高熱導(dǎo)率共注塑系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低恒定壓力共注塑機(jī)，所述低恒定壓力共注塑機(jī)通過在6,000psi和更小的低恒定壓力下將熔融熱塑性材料注入模具腔體中來形成模塑部件。因此，所述低恒定壓力注塑機(jī)包括由易機(jī)加工的材料形成的模具，所述模具在制造上比典型的注塑模具更便宜且更快速?？梢允褂们度氲目沙掷m(xù)材料，諸如聚乳酸(PLA)、淀粉、消費(fèi)后可再循環(huán)物(PCR)以及工業(yè)后可再循環(huán)物(PIR)來共注L/T比大于100的薄壁部件，所述可持續(xù)材料通過厚度小于0.5mm的耐濾出材料的阻隔層與表面隔離。所述共注塑機(jī)設(shè)有包含平均熱導(dǎo)率大于30BTU/HR FT℉的材料的螺桿。
【專利說明】高熱導(dǎo)率共注塑系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于注塑的設(shè)備和方法，并且更具體地涉及在低恒定壓力下制備共注 塑部件的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 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（最常見的是由熱塑 性聚合物制成的部件）的技術(shù)。在重復(fù)注塑過程中，將塑性樹脂（最常見的為小珠或粒料 形式）引入到注塑機(jī)中，注塑機(jī)在加熱、壓力和剪切下使所述樹脂小珠熔融。此類樹脂可包 括母料材料連同一種或多種著色劑、添加劑、填料等?，F(xiàn)在熔融樹脂被強(qiáng)力注入到具有特定 腔體形狀的模具腔體中。注入的塑料在模具腔體中在壓力下保持，冷卻，然后作為固化部件 取出，所述固化部件具有基上復(fù)制了模具的腔體形狀的形狀。模具自身可具有單一腔體或 多個(gè)腔體。每個(gè)腔體均可通過澆口連接至流動(dòng)通道，所述澆口將熔融樹脂流引導(dǎo)至腔體中。 模塑部件可具有一個(gè)或多個(gè)澆口。常見的是大部件具有兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)澆口以減少聚 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)澆口可位于部件幾 何形狀上的任何位置，并具有任何橫截面形狀諸如基本上圓形或以1.1或更大的縱橫比成 型。因此，典型的注塑規(guī)程包括四個(gè)基本操作：（1)將塑料在注塑機(jī)中加熱，以使其在壓力 下流動(dòng)；（2)將熔融塑料注入被限定在已閉合的兩個(gè)模具半塊之間的一個(gè)或多個(gè)模具腔體 中；（3)使塑料在一個(gè)或多個(gè)腔體中在壓力下冷卻并硬化；以及（4)打開模具半塊以使部件 從模具中被頂出。
[0003] 將熔融塑性樹脂注入模具腔體中并且通過注塑機(jī)迫使塑性樹脂擠過腔體，直至塑 性樹脂到達(dá)腔體中的最遠(yuǎn)離澆口的位置。所得的該部件的長(zhǎng)度和壁厚取決于模具腔體的形 狀。
[0004] 雖然可期望減小注塑部件的壁厚以減少塑料含量，從而降低最終部件的成本；但 是使用常規(guī)的注塑方法減小壁厚可能是昂貴且不易完成的任務(wù)，特別是當(dāng)壁厚的設(shè)計(jì)小于 約1.0毫米時(shí)。在以常規(guī)注塑方法將液態(tài)塑性樹脂引入到注塑模具中時(shí)，鄰近腔體壁的材 料立即開始"凍結(jié)"或硬化或固化，因?yàn)橐簯B(tài)塑性樹脂冷卻至低于材料的不流動(dòng)溫度的溫度 并且液態(tài)塑料的一些部分開始靜止。當(dāng)材料流過模具時(shí)，材料的邊界層抵靠模具的側(cè)面而 形成。隨著模具的繼續(xù)填充，邊界層繼續(xù)增厚，最終會(huì)封閉住材料流動(dòng)的路徑并且阻止額外 的材料流入模具中。當(dāng)模具冷卻時(shí)，塑性樹脂在模具壁上凍結(jié)的問題會(huì)變得更嚴(yán)重，使用某 種技術(shù)來縮短每個(gè)部件的循環(huán)時(shí)間并增加機(jī)器的通過量。
[0005] 也可期望設(shè)計(jì)出一種部件和對(duì)應(yīng)的模具，使得液體塑性樹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)中的厚度可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"厚向薄"的流動(dòng)路徑要求可導(dǎo)致塑料的使用效率低，并且對(duì) 于注塑部件的制造商來講會(huì)導(dǎo)致更高的部件成本，因?yàn)轭~外的材料必須在其中不必需要材 料的位置被模塑成部件。
[0006] -種用以減小部件的壁厚的方法是，當(dāng)液體塑性樹脂被引入模具中時(shí)增加其壓 力。通過增加壓力，模塑機(jī)能夠在流動(dòng)路徑被封閉之前繼續(xù)迫使液體材料進(jìn)入模具中。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)度以承受額外的壓力，這一般等同于更昂貴的費(fèi)用。制造商可能不得不購 買新的設(shè)備以適應(yīng)這些增加的壓力。因此，減小給定部件的壁厚可產(chǎn)生用以通過常規(guī)注塑 技術(shù)實(shí)現(xiàn)所述制造的大量資本費(fèi)用。
[0007] 另外，當(dāng)液態(tài)塑性材料流入注塑模具中并快速凍結(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。當(dāng)分子取向在部件中被鎖定時(shí)，所凍結(jié)的聚合物分子 保持較高水平的流動(dòng)誘發(fā)的取向，從而導(dǎo)致凍結(jié)內(nèi)應(yīng)力態(tài)。這些"模塑在內(nèi)的"應(yīng)力可導(dǎo)致 部件在模塑之后翹曲或凹陷、具有減小的機(jī)械性能、以及具有減小的對(duì)化學(xué)暴露的抗性。對(duì) 于注塑的部件諸如薄壁盆狀物、活動(dòng)鉸鏈部件和閉合件來講，控制和/或最小化這種減小 的機(jī)械性能是尤其重要的。
[0008] 為了避免上述的一些缺點(diǎn)，很多常規(guī)的注塑操作使用剪切致稀塑性材料以改善塑 性材料進(jìn)入模具腔體中的流動(dòng)。在將剪切致稀塑性材料注入模具腔體中時(shí)，在塑性材料和 模具腔體壁之間產(chǎn)生剪切力并且該剪切力趨于減小塑性材料的粘度，由此使塑性材料更自 由且容易地流入模具腔體中。因此，可足夠快地填充薄壁部件以避免材料在完全填充模具 之前凍結(jié)。
[0009] 粘度的減少與在塑性材料和給料系統(tǒng)之間，以及在塑性材料和模具腔體壁之間產(chǎn) 生的剪切力的量值直接相關(guān)。因此，這些剪切致稀材料的制造商和注塑系統(tǒng)的操作者已努 力驅(qū)使注塑壓力更高以提高剪切，從而降低粘度。通常，注塑系統(tǒng)在15, OOOpsi或更大的熔 融壓力下將塑性材料注入模具腔體中。剪切致稀塑性材料的制造商教導(dǎo)注塑操作者在高于 最小熔融壓力下將塑性材料注入模具腔體中。例如，通常在大于6, OOOpsi (由聚丙烯樹脂 制造商推薦的范圍通常大于6, OOOpsi至約15, OOOpsi)的壓力下加工聚丙烯樹脂。樹脂制 造商推薦不超過所述范圍的頂端。壓機(jī)制造商和加工工程師通常推薦在所述范圍的頂端 或顯著更高下加工剪切致稀聚合物，以實(shí)現(xiàn)最大的潛在剪切致稀，其通常大于15, OOOpsi， 以從塑性材料中提取最大致稀和更好的流動(dòng)性能。剪切致稀熱塑性聚合物一般在超過 6, OOOpsi至約30, OOOpsi的范圍內(nèi)加工。
[0010] 用于注塑機(jī)的模具必須能夠承受這些高熔融壓力。此外，形成模具的材料必須具 有能夠承受對(duì)于模具在其壽命過程中被預(yù)期運(yùn)行的總循環(huán)數(shù)而言的最大循環(huán)應(yīng)力的疲勞 極限。因此，模具制造商通常從具有大于30RC，且更通常大于50RC的高硬度材料諸如工具 鋼來形成模具。這些高硬度材料是耐用的并被裝備成承受注塑加工期間使模具組件保持相 對(duì)于彼此壓緊所需的高夾緊壓力。另外，這些高硬度材料也能夠更好地抵抗來自模塑表面 和聚合物流之間重復(fù)接觸的磨損。
[0011] 生產(chǎn)薄壁消費(fèi)品的高產(chǎn)注塑機(jī)（即，101級(jí)和102級(jí)模塑機(jī)）僅使用模具中的大部 分由高硬度材料制成的模具。高產(chǎn)注塑機(jī)通常生產(chǎn)500, 000個(gè)部件或更多。工業(yè)品質(zhì)生產(chǎn) 模具必須被設(shè)計(jì)成生產(chǎn)至少500, 000個(gè)部件，優(yōu)選地多于1，000, 000個(gè)部件，更優(yōu)選地多于 5, 000, 000個(gè)部件，以及甚至更優(yōu)選地多于10, 000, 000個(gè)部件。這些高產(chǎn)注塑機(jī)具有多腔 體模具以及復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)以提高生產(chǎn)速率。上述高硬度材料比低硬度材料更能夠承受重 復(fù)的高壓夾緊和注射操作。然而，高硬度材料諸如大多數(shù)工具鋼，具有相對(duì)低的熱導(dǎo)率，一 般小于約20BTU/HR FT °F，這導(dǎo)致在將熱經(jīng)由高硬度材料從熔融塑性材料傳遞到冷卻流體 時(shí)的較長(zhǎng)的冷卻時(shí)間。
[0012] 為了減少循環(huán)時(shí)間，典型的具有由高硬度材料制成的高產(chǎn)注塑機(jī)包括使冷卻流體 在模具內(nèi)循環(huán)的相對(duì)復(fù)雜的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)。這些冷卻系統(tǒng)加速模塑部件的冷卻，由此允許 機(jī)器在給定量的時(shí)間內(nèi)完成更多循環(huán)，這增加了生產(chǎn)速率并由此增加了生產(chǎn)的模塑部件的 總量。在一些101級(jí)模具或401級(jí)模具中，可制備多于1百萬或2百萬個(gè)部件，有時(shí)將這些 模具稱為"超高產(chǎn)量模具"。在行業(yè)內(nèi)，有時(shí)將以300噸或更大壓力運(yùn)行的101級(jí)模具稱為 "400級(jí)"模具。
[0013] 對(duì)于模具使用高硬度材料的另一個(gè)缺點(diǎn)是高硬度材料諸如工具鋼，一般相當(dāng)難以 機(jī)加工。因此，已知的高生產(chǎn)量注塑模具要求大量機(jī)加工時(shí)間和昂貴的機(jī)加工設(shè)備來形成， 以及昂貴和費(fèi)時(shí)的后機(jī)加工步驟來釋放應(yīng)力并優(yōu)化材料硬度。
[0014] 在一種類型的共注塑中，將兩種或更多種材料注入注塑模具腔體，其中所述多種 材料同時(shí)（或幾乎同時(shí)）經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)澆口流入所述模具腔體。構(gòu)造材料的流動(dòng)以使第 二材料被第一材料包封。第三材料將被第二材料包封，以此類推。這種方法導(dǎo)致多種材料 在成品模塑部件內(nèi)分層，其中第一材料將暴露于部件的最外表面，且第二材料將被第一材 料完全覆蓋，并且第三材料將被第二材料完全覆蓋，以此類推。應(yīng)當(dāng)理解在材料進(jìn)入模具腔 體的澆口區(qū)域中，少量第二材料，以及任何額外的材料可能暴露于外表面。共注入時(shí)的常用 操作是開始引入第一材料略早于第二材料和額外的材料，以便阻止額外的材料滲入流動(dòng)前 沿并到達(dá)部件的表面。共注入時(shí)還常用的操作是在模具正要被完全充滿之前停止額外的材 料的流動(dòng)，因?yàn)檫@使得第一材料完全填充澆口區(qū)域并完全包封額外的材料。
[0015] 相反，共注入材料可在注塑部件上彼此重疊或鄰接，而不將一種或多種材料包封 在另一種材料中。因此，雖然共注入可用于將一種材料嵌入另一種材料內(nèi)以便隔離表面不 與嵌入的材料接觸，但是共注入還可提供其它方式以增加對(duì)模具制造商可用的美觀選擇。 例如，通過改變多種不同著色的共注入材料（即具有可通過人眼檢測(cè)而彼此可識(shí)別的不 同彥頁色的材料，其常常按照由 International Commission on Illumination (Commission Internationale d'Eclairage)所指定的顏色空間 CIE 1976 (L*，a*，b*)被量化為至少 I. 0 的A-E(dE))中一種或多種的引入速率，可以在單個(gè)部件內(nèi)實(shí)現(xiàn)顏色漩渦或漸變，而不限 于在給定模塑部件內(nèi)從一種期望的顏色到另一種顏色的突然的明顯過渡。
[0016] 共注入方法通常需要用于每種材料的單獨(dú)的注射系統(tǒng)，以在將材料注入模具腔體 中之前對(duì)材料加壓。給料系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成將每種材料流暢地傳輸?shù)絾蝹€(gè)澆口中，在所述澆口 中材料被混合在一起。在一些共注入技術(shù)中，可在鄰近引入第一材料的澆口的位置處將第 二材料引入到模具腔體中，其中第二材料僅在第一材料已流過第二材料澆口位置之后才按 順序開始流動(dòng)。這導(dǎo)致第二材料滲入第一材料的凍結(jié)表層并流到材料流的液體中心部分。
[0017] 在常規(guī)變壓共注入系統(tǒng)中，普遍的制造挑戰(zhàn)是保持被引入模具腔體中的材料的同 步流動(dòng)前沿速度（即，期望保持被共注入的每種材料的流動(dòng)前沿之間的相對(duì)速度相等，以 便保持模具腔體中材料的一致性分布，且每種材料不管粘度如何均以相同速率移動(dòng)，但是 這是困難的）。即使在用計(jì)算機(jī)控制操作供應(yīng)單獨(dú)材料的圓筒，傳感器檢測(cè)并連通控制注塑 機(jī)螺桿旋轉(zhuǎn)速度的控制器以便控制共注入材料的速度的情況下，也需要重復(fù)程序以在模塑 過程中實(shí)現(xiàn)并保持材料的同步流速，并避免待注塑部件中不期望的材料分布的不一致性。
[0018] 常規(guī)共注入方法的另一個(gè)缺點(diǎn)在于相比于單一材料注塑，變壓共注入需要的部件 厚度為至少Imm以避免內(nèi)層沖破外層（對(duì)于在其中共注入另一種材料的每個(gè)層而言，厚度 為0. 5mm)。換句話講，為實(shí)現(xiàn)待與第一材料共注入的第二材料的足夠流量，常規(guī)共注入系統(tǒng) 中的第一材料的厚度必須為至少〇. 5mm。如果期望三種材料共注入，則第一材料和第二材料 的組合厚度將需要至少I. 〇mm。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 附圖所示的實(shí)施例在性質(zhì)上為例證性和示例性的，而并不旨在限制由權(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：
[0020] 圖1示出了根據(jù)本公開構(gòu)造的注塑機(jī)的示意圖；
[0021] 圖2示出了形成于圖1的注塑機(jī)中的薄壁部件的一個(gè)實(shí)施例；
[0022] 圖3是圖1的注塑機(jī)的模具中模具腔體的腔體壓力對(duì)時(shí)間的圖；
[0023] 圖4是圖1的注塑機(jī)的模具組件的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖；
[0024] 圖5是給料系統(tǒng)的透視圖；
[0025] 圖6A和6B是各種給料系統(tǒng)的示意圖；
[0026] 圖7是本公開的模塑組件的剖面圖，所述模塑組件包括多腔體膜具和共注入歧 管；
[0027] 圖8是消費(fèi)品頂蓋的局部剖切的透視圖，所述消費(fèi)品的頂蓋以根據(jù)本公開的方式 共注塑并具有芯材料，所述芯材料在鄰近于頂蓋端部的頂蓋連接區(qū)中增強(qiáng)；
[0028] 圖9是沿圖8的線9-9截取的圖8頂蓋的剖面圖；
[0029] 圖IOa-IOd是隨時(shí)間排序的剖面圖，其示出在共注入圖8和9的頂蓋期間，本公開 模塑組件的模具腔體和澆口；
[0030] 圖11是類似于圖8和9的頂蓋但是具有增強(qiáng)區(qū)的頂蓋的剖面圖，所述增強(qiáng)區(qū)在比 鄰近于圖8和9頂蓋末端的經(jīng)增強(qiáng)連接區(qū)與頂蓋末端相隔更遠(yuǎn)間距的區(qū)中；
[0031] 圖12a_12d是隨時(shí)間排序的剖面圖，其示出在共注塑圖11的頂蓋期間，本公開模 塑組件的模具腔體和澆口；
[0032] 圖13是具有活動(dòng)組件的雙組件開關(guān)式頂蓋的透視圖，所述雙組件開關(guān)式頂蓋以 根據(jù)本公開的方式共注塑；
[0033] 圖14是圖13的雙組件開關(guān)式頂蓋的主頂蓋部件的剖面圖；
[0034] 圖15是圖13的雙組件開關(guān)式頂蓋的活動(dòng)組件的平面圖；以及
[0035] 圖16a_16c是按時(shí)間排序的剖面圖，其表示在共注塑圖11和13的雙組件開關(guān)式 頂蓋的活動(dòng)組件期間，本公開的模塑組件的模具腔體和澆口。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及通過注塑來制備產(chǎn)品的系統(tǒng)、機(jī)器、產(chǎn)品、以及方法，并 且更具體地涉及通過低恒壓注塑來制備產(chǎn)品的系統(tǒng)、產(chǎn)品、以及方法。
[0037] 如本文所用，相對(duì)于熱塑性材料的熔融壓力的術(shù)語"低壓"，是指大約6000psi和 更低的注塑機(jī)的噴嘴附近的熔融壓力。
[0038] 如本文所用，相對(duì)于熱塑性材料的熔融壓力的術(shù)語"基本上恒定的壓力"，是指與 基線熔融壓力的偏差不產(chǎn)生熱塑性材料物理性能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"包括與基線熔融壓力大約30%的偏差。例如，術(shù)語"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)。熔融壓力被視為基本上恒定的，只要熔融壓力波動(dòng)不超過所 列舉壓力的30*%。
[0039] 在共注入方法中使用恒定壓力具有優(yōu)于常規(guī)變壓方法的若干優(yōu)點(diǎn)。在常規(guī)變壓方 法中，難以實(shí)現(xiàn)第一材料相對(duì)于第二材料或第三材料等的恒定流速。這是困難的，因?yàn)椴牧?流動(dòng)受兩個(gè)獨(dú)立的注射系統(tǒng)控制，并且當(dāng)材料遇到不同程度的流動(dòng)阻力時(shí)，壓力將增大或 減少。這種壓力的變化導(dǎo)致兩種材料流之間的流速不一致，因此材料層將具有不同的厚度。 因此，采用復(fù)雜的算法、昂貴的設(shè)備來控制所述流動(dòng)盡可能均勻是必要的。此外，運(yùn)行許多 嘗試是必要的，并在每次嘗試之后調(diào)整過程設(shè)置以實(shí)現(xiàn)期望的流動(dòng)一致性。這種迭代過程 是非常耗時(shí)且昂貴的。另外，每次部件設(shè)計(jì)的改變或如果將新材料用于一個(gè)或多個(gè)層時(shí)，必 須進(jìn)行這種迭代過程。
[0040] 在恒定壓力的情況下，流速本質(zhì)上更穩(wěn)定，因?yàn)閴毫κ呛愣ǖ牟⑶以谀撤N程度上 為保持期望的壓力必需進(jìn)行壓力調(diào)整，所以對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整以保持兩個(gè)注射系統(tǒng) 的該恒定壓力。因此，如果兩個(gè)注射系統(tǒng)（即，用于彼此共注入模具腔體中的兩種材料中的 每一種的注射系統(tǒng)）均處于相等的壓力下，則進(jìn)入模具腔體中的流速也將相等。這提供了 更一致的層厚度，并且消除了對(duì)高度復(fù)雜的控制演算法、昂貴的設(shè)備、以及用于限定合格的 過程設(shè)置以實(shí)現(xiàn)期望層厚度的費(fèi)時(shí)的迭代過程的需要。這種更簡(jiǎn)單、更便宜、更快速的方法 使得其可以將共注入用于先前主要由于經(jīng)濟(jì)原因而不可行的應(yīng)用中。一些例子為：
[0041] 可以將較低成本的可再循環(huán)樹脂包封在模塑組件的中間或芯中，并實(shí)現(xiàn)成品部件 的成本節(jié)約。先前，設(shè)備的成本將導(dǎo)致成品部件的較高成本。封裝可再循環(huán)材料（包括可 再循環(huán)樹脂諸如消費(fèi)后可再循環(huán)物（PCR)和工業(yè)后可再循環(huán)物（PIR)，為方便起見，在本文 中單獨(dú)地或統(tǒng)一地稱為PCR和PIR)的優(yōu)點(diǎn)在于其不僅隔離這些材料不與共注入部件中可 能包含的消耗材料的任何不可取的直接接觸，而且還遮蓋了 PCR和PIR材料使其不被看見。 例如，當(dāng)將PCR和PIR重新研磨以用于注塑過程時(shí)，通常加入深色著色劑諸如黑色著色劑， 以避免成品部件中的視覺不一致性。然而，使深色或黑色PCR和PIR材料暴露在部件上，可 能讓消費(fèi)者看起來不舒服，所以將所述材料包封在具有更令人愉悅的顏色的材料表層中是 有利的，并且能夠以根據(jù)本公開的方法和系統(tǒng)的成本有效的方式這樣做的能力將鼓勵(lì)注塑 產(chǎn)品的制造商在部件上更多的使用PCR和PIR，從而導(dǎo)致更環(huán)境友好的生產(chǎn)。
[0042] 諸如通過改變將兩種或更多種共注入材料遞送到模塑腔體時(shí)的相對(duì)壓力，可以實(shí) 現(xiàn)共注入材料的相對(duì)濃度的局部變化。這允許例如通過在共注入中用較強(qiáng)的可能更昂貴的 更大厚度模塑材料來增強(qiáng)所述連接區(qū)，然而可將所述相同頂蓋的其它區(qū)與較低濃度的較強(qiáng) 材料共注入來加強(qiáng)消費(fèi)品的頂蓋的連接區(qū)，從而節(jié)約成本。
[0043] 可以模塑裝飾性多色薄壁部件?？赡Ｋ芸傮w壁厚薄至0. 5_的部件，所述部件具 有一個(gè)或多個(gè)離散的內(nèi)層。先前，使用多重注塑需要復(fù)雜的設(shè)備和模具。此外，當(dāng)在高壓下 注塑時(shí)，常規(guī)的高產(chǎn)量（例如，101級(jí)和102級(jí)）模塑工藝只能模塑單一材料的薄壁部件。 多層結(jié)構(gòu)將要求每個(gè)層的厚度為約〇.5mm或更大以避免第二（芯）材料突破或沖破第一 (表皮）材料。因此，當(dāng)使用昂貴的材料諸如EVOH阻隔層時(shí)，恒壓共注入是特別有利的，因 為EVOH材料比通用樹脂如PP貴得多。在恒壓共注入系統(tǒng)中，EVOH可以薄至0. 1mm，而不是 多重注射系統(tǒng)中的約〇. 5_，并且不產(chǎn)生不可取的第二材料沖破第一材料的情形。
[0044] 可由本公開的低恒壓模塑系統(tǒng)和方法實(shí)現(xiàn)的其它共注入方案包括共注入重疊的 兩種或更多種材料，但不包括將一種材料完全封裝在另一種材料中?？煞线@些使用本公 開系統(tǒng)和方法的方案進(jìn)行共注入的產(chǎn)品的多材料結(jié)構(gòu)的例子在美國(guó)公布2005/0170113A1 和2009/0194915A1中舉例說明和描述，上述專利文獻(xiàn)以引用方式并入本文。
[0045] 在本公開范圍內(nèi)的其它替代方式是共注入材料在成品模塑部件中彼此鄰接但不 重疊。可符合這些使用本公開系統(tǒng)和方法的方案進(jìn)行共注入的產(chǎn)品的多材料結(jié)構(gòu)的例子在 美國(guó)公布2005/0170114A1中舉例說明和描述，上述專利文獻(xiàn)以引用方式并入本文。
[0046] 因?yàn)橘Y源節(jié)約舉措使對(duì)于在注塑產(chǎn)品中使用可持續(xù)材料（即，衍生自可再生資 源的材料）（諸如聚乳酸（PLA)、淀粉、消費(fèi)后可再循環(huán)物（PCR)、以及工業(yè)后可再循環(huán)物 (PIR))的接受度和需求增加，所以根據(jù)本公開的低恒壓共注入提出了具有吸引力的解決方 案，使得在越來越多的模塑產(chǎn)品中能夠使用此類材料而不管它們較差的物理性能，諸如PLA 的脆性、淀粉的水敏性、以及PCR和PIR的臭味和不連續(xù)性。當(dāng)暴露于水分時(shí)表現(xiàn)不良好但 是如果與水分隔離則可用作注塑部件中的芯材料的各種聚合物材料，包括但不限于聚（乙 烯醇）（PVOH)、聚（乙烯-共聚-乙烯醇）（EVOH)、聚（乙烯基吡咯烷酮）（PVP)、聚（_唑 啉）、聚（乙二醇）也稱為聚（氧亞甲基）、聚（丙烯酸）、聚酰胺諸如聚（六亞甲基己二酰 二胺）、親水改性的聚酯、熱塑性淀粉（TPS)、以及未改性的淀粉和混合的共混物。在一般消 費(fèi)品領(lǐng)域，具體地在個(gè)人衛(wèi)生用品領(lǐng)域中，增加材料諸如PLA、淀粉、PCR和PIR的應(yīng)用的障 礙是對(duì)于此類材料暴露于皮膚接觸表面，或相對(duì)于模塑包裝中含有的消耗流體或凝膠產(chǎn)品 暴露并潛在浸出于這些消耗產(chǎn)品中的關(guān)注。另一個(gè)障礙是PCR的難看的性質(zhì)，如上所述，在 很多情況下PCR與黑色或深色著色劑混合以掩蓋稠度或顏色的變化。雖然已知共注入作為 將一種材料嵌入另一種材料中以隔離嵌入材料接觸暴露表面的方式，但是如上所述，常規(guī) 的共注入技術(shù)要求最外層材料具有大約至少0. 5mm的相對(duì)厚壁，以實(shí)現(xiàn)待嵌入材料足夠流 量并避免芯材料突破或沖破最外層材料。聚烯烴（包括聚丙烯和聚乙烯）也可以為適用于 作為共注入產(chǎn)品組件的芯的材料。
[0047] 通過采用由具有高熱導(dǎo)率的材料制成的模具，可在較低壓力下將熔融材料引入此 類模具中。還存在對(duì)被引入材料的相對(duì)速度的更多控制，從而有助于流動(dòng)前沿同步。當(dāng)在 較低壓力下將這些材料共注入到由具有高熱導(dǎo)率的材料制成的模具中時(shí)，較少需要提供此 類厚外層材料來實(shí)現(xiàn)第二材料相對(duì)于第一材料的流動(dòng)。因此，可將PLA、淀粉、PCR和PIR嵌 入具有優(yōu)異物理性能的薄層（即小于〇. 5mm)天然模塑材料諸如乙烯-乙烯醇（EVOH)或聚 丙烯中，其中一個(gè)或多個(gè)PLA、淀粉、和/或PCR層保持與模塑部件的暴露表面隔離并被遮蔽 不被看見。如上文所述，EVOH或PP層可薄至0.1mm。因此，多層共注入部件的總體厚度可 達(dá)到甚至小于0. 5mm。
[0048] 如本文所公開，在共注入的各種實(shí)施例中，可形成在其芯中具有發(fā)泡塑料的模塑 部件。發(fā)泡芯部件可用于相對(duì)較厚的部件。在一些實(shí)施例中，還可以各種方式涂覆發(fā)泡內(nèi) 層以形成平滑的外層。因此，當(dāng)與由整體模塑結(jié)構(gòu)制成的常規(guī)部件相比時(shí)，具有發(fā)泡芯和/ 或發(fā)泡內(nèi)層的實(shí)施例可提供材料和/或成本節(jié)約。
[0049] 此外，根據(jù)本公開在低恒定壓力下的共注入為成本有效地制造具有活動(dòng)特征結(jié)構(gòu) 的消費(fèi)品提供了增加的機(jī)會(huì)，所述活動(dòng)特征結(jié)構(gòu)諸如按壓蓋，本領(lǐng)域中也稱為開關(guān)式頂蓋 或翻蓋式頂蓋，其是可再循環(huán)的。此類頂蓋的組件通常由彼此相異的材料制造，以便避免可 移動(dòng)部件粘著到固定組件的趨勢(shì)。例如，用于與洗發(fā)劑瓶的頂部配合，在其內(nèi)壁上具有螺 紋的按壓蓋的圓柱形外部通常由一種材料諸如聚丙烯制成，而用于選擇性打開和關(guān)閉瓶子 的開關(guān)部分通常由相異的材料諸如聚乙烯制成，反之亦然。如果此類頂蓋的兩個(gè)組件均由 聚丙烯制成，或者兩個(gè)組件均由聚乙烯制成，則組件的配對(duì)部分將由于內(nèi)聚力而趨于彼此 粘著，從而妨礙打開或關(guān)閉瓶子的能力并且不利地影響產(chǎn)品的消費(fèi)者接受度。然而，因?yàn)槿?果產(chǎn)品不均勻則循環(huán)利用產(chǎn)品變得更困難，所以此類相異材料的使用不利地影響可再循環(huán) 性。
[0050] 通過利用本公開的低恒定壓力共注入，可模塑此類多組件活動(dòng)特征的頂蓋，使得 接觸表面相異，但是組件之一的芯諸如開關(guān)部分，由與其它組件相同的材料模塑成，從而避 免內(nèi)聚力。本公開的低恒定壓力共注入允許共注入開關(guān)部分的表層具有薄壁而不具有芯材 料沖破表層材料的巨大風(fēng)險(xiǎn)。因此，圓柱形外部可由聚丙烯制成，并且開關(guān)部分的芯材料也 可以為聚丙烯，其共注入到薄至〇. Imm的相異材料諸如聚乙烯的表層中。最終結(jié)果是雙組 件頂蓋僅有極小一部分不是聚丙烯。構(gòu)成開關(guān)部分的表層的聚乙烯含量雖然足以避免共聚 問題，但是不足夠大至減弱可再循環(huán)性。
[0051] 詳細(xì)地參見圖，圖1示出用于大批量生產(chǎn)薄壁部件的示例性低恒壓注塑設(shè)備 10 (例如101級(jí)或102級(jí)注塑模具，或"超高產(chǎn)量模具"）。注塑設(shè)備10 -般包括注射系統(tǒng) 12和夾緊系統(tǒng)14?？梢詿崴苄粤Ａ?6的形式將熱塑性材料引入注射系統(tǒng)12中?？蓪?塑性粒料16置于料斗18中，所述料斗將熱塑性粒料16給料至注射系統(tǒng)12的加熱圓筒20 中。熱塑性粒料16在被給料至受熱的圓筒20中之后可通過往復(fù)式螺桿22驅(qū)動(dòng)至受熱的 圓筒20的端部。加熱所述受熱的圓筒20以及通過往復(fù)式螺桿22壓縮熱塑性粒料16會(huì)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°C至約4KTC的溫度下 對(duì)所述熔融熱塑性材料進(jìn)行加工。
[0052] 往復(fù)式螺桿22迫使熔融熱塑性材料24壓向噴嘴26以形成熱塑性材料的射流，所 述射流將被注入模具28的模塑腔體32中。熔融熱塑性材料24可通過澆口 30注射，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。模具腔體32形成于模具28的第一 模具部件25與第二模具部件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表面硬度大于約165BHN且優(yōu)選地小 于約260BHN的材料形成，但是可使用表面硬度BHN值大于260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。
[0053] -旦將熔融熱塑性材料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硬化。一旦熱塑性材料24硬化，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彼此分離，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以增加總體生產(chǎn)率。所述多個(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）。
[0054] 控制器50與傳感器52和螺桿控制件36以可通信方式連接?？刂破?0可包括微 處理器、存儲(chǔ)器、以及一個(gè)或多個(gè)通信鏈路?？刂破?0可分別經(jīng)由有線連接部54, 56而連接 至傳感器52和螺桿控制件36。在其它實(shí)施例中，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)人員已知的將允許控制器50與傳感器52和螺桿 控制件36兩者進(jìn)行通信的任何其它類型的通信連接而連接至傳感器52和螺桿控制件56。
[0055] 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的烙融壓力的壓力傳感器。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命令螺桿控制件36以保持噴嘴26中熔融熱塑性材料24的基本上恒定的熔融壓力的 速率來推進(jìn)螺桿22。雖然傳感器52可直接測(cè)量熔融壓力，但是傳感器52可測(cè)量熔融熱塑 性材料24的其它性能，諸如指示熔融壓力的溫度、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以流體方式連接的注射系統(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)連 通，并能夠感測(cè)流體壓力和/或其它流體性能。如果傳感器52不位于噴嘴26內(nèi)，則可對(duì)所 測(cè)量的性能施用適當(dāng)?shù)男Ｕ蜃右杂?jì)算噴嘴26中的熔融壓力。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與第二模具部件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的輸入而保持壓力。
[0056] 雖然圖1示出了有源閉環(huán)控制器50,但是可使用其它壓力調(diào)節(jié)裝置代替所述閉環(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的熔融壓力。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)構(gòu)為當(dāng)檢測(cè)到過壓條件時(shí)啟動(dòng)警報(bào)。
[0057] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2,示出了模塑部件100的實(shí)例。模塑部件100為薄壁部件。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)，通常認(rèn)為模塑部件是薄壁的。 在一些注塑行業(yè)中，可將薄壁部件定義為具有L/T>200或L/T>250的部件。流動(dòng)通道L的 長(zhǎng)度從澆口 102到流動(dòng)通道的端部104來測(cè)量。薄壁部件在消費(fèi)品行業(yè)和醫(yī)療保健或醫(yī)療 用品行業(yè)中尤為普及。
[0058] 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)，通常認(rèn)為 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比率可通過從澆口 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，并且確定從澆口 102到模具腔 體32的端部的最長(zhǎng)流動(dòng)長(zhǎng)度來計(jì)算。然后，L/T比率可通過將最長(zhǎng)流動(dòng)長(zhǎng)度除以平均部件 厚度來測(cè)定。在模具腔體32具有多于一個(gè)澆口 30的情況下，L/T比率通過對(duì)由各單獨(dú)澆 口填充的模具腔體32的部分的L和T積分來確定，并且給定模具腔體的總體L/T比率為對(duì) 于澆口中任一個(gè)計(jì)算的最高L/T比率。
[0059] 薄壁部件存在某些注塑障礙。例如，流動(dòng)通道的薄度趨于在材料到達(dá)流動(dòng)通道端 部104之前冷卻熔融熱塑性材料。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，熱塑性材料凍結(jié)并不再流動(dòng)，這導(dǎo)致 不完整的部件。為克服這個(gè)問題，傳統(tǒng)的注塑機(jī)在非常高的壓力下，通常大于15, OOOpsidf 熔融熱塑性材料注入模具中，使得熔融熱塑性材料在可能冷卻和凍結(jié)之前快速填充模具腔 體。這是熱塑性材料的制造商教導(dǎo)在非常高的壓力下注射的一個(gè)原因。傳統(tǒng)注塑機(jī)在高壓 下將熔融塑性材料注入模具中的另一個(gè)原因是剪切增加，這增加了如上所述的流動(dòng)性能。 這些非常高的注射壓力需要使用非常硬的材料以形成模具28和給料系統(tǒng)。
[0060] 傳統(tǒng)注塑機(jī)使用由工具鋼或其它用于制備模具的硬質(zhì)材料制成的模具。雖然這些 工具鋼足夠穩(wěn)固以承受非常高的注射壓力，但是工具鋼是相對(duì)差的熱導(dǎo)體。因此，可將非常 復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)機(jī)加工成模具以在填充模具腔體時(shí)提高冷卻時(shí)間，這減少了循環(huán)時(shí)間并提 高了模具的產(chǎn)量。然而，這些非常復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)極大地增加了模具制造加工的時(shí)間和費(fèi) 用。
[0061] 本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)剪切致稀熱塑性塑料（甚至是最低程度的剪切致稀熱塑性塑 料）可在基本上恒定的低壓下注入模具28中而沒有任何顯著的不利影響。這些材料的例 子包括但不限于由以下物質(zhì)構(gòu)成的聚合物和共聚物：聚丙烯、聚乙烯、熱塑性彈性體、聚酯、 聚乙烯呋喃酯（PEF)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）、聚（乳酸）、多 羥基鏈烷酸酯、聚酰胺、聚縮醛、乙烯_ a烯烴橡膠、以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚 物。事實(shí)上，在基本上恒定的低壓下模塑的部件與在常規(guī)高壓下模塑的相同部件相比表現(xiàn) 出一些優(yōu)異的性能。該發(fā)現(xiàn)直接否認(rèn)了教導(dǎo)的越高的注射壓力越好的行業(yè)內(nèi)的常規(guī)觀點(diǎn)。 不受理論的約束，據(jù)信在基本上恒定的低壓下將熔融熱塑性材料注入模具28中產(chǎn)生熱塑 性材料的連續(xù)流動(dòng)前沿，其從澆口到模具腔體的最遠(yuǎn)部分推進(jìn)通過模具。通過保持低水平 的剪切，所述熱塑性材料在相當(dāng)?shù)偷臏囟群蛪毫ο卤３终J(rèn)為在常規(guī)高壓注塑系統(tǒng)中才可能 的液態(tài)和可流動(dòng)性。
[0062] 由于使用常規(guī)共注入時(shí)所采用的上述厚度要求，即最小第一材料厚度為0. 5mm從 而使得第二材料可被共注入其中，所以認(rèn)為具有高L/T的部件的大量共注入生產(chǎn)，即大約 大于100個(gè)（其中第一材料具有嵌入其中的不同的第二材料）在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。利用 本公開的基本上恒定的低壓方法，克服了剪切效應(yīng)，所述剪切效應(yīng)需要較厚的第一材料壁 以獲得合格的第二材料流量。另外，顯著減小了與控制共注入材料的相對(duì)流動(dòng)速度相關(guān)的 問題。使材料重疊或鄰接而不將一種或多種材料封裝在另一種材料內(nèi)部的共注入還顯著更 加成本有效和可預(yù)測(cè)，而不需要更多的協(xié)調(diào)或迭代地控制相對(duì)流量以實(shí)現(xiàn)期望的且可重復(fù) 的結(jié)果。
[0063] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3,由虛線200示出了常規(guī)的高壓注塑法的典型壓力-時(shí)間曲線。相 反，由實(shí)線210示出了本公開的低恒壓注塑機(jī)的壓力-時(shí)間曲線。
[0064] 在常規(guī)的情況下，使熔融壓力快速增加至遠(yuǎn)超過15,000psi，然后在大于 15, OOOpsi的相對(duì)高的壓力下保持第一時(shí)間段220。第一時(shí)間段220是其中熔融塑性材料 流入模具腔體的填充時(shí)間。此后，熔融壓力降低并在更低的，10, OOOpsi或更低，但是仍然 相對(duì)高的壓力下保持第二時(shí)間段230。第二時(shí)間段230是其中保持熔融壓力以確保模具腔 體中的所有間隙都被回填的填料時(shí)間。常規(guī)高壓注塑系統(tǒng)中的模具腔體從流動(dòng)通道的端部 向澆口回填。因此，如上所述，各硬化階段中的塑料在彼此之上壓實(shí)，這可導(dǎo)致成品的不一 致。此外，塑料在各硬化階段中的常規(guī)填料導(dǎo)致一些不理想的材料性能，例如，模塑在內(nèi)的 應(yīng)力、凹陷、以及非最佳的光學(xué)性能等。
[0065] 另一方面，低恒壓注塑系統(tǒng)在基本上恒定的低壓力經(jīng)過單個(gè)時(shí)間段240將熔融塑 性材料注入模具腔體中。注射壓力小于6, OOOpsi。通過使用基本上恒定的低壓，熔融熱塑 性材料保持連續(xù)的熔融前沿，所述熔融前沿從澆口向流動(dòng)通道的端部推進(jìn)通過流動(dòng)通道。 因此，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)均勻的塑性材料填充模具，成品模塑部件形成具有比常規(guī)模塑部件更好的機(jī)械性能 和/或更好的光學(xué)性能的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。非晶態(tài)聚合物也可形成具有優(yōu)異機(jī)械性能和/或光學(xué) 性能的結(jié)構(gòu)。此外，在低恒定壓力下模塑的部件的表層表現(xiàn)出與常規(guī)模塑部件的表層不同 的性能。因此，在低恒定壓力下模塑的部件的表層可具有比常規(guī)模塑部件的表層更好的光 學(xué)性能。
[0066] 通過保持噴嘴內(nèi)基本上恒定的低熔融壓力（例如小于eooopsi)，可將更多可加工 的材料用于形成模具28。例如，圖1中所示的模具28可由如下材料形成，所述材料具有 大于 100 % (諸如 100-1000 %、100-900 %、100-800 %、100-700 %、100-600 %、100-500 %、 100-400 %、100-300 %、100-250 %、100-225 %、100-200 %、100-180 %、100-160 %、 100-150 %、100-140 %、100-130 %、100-120 %U00-110 %、120-250 %、120-225 %、 120-200 %、120-180 %、120-160 %、120-150 %、120-140 %、120-130 %、140-400 %、 150-300%、160-250%、或180-225%、或由這些百分比值中任一個(gè)形成的任何其它范圍） 的銑削機(jī)加工指數(shù)，大于 100 % (諸如 100-1000 %、100-900 %、100-800 %、100-700 %、 100-600 %、100-500 %、100-400 %、100-300 %、100-250 %、100-225 %、100-200 %、 100-180 %、100-160 %、100-150 %、100-140 %、100-130 %、100-120 %U00-110 %、 120-250 %、120-225 %、120-200 %、120-180 %、120-160 %、120-150 %、120-140 %、 120-130 %、140-400 %、150-300 %、160-250 %、或 180-225 %、或由這些百分比值中任一 個(gè)形成的任何其它范圍）的鉆削機(jī)加工指數(shù)，大于100% (諸如100-1000%、100-900%、 100-800 %、100-700 %、100-600 %、100-500 %、100-400 %、100-300 %、100-250 %、 100-225 %、100-200 %、100-180 %、100-160 %、100-150 %、100-140 %、100-130 %、 100-120 %U00-110 %、120-250 %、120-225 %、120-200 %、120-180 %、120-160 %、 120-150 %、120-140 %、120-130 %、140-400 %、150-300 %、160-250 %、180-225 %、或 由這些百分比值中任一個(gè)形成的任何其它范圍）的鉆削機(jī)加工指數(shù)，大于100% (諸 如 100-1000 %、100-900 %、100-800 %、100-700 %、100-600 %、100-500 %、100-400 %、 100-300 %、100-250 %、100-225 %、100-200 %、100-180 %、100-160 %、100-150 %、 100-140 %、100-130 %、100-120 %U00-110 %、120-250 %、120-225 %、120-200 %、 120-180 %、120-160 %、120-150 %、120-140 %、120-130 %、140-400 %、150-300 %、 160-250%、或180-225%或由這些百分比值中任一個(gè)形成的任何其它范圍）的電火花 線切割機(jī)加工指數(shù)，大于 200% (諸如 200-1000 %、200-900%、200-800 %、200-700%、 200-600 %、200-500 %、200-400 %、200-300 %、200-250 %、300-900 %、300-800 %、 300-700 %、300-600 %、300-500 %、400-800 %、400-700 %、400-600 %、400-500 % 或或由 這些百分比值中任一個(gè)形成的任何其它范圍）的石墨電火花成型加工機(jī)加工指數(shù)，或大 于 150 % (諸如 150-1000 %、150-900 %、150-800 %、150-700 %、150-600 %、150-500 %、 150-400 %、150-300 %、150-250 %、150-225 %、150-200 %、150-175 %、250-800 %、 250-700 %、250-600 %、250-500 %、250-400 %、250-300 %、或由這些百分比值中任一個(gè)形 成的任何其它范圍）的銅電火花成型加工機(jī)加工指數(shù)。機(jī)加工指數(shù)基于各種材料的銑削、 鉆削、電火花線切割、以及電火花成型加工測(cè)試。在下文中更詳細(xì)地解釋了確定機(jī)加工指數(shù) 的測(cè)試方法。材料樣品的機(jī)加工指數(shù)的例子編譯在下表1中。
[0067]
【權(quán)利要求】
1. 一種共注塑系統(tǒng)（#10,圖1)，包括： 螺桿（#22,圖1)，所述螺桿用于將第一材料給料于模具（#28,圖1)中，所述模具包含具 有大于30BTU/HR FT °F的平均熱導(dǎo)率的材料； 所述系統(tǒng)的特征在于所述模具包括至少一個(gè)模具腔體（#32,圖1)，所述模具包括下述 中的至少一個(gè)： L/T比大于100的模具腔體（圖2); 至少四個(gè)模具腔體（圖6A、6B); 一個(gè)或多個(gè)受熱的流道（#64,圖4); 平衡的熔融塑料給料系統(tǒng)（#60,圖5); 導(dǎo)引的頂出件； 大于100%的銑削機(jī)加工指數(shù)（表1); 大于100 %的鉆削機(jī)加工指數(shù)（表1);以及 大于100%的電火花線切割機(jī)加工指數(shù)（表1); 第一澆口（圖6A)，其用于將至少第一材料（#184,圖7)和不同的第二材料（#188,圖 7)遞送入所述至少一個(gè)模具腔體中； 在所述模具的入口處的至少一個(gè)噴嘴（#26,圖1);以及 與所述至少一個(gè)噴嘴之一流體連通的傳感器（#52,圖1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共注塑系統(tǒng)，其中當(dāng)所述兩種材料的外部的厚度小于0. 5mm 時(shí)，在共注入所述至少一個(gè)模具腔體中期間，所述第一材料和所述第二材料中的一種可相 對(duì)于所述第一材料和所述第二材料中的另一種流動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共注塑系統(tǒng)，其中所述第一材料和所述第二材料中的一種包 括包含聚乳酸（PLA)、淀粉、聚烯烴、乙烯、工業(yè)后可再循環(huán)物（PIR)以及消費(fèi)后可再循環(huán)物 (PCR)在內(nèi)的組中的至少一種，并且所述第一材料和所述第二材料中的另一種為阻隔層材 料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的共注塑系統(tǒng)，其中所述阻隔層材料包括乙烯-乙烯醇 (EVOH)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的共注塑系統(tǒng)，其中當(dāng)所述阻隔層材料的厚度小于0. 5mm時(shí)，在 將材料共注入所述至少一個(gè)模具腔體中期間，所述可持續(xù)材料可相對(duì)于所述阻隔層材料流 動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共注塑系統(tǒng)，還包括第二澆口。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的共注塑系統(tǒng)，其中所述第一材料通過所述第一澆口被遞送到 所述模具腔體，并且所述第二材料通過所述第二澆口被遞送到所述模具腔體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共注塑系統(tǒng)，其中當(dāng)所述第一材料和所述第二材料被遞送到 所述模具腔體中時(shí)，所述第二材料被所述第一材料包封。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的共注塑系統(tǒng)，其中在所述模具腔體中所述第二材料通過所述 第一材料與模具表面隔離。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共注塑系統(tǒng)，其中所述第一材料具有第一顏色并且所述第 二材料具有第二顏色，所述第一顏色和所述第二顏色具有至少1. 〇的A-EWE)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共注塑系統(tǒng)，還包括控制所述第一材料和所述第二材料的 注射壓力的控制系統(tǒng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的共注塑系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)保持所述第一材料和所述 第二材料的基本上恒定的低注射壓力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的共注塑系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)改變所述第一材料和所述 第二材料中的一種相對(duì)于所述第一材料和所述第二材料中的另一種的注射壓力。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共注塑系統(tǒng)，還包括與所述傳感器電連通并與所述螺桿可 操作地連通的控制器。
【文檔編號(hào)】B29C45/16GK104334330SQ201380010417
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月24日
【發(fā)明者】C·J·小伯格, G·M·艾爾托寧, R·E·紐法斯, E·C·博斯韋爾, J·M·雷曼 申請(qǐng)人:寶潔公司