專利名稱：具有金屬或木質(zhì)表面區(qū)域的改進(jìn)成型部件及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及注射成型塑料部件，該部件具有塑料基片和由片材制成的表面部分，片材可以是金屬箔、木質(zhì)薄板或類似的半剛性片材。本發(fā)明還涉及一種制造這些部件的方法，其中片材均勻地與塑料基片保持一致并粘附在塑料基片上，而邊緣以非常有效并且美觀的方式固定。部件制成具有良好的外觀、精確的尺寸、較薄的部件橫截面以及穩(wěn)定可靠的邊緣覆蓋物。
有多種方法用于利用注射成型工藝為成型塑料部件的表面提供由金屬、木材或者紙材制成的表面層或表面嵌入物，以及將金屬和/或木質(zhì)表面工件預(yù)插入或放入到模具前方或內(nèi)部。在美國(guó)專利5,837,086中，注射成型制品設(shè)有一層金屬箔。該金屬箔在任一側(cè)位于具有塑料層的層疊內(nèi)。疊片放置在注射成型模具并且熔融塑料壓在塑料層表面上。
EP1,132,189說(shuō)明了在使金屬表面層與模具保持一致的過(guò)程中將金屬箔表面層應(yīng)用到注射成型塑料基片上，以及將金屬邊緣折回到塑料邊緣以隱藏塑料基片，并提供金屬到塑料基片的機(jī)械連接。可以在箔和基片之間使用粘附層，以助于形成可靠的連接。
DE4228283說(shuō)明了使用嵌入成型塑料以覆蓋纖維或塑料膜裝飾層的邊緣。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)制品和方法中的一些缺點(diǎn)和/或問(wèn)題，提供由木材、金屬或者其它半剛性片材制成的具有美觀的、均勻粘結(jié)以及耐用表面部分的改進(jìn)的注射成型部件。這些成型品具有較薄的尺寸、電磁屏蔽功能、帶有金屬或木材真實(shí)觸覺(jué)的美感和/或耐用性的理想組合。
根據(jù)本發(fā)明，提供改進(jìn)的部件，其中成型塑料制品具有一個(gè)帶有半剛性片材粘附表面區(qū)域的塑料基片部件，半剛性片材選自由金屬、木材或基于木材的紙制產(chǎn)品構(gòu)成的組，且片材邊緣的至少一部分以及與該邊緣相鄰的片材表面區(qū)域由一個(gè)成型于其上的、塑料覆蓋邊緣的部件疊蓋。優(yōu)選地，該表面區(qū)域由薄金屬片或箔或薄木質(zhì)片或薄板提供。在一個(gè)實(shí)施例中，該片材是一個(gè)層疊結(jié)構(gòu)，包括片材、內(nèi)部粘結(jié)層和位于該片材層相對(duì)的表面上的保護(hù)背襯層，該背襯層粘結(jié)或者粘附到該基片塑料上，且優(yōu)選地，該粘結(jié)層為聚酰胺粘合劑。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的成型塑料制品具有成型于其上的連續(xù)塑料基片部件，其還為片材的至少一部分厚度提供保護(hù)性邊緣厚度覆蓋物。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為一種用于制備具有片材表面工件的成型塑料制品的方法，包括下列步驟(a)為模腔提供預(yù)切割的片材表面工件(b)在第一成型步驟中成型具有粘結(jié)片材工件的基片塑料組件，其中片材工件具有邊緣和表面區(qū)域；(c)在第二成型步驟中成型邊緣-覆蓋部件，其覆蓋片材邊緣的至少一部分以及與該邊緣相鄰的片材表面區(qū)域，但不是位于制品表面的區(qū)域。優(yōu)選地，該預(yù)切割的片材表面工件在第一成型步驟中粘附到連續(xù)塑料基片上，并提供邊緣厚度覆蓋物，該邊緣厚度覆蓋物覆蓋片材周圍邊緣的至少一部分厚度。優(yōu)選地，在該方法中采用的片材為層疊結(jié)構(gòu)，包括片材、內(nèi)部粘結(jié)層和位于該片材層相對(duì)的表面上的保護(hù)背襯層，該背襯層粘結(jié)或者粘附到基片塑料上，并在成型步驟中保護(hù)粘結(jié)層。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法中，成型于其上的邊緣覆蓋部件直接提供給基片塑料部件，而沒(méi)有中間整理，修剪或加工，其中基片塑料部件具有從第一成型步驟產(chǎn)生的粘附片材。還可以發(fā)現(xiàn)用提供導(dǎo)流器效果的模具設(shè)計(jì)進(jìn)行第二成型步驟具有優(yōu)點(diǎn)，其中導(dǎo)流器效果具有(a)用于邊緣覆蓋塑料部件材料的主導(dǎo)流腔，該主導(dǎo)流腔大致圍繞周圍片材邊緣區(qū)域并位于其外側(cè)和(b)片材邊緣腔，其接收在大致不平行于片材周圍邊緣的方向上的邊緣覆蓋材料流。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為一種用于制備具有片材表面工件的成型塑料制品的方法，包括下列步驟(a)為模腔提供預(yù)切割的片材表面工件和(b)在成型步驟中，在片材表面工件上成型基片塑料組件；其中片材為層疊結(jié)構(gòu)，包括由薄半剛性片材制成的前表面相對(duì)層，其中薄半剛性片材選自由金屬、木材或基于木材的紙制產(chǎn)品構(gòu)成的組；內(nèi)部粘結(jié)層和位于與該片材層相對(duì)的表面上的保護(hù)背襯層，該背襯層連結(jié)或者粘附到基片塑料上，并在成型步驟中保護(hù)粘結(jié)層。優(yōu)選地，該粘結(jié)層為聚酰胺粘合劑，且優(yōu)選地，外部保護(hù)背襯層材料與基片塑料一樣或與基片塑料粘合。


圖1是根據(jù)本發(fā)明所準(zhǔn)備的一個(gè)樣本部件前側(cè)的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明所準(zhǔn)備的一個(gè)樣本部件，沿著圖1中A-B線的截面圖。
圖3是第一部件成型步驟的截面圖。
圖4是第二部件模具的截面圖。
圖5是第二部件成型步驟的截面圖。
本發(fā)明提供了改進(jìn)的注射成型制品，其具有由片材制成的美觀耐用的表面區(qū)域，其中片材可以是木材、金屬或者其它不包括纖維或塑料膜的半剛性片材。雖然諸如金屬和木材的片材提供了理想的美感和耐用性，但是由于它們較大的厚度、剛性以及難以均勻一致并粘附到塑料基片部件上和覆蓋并固定在邊緣區(qū)域上，因此它們不易用在制備薄而美觀的塑料部件的注射成型工藝中。通過(guò)諸如靜電沉積、真空沉積、等離子蒸汽沉積的成型后工藝而得到裝飾金屬表面效果是已知的，但表面光潔度低于這樣的程度，以至于它們不能使涂層產(chǎn)品具有真實(shí)的金屬觸覺(jué)，特別地也不耐磨。類似地，可以提供貼花或者其它木質(zhì)或金屬外表效果，但也缺少真實(shí)、自然材料的真實(shí)觸感。令人驚訝的是，根據(jù)本發(fā)明，剛性更大的片材，其可以是薄金屬片或木材薄板或者相似的半剛性片材，用于在注射成型部件上提供表面區(qū)域，其通過(guò)牢固固定的邊緣均勻地粘接到下面的塑料基片上。
一些半剛性片材可用于根據(jù)本發(fā)明的表面區(qū)域。這包括各種金屬薄片或箔，木材薄板或薄片，或其它相似的基于木材剛性材料，例如紙、紙板或者變化的紙制品。
例如，金屬箔可以是鋁、銅、鋼、不銹鋼、鋅、鎂、青銅、黃銅、鈦、金、銀或者其它貴金屬，包括這些金屬的合金、鍍層、電鍍或者其它加工過(guò)的金屬箔或片，包括鍍鎳鋼、鍍銅鋼、鍍鉻鋼、鍍錫鋼和鍍鋅鋼的箔或片。通常，所選擇的合適金屬和金屬合金具有從30千兆帕斯卡(Gpa)至250Gpa的彈性模量，密度從1.5克每立方厘米(gm/cc)至22gm/cc，并且布氏硬度數(shù)值(HB)為15至500千克每平方毫米(Kg/mm2)。優(yōu)選地該片材為鋁合金，這是基于它良好的成形特點(diǎn)和外形多樣性以及外形加工特性的組合特性。
基于木材的材料包括紙、紙板或者變化的紙產(chǎn)品，包括但不限于1)纖維填料和以卷狀或片狀涂層、浸漬、包覆、表面涂色、表面修飾或者印花的纖維素纖維織物板，2)多層紙或紙板、描圖紙或薄玻璃紙和其它光滑透明或者半透明紙、合成紙和紙板、涂有高嶺土或者其它無(wú)機(jī)物的紙，3)起皺紙和紙板。
木材包括薄片，其可以是一層或多層，并可以包括厚度不超過(guò)6mm的不同天然木材類型?？梢允褂玫囊话泐愋偷哪静陌ê芏嘁阎牟煌烊荒静模淇梢砸员∑虮“宓男问教峁?，包括軟木、damoburl、白無(wú)花果、桃花心木、猴子果木(makore)、紅木、柚木、紫檀木、烏木、鳥(niǎo)眼楓木、白胡桃木、南方銀樺樹(shù)、竹子、胡桃木、樺樹(shù)、云杉、銀爪鐵木、卷曲楓、硬楓和山毛櫸樹(shù)。優(yōu)選地木片材料包括經(jīng)過(guò)處理和/或加襯而使它們更加柔韌并防止其裂開(kāi)的天然木材薄板，從而適于用在這種類型的方法中。優(yōu)選地木片材料包括橡膠浸漬木材，例如可購(gòu)買商標(biāo)名稱為Tennage的這種類型的薄板產(chǎn)品，其中橡膠使木材更加柔軟和柔韌易于加工，而同時(shí)木材保持天然木材的紋理和氣味并具有改進(jìn)的抗裂性、耐用性、防水性和防紫外功能。通常，適合的木材(未干透的)的密度處于0.10gm/cc至1.5gm/cc之間。斷裂模量(靜態(tài)彎曲)值處于0.0150Gpa至0.500Gpa之間，彎曲模量(靜態(tài)彎曲)值處于3Gpa至30Gpa之間。
與已經(jīng)用于注射成型部件表面區(qū)域或?yàn)榱搜b飾目的的織物，如皮革或塑料薄片相比，根據(jù)本發(fā)明所使用的表面材料通常剛性更大(更高的模量)、不均勻、難以均勻保持一致以及粘結(jié)到塑料基片部件和/或難以在邊緣區(qū)域覆蓋和固定。
通常，這些半剛性片材厚度范圍為0.01mm至6.0mm。優(yōu)選地，為了提供材料最有效的使用并使部件厚度最小，材料的厚度小于2.0mm，更優(yōu)選地小于1.0mm，更優(yōu)選地小于0.5mm，最優(yōu)選地小于0.3mm。為了提供操作時(shí)足夠的強(qiáng)度以及耐用性，選定的片材厚度應(yīng)當(dāng)至少為2.0mm，優(yōu)選地至少為1.0mm，更優(yōu)選為至少0.1mm，最優(yōu)選為至少0.01mm。
取決于在注射成型步驟中所需的成型、保持一致或模壓量，當(dāng)塑料熔液注射到模具內(nèi)時(shí)，具有期望片材或?qū)雍穸鹊膬?yōu)選半剛性片材可以進(jìn)一步變形。這樣，就可能賦予特定的復(fù)雜和/或詳細(xì)的形狀和/或在半剛性片材上雕刻，例如模壓和銳角。
在使用這些片材的注射成型工藝中，在片材的背面和塑料基片之間實(shí)現(xiàn)牢固且均勻的粘結(jié)很重要，其中塑料基片對(duì)著片材注射成型。如果該粘結(jié)和粘附不夠牢固，則片材的表面層通常會(huì)產(chǎn)生可見(jiàn)的氣泡或不連續(xù)，并且與塑料基片具有非常明顯的分層。在很多情況下，在注射成型步驟之前，需要一層涂到片材背面的中間粘結(jié)層。這種粘結(jié)劑需要從化學(xué)特性和耐熱性方面進(jìn)行選擇，以便在注射成型過(guò)程中，提供兩種材料之間充分的粘結(jié)并保持均勻固定，并位于片材的整個(gè)表面上。合適的粘結(jié)劑的例子包括一般類型的粘結(jié)劑混合物1)活性預(yù)聚物粘結(jié)劑低分子量至中分子量預(yù)聚物用作粘結(jié)材料。這些粘結(jié)材料在一個(gè)或兩個(gè)組分系統(tǒng)中得到。一旦固化，預(yù)聚物生成化學(xué)交聯(lián)熱固性聚合物粘結(jié)劑。例如環(huán)氧粘結(jié)劑，聚氨酯粘結(jié)劑，硅酮膠。
2)熱聚合物熔體粘結(jié)劑很多熱塑性材料可以以它們的塊/層狀形式用作粘結(jié)劑。聚合物受熱到足以使要粘結(jié)的表面變濕，并在冷卻時(shí)重新凝固。聚烯烴類主要是包含EVA、丙烯酸和其它作為粘附活性劑的極性基的共聚烯烴混合物，但它們也可以與樹(shù)脂和其它組分混合。共聚酰胺、共聚酯、熱塑性聚氨酯是其它類型的熱聚合物熔體粘結(jié)劑。
3)活性單體具有與溶劑相似密度(solvent like consistency)的低分子量單體用作粘結(jié)劑。通過(guò)光、熱和無(wú)氧來(lái)實(shí)現(xiàn)聚合。丙烯酸樹(shù)脂和氰基丙烯酸鹽粘合劑是單體粘結(jié)系統(tǒng)。
可以使用包含一層或多層的粘結(jié)膜。如果多層，復(fù)合薄膜或者通過(guò)其它已知技術(shù)層疊得到的膜可以以層的組合以及選定表面的形式使用，以提供粘結(jié)，特別是在一側(cè)的片材(如金屬)以及在另一側(cè)的塑料基片或背面層(例如ABS)的粘結(jié)。
然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)大多數(shù)用于將金屬或者木材粘結(jié)到塑料上的粘結(jié)劑在涂到金屬/木材上，然后直接暴露在熔化的注射成型塑料的高溫、剪切和壓力下時(shí)，由于粘結(jié)劑的熱退化以及注射塑料的高壓流而使粘結(jié)劑從表面上離開(kāi)，或者由于交聯(lián)粘結(jié)劑在金屬/木材接觸塑料基片之前的過(guò)早熱固化，在注塑成型過(guò)程中，粘結(jié)劑不能有效地將這些材料均勻粘結(jié)到塑料上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果片材、粘結(jié)劑和保護(hù)背襯材料(將在下文中進(jìn)一步討論)最初粘結(jié)在一起，而避免將粘結(jié)劑直接暴露于熔化的注射成型塑料，則片材可以采用范圍更廣的粘結(jié)劑。
在本發(fā)明的另一方面，當(dāng)片材具有粘結(jié)層時(shí)，一個(gè)某種類型的“背襯”或者保護(hù)層可以有利地在任何處理或傳送步驟中用于保護(hù)粘結(jié)劑，以便在注射成型步驟之前防止發(fā)粘粘結(jié)劑粘住任何不期望的物品，并且在注射成型過(guò)程中防止粘結(jié)層和任何熱敏感片材受到來(lái)自熔融注射塑料流體的溫度和剪切力的影響。熱塑性背襯可以是塑料膜或者塑料片，例如PC、PET、ABS、PBT、PA66、PP、HIPS和這些材料中任意兩種的混合體。用于選擇合適背襯的標(biāo)準(zhǔn)包括粘結(jié)劑抗來(lái)自注射成型基片的剪切力和熱量影響所需的防護(hù)及其與注射成型基片之間的兼容性和/或粘結(jié)性。
在注射成型之前將粘結(jié)劑和背襯施加到片材上，也可以按順序或同時(shí)施加。如果按順序施加，則可以通過(guò)噴射層、層狀膜或者類似的已知涂層或涂敷技術(shù)提供粘結(jié)層，接著以相同的方式以及在合適的加熱條件下實(shí)現(xiàn)背襯的施加。優(yōu)選地，粘結(jié)層和背襯層同時(shí)涂到片材上，優(yōu)選地以薄膜材料的形式并通過(guò)采用適合的熱量和壓力條件粘結(jié)在一起。加熱步驟可包括火焰分層、電磁輻射粘結(jié)或加熱壓輥分層、平板床分層或者類似方式。
為了便于部件制作的需要，可以通過(guò)諸如已知深拉工藝的已知技術(shù)對(duì)帶有粘結(jié)劑和背襯的片材表面工件進(jìn)行剪切、模鍛、成型和或預(yù)成型，用于準(zhǔn)備插入到模具中的預(yù)成型形狀。取決于制成品的設(shè)計(jì)，顯然使用在物品不同表面部分的片材類型是不同的。
通過(guò)參考附圖，可以更好地理解本發(fā)明的產(chǎn)品和方法。圖1表示根據(jù)本發(fā)明所準(zhǔn)備的樣品(1)，其包括木材薄板表面區(qū)域(10)和在注射成型過(guò)程中利用模具設(shè)置在木材薄板上的模壓標(biāo)識(shí)(5)，和第二成型于其上的(molded-on)邊緣覆蓋部件(30)。圖2是沿直線AB的截面圖，其表示在片材表面工件的外部邊緣處帶有周圍邊緣區(qū)域(19)的木材薄片材料表面工件(10)，片材表面工件被成型于其上的邊緣覆蓋部件覆蓋。圖2中表示第一或基片塑料部件(20)和第二成型于其上的邊緣覆蓋部件(30)。
圖3是一個(gè)截面圖，表示在一個(gè)部件內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的第一成型步驟以及第一基片部件的成型，該部件也具有內(nèi)部開(kāi)口，內(nèi)部開(kāi)口穿過(guò)塑料部分并相似地設(shè)有成型于其上的邊緣覆蓋部件。在該圖中，第一模具部件(50)，其可以稱為“芯體”，具有與其緊密相對(duì)的第二模具部件(70)，其可以稱為第一“腔體”。這樣產(chǎn)生了分型線(65)。將片材表面工件(10)置于模具內(nèi)，且第一部件塑料材料(20)已經(jīng)注射?？梢钥吹剑尚嗡芰喜考脑搮^(qū)域(以及在片材工件的相應(yīng)位置上)內(nèi)將產(chǎn)生兩個(gè)孔或開(kāi)口，該開(kāi)口與第二模具部件的區(qū)域70A和70B對(duì)應(yīng)，并由其形成。預(yù)切割的片材工件(10)最初位于第二模具部分中，且將位于成形部件上的片材表面保持與模具的內(nèi)側(cè)相對(duì)，例如通過(guò)粘結(jié)帶或真空源工件(圖中未表示)。
將預(yù)切割片材切割成略小于其所位于的腔體表面的面，這樣有利于獲得片材的良好表面特性，且有利于后續(xù)邊緣覆蓋成型步驟。換句話說(shuō)，預(yù)切割片材的邊緣不超出腔體的邊或者端壁，而是留了一個(gè)較小的間隙，其內(nèi)填充有形成該基片的熔融注射塑料。當(dāng)該間隙被填充時(shí)，將形成一個(gè)保護(hù)邊緣厚度的覆蓋物，在圖2、3、4和5中由附圖標(biāo)記15表示。從而由第一步驟形成的注射塑料將優(yōu)選地覆蓋片材周圍邊緣(13)厚度的至少一部分。該間隙優(yōu)選地處于0.3至2毫米(mm)之間，優(yōu)選地大約為0.75mm。
以足以填充模具的速度和壓力將用于基片或者第一部件(20)的熔融塑料材料通過(guò)注射口(圖中未表示)注射到模具內(nèi)，完全覆蓋片材工件，將片材工件壓向模具表面，并將塑料粘結(jié)到片材工件的背側(cè)(12)。注射塑料材料通常還覆蓋片材周圍邊緣(13)和位于開(kāi)口或孔處的片材的內(nèi)部邊緣(14)的壓縮厚度。
在圖3和4中，成型于內(nèi)部的限流器(22)的使用也是已知的，為了示例的目的，僅顯示部件的一側(cè)。如下文所述，限流器的使用是一種方法，當(dāng)增加邊緣覆蓋部件時(shí)，其可以便于第二部件塑料材料適當(dāng)?shù)亓鬟^(guò)片材周圍邊緣(13)。在第一部件成型步驟中，可選的“芯體背襯”模具部分(52)在圖3中被顯示為突出的(而在用于第二部件模制的圖4中是縮回的)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)這些區(qū)域在第二成型步驟之前縮回時(shí)，具有位于第一基片材料背側(cè)的成型于內(nèi)部(molded-in)的流體通道，其可以為塑料材料提供流動(dòng)空間并從注射口流動(dòng)并引導(dǎo)熔融的第二邊緣覆蓋材料。如下文進(jìn)一步所述，成型于內(nèi)部的流體通道工藝的采用使得在多個(gè)內(nèi)部片材邊緣(14)處提供成型于內(nèi)部的邊緣覆蓋部件變得更為簡(jiǎn)單，實(shí)際上沒(méi)有將中間成型件從第一模具部件(“芯體”)中取出。這也是一個(gè)非常有利的模具和部件設(shè)計(jì)，與恰當(dāng)定位的，用于根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的第二成型步驟的“沖擊”表面相結(jié)合使用。這些流體通道提供了第二部件塑料的流動(dòng)，其通常來(lái)自基片后部，然后被引導(dǎo)以對(duì)著沖擊與片材表面和邊緣大致相對(duì)的模具上的“沖擊”表面。如下文所述的，從而這些沖擊表面是一種優(yōu)選的工藝，從一個(gè)方向在向片材邊緣上引導(dǎo)該塑料流，該方向大致垂直于片材表面(與大致平行的流體相對(duì))。
圖4是在第二成型步驟和形成根據(jù)本發(fā)明的第二基片部件之前的模具構(gòu)造的截面圖。在該圖中，第二模具部件已經(jīng)移除，并被第三模具部件(80)(其可以稱為“第二腔體”)代替，類似地，第三模具部件與第一模具部件(50)緊密相對(duì)以形成分型線(65)?？梢钥闯?，帶有片材表面區(qū)域的第一部件保持在第一模具部件上?？梢钥闯龅谌＞卟考膮^(qū)域80A和80B會(huì)在成形塑料部件上形成兩個(gè)開(kāi)口。“芯體背襯”(52)已縮回到芯體模具部件中以形成第二成型材料的流體通道(84)。通常還具有成型于內(nèi)部的流體通道(如圖6所示并在下文中進(jìn)一步描述)，其將主注射點(diǎn)連接到內(nèi)部片材邊緣位置和如圖所示圍繞開(kāi)口提供材料流的成型于內(nèi)部的流體通道(84)，以及內(nèi)部片材邊緣上。
可從圖4中所示模具構(gòu)造的左側(cè)以及下文中進(jìn)一步的描述可以看出，對(duì)于第二邊緣覆蓋部件而言，根據(jù)本發(fā)明所優(yōu)選地使用的部件/模具設(shè)計(jì)在開(kāi)口腔體(88)處采用不均勻的厚度，這導(dǎo)致形成的部件壁具有不均勻的厚度。這樣提供了作為“導(dǎo)流器”的較大橫截面流體區(qū)域(用具有尺寸X和Y的附圖標(biāo)記83表示)和較小的片材邊緣腔體部分(用具有尺寸X′和Y′的附圖標(biāo)記82表示)。以這種方式，注射熔融塑料首先大致周向地圍繞片材工件的周長(zhǎng)流動(dòng)，但從周圍片材邊緣/分界面移除以填充大部分腔體空間。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了獲得這些益處并減少下文所述的片材“脫模”，導(dǎo)流器(X乘以Y)的橫剖面積需要比腔體區(qū)域在片材邊緣腔體處和其上的面積(X′乘以Y′)至少大10％。
在圖4中，還表示了成型在第一部件內(nèi)的“限流器”(22)，為了圖示的目的，只成型在右側(cè)。隨著熔融樹(shù)脂進(jìn)入片材周圍邊緣區(qū)域，限流器可用于進(jìn)一步縮小并限制熔融樹(shù)脂的流道。如下文所述，“限流器”產(chǎn)生導(dǎo)流效果，并首先沿著通道(83′)引導(dǎo)第二注射成型材料，然后越過(guò)該限制以相對(duì)于片材表面平面更為垂直的方向進(jìn)入邊緣腔體區(qū)域(82′)并流至片材頂部。由于熔融塑料的主體沿大致平行的方向在腔體(83′)的導(dǎo)流器或主流體通道內(nèi)流動(dòng)，因此需要導(dǎo)流器在片材邊緣腔體內(nèi)相對(duì)于片材的高度足夠高，以便保護(hù)片材避免受到流體和剪切力的影響。以這種方式，片材邊緣腔體(圖4中的82′)中的塑料流動(dòng)力將不會(huì)使片材從基片分離或分層和/或在內(nèi)部使片材本身分層。
圖4中所示的模具還構(gòu)造成以基本垂直于沖擊表面(23)的方向，從位于第一部件背面上的成型于內(nèi)部的流體通道(84)圍繞開(kāi)口流入到內(nèi)部片材邊緣區(qū)域。模具部件(80)還設(shè)計(jì)為符合并緊密地靠著片材表面裝配和/或優(yōu)選地在第二部件腔體區(qū)域和片材表面區(qū)域之間設(shè)有“擠壓肋”(81)，以防止任何第二成型材料“噴濺”到目標(biāo)腔體區(qū)域外部，并避免形成位于片材和第二腔體(在成形工件的片材表面上)之間的層或工件，以及避免在當(dāng)部件從模具中移除時(shí)在片材表面產(chǎn)生表面裂紋。
圖5是在第二成型步驟過(guò)程中以及在第二基片部件塑料材料注射后，模具構(gòu)造的截面圖?？梢钥闯?，第二部件材料(30)已經(jīng)注射，填充到全部流體通道內(nèi)，且如圖中30A所示，在周圍邊緣區(qū)域覆蓋并固定片材，如圖中30B所示，在內(nèi)部邊緣區(qū)域覆蓋并固定片材。
根據(jù)本發(fā)明的塑料制品可以利用已知的多部件成型工藝預(yù)制。一種優(yōu)選的多部件成型工藝(也稱為雙點(diǎn)注射成型(two-shot injectionmolding))通常通過(guò)制備第一成型部件(“第一點(diǎn)(shot)”)來(lái)完成，第一成型部件具有在至少兩個(gè)模具部件(通常稱為“芯體”和“腔體”)之間的粘結(jié)或分層片材表面工件，將成型的第一部件或中間件留在其中一個(gè)模具部件(“第一模具部件”)中(或其上)，然后(a)在至少一個(gè)不同的模具部件上移動(dòng)，(b)將第一模具部件移動(dòng)到與另一個(gè)模具部件相對(duì)的位置，或(c)在模具內(nèi)使用滑動(dòng)或可移動(dòng)部件以提供另一個(gè)腔體。以這種方式，形成與期望的成型于其上的邊緣覆蓋部件相對(duì)應(yīng)的第二腔體，并用期望的塑料材料填充。
一種可選的多部件成型工藝(也稱為嵌入注射成型)通常通過(guò)以下步驟完成首先成型第一成型部件或中間件(“第一點(diǎn)”)，第一成型部件在一套組模具部件中具有粘結(jié)或分層片材表面工件，移除中間件并將其傳送到第二套模具部件中，用于注射成型第二部件。第二模具設(shè)計(jì)成使其按照需求與第一注射成型部件接觸，以形成與期望的成型于其上的邊緣覆蓋部件相對(duì)應(yīng)的腔體。
如上文所述，第一或基片部件可以通過(guò)常用的公知成型技術(shù)來(lái)預(yù)制，該公知成型技術(shù)適于提供所需的具有定位恰當(dāng)且粘結(jié)充分的片材表面工件的塑料基片或底部部件。優(yōu)選的成型工藝為通過(guò)準(zhǔn)備預(yù)切割片材工件的注射成型，該工件在注射成型過(guò)程中可以在注射成型工件內(nèi)恰當(dāng)定位并充分固定到內(nèi)部模具表面。在注射成型步驟中，熔融塑料注射入模具，填充模具，使片材工件與模具形狀一致，同時(shí)將片材工件層疊或粘結(jié)到塑料上。如上所述，片材工件具有粘結(jié)劑和背襯層，背襯層保護(hù)粘結(jié)劑并便于粘結(jié)/層疊至基片部件上的步驟或工藝。其它用于形成基片和/或粘附片材的合適方法包括壓力成型，高頻(RF)焊接，超聲焊接，熱成型，注射壓力成型，氣體輔助注射成型，結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型，微發(fā)泡成型工藝，層狀注射成型，水注射成型，外部氣體成型，剪切控制定向成型，和氣體反作用壓力注射成型。
也可以類似地采用熱固性塑料利用用于反應(yīng)注射成型或樹(shù)脂轉(zhuǎn)化成型的已知工藝準(zhǔn)備片材層疊塑料基片部件。
如果合適，任何模具部件的模具表面可以具有任何已知的表面拋光紋理，這種表面拋光紋理用于片材表面工件的暴露部分(取決于所采用的片材類型)，塑料材料暴露部分的外觀或紋理，或者為下面粘附或粘貼片材表面工件或成型于其上的邊緣覆蓋部件提供期望的表面。然后，在注射步驟中，塑料進(jìn)入模具，填充模具，使片材工件與模具形狀一致并使片材或基片材料表面具有模具表面/紋理。
通常，第一基片部件可以由范圍很寬的塑料材料準(zhǔn)備，包括諸如聚氨酯，環(huán)氧樹(shù)脂或熱固性硅樹(shù)脂的熱固性塑料和諸如聚碳酸酯(“PC”)，ABS，聚丙烯(“PP”)，耐沖擊性聚苯乙烯(“HIPS”)，聚乙烯(“PE”)，聚酯，聚縮醛，熱塑形彈性體，熱塑形聚氨酯(“TPU”)，尼龍，離子交聯(lián)聚合物(例如，Surlyn)，聚氯乙烯(“PVC”)的熱塑性塑料，并包括這些熱固性塑料中兩種或多種的混合物，例如PC和ABS。這些材料可以包含顏料，添加劑和/或填料，這些顏料，添加劑和/或填料有利于任何所需成本和/或諸如表面外觀，抗引燃性，模量，韌性和電磁干擾屏蔽的性能特征。第一塑料基片部件的塑料材料可以與第二邊緣覆蓋部件所采用的材料一樣或不同，從而可以在最終的成型制品準(zhǔn)備完后，不容易與第二部件區(qū)分，或者可以不與第二部件混淆。這取決于兩個(gè)塑料材料之間是否有可見(jiàn)的邊界。
通常，與第一基片部件一樣，成型于其上的邊緣覆蓋部件，可適用的，可以由范圍很寬的塑料材料準(zhǔn)備，包括諸如聚氨酯，環(huán)氧樹(shù)脂或熱固性硅樹(shù)脂的熱固性塑料和諸如聚碳酸酯(“PC”)，ABS，聚丙烯(“PP”)，耐沖擊性聚苯乙烯(“HIPS”)，聚乙烯(“PE”)，聚酯，聚縮醛，熱塑形彈性體，熱塑形聚氨酯(“TPU”)，尼龍，離子交聯(lián)聚合物(例如，Surlyn)，聚氯乙烯(“PVC”)的熱塑性塑料，并包括這些熱固性塑料中兩種或多種的混合物，例如PC和ABS。這些材料可以包含顏料，添加劑和/或填料，這些顏料，添加劑和/或填料有利于任何所需成本和/或諸如表面外觀，抗引燃性，模量，韌性和電磁干擾屏蔽的性能特征。第二部件材料的選擇取決于獲得與第一部件期望的粘合和具有期望加工性能和最終部件外觀及性能的片材。
通常，成型于其上的邊緣覆蓋部件的尺寸(如圖5中的尺寸m、n和p所示)將取決于成型部件設(shè)計(jì)及片材工件可以切割和位于第一部件上的緊密和準(zhǔn)確性程度。為了補(bǔ)償(且更一致地提供理想的邊緣，如果有的話)片材工件尺寸較大的可變性，片材邊緣切割的不規(guī)律性，和/或片材工件在模具中位置的可變性，可能需要較長(zhǎng)的平均覆蓋尺寸，如圖5中的尺寸m所示(也就是說(shuō)，覆蓋靠近邊緣的較大片材區(qū)域)。通常，對(duì)于大多數(shù)片材類型和成型部件設(shè)計(jì)，平均覆蓋間距需要至少為0.1毫米(mm)，優(yōu)選地至少為0.2mm，更優(yōu)選地至少為0.3mm，且最優(yōu)選地至少為0.5mm。還應(yīng)該注意，對(duì)于特定的期望部件美感，例如標(biāo)識(shí)成型在片材表面邊緣或類似物上，可以采用變化和/或顯著的較大覆蓋間距。在這種情況下，這種美觀表面的覆蓋間距顯然不用于“計(jì)算”平均覆蓋間距，只有設(shè)計(jì)或目標(biāo)覆蓋間距對(duì)于單獨(dú)邊緣覆蓋的覆蓋區(qū)域是目標(biāo)。
邊緣覆蓋部件(如圖5中的尺寸n和p所示)覆蓋層的厚度由成型部件的期望尺寸(例如，“薄”)和綜合設(shè)計(jì)決定。其中期望較厚的覆蓋層，這可以通過(guò)提供用于較大體積導(dǎo)流器的正確尺寸的能力實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橥ǔＰ枰獙?dǎo)流腔或通道的體積大于邊緣覆蓋腔(該腔體提供部件的覆蓋間距和厚度)的體積。通常，對(duì)于大多數(shù)片材類型和成型部件設(shè)計(jì)，平均邊緣覆蓋層的厚度需要至少為0.2毫米(mm)，優(yōu)選地至少為0.3mm，更優(yōu)選地至少為0.5mm，且最優(yōu)選地至少為0.7mm。還應(yīng)該注意，對(duì)于特定的期望部件美感，例如成型于其上的標(biāo)識(shí)或類似物的邊緣覆蓋物，可以采用變化和/或顯著的較大厚度。與上面所述的覆蓋間距一樣，在這種情況下，這種美觀表面的厚度顯然不用于“計(jì)算”平均厚度，只有設(shè)計(jì)或目標(biāo)厚度對(duì)于單獨(dú)邊緣覆蓋的覆蓋層區(qū)域是目標(biāo)。
第二或邊緣覆蓋部件在成型方法(與使用粘結(jié)劑或堅(jiān)固件相反)中提供或施加到在期望表面位置上具有熱塑性熔融粘合的第一成型部件(具有充分粘結(jié)或?qū)盈B的片材表面工件)上。用于制造根據(jù)本發(fā)明成型部件的合適成型方法包括注射成型，壓力成型，反應(yīng)注射成型(“RIM”)，高頻(RF)焊接，超聲焊接，熱成型，注射壓力成型，氣體輔助注射成型，結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型，微發(fā)泡成型工藝，層狀注射成型，水注射成型，外部氣體成型，剪切控制定向成型，和氣體反作用壓力注射成型。優(yōu)選地在“雙點(diǎn)”成型方法中提供作為第二注射或第二點(diǎn)或者在嵌入注射方法中提供作為第二步驟的注射成型，均如上所述。在“雙點(diǎn)”成型方法中提供作為第二注射的第二部件或點(diǎn)時(shí)，帶有粘結(jié)片材工件的第一部件保持在一個(gè)模具部件中或其上，然后通過(guò)下列方法提供用于第二點(diǎn)(shot)的腔體，即(a)在至少一個(gè)不同的模具部件上移動(dòng)，(b)將第一模具部件移動(dòng)到與另一個(gè)模具部件相對(duì)的位置，或(c)在模具內(nèi)使用滑動(dòng)或可移動(dòng)部件以提供另一個(gè)腔體。
可選擇地，嵌入注射成型方法，具有粘結(jié)或分層片材表面工件的第一成型部件在一套組模具部件中準(zhǔn)備，移除，并傳送到第二模具中，用于注射成型第二部件。第二模具設(shè)計(jì)成使其按照需求與第一注射成型部件接觸，以形成與期望的成型于其上的邊緣覆蓋部件相對(duì)應(yīng)的腔體。
在每一這樣的情況中，其中第二部件在注射成型步驟中以商業(yè)上期望的高注射速度和壓力添加，第一部件，模具和添加第二部件的工具必須設(shè)計(jì)成減少或消除“脫模(stripping)”和“隧道(tunneling)”。“脫?！笔侨廴跇?shù)脂穿過(guò)片材邊緣下方，以及對(duì)于片材在該成型步驟中從第一部件分離的趨勢(shì)，特別是當(dāng)?shù)诙⑸洳牧掀叫杏谄倪吘壛鲃?dòng)，且以充分高的速率流動(dòng)，接觸邊緣/分型面?！八淼馈笔钱?dāng)流動(dòng)樹(shù)脂將片材從第一成型基片抬升分離和/或分離/分層片材本身時(shí)，在片材下方或穿過(guò)片材形成“隧道”，當(dāng)流體前部接觸片材邊緣的較厚和/或未支撐區(qū)域時(shí)，其中片材邊緣大致延伸入第二注射材料的流體前方，尤其是當(dāng)片材邊緣與大部分垂直方向接觸時(shí)。一些片材材料加劇了該問(wèn)題，當(dāng)在形成第一部件后，它們?cè)诓鸪谝荒Ｇ缓?，在厚度上延伸?或在第二成型步驟中受壓的情況下在長(zhǎng)度上延伸。這種延伸會(huì)造成片材延伸(未支撐)入用于第二成型的流道中。如果在成型基片部件前嵌入模具的片材邊緣未達(dá)到模具邊緣，則其稍微有助于避免這些類型的問(wèn)題，且在邊緣覆蓋部件模制于其上前，來(lái)自于基片部件的塑料形成中間部件的最外側(cè)邊緣。
從而，在注射入模腔時(shí)，第二部件塑料材料的流動(dòng)需要正確地導(dǎo)向和控制，使其在片材和第一部件之間的邊界或分界區(qū)域處流過(guò)并覆蓋片材的周圍和/或內(nèi)部邊緣。第二部件的注射速率和壓力明顯地需要優(yōu)化，并盡可能地高以提供模具填充，部件美觀和成型循環(huán)時(shí)間的正確組合。同時(shí)地，片材表面工件必須正確地確定尺寸，切割和相對(duì)于第二材料流前方定位，已進(jìn)一步避免這些問(wèn)題。
為了有助于在第二注射成型步驟中減少或消除這些情況，設(shè)計(jì)了新型的模具和部件設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)的組合，以降低平行流動(dòng)塑料材料在高流速下超過(guò)或接近片材邊緣/分界的可能性。正常熱塑性部件設(shè)計(jì)需要部件或部件壁標(biāo)定厚度大致均勻。這樣做使填充整個(gè)部件的塑料材料均勻。否則，熔融注射塑料將優(yōu)選地流入流動(dòng)阻力較小的大區(qū)域中。相反，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)和優(yōu)選采用的部件/模具設(shè)計(jì)采用不均勻的壁厚，以提供用作“導(dǎo)流器”的較大流動(dòng)橫截面積或提供導(dǎo)流效果。導(dǎo)流通道如圖4的通道83(具有尺寸X和Y)所示，以及片材邊緣處相應(yīng)較小的流動(dòng)橫截面積(稱為片材邊緣腔體，并如圖4中具有尺寸X′和Y′的通道82所示)。導(dǎo)流器或?qū)Я餍Ч赃@樣的方式設(shè)計(jì)并提供，即第二注射材料首先從注射口流入腔體，并優(yōu)選地趨向沿著并通過(guò)主流道或?qū)Я髌髁鲃?dòng)，且不需要首先進(jìn)入片材邊緣腔體區(qū)域。以這種方式，注射熔融塑料的主流體前方平行流至片材邊緣/分界，但從片材邊緣/分界流出，以填充大部分腔體空間。塑料不首先流入片材邊緣腔體區(qū)域或流過(guò)或與片材邊緣/分界接觸，但更加逐漸地和/或以非平行角流入下部空間片材邊緣腔體區(qū)域，以較小的平行流動(dòng)剪切力覆蓋片材邊緣。優(yōu)選地，該流動(dòng)以減小的速度和/或以更接近于垂直于邊緣的非平行方向朝向邊緣/分界，該非平行方向相對(duì)于分界優(yōu)選地處于20度至90度之間。這減小或消除了由于平行和/或高速率流過(guò)分界導(dǎo)致的片材脫模，隧道或其它混亂或移動(dòng)。如果采用導(dǎo)流通道，為了獲得這些益處并減少片材“脫?！?，則導(dǎo)流器的橫截面積需要比腔體區(qū)域的橫截面積至少大10％，該腔體區(qū)域提供覆蓋片材邊緣區(qū)域的邊緣覆蓋部件。
另一種有效地提供導(dǎo)流器效應(yīng)的方法是形成“限流器”，隨著熔融樹(shù)脂從主流道進(jìn)入片材邊緣區(qū)域(周圍或內(nèi)部)，限流器縮小并限制熔融樹(shù)脂的流道。優(yōu)選地，限流器通過(guò)第一成型基片部件提供，第一成型基片部件作為在合適位置成型于內(nèi)部或成型于其上的肋或輪廓，如圖3，4和5中部件(22)所示。當(dāng)采用在第一部件成型和第一模腔移除/改變后延伸的片材時(shí)，限流器工藝特別有利。由于其延伸，片材邊緣可以不用良好地粘結(jié)到第一部件上和/或在某些點(diǎn)松動(dòng)。然后限流器產(chǎn)生導(dǎo)流效應(yīng)，并首先沿著通道(如圖4中的83′所示)引導(dǎo)第二注射成型材料，然后以更為垂直的方向進(jìn)入邊緣腔體區(qū)域(如圖4中的82′所示)并流至片材頂部。限流器應(yīng)該位于片材邊緣/分界附近，通常處于大約4毫米(mm)內(nèi)。需要導(dǎo)流器在片材邊緣腔體內(nèi)相對(duì)于片材的高度足夠高，以在熔融塑料的主體沿大致平行的方向在腔體(圖4中的83′)的導(dǎo)流器或主流體通道區(qū)域內(nèi)流動(dòng)時(shí)，保護(hù)片材避免受到流體和剪切力的影響。以這種方式，片材邊緣腔體(圖4中的82′)中的塑料流動(dòng)力將不會(huì)從使片材從基片分離或分層和/或在內(nèi)部使片材本身分層。通常需要限流器足夠高，以將熔融塑料流充分地轉(zhuǎn)移流過(guò)片材邊緣，優(yōu)選地限流器高于腔體片材邊緣區(qū)域的片材高度。
另一種消除片材從第一成型上脫模的方式是結(jié)合一種腔體設(shè)計(jì)，該腔體設(shè)計(jì)將注射第二材料流大致垂直地引導(dǎo)偏離朝向模具上的沖擊表面，并在片材周圍朝向片材表面(與流動(dòng)相反并以大致共平面的方向流至片材上)。這種設(shè)計(jì)采用在流道中具有至少一個(gè)銳角的流道/腔體，造成注射熔融第二材料在接觸片材表面前接觸對(duì)著片材表面(即，沖擊表面)的模具壁，然后以不使其從第一基片部件上受迫或脫離離開(kāi)的方式流過(guò)片材邊緣。這如圖4和5中所示，其中模具沖擊面用(23)表示。
多部件成型需要第二模腔在第二部件成型以前和過(guò)程中，與前部美觀表面片材接觸。在成型第二部件過(guò)程中，需要正確的措施以避免涉及片材表面紋理粉碎性變形的問(wèn)題，和防止第二材料在目標(biāo)第二腔體區(qū)域外部“噴濺”或“產(chǎn)生隧道”?！皣姙R”會(huì)導(dǎo)致形成位于片材上的第二塑料材料層或工件，而“隧道”使得塑料材料在片材下流動(dòng)或流過(guò)片材自身。當(dāng)部件從模具中移除時(shí)，全部效果都會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題并在片材表面上形成表面缺陷。必須采用特殊的設(shè)計(jì)工藝，其使片材表面的缺陷最少。在這點(diǎn)上，第二模腔表面應(yīng)該設(shè)計(jì)成足夠緊湊，優(yōu)選地將片材表面區(qū)域緊緊地壓縮或擠壓至第二成型注射不會(huì)在腔體/片材分界面之間噴濺塑料材料的點(diǎn)，但不會(huì)使破壞性地壓壞片材。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該腔體表面優(yōu)選地將片材至少壓縮回或擠壓回至其已經(jīng)在初始腔體中受成型壓力壓縮的厚度，這取決于第二成型材料的粘度和注射壓力。
另一種使這種飛濺或隧道最少的優(yōu)選設(shè)計(jì)工藝是所謂的“擠壓肋”，如圖4和5中的(81)所示。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，第二部件模腔(80)應(yīng)該設(shè)計(jì)成使得在片材邊緣區(qū)域或附近具有突起或肋，且始終圍繞片材表面邊緣，其中片材表面邊緣被邊緣覆蓋部件覆蓋。取決于片材的性質(zhì)，該肋將片材表面區(qū)域緊緊地?cái)D壓或壓縮至第二成型注射不會(huì)在腔體/片材分界面之間噴濺塑料材料的點(diǎn)，并可以降低剩余片材表面需要壓縮或擠壓的程度。該擠壓肋在圖4和5中用(81)表示。第二腔體“擠壓肋”不應(yīng)該切割片材，但應(yīng)該充分壓縮或擠壓片材，這取決于諸如片材，第一和第二成型材料的系統(tǒng)部件的性質(zhì)及第二成型條件。優(yōu)選地該擠壓肋將片材壓至下層基片塑料表面附近。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，其中第二邊緣覆蓋部件需要覆蓋圍繞部件片材覆蓋表面中多個(gè)開(kāi)口的片材邊緣，且期望使模具部件中的注射孔或口最小，用于將第二塑料材料輸送至全部或部分圍繞開(kāi)口的片材邊緣的流道優(yōu)選地位于第一基片部件中，在背面或與片材表面?zhèn)认鄬?duì)的一側(cè)。這樣特別有利的是，第二材料流過(guò)這些流道的流動(dòng)可以非常容易地被引導(dǎo)對(duì)著沖擊面，并在其從片材表面平面的后方朝向外部時(shí)，在片材邊緣上。被導(dǎo)向成型于其中的流道在圖4和5中由(84)表示。
在可選實(shí)施例中，第二邊緣覆蓋部件可以提供到第一部件和采用其它已知工藝的片材邊緣上。采用壓力成型工藝，片材工件邊緣可以通過(guò)產(chǎn)生腔體和提供熱固性或熱塑性材料來(lái)覆蓋。熱固性或熱塑形塑料也可以類似地采用用于反應(yīng)注射成型的已知工藝，用于準(zhǔn)備第二邊緣覆蓋部件。采用超聲焊接工藝，通過(guò)使用超聲波能量加熱接觸面或區(qū)域，將第二部件成型于其上。通過(guò)將片材置于熱成型模具中，然后將塑料片材加熱至熔化和成型溫度，然后在嵌入片材上成型塑料片，邊緣覆蓋部件可以在熱成型工藝中成型于其上。
實(shí)施例1一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的部件如圖1中所示，大致設(shè)計(jì)并制造成如上所述。片材為大約0.05毫米厚的鋁片，且其具有一層共聚酰胺基粘合膜(大約50克每立方米)粘結(jié)層和大約0.18毫米厚的ABS膜背襯。鋁層和粘結(jié)層及背襯層在平板式層合機(jī)上通過(guò)熱疊片結(jié)構(gòu)粘合在一起，該層合機(jī)具有大約處于120攝氏度的加熱板，并提供可見(jiàn)的層粘結(jié)。產(chǎn)生的疊片結(jié)構(gòu)預(yù)切割成用于嵌入模腔的期望尺寸和形狀，使得鋁片材料不到達(dá)空模腔端部或邊緣處，并留出用于第一注射樹(shù)脂流過(guò)鋁片材料邊緣及其附近的大約0.75mm的間隙。預(yù)制工件嵌入注射模具上腔體和芯體之間的預(yù)定位置。用于成為部件可見(jiàn)外表面的鋁片表面對(duì)著腔體布置，并用單面膠帶固定在合適位置上。第一注射成型材料，PC/ABS混合物注射入模具中，與ABS膜背襯接觸。注射成型熱塑性，PC/ABS混合物的流動(dòng)向鋁片的背面提供壓力，該壓力足以使鋁片形成包括任何期望幾何效果的腔體表面形狀，例如浮雕標(biāo)識(shí)或類似物。該熱塑性PC/ABS混合物粘附到位于鋁片背側(cè)的ABS膜上，且該步驟提供具有粘附鋁片工件的塑料基片部件和周圍邊緣，其中鋁片工件形成部件表面區(qū)域的一部分，且周圍邊緣基本上嵌在注射塑料中。
然后該注射模具開(kāi)模，將第一注射成型部件留在注射模具的芯體側(cè)上。然后將用于注射模具的芯體側(cè)旋轉(zhuǎn)到第二位置。第二注射模腔關(guān)閉到第一注射成型部件上，并提供將提供重復(fù)成型邊緣覆蓋物的模腔。關(guān)閉的模具具有(a)接觸并壓縮鋁片表面區(qū)域的表面，使得鋁片表面在模腔和芯體之間壓縮，和(b)使鋁片邊緣暴露在用于邊緣覆蓋部件流動(dòng)和成型的腔體中的表面。
為了形成邊緣覆蓋部件，而沒(méi)有由于注射樹(shù)脂直接對(duì)著鋁片周圍邊緣的高壓及剪切流引起的問(wèn)題，第二模具設(shè)計(jì)成具有如圖2中所示的導(dǎo)流腔和體積較小的邊緣腔體，且在圖4中模具構(gòu)造左側(cè)上完全圍繞鋁片周圍邊緣。對(duì)于覆蓋在鋁片邊緣上的邊緣覆蓋部件來(lái)說(shuō)，根據(jù)邊緣變化的目標(biāo)覆蓋距離，平均大約為2毫米。覆蓋層的目標(biāo)厚度也根據(jù)邊緣變化，且平均大約為1毫米。
第二熱塑性塑料，TPU，注射入模具中，覆蓋并密封鋁片邊緣區(qū)域。當(dāng)該部件從模具中移除時(shí)，產(chǎn)生具有良好固定和密封鋁表面區(qū)域的美觀成品部件。具有TPU表面層的邊緣覆蓋區(qū)域具有期望的較軟觸感。
當(dāng)從模具中移除時(shí)，通過(guò)將成品部件放在受控環(huán)境腔中檢測(cè)金屬片材的粘合。腔體中的溫度盡快地從-40攝氏度變至80攝氏度。在200次從-40攝氏度變至80攝氏度的循環(huán)后，移除并檢查樣品。
如果鋁片材沒(méi)有從基片上明顯的分離或分層，也沒(méi)有表面氣泡或表面缺陷，則表面外觀和邊緣覆蓋物觀察和檢測(cè)為可接受。
鋁片的粘附也可以用90度剝離檢測(cè)程序評(píng)估。剝離粘附檢測(cè)樣件準(zhǔn)備如下。為了防止注射塑料基片與鋁片完全粘結(jié)，并提供可以剝離并連接到剝離檢測(cè)設(shè)備的小突起，疊片結(jié)構(gòu)(鋁/粘結(jié)/ABS膜)的背側(cè)粘在一個(gè)邊緣上，寬度大約為1英寸(25.4mm)。將鋁疊片結(jié)構(gòu)置于模具中，并將塑料材料注射在疊片結(jié)構(gòu)上。將檢測(cè)樣件從模具中移除，并切割成1英寸(25.4mm)寬，5英寸(127mm)長(zhǎng)的指定樣件。然后用這些檢測(cè)樣件模擬根據(jù)ASTM D-429方法B獲得的樣件。鋁邊緣從粘結(jié)區(qū)域上剝離，并根據(jù)ASTM D-429方法B在可移動(dòng)工作臺(tái)上以90度從固定塑料基片上拉離。使用裝備有MTS軟件的拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。采用可移動(dòng)固定設(shè)備，以允許樣件在90度角被拉離。拉開(kāi)材料或破壞層疊結(jié)構(gòu)所需的力以磅/線性英寸紀(jì)錄。
結(jié)果總結(jié)如下表。這表示具有塑料基片和鋁片表面區(qū)域的注射成型塑料部件根據(jù)本發(fā)明所準(zhǔn)備，其中鋁片均勻地與塑料基片保持一致并粘附到塑料基片上，且邊緣以非常有效和美觀的方式固定。部件制造成具有良好的外觀，精密的尺寸，較窄的部件橫截面和穩(wěn)定，固定的邊緣覆蓋物。在初始實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)如果粘合劑直接暴露在注射成型聚合物熔體下，而沒(méi)有保護(hù)背襯層(ABS膜)時(shí)，由于粘合劑退化和/或移動(dòng)，導(dǎo)致較差的粘合和分層。
實(shí)施例2一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的部件如圖1中所示，大致設(shè)計(jì)并制造成如圖1-5中所示及上文所述。片材為大約0.5毫米厚的木質(zhì)薄板，且具有根據(jù)實(shí)施例1的共聚酰胺基粘合層和大約0.18毫米厚的ABS膜背襯，通過(guò)如實(shí)施例1所述的熱疊片結(jié)構(gòu)粘合。將產(chǎn)生的疊片結(jié)構(gòu)預(yù)切割成期望尺寸和形狀，使得將木質(zhì)薄板嵌入注射模上腔體和芯體之間的預(yù)定位置時(shí)，不到達(dá)空模腔端部或邊緣處，并留出大約0.75mm的間隙，以被塑料基片材料填充。木質(zhì)薄板外表面對(duì)著腔體布置，并用單面膠帶固定在合適位置上。第一注射成型材料，PC/ABS混合物注射入模具中，與ABS膜背襯接觸。注射成型熱塑性，PC/ABS混合物的流動(dòng)向木質(zhì)薄板的背面提供壓力，該壓力足以使木質(zhì)薄板形成腔體表面形狀并提供浮雕標(biāo)識(shí)區(qū)域。該熱塑性PC/ABS混合物粘附到位于木質(zhì)薄板背側(cè)的ABS膜上，且該步驟提供具有粘附木質(zhì)薄板的塑料基片部件，其中木質(zhì)薄板具有周圍邊緣和表面區(qū)域。
然后該注射模具開(kāi)模，將第一注射成型部件留在注射模具的芯體側(cè)上。然后將用于注射模具的芯體側(cè)旋轉(zhuǎn)到第二位置。第二注射模腔關(guān)閉到第一注射成型部件上，并提供模腔。關(guān)閉的模具具有(a)接觸并壓縮木質(zhì)薄板表面區(qū)域的表面，使得木質(zhì)薄板表面在模腔和芯體之間壓縮，和(b)使木質(zhì)薄板邊緣暴露在邊緣覆蓋部件流動(dòng)和成型的腔體中的表面。
第二模具設(shè)計(jì)成具有在圖4中模具構(gòu)造左側(cè)中(83)所示的導(dǎo)流腔和體積較小的邊緣腔體，且完全圍繞木質(zhì)薄板周圍邊緣。被引導(dǎo)的第二部件材料流從腔道(83)的材料流向上對(duì)著第二模腔的表面流動(dòng)并大致流至木質(zhì)薄板頂部和從大致垂直于木質(zhì)薄板平面的方向流向邊緣。邊緣覆蓋材料以這種方式覆蓋木質(zhì)薄板邊緣的流動(dòng)使在木質(zhì)薄板邊緣的這些區(qū)域中，木質(zhì)薄板的脫模最少或消除。對(duì)于覆蓋在木質(zhì)薄板邊緣上的邊緣覆蓋部件來(lái)說(shuō)，根據(jù)邊緣變化的目標(biāo)覆蓋距離，平均大約為2毫米。覆蓋層的目標(biāo)厚度也根據(jù)邊緣變化，且平均大約為1毫米。
第二熱塑性塑料，TPU，注射入模具中，覆蓋并密封木質(zhì)薄板邊緣區(qū)域。當(dāng)該部件從模具中移除時(shí)，產(chǎn)生具有良好固定和密封木質(zhì)薄板表面區(qū)域的美觀成品部件。具有TPU表面層的邊緣覆蓋區(qū)域具有期望的較軟觸感。
當(dāng)從模具中移除時(shí)，通過(guò)將成品部件放在受控環(huán)境腔中檢測(cè)金屬片材的粘合。腔體中的溫度盡快地從-40攝氏度變至80攝氏度。在200次從-40攝氏度變至80攝氏度的循環(huán)后，移除并檢查樣品。
如果木質(zhì)薄板沒(méi)有從基片上明顯的分離或分層，也沒(méi)有表面氣泡或表面缺陷，則表面外觀和邊緣覆蓋物觀察和檢測(cè)為可接受。
木質(zhì)薄板的粘附也可以用90度剝離檢測(cè)程序評(píng)估。剝離粘附檢測(cè)樣件準(zhǔn)備如下。為了防止注射塑料基片與木質(zhì)薄板完全粘結(jié)，并提供可以剝離并連接到剝離檢測(cè)設(shè)備的小突起，疊片結(jié)構(gòu)(木材/粘結(jié)/ABS膜)的背側(cè)粘在一個(gè)邊緣上，寬度大約為1英寸(25.4mm)。將木材疊片結(jié)構(gòu)置于模具中，并將塑料材料注射在疊片結(jié)構(gòu)上。將檢測(cè)樣件從模具中移除，并切割成1英寸(25.4mm)寬，5英寸(127mm)長(zhǎng)的指定樣件。然后用這些檢測(cè)樣件模擬根據(jù)ASTM D-429方法B獲得的樣件。木板邊緣從粘結(jié)區(qū)域上剝離，并根據(jù)ASTM D-429方法B在可移動(dòng)工作臺(tái)上以90度從固定塑料基片上拉離。使用裝備有MTS軟件的拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。采用可移動(dòng)固定設(shè)備，以允許樣件在90度角被拉離。拉開(kāi)材料或破壞層疊結(jié)構(gòu)所需的力以磅/線性英寸紀(jì)錄。
結(jié)果總結(jié)如下表。這表示具有塑料基片和木質(zhì)薄板表面區(qū)域的注射成型塑料部件根據(jù)本發(fā)明而準(zhǔn)備，其中木質(zhì)薄板均勻地與塑料基片保持一致并粘附到塑料基片上，且邊緣以非常有效和美觀的方式固定。部件制造成具有良好的外觀，精密的尺寸，較窄的部件橫截面和穩(wěn)定，固定的邊緣覆蓋物。
權(quán)利要求
1.一種成型塑料制品，具有一個(gè)帶有粘附片材表面工件的塑料基片部件，其中片材邊緣的至少一部分以及該邊緣附近的片材表面區(qū)域由一個(gè)成型于其上的塑料邊緣覆蓋部件覆蓋，且該片材是選自金屬、木材或基于木材的紙制產(chǎn)品的薄半剛性片材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型塑料制品，其中所述粘附片材表面工件為薄金屬片或箔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型塑料制品，其中所述粘附片材表面工件為薄木片或薄板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型塑料制品，其中所述片材是一個(gè)層疊結(jié)構(gòu)，所述層疊結(jié)構(gòu)包括片材、內(nèi)部粘結(jié)層和位于該片材層相對(duì)的表面上的保護(hù)背襯層，所述背襯層粘結(jié)或者粘附到基片塑料上，并在成型步驟中保護(hù)粘結(jié)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成型塑料制品，其中所述粘結(jié)層為聚酰胺粘合劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型塑料制品，其中所述片材具有成型于其上的連續(xù)塑料基片部件，所述塑料基片部件還為片材的至少一部分厚度提供保護(hù)性邊緣厚度覆蓋物。
7.一種用于制備具有片材表面工件的成型塑料制品的方法，包括下列步驟(a)為模腔提供預(yù)切割的片材表面工件(b)在第一成型步驟中，成型具有粘附片材工件的基片塑料組件，其中所述粘附片材工件具有邊緣和表面區(qū)域；(c)在第二成型步驟中，成型邊緣覆蓋部件，該邊緣覆蓋部件覆蓋片材的至少一部分邊緣以及在所述邊緣附近但不是位于制品表面區(qū)域的片材表面區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在第一成型步驟中，所述預(yù)切割的片材表面工件在該成型步驟中粘附到連續(xù)塑料基片上，并提供邊緣厚度覆蓋物，所述邊緣厚度覆蓋物覆蓋片材周圍邊緣的至少一部分厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述成型于其上的邊緣覆蓋部件被直接提供給具有從第一成型步驟產(chǎn)生帶有粘附片材的基片塑料部件，而沒(méi)有中間整理，修剪或加工。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述片材為層疊結(jié)構(gòu)，所述層疊結(jié)構(gòu)包括片材、內(nèi)部粘結(jié)層和位于該片材層相對(duì)的表面上的保護(hù)背襯層，該背襯層粘結(jié)或者粘附到基片塑料上，并在成型步驟中保護(hù)粘結(jié)層。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第二成型步驟采用一種導(dǎo)流器效果，該導(dǎo)流器效果具有(a)用于邊緣覆蓋塑料部件材料的主導(dǎo)流腔，該主導(dǎo)流腔大致圍繞周圍片材邊緣區(qū)域并位于周圍片材邊緣區(qū)域外側(cè)，和(b)片材邊緣腔，其接收沿大致不平行于片材周圍邊緣的方向上的邊緣覆蓋材料流。
12.一種用于制備具有片材表面工件的成型塑料制品的方法，包括下列步驟(a)為模腔提供預(yù)切割的片材表面工件(b)在成型步驟中，在片材上成型基片塑料組件；其中片材為層疊結(jié)構(gòu)，所述層疊結(jié)構(gòu)包括由薄半剛性片材制成的前表面相對(duì)層，其中所述薄半剛性片材選自金屬、木材或基于木材的紙制產(chǎn)品，內(nèi)部粘結(jié)層和位于與該片材層相對(duì)的表面上的保護(hù)背襯層，該背襯層連結(jié)或者粘附到基片塑料上，并在成型步驟中保護(hù)粘結(jié)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述粘結(jié)層為聚酰胺粘合劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述外部保護(hù)背襯層材料與基片塑料一樣或與基片塑料粘合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有半剛性片材(10)表面區(qū)域的塑料部件，例如半剛性片材為金屬、木材或基于木材的紙制產(chǎn)品，還提供了一種片材邊緣由第二塑料部件(30)覆蓋的新型方法，其中第二塑料部件粘附到片材(10)和第一塑料材料(20)上。第一塑料基片部件(20)用粘附片材表面區(qū)域制備，然后片材(10)的邊緣(19)由第二成型于其上的塑料邊緣覆蓋部件(39)覆蓋。優(yōu)選的片材層疊結(jié)構(gòu)還具有保護(hù)內(nèi)部粘結(jié)層的背襯層。第二成型于其上的邊緣覆蓋部件(30)覆蓋片材邊緣(18)，以提供美觀的表面。這種構(gòu)造產(chǎn)生更耐用的片材邊緣覆蓋物，并消除片材(10)在使用過(guò)程中從成型部件上剝離的趨勢(shì)。
文檔編號(hào)B29K63/00GK1914016SQ200580003663
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月29日
發(fā)明者V·瓦尼, M·E·胡斯, E·L·馬奇班克斯, C·E·彼得森, T·E·范科內(nèi) 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司