專利名稱：設(shè)計(jì)和制造模具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及注塑模系統(tǒng)和在這些系統(tǒng)中模內(nèi)涂料(IMC)的使用，特別涉及一種設(shè)計(jì)和制造模具的方法，該模具用在具有IMC裝置的注塑模系統(tǒng)中，使得由這種新設(shè)計(jì)的模具所制造出的產(chǎn)品可帶有涂層。
背景技術(shù)：
熱塑性或者熱固性的模制品，例如由聚烯烴、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氨脂制成的產(chǎn)品，已廣泛用于包括汽車(chē)、船舶、娛樂(lè)、建筑、辦公用品以及戶外設(shè)備工業(yè)中。汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用包括車(chē)身鑲板、輪罩、減震器、車(chē)頭燈和尾燈、擋泥板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和儀表板。
如果模制品的表面質(zhì)量不符合要求標(biāo)準(zhǔn)，例如耐用性、耐化學(xué)腐蝕性、耐氣候性或者促進(jìn)涂料粘附的標(biāo)準(zhǔn)，則模制品必須進(jìn)行涂覆。
注塑模系統(tǒng)用來(lái)制造熱塑性或熱固性產(chǎn)品。它們將基底形成材料(從裝料斗送入的通常為顆粒狀、晶粒狀或粉末狀的塑料材料)加熱到超出其熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)的溫度，利用填充壓力，注入由夾緊壓力保持的閉夾緊具中，直到模具被基本填滿；然后，利用壓縮壓力，模具完全被基底形成材料填充從而形成工件。然后，在模壓或夾緊壓力下，機(jī)器保持工件，冷卻，直至其可以不會(huì)變形地從模具中移出。(通常以機(jī)械或者液壓方式打開(kāi)和閉夾緊具，一般使用預(yù)定時(shí)間循環(huán)周期。)這種注塑模大概是生產(chǎn)塑料制品應(yīng)用最廣泛的方法。
這些系統(tǒng)中使用的模具通常具有兩部分，一部分是固定的，而另一部分是可移動(dòng)的。由這兩個(gè)半模形成的模腔通常在一個(gè)半模上具有第一表面，在該表面上形成模制品的展示表面或完成表面，并在另一半模上具有對(duì)應(yīng)的第二表面。固定半模通常容納模具的模腔部分，并且被安裝在與注射機(jī)料筒的注射部分相接觸的固定壓板上?？梢苿?dòng)半模通常容納型芯和排出機(jī)構(gòu)。在模具處于閉合位置時(shí)，壓力作用下進(jìn)行基底形成材料的注射。夾緊壓力，也就是在注射基底形成材料的過(guò)程中用于保持模具閉合的壓力，必須大于注射材料所用的壓力。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本方法設(shè)計(jì)和制造的模具可以用在能夠制造至少一個(gè)表面被涂覆的模制品的模塑系統(tǒng)中。該系統(tǒng)包括(i)模塑機(jī)和(ii)分配裝置；模塑機(jī)包括一模具，該模具具有第一和第二部分，該第一和第二部分可以在打開(kāi)和閉合狀態(tài)之間操作并形成模腔，在該模腔中形成模制品，分配裝置可以在模具部分閉合時(shí)將涂料組合物送入模腔。
根據(jù)本發(fā)明的模具制造方法包括(a)測(cè)評(píng)制品和所要涂覆的表面；(b)近似模擬模腔內(nèi)涂料組合物的流動(dòng)；(c)在模具上為至少一個(gè)噴嘴確定優(yōu)選位置，通過(guò)該噴嘴涂料組合物被注入模腔；和(d)制造形成模腔形狀的模具部分，在該模腔中可以形成制品，至少一個(gè)模具部分包括一噴嘴進(jìn)入孔?？蛇x擇地，本方法可以包括將噴嘴安裝到合適的模具部分的附加步驟。
本方法包括多個(gè)可選的變量。例如，可以改進(jìn)模具，使其包含至少一個(gè)改進(jìn)(即加強(qiáng)或限制)涂料組合物流動(dòng)的特征。這種通過(guò)模塑基底的流動(dòng)可以被模擬，從而確定模塑機(jī)和/或分配裝置的最佳設(shè)置，基于流動(dòng)模擬的結(jié)果可以進(jìn)一步改進(jìn)模具設(shè)計(jì)。
其他可選擇的附加步驟也是可以的。例如，可以確定優(yōu)選的基底材料和/或優(yōu)選的涂料組合物材料；可以確定將涂料組合物注入模腔時(shí)的最佳模具溫度和/或基底溫度；或者可以在模具上安裝至少一個(gè)傳感器，該傳感器用于測(cè)量至少一個(gè)模具變量并且連接于分配裝置和/或操作系統(tǒng)。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明這些附圖只用來(lái)解釋本發(fā)明的某些實(shí)施例，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。


圖1為適于實(shí)施本發(fā)明方法的模塑裝置的側(cè)視圖。
圖2為通過(guò)模腔垂直高度的截面圖。
圖3為涂覆前模塑基底的頂視圖。所示基底具有一個(gè)增厚區(qū)域來(lái)促進(jìn)和/或引導(dǎo)涂料組合物流動(dòng)。
圖4和圖5分別是圖3所示基底的前后視圖。
圖6是模塑門(mén)板的側(cè)視圖。門(mén)板具有厚度不同的區(qū)域以引導(dǎo)涂料組合物流動(dòng)。
圖7為圖4的展示表面被涂覆的基底。
圖8為圖4的涂層基本僅位于展示表面的流道部分的基底。
圖9為具有基本平的展示表面的模塑裝飾板的前面正視圖。
圖10為具有所示不同厚度區(qū)域的模塑基底。
圖11為具有可移除的柔性限制邊緣的基底平面圖。
圖12為沿圖11中12-12線的截面圖，用來(lái)說(shuō)明可移除凸緣。
圖13A至13D為具有不同結(jié)構(gòu)的可移除凸緣的模塑基底的截面圖。
圖14為具有繞基底展示表面周邊延伸的可移除凸緣的基底平面圖。
圖15A為基底平面圖，該基底具有在展示表面及周邊上的可移除凸緣，以將涂層限制在展示表面的預(yù)定區(qū)域中，圖15B為沿圖15A中15B-15B線的截面圖。
圖16為圖1所示類型的固定半模的截面圖。
圖17A為模塑基底的前視圖，該基底在涂料組合物注射到基底表面的位置具有易于收縮的區(qū)域，圖17B是沿圖17A中17B-17B線的截面圖，示出了在涂料組合物注射點(diǎn)下面的收縮區(qū)域，圖17C為圖17A的已涂覆模塑基底的前視圖。
圖18A為模塑基底的前視圖，在涂料組合物注射到基底表面的位置具有易于收縮的區(qū)域，圖18B是圖18A所示裝飾板的截面圖，其中模塑基底還在模腔中，涂料組合物已經(jīng)施加在基底的展示表面上，圖18C為圖18B中所示的已涂覆制品的前視圖。
圖19是模塑裝置的部分示意圖，該裝置可以涂覆模塑基底并結(jié)合有模具流道。
圖20是具有模具流道和引入IMC組合物入口的模腔示意圖。
圖21是圖20的模腔示意圖，其中模腔已被基底形成組合物填充，并且已施加了IMC。具有限制蓋的模具流道防止涂料組合物進(jìn)入基底形成材料注射器。
圖22是半模中的模具流道示意圖，而圖22(a)為圖22所示限制蓋的放大視圖。
圖23和24是其他帶有限制蓋的模具流道示意圖。
圖25是通過(guò)半模垂直部分的截面圖，其中有模具流道限制蓋。
圖26是半模的部分正面視圖，在澆口棒裝置附近設(shè)有障礙，以防止IMC組合物通過(guò)澆口棒進(jìn)入基底注射設(shè)備。
圖27為被涂覆基底的部分正面視圖，具有障礙以防止IMC組合物進(jìn)入基底形成材料注射器的孔口。
圖28A至圖28C是通過(guò)模具的部分截面圖，示出了澆口棒和用于涂料組合物流動(dòng)的障礙。
圖29是通過(guò)模具的部分截面圖，示出了帶有障礙的被涂覆基底，該障礙防止IMC組合物進(jìn)入基底形成材料注射器的孔口。
圖30A至圖30C為通過(guò)被涂覆基底的部分截面圖，具有不同構(gòu)造的障礙邊緣。
圖31A至圖31D為流動(dòng)圖案，表示出IMC組合物在模塑制品“展示”表面上的流動(dòng)。
具體實(shí)施例方式
在附圖中，相同的數(shù)字表示相同或相應(yīng)的部件。
圖1示出的模塑機(jī)10包括第一半模20，其優(yōu)選相對(duì)于第二可移動(dòng)半模30保持在靜止或固定位置。值得欣賞的是，本發(fā)明的方法可以用于很多不同的模具類型和樣式中。固定半模20安裝在模塑機(jī)10的壓板21上?？梢苿?dòng)半模30安裝在壓板31上，壓板31安裝在模塑機(jī)10的夾緊機(jī)構(gòu)70上。圖1所示的兩個(gè)半模位于打開(kāi)的位置。半模20和30可以相互配合，從而在其間形成模腔40，至少如圖2所示。當(dāng)模具位于閉合位置時(shí)，半模20和30分別沿著模具面或表面24和34配合，形成分界線42。
可移動(dòng)半模30通?？繋в袏A緊驅(qū)動(dòng)器72的夾緊機(jī)構(gòu)70，例如通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的液壓、機(jī)械或電力驅(qū)動(dòng)器，沿著水平軸相對(duì)第一或固定半模20往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由夾緊機(jī)構(gòu)70施加的夾緊壓力所具有的工作壓力優(yōu)選超過(guò)由第一組合物注射器和涂料組合物注射器所產(chǎn)生或施加的壓力。例如，由夾緊機(jī)構(gòu)70施加在模具表面的壓力可以在大約15至100MPa(～2000至～15,000psi)的范圍之內(nèi)，優(yōu)選在27.5至85MPa(～4000至～12,000psi)的范圍之內(nèi)，更優(yōu)選在40至70MPa(～6000至～10,000psi)的范圍之內(nèi)。
在圖2中，示出的半模20和30位于閉合位置，沿著分界線42鄰接或接合。如圖所示，示出了模腔40的截面圖，盡管根據(jù)最終要制成的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)的模腔大小和形狀可以發(fā)生很大的變化。模腔40通常在第一半模20上具有第一表面44，產(chǎn)品的展示表面將在這個(gè)表面上形成，以及在第二半模30上的相對(duì)應(yīng)的后側(cè)或相反的第二表面46。模腔40被修改為包含有分開(kāi)的孔以分別讓基底形成組合物和涂料組合物各自獨(dú)立注射。注射器和注射孔的位置可以根據(jù)裝置的不同和零件的不同而變化，并且可以根據(jù)效率、功能、工件的幾何形狀等因素而變化。
如圖1所示，第一(基底形成)組合物注射器50是典型的注塑模裝置，可以將熱塑性和熱固性材料，通常為熔融的樹(shù)脂，注入模腔。圖中示出的第一注射器50為“后退”位置，但是它也可以在水平方向移動(dòng)，使得噴嘴或樹(shù)脂出口58與半模20相配合從而可以向模腔40進(jìn)行注射。
出于說(shuō)明目的，第一注射器50被表示為往復(fù)式螺桿注塑機(jī)，其中第一組合物放在料斗52中，旋轉(zhuǎn)螺桿56移動(dòng)這些組合物使其通過(guò)加熱的擠出料筒54，組合物在這里被加熱至其熔點(diǎn)以上。被加熱的材料在料筒54的終端附近聚集，螺桿56作為注射活塞迫使材料通過(guò)噴嘴58而進(jìn)入模腔40。噴嘴58通常都在噴嘴或螺桿頂部具有止回閥，以防止材料回流進(jìn)入螺桿56。
由于形成零件的尺寸和/或復(fù)雜度，有時(shí)擠出物可以從多個(gè)位置注射進(jìn)入模具。為了控制支管中擠出物的流動(dòng)，需要對(duì)擠出物進(jìn)行加熱。這些支管通道可以稱為熱流道或支管系統(tǒng)，在圖16中詳細(xì)示出。
操作中，預(yù)定量的基底形成材料從第一注射器50注射進(jìn)入模腔40中，形成了基底或工件。模腔中形成的基底至少具有展示表面82和相反表面84。適合的熱塑性基底包括但不限于尼龍、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹(shù)脂、聚丙烯、聚苯乙烯、乙縮醛、聚碳酸酯、聚烯烴如聚乙烯和聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯(PVC)。該目錄并未完全列出，只是作為示意。
本方法涉及模具設(shè)計(jì)和制造，其允許從第二注射器60將IMC組合物引入模腔40中。IMC組合物的注射是在基底形成材料已經(jīng)達(dá)到足夠接受涂層的標(biāo)準(zhǔn)之后開(kāi)始，或者在模腔壓力或溫度在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)開(kāi)始。這些條件將在下面詳細(xì)敘述。
在圖2中，第二注射器60連接著第二噴嘴62，第二噴嘴62位于不含第一注射器50的半模中。更具體地，示出的第一組合物注射器50位于固定半模20中，而第二組合物注射器60位于可移動(dòng)半模30中。然而，第二噴嘴62的位置和數(shù)量要取決于工件要被涂覆的部分和它的幾何形狀。
如圖2所示，IMC組合物90通過(guò)第二噴嘴62注入模腔40。模具在施加IMC之前不被打開(kāi)或松開(kāi)。就是說(shuō)，在兩種組合物的注射期間，半模都維持分界線并保持在閉合的位置。IMC組合物90擴(kuò)散并涂覆展示表面82的預(yù)定部分或區(qū)域。
圖16描繪出了圖1所示的理想的第一或固定半模的常規(guī)設(shè)計(jì)。圖中描繪出了模具內(nèi)用于輸送基底材料到模腔中的典型的流道系統(tǒng)，并且示出了兩種澆口，即標(biāo)記為160的熱頂和標(biāo)記為170的閥式澆口系統(tǒng)。在圖16中，100為半模。通過(guò)套筒112從注射單元輸送加工好的聚合物。腔板110為模具的一部分，與要形成的零件相鄰。噴嘴頭絕緣體114防止腔板散熱。噴嘴加熱器115也是該系統(tǒng)的一部分，用來(lái)保持注射的熔融材料處于適合的溫度。
支管加熱器118的功能是保持支管140的溫度。澆口絕緣體120的功能是作為溫度保持系統(tǒng)的一部分。噴嘴頭122是輸送熔融材料進(jìn)入模具的實(shí)際點(diǎn)，位于噴嘴套124中。加熱或冷卻的水或者油循環(huán)所通過(guò)的線路，根據(jù)所使用聚合物的要求，被標(biāo)記為126和128。支管加熱器130、噴嘴絕緣體132和氣隙134都是溫度保持系統(tǒng)的部件。定位環(huán)136用于將模具相對(duì)于注射噴嘴定位。澆口加熱器138位于澆口套筒142上。閥式澆口144是噴嘴頭122輸送系統(tǒng)的一部分，靠空氣開(kāi)式管道150和空氣閉式管道148啟動(dòng)。用壓力傳感器180測(cè)量模具內(nèi)的壓力；通常使用多個(gè)這樣的傳感器。使用溫度傳感器182確定模具內(nèi)的溫度；通常使用多個(gè)這樣的傳感器。
用來(lái)形成基底的材料注射可以看作一個(gè)三步驟過(guò)程。第一步通常稱為注射高壓。將材料從模塑機(jī)注射進(jìn)入模具所要使用的適合的壓力可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，但優(yōu)選要足夠大，使得模具容積被填充到至少約85-95％。加壓的時(shí)間、塑料模的尺寸以及構(gòu)造都是決定因素。通常，要增大壓力直至在模具的分界線處出現(xiàn)溢料，這時(shí)輕微降低壓力。
注射的第二步稱為注射壓縮。它也可以由一系列的實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，優(yōu)選能在完成時(shí)，至少填充模腔容積的99％。
在注射壓縮后，降低注射壓力以防止工件變形。這樣開(kāi)始了第三步，稱為注射保持。和其他階段一樣，它也可以靠實(shí)驗(yàn)確定。
在模具設(shè)計(jì)中，確定系統(tǒng)關(guān)于特定模具、特定基底材料和特定IMC材料的最終機(jī)器條件非常重要。在模具設(shè)置中，必須聯(lián)系大量的變量，從而在商業(yè)上可接受的時(shí)間之內(nèi)制造出可以接受的零件。壓力、時(shí)間以及注塑機(jī)的其他設(shè)置隨要制造零件的形狀和/或所使用的聚合物材料而變化。
為了優(yōu)化注射過(guò)程中的這些以及其他的關(guān)鍵參數(shù)，可以根據(jù)所需產(chǎn)品形狀進(jìn)行流動(dòng)模擬分析和/或在已有的模具(如果存在的話)或模型上進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)。另外，可以在新的模具設(shè)計(jì)上進(jìn)行流動(dòng)模擬和/或?qū)嶒?yàn)，從而測(cè)評(píng)其性能并確定在模具投入生產(chǎn)前是否還需要修改。根據(jù)這些變量，可以計(jì)算出給定模具的容積。基于上述的計(jì)算和基底形成材料的密度，可以確定出裝料的多少?？梢試L試不同的機(jī)器變量，直到確定最佳的結(jié)果，在最短時(shí)間內(nèi)可完全填充模具。在這些實(shí)驗(yàn)中，優(yōu)選在模具上安裝一個(gè)或多個(gè)傳感器和/或檢測(cè)器，在變換不同的機(jī)器變量(如注射速度和壓力)時(shí)測(cè)量壓力和/或溫度。也可以進(jìn)行為優(yōu)化操作參數(shù)而進(jìn)行的基于該模具的流動(dòng)模擬。
樹(shù)脂注射量變化的可容許范圍是±0.5％裝料總重量。這樣的變化部分原因是由于樹(shù)脂的可壓縮性，在這個(gè)范圍之內(nèi)制造可接受的零件。
確定新零件注塑成形中的最佳操作變量是一種迭代技術(shù)(即試錯(cuò)法)。盡管有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員會(huì)有一些需要的想法，仍然會(huì)產(chǎn)生一定量的帶有某種新構(gòu)造的廢料。選擇確定某些變量，例如料筒溫度、模具溫度、注射高壓極限、注射保持壓力、注射速度、填充時(shí)間、以及保持時(shí)間。還要進(jìn)行末端調(diào)整將隨后調(diào)好的可操作狀態(tài)分類，在此這被稱為分類程序。
舉例說(shuō)明該程序，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，使用了修改的771Mg(850噸)CINCINNATI MILACRONTM液壓夾緊注塑機(jī)和模具，以確定相對(duì)于多種基底材料的最佳的機(jī)器設(shè)置。所發(fā)現(xiàn)的達(dá)到最佳結(jié)果的機(jī)器設(shè)置在下面的表I中列出。這些設(shè)置是使用分類程序所獲得的。該程序中使用的模具類似于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)蓋，基本形狀為帶有彎折側(cè)面的開(kāi)口盒。
這些結(jié)果并不一定適用于其他的模塑機(jī)。最好根據(jù)要修改的系統(tǒng)進(jìn)行一系列新的實(shí)驗(yàn)。對(duì)于不同的模具或樹(shù)脂也是如此。任何情況下，都需要進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)以獲得最佳的操作參數(shù)。
下列的樹(shù)脂被用作基底形成材料實(shí)施例1IMPETTMEKX215玻璃填充聚酯(Ticona；Summit，New Jersey)實(shí)施例2IMPETTMEKX230玻璃填充聚酯(Ticona)實(shí)施例3FORTRONTM4184L6聚苯硫醚(Ticona)實(shí)施例4FORTRONTM1140L7聚苯硫醚(Ticona)實(shí)施例4XENOYTM2390PC/PBT合金(GE Plastics；Pittsfield，Massachusetts)實(shí)施例5NNP-30-2000聚苯乙烯(Nova Chemicals Corp.；Calgary，Alberta)。
表I不同熱塑性塑料的模塑

接下頁(yè)表I，接上頁(yè)

表I(續(xù)表)

接下頁(yè)表I(續(xù)表)，接上頁(yè)

n/a＝不適用已經(jīng)確定了制造基底的操作參數(shù)，還要參考適合的表格或者靠測(cè)量，確定基底形成材料的的熔融溫度，從而使得IMC組合物可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間注射。通過(guò)使用上述的圖16中的傳感器或檢測(cè)器，可以確定基底溫度是否冷卻到其組成材料的熔點(diǎn)溫度以下?；蛘?，熔融溫度可以靠觀測(cè)壓力而直接確定。當(dāng)模塑制品達(dá)到其熔融溫度時(shí)，它開(kāi)始收縮，從而減小壓力。
如果不使用傳感器，可以確定達(dá)到熔融溫度的時(shí)間和注射IMC組合物開(kāi)始的時(shí)間，然后用來(lái)控制操作。換句話說(shuō)，可以確定模具閉合和基底達(dá)到其熔點(diǎn)之間的時(shí)間長(zhǎng)度，用來(lái)控制IMC組合物開(kāi)始注射。
使用了改進(jìn)的機(jī)器和IMPETTM430樹(shù)脂和STYLECOATTMX底層涂料(OMNOVA Solutions Inc.；Fairlawn，Ohio)作為IMC組合物，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)測(cè)量溫度，確定基底樹(shù)脂在模具閉合50秒后充分冷卻至其熔點(diǎn)溫度以下。在三個(gè)零件上用了90秒的IMC固化時(shí)間。這些零件顯示出很好的涂覆效果和固化效果。
進(jìn)一步使用33個(gè)零件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以確認(rèn)這些機(jī)器設(shè)置以及所有零件的可接受性，即良好的外觀和粘附性。進(jìn)一步的樣品實(shí)驗(yàn)在模具閉合僅30秒后就注射IMC，并且只使用了60秒的固化時(shí)間。這種零件無(wú)法接受，因?yàn)橛行┎糠种槐惠p微涂覆。這更確定了前面機(jī)器設(shè)置的正確性。
另一系列的零件使用VANDARTM9114PBT作為基底樹(shù)脂。這種樹(shù)脂在模具閉合30秒后冷卻至其熔點(diǎn)以下。這些零件都表示出了良好的外觀，即平滑的涂覆和良好的粘附性。
為了更清楚地說(shuō)明在合適時(shí)間(即在基底樹(shù)脂的表面剛剛冷卻至其熔融溫度之后)注射IMC組合物的必要性，與過(guò)早或過(guò)晚注射對(duì)比，使用液壓夾緊的改進(jìn)TOSHIBATM950注塑機(jī)，VANDARTM700樹(shù)脂，和作為IMC組合物的STYLECOATTM底層涂料，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)(每組5個(gè)零件)。機(jī)器設(shè)置如上述所確定，并且除了IMC組合物的注射時(shí)間，即模具閉合和開(kāi)始注射IMC之間的間隔秒數(shù)，其它機(jī)器設(shè)置相同。這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果在下面的表II列出。
表II

這些實(shí)施例表明了確定和設(shè)置系統(tǒng)的可取性，以使在基底的表面溫度剛剛降到熔點(diǎn)溫度以下的時(shí)候注射IMC組合物。因此，本方法包括確定和設(shè)置包含注射IMC組合物的最佳時(shí)間的操作參數(shù)。
如上所述，可以在基底的預(yù)定區(qū)域內(nèi)選擇性涂覆。另外，還可以靠設(shè)計(jì)模具以控制或修改基底的厚度或深度來(lái)控制選擇性涂覆。在這里，厚度或深度被定義為從基底的一個(gè)表面到相反表面的距離、周長(zhǎng)、或尺寸。改進(jìn)模具從而增加IMC組合物的流動(dòng)通常涉及兩個(gè)表面之間的厚度，IMC組合物被選擇引導(dǎo)或使用的第一個(gè)表面，通常被稱為展示或外觀表面，而后表面實(shí)際為反面。IMC可以但并不是必須涂覆整個(gè)展示表面。例如圖3中的厚度是指從展示表面82到后面或反面84的距離。如圖3所示，展示表面和基底后側(cè)之間的厚度是可變的。
每種基底固有一壓縮因子，即在給定溫度下，給定的基底會(huì)以特定的、可計(jì)算的百分比壓縮。因此，即使模塑成形產(chǎn)品或基底具有單一的壓縮率，基底中比第二區(qū)域厚的第一區(qū)域會(huì)壓縮更大的厚度或距離。例如，給定的基底在某溫度下的壓縮率為20％。因此，基底厚度為2.0cm的部分會(huì)收縮0.4cm，而另外的厚度為1.0cm的部分在同樣的溫度下只會(huì)壓縮0.2cm。
這樣的可壓縮性可以靠據(jù)此改進(jìn)的模具而用于基底上預(yù)定區(qū)域的選擇涂覆?；椎目蓧嚎s性也可以應(yīng)用于有效引導(dǎo)IMC流進(jìn)基底的確定區(qū)域或路徑。
如上所述，IMC可以以多種已知的方法施加于基底。參考圖2，示出的是IMC(或第二)組合物注射器60，其在模塑裝置的適當(dāng)位置處，如在半模30上帶有噴嘴62。第一數(shù)量的第一組合物以所需預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)注入模腔，形成基底、工件、或產(chǎn)品，如圖3-5中示出的裝飾板100。
如圖3所示，基底至少具有展示表面82和后表面84。隨后IMC組合物90從注射器60通過(guò)至少一個(gè)噴嘴62注入模腔，在如圖4中所示的接頭103上的104的位置，注射到基底的展示面一側(cè)。
在IMC組合物注射和固化之前和/或過(guò)程中，模具都不打開(kāi)或松開(kāi)，就是所，在第一和第二組合物注射進(jìn)入模腔的過(guò)程中，半模保持著分界線，并且相互之間通常保持基本固定的距離。
液態(tài)的IMC組合物在展示表面82上從注射點(diǎn)104散布或輻射開(kāi)來(lái)，注射點(diǎn)的位置取決于IMC組合物注射器和噴嘴在改進(jìn)的模塑裝置中的位置。因此，IMC組合物的注射點(diǎn)基本上可以在展示表面82上的任何位置，而并不限于圖中所示的位置。
IMC組合物在基底上固化從而形成涂層?？梢匀魏蔚臒峄罨M(jìn)行固化，熱源包括但不限于模塑基底、模具本身，或者通過(guò)流過(guò)模具的溫度受控的流體加熱。
模具的改進(jìn)可以包括導(dǎo)入或引導(dǎo)IMC組合物流到基底上。如上所述，通過(guò)控制模塑過(guò)程的變量，制造所需基底的材料的量可以靠實(shí)驗(yàn)或流動(dòng)模擬來(lái)確定。在第一組合物已注射進(jìn)入模腔并且已冷卻至熔點(diǎn)以下或者已達(dá)到足夠接受或支撐IMC的溫度之后，預(yù)定量的IMC組合物從注射器60注射到基底的注射點(diǎn)上，最好在其展示表面上。涂料組合物注射的壓力范圍通常在大約3.5至大約35MPa(500至5000psi)，典型的是從大約7到大約30MPa(1000到4500psi)，從而促進(jìn)IMC組合物離開(kāi)噴嘴在模具表面和基底表面之間擴(kuò)散?？刂艻MC的流動(dòng)是靠改進(jìn)模具來(lái)改變待涂覆表面下基底樹(shù)脂的厚度或深度，使IMC導(dǎo)向基底的優(yōu)選區(qū)域。例如，如果模腔被設(shè)計(jì)為在要涂覆的區(qū)域下基底具有恒定的厚度，IMC組合物會(huì)基本以輻射、平穩(wěn)、恒定的方式從注射位置擴(kuò)散。同樣的相關(guān)條件下，如果基底形成為在待涂覆表面下有厚度變化區(qū)域，IMC組合物可以被引導(dǎo)流向相對(duì)厚度更大的區(qū)域。因此，涂覆表面上涂層厚度也是可變化的。基底的可壓縮性允許相對(duì)于第二區(qū)域具有更大厚度的基底區(qū)域壓縮更多，并更好地容納IMC流體和促進(jìn)其移動(dòng)。基底溫度也是壓縮的因素，并且因此也是影響流動(dòng)的因素。
在另一種可能的模具設(shè)計(jì)中，在圍繞IMC組合物注射到基底上的位置處，基底設(shè)有厚度增加區(qū)域。增加厚度意味著IMC組合物注射位置周?chē)幕缀穸却笥诨椎钠渌辽僖粋€(gè)區(qū)域或部分的厚度。如圖5所示，裝飾板100在IMC注射位置帶有接頭區(qū)域103?？梢愿淖兘宇^區(qū)域103的厚度從而加強(qiáng)IMC組合物的引導(dǎo)。圖4中的接頭部分104包括薄的部分或限制接頭凸緣102，以防止IMC組合物流出模腔。下面還會(huì)進(jìn)一步論述限制凸緣。相對(duì)較厚的接頭區(qū)域促進(jìn)了涂料組合物從IMC噴嘴流到基底的展示表面82上，因?yàn)镮MC組合物會(huì)盡力避開(kāi)基底的厚度最小或較小的區(qū)域，例如接頭。
還有一種選擇，給基底提供至少一個(gè)“流道”部分，優(yōu)選流動(dòng)通道，或者是促進(jìn)IMC組合物在基底上流動(dòng)的區(qū)域。流道是指相對(duì)于其他的相鄰區(qū)域更厚的區(qū)域，在這里IMC組合物會(huì)被更好的引導(dǎo)流動(dòng)。有利的是，流道部分可以設(shè)在設(shè)計(jì)復(fù)雜的基底或者不易于涂覆的基底上。流道部分通常在IMC組合物注射點(diǎn)周?chē)幕讌^(qū)域開(kāi)始，從這里向基底上預(yù)定的位置或終端擴(kuò)散。例如，圖5所具有的流道部分106從接頭區(qū)域103延伸并且將接頭區(qū)域103包含在內(nèi)，延伸至裝飾板100的底端107；圖6所示的門(mén)板具有三個(gè)流道部分109。根據(jù)注射進(jìn)入模腔的IMC組合物的量，具有流道部分的展示表面可以被完全涂覆或只在特定區(qū)域涂覆，如只在流道區(qū)域中。采用的涂覆量和涂覆厚度也可以隨部位不同而變化。
流道部分的深度可以根據(jù)要被涂覆的基底和設(shè)計(jì)規(guī)范而變化?；卓梢跃哂袕腎MC組合物注射區(qū)域開(kāi)始延伸的流道部分，其相對(duì)更厚，從而使得所有用于基底表面的IMC組合物實(shí)際上都被保持在流道部分中。因此，可以想到，通過(guò)改進(jìn)模塑系統(tǒng)而使用流道部分，會(huì)產(chǎn)生許多特別的效果。例如，可以使用流道部分將涂料組合物引導(dǎo)到基底表面的遠(yuǎn)端部分。流道部分的厚度可以根據(jù)需要在遠(yuǎn)離注射點(diǎn)的方向逐漸減小，或者甚至可以分隔或劃分為多個(gè)流道部分，從而達(dá)到理想的涂覆效果。
也可以給模塑基底或產(chǎn)品提供限制凸緣98。如至少在圖4中所示的，限制凸緣98可以繞基底周邊完全延伸，具體為裝飾板100。凸緣98可以用作障礙以防止IMC組合物從模腔中漏出而噴出分界線。如至少在圖3中所示的，凸緣98通常會(huì)偏移或形成在低于展示表面82的平面中。因此，展示表面82具有過(guò)渡成為凸緣98的邊緣83。展示表面邊緣83下降形成壁，相對(duì)于展示表面成大約90°角?；妆?6在凸緣部分98處終止，在這里凸緣部分相對(duì)于壁86成大約90°角向外延伸。展示表面82和凸緣98之間相對(duì)尖銳的角度，以及薄凸緣的相對(duì)不可壓縮性，都被認(rèn)為是IMC組合物流動(dòng)的重要阻礙。凸緣98的厚度通常小于基底最薄的部分或區(qū)域。如圖3所示，凸緣98比部分96更薄，而部分96是基底相對(duì)最薄的部分。凸緣98基本上環(huán)繞著要涂覆的基底表面的整個(gè)周邊，通常寬度不超過(guò)大約0.57至大約0.45cm(0.225至0.176英寸)，理想的是不超過(guò)大約0.44至大約0.19cm(0.175至約0.076英寸)，優(yōu)選不超過(guò)大約0.19至大約0.11cm(0.075至約0.045英寸)。
如圖7中所示，IMC90涂覆了模塑基底的整個(gè)展示表面。由于模塑基底的構(gòu)造以及其他的模塑變量，涂層90沒(méi)有涂覆凸緣98，盡管可以涂覆。根據(jù)凸緣98的設(shè)計(jì)，通常用小于IMC重量的約10％、理想的是小于5％和優(yōu)選小于1％的IMC來(lái)涂覆凸緣98。凸緣98在其末端邊緣不含任何其他基底材料。在凸緣和分界線之間沒(méi)有其他基底材料或外部凸緣。
模具也可以改進(jìn)為包括有易碎的、可移除的飛邊或限制凸緣。模塑成形的產(chǎn)品、零件、或基底的構(gòu)造大多遵照某種預(yù)定的確定公差范圍。產(chǎn)品常常設(shè)計(jì)為可以準(zhǔn)確裝配到或者可以基本上準(zhǔn)確裝配到組件或零件的工作布置中去。帶有額外的限制凸緣來(lái)限制涂層的產(chǎn)品通常會(huì)大于具體的制造公差。此外，限制凸緣展示表面經(jīng)常沒(méi)有被IMC涂覆，使產(chǎn)品外觀不理想。
將液態(tài)的、未固化的IMC組合物限制在所計(jì)劃的基底表面的目標(biāo)區(qū)域之內(nèi)是非常困難的。這些組合物常常會(huì)流到或泄漏到周?chē)哪＞弑砻嫔?，例如分界線的周?chē)?；不需要涂覆的產(chǎn)品非展示表面上；甚至?xí)鞒瞿＞弑旧?。另一個(gè)與涂料泄漏有關(guān)的問(wèn)題是，涂料組合物會(huì)不正確的壓縮到模具中，造成被涂覆的有些部分外觀無(wú)光澤，有些部分沒(méi)有平整的薄膜構(gòu)造或足夠的涂覆厚度，或者有些部分沒(méi)有展現(xiàn)出理想的或要求的質(zhì)地。涂料滲漏到注射器銷上會(huì)造成模塑裝置粘合及無(wú)法操作。這些過(guò)流現(xiàn)象會(huì)造成零件破壞而不能接受，而且必須清潔模具表面以移除涂料聚集物。
通過(guò)將柔性并且易于移除的IMC限制凸緣或飛邊，例如制品被涂覆且涂層固化后手工移除，引入模塑制品或工件，根據(jù)本發(fā)明的方法所設(shè)計(jì)的模具可防止前面所述的問(wèn)題。帶有可移除限制凸緣的的產(chǎn)品在其移除后就可以用于裝配?？赡苤槐徊糠滞扛不蛘呖赡懿⒉缓每吹目梢瞥拗仆咕壍囊粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它易于移除并丟棄。從而，可以制造出具有理想尺寸和精確標(biāo)準(zhǔn)的被完全涂覆的零件。節(jié)約勞動(dòng)和成本也是涂層限制凸緣所獲得的其它優(yōu)點(diǎn)，并且浪費(fèi)最小化。可移除限制凸緣可以消除零件的涂漆操作、二次處理、以及在零件模塑機(jī)和涂漆機(jī)之間的運(yùn)輸成本。
參考圖11-15B，示出了具有可移除的柔性限制凸緣的模制品或基底。圖11中所示的是產(chǎn)品200。其主要表面或展示表面210被涂覆。由于可移除限制凸緣220的存在，可防止IMC組合物從基底表面流出并污染其他模具表面或模塑制品的背側(cè)。
圖11還示出了基底形成材料注入模具的基底注射區(qū)域230。IMC組合物注射區(qū)域240示出了IMC組合物的入口點(diǎn)，IMC組合物隨后在展示表面上擴(kuò)展開(kāi)。除已具有限制特征的注射區(qū)域240的周?chē)鷧^(qū)域以外，可移除凸緣220繞展示表面的周邊延伸以阻止主要表面溢流。所示的可移除凸緣220在整個(gè)展示表面的周?chē)由?，但可以只在部分區(qū)域周?chē)由烊绻?，例如工件包括有可限制流?dòng)的幾何結(jié)構(gòu)。圖14示出的可移除凸緣繞著基底200主要表面的周?chē)由?。還示出了IMC組合物的注射入口區(qū)域240。同樣，如果存在其他的限制特征或者在特定區(qū)域?qū)嶋H上不會(huì)發(fā)生泄漏，可移除凸緣也可以不在基底主要部分的整個(gè)周邊距離上延伸。
可移除凸緣位于或形成在基底表面上，該表面在零件的展示表面邊緣或周邊和背面邊緣或周邊之間的區(qū)域或平面中。無(wú)論使用哪種凸緣，各凸緣都具有寬度和深度或高度。如圖12所示，寬度A可被定義為凸緣向外延伸的最大距離，或者基底主體C位于要被涂覆的展示表面D和其反面的非展示表面E之間的距離。深度B可被認(rèn)為是深度或厚度尺寸，它可以沿著凸緣的寬度變化，通常最大深度出現(xiàn)在凸緣的最外側(cè)部分。所設(shè)計(jì)的凸緣在靠近或鄰近基底的位置具有很薄的部分，很容易破碎。凸緣的移除非常容易，舉例來(lái)說(shuō)，將其反復(fù)彎曲從而破壞引導(dǎo)邊緣，使其與零件主要表面的邊緣分開(kāi)。雖然不是必須的，但也可以使用工具移除限制凸緣，如切割刃，熱刃工具，噴水，緩沖器，噴砂器，刳刨器等。
可移除凸緣可以具有多種構(gòu)造。圖12示出了圖11的截面構(gòu)造，其中凸緣220形成楔形，其外端部分的深度要比與基底主體相接且可移除相連的部分更大?？梢瞥拗仆咕壙梢灾辉诜纸缇€205的一側(cè)形成?；字黧w的垂直側(cè)表面和限制凸緣上表面之間的角度可以從大約10°到大約90°變化，優(yōu)選從大約15°到大約30°。圖13A示出的是已被涂覆的基底220的截面，基底215上帶有模內(nèi)涂層216和三角形凸緣221。圖13B中所示的構(gòu)造是矩形凸緣222。也可以如圖13C和13D中分別所示的使用圓形和半圓形凸緣。凸緣幾乎可以是任何的幾何形狀或設(shè)計(jì)，如橢圓形，淚珠形，或錐形等。
為了使本發(fā)明的凸緣易于移除，凸緣的附著點(diǎn)應(yīng)當(dāng)足夠薄，從而可以很容易從基底主要部分上破碎或分離開(kāi)。凸緣的厚度取決于基底形成組合物。由此，在最鄰近基底的附著點(diǎn)處，凸緣的厚度小于大約0.7mm，0.6mm或0.5mm，并優(yōu)選從大約0.1mm到大約0.4mm。在遠(yuǎn)離基底主要部分附著點(diǎn)的方向上，凸緣的厚度可以增加至任何需要的厚度，通常都會(huì)大于附著點(diǎn)的厚度。從基底主要部分到其周?chē)吘壍耐咕墝挾韧ǔＰ∮诖蠹s10mm，理想的是從大約2.5mm到大約8mm，優(yōu)選從大約3mm到大約6mm。
通過(guò)機(jī)械加工、磨銑作業(yè)等可以改進(jìn)模具，使得可移除限制凸緣在前述的任一個(gè)半?；蛟趦蓚€(gè)半模中都形成。通常凸緣沿著模具分界線205的一側(cè)或兩側(cè)形成，例如在圖12中所示的。由于基底主要部分狹窄附著點(diǎn)處的限制凸緣的設(shè)計(jì)和基本不可壓縮性，IMC主要停止在基底主體和限制凸緣之間的附著點(diǎn)處，如圖13A-D中所示。就是說(shuō)，形成了壓縮梯度，IMC可以流過(guò)相對(duì)較厚、可壓縮的基底主要部分，但基本上不能流過(guò)相對(duì)較薄且不可壓縮的附著基底主要部分的限制凸緣的邊緣。
模具可以設(shè)計(jì)為使得可移除限制凸緣擴(kuò)展到基底的表面上，以防止IMC組合物流到展示表面或其他表面的預(yù)定區(qū)域上。圖15A示出的基底300具有的可移除限制凸緣320，延伸通過(guò)了展示表面D的一部分，同時(shí)也圍繞基底周邊的一部分延伸，將IMC316限制在展示表面D的預(yù)定區(qū)域內(nèi)。
圖15B是通過(guò)圖15A中15B-15B的橫截面視圖。這個(gè)視圖示出，通過(guò)可移除凸緣320，IMC316被限制在展示表面D的預(yù)定部分中。
因此，可移除IMC限制凸緣可以用于基底任何表面的任何區(qū)域，以優(yōu)先涂覆其預(yù)定部分。當(dāng)可移除限制凸緣用在基底上面，尤其是用在展示表面上時(shí)，可以在基底上清晰地限定出涂層邊界或區(qū)域。在基底上使用限制凸緣可以產(chǎn)生多種不同的表面美觀效果，特別是使用可移除的限制凸緣的時(shí)候。顯然，模具的改進(jìn)可以包含任意數(shù)量的限制凸緣。限制凸緣可以用于產(chǎn)生任何類型的圖案、設(shè)計(jì)、標(biāo)志、文字、符號(hào)等。可以在具有限制凸緣邊界的基底的不同區(qū)域引入不同顏色的涂層，從而允許遮蓋、顏色對(duì)比、特別效果等。
可移除限制凸緣還可用在鄰近可移動(dòng)模具部分處如滑塊或型芯的基底的邊緣開(kāi)口處?？梢瞥咕墝⒎乐够蜃璧KIMC組合物泄漏進(jìn)入可移動(dòng)型芯區(qū)域并可能與型芯粘合。
參考圖17A-18C，示出了模具的另一改進(jìn)。這里，IMC組合物可以注射到基底325的基底表面中心部分310處，如圖17A所示，或者注射到基底400的基底表面轉(zhuǎn)角410處，如圖18A所示。通常，IMC組合物注射到模塑基底上的在產(chǎn)品使用時(shí)并不顯眼的位置。或者，IMC組合物可以注射到基底上的隨后會(huì)被從基底移除或切除的部分。例如，如果需要，圖4中在接頭103位置的IMC組合物注射區(qū)域可以從模塑基底主要部分連接處切除，只留下基本為正方形的被涂覆產(chǎn)品。
如上所述，可以在基底上的IMC注射位置制造厚度相對(duì)增加的區(qū)域或者可壓縮區(qū)域從而促進(jìn)IMC組合物流動(dòng)。圖17A-C示出的模塑基底325帶有壓縮差異以促進(jìn)基底上的流動(dòng)。圖17A時(shí)基底325的前視圖，其中可使用限制凸緣330從而將IMC限制在基底的展示表面302。IMC組合物可以在模塑循環(huán)過(guò)程中注射到基底的注射入口區(qū)域310上?；鬃⑸鋮^(qū)域312也用虛線表示出來(lái)，因?yàn)榛资菑恼故颈砻娣疵娴暮髠?cè)304進(jìn)行注射，從而可以在澆口被移除后將可能出現(xiàn)的流線或不想要的邊緣隱藏起來(lái)。
增加厚度的區(qū)域308形成了“流動(dòng)區(qū)域”，用于選擇控制涂料組合物的流動(dòng)，以及由此所得涂層的厚度和表面區(qū)域。例如，由于厚度相對(duì)增大的區(qū)域具有相應(yīng)增大的壓縮量，相對(duì)于相鄰的具有相對(duì)較薄截面的區(qū)域，流動(dòng)區(qū)域促進(jìn)了IMC組合物在基底連續(xù)表面上的流動(dòng)。由于流動(dòng)區(qū)域設(shè)計(jì)為通過(guò)提供增大(或縮小)壓縮量的通道來(lái)選擇控制涂料的流動(dòng)，流動(dòng)區(qū)域也可與涂層的注射位置相鄰接，并與其他的如可出現(xiàn)在加強(qiáng)支柱或類似結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)等范圍內(nèi)的具有增大厚度的復(fù)雜截面部分不同。然而這些厚度增大(或縮小)的區(qū)域也可以作為流動(dòng)區(qū)域。同樣的，流動(dòng)區(qū)域可以包括減小壓縮的區(qū)域，例如發(fā)生在薄的截面區(qū)域，如周邊凸緣。在這種情況下，流動(dòng)區(qū)域作為涂層的限制區(qū)域，不需要與注射位置鄰接，且事實(shí)上或許會(huì)遠(yuǎn)離注射位置。
圖17B示出的是通過(guò)圖17A中17B-17B線的模塑基底的截面?zhèn)纫晥D。展示表面302和后面304之間的距離或厚度不同。澆口314在基底的注塑步驟中形成。在注射入口區(qū)域310后面的區(qū)域中提供了區(qū)域308，其厚度比基底區(qū)域306更大，從而可促進(jìn)IMC組合物流動(dòng)。308區(qū)域在中心部分具有更厚的部分或更大的深度，IMC組合物在這里被注射到展示表面上。基底的厚度從注射入口區(qū)域310逐漸減小，到基底部分306后深度相對(duì)恒定。區(qū)域308的相對(duì)深度或厚度為IMC組合物提供了易于壓縮的區(qū)域，從而促進(jìn)其流向展示表面302的其它預(yù)定區(qū)域。如圖17C所示，IMC320完全涂覆了展示表面302?；蛘撸绻枰?，基底325可以包含其他的壓縮差異區(qū)域，例如上述的模具流道，并可以在預(yù)先選擇的區(qū)域利用基底的壓縮進(jìn)行涂覆。
圖18A-C示出了基底壓縮性的另一個(gè)應(yīng)用，在注射入口區(qū)域產(chǎn)生壓縮差異以促進(jìn)IMC組合物流動(dòng)。圖18A示出了帶有展示表面402和限制凸緣430的基底400。IMC組合物在入口區(qū)域410注射。基底形成材料注射進(jìn)模腔的位置在區(qū)域412后面。圖18B是位于半模442和444之間的模腔440中的裝飾板400的部分橫截面視圖。該模塑基底已經(jīng)被IMC組合物420涂覆，它由注射設(shè)備422通過(guò)入口通道424經(jīng)過(guò)區(qū)域410處的噴嘴進(jìn)入模腔。還示出了模具分界線460。IMC組合物被注射到基底上的區(qū)域408，該區(qū)域相比包括區(qū)域406在內(nèi)的基底的其他區(qū)域，具有更大的厚度。相對(duì)于區(qū)域406，由于厚度增大，區(qū)域408中的基底更易于被IMC組合物壓縮。圖18C示出了已被涂覆基底400的展示表面401的前視圖。
基底在IMC注射的位置(如圖17A中310所示)與另外的要被涂覆的基底部分的厚度比是從大約1.1∶1到大約10∶1，理想的是從大約1.25∶1到大約2∶1，優(yōu)選從大約1.3∶1到大約1.5∶1。
為了促進(jìn)IMC組合物平穩(wěn)均勻地流過(guò)展示表面，從IMC組合物注射位置到基底的其他區(qū)域形成了平穩(wěn)過(guò)渡或基本恒定的過(guò)渡，如圖17B和18B中所示。過(guò)渡區(qū)域可設(shè)為錐形或斜坡。當(dāng)然，也可接合在此所列的其他特征，如流道部分和涂料限制凸緣，以控制或促進(jìn)IMC組合物的流動(dòng)。另外，控制基底和/或模具溫度也可以影響這種流動(dòng)。
圖19-25示出了模具流道22。參考圖20，所示的第一組合物注射器50與半模20相接觸，使得噴嘴或樹(shù)脂出口58與半模20相配合，從而可以通過(guò)模具流道22注射進(jìn)模腔40。模具流道22在半模中設(shè)有通道，用于從注射器50傳送基底組合物進(jìn)入模腔40。模具流道也可以稱為澆口襯套、模具流道陡坡等。
圖22示出了一種類型的模具流道22的示意圖，該模具流道22可具有可以從半模20或壓板21分離開(kāi)或與其構(gòu)成一體的主體元件，就是說(shuō)，該模具流道可以是單獨(dú)的、可拆卸的、不同的元件，插入并連接半?；蛘呖梢栽诎肽Ｗ陨韮?nèi)形成或成型。模具流道22具有第一端和第二端，23和25，并在其間延伸。第一端23從注塑模塑機(jī)中獲得熔融材料而第二端將材料排入模腔40，材料后來(lái)在模腔中形成可被涂覆的基底。除在限制蓋的區(qū)域以內(nèi)，模具流道22的橫截面為圓柱形，以避免注射過(guò)程中在基底上產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)變，和剪切力；其他適合的形狀，包括但不限于，圓錐形，螺旋形，和錐形等。如至少在圖20中所示的，噴嘴58位于模具流道的第一端23用于模塑操作。模具流道22包括限制蓋27以防止IMC組合物流動(dòng)或者終止這種流動(dòng)通過(guò)通道26并進(jìn)入模塑設(shè)備50。
限制蓋通常為凹槽或空隙，在第一端和第二端之間沿著模具流道通道的至少一部分的整個(gè)周邊或周長(zhǎng)延伸。換句話說(shuō)，限制蓋通常為一個(gè)腔，圍繞通道的一個(gè)周邊段形成在模具流道中，且通常在基本垂直于通道軸的平面上。每個(gè)限制蓋具有基礎(chǔ)部分和終端或末端部分，如至少在圖22(a)中28和29分別所示?；A(chǔ)部分28沿著通道軸向長(zhǎng)度具有預(yù)定的寬度。限制蓋還具有高度并且通常從通道周邊向外輻射延伸。
如上所記錄，限制蓋的設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)有效防止或終止了IMC組合物從通道出口到通道基底材料入口中或其附近通過(guò)。在基底形成組合物注射進(jìn)模腔后，模具流道和限制蓋也被基底形成組合物充滿。填充的蓋利用基底在這個(gè)薄的區(qū)域中的相對(duì)不可壓縮性作為屏障來(lái)防止IMC組合物流動(dòng)。
在流道的另一實(shí)施例中，基礎(chǔ)部分的寬度或厚度要大于或等于終端部分，如圖23和24中所示，以很容易地移除被部分涂覆的基底澆口，包括形成在限制蓋中的凸起部分?；A(chǔ)部分的寬度可以變化，但是通常范圍在大約0.025至大約6.5mm，且優(yōu)選在大約0.06mm至大約0.4mm。因此，限制蓋的終端或向外輻射部分的寬度通常小于基礎(chǔ)部分。基礎(chǔ)部分和終端部分之間的限制蓋的高度可以變化，但通常范圍在大約0.1至大約2mm，理想的是在大約0.2至大約0.65mm，且優(yōu)選在大約0.25至大約0.4mm。限制蓋的位置可以分別位于沿著模具流道通道的第一、第二端23和25之間的任何地方。優(yōu)選將限制蓋設(shè)置為朝向第二端，在此IMC組合物可以進(jìn)入模具流道。限制蓋可以設(shè)置在近至距離第二端大約0.25mm的位置。護(hù)罩的設(shè)計(jì)和位置依賴于很多因素，例如流道的直徑、基底組合物以及從模具中移出模塑工件的需要。
在圖22中，限制蓋27A被示為在第一和第二端24和25之間的圓環(huán)，其平面垂直于通道形成的軸線。該圓環(huán)在其末端部分形成方形拐角。圖23示出的限制蓋27B被設(shè)置為呈一定角度，以使填充通道和限制蓋的由基底形成的澆口在執(zhí)行了模塑成形和涂覆操作，以及被涂覆部分從模具內(nèi)移出后，可以從模具流道容易地移除。蓋27B通常設(shè)置與通道所形成的軸成測(cè)量角度Φ，以及從基礎(chǔ)部分到終端部分的測(cè)量高度。該角度Φ可以從大約1°至大約90°變化，理想的是從大約25°至大約65°，且優(yōu)選從大約40°至大約55°。
如圖23中示出的限制蓋和第二端25之間的通道直徑，大于限制蓋和第一端23之間的通道直徑。這種構(gòu)造使得澆口更易于移除。因此，當(dāng)澆口在模腔方向上被拉出模具時(shí)，限制蓋為柔性的并且與最接近第二端的通道內(nèi)所提供的直徑空隙一致。限制蓋也可以是如圖24中所示的錐形或楔形27C。
圖25示出了如圖22中出現(xiàn)的在有限制蓋27的位置通過(guò)半模垂直軸的橫截面?？梢钥吹剑拗粕w27環(huán)繞通道26的周邊完全延伸，以阻止IMC組合物通過(guò)模具流道流動(dòng)。在這個(gè)實(shí)施例中，模具流道是圓柱形的，因此限制蓋環(huán)繞通道的周邊輻射延伸。
為了理解模具流道如何起作用，下面將參考附圖19-25敘述涂覆的過(guò)程，基底形成材料被引入注塑設(shè)備中，在這里材料被加熱至超過(guò)其熔融溫度?；仔纬刹牧峡啃D(zhuǎn)螺桿56移動(dòng)通過(guò)設(shè)備并沉積在機(jī)筒末端。在模塑循環(huán)中，半模20和30處在閉合位置，如圖19中所示，熔融的基底形成材料從注塑設(shè)備的噴嘴58注射出，通過(guò)模具流道22進(jìn)入模腔40。通常，將一定量的基底材料注射進(jìn)入模腔以使最終產(chǎn)品理想地充滿模腔。如圖19中所示，基底形成材料形成了模腔的形狀，并且還包括留在模具流道內(nèi)的澆口部分53，通常與其形狀一致并完全將其填充。一旦基底材料注射入模腔，開(kāi)始冷卻并固化，直到達(dá)到了可以在其上使用IMC組合物的溫度。IMC組合物注射進(jìn)入模腔40中基底材料的展示表面之上。如圖20所示，注射器60注射組合物到基底材料的展示表面44上。通過(guò)施壓，IMC組合物從入口62在展示表面44上擴(kuò)展開(kāi)。由于IMC被噴射在基底材料的與澆口53和模具流道22相同的一側(cè)上，IMC將沿著澆口53向注射設(shè)備50流動(dòng)。
圖21示出了在模腔中的已經(jīng)被涂覆的基底，其中已經(jīng)使用限制蓋防止IMC組合物通過(guò)模具流道流動(dòng)。未固化的IMC組合物在基底的表面上擴(kuò)散開(kāi)，并也進(jìn)入模具流道22的第二端25。由于澆口材料的壓縮性，該涂料將從模具流道的第二端25到第一端23向上流至澆口。一旦IMC組合物遇到限制蓋27，限制蓋就阻止了涂料的任何進(jìn)一步流動(dòng)，因?yàn)橄拗粕w中的基底組合物具有相對(duì)不可壓縮性。因此，阻止了IMC組合物到第一端23并進(jìn)入注塑設(shè)備50而污染其中的基底形成材料。
在IMC組合物被注射進(jìn)模腔后，它將固化并粘在基底材料上從而形成涂層。然后，固定在一起的半模被分開(kāi)，被涂覆的制品連同澆口53一起被取出，其還帶有模具流道限制蓋形成的邊緣或凸起。由于限制蓋中形成的凸起通常是柔性的，澆口很容易從流道中移除。因?yàn)镮MC組合物沒(méi)有污染注塑設(shè)備，沒(méi)有IMC組合物在流道系統(tǒng)中沉積，因此可以制造另外的涂覆制品。
圖26-29還示出了另一種模具改進(jìn)以控制IMC流動(dòng)?；?40包括含有基底材料742的障礙邊緣的障礙743、基底注射入口區(qū)域744和IMC組合物注射區(qū)域746。如上所述的限制凸緣748也被示出。同樣，示出的凸緣748是完全圍繞著被涂層741所涂覆的基底區(qū)域，而根據(jù)工件的構(gòu)造和模具的流動(dòng)特性，該凸緣也可以只是部分圍繞要涂覆的區(qū)域。另外，由于障礙743的存在，基底注射入口區(qū)域744沒(méi)有IMC。
如圖27所示，障礙邊緣742在基底注射入口區(qū)域744的周?chē)由?。障礙邊緣742包括在障礙邊緣周邊相對(duì)于鄰近基底表面上升或升高的突起。典型的基底注射孔通常為圓形或圓柱形；因此，障礙邊緣742在該孔周?chē)纬闪嘶パa(bǔ)的形狀，可以是環(huán)形但是通?？梢允侨魏涡螤?。
障礙邊緣和基底其他部分的高度可以從基底的一側(cè)向另一側(cè)測(cè)量，例如從展示表面到后面或反面，即對(duì)應(yīng)的半模之間，如上所述。除非特別說(shuō)明，該邊緣的高度或厚度是指最大高度。障礙邊緣的升高或高度也可以從展示表面到邊緣的末端進(jìn)行測(cè)量。圖28B中的符號(hào)Y表示障礙邊緣的高度，基本貫穿了寬度為Z的障礙邊緣。設(shè)計(jì)障礙邊緣高度Y寬度Z，從而防止IMC組合物741流進(jìn)至少在圖28C中示出的基底注射入口區(qū)域744。IMC組合物注射到基底740表面上的圖27中的注射入口區(qū)域746之后，依靠基底的壓縮，涂料在模腔表面和基底表面之間的表面上擴(kuò)散開(kāi)。最后，IMC組合物741到達(dá)了障礙邊緣742的底部，如圖28C所示，并通過(guò)壓縮邊緣寬度Z而試圖流過(guò)障礙邊緣742。寬度Z相對(duì)較薄，因此足夠阻擋IMC組合物741流進(jìn)基底注射入口區(qū)域744中，如圖28C所示，至少是因?yàn)檫吘壍膶挾认鄬?duì)不易于壓縮，從而形成涂層流動(dòng)的IMC密封或障礙。
可以將寬度Z制成足夠薄，使得IMC組合物不會(huì)流到邊緣本身上，更不會(huì)流到基底注射入口區(qū)域上。因此，障礙邊緣寬度Z和鄰近障礙的基底(如圖30A所示)的厚度X(從基底前面到后面測(cè)量)的比率范圍通常從大約0.1∶1到大約2∶1，理想的是從大約0.25∶1到大約1∶1，優(yōu)選從大約0.3∶1到大約0.8∶1。所要求的壓縮差異可以根據(jù)基底組合物、模具溫度和工件設(shè)計(jì)等而變化，并且可以靠有限的試驗(yàn)而很容易的確定。
障礙邊緣高度Y(圖27中的742)和基底厚度X之間的高度比的差別也足夠防止IMC組合物破壞基底注射區(qū)域或孔，其范圍通常在大約0.1∶1到大約5∶1，理想的是從大約0.5∶1到大約2∶1，優(yōu)選大約1∶1。
圖28A-C示出了形成基底注射孔障礙的過(guò)程，并示出了與上述的至少在圖1中示出過(guò)的設(shè)備相同的模具組件的部分橫截面視圖。圖28A示出了介于第一和第二半模710和712之間的模腔40的局部視圖。在圖28A中，所示的模腔也具有形成障礙的包括邊緣722的凸起721。當(dāng)澆口棒720如圖28B所示從入口退回的時(shí)候，基底形成材料740在基底注射入口區(qū)域724注射進(jìn)入模腔40。如上所述，澆口棒僅是基底入口控制的一個(gè)實(shí)施例。
在典型的模塑循環(huán)中，澆口棒720如圖28B所示從入口724退回，使得基底形成材料740可以流進(jìn)模腔40至預(yù)定的水平。包括障礙邊緣742的障礙743也由基底形成材料形成。注入足夠量的基底形成材料740后，澆口棒720移至圖28C所示閉合位置來(lái)阻止基底形成材料的流動(dòng)，且處于美觀目的，在模塑產(chǎn)品表面上留出潔凈的斷點(diǎn)。
在基底冷卻、達(dá)到適合的標(biāo)準(zhǔn)或以別的方式能夠在其表面上接受液體后，涂料組合物就被注射進(jìn)入模腔。在注射過(guò)程中，IMC組合物741流過(guò)基底的表面，直到遇到障礙743。一旦到達(dá)障礙邊緣742，IMC組合物741將邊緣壓向模腔并停止流進(jìn)基底入口區(qū)域或者基底注射孔，至少是因?yàn)榛渍系K邊緣的寬度沿其高度相對(duì)不可壓縮。因此，如圖28C所示，IMC組合物741被防止到達(dá)或流到澆口棒720并從其中間或其周邊的間隙通過(guò)。
圖29示出了不帶澆口棒的基底注射設(shè)備所用的障礙。相應(yīng)地，如上所述對(duì)模具進(jìn)行改進(jìn)，給基底注射孔提供障礙，盡管可以不使用澆口棒。由于障礙的存在，IMC組合物不會(huì)進(jìn)入基底注射入口區(qū)域。
障礙邊緣742可以具有不同的高度和或?qū)挾?，并因此與圖28B、28C和29中所示的帶有兩個(gè)高度基本相等、與基底的主要表面垂直成90°角并且具有寬度基本恒定的壁的障礙邊緣相比，可以具有許多不同的形狀或設(shè)計(jì)。圖30A示出的替代性障礙設(shè)計(jì)具有錐形的邊緣742，高度Y和寬度Z不同?；?40主要部分的厚度或深度為X。邊緣742的一個(gè)壁基本垂直于基底的主要表面，另一個(gè)壁傾斜約成45°角。邊緣上面的、最薄的部分基本不可壓縮，因此IMC組合物基本不會(huì)流進(jìn)基底注射入口區(qū)域744。圖30B-C示出了障礙邊緣設(shè)計(jì)的其他可能變化，示出了不同的錐形邊緣和部分圓形的邊緣。障礙邊緣的設(shè)計(jì)只受模腔約束的限制，其中希望在模塑和涂覆之后帶有障礙的基底易于從模腔中移出。
參考圖9，示出了用于制造裝飾板200的模具，設(shè)計(jì)為可以接受IMC組合物。模腔寬度為30.5cm，長(zhǎng)度為52cm。模具在基底注射腔的中間具有液壓的模具澆口，并具有錐形接頭從而將IMC引入零件表面。接頭位于模具邊緣部分。接頭和部分A的厚度為0.003mm，部分B厚度為0.0025mm，部分C厚度為0.002mm，部分D厚度為0.0015mm。在零件的左側(cè)水平面上該裝飾板具有四層板并在零件右側(cè)垂直面上具有四層板。零件右側(cè)水平面上的板的尺寸為15cm長(zhǎng)和13cm寬。垂直面上的板尺寸為3.8cm寬和52cm長(zhǎng)。該裝飾板沒(méi)有IMC限制凸緣。模具放置在771Mg(850噸)的CINCINNATI MILACRONTMVISTALTM注塑機(jī)中。加熱至249℃的ABS樹(shù)脂注射進(jìn)入模腔，從而制造出如圖9所示的具有上述大小和厚度的部分A-D的裝飾板。裝飾板前面為光滑表面，而裝飾板后側(cè)顯示了不同厚度的輪廓變化。在延遲或保持夾緊時(shí)間近120秒后，STYLECOATTM涂料組合物通過(guò)裝飾板的接頭部分注射到裝飾板的前表面上。下表詳細(xì)表示出了涂料組合物是如何流到裝飾板的不同部分上。

從要被涂覆的零件表面區(qū)域，以及要求的涂層厚度，確定出1.97cm3的量能夠形成IMC的完全噴射來(lái)涂覆整個(gè)裝飾板。
如表中可看到，基于IMC注射到裝飾板表面上，當(dāng)使用了25％的完全噴射量時(shí)，左上板和內(nèi)側(cè)垂直板(流道部分A)被優(yōu)先涂覆。因此，這個(gè)實(shí)施例顯示出A部分為有效流道部分，由此涂料更易于沿著A部分流下裝飾板，并在流進(jìn)部分B，C，和D之前流到其側(cè)面。當(dāng)使用了50％的IMC完全噴射量時(shí)，IMC開(kāi)始從部分A和B向部分C內(nèi)流動(dòng)。
圖9中所示的裝飾板沒(méi)有限制凸緣。當(dāng)涂料使用了超過(guò)50％的完全噴射量時(shí)，涂料組合物通過(guò)分界線滲漏出模腔。因此確認(rèn)，需要有IMC組合物限制凸緣以保持IMC組合物在基底表面的所需部分上。
圖10示出了帶有不同基底厚度的熱塑性產(chǎn)品300。示例零件使用45Mg(50噸)注塑機(jī)和15cm方鋼模具制造，二者均作了如上的改進(jìn)?；仔纬刹牧蠟镻ET熱塑性材料并且IMC是STYLECOATTM底層涂料。模具溫度為121℃，IMC組合物注射前有30秒延遲時(shí)間。
部分E(0.29cm厚)、部分F(0.22cm厚)和部分G(0.15cm厚)代表不同的零件厚度，如下表所示的。部分H(0.15cm厚)代表接頭的設(shè)計(jì)，使用了更厚的中間部分以便于噴嘴尖端位置的流動(dòng)導(dǎo)向。部分I(0.06cm厚)代表薄截面限制凸緣。帶有薄和厚部分的模具設(shè)計(jì)的作用是幫助引導(dǎo)IMC以理想的方式流動(dòng)。這可以用幾種方式表明，包括1.在接頭位置(部分H)引導(dǎo)IMC組合物的流動(dòng)，將IMC組合物優(yōu)先沉積在模具分界線內(nèi)零件的表面上。
2.引導(dǎo)IMC組合物流向更多臨界區(qū)域(部分E，F(xiàn)，和H)。
3.沿著模具周邊和/或其他模具部分限制IMC組合物的流動(dòng)，將其限制在零件的預(yù)定表面上并在分界線(部分I)之內(nèi)。
觀察到的模具的IMC涂覆率如下

前面所示的加強(qiáng)流動(dòng)的機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)包括由于厚度不同，優(yōu)先流動(dòng)或沉積到零件的選擇區(qū)域中，和使用薄截面的凸緣將IMC組合物限制在零件表面上。
本方法涉及關(guān)于注塑機(jī)使用的模具設(shè)計(jì)和制造，使模具可以用來(lái)制造涂覆制品。注塑機(jī)可以是任何已知的注塑機(jī)，至少具有一個(gè)注射設(shè)備來(lái)注射熔融材料。該注塑機(jī)可以包含單獨(dú)的設(shè)備來(lái)注射IMC組合物或也可包含一個(gè)整體系統(tǒng)。
如果已經(jīng)先制造出了特定的產(chǎn)品，測(cè)評(píng)其已有的模具，從而獲得模具流動(dòng)的信息并理解已有模具的最佳流動(dòng)參數(shù)，包括操作溫度、壓力、使用樹(shù)脂的類型、基于所使用樹(shù)脂的模具溫度以及模具填充圖案。可以根據(jù)工件的自然構(gòu)造進(jìn)行流動(dòng)分析，以確定基底形成材料和/或IMC組合物在模具內(nèi)部可能的流動(dòng)。流動(dòng)分析可以用來(lái)確定噴嘴位置以及是否必須或需要進(jìn)行流動(dòng)強(qiáng)化或限制。
確定工件的最佳或優(yōu)選樹(shù)脂可涉及再檢查工件設(shè)計(jì)者所選擇的特定的樹(shù)脂和/或原先工件使用過(guò)的樹(shù)脂(如果已先制造的話)。有些樹(shù)脂不能用于足夠高的溫度以使其上的IMC組合物固化(通常在從大約38°至大約149℃固化)。因此必須選擇可以和所需IMC組合物共用的樹(shù)脂并且還可以滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)者的要求；否則就必須進(jìn)行模具加熱來(lái)使IMC組合物固化。
可以確定用于制造模具的工具鋼的類型；不同的工具鋼具有不同的特性，從而會(huì)影響它們的機(jī)加工性能和使用性能。另外，模具設(shè)計(jì)可以包括模腔表面的優(yōu)化。工件的表面反映了模腔表面的狀況。粗糙的模具表面制出的工件表面無(wú)光澤或粗糙。雖然這對(duì)于隨后的模外涂覆操作的更好的粘合性可能是理想的，但I(xiàn)MC的表面光澤或質(zhì)量會(huì)受到影響。同樣，表面光澤會(huì)影響模塑完成后工件的取出；從高度拋光的模腔中取出工件要比從未拋光的模腔更容易。另外，如果模腔要被鍍鉻，就需要調(diào)整模具設(shè)計(jì)中模腔的性能。(鍍鉻的模腔可提供極佳的表面外觀、模具的取出性能以及模具壽命；然而鍍鉻表面相對(duì)較薄，因此很難修改或維修鍍鉻模腔。)模具可以設(shè)計(jì)為引導(dǎo)樹(shù)脂從樹(shù)脂注射噴嘴流動(dòng)到模腔中的模具流道與工件的展示表面相間隔。由于基底的流動(dòng)穿過(guò)基底注射器和注射器加熱器，流道周?chē)哪＞邷囟缺绕渌＞卟糠指?，并且如上所述，IMC組合物的流動(dòng)受基底樹(shù)脂的壓縮性影響，其反過(guò)來(lái)也受樹(shù)脂溫度的影響；因此，流道系統(tǒng)附近模具溫度的增高會(huì)影響IMC組合物的流動(dòng)。這會(huì)造成顏色一致的問(wèn)題和/或涂覆問(wèn)題。然而，如果基于工件設(shè)計(jì)，模具流道必須位于展示表面附近，模具可以設(shè)計(jì)為包含位于流道附近的附加的模具冷卻或位于展示表面的其它部分附近的附加的模具加熱，以平衡展示表面附近的模具溫度并促進(jìn)IMC組合物平穩(wěn)一致地流動(dòng)。
模具冷卻和/或加熱可以用于幫助樹(shù)脂固化和/或控制樹(shù)脂流動(dòng)。模具冷卻可以用來(lái)縮短工件樹(shù)脂固化所必須的時(shí)間并可用來(lái)保持理想的模具溫度，而模具加熱可以用來(lái)防止樹(shù)脂在整個(gè)模腔充滿之前就固化。這對(duì)于大的和/或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件是非常重要的。典型的注塑模塑裝置具有冷卻的設(shè)備水進(jìn)行模具冷卻。通常用作模具冷卻的第一類型是靠冷卻塔冷卻并制造溫度在10和32℃之間的水。第二類型使用蒸發(fā)冷卻器制造溫度在21和32℃之間的水，但也可高些如果周?chē)鷾囟雀哂?2℃。第三類型的水是加熱水，其中注塑模裝置包含加熱水的能力并將加熱水供給模塑操作。模塑裝置還可以具有加熱油的油加熱器，用于進(jìn)一步控制模具溫度。模具可以使用一種或多種這樣類型的溫度受控的水和/或油來(lái)控制IMC組合物的流動(dòng)?？梢岳玫哪＞咴O(shè)計(jì)包括在半模中增加冷卻或加熱管路，來(lái)允許加熱的和/或冷卻的流體的預(yù)定流動(dòng)。另外，需要設(shè)計(jì)模塑系統(tǒng)以接受一種或多種類型的加熱和/或冷卻流體。
如上所述，IMC組合物的流動(dòng)是基于基底的壓縮，它反過(guò)來(lái)也是基底溫度的一個(gè)功能。當(dāng)基底冷卻時(shí)，它開(kāi)始固化，而固化基底的壓縮性與熔融樹(shù)脂不一樣?？梢允褂美鋮s水降低過(guò)熱區(qū)域的溫度，例如流道周?chē)哪＞卟糠?。模具中的熱點(diǎn)會(huì)造成基底的這些區(qū)域比其他較冷的區(qū)域壓縮更多。最終，尋求阻力最小路徑的IMC組合物，會(huì)流向壓縮更大的熱點(diǎn)。熱點(diǎn)可以靠增加冷卻能力或使用冷水而定位。相反對(duì)于展示表面最后要被涂覆的區(qū)域也是如此。這些區(qū)域的樹(shù)脂會(huì)在涂料組合物有機(jī)會(huì)完全涂覆該表面之前就過(guò)度冷卻。由于這些基底區(qū)域具有減小的壓縮率，IMC組合物會(huì)在到達(dá)展示表面端部之前就停止流動(dòng)。模具加熱可以減緩基底的固化。設(shè)計(jì)模具使得加熱水和/或油通過(guò)這些區(qū)域，基底保持熔融狀態(tài)從而加強(qiáng)了IMC組合物的流動(dòng)。
模具可以設(shè)計(jì)為使用一種或多種這樣類型的溫度受控水和/或油來(lái)幫助IMC固化。如上所述，IMC基于加熱而固化，更具體地，基于基底的加熱而固化。因此，設(shè)計(jì)模具為在鄰近展示表面的模具部分中包括加熱和/或冷卻管路，基于所使用的樹(shù)脂和IMC，通過(guò)優(yōu)化模具溫度，可以促進(jìn)IMC的固化。
可在先前用來(lái)制造所討論的模制品和/或工件圖樣的已有模具上進(jìn)行流動(dòng)模擬或分析，根據(jù)材料的流動(dòng)特性和加強(qiáng)和/或限制流動(dòng)的可能性來(lái)確定模具的最佳設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)涉及獲得所需IMC組合物流動(dòng)圖案，包括獲得完全涂覆的展示表面，最小化流動(dòng)路線(特別是金屬涂層)，以及最小化不需要的IMC流動(dòng)。流動(dòng)分析通過(guò)將展示表面柵格化確定了IMC噴嘴的最佳位置或地點(diǎn)，并且基于模塑或者設(shè)計(jì)的模制品特性可以使用計(jì)算機(jī)技術(shù)(如流動(dòng)模擬軟件)來(lái)確定IMC組合物流動(dòng)。流動(dòng)分析還可以確定是否必要或需要使用多個(gè)IMC組合物噴嘴。也可以在模具設(shè)計(jì)完成之前或者之后進(jìn)行流動(dòng)分析。
涉及展示表面的產(chǎn)品設(shè)計(jì)影響著對(duì)模具所作的改進(jìn)。這些改進(jìn)涉及獲得所需IMC組合物流動(dòng)圖案，包括獲得完全涂覆的展示表面，最小化流動(dòng)線路(特別是金屬涂層)，以及最小化不需要的流動(dòng)。
如果展示表面包括肋、突起(內(nèi)部開(kāi)口)、或者復(fù)雜的表面，IMC組合物會(huì)不按所需要求流動(dòng)。設(shè)計(jì)可以包括附加的引導(dǎo)和/或促進(jìn)流動(dòng)的模具流道。通過(guò)生成增加零件厚度的區(qū)域，利用增加的基底壓縮性可以加強(qiáng)流動(dòng)?？傊?，可以改變產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，增加基底的壓縮從而促進(jìn)或引導(dǎo)IMC組合物流動(dòng)。
或者，如果展示表面靠近分界線、型芯、滑塊、關(guān)閉閥、內(nèi)部分界線或排出桿，模具設(shè)計(jì)需要引入設(shè)計(jì)用來(lái)限制IMC組合物流動(dòng)的元件，其中IMC組合物是在非常大的壓力作用下被引入模腔并且按照阻力最小的路徑前進(jìn)。因此，如果展示表面包括任何一種這些模具組件，通過(guò)這些組件IMC組合物會(huì)離開(kāi)展示表面，這些組件阻止IMC完全涂覆展示表面并會(huì)影響模具的功能。因此，要測(cè)評(píng)模具設(shè)計(jì)以確定IMC組合物是否會(huì)流進(jìn)這些模具組件或位置。壓力作用下所施加的IMC會(huì)進(jìn)入任何大于約.025mm的開(kāi)口。例如，排出或型芯桿通常具有.05或.075mm的間隙，并因此，如果展示表面包括有排出或型芯桿，IMC組合物就會(huì)進(jìn)入排出或型芯桿腔并最終使排出或型芯桿停止工作。對(duì)于分界線、型芯、滑塊、關(guān)閉閥和內(nèi)部分界線也是一樣的。如果確定了在展示表面上或其附近需要有一個(gè)這樣類型的組件，就要測(cè)評(píng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，以確定其是否包括的元件設(shè)計(jì)可以防止IMC組合物流進(jìn)或流出這些區(qū)域。例如，如果給定的模塑產(chǎn)品本身在展示表面周?chē)哂信c分界線一致的凸緣，就不需要進(jìn)行改進(jìn)。本身具有的凸緣可以用來(lái)限制流動(dòng)。然而，如果產(chǎn)品的自身構(gòu)造沒(méi)有這樣的特征，可以調(diào)整模具設(shè)計(jì)來(lái)引入流動(dòng)限制特征，防止IMC組合物不需要的流動(dòng)。
基于試驗(yàn)和/或流動(dòng)分析或者模具模擬，可以確定IMC注射器噴嘴的最佳位置，模具設(shè)計(jì)為每個(gè)噴嘴包括開(kāi)口或孔口。一旦確定了所需位置，就可以進(jìn)行附加的流動(dòng)模擬分析來(lái)確定或修正這個(gè)位置。
噴嘴優(yōu)選在模具自身周邊，并在展示表面的一個(gè)邊緣?？紤]到相對(duì)于模具的位置，IMC組合物噴嘴為可更換的模具組件，且因此噴嘴通道有助于模具維護(hù)。轉(zhuǎn)向相對(duì)于展示表面的位置，在展示表面邊緣的IMC噴嘴可以將與模塑過(guò)程相關(guān)的可視疵點(diǎn)最小化。流動(dòng)分析也可以用來(lái)確定是否需要多個(gè)的IMC組合物注射器并且確定多個(gè)注射器的最佳位置。更具體地，IMC組合物優(yōu)選這樣引導(dǎo)入模腔，使得展示表面的所有表面被平穩(wěn)涂覆，外觀不帶有流動(dòng)跡線。流動(dòng)分析確定IMC組合物注射器的最佳位置以獲得所需流動(dòng)。優(yōu)選層狀地流過(guò)展示表面。另外，可以根據(jù)如上所述的流動(dòng)加強(qiáng)器或限制器來(lái)測(cè)評(píng)噴嘴位置，以確定最佳的噴嘴布置。
參考圖31A-D，示出了四種不同的噴嘴布置形式。圖31A描繪了較小的、不太復(fù)雜的零件530，其中單一噴嘴62就足夠涂覆整個(gè)展示表面532。在這個(gè)實(shí)施例中，噴嘴位于展示表面的中心，在噴嘴62周?chē)乃蟹较蛏袭a(chǎn)生了層狀流動(dòng)534。圖31B-D描繪了帶有展示表面538的較大的和/或較復(fù)雜的零件536，單一噴嘴已經(jīng)不足以產(chǎn)生完全涂覆展示表面所必需的流動(dòng)水平。圖31B中，示出了在展示表面538兩側(cè)的兩個(gè)噴嘴62a和62b。結(jié)果產(chǎn)生了兩股獨(dú)立的IMC流540和542，其彼此相向流動(dòng)并在展示表面中央的結(jié)合條紋544處相遇。此外，在兩股獨(dú)立的IMC流彼此相遇時(shí)，形成了袋546和548。結(jié)果在完成的工件中可以看到結(jié)合條紋并且袋546和548未被涂覆。圖31C示出了優(yōu)于圖31B所示的兩個(gè)噴嘴布置。在此，噴嘴62c和62d在展示表面的同一側(cè)相互隔開(kāi)。結(jié)果，兩個(gè)噴嘴產(chǎn)生了統(tǒng)一的單一層狀流。這種布置中，流動(dòng)在展示表面的一側(cè)開(kāi)始并一起流向相反一側(cè)，從而不會(huì)產(chǎn)生結(jié)合條紋，氣袋也被最小化。此外，任何產(chǎn)生的氣袋鄰近展示表面邊緣，這是可以接受的。參考圖31D，如果需要更多的流動(dòng)，可以改進(jìn)模具來(lái)包含三個(gè)噴嘴布置62e，62f和62g；然而，三個(gè)噴嘴優(yōu)選還是這樣布置從而可以產(chǎn)生單一的層狀流動(dòng)。如果需要，可以改變單獨(dú)的噴嘴62e-g，以提供所需流動(dòng)。在此，噴嘴62f可以接收到75％的流動(dòng)而噴嘴62e和62g一共只接收到25％的流動(dòng)。雖然發(fā)現(xiàn)使用三個(gè)噴嘴足以獲得所需流動(dòng)，但也可以使用更多的噴嘴。另外，上面所說(shuō)的包括模具加熱和/或冷卻的流動(dòng)加強(qiáng)器也可以用于多個(gè)噴嘴布置來(lái)獲得所需流動(dòng)。
實(shí)際噴嘴的大小和構(gòu)造(包括內(nèi)徑)取決于涂覆展示表面所必須的IMC組合物的體積。優(yōu)選安裝的噴嘴可以拆卸清理和/或更換，噴嘴頂部構(gòu)造成和模腔壁形狀相對(duì)應(yīng)。
模具設(shè)計(jì)也可以包括樹(shù)脂注射器的測(cè)評(píng)和改進(jìn)，以確認(rèn)IMC組合物不會(huì)進(jìn)入樹(shù)脂注射器。樹(shù)脂噴嘴關(guān)于展示表面的位置是首先需要考慮的。如果樹(shù)脂噴嘴不在展示表面之內(nèi)或者不夠近，就沒(méi)有必要引入類似的流動(dòng)限制裝置。如果噴嘴在IMC組合物流動(dòng)的范圍之內(nèi)，優(yōu)選測(cè)評(píng)噴嘴的設(shè)計(jì)以確保IMC組合物不會(huì)進(jìn)入。如果確定IMC會(huì)進(jìn)入樹(shù)脂噴嘴，模具設(shè)計(jì)可以引入多種已討論過(guò)的限制凸緣中的一種，來(lái)防止IMC組合物進(jìn)入樹(shù)脂注射器。另外，模具設(shè)計(jì)可以包括冷卻加強(qiáng)系統(tǒng)來(lái)減少噴嘴周?chē)赡艹霈F(xiàn)的模具溫度的升高。
本發(fā)明包括進(jìn)行一系列的試驗(yàn)和/或新模具和特定聚合物材料的流動(dòng)分析，來(lái)最優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。模具設(shè)計(jì)中，根據(jù)特定的模具、特定的基底材料以及特定的IMC組合物確定系統(tǒng)的最終機(jī)器條件是很重要的。在模具設(shè)置中，必須聯(lián)系大量的變量從而在商業(yè)上可接受的時(shí)間范圍內(nèi)制造出可接受的零件。壓力、時(shí)間以及注塑機(jī)的其他設(shè)置會(huì)隨要加工產(chǎn)品的形狀和/或使用的聚合材料而變化。為了優(yōu)化注射過(guò)程中的這些及其他的關(guān)鍵操作參數(shù)，可以計(jì)算給定模具的容量，并根據(jù)計(jì)算和基底形成材料的密度，可以確定裝料量。可以嘗試不同機(jī)器變量直到確定在最短時(shí)間內(nèi)最佳、完全填充模具。優(yōu)選在這些實(shí)驗(yàn)中，給模具裝配一個(gè)或多個(gè)傳感器和/或檢測(cè)器，在改變不同的機(jī)器變量(如注射速度和壓力)時(shí)，測(cè)量壓力和/或溫度。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1.一種制造模具的方法，用在能夠制造至少一個(gè)表面被涂覆的模制品的模塑系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)包括(i)模塑機(jī)，所述模塑機(jī)包括一模具，所述模具具有第一和第二部分，所述第一和第二部分可以在打開(kāi)和閉合狀態(tài)之間操作并形成模腔，在所述模腔中形成所述模制品，以及(ii)分配裝置，用于在所述第一和第二部分處于所述閉合狀態(tài)時(shí)將一涂料組合物送入所述模具，所述方法包括a)測(cè)評(píng)所述制品和所述至少一個(gè)表面；b)近似模擬所述模腔內(nèi)的所述涂料組合物的流動(dòng)；c)在所述模具上為至少一個(gè)噴嘴確定優(yōu)選位置，通過(guò)所述噴嘴，所述涂料組合物被注入所述模腔；d)制造形成所述模腔形狀的所述模具部分，在所述模腔中可以形成所述制品，至少一個(gè)所述模具部分包括所述至少一個(gè)噴嘴的進(jìn)入孔，并且至少一個(gè)所述模具部分包括一利用基底壓縮性來(lái)控制所述涂料流動(dòng)的流動(dòng)控制器，以及e)可選擇地，安裝所述至少一個(gè)噴嘴到所述至少一個(gè)所述模具部分中。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述的近似模擬步驟包括進(jìn)行至少一個(gè)所述制品的流動(dòng)模擬分析，確定最佳的模具設(shè)計(jì)和所述涂料組合物，從而確定所述涂料組合物在所述制品上的最佳流動(dòng)路徑。
3.權(quán)利要求1或2的方法，還包括步驟確定優(yōu)選的所述制品形成材料和優(yōu)選的涂料組合物材料中的至少一種。
4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的方法，還包括步驟確定注射所述涂料組合物的最佳模具溫度和最佳基底溫度中的至少一種，從而產(chǎn)生所需流動(dòng)。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的方法，還包括步驟對(duì)所述模具進(jìn)行流動(dòng)模擬分析，以確定其他機(jī)器或模具參數(shù)。
6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的方法，其中所述流動(dòng)控制器包括一模腔形狀，所述模腔形狀具有至少一個(gè)改進(jìn)所述涂料組合物流動(dòng)的元件。
7.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法，其中所述流動(dòng)控制器包括模具流道、調(diào)整所述模具溫度以改變所述模腔至少一部分的溫度的裝置和凸緣中的至少一種。
8.權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的方法，其中所述模具包括至少一個(gè)用于測(cè)量機(jī)器和模具變量中的至少一項(xiàng)的傳感器。
9.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的方法，其中所述至少一個(gè)噴嘴為多個(gè)噴嘴，所述方法還選擇性地包括所述多個(gè)噴嘴的定位步驟，以使所述涂料組合物在所述至少一個(gè)表面上的流動(dòng)為層狀。
10.權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的方法，還包括步驟設(shè)計(jì)所述至少一個(gè)注射器。
權(quán)利要求
1.一種制造模具的方法，用在能夠制造至少一個(gè)表面被涂覆的模制品的模塑系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)包括(i)模塑機(jī)，所述模塑機(jī)包括一模具，所述模具具有第一和第二部分，所述第一和第二部分可以在打開(kāi)和閉合狀態(tài)之間操作并形成模腔，在所述模腔中形成所述模制品，以及(ii)分配裝置，用于在所述第一和第二部分處于所述閉合狀態(tài)時(shí)將一涂料組合物送入所述模具，所述方法包括a)測(cè)評(píng)所述制品和所述至少一個(gè)表面；b)近似模擬所述模腔內(nèi)的所述涂料組合物的流動(dòng)；c)在所述模具上為至少一個(gè)噴嘴確定優(yōu)選位置，通過(guò)所述噴嘴，所述涂料組合物被注入所述模腔；d)制造形成所述模腔形狀的所述模具部分，在所述模腔中可以形成所述制品，至少一個(gè)所述模具部分包括所述至少一個(gè)噴嘴的進(jìn)入孔；以及e)可選擇地，安裝所述至少一個(gè)噴嘴到所述至少一個(gè)所述模具部分中。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述的近似模擬步驟包括進(jìn)行至少一個(gè)所述制品的流動(dòng)模擬分析，確定最佳的模具設(shè)計(jì)和所述涂料組合物，從而確定所述涂料組合物在所述制品上的最佳流動(dòng)路徑。
3.權(quán)利要求1或2的方法，還包括步驟確定優(yōu)選的所述制品形成材料和優(yōu)選的涂料組合物材料中的至少一種。
4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的方法，還包括步驟確定注射所述涂料組合物的最佳模具溫度和最佳基底溫度中的至少一種，從而產(chǎn)生所需流動(dòng)。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的方法，還包括步驟對(duì)所述模具進(jìn)行流動(dòng)模擬分析，以確定其他機(jī)器或模具參數(shù)。
6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的方法，其中所述模腔形狀包括至少一個(gè)改進(jìn)所述涂料組合物流動(dòng)的元件。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述改進(jìn)元件為模具流道、調(diào)整所述模具溫度以改變所述模腔至少一部分的溫度的裝置和凸緣中的至少一種。
8.權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的方法，其中所述模具包括至少一個(gè)用于測(cè)量機(jī)器和模具變量中的至少一項(xiàng)的傳感器。
9.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的方法，其中所述至少一個(gè)噴嘴為多個(gè)噴嘴，所述方法還選擇性地包括所述多個(gè)噴嘴的定位步驟，以使所述涂料組合物在所述至少一個(gè)表面上的流動(dòng)為層狀。
10.權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的方法，還包括步驟設(shè)計(jì)所述至少一個(gè)注射器。
全文摘要
一種設(shè)計(jì)和制造模具的方法，用于制造至少一個(gè)表面被涂層涂覆的制品。該方法包括測(cè)評(píng)制品設(shè)計(jì)，以確定模具可能的流動(dòng)性能、涂料組合物的最佳流動(dòng)、以及涂料組合物注射器的最佳位置?；谠摐y(cè)評(píng)設(shè)計(jì)和制造模具。
文檔編號(hào)B29C45/76GK1723108SQ200380105586
公開(kāi)日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者道格拉斯·麥克貝恩, 埃利奧特·施特勞斯, 約翰·湯姆森 申請(qǐng)人:阿姆諾洼化學(xué)有限公司