑機(jī)和方法時(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，但熱塑性材料將在經(jīng)受基本上恒壓條 件時(shí)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，本文所公開的方 法和機(jī)器的實(shí)施方案的基本上恒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）。在熔融熱塑性材料流動(dòng)以填充模具腔體時(shí)其流動(dòng)沒有停頓，因而盡管 模具腔體的至少一部分低于熱塑性材料的不流動(dòng)溫度，但是流體沒有凍結(jié)的機(jī)會(huì)。
[0094]另外，據(jù)信由于動(dòng)態(tài)流動(dòng)條件，盡管經(jīng)受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維持高于不流動(dòng)溫度的溫度。還據(jù)信在其開始凍結(jié)過程時(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， 這可阻止用以填充腔體的適宜流動(dòng)。在晶體結(jié)構(gòu)形成和/或晶體結(jié)構(gòu)尺寸方面的減小可允 許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 料粘度降低。
[0095] 一旦注射熱塑性材料，就可冷卻包覆模制的制品和任選地腔體?？墒沟冒材Ｖ?的制品和腔體被動(dòng)或主動(dòng)地冷卻。被動(dòng)冷卻可涉及簡(jiǎn)單地留下包覆模制制品以在模具內(nèi)自 然冷卻。主動(dòng)冷卻可涉及使用其它設(shè)備以幫助并促進(jìn)冷卻。主動(dòng)冷卻可通過使冷卻劑(通常 是水)靠近模具通過，或作為另一個(gè)冷卻劑示例，在腔體和/或產(chǎn)品處吹冷風(fēng)來實(shí)現(xiàn)。冷卻劑 吸收來自模具的熱并將模具保持在適宜的溫度從而以最有效的速率固化材料。當(dāng)部件已固 化成足以保持其形狀時(shí)，可打開模具（例如模具28)，使得材料能夠從模具腔體中脫模但不 損壞。然而，包覆模制的制品可不從模塑單元中頂出。更優(yōu)選地，使用靠近模塑單元通過但 獨(dú)立于模塑單元的冷卻劑冷卻包覆模制的制品。冷卻可花費(fèi)約1秒至約60秒，或約1秒至約 30秒，或約1秒至約15秒，或約2秒至約10秒，或約3秒至約8秒。雖然未要求，但主動(dòng)冷卻有利 于減少制造方法的循環(huán)時(shí)間。
[0096] 反向包覆模制
[0097] 現(xiàn)在參見圖6A-6D，其它階段可結(jié)合到本公開的基本上恒定注射壓力模塑機(jī)和方 法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中。在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開的基本上恒定注射壓力模塑機(jī)和 方法可包括多個(gè)注射階段或共注射階段。在該實(shí)施方案中，可將第一材料注入模具腔體中 以制備包覆模制制品的第一部分。然后可將包覆模制制品的第一部分冷卻至足夠低的溫度 以允許其它模具操作但不損壞包覆模制制品。在冷卻并充分固化包覆模制制品的第一部分 之后，改變模具腔體形狀。然后可將第二材料共注射入新的腔體形狀中以制備包覆模制制 品的第二部分。包覆模制的制品可以以這樣的方式來制備:使來自第一注射和第二注射的 材料彼此直接接觸，從而使得材料在直接接觸的一個(gè)或多個(gè)位置處粘結(jié)。因此，在該實(shí)施方 案中，包覆模制制品的兩個(gè)部分的溫度足以實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。待注射的第二材料可以為與第一材 料相同或不同的材料。另選地，兩種材料可在共注射技術(shù)期間同時(shí)共注射入第一腔體中。如 果第一材料和第二材料兩者均相同或化學(xué)上相似，則改善兩者間的熱粘結(jié)。還可注射不同 的熱塑性材料，使得產(chǎn)品具有多種特性，諸如不同的透明性、不透明性或柔韌性。
[0098] 在一些實(shí)施方案中，可將包覆模制制品加入第一模塑部分中，然后利用第二模塑 部分包覆模制，-包封包覆模制制品。這可在一個(gè)或多個(gè)部分例如一個(gè)部分、兩個(gè)部分、三個(gè) 部分等中完成。另外，在一些其它實(shí)施方案中，包覆模制制品可由一種材料包封(例如，導(dǎo)電 或非導(dǎo)電材料，或者極軟或極硬的材料，或者高導(dǎo)熱或低導(dǎo)熱材料、防水材料和/或疏水材 料等）。可設(shè)計(jì)第一材料層以確保不損壞包覆模制制品的最佳性能（制品可以是熱(熱或冷） 敏感的、導(dǎo)電敏感的、剪切敏感的、壓力敏感的、液體敏感的等）。在本文所示和所述的設(shè)備 和方法的這些或其它實(shí)施方案中，可包括一個(gè)或多個(gè)包覆模制的制品，并且這些制品可由 一種或多種不同材料包封以賦予包覆模制制品所期望的適當(dāng)?shù)男阅芤?。另外，在本文?示和所述的設(shè)備和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所用的材料的射流并不全部均必須是低 恒壓。低恒壓射流之前或之后的材料射流中的一種或多種可包括中壓、高壓或它們的組合。 例如，可在低恒壓下注射第一包覆模制射流以覆蓋制品（例如，預(yù)先制造的）的易碎部分，其 然后用于在較高壓力后續(xù)射流(第二射流)期間保護(hù)包覆模制的制品，或反之亦然。
[0099] 例如，轉(zhuǎn)到圖6A-6D，刷頭200可以使用本文所述的設(shè)備和方法制造，其中刷頭200 包括支撐多根刷毛204的頭部載體202,其中刷毛204由比頭部載體202和刷頭200相對(duì)更軟 的材料組成。在一些實(shí)施方案中，刷毛204可比頭部載體202和/或刷頭200顯著更軟并且可 具有顯著低于刷頭200或頭部載體202的熱撓曲溫度、熔體溫度、或者塑性或彈性變形溫度 的熱撓曲溫度、熔體溫度、或者塑性或彈性變形溫度，例如低約20攝氏度、低約30攝氏度、低 約40攝氏度、低約50攝氏度、低約60攝氏度、低約70攝氏度、或低約100攝氏度。
[0100]根據(jù)本文所述的一種方法，在圖6A中，多根刷毛204的一個(gè)端部210可固定在模具 209的模具腔體208中，其中刷毛204的自由端部212遠(yuǎn)離模具腔體表面214延伸入模具腔體 208中。在圖6B中，模具209閉合并且可使用本文所述的注射方法將第一相對(duì)軟的熱塑性材 料220注入模具腔體208中，從而包圍固定在模具腔體208內(nèi)的刷毛204。然后可使第一相對(duì) 軟的熱塑性材料220基本上凍結(jié)，從而限定刷頭200的頭部載體202,如圖6C中所示。然后可 將頭部載體202移動(dòng)或轉(zhuǎn)移到第二模具腔體211，如圖6C所示。在一些實(shí)施方案中，頭部載體 202可保持固定并可僅改變模具的一部分，如圖6C所示。然后可將第二相對(duì)硬熱塑性材料 224注入第二模具腔體222中，使得頭部載體202至少部分地由第二相對(duì)硬熱塑性材料224覆 蓋或包覆模制。因?yàn)榈诙崴苄圆牧?24比第一熱塑性材料220相對(duì)更硬，所以第二熱塑性 材料224可具有比第一熱塑性材料220更高的熔體溫度或熱變形溫度。因此，第一熱塑性材 料220的一些重新熔融可在注射期間與第二熱塑性材料224接觸時(shí)進(jìn)行。然而，在本文所述 的設(shè)備和方法的情況下，因?yàn)榈诙崴苄圆牧?24可在比由制造商所建議的溫度顯著更低 的溫度下注射，所以重新熔融的量或?qū)Φ谝粺崴苄圆牧?20的其它損壞受到限制并顯著小 于使用常規(guī)方法可能發(fā)生的損壞。因此，雖然以該例證使用刷毛，但其中可使用本文所述的 方法包覆模制的電子組件、電子器件、或其它對(duì)溫度高度敏感的、壓敏的或液體敏感的預(yù)先 制造的制品的應(yīng)用可能不能夠以其它方式使用其它方法包覆模制。
[0101]使用本文所述的設(shè)備和方法，可在包覆模制操作中在第一相對(duì)軟的熱塑性材料之 上注射顯著較硬的熱塑性材料。在一些實(shí)施方案中，第二熱塑性材料可以比第一熱塑性材 料硬約10倍或1000%，然而在其它實(shí)施方案中，第二熱塑性材料可以比第一熱塑性材料硬 約100 %，比第一熱塑性材料硬約90%，或比第一熱塑性材料硬約75%，或比第一熱塑性材 料硬約60%，或比第一熱塑性材料硬約50%，或比第一熱塑性材料硬約30%。硬度可以通過 彈性模量或彎曲模量以線性標(biāo)度，或以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的許多標(biāo)度中的一個(gè)來定量， 諸如肖氏硬度A標(biāo)度、肖氏硬度D標(biāo)度、維氏硬度標(biāo)度、布氏硬度標(biāo)度、或多個(gè)洛氏硬度標(biāo)度 中的任一個(gè)。在許多情況下，常用于測(cè)量第一熱塑性材料和第二熱塑性材料硬度的標(biāo)度可 以是不同或不相容或無標(biāo)度的。在這些情況下，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為硬度的百分比差值是指基本上與 彈性模量或彎曲模量的百分比差值成比例。在其它實(shí)施方案中，第一熱塑性材料的變形應(yīng) 力可小于第二熱塑性材料的變形應(yīng)力。在其它實(shí)施方案中，第一熱塑性材料的彎曲模量可 顯著小于第二熱塑性材料的彎曲模量，例如小約90%，或小一個(gè)數(shù)量級(jí)。在其它實(shí)施方案 中，第一熱塑性材料的彈性模量可顯著小于第二熱塑性材料的彈性模量，例如小約90%，或 小一個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0102] 設(shè)計(jì)重要的包覆模制制品
[0103] 現(xiàn)在參見圖7A-7G，在另一個(gè)實(shí)施方案中，本公開的基本上恒定注射壓力模塑機(jī)和 方法中的一個(gè)或多個(gè)可用于例如需要溢流密封的應(yīng)用中。通過使用本文所述的設(shè)備和方 法，可操縱注射澆口或殘留部分位置。首先參見圖7A，描繪了具有密封襯圈302的模塑部件 300。密封襯圈302的模塑要求一些殘留部分304(圖7D中所示)待存在于注射澆口位置處的 密封襯圈302的表面上。然而，使用本文所述的方法，殘留部分304可在密封襯圈302的內(nèi)表 面306上形成，從而留下平滑外表面308以使用密封襯圈302溢流密封。具體地，因?yàn)槊芊庖r 圈302可由比模塑部件300的剩余部分更軟的材料形成，所以可采用上述使用的反向包覆模 制方法以便重新定位殘留部分。
[0104] 現(xiàn)在參見圖7B，描繪了模塑部件300沿線A-A的剖視圖。模具310包括模具腔體312， 所述模具腔體在模具310處于閉合位置時(shí)形成，如圖7C所示。熱塑性材料316通過注射澆口 318注入模具腔體312中。然后，打開模具310,如圖7D所示，留下密封襯圈302和密封襯圈302 的內(nèi)表面306上的殘留部分304。殘留部分304在模具310打開時(shí)形成，并且來自注射澆口 318 的殘余物仍然殘留。然后可將密封襯圈302轉(zhuǎn)移到第二模具320,該第二模具形成模塑部件 300的主體，如圖7E所示。在第二熱塑性材料324 (其可以為較硬的材料)通過注射澆口 322注 入模具腔體326中時(shí)，填充模具腔體326,如圖7F所示。然后打開模具310、320并且取出模塑 部件300，如圖7G所示。密封襯圈302的殘留部分304被定位在模塑部件300的內(nèi)部，并且殘留 部分330顯現(xiàn)在模塑部件300的下表面332上。然而，密封襯圈302現(xiàn)在具有可用于改善密封 的齊平外表面308。在多腔體模具的情況下，可能的是腔體可以在幾何形狀上不相同或基本 上相同。此外，不是多腔體模具內(nèi)的所有腔體均可容納待包覆模制的預(yù)先制造的制品。例 如，用于移動(dòng)電話殼體的模具家族可包括后殼體、前殼體和內(nèi)部基礎(chǔ)部分，所述內(nèi)部基礎(chǔ)部 分包括預(yù)先制造的電子印刷電路板(其作為多腔體家族模具的部件包覆模制），由于焊接組 件的低熔融溫度，所以所述電子印刷電路板是對(duì)溫度敏感的。
[0105] 作為預(yù)先制造的制品的部分中空制品
[0106] 現(xiàn)在參見圖8A-8C，在另一個(gè)實(shí)施方案中，本公開的基本上恒定注射壓力模塑機(jī)和 方法中的一個(gè)或多個(gè)可用于包覆模制部分中空或完全中空的制品（例如瓶40 0)上的柄部 410、使用氣體輔助注塑或擠出吹塑制造的中空熱塑性牙刷柄部。在其它實(shí)施方案中，預(yù)先 制造的制品可以為選自下列的部分中空制品：容器、柄部、裝飾品、裝飾物、浮子、小珠、工具 和器皿。
[0107] 在該方法中，如圖8A所示，瓶400可以為至少部分或完全中空的并具有中空部分 418。在一些實(shí)施方案中，部分中空制品的主體可包括具有壁厚的多個(gè)壁，并且部分中空制 品的主體可具有取決于壁厚的壁強(qiáng)度。
[0108] 瓶400固定在由模具414形成的模具腔體412中，如圖8B的剖視圖所示?？蓪⒘黧w注 射裝置416插入瓶400的中空部分418中或其它部分中空制品中。流體注射裝置416可將流體 (例如，氮?dú)?、空氣、氬氣）注入?00的中空部分418中，從而增加瓶400的結(jié)構(gòu)剛度和/或壁 強(qiáng)度。流體注射裝置416可注射流體使得流體從流體注射裝置416全方位流動(dòng)，如由箭頭420 所指示的，從而增加相對(duì)于瓶400的一個(gè)或多個(gè)壁的瓶400的內(nèi)部壓力。在一些情況下，例 如，部分中空制品的主體的壁強(qiáng)度可增加約15%至約30%，同時(shí)部分中空制品膨脹。
[0109] 第二熱塑性材料可通過澆口424注入模具腔體412的未填充部分422中。第二熱塑 性材料可具有對(duì)瓶400的材料的化學(xué)親和力，例如并且因此可粘結(jié)以形成連接到瓶400的柄 部430,如圖8C所示。
[0110] 使用本文所述的基本上恒定注射壓力模塑機(jī)和方法可提供對(duì)包覆模制方法的顯 著改善，并且可提供優(yōu)于PP的模塑?ΤΕ的常規(guī)方法的許多優(yōu)點(diǎn)，但是與所述方法的順序相 反。首先，降低第二組分或較硬材料的注射壓力將減少第一較軟組分在第一材料與第二材 料之間的任何接觸點(diǎn)處總體變形的可能性。使用注射壓力的高速反饋和控制可使得相對(duì)硬 熱塑性材料的注射壓力顯著下降。其次，較低的注射壓力對(duì)應(yīng)于較慢的注射速率。例如，代 替在約100mm/s下注射，可以在約10mm/s下，或在另一個(gè)示例中，在約5mm/s下注射，并具有 較少的澆口凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。在這些較低注射壓力下，在塑料中存在較少的剪切，并且因此存在 塑料相對(duì)于其所緊密接觸的任何腔體壁的較少剪切。注射的熱塑性材料將較低數(shù)量級(jí)的剪 切力轉(zhuǎn)移到包含熱塑性彈性體的腔體壁，并且將因此根據(jù)剪切性質(zhì)而比常規(guī)包覆模制方法 中注射的熱塑性塑料更少趨于變形。
[0111] 隨著給定部件的注射速度減小，注射時(shí)間必須大致成比例增加，因?yàn)槁⑸洳考?的部件密度差與常規(guī)注射部件大致相同。不受理論的限制，在注射較硬熱塑性材料期間注 射時(shí)間的這種增加可導(dǎo)致注射澆口附近的熱塑性彈性體的不可取的重新熔融。為此，同樣， 不受理論的限制，在一些實(shí)施方案中，較硬的熱塑性材料可在某些注射壓力下注射，所述注 射壓力大于用于注射并仍然維持適宜的最終部件質(zhì)量的最小可能壓力。在該情況下，注射 壓力的下限可由部件幾何形狀和熱塑性彈性體材料特性來決定。
[0112] 本文所述的基本上恒定的注射壓力模塑機(jī)和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案允許從 包塑模制制品的內(nèi)表面和外表面除去的熱的改善的平衡。使用本文所述的設(shè)備和方法所制 備的包覆模制制品還可允許改善的冷卻，這是由于熱塑性材料與模具本身之間的減小的熱 梯度。注射模具的熱導(dǎo)率使得熱塑性材料冷卻更快，從而允許更快的循環(huán)時(shí)間并且可產(chǎn)生 更高質(zhì)量的包覆模制制品。此外，因?yàn)槟＞叩臒釋?dǎo)率，所以可在較高溫度下維持任何冷卻回 路或冷卻流體，減少溫度維持所需要的任何冷卻器上的負(fù)載，從而減少制造成本。
[0113] 增加的模具溫度，從而模具溫度與熔融熱塑性材料之間的減小的溫度梯度還可產(chǎn) 生包覆模制制品內(nèi)所包含的減小的且更均勻的應(yīng)力。還可減小包覆模制制品的中心與包覆 模制制品的壁之間的溫度梯度。此外，包覆模制制品的改善的冷卻可產(chǎn)生包覆模制制品內(nèi) 所包含的更均勻的內(nèi)部和外部應(yīng)力，以及減小的且更均勻的結(jié)晶度。另外，用于形成包覆模 制制品的基本上恒定的低注射壓力注塑方法可改善整個(gè)模具家族的包覆模制制品的一致 性。例如，在第一腔體中形成的包覆模制制品可與在第六十四個(gè)腔體中形成的包覆模制制 品基本上相似，具體地講，當(dāng)與高注射壓力注塑方法相比時(shí)。
[0114]本文所述的基本上恒定的注射壓力模塑機(jī)和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案還可使 得一致地裝填模具，使得填充區(qū)域端部處的注射壓力與填充區(qū)域前部處的注射壓力相似。 這可導(dǎo)致過度裝填模具的風(fēng)險(xiǎn)減少和包覆模制制品內(nèi)的模具內(nèi)應(yīng)力減少。另外，可減小部 件重量，這可降低與形成包覆模制制品相關(guān)聯(lián)的成本。
[0115]利用較硬的材料包覆模制柔軟的彈性材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，尤其是對(duì)于厚壁(例如 約3mm至約15_)制品而言，是軟材料在包覆模制期間可逆壓縮的能力，使得在較硬材料的 固化冷卻期間自然出現(xiàn)的收縮可通過由熱塑性彈性體在壓縮時(shí)的彈性力從內(nèi)部朝向模具 腔體壁來"裝填"較硬材料而至少部分地減輕。
[0116] 熱塑性材料、添加劑、和制造商推薦的注射壓力范圍
[0117] 本文所述的包覆模制制品使用熱塑性材料制備。任何適宜的熱塑性材料可用于本 文。此類熱塑性材料可包括正常的固體聚合物和樹脂。一般來講，脂族單-1-烯烴的任何固 體聚合物可用于本公開的范圍內(nèi)。此類材料的示例包括脂族單-1-烯烴，諸如乙烯、丙烯、丁 烯-1、己烯-1、辛烯-1等的聚合物和共聚物，以及這些聚合物和共聚物的共混物。每分子具 有最大8個(gè)碳原子并且比第四位更靠近雙鍵沒有分支的脂族單-1-烯烴的聚合物提供具有 特別期望的特性的產(chǎn)物?？捎糜诒竟_的實(shí)踐中的其它熱塑性材料包括丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯樹脂、纖維素、乙烯和具有酸基團(tuán)的乙烯基單體諸如甲基丙烯酸的共聚物、苯氧基聚合 物、聚酰胺，包括聚酰胺-酰亞胺(PAI)、聚碳酸酯、乙烯基共聚物和均聚物、聚甲基丙烯酸甲 酯、聚碳酸酯、二甘醇二芳基碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、基 于聚酰胺的樹脂、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚丙烯、高密度聚丙烯、聚對(duì)苯二甲 酸乙二醇酯、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈、丙烯腈-丁二烯共聚物、乙酸丁酸纖維素以及 它們的混合物、聚芳醚酮(PAEK或酮）、聚丁二烯(PBD)、聚丁烯(PB)，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚乙烯氯酸鹽(PEC)、聚酰亞胺 (PI)、聚乳酸（PLA)、聚甲基戊烯（PMP)、聚苯醚（ΡΡ0)、聚苯硫醚(PPS)、聚鄰苯二甲酰胺 (PPA)、聚苯乙烯(PS)、聚砜(PSU)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、和Spectralon。其 它優(yōu)選的材料包括離聚物、Kydex、商品名丙烯酸/PVC合金、液晶聚合物(LCP)、聚縮醛(Ρ0Μ 或縮醛）、聚丙烯酸酯(丙烯酸）、聚丙烯腈(PAN或丙烯腈）、聚酰胺(PA或尼龍）、聚酰胺-酰亞 胺（PAI)、聚芳醚酮（PAEK或酮）、聚丁二烯（PBD)、聚丁烯（PB)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)、聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF)、改性的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PETG)、聚對(duì)苯二甲 酸-1，4-環(huán)己烷二甲醇酯（PCT)、改性的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1，4-環(huán)己烷二甲醇酯 (PCTG)、聚對(duì)苯二甲酸-1，4-環(huán)己烷二甲醇酯-酸（PCTA)、以及聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯 (PTT)、以及它們的混合物。
[0118] 可用于本公開的實(shí)踐中的其它熱塑性材料包括被稱為TPE的熱塑性彈性體的組， 其包括苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烴共混物、彈性體合金(ΤΡΕ-ν和TPV)、熱塑性聚氨酯(TPU)、 熱塑性共聚酯和熱塑性聚酰胺。
[0119] 附加的示例性熱塑性材料為選自聚烯烴及其衍生物的那些。在其它示例中，熱塑 性材料選自聚乙烯、聚丙烯(包括低密度但具體地講高密度聚乙烯和聚丙烯）、聚對(duì)苯二甲 酸乙二醇酯、聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)、得自聚烯烴共混物的熱塑性彈性體以及它們的 混合物。
[0120] 其它示例性聚烯烴包括但不限于聚甲基戊烯以及聚丁烯-1。前述聚烯烴中的任一 種均可來源于生物基原料，諸如甘蔗或其它農(nóng)業(yè)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)，聚烯烴可表現(xiàn)出剪切致稀。剪切致稀是流體在置于壓縮應(yīng)力下時(shí)粘度降低。 剪切致稀可有益地使熱塑性材料在整個(gè)注塑過程中維持流動(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特性，導(dǎo)致在恒定的壓力下加工所述材料時(shí)，材料粘度 的較少變化。因此，本公開的基本上恒定注射壓力模塑機(jī)和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可 對(duì)熱塑性材料的變化較不敏感，所述變化例如是由于著色劑和其它添加劑以及加工條件導(dǎo) 致。這種對(duì)熱塑性材料特性的批次間變化的敏感度降低還可有利地允許使用本公開的設(shè)備 和方法的實(shí)施方案加工工業(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)塑料來源于 作為消費(fèi)品已結(jié)束其生命周期和換句話講已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。
[0121] 使用本公開的基本上恒定注射壓力模塑機(jī)和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的包覆 模制制品和注塑制品可由原始樹脂、再研磨或再循環(huán)的樹脂、石油衍生的樹脂、得自植物材 料的生物衍生的樹脂、以及此類樹脂的組合形成。除了基礎(chǔ)樹脂材料之外，容器還可包含填 料和添加劑。示例性填料和添加劑包括著色劑、交聯(lián)聚合物、無機(jī)和有機(jī)填料諸如碳酸鈣、 遮光劑、以及加工助劑，因?yàn)檫@些成分是本領(lǐng)域已知的。
[0122] 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) 1ET聚合物可來源于生物基原料，諸如甘蔗或其它農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，以制備部分或完全地生 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（呋喃二甲酸乙二醇酯）、（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種聚合物材料和非聚合物材料的共混 物。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)材料能夠以獲得具有優(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。
[0123] 其它添加劑可包括無機(jī)填料諸如碳酸鈣、硫酸鈣、滑石、粘土(例如納米粘土）、氫 氧化錯(cuò)、CaSi 03、形成纖維或微球的玻璃、結(jié)晶二氧化娃（例如，石英、novae i te、 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。
[0124] 附加的美學(xué)或功能性添加劑包括芳香劑、顏料、珠光劑、抗菌劑、紫外線阻隔劑、熒 光或磷光劑、熱致變色材料、發(fā)泡劑、感覺劑或增滑劑。在其中注射前將發(fā)泡劑與樹脂混合 的實(shí)施方案中，在注射熱塑性材料時(shí)氣泡可在樹脂內(nèi)形成。這可導(dǎo)致注射元件中的高壓，所 述高壓釋放到模具腔體中。當(dāng)熱塑性材料與模具腔體表面接觸時(shí)，熱塑性材料的表面固化， 同時(shí)在內(nèi)部保持多個(gè)空隙。該操作可導(dǎo)致重量減小并且用于模塑部件的材料用量比不具有 發(fā)泡劑的情況少約10%至約50%的范圍。為此，預(yù)先制造的制品可包括密封或未密封的空 隙，或多個(gè)空隙，其中所述空隙可在體積上比預(yù)先制造的制品的總置換體積的固體部分大 5%〇
[0125] 其它適宜的熱塑性材料包括可再生的聚合物諸如直接由生物體產(chǎn)生的聚合物的 非限制性示例，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，N0DAX(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，諸如多糖及其衍生物(例如樹膠、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；由淀粉或化學(xué)淀粉制備的熱塑性淀粉、以及衍生自天然來源的單體 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)苯二甲酸丙二醇酯、聚乳酸、 NYLON 11、醇酸樹脂、基于琥珀酸的樹脂、以及生物聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
[0126] 適宜的熱塑性材料可包括如上所列示例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。共混物中的熱塑性材料中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，所述熱塑性材料可以為能夠生物降解的。
[0127] 本文所述的熔融熱塑性材料可具有粘度，所述粘度如由在約230攝氏度的溫度和 約2.16kg重量下由ASTM D1238所進(jìn)行測(cè)量的、約0. lg/10min至約500g/10min的熔體流動(dòng)指 數(shù)(MFI)來定義。例如，就聚丙稀而言，恪體流動(dòng)指數(shù)可以在約0.5g/10min至約200g/10min 的范圍內(nèi)。其它適宜的恪體流動(dòng)指數(shù)包括約lg/l〇min至約400g/10min、約10g/10min至約 30(^/1〇111；[11、約20至約20(^/10111；[11、約308/10111；[11至約10(^/10111；[11、約508/10111；[11至約75區(qū)/ 10111；[11、約0.18/10111；[11至約18/10111；[11、或約18/10111；[11至約258/10111；[11。材料的]\0 ：71基于模塑制 品的應(yīng)用和用途來選擇。例如，MFI為約0. lg/10min至約5g/10min的熱塑性材料可適于用作 ISBM用包覆模制制品。MFI為約5g/10min至約50g/10min的熱塑性材料可適于用作包裝制品 用蓋和塞。MFI為約50g/10min至約150g/10min的熱塑性材料可適于制造桶或盆。MFI為約 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)材料應(yīng)使用超過約42MPa(約6000psi)，并常常大大超 過約42MPa(約6000psi)的熔體壓力來注塑。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，本公開的基本上恒定的注射壓力模塑機(jī)和方法的實(shí)施方案允許使用此類熱塑性材料 形成優(yōu)質(zhì)注塑部件并在低于約69MPa(約10,000psi)或約42MPa(6，000psi)并且可能遠(yuǎn)低于 42MPa (6，OOOps i)的熔體壓力下加工。
[0128] 示例性熱塑性樹脂與其制造商推薦的注射壓力范圍一起提供于下表中（下表中提 供的所有數(shù)值可由術(shù)語"約"在前修飾）：
[0129]
[0130] 雖然多于一個(gè)的實(shí)施方案涉及用包含熔融熱塑性材料的射流基本上填充整個(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維持在基本上恒定的壓力 下，但是在不同的恒定壓力下，具體的熱塑性材料從本公開中獲得有益效果。具體地:PP、尼 龍、PC、PS、SAN、PE、TPE、PVDF、PTI、PBT、和PLA在小于約69MPa(約10,000psi)的基本上恒定 的壓力下;ABS在小于約56MPa(約8,000psi)的基本上恒定的壓力下;PET在小于約40MPa(約 5,800psi)的基本上恒定的壓力下;縮醛共聚物在小于約49MPa (約7,000psi)的基本上恒定 的壓力下；以及聚（呋喃二甲酸乙二醇酯）多羥基鏈烷酸酯、聚呋喃二甲酸乙二醇酯（aka PEF)在小于約69MPa(約 10,000psi)、或約56MPa(約8,000psi)、或約49MPa(約7,000psi)或 約42MPa(約6,000psi)、或約40MPa(約5,800psi)的基本上恒定的壓力下。
[0131] 熱塑性聚合物一般具有較高的分子量，所述分子量對(duì)應(yīng)于給定溫度下的較高粘度 和較低熔體流量。在一些情況下，這些較低的熔體流量可導(dǎo)致較低的制造輸出并且可使得 大規(guī)模的商業(yè)生產(chǎn)價(jià)格昂貴。為增加熔體流動(dòng)，擠出機(jī)溫度和/或壓力可增加，但這常常導(dǎo) 致不均勻的剪切應(yīng)力、不一致的熔體流量、氣泡不穩(wěn)定性、材料的粘性或滑動(dòng)、和/或整個(gè)擠 出機(jī)中的不均勻材料應(yīng)變，從而導(dǎo)致質(zhì)量差的擠出物，其具有甚至可導(dǎo)致擠出物離開時(shí)破 裂的不規(guī)則性、變形和扭曲。另外，高溫度可潛在地使熱塑性熔體燃燒，并且過量壓力可破 壞擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)完整性，從而使其破裂、滲漏或斷裂。這些問題中的一些或全部對(duì)于IBM方 法的注射階段而言可能是有問題的。另選地，制劑中可包含粘度調(diào)節(jié)添加劑諸如稀釋劑以 幫助增加熔體流量、減小粘度和/或甚至排除剪切應(yīng)力。這些添加劑中的許多趨于迀移到聚 合物的表面，從而導(dǎo)致可使得熱塑性材料對(duì)于其預(yù)期用途而言不可接受的聚集。例如，稀釋 劑迀移可使得熱注塑制品看起來或感覺起來油膩、污染其接觸的其它材料、干擾粘附、和/ 或使得其它加工諸如熱密封或表面印刷具有問題。該影響可取決于組合物中包含的類型和 百分比。還可使用非迀移添加劑，諸如HC0。
[0132] 添加劑可悲包含在熱塑性材料中。例如，可包含共混物添加劑，包括粘度調(diào)節(jié)劑。 例如，樹脂組合物可包含熔點(diǎn)大于約25°C的蠟的混合物、共混物或緊密摻加物，其包含基于 所述組合物的總重量計(jì)，約0.1%至約50重量％蠟或約5重量％至約40重量％蠟，或者基于 所述組合物的總重量計(jì)，約8重量％至30重量％的蠟，或基于所述組合物的總重量計(jì)，約10 重量％至20重量％的蠟。
[0133] 所述蠟可包括脂質(zhì)，其示例為甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯、脂肪酸、脂肪醇、酯 化的脂肪酸、環(huán)氧化的脂質(zhì)、馬來酸化脂質(zhì)、氫化脂質(zhì)、衍生自脂質(zhì)的醇酸樹脂、蔗糖聚酯、 或它們的組合。所述蠟可包括礦物蠟，其示例為直鏈烷烴、支化烷烴、或它們的組合。在其它 實(shí)施方案中，所述蠟可包括選自下列的蠟:氫化大豆油、部分氫化大豆油、環(huán)氧化大豆油、馬 來酸化大豆油、三硬脂酸甘油酯、三棕櫚酸甘油酯、1，2_二棕櫚酸-油精、1，3_二棕櫚酸-油 精、1-棕櫚酸-3-硬脂酸-2-油精、1-棕櫚酸-2-硬脂酸-3-油精、2-棕櫚酸-1-硬脂酸-3-油 精、1，2_二棕櫚酸-亞油精、1，2_二硬脂酸-油精、1，3_二硬脂酸-油精、三肉豆蔻酸甘油酯、 三月桂酸甘油酯、癸酸、己酸、辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、以及它們的組合。所 述蠟可包括選自下列的蠟:氫化植物油、部分氫化的植物油、環(huán)氧化植物油、馬來酸化的植 物油、以及它們的組合，其中所述植物油可以為大豆油、玉米油、低芥酸菜籽油、棕櫚仁油、 或它們的組合。
[0134]在其它實(shí)施方案中，油或蠟可選自大豆油、環(huán)氧化大豆油、馬來酸化大豆油、玉米 油、棉籽油、低芥酸菜籽油、牛脂、蓖麻油、椰子油、椰樹種子油、玉米胚芽油、魚油、亞麻籽 油、橄欖油、奧蒂樹油、棕櫚仁油、棕櫚油、棕櫚種子油、花生油、油菜籽油、紅花油、鯨蠟油、 向日葵籽油、妥爾油、桐油、鯨油、三硬脂酸甘油酯、甘油三油酸酯、三棕櫚酸甘油酯、1，2_二 棕櫚油精、1，3-二棕櫚油精、1-棕櫚酸_3_硬脂酸_2_油精、1-棕櫚酸_2_硬脂酸_3_油精、2-棕櫚酸-1-硬脂酸-3-油精、甘油三亞油酸酯、1，2-二棕櫚酸亞油精、1-棕櫚酸-二亞油精、1-硬脂酸-二亞油精、1，2-二乙酰棕櫚酸甘油酯、1，2-二硬脂酸-油精、1，3-二硬脂酸-油精、三 肉豆蔻酸甘油酯、三月桂酸甘油酯、癸酸、己酸、辛酸、月桂酸、月桂烯酸、亞油酸、亞麻酸、肉 豆蔻酸、肉豆蔻腦酸、油酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、硬脂酸、以及它們的組合。
[0135] 蠟或油可分散于熱塑性聚合物內(nèi)，使得蠟或油在熱塑性聚合物內(nèi)具有小于約ΙΟμπι 的液滴尺寸，或其中液滴尺寸小于約5μπι或其中液滴尺寸小于約Ιμπι，或其中液滴尺寸小于 約500nm。
[0136] 所述組合物還可包含添加劑，其中所述添加劑為可溶性蠟或油或者可分散性蠟或 油。添加劑可以為香料、染料、顏料、表面活性劑、納米顆粒、抗靜電劑、填料、成核劑或它們 的組合。即使蠟或油不被摻入組合物中，也可包含這些添加劑。蠟或油可以是可再生的或可 持續(xù)的材料。
[0137] 例如，樹脂組合物可包含熔點(diǎn)大于約25°C的熱塑性淀粉的混合物、共混物或緊密 摻加物，其包含基于所述組合物的總重量計(jì)，約0.1 %至約90重量％TPS或蠟或者約10重 量％至約80重量％或約20重量％至約40重量％的熱塑性淀粉。熱塑性淀粉可包含淀粉或淀 粉衍生物以及增塑劑。增塑劑可包含多元醇，其中所述多元醇選自甘露糖醇、山梨醇、甘油 以及它們的組合。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述增塑劑可選自甘油、乙二醇、丙二醇、二甘醇、 二丙二醇、三甘醇、三丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、1，2_丙二醇、1，3_丙二醇、1，2_ 丁二醇、 1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，5-己二醇、1，2，6-己三醇、1，3，5-己 三醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇、甘油乙氧基化物、己二酸十三烷酯、苯甲 酸異癸酯、檸檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、癸二酸二甲酯、脲、季戊四醇乙氧基化物、乙酸山梨 醇酯、乙酸季戊四醇酯、乙二撐二甲酰胺、二乙酸山梨醇酯、山梨醇一乙氧基化物、山梨醇二 乙氧基化物、山梨醇六乙氧基化物、山梨醇二丙氧基化物、氨基山梨醇、三羥基甲氨基甲烷、 葡萄糖/PEG、環(huán)氧乙烷與葡萄糖的反應(yīng)產(chǎn)物、三羥甲基丙烷一乙氧基化物、一乙酸甘露糖醇 酯、甘露糖醇一乙氧基化物、丁基葡糖苷、葡萄糖一乙氧基化物、α-甲基糖苷、羧甲基山梨醇 鈉鹽、乳酸鈉、聚甘油一乙氧基化物、赤蘚糖醇、阿拉伯糖醇、核糖醇、木糖醇、甘露糖醇、艾 杜糖醇、半乳糖醇、蒜糖醇、麥芽糖醇、甲酰胺、Ν-甲基甲酰胺、二甲基亞砜、烷基酰胺、具有2 至10個(gè)重復(fù)單元的聚甘油、以及它們的組合。
[0138] 淀粉或淀粉衍生物可選自淀粉、羥乙基淀粉、羥丙基淀粉、羧甲基化淀粉、淀粉磷 酸酯、淀粉乙酸酯、陽離子淀粉、（2-羥基-3-三甲基(銨丙基)淀粉氯化物、通過酸、堿或酶水 解改性的淀粉、通過氧化改性的淀粉、以及它們的組合。
[0139] 氫化蓖麻油(也稱為蓖麻蠟)是通過控制的氫化由蓖麻油，蓖麻籽的產(chǎn)物制備的三 酰基甘油。HC0的特征在于在大多數(shù)材料中的不良的不溶性、非常窄的熔融范圍、潤(rùn)滑性以 及優(yōu)異的顏料和染料分散性。因?yàn)槠涫腔谥参锏模訦C0是100%生物基的和可再循環(huán) 的材料。HC0的適宜的可商購(gòu)獲得的等級(jí)是購(gòu)自Alnoroil Company，Inc · (Valley Stream， NY)的"HYDROGENATED CASTOR OIL" jCO的基本組分是12-羥基硬脂酸甘油酯。HCO在脂肪物 質(zhì)中是獨(dú)特的，因?yàn)槠渲饕筛髯跃哂兄倭u基基團(tuán)的18-碳脂肪酸鏈組成。雖然其它蠟容易 迀移至熱塑性材料的表面，但HC0由于其不迀移所以是獨(dú)特的。雖然不受理論的束縛，但據(jù) 信HC0是非迀移的，因?yàn)槊總€(gè)分子包含多個(gè)(通常3個(gè))羥基(-OH)基團(tuán)，從而能夠獲得HC0分 子之間的強(qiáng)分子間氫鍵。氫鍵是涉及氫原子和負(fù)電原子諸如氧、氮或氟的定向靜電吸引。 在-OH基團(tuán)中，氧吸引成鍵電子多于所連接的氫，從而由具有部分負(fù)電荷的氧和部分正電荷 的氫形成偶極。因此兩個(gè)-OH基團(tuán)可彼此庫侖力吸引，其中一個(gè)基團(tuán)的正電端與另一個(gè)基團(tuán) 的負(fù)電端相互作用。在HC0的情況下，任何特定脂肪酸鏈的-OH基團(tuán)的氫可與不同分子上的 另一個(gè)-OH基團(tuán)相互作用以形成分子間氫鍵。因?yàn)镠C0具有多個(gè)羥基基團(tuán)，所以多個(gè)分子間 締合可由比其它較低分子量脂質(zhì)更高的內(nèi)聚力形成纏結(jié)的"超分子"結(jié)構(gòu)。雖然比其它非共 價(jià)鍵更強(qiáng)，但這種形式的分子間締合仍然可被容易地破壞，因此保留組合物的熱塑性性質(zhì)。 基于所述組合物的總重量計(jì)，所述組合物可包含約5重量％至約50重量％的!10)，或約10至 約50%或約15至約50%，或約20至約50%，或約30至約50%的HCO。設(shè)想用于本文的HCO具有 大于約65 °C的熔點(diǎn)。
[0140]所述HC0可分散于熱塑性聚合物中，使得所述HC0在熱塑性聚合物中具有小于約10 ym，小于約5μηι，小于約ΙμL?，或小于約500nm的液滴尺寸。如本文所用，當(dāng)HC0在熱塑性聚合物 中具有小于約1〇μπι的液滴尺寸時(shí)，HC0和聚合物形成"緊密摻加物"。用于測(cè)定液滴尺寸的分 析方法如本文所示。
[0141 ]如果期望測(cè)定存在于未知聚合物-HC0組合物（例如，由第三方制備的產(chǎn)物）中的 HC0百分比，則HC0的量可經(jīng)由重量損失法測(cè)定。將固化混合物分解以產(chǎn)生最窄尺寸不大于 lmm(即最小尺寸可不大于1mm)的顆粒的混合物，將所述混合物稱重，并且然后使用回流燒 瓶系統(tǒng)以1 g混合物/1 〇〇g丙酮的比率置于丙酮中。丙酮和粉碎的混合物在60°C下加熱20小 時(shí)。將固體樣品取出，并且風(fēng)干60分鐘，并且測(cè)定最終重量。用于計(jì)算HC0重量百分比的公式 為：
[0143] 可任選地包括其它蠟或油，諸如氫化大豆油、部分氫化大豆油、部分氫化棕櫚仁 油、以及它們的組合。也可使用得自Jatropha的不可食用蠟和油菜籽油。另外，任選的蠟可 選自氫化植物油、部分氫化植物油、環(huán)氧化植物油、馬來酸化植物油以及它們的組合。此類 植物油的具體示例包括大豆油、玉米油、低芥酸菜籽油、和棕櫚仁油。
[0144] 如上文詳細(xì)描述的，本發(fā)明所公開的基本上恒定低注射壓力模塑方法和裝置的實(shí) 施方案可實(shí)現(xiàn)優(yōu)于常規(guī)高可變壓力注塑法的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，實(shí)施方案包括消除平 衡模具腔體和熱塑性材料的預(yù)注射壓力的需要的更高性價(jià)比和有效的方法，允許使用大氣 模具腔體壓力，從而允許使用消除加壓裝置的必要性的簡(jiǎn)化的模具結(jié)構(gòu)的方法，使用更高 性價(jià)比和更易機(jī)器加工的較低硬度、高熱導(dǎo)率的模具腔體材料的能力，對(duì)溫度、粘度、以及 熱塑性材料的其它材料特性的變化較不敏感的更穩(wěn)健的加工方法，以及在基本上恒定的壓 力下制備優(yōu)質(zhì)注塑部件而沒有熱塑性材料在模具腔體中的過早硬化，并且不需要加熱或在 模具腔體中維持恒溫的能力。
[0145] 本發(fā)明所公開的基本上恒壓注塑機(jī)有利地減少了模塑加工的總循環(huán)時(shí)間，同時(shí)提 高了部件質(zhì)量。此外，在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明所公開的基本上恒壓注塑機(jī)可采用電壓 機(jī)，所述電壓機(jī)一般更節(jié)能并且要求比液壓式壓機(jī)更少的維護(hù)。另外，本發(fā)明所公開的基本 上恒壓注塑機(jī)能夠采用更具撓性的支撐結(jié)構(gòu)和適應(yīng)性更強(qiáng)的遞送結(jié)構(gòu)，諸如更寬的臺(tái)板寬 度、增加的拉桿間距、消除拉桿、有利于更快移動(dòng)的較輕重量的構(gòu)造、以及非自然平衡的進(jìn) 料系統(tǒng)。因此，可改進(jìn)本發(fā)明所公開的基本上恒壓注塑機(jī)以適合遞送需要并且更容易定制 特定的模塑部件。
[0146] 另外，本發(fā)明所公開的基本上恒壓注塑機(jī)和方法允許模具由更軟的材料(例如，具 有小于約30的Rc的材料)制成，所述材料可具有較高的熱導(dǎo)率(例如熱導(dǎo)率大于約20BTU/HR FTT)，這導(dǎo)致具有改善的冷卻能力和更均勻冷卻的模具。因?yàn)楦纳频睦鋮s能力，本發(fā)明所 公開的基本上恒定低注射壓力模具可包括簡(jiǎn)化的冷卻系統(tǒng)。一般來講，簡(jiǎn)化的冷卻系統(tǒng)包 括較少的冷卻通道并且所包括的冷卻通道可以更直，具有更少的加工軸。具有簡(jiǎn)化的冷卻 系統(tǒng)的注塑模具的一個(gè)示例公開于2012年2月24日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)61/602，781中，其 以引用方式并入本文。
[0147] 基本上恒定低注射壓力模塑機(jī)的較低注射壓力允許由這些較軟材料制成的模具 獲得1百萬個(gè)或更多模塑周期，在常規(guī)高可變壓力注塑機(jī)中是不可能的，因?yàn)樵诟邏鹤⑺軝C(jī) 中，這些材料會(huì)在1百萬個(gè)模塑周期之前失效。
[0148] 注意除非另外指明，本文可使用術(shù)語"基本上"、"約"和"大約"來表示可屬于任何 定量比較、值、量度或其它表示的不確定性的內(nèi)在程度。本文也使用這些術(shù)語來表示定量表 示可不同于所述參考值而不造成在討論中受試主體的基本功能有變化的程度。除非本文另 有定義，術(shù)語"基本上"、"約"、"大約"是指定量比較、值、量度或其它表示可在所述基準(zhǔn)的 20%范圍內(nèi)。
[0149] 現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，本文所舉例說明和所描述的產(chǎn)品的各種實(shí)施方案均可通 過基本上恒定的低壓模塑法來生產(chǎn)。盡管本文具體地提到了包含消費(fèi)品的產(chǎn)品或消費(fèi)品產(chǎn) 品自身，但應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，本文所述的模塑方法可適于結(jié)合用于以下行業(yè)中的產(chǎn)品來 使用：消費(fèi)品行業(yè)、食品服務(wù)行業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、玩具行業(yè)等。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員將認(rèn)識(shí)到本文所公開的教導(dǎo)內(nèi)容可用于構(gòu)造疊堆模具、包括旋轉(zhuǎn)模具和芯后模具的多重 材料模具、與模內(nèi)裝飾的組合、嵌入注塑、模具組件等。
[0150] 在本公開的【具體實(shí)施方式】中引用的所有文獻(xiàn)的相關(guān)部分均引入本文以供參考;任 何文獻(xiàn)的引用并不可理解為是對(duì)其作為本公開的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。當(dāng)本發(fā)明中術(shù)語的任何 含義或定義與以引用方式并入的文件中術(shù)語的任何含義或定義矛盾時(shí)，應(yīng)當(dāng)服從在本發(fā)明 中賦予該術(shù)語的含義或定義。
[0151] 盡管本文舉例說明和描述了特定實(shí)施方案，但應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離受權(quán)利要求書 保護(hù)的主題的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可作出各種其它改變和修改形式。此外，雖然本文描述 了受權(quán)利要求書保護(hù)的主題的各種方面，但此類方面無需以組合方式來利用。因此有意地 在所附權(quán)利要求中涵蓋在受權(quán)利要求書保護(hù)的主題范圍內(nèi)的所有此類改變和修改形式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于注塑包覆模制制品的方法，其特征在于所述方法包括： 在注塑設(shè)備(#10)中將熱塑性材料加熱至預(yù)先確定的溫度，其中： 所述注塑設(shè)備包括模具(#28)、塑料熔體注射系統(tǒng)(#12)、傳感器(#52)、以及控制器(# 50)； 所述模具包括模具腔體(#32); 所述塑料熔體注射系統(tǒng)包括熔體夾持器(#20)以及注射元件(#30);并且 所述注塑設(shè)備具有大于1百萬次且小于兩千萬次注塑循環(huán)的使用壽命； 將預(yù)先制造的制品(#51)定位在所述模具腔體中； 使用所述注射元件將加熱的熱塑性材料(#24)從所述注塑設(shè)備的熔體夾持器推入所述 模具腔體中； 在將所述加熱的熱塑性材料推入所述模具腔體中時(shí)，使用所述傳感器測(cè)定所述加熱的 熱塑性材料的熔體壓力； 將來自所述傳感器的信號(hào)發(fā)送至所述控制器，所述信號(hào)指示所述加熱的熱塑性材料的 熔體壓力； 使用所述控制器和所述塑料熔體注射系統(tǒng)維持進(jìn)入所述模具腔體的所述熱塑性材料 的基本上恒定的熔體壓力，其中靠近所述注射元件的熔體壓力為約2MPa(約400鎊每平方英 寸)至約69MPa(約10,000鎊每平方英寸）；以及 用熱塑性材料基本上填充所述模具腔體使得所述預(yù)先制造的制品與所述熱塑性材料 接觸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括降低所述熱塑性材料的溫度使得所述熱塑性材 料基本上凍結(jié)以形成包覆模制制品；以及 從所述模具腔體中取出所述包覆模制制品，從而完成一個(gè)包覆模制的注塑循環(huán)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)入所述模具腔體的所述熱塑性材料的最大熔體 壓力在進(jìn)入所述至少兩個(gè)模具腔體的所述熱塑性材料的最小熔體壓力的約30%范圍內(nèi)，使 得所述熔體壓力為基本上恒定的。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中： 所述熱塑性材料具有制造商推薦的注射溫度范圍；并且 所述預(yù)先確定的溫度低于制造商推薦的最低注射溫度。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述預(yù)先確定的溫度比所述制造商推薦的最低注 射溫度低至少約40攝氏度。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述預(yù)先確定的溫度比所述制造商推薦的最低注 射溫度低至少約50攝氏度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中： 所述熱塑性材料具有制造商推薦的注射壓力范圍；并且 進(jìn)入所述模具腔體的所述熱塑性材料的熔體壓力低于所述制造商推薦的最低注射壓 力。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱塑性材料被加熱至的所述預(yù)先確定的溫度 比熱撓曲溫度(如果所述預(yù)先制造的制品的任何組件的話)低至少約30攝氏度。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中： 所述預(yù)先制造的制品包括溫度敏感組件，使得所述預(yù)先制造的制品在預(yù)先制造的制品 變形溫度下經(jīng)歷塑性或彈性變形，并且 所述預(yù)先確定的溫度低于所述預(yù)先制造的制品的變形溫度。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述預(yù)先制造的制品選自由以下項(xiàng)組成的組：電 子組件、焊接組件、包含流體的組件、包含墨的組件、包含可燃材料的組件，所述可燃材料具 有在所述預(yù)先確定的溫度以下的閃點(diǎn)、以及具有在所述預(yù)先確定的溫度以下的熔體溫度或 變形溫度的組件，其中所述組件具有顯著小于所述熱塑性材料的熱質(zhì)量的熱質(zhì)量。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中： 所述預(yù)先制造的制品包括剪切壓敏組件，使得預(yù)先制造的制品在所述預(yù)先制造的制品 的剪切壓力上限下經(jīng)歷變形;并且 在熔體壓力下注射所述熱塑性材料，所述熔體壓力在介于所述熱塑性材料與所述預(yù)先 制造的制品之間的所述模具腔體內(nèi)部產(chǎn)生小于所述預(yù)先制造的制品的剪切壓力上限的剪 切壓力。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述預(yù)先制造的制品選自由以下項(xiàng)組成的組:標(biāo) 簽、裝飾物、指示器、阻隔件、夾緊元件、紋理化元件以及觸覺元件。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中： 所述預(yù)先制造的制品包括注射壓敏組件，使得預(yù)先制造的制品在所述預(yù)先制造的制品 的最大注射壓力下經(jīng)歷變形;并且 進(jìn)入所述模具腔體的所述熱塑性材料的熔體壓力小于所述預(yù)先制造的制品的最大注 射壓力。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述預(yù)先制造的制品選自由以下項(xiàng)組成的組： 瓶、容器、柄部、裝飾品、裝飾物、浮子、小珠、工具和器皿。15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)先制造的制品包括下列中的至少一種：金 屬螺絲、磁體、電子子組件、射頻識(shí)別（RFID)標(biāo)簽、電子組件、焊接組件、包含流體制品的組 件、包含墨的組件、包含可燃材料的組件，所述可燃材料具有在所述預(yù)先確定的溫度以下的 閃點(diǎn)、陶瓷制品、中空或部分中空的制品、醫(yī)療設(shè)備組件、刷毛、鏡子、海綿、橡膠制品、基于 鉛的焊料、無鉛焊料、發(fā)光二極管、蓄電池、單元電池、電阻器、電容器、電感器、微控制器、運(yùn) 算放大器、電子裝置、二元或三元共晶合金、標(biāo)簽、裝飾物、指示器、阻隔件、夾緊元件、紋理 化元件、觸覺元件、瓶、容器、柄部、裝飾品、裝飾物、浮子、小珠、工具或器皿。
【文檔編號(hào)】B29C45/14GK105829056SQ201480068509
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日
【發(fā)明人】M·L·紐曼, J·M·雷曼, A·E·尼爾特納, R·A·沃森, G·M·艾爾托寧
【申請(qǐng)人】艾姆弗勒克斯有限公司