專利名稱：熱塑性模制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種新的熱塑性模制方法，該方法用于空心的、可變形的熱塑性物品如空心的玩具娃娃頭部的制造中。在本發(fā)明的方法中，在第一注射工位形成型坯，并且將該型坯轉(zhuǎn)移到吹塑模制工位。在該吹塑模制工位，通過真空和氣體注射的應(yīng)用，將該型坯轉(zhuǎn)化為空心的、可變形的熱塑性物品。通過本發(fā)明的方法制造的物品具有很逼真的外觀和結(jié)構(gòu)。
本申請要求2002年9月9日申請的美國臨時專利申請No.60/409217的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，或是通過使用乳膠或PVC的薄殼模塑(slush molding)，浸漬模制或者旋轉(zhuǎn)鑄造方法(rotocasting process)，或是通過使用熱塑性彈性材料的吹塑模制方法制造軟質(zhì)空心的玩具部件，如玩具娃娃頭部。然而，這些傳統(tǒng)的方法都不能制造具有可控的而且精確的壁厚和開口尺寸的空心部件。盡管如此，由于PVC的柔軟和易于加工，在過去的半個世紀(jì)中，使用PVC的空心模制和旋轉(zhuǎn)鑄造方法已經(jīng)成為主要方法，而PVC則成為制造直接植入毛發(fā)的單件空心玩具娃娃頭部的主要材料。
在過去的十年中，關(guān)于PVC的環(huán)境安全問題已經(jīng)導(dǎo)致一些玩具制造商選擇在玩具和玩具娃娃中停止PVC的使用。PVC以外的材料的使用已經(jīng)產(chǎn)生了對制造具有可控的并且精確的壁厚和開口尺寸的軟質(zhì)空心玩具部件的新方法的需要。
在美國專利No.6403003(“’003專利”)中(在此，將該專利全部公開的內(nèi)容引用作為參考)，提供了一種制造玩具的軟質(zhì)空心部件如玩具娃娃的頭部的方法。該方法包括提供可注射模制的柔性熱塑料彈性材料，和提供該頭部部件的模。該模包括外模部分和內(nèi)芯部分，其中，該外模部分與內(nèi)芯部分隔開，以便以所要形成的空心部件的形狀限定出腔。將熱塑性彈性材料注入該模制腔中，以形成空心的頭部。該頭部具有去除該內(nèi)芯的開口，但是，該芯的尺寸大于去除該芯的開口的尺寸。在將頭部注射模制后，打開外模部分，以釋放該頭部和內(nèi)芯，然后，通過將內(nèi)芯從頭部中的開口取出，從該頭部去除該內(nèi)芯。
優(yōu)選地，在‘003專利中公開并要求的方法使用非PVC的熱塑料彈性材料。特別地，優(yōu)選的是由殼牌化學(xué)公司(殼牌化學(xué)公司)以KRATON名稱銷售的柔性熱塑料彈性材料族，即S-B-S(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)，S-I-S(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)和S-EB-S(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)，這是由于它們的彈性，強(qiáng)度和耐用性，以及能夠被涂刷，并且滿足玩具和玩具娃娃應(yīng)用的通常涂刷的粘著要求。S-B-S共聚物，例如以KRATOND銷售的共聚物是尤其優(yōu)選的彈性材料。據(jù)報道，這種共聚物對環(huán)境有益，并且是安全的。
在‘003專利發(fā)明的第二個方面，提供一種使用熱塑料彈性材料制造注射模制的空心物品，如空心頭部的模。該模包括外模部分和內(nèi)芯組件。該外模部分包括至少兩個可分離的部分，該可分離的部分密封內(nèi)芯組件。該內(nèi)芯組件安裝在外模部分內(nèi)部。將內(nèi)芯與外模部分隔開，以便限定厚度可變的腔，該腔具有所要模制的空心物品的形狀，并且將熔化的熱塑料彈性材料射入該腔中，以形成該空心物品。該空心物品獲得該腔的形狀，并且包括內(nèi)芯可從其去除的開口。內(nèi)芯組件具有大于空心物品中的開口的尺寸的橫截面尺寸，在該物品模制后，該內(nèi)芯組件可從該開口去除。因此，這種?？捎糜谥圃旄鞣N具有狹窄的開口的空心玩具部分，如頭部，腳部，或手部。
‘003專利提供一種在沒有可見的分界線的情況下制造模娃娃頭部的方法。當(dāng)注射模制頭部時，在兩半外模的接合處產(chǎn)生分界線。該分界線在耳朵上以連續(xù)的線繞著頭的頂部延伸。在該分界線的上下方，毛發(fā)材料以足夠的密度植入玩具娃娃頭部的頂部，使得該分界線對通常的以臂長(arm length)拿著該玩具娃娃的觀察者來說是不可見的。
優(yōu)選地，‘003專利發(fā)明利用特定的模制結(jié)構(gòu)制造軟質(zhì)空心部件和玩具娃娃頭部。如‘003專利的圖6-8所示，可以使用具有蘑菇狀推頂桿(mushroom-shaped ejector pin)的雙頂出系統(tǒng)的兩部分實(shí)心結(jié)構(gòu)來定位在毛發(fā)植入?yún)^(qū)域內(nèi)頭的頂部的分界線，以便使該分界線對通常的觀察者是不可見的。
雖然‘003專利的方法能夠制造軟質(zhì)空心的玩具部分和玩具娃娃頭部，并且在特定的位置提供可控的和精確的壁厚，但是該形成的精確的壁厚有時大于所希望的。由于在熱塑性彈性材料形成玩具娃娃頭部之前，該熱塑性彈性材料相對上下半模沒有強(qiáng)制散開，因而，該頭部以相當(dāng)于該腔的整個體積的厚度形成。由于工具結(jié)構(gòu)的限制，‘003專利的方法有時產(chǎn)生具有比所希望的厚度更厚的部分的玩具娃娃頭部。例如，該玩具娃娃的下巴可能過厚。這又限制了玩具娃娃頭部的變形能力，因而妨礙了該玩具娃娃頭部在橡皮玩具和玩具娃娃上的應(yīng)用，在該橡皮玩具和玩具娃娃中，附屬部分的變形強(qiáng)調(diào)逼真的外觀。此外，不希望的厚度的部分的形成需要更高的保持壓力和更長的保持時間，以便冷卻和凝固該物品而不出現(xiàn)收縮標(biāo)志(shrinkage mark)。
因此，需要對制造空心的、可變形的物品如玩具娃娃頭部有用的熱塑性模制方法，使該物品具有相對均勻的和最小的厚度，并且不含制造缺陷，如收縮標(biāo)志。理想地，這種方法在不損傷該物品的任何特征的情況下，使制造的物品易于從模中去除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熱塑性模制方法，該方法用于空心的、可變形的物品如玩具娃娃頭部的制造。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種用于空心的、可變形的物品如玩具娃娃頭部的制造的熱塑性模制方法，使該物品具有相對均勻的和最小的厚度，并且不含制造缺陷，如收縮標(biāo)志。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的是提供一種用于空心的、可變形的物品如玩具娃娃頭部的制造的熱塑性模制方法，其中，在不損傷該物品的任何特征的情況下，使制造的物品易于從模中去除。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種制造空心的、可變形的空心熱塑性物品的方法。在本發(fā)明的方法中，首先在注射工位將熱塑性彈性材料注入第一模，該第一模包括兩部分實(shí)心結(jié)構(gòu)。該第一模包括外模部件，內(nèi)芯，和推頂桿。將該外模部件與內(nèi)芯隔開，以便以完成的物品的的相當(dāng)大的部分的形狀限定一腔。例如，該第一?？梢韵薅招耐婢咄尥揞^部在發(fā)線之下延伸的部分。值得注意地，在本發(fā)明的新特征中，直到注射的彈性材料(型坯)凝固才在該注射工位保持壓力。在型坯凝固之前，將該型坯轉(zhuǎn)移到吹塑工位，該吹塑工位包括第二模，其中，在真空和氣體注射的情況下，該型坯相對第二模腔的內(nèi)部以最小厚度相對均勻地散開，并且在隨后冷卻和凝固。
利用插入通過吹塑工位模腔的閥桿抽取真空，同時通過可移動的芯桿將加壓氣體注入該型坯。這種真空和氣體注射的協(xié)同應(yīng)用相對未填充的吹塑工位模腔表面以最小厚度相對均勻地散開了型坯材料，以便形成可變形的、空心熱塑性物品，如空心玩具娃娃頭部。在該吹塑工位保持的溫度和壓力保證了該型坯形成可變形的、空心熱塑性物品，該熱塑性物品大致上避免了不需要的應(yīng)力或燒痕(burn mark)。
在該空心的、可變形的熱塑性物品形成時，吹塑工位的前半模與該吹塑工位的后半模隔開，并且該后半模為了該可變形的空心熱塑性物品的排出而開口。推頂桿向前移動，并且將物品從該吹塑工位模腔推出。在玩具娃娃頭部的情況下，切口特征如鼻，耳朵，嘴和牙齒可以變形，折疊，以及從模腔釋放，而沒有撕裂或者其它損傷。進(jìn)一步，最小頭部厚度易于使壓縮氣體從該推頂桿排出頭部。
一種由本發(fā)明的方法制造的可變形的熱塑性物品(i)具有大致上小于該吹塑工位的模腔的體積的厚度，(ii)比由‘003專利制造的物品更可變形。因此，本發(fā)明的方法在制造年紀(jì)較小的兒童的橡皮玩具，以及制造對附屬部分變形強(qiáng)調(diào)逼真的外觀的玩具娃娃中是特別有用的。


圖1A表示注射模制工位的截面圖，該注射模制工位包括具有兩部分實(shí)心結(jié)構(gòu)的模，該兩部分實(shí)心結(jié)構(gòu)具有帶蘑菇狀推頂桿的前后半部，圖1B表示在注射模制工位的型坯注射的截面圖。
圖2表示該型坯轉(zhuǎn)移到吹塑模制工位的截面圖。
圖3表示在吹塑模制工位的型坯散開。
圖4表示在去除吹塑工位模前半部后的散開的型坯。
圖5表示通過使用推頂桿，從吹塑模制腔機(jī)械推出玩具娃娃頭部。
圖6表示由壓縮氣體從吹塑模制工位推出玩具娃娃頭部。
具體實(shí)施例方式
正如在此使用的，下面的術(shù)語具有下面相應(yīng)的含義。
當(dāng)采用物品透視圖時，術(shù)語“前”，“后”，“左”，“右”，“頂部”，“底部”，“高”或“寬”是從可變形的空心熱塑性物品如玩具娃娃頭部的正常垂直位置的視點(diǎn)提供的，并且，在此使用該術(shù)語作為確定和描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的不同特征。然而，這些方向術(shù)語不會在任何方面限定本發(fā)明。
術(shù)語“可注射模制的柔性熱塑性彈性材料”包括聚氯乙稀(PVC)，乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，由殼牌化學(xué)公司以KRATON名稱銷售的任何聚合物(如可選擇的氫化的)苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(S-EB-S)，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(S-B-S)，苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(S-I-S)，苯乙烯-二烯，苯乙烯-異戊二烯和苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，包含礦物油的苯乙烯-乙烯-丁烯嵌段共聚物，分枝的苯乙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯橡膠，苯乙烯-丁二烯三嵌段橡膠，苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯線性嵌段聚合物，苯乙烯-丁二烯徑向嵌段共聚物，丁二烯-苯乙烯共聚物橡膠或合成橡膠)，以及低密度聚乙烯(LDP)。另一種可能合適的熱塑性彈性材料是由Monsanto以SANTOPRENE銷售的熱塑性彈性材料。優(yōu)選地，使用S-B-S，S-I-S或S-EB-S共聚物。S-B-S共聚物也是優(yōu)選的。
優(yōu)選地，該熱塑性彈性材料具有足夠的柔性拉伸，并且允許該較大的內(nèi)部芯件從該空心模制部件的內(nèi)部取出。優(yōu)選地是在模制逼真的、可變形的空心熱塑性物品如軟質(zhì)空心玩具部件中有用的熱塑性彈性材料。該彈性材料不會對模制細(xì)節(jié)，將模制的部件從模去除，或者通過小開口去除較大芯體造成任何困難。
特別地，優(yōu)選的是由殼牌化學(xué)公司以KRATON D名稱銷售的熱塑性彈性材料，這是因為它們的彈性、強(qiáng)度和耐用性，以及能夠形成堅固和可靠的溶劑結(jié)合(例如，使用甲苯作為該溶劑)。KRATON D是S-B-S嵌段共聚物，據(jù)報道該共聚物適于食品和藥品使用應(yīng)用，將其用于關(guān)注玩具材料對兒童的有害影響的玩具部件是很好的選擇。如在Shell Chemical Technical BulletinSC455-96中提到的，KRATON D具有150℃到200℃的正常處理溫度范圍，以及在500psi和1000psi之間的典型注射壓力。本發(fā)明的注射模制方法在KRATON D通常確定的處理參數(shù)內(nèi)工作，并且不需要特別的處理需要?？梢灶A(yù)期，其它材料也不需要使用特別的處理參數(shù)。
對于用于制造空心玩具部件的材料的柔性和拉伸性，根據(jù)選擇的等級，KRATON具有大約250-550％之間的彈性或拉伸性。如果在本發(fā)明中使用具有高拉伸性的彈性材料等級，則可以通過該玩具部件中的小開口去除較大的內(nèi)部芯件。取出切口芯(undercut core)所需要的力的大小取決于開口周圍玩具部件的壁厚，以及該開口需要拉伸的大小。不應(yīng)當(dāng)將該開口拉伸得太長，使得不能阻止撕裂或?qū)ν婢卟考膿p傷。
以下，就玩具娃娃頭部的優(yōu)選實(shí)施方式描述本發(fā)明。然而，這種描述不會限制術(shù)語“空心的可變形熱塑性物品”。“空心的可變形熱塑性物品”包括熱塑性部件，該熱塑性部件可以通過注射模制制造，并且其適應(yīng)于如本發(fā)明的模型坯注射和散開步驟。該術(shù)語可以包括人體模型附屬部分，在潛水或安全裝置中使用的彈性材料零件，以及玩具部件，該玩具部件包括但不限于與人類特征類似的小雕像部件。進(jìn)一步，在此使用的術(shù)語“玩具娃娃頭部”可以是任何玩具、小雕像，紀(jì)念品，能活動的(animatronic)機(jī)器人，以及同樣的東西的頭部，該同樣的東西表示人形，動物，存活的或滅絕的，或者甚至表示來源不明的假想物，如來自另一個星球的外星人。
圖1A和圖1B表示在本發(fā)明中使用的型坯注射工位，該型坯注射工位包括用于從模去除玩具娃娃頭部的雙推頂系統(tǒng)。參照圖1B，在外部半模的內(nèi)側(cè)表示限定玩具娃娃頭部部分的型坯1，該外部半模限定注射工位第一模，該第一模包括上半模3和下半模5。如圖1B所示，型坯1在緯度平面下面限定了完整的玩具娃娃頭部部分，該緯度平面與頭部在眼睛之上和頭部頂部之下位置相交。如圖1A和1B所示，在第一半模的內(nèi)部，具有內(nèi)芯組件7，通過該內(nèi)芯組件延伸推頂桿13。推頂桿13具有同心空心管(未示出)，該同心空心管貫穿其整個長度延伸以傳遞壓縮氣體。該推頂桿13以內(nèi)心組件7的套管11中的蘑菇形蓋15結(jié)束。如圖1A所示，第一模外部半模3和5與芯組件7之間的第一模腔17具有上述型坯1的形狀。在本發(fā)明的方法中，首先將熱塑性彈性材料注射到第一模腔17內(nèi)部以形成型坯1。
在本發(fā)明的方法中，該注射模制處理條件受到選擇的熱塑性彈性材料的類型和等級的影響。例如，在典型的注射模制方法中，將大量的組成材料徹底地混合，以提供均勻的原料。其次，將該原料加工以注射入注射模。在另一個容器中，將顏料，聚苯乙烯和小部分熱塑性彈性材料(如S-B-S共聚物)混合以同質(zhì)。
在注射工位，將準(zhǔn)備的原料和含顏料的混合物注入第一模，通常在大約0.2秒到大約0.6秒時間段期間，典型地，在大約0.5秒到大約4秒時間段期間，優(yōu)選地，在大約1秒到3秒時間段期間。該時間段能夠在沒有過應(yīng)力(over-stressing)的情況下使熱塑性彈性材料適當(dāng)?shù)靥畛涞谝荒Ｇ?7，并且允許壓縮氣體適當(dāng)?shù)嘏懦?，從而避免型坯燒灼。注射工位壓力由所采用的特定的熱塑性彈性材料確定，并且通常從大約200psi變化到大約1000psi，典型地從大約300psi變化到大約800psi，優(yōu)選地從大約400psi變化到大約700psi。注射工位的溫度通常是從大約150℃到大約300℃，典型地是從大約160℃到220℃，優(yōu)選地是從大約175℃到大約200℃。
可選擇地，在彈性材料注射循環(huán)開始之前，可以與彈性材料成分的注射相一致地通過真空幫助將在第一模中存在的任何氣體從該第一模去除。在彈性材料注射時間段結(jié)束之前，可以抽取幾秒鐘真空。應(yīng)當(dāng)注意到，在該注射時間段應(yīng)用真空幫助過早會導(dǎo)致第一模內(nèi)過大的單元空間，從而產(chǎn)生過多孔的型坯。然而，不能使用真空幫助會導(dǎo)致循環(huán)時間增加。該真空幫助的步驟的優(yōu)化受到包括彈性材料成分和溫度的參數(shù)的影響。
其次，將型坯1傳送至吹塑工位，該吹塑工位包括圖2所示的第二模。第二前半模19代替圖1B所示的型坯注射工位的前半模3。如圖2所示，第二前半模19的腔21限定玩具娃娃頭部的剩余部分，即沒有被圖1A所示的第一模腔17所限定的部分。
參照圖3，其次，通過推頂桿13中的管道注射高壓壓縮氣體，并且，由通過桿25應(yīng)用的吸入壓力在腔23內(nèi)抽取真空。由于這種氣體注射和真空的應(yīng)用，型坯1相對限定腔27的第二半模5和19的表面相對均勻地散開，以便形成空心的、可變形的玩具娃娃頭部27。
第二模腔的真空壓力是從大約7psig(表壓)到大約-14.5psig的范圍，典型地是從大約-9psig到-14.3psig的范圍，優(yōu)選地是大約-11psig到大約-14.0psig的范圍。注射到該第二模的壓縮氣體的壓力是從大約80psig到大約1000psig的范圍，典型地是從大約120psig到600psig的范圍，優(yōu)選地是從大約180psig到大約400psig的范圍。這種氣體不需要特殊的排出。壓縮氣體的溫度優(yōu)選地是30℃到40℃左右的范圍，從而在型坯沒有受到由溫度突變造成的過度應(yīng)力的情況下，幫助冷卻該吹塑的型坯。通常將該吹塑和膨脹的型坯1保持并設(shè)置在第二模內(nèi)從大約5秒到大約90秒，典型地從大約10秒到大約80秒，優(yōu)選地從大約15秒到大約30秒。優(yōu)選地，在該吹塑工位盡可能快地模制。
在足以將型坯1在吹塑模制工位內(nèi)有效地硬化的時間段之后，打開第二模，并且如下所述地去除變形的玩具娃娃頭部27。參照圖4，在型坯1散開之后，去除第二前半模19(圖3所示)。其次，如圖5所示，通過推頂桿13向上的運(yùn)動，將玩具娃娃頭部27從底半模5部分機(jī)械地推出。由于必須將鼻28變平以擠出限定該鼻的形狀的模的切口部分37，因而需要一些力將頭部從該半模擠出。將套管11保持在相對推頂桿13的固定位置。這可以通過芯套管11的底部上的凸緣限位器41實(shí)現(xiàn)。向上推推頂桿13，在芯組件7的寬部(即主要空心尺寸)47的周圍，通過拉伸頭部底部的開口45使該頭部滑落芯套管11。
如圖6所示，由通過推頂桿13中的管道注射的壓縮氣體使玩具娃娃頭部27從該推頂桿13推出。由于玩具娃娃頭部27具有比芯組件7的部分47更小的主要尺寸，因而該玩具娃娃27很容易從推頂桿13推出。玩具娃娃頭部27具有在吹塑模制工位的前半模19中形成的頂部31(圖2所示)，以及在底半模5中形成的底部33。在頂部和底部外半模接合的接合處，產(chǎn)生分界線35，該分界線大致上是繞玩具娃娃頭部27的頂部31的連續(xù)圓環(huán)，并且位于耳朵的通常位置之上。玩具娃娃頭部27具有圍繞芯的空心內(nèi)部37，以及開口39，芯套管11和推頂桿13穿過該開口，并且接觸底半模5。由于玩具娃娃頭部27通常具有根植在該頭部頂部和分界線之下的毛發(fā)材料，因而，該玩具娃娃頭部27具有繞該頭部的頂部的分界線35是特別有利的。該毛發(fā)材料是由任何適于模仿毛發(fā)的天然的或合成的材料構(gòu)成，該毛發(fā)材料應(yīng)當(dāng)具有足夠的線密度，以便覆蓋分界線，并且對以臂長拿著玩具娃娃頭部27的普通觀察者的觀察來說是不明顯的?！捌胀ǖ挠^察者”表示以隨意觀察或玩的目的觀察玩具娃娃的人，而不是詳細(xì)檢查的人?？梢越o玩具娃娃頭部27涂刷上適當(dāng)?shù)呐c所使用的熱塑性彈性材料相適應(yīng)的涂料。
在本發(fā)明中使用的方法參數(shù)將隨所使用的彈性材料以及所要制造的物品而變化。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，可以對上述優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行變化和修改，并且上述詳細(xì)的描述僅是說明性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種制造可變形的、空心的熱塑性物品的方法，所述方法包括(a)提供可注射模制的柔性熱塑性彈性材料；(b)提供一第一模，所述第一模包括外模前后部件和內(nèi)芯，所述第一模包括型坯注射工位，其中，所述第一模的外部與所述內(nèi)芯隔開，以便以所述物品的相當(dāng)大的部分的形狀限定一腔；(c)裝配所述第一模的外模部件，從而在所述外模部件之間形成平面接合；(d)將所述彈性材料注入所述第一模腔以形成型坯；(e)打開所述第一模的外模部件，并且將所述第一模的后部件和型坯轉(zhuǎn)移到吹塑工位；(f)在所述吹塑工位提供第二模，所述第二模包括外模前部件，所述第一模的后部件，以及內(nèi)芯，其中，所述第二模的外部件與所述內(nèi)芯隔開，以便以所述空心物品的整體形狀限定一腔；(g)對所述第二模抽取真空，并且將壓縮氣體注入所述第二模，相對所述第二模腔內(nèi)表面以大致上均勻的厚度相對均勻地散開所述型坯，以形成所述空心物品，所述空心物品具有用于去除所述內(nèi)芯的開口，所述開口的直徑小于穿過所述開口的芯的直徑；(h)冷卻所述散開的型坯，從而使所述型坯硬化并形成所述空心物品部分；并且(i)將所述第二模內(nèi)芯與所述空心物品分離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述型坯注射工位壓力是從大約200psi到大約1000psi，所述第二模腔真空壓力范圍是從大約-7psig到大約-14.5psig，注入所述第二模的所述壓縮氣體的壓力范圍是從80psig到大約1000psig。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述型坯注射工位的溫度是從大約150℃到大約300℃，注入所述第二模的壓縮氣體的溫度范圍是從30℃到40℃左右。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，在大約0.2秒到大約6秒的時間段期間，將所述彈性材料注入所述第一模腔，并且在大約5秒到大約90秒內(nèi)，冷卻并散開的型坯在所述第二模內(nèi)硬化。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述彈性材料的注射時間段結(jié)束之前，對所述第一模腔抽取幾秒鐘真空。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述彈性材料是選自包括可選擇地氫化的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(S-EB-S)，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(S-B-S)，苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(S-I-S)，苯乙烯-二烯，苯乙烯-異戊二烯和苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的組的材料。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述彈性材料是KRATON的嵌段共聚物，所述共聚物具有在大約250-550％范圍之間的彈性。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，(a)利用插入通過所述第二模腔的閥桿對所述第二模抽取真空，(b)通過可移動的芯桿將加壓氣體注入所述第二模腔。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所述第二模抽取真空，并且相對同時地將壓縮氣體注入所述第二模。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，(a)所述可變形的、空心的熱塑性物品是具有耳朵和發(fā)線的空心玩具娃娃頭部，所述發(fā)線形成繞所述頭頂部并且在所述耳朵之上延伸的大致上連續(xù)的圓；(b)所述第一模內(nèi)芯以在所述發(fā)線之下所述空心玩具娃娃頭部部分的形狀限定一腔。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二模的內(nèi)芯包括芯推頂桿和圍繞所述桿的芯套管，在所述第二模內(nèi)芯與所述可變形的空心熱塑性物品分離時，將所述芯套管保持在相對所述推頂桿的固定位置，并且使所述推頂桿相對所述可變形的空心熱塑性物品上升，以便將所述可變形的空心熱塑性物品推出所述芯套管，從而由所述推頂桿去除所述可變形的空心熱塑性物品。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二模的內(nèi)芯包括與所述可變形的空心熱塑性物品的內(nèi)部連通的空心管道，形成腔，通過所述管道將加壓氣體吹入所述可變形的空心熱塑性物品的空心內(nèi)部，以便使所述可變形的熱塑性物品與所述第二模的內(nèi)芯分離。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以所述芯的直徑與所述開口的直徑的預(yù)定比率設(shè)計所述第二模，以便允許通過所述開口去除所述芯，所述預(yù)定比率小于所述可變形的空心熱塑性物品的開口的最大拉伸性限制，所述可變形的空心熱塑性物品由所述柔性熱塑性彈性材料形成。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述熱塑性彈性材料是S-B-S共聚物，所述預(yù)定比率大于2左右。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)一步包括(a)將可移去的物體放置在所述第二模的內(nèi)芯的表面上；(b)在所述芯和可移去的物體周圍裝配所述第二模的外部件；(c)當(dāng)所述型坯在所述第二模腔的內(nèi)表面散開時，以所述熱塑性彈性材料模制覆蓋所述可移去的物體，以便當(dāng)去除所述內(nèi)芯時，在所述可變形的空心熱塑性物品內(nèi)保留所述可移去的物體。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述熱塑性彈性材料僅模制覆蓋所述可移去的物體的一部分，以便所述可移去的物體由所述可變形的空心熱塑性物品的外表面突出。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述可移去的物體是玩具娃娃的眼睛，所述可變形的空心熱塑性物品是玩具娃娃的頭部。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)一步包括使所述第一模的外部的至少一個部分與所述內(nèi)芯接觸，以便限定至少一個形成在所述可變形的空心熱塑性物品內(nèi)的開口。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中進(jìn)一步包括在將所述可變形的空心熱塑性物品從所述第二模的內(nèi)芯去除后，將一物品放入至少一個所述開口，所述開口由所述外模部分和內(nèi)芯之間的接觸形成。
20.如權(quán)利要求10所述的方法，其中進(jìn)一步包括從所述第二模的內(nèi)芯去除所述頭部，其中，所述第二模的內(nèi)芯包括至少兩個可分離的部件，并且通過由所述開口從所述頭部分別且單獨(dú)地去除每個可分離的芯部件，從所述第二模的內(nèi)芯去除所述空心的玩具娃娃頭部。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二模的至少一個內(nèi)芯可分離部件是關(guān)鍵部件，首先去除所述關(guān)鍵部件，以便允許隨后去除其他可分離的部件。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，在將所述第二模的內(nèi)芯可分離部件從所述可變形的空心熱塑性物品去除后，在所述第二模的外部重新裝配及重置所述部件，以形成另一個可變形的空心熱塑性物品。
23.如權(quán)利要求10所述的方法，其中進(jìn)一步包括以足夠的密度在所述分界線的上下將毛發(fā)材料植入所述玩具娃娃頭部的頂部，以便所述分界線對以臂長拿著所述玩具娃娃的普通觀察者來說是不可見的。
24.一種制造可變形的空心玩具娃娃頭部的方法，所述玩具娃娃頭部具有耳朵和分界線，所述分界線形成繞所述頭部頂部和在所述耳朵之上延伸的大致上連續(xù)的圓，所述方法包括(a)提供可注射模制的柔性熱塑性彈性材料；(b)提供所述玩具娃娃頭部的第一模，所述第一模包括外模部件和內(nèi)芯，所述第一模包括型坯注射工位，其中，所述第一模的外部部件與所述內(nèi)芯隔開，以便以在所述分界線下延伸的玩具娃娃頭部部分的形狀限定一腔；(c)裝配所述第一模的外模部件，以便在與所述玩具娃娃頭部分界線相對應(yīng)的外模部件之間形成平面接合；(d)將所述彈性材料注入所述第一模腔以形成型坯；(e)打開所述第一模的外模部件，并且將所述第一模的后部件和型坯轉(zhuǎn)移到吹塑工位；(f)在所述吹塑工位提供第二模，所述第二模包括外模前部件，所述第一模的后部件，以及內(nèi)芯，其中，所述第二模的外部件與所述內(nèi)芯隔開，以便以所述空心玩具娃娃頭部的整個形狀限定一腔；(g)對所述第二模抽取真空，并且將壓縮氣體注入所述第二模，從而相對所述第二模腔的內(nèi)表面以大致上均勻的厚度相對均勻地散開所述型坯，以形成所述空心玩具娃娃頭部，所述空心頭部具有去除所述內(nèi)芯的開口，所述開口的直徑小于穿過所述開口的芯的直徑；(h)冷卻所述散開的型坯，從而使所述型坯硬化并形成所述空心玩具娃娃頭部；以及(i)將所述第二模內(nèi)芯與所述空心玩具娃娃頭部分離。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述型坯注射工位壓力是從大約200psi到大約1000psi，所述第二模腔的真空壓力范圍是從大約-7psig到大約-14.5psig，注入所述第二模的壓縮氣體的壓力范圍是從大約80psig到大約1000psig。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述型坯注射工位的溫度是從大約150℃到大約300℃，注入所述第二模的壓縮氣體的溫度范圍是從30℃到40℃左右。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，在大約0.2秒到大約6秒的時間段期間將所述彈性材料注入所述第一模腔，并且在大約5秒到大約90秒內(nèi)冷卻并散開的型坯在所述第二模內(nèi)硬化。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，在所述彈性材料的注射時間段結(jié)束之前，對所述第一模腔抽取幾秒鐘真空。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述彈性材料是選自包括可選擇地氫化的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(S-EB-S)，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(S-B-S)，苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(S-I-S)，苯乙烯-二烯，苯乙烯-異戊二烯和苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的組的材料。
30.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述彈性材料是KRATON的嵌段共聚物，所述共聚物具有在大約250-550％范圍之間的彈性。
31.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，(a)利用插入通過所述第二模腔的閥桿對所述第二模抽取真空，(b)通過可移動的芯桿將加壓氣體注入所述第二模腔。
32.如權(quán)利要求1和8中任意一項所述的方法，其中，對所述第二模抽取真空，并且相對同時地將壓縮氣體注入所述第二模。
33.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述第二模的內(nèi)芯包括芯推頂桿和圍繞所述桿的芯套管，在所述第二模內(nèi)芯與所述可變形的空心熱塑性物品分離時，將所述芯套管保持在與所述推頂桿相對的固定位置，并且使所述推頂桿相對所述玩具娃娃頭部上升，以便將所述玩具娃娃頭部推出所述芯套管，從而由所述推頂桿去除所述玩具娃娃頭部。
34.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述第二模的內(nèi)芯包括與所述玩具娃娃頭部的內(nèi)部連通的空心管道，即形成腔，通過所述管道將加壓氣體吹入所述玩具娃娃頭部的空心內(nèi)部，以便使所述玩具娃娃頭部與所述第二模的內(nèi)芯分離。
35.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，以所述芯的直徑與所述開口的直徑的預(yù)定比率設(shè)計所述第二模，以便允許通過所述開口去除所述芯，所述預(yù)定比率小于所述玩具娃娃頭部的開口的最大拉伸性限制，所述玩具娃娃頭部由所述柔性熱塑性彈性材料形成。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述熱塑性彈性材料是S-B-S共聚物，所述預(yù)定比率大于2左右。
37.如權(quán)利要求24所述的方法，其中進(jìn)一步包括(a)將可移去的物體放置在所述第二模的內(nèi)芯的表面上；(b)在所述芯和可移去的物體周圍裝配所述模的外部件；(c)當(dāng)所述型坯在所述第二模腔的內(nèi)表面散開時，以所述熱塑性彈性材料模制覆蓋所述可移去的物體，以便當(dāng)去除所述內(nèi)芯時，在所述玩具娃娃頭部內(nèi)保留所述可移去的物體。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述熱塑性彈性材料僅模制覆蓋所述可移去的物體的一部分，以便所述可移去的物體經(jīng)過所述玩具娃娃頭部的外表面突出。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述可移去的物體是玩具娃娃的眼睛。
40.如權(quán)利要求24所述的方法，其中進(jìn)一步包括使所述第一模的外部的至少一個部分與所述內(nèi)芯接觸，以便限定至少一個在所述玩具娃娃頭部內(nèi)形成的開口。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中進(jìn)一步包括在將所述玩具娃娃頭部從所述第二模的內(nèi)芯去除后，將一物品放入至少一個所述開口，所述開口由所述外模部分和內(nèi)芯之間的接觸形成。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中進(jìn)一步包括從所述第二模的內(nèi)芯去除所述頭部的步驟，其中，所述第二模的內(nèi)芯包括至少兩個可分離的部件，并且通過由所述開口從所述玩具娃娃頭部分別且單獨(dú)地去除每個可分離的芯部件，從所述第二模的內(nèi)芯去除所述玩具娃娃頭部。
43.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述第二模的至少一個內(nèi)芯可分離部件是關(guān)鍵部件，首先去除所述關(guān)鍵部件，以便允許隨后去除其他可分離的部件。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，在將所述第二模的內(nèi)芯可分離部件從所述玩具娃娃頭部去除后，在所述第二模的外部重新裝配及重置所述部件，以形成另一個玩具娃娃頭部。
45.如權(quán)利要求24所述的方法，其中進(jìn)一步包括以足夠的密度在所述分界線的上下將毛發(fā)材料植入所述玩具娃娃頭部的頂部，以便所述分界線對以臂長拿著所述玩具娃娃的普通觀察者來說是不可見的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新的熱塑性模制方法，該方法用于制造空心的、可變形的熱塑性物品如空心的玩具娃娃頭部。在本發(fā)明的方法中，在第一注射工位形成型坯，并將該型坯轉(zhuǎn)移到吹塑模制工位。在該吹塑模制工位，通過真空和氣體注射的應(yīng)用，將該型坯轉(zhuǎn)化為空心的、可變形的熱塑性物品。由本發(fā)明的方法制造的物品具有高度逼真的外觀和結(jié)構(gòu)。
文檔編號A63H9/00GK1694793SQ03821305
公開日2005年11月9日 申請日期2003年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月9日
發(fā)明者黃鐵城 申請人:J·T·拉布斯有限公司, 黃鐵城