模制聚合物制品同時(shí)減少注口白暈的系統(tǒng)與方法
【專利摘要】描述了用于注塑成型聚合物制品的系統(tǒng)與方法。該系統(tǒng)與方法設(shè)計(jì)為減少注口白暈。在一個(gè)實(shí)施方案中，注塑成型裝置將熔融聚合物組合物注入由注入點(diǎn)延伸至注口的流道中。該注口緊鄰?fù)ㄏ蚰Ｇ坏拈_口安置。根據(jù)本公開，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)溢流通道，所述溢流通道使該聚合物組合物流轉(zhuǎn)向以暫時(shí)降低進(jìn)入模具的該聚合物組合物的流速與壓力。
【專利說明】模制聚合物制品同時(shí)減少注口白暈的系統(tǒng)與方法
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請基于并要求2011年10月28日提交的美國臨時(shí)專利申請系列號61/552,856的優(yōu)先權(quán)，其以引用方式并入本文。
[0003]發(fā)明背景
[0004]相對近期以來，越來越多地需要用聚合物材料，特別是高性能熱塑性聚合物制成的部件取代金屬部件。這種需求延伸到幾乎無限的各種不同應(yīng)用與領(lǐng)域。例如，由熱塑性聚合物制成的部件用于消費(fèi)類家電產(chǎn)品、工業(yè)過程、所有種類的運(yùn)輸車輛等等。例如，在汽車領(lǐng)域越來越多地需要用熱塑性聚合物制成的部件取代金屬部件。由熱塑性聚合物制成的部件例如可用在車輛的外部或車輛的內(nèi)部。
[0005]當(dāng)用于汽車應(yīng)用時(shí)，例如，通常要求由熱塑性聚合物制成的部件具有美觀的外形以進(jìn)一步提高車輛的吸引力。由此，在許多應(yīng)用中，在模制后，隨后涂漆或以其它方式裝飾該部件以使顏色與其使用環(huán)境協(xié)調(diào)。不幸的是，涂漆塑料部件在制造部件中非常昂貴。不得不漆涂部件還增加了生產(chǎn)時(shí)間，并可以顯著增加了生產(chǎn)該部件的設(shè)施的資本支出。
[0006]考慮到上述情況，本領(lǐng)域技術(shù)人員已嘗試向熱塑性聚合物中添加著色劑以避免必須漆涂模制部件。在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，將金屬顏料添加到熱塑性化合物中以提供具有金屬外觀的模制部件。然而，在聚合物制品的注塑成型過程中，在部件生產(chǎn)過程中可以出現(xiàn)各種表面缺陷。例如，某些部件的幾何形狀、模具布局、注口位置和模制條件會造成各種缺陷，包括風(fēng)化時(shí)提高的光澤損失和影響部件美觀的視覺缺陷。一個(gè)特定的重復(fù)出現(xiàn)的問題稱為“注口白暈”，這導(dǎo)致在注塑模具注口位置附近不規(guī)則的深色圖案或暗淡或變色的區(qū)域。另一重復(fù)出現(xiàn)的問題是當(dāng)模具構(gòu)造包括大于一個(gè)注口時(shí)，在形成的成品部件中在兩個(gè)流動(dòng)前沿交匯處形成流紋(flow lines)。這些流紋在本領(lǐng)域中有時(shí)稱為“結(jié)合線(knit-line)”。
[0007]在許多應(yīng)用中可以通過具有僅包括單個(gè)注口或用于熔融熱塑性材料進(jìn)入模具的入口點(diǎn)的模具構(gòu)造來消除結(jié)合線。另一方面，在許多不同的模制構(gòu)造中消除注口白暈的嘗試通常是不成功的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)控制模制條件，如注入速度或?qū)⒆⒖谝浦聊＞呱系奶囟ㄎ恢?，不能始終如一地消除注口白暈。同樣常規(guī)的是使用冷料通道(其是位于注口附近的小突起)。盡管存在冷料通道，注口白暈仍然繼續(xù)出現(xiàn)。降低模具的填充速率也不能始終如一地消除注口白暈，并且還會導(dǎo)致緩慢的周期時(shí)間。本領(lǐng)域那些技術(shù)人員完全未能充分理解為何在某些情況下會出現(xiàn)注口白暈，因此也不能徹底解決這一問題。
[0008]發(fā)明概述
[0009]本公開通常涉及基本消除注口白暈的用于注塑成型制品的模制方法和系統(tǒng)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開涉及包含通向一個(gè)或多個(gè)模具注口的聚合物流動(dòng)通道的注塑模具系統(tǒng)。在注口點(diǎn)之一的位置附近，根據(jù)本公開，該系統(tǒng)包括總體具有一個(gè)或多個(gè)末端溢流通道，其具有溢流通道至注口的熔體體積的大約20%至大約1000%的體積的。在注塑成型過程中，聚合物流的一部分被轉(zhuǎn)向到溢流通道中足以令該聚合物流進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)注口并進(jìn)入模具的時(shí)間。在溢流通道填充后，聚合物流不再部分轉(zhuǎn)向，并獲得進(jìn)入模具的最大流速。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，模具中流速的上述一定量的時(shí)間的暫時(shí)降低減少或消除了注口白暈，而基本不影響加工速度。
[0010]在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，本公開涉及用于注塑成形聚合物制品的系統(tǒng)，包括模具，與模具流體連通的注入裝置，和位于注入裝置與模具之間的流路(flow path)。該流路包括用于接收來自注入裝置的聚合物材料流的注入點(diǎn)。該流路還包括位于流路上的注入點(diǎn)下游的注口。該注口位于或緊鄰?fù)ㄏ蚰＞叩拈_口。
[0011]根據(jù)本公開，該系統(tǒng)包括在注入點(diǎn)與注口之間與流路流體連通的至少一個(gè)溢流通道。配置該溢流通道以使得在聚合物材料初始流動(dòng)通過該流路的過程中，一部分流暫時(shí)轉(zhuǎn)向到至少一個(gè)溢流通道中，導(dǎo)致聚合物材料通過該注口的流速暫時(shí)降低并隨后升高。
[0012]例如,在一個(gè)實(shí)施方案中，該系統(tǒng)可以包括大約一個(gè)至大約五個(gè)溢流通道,如大約兩個(gè)至大約五個(gè)溢流通道?？傮w上，該溢流通道具有規(guī)定的體積，以使得該溢流通道不被聚合物材料流填充，直到僅在聚合物材料進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)注口并進(jìn)入該模具后。該溢流通道的體積例如可以是溢流通道至注口的流路的體積的大約20%至大約1000%，該溢流通道通?？梢赞D(zhuǎn)向通過該流路的聚合物材料流的大約5%至大約60%，如該聚合物材料流的大約20%至大約50%。
[0013]除了注塑成型系統(tǒng)之外，本公開還涉及用于模制聚合物材料的方法。該方法包括將熔融聚合物材料進(jìn)料到通向模腔的流路中的步驟。在聚合物材料初始流入該流路的過程中，一部分流，如一部分質(zhì)量流量(flow mass)，以產(chǎn)生降低的進(jìn)入模具的初始流速的方式暫時(shí)轉(zhuǎn)向到溢流通道中。用聚合物材料填充該模腔以形成模制制品。在填充該模腔的過程中，進(jìn)入模具的聚合物材料的流，如初始質(zhì)量流量，包括初始流速和后期填充流速(laterfill flow rate)。初始流速比填充流速低大約5至大約90%,如填充流速的大約5%至大約50%。在模腔填充后，隨即從模具中取出模制制品。
[0014]各種不同的聚合物材料可以根據(jù)本公開加工而沒有限制。在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，該聚合物材料可以包含聚甲醛聚合物，其包括著色劑如金屬顏料。
[0015]在替代實(shí)施方案中，本公開還涉及一種用于由熱塑性材料注塑成型外觀聚合物制品的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括包含至少一個(gè)形成模腔的空隙的模具。該系統(tǒng)還包括用于加熱和壓縮熱塑性材料的壓縮區(qū)。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)在模腔開口處以注口終結(jié)的流道。該流道在壓縮區(qū)與注口之間流體連通。根據(jù)本公開，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)形成與該流道流體連通的空隙的末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道(terminal flow-diversion passage)。該末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道位于距注口預(yù)定距離處，其中末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道的空隙體積為該轉(zhuǎn)向通道與注口之間剩余的流道空隙體積的至少1.1倍。在注塑成型過程中，初始填充該模腔的部分熱塑性流的流速降低，而另一部分熱塑性材料流入該末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道。
[0016]本公開還涉及通過上述方法制得的模制產(chǎn)品。在一個(gè)實(shí)施方案中，該模制產(chǎn)品包含模制成具有外表面的制品的熱塑性聚合物。該外表面的至少一部分包含意在使用該產(chǎn)品時(shí)可見的外觀表面部分。例如，如果該模制產(chǎn)品是用于汽車內(nèi)部的裝飾面板，該外觀表面是當(dāng)駕駛者或乘客在車內(nèi)時(shí)可見的外表面部分。
[0017]模制產(chǎn)品通過將熱塑性聚合物經(jīng)注口注入模具經(jīng)注塑成型制得。在許多應(yīng)用中，該注口緊鄰該外觀表面安置。根據(jù)本公開，該外觀表面無注口白暈。
[0018]在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，該模制產(chǎn)品由包括至少一種著色劑的聚甲醛聚合物制成。通過能夠制造無注口白暈的外觀表面，該產(chǎn)品無需涂漆即可立即并入最終使用產(chǎn)品。由此，該外觀表面也是無涂漆的(free of paint)。
[0019]下面更詳細(xì)地討論本公開的其它特征與方面。
[0020]附圖概述
[0021 ] 在本說明書的剩余部分中更特別描述本發(fā)明的完全和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開內(nèi)容，包括對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言其最佳模式，包括參照附圖，其中:
[0022]圖1是例示常規(guī)模制制品的平面圖；
[0023]圖2是根據(jù)本公開的模制制品的一個(gè)實(shí)施方案的平面圖；
[0024]圖3是根據(jù)本公開的模腔與通向模腔的流道系統(tǒng)的橫截面圖；
[0025]圖4A、4B和4C例示了用于通過注塑成型形成模制制品的本公開的方法的一個(gè)實(shí)施方案；和
[0026]圖5是具有根據(jù)本公開的注塑成型系統(tǒng)的切去部分的側(cè)視圖。
[0027]在本說明書與附圖中重復(fù)使用的參考字符意在表示本發(fā)明的相同或相似的特征或要素。
[0028]發(fā)明詳述
[0029]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員要理解的是本討論僅僅是示例性實(shí)施方案的描述，而非意在限制本公開的更廣闊方面。
[0030]本公開通常涉及用于在減少或消除注口白暈的同時(shí)制造模制制品的系統(tǒng)和用于在減少或消除注口白暈的同時(shí)模制制品的方法。通常，本公開的系統(tǒng)包括限定與注入裝置流體連通的模腔的模具。該注入裝置配置為加熱并將熔融熱塑性材料注入該模具。在模具與注入裝置之間是流路或流道系統(tǒng)。該流路以注口終結(jié)，所述注口緊鄰模腔安置。根據(jù)本公開，該流路包括至少一個(gè)溢流通道。
[0031]一個(gè)或多個(gè)溢流通道在流路上位于注口上游。當(dāng)聚合物材料流進(jìn)入流路時(shí)，該流的一部分轉(zhuǎn)向到一個(gè)或多個(gè)溢流通道中一段暫時(shí)的時(shí)期。更具體地，一定量的聚合物流轉(zhuǎn)向一段足以令該聚合物經(jīng)注口進(jìn)入模腔的時(shí)間。以這種方式，進(jìn)入注口的聚合物初始流暫時(shí)減少，直到該溢流通道已經(jīng)變得被該聚合物材料填充。一旦一個(gè)或多個(gè)溢流通道被該聚合物材料填充，進(jìn)入模腔的聚合物材料的流提高至最大流速。
[0032]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，暫時(shí)降低進(jìn)入該模腔的流速減少或消除了注口白暈。還令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，在初始降低后提高流速不會導(dǎo)致進(jìn)一步的注口白暈問題。以這種方式，減少或消除了注口白暈，而未顯著干擾加工速度。
[0033]注口白暈是可以顯示為注塑制品注口區(qū)域中變色的表面缺陷。注口區(qū)域是緊鄰熱塑性聚合物注入模具處的注口形成的產(chǎn)品外觀表面上的部分。該注口區(qū)域例如可以是圓形的，直徑小于大約5mm2,如小于大約4mm2,如小于大約3mm2,如小于大約2mm2,如小于大約1mm2。注口區(qū)域中心與注口位置同心。當(dāng)熱塑性聚合物經(jīng)注口注塑成型時(shí)，可以形成注口白暈并呈現(xiàn)一系列位于注口區(qū)域中的曲線。
[0034]注口白暈可以以不同方式定義。在一個(gè)實(shí)施方案中,例如,注口白暈包含熔體破裂的螺旋圖案，在一個(gè)實(shí)施方案中為肉眼可見的。在其它實(shí)施方案中，當(dāng)經(jīng)100倍放大和45°角度下的掃描電子顯微鏡檢查時(shí)螺旋圖案可見。在一個(gè)實(shí)施方案中，至少一些熔體破裂具有至少20微米的長度，如至少20%、如至少40%，如至少60%。[0035]注口白暈還可以通過稱為BORG分光光度技術(shù)的表面缺陷監(jiān)控技術(shù)來確定,該技術(shù)描述在美國專利號US6，868，371，其內(nèi)容以引用方式并入本文。在這種技術(shù)中，空間分辨光譜儀用于測量模制塑料部件中的表面缺陷。隨后將來自一個(gè)或多個(gè)此類樣品塑料部件的測量結(jié)果提供給計(jì)算機(jī)化設(shè)備，該設(shè)備適當(dāng)?shù)剡^濾數(shù)據(jù)，并且計(jì)算整體數(shù)據(jù)形狀、平均峰和谷偏移和表明數(shù)據(jù)斜率的品質(zhì)數(shù)。在該方法中，樣品模制部件安裝在樣品架上，該樣品架任選安裝在電動(dòng)平移臺上，以便跨越樣品表面上相關(guān)特征進(jìn)行掃描。計(jì)算機(jī)化設(shè)備自動(dòng)操作運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)收集，并將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為顏色坐標(biāo)。通過考慮事先獲得的儀器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來處理該數(shù)據(jù)，并通過允許調(diào)節(jié)參數(shù)來允許使用者優(yōu)化噪聲/信號。儀器隨后計(jì)算橫跨條紋區(qū)域的最亮與最暗點(diǎn)之間顏色指數(shù)的差值。
[0036]通常通過測量物理上對應(yīng)于缺陷(例如注口白暈)的顏色指數(shù)降低(下文中有時(shí)稱為“L”)來檢測表面缺陷。
[0037]使用上述技術(shù)，可以測量表面缺陷處，如在模制產(chǎn)品的注口區(qū)域中的顏色指數(shù)。該顏色指數(shù)還可以遠(yuǎn)離缺陷測量。隨后可以由兩個(gè)測量結(jié)果計(jì)算顏色偏移的百分比差異。
[0038]根據(jù)本公開，最小化表面缺陷導(dǎo)致注口區(qū)域處和外觀表面剩余部分上測得的顏色指數(shù)的小差異。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，注口區(qū)域的顏色指數(shù)變化(在注口區(qū)域中的顏色指數(shù)對外觀表面剩余部分上的顏色指數(shù))不大于20%，如不大于10%，如不大于5%。
[0039]用于使用BORG分光光度技術(shù)的一種方法描述在美國專利號6，825，266,其以引用方式并入本文。
[0040]參照圖5，顯示了可以根據(jù)本公開制得的注塑成形系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。如所示那樣，該系統(tǒng)包括注入裝置10，其配置為熔化或軟化聚合物材料并將熔融聚合物材料注入模腔12。聚合物組合物可以以任何合適方式進(jìn)料到該注入裝置10。在圖5中描述的實(shí)施方案中，例如，該系統(tǒng)包括用于接收聚合物組合物并將該組合物供應(yīng)至注入裝置10的料斗14。
[0041]該注入裝置10包括含有加熱器和輸送裝置的機(jī)筒16。該輸送裝置可以包含例如一個(gè)或多個(gè)進(jìn)料螺桿18。例如，在圖5中描述的實(shí)施方案中，該機(jī)筒16包括單個(gè)進(jìn)料螺桿
18。但是，在其它實(shí)施方案中，該機(jī)筒16可以含有雙進(jìn)料螺桿。該進(jìn)料螺桿18通過發(fā)動(dòng)機(jī)20旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)20例如可以包含通過一個(gè)或多個(gè)帶或鏈連接到進(jìn)料螺桿18的電動(dòng)機(jī)。
[0042]當(dāng)聚合物組合物添加到料斗14中時(shí)，在機(jī)筒16內(nèi)將該聚合物組合物加熱至熔融狀態(tài)。進(jìn)料螺桿18將熔融聚合物材料由機(jī)筒16輸送到流路22中。流路22可以通過注入點(diǎn)與注入裝置10連通。從流路22，將聚合物材料注入模具12的模腔以制造模制制品。
[0043]參照圖1，例示了根據(jù)常規(guī)方法制得的模制制品30。當(dāng)從模腔中取出模制制品30時(shí)，包括了由該聚合物組合物制得的延長部分32，代表從注入點(diǎn)到模腔的流路。該延長部分32通常在使用前從模制制品30上除去。在某些實(shí)施方案中，隨后將該延長部分32回收并再利用于其它模塑方法。
[0044]如圖1中所示，過去，在聚合物材料進(jìn)入模腔的入口點(diǎn)處遇到問題。特別是在聚合物進(jìn)入模腔處形成視覺缺陷。這些缺陷稱為注口白暈34，如圖1所示。在許多實(shí)例中，注口白暈34可以呈現(xiàn)為不規(guī)則的深色圖案或呈現(xiàn)為網(wǎng)狀缺陷，這極大降低了部件的美感，并使得該部件被制造商丟棄。
[0045]參照圖2，顯示了根據(jù)本公開制得的模制制品40。如所示那樣，類似于圖1中所示實(shí)施方案，模制制品40包括代表從注入裝置的注入點(diǎn)到制造該模制制品40的模腔開口的流路的延長部分42。但是，跟據(jù)本公開，該延長部分42進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)溢流通道。例如，在圖2所示的實(shí)施方案中，延長部分42包括第一溢流通道44和第二溢流通道46。如下文更詳細(xì)解釋的那樣，在填充形成模制制品40的模腔的過程中，離開注入裝置的注入點(diǎn)的一部分聚合物流轉(zhuǎn)向到溢流通道44和46中。當(dāng)聚合物流轉(zhuǎn)向到該溢流通道44和46中時(shí)，聚合物流的流速和/或速度暫時(shí)降低。該溢流通道44和46具有足夠的體積以使得直到僅在聚合物流進(jìn)入用于形成該模制制品40的模腔中之后該溢流通道才用該聚合物組合物填充。一旦溢流通道44和46用該聚合物流填充，完全的流隨后恢復(fù)進(jìn)入模腔以形成該豐旲制制品40 ο
[0046]如圖2中所示，存在溢流通道44和46減少或基本消除了模腔入口處的注口白暈。
[0047]參照圖3、4A、4B和4C，結(jié)合流路22的橫截面圖顯示了模具12的橫截面圖。如所示那樣，模具12包括與流路22流體連通的模腔50。該流路22包括安置于注口 54上游的注入點(diǎn)52。該注口 54緊鄰模腔50安置。在圖3中例示的實(shí)施方案中，僅包括單個(gè)注口 54。但是，在其它實(shí)施方案中，大于一個(gè)注口可以與流路22連通。
[0048]根據(jù)本公開，該流路22還與一個(gè)或多個(gè)溢流通道連通。例如，在圖3中例示的實(shí)施方案中，該流路22與第一溢流通道56和第二溢流通道58連通。如上所述，當(dāng)聚合物流經(jīng)流路22進(jìn)料時(shí)，一部分聚合物流轉(zhuǎn)向到溢流通道56和58中。流連續(xù)進(jìn)入溢流通道56和58，至少直到該聚合物流經(jīng)注口 54進(jìn)入模腔50。在一個(gè)實(shí)施方案中，流轉(zhuǎn)向到溢流通道56和58中，直到該模腔用該聚合物組合物填充。但是，在其它實(shí)施方案中，該聚合物流僅僅暫時(shí)轉(zhuǎn)向到該溢流通道中。當(dāng)暫時(shí)轉(zhuǎn)向時(shí)，該聚合物流以降低的流速進(jìn)入模腔50，并且隨后當(dāng)流不再轉(zhuǎn)向到溢流通道中時(shí)流速提高。
[0049]參照圖4A至4C，順序的圖顯示了根據(jù)本公開，聚合物流進(jìn)入流路22，并填充模腔50。參照圖4A，例如，顯示聚合物流60進(jìn)入流路22。如圖5中所示，從注入裝置將聚合物流60進(jìn)料到流路22中。
[0050]如圖4B中所示，當(dāng)聚合物流60進(jìn)入該流路，一部分聚合物流轉(zhuǎn)向到第一溢流通道56中并且轉(zhuǎn)向到第二溢流通道58中。該溢流通道56和58具有足夠的體積以使得一部分聚合物流轉(zhuǎn)向一段足以令該聚合物流經(jīng)注口 54進(jìn)入模腔50的時(shí)間。因此，在圖4B中，該聚合物流60以降低的流速進(jìn)入模腔。
[0051]現(xiàn)在參照圖4C，在一段時(shí)間后，該溢流通道56和58完全用該聚合物組合物填充，當(dāng)溢流通道用該聚合物組合物填充時(shí)，一部分聚合物流60不再轉(zhuǎn)向到溢流通道中。因此，如圖4C中所示，整個(gè)聚合物流60流入模腔50以制造模制制品。
[0052]該溢流通道將進(jìn)入的聚合物流轉(zhuǎn)向并在初始聚合物流通過注口 54時(shí)降低瞬時(shí)壓力。當(dāng)聚合物流在模具填充過程中前進(jìn)超過注口時(shí)，進(jìn)入模腔50的填充速率由此降低一段時(shí)間。該注入裝置可以進(jìn)一步控制以提供希望的注入速率。至少在初始模腔填充中并可能在整個(gè)模腔填充過程中進(jìn)入模腔50的瞬時(shí)壓力和流速因溢流通道56和58的存在的降低減少或基本消除了注口白暈。取決于與不存在溢流通道時(shí)發(fā)生的流速相比該溢流通道的相對尺寸，該聚合物組合物在注口處的流速可以在填充模具的一部分或全部的過程中保持降低。
[0053]如圖3中所示，溢流通道56和58位于注入點(diǎn)52與注口 54之間。溢流通道的尺寸與體積可以取決于多個(gè)因素。例如，需要的溢流通道的體積越大，注口距離溢流通道越遠(yuǎn)。取決于流動(dòng)通道至注口的聚合物流的較高的插入體積，溢流通道需要具有較大的體積。通常，可以調(diào)節(jié)該溢流通道56和58以及流動(dòng)通道的體積以盡量減少產(chǎn)生廢棄材料，同時(shí)還至少在模具填充的初始幾秒中實(shí)現(xiàn)初始瞬時(shí)熔體壓力和模具填充速率的充分降低。
[0054]通常，一個(gè)或多個(gè)溢流通道的體積是溢流通道至注口的流路的體積的大約20%至大約1000%。例如，在某些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)溢流通道的體積可以是溢流通道與注口開口之間流路體積的大約50%至大約500%，如大約100%至大約500%。在一個(gè)特定實(shí)施方案中，溢流通道的體積大于流室與注口之間流路體積的大約1.1至大約2倍。
[0055]最終，該流動(dòng)通道應(yīng)使足夠量的聚合物轉(zhuǎn)向流足夠長的時(shí)間以減少或消除注口白暈。轉(zhuǎn)向到溢流通道中的聚合物流的量例如可以是總聚合物流的大約5%至大約60%，如總聚合物流的大約20%至大約50%。例如，在一個(gè)特定實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)溢流通道可以使進(jìn)入該流路的聚合物流的大約25%至大約40%轉(zhuǎn)向。
[0056]從聚合物流轉(zhuǎn)向到一個(gè)或多個(gè)溢流通道中的流的量可以使用多種技術(shù)控制。例如，流轉(zhuǎn)向的比例可以通過包括或多或少的溢流通道來控制。轉(zhuǎn)向的流的量還可以通過調(diào)節(jié)與流動(dòng)通道橫截面積相關(guān)的溢流通道橫截面積來控制。例如該溢流通道的橫截面積可以是流動(dòng)通道橫截面積的大約25%至大約200%。例如在一個(gè)實(shí)施方案中，該溢流通道的橫截面積小于流動(dòng)通道或流道的橫截面積。例如，該溢流通道的橫截面積可以大于該流動(dòng)通常橫截面積的大約30%，如大于約40%，如大于約50%，并通常小于該流動(dòng)通道橫截面積的大約90%、如小于大約80%、如小于大約70%。在替代實(shí)施方案中，溢流通道的橫截面積可以大于該流動(dòng)通道橫截面積的100%，如大約110%至大約200%。該溢流通道的橫截面積可以固定，或可以使用適合的閥裝置而可變。
[0057]聚合物流轉(zhuǎn)向的時(shí)間量可以取決于多個(gè)因素，但是其至少足以使聚合物流通過注口并進(jìn)入模腔。通常，聚合物流轉(zhuǎn)向到溢流通道中的時(shí)間量是完全填充模腔50所需時(shí)間量的至少大約I如至少大約3%，如至少大約5%，如至少大約10%，如至少大約20%。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物流轉(zhuǎn)向到溢流通道中的時(shí)間量是填充模腔的總時(shí)間量的大約5%至大約50%，如大約5%至大約20%。
[0058]由此，對于模具總填充時(shí)間的大約1%至大約50%的時(shí)間量，進(jìn)入模腔的聚合物流的流速與速度以大約5%至大約60%的量降低。
[0059]在圖3中例示的實(shí)施方案中，該系統(tǒng)包括兩個(gè)溢流通道56和58。但是要理解的是，可以將或多或少的溢流通道并入該系統(tǒng)，這取決于特定應(yīng)用和所需結(jié)果。通常，例如，可以放置大約一個(gè)至大約五個(gè)溢流通道與單一流路連通。
[0060]在圖3中例示的實(shí)施方案中，溢流通道56和58具有規(guī)定體積。但是，在其它實(shí)施方案中，該溢流通道可以具有開放末端，其中一部分聚合物流連續(xù)轉(zhuǎn)向穿過該過程，或轉(zhuǎn)向到溢流通道中的該部分聚合物流可以再循環(huán)回到流動(dòng)通道22中或進(jìn)入另一導(dǎo)管。在又一實(shí)施方案中，各溢流通道56和58可以與閥相聯(lián)。該閥可以配置為打開或關(guān)閉進(jìn)入溢流通道的流和/或控制進(jìn)入溢流通道的流的量。例如，當(dāng)啟動(dòng)穿過流路22的聚合物流時(shí)，可以打開該閥以允許一部分聚合物流進(jìn)入該流動(dòng)通道。一旦聚合物流已經(jīng)通過注口 54并進(jìn)入模腔50，可以隨后將該閥返回到關(guān)閉位置，允許所有聚合物流進(jìn)入模腔?？梢詫⒃撻y配置為打開特定量，以便控制轉(zhuǎn)向進(jìn)入溢流通道的聚合物流的部分。[0061]在一個(gè)實(shí)施方案中，各溢流通道可以與壓力控制閥相聯(lián)，如響應(yīng)(react)于系統(tǒng)中壓力的彈簧加載(spring-loaded)閥。由此,轉(zhuǎn)向到溢流通道中的流的量可以取決于施加在彈簧加載閥上的壓力量。
[0062]通常，本公開的系統(tǒng)和方法適于加工任何適于模制方法，特別是注塑成型方法的熱塑性聚合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，用于本公開的方法的聚合物組合物包括與著色劑混合的熱塑性聚合物以制造離開模腔時(shí)易于使用的模制制品。特別地，存在著色劑以提供具有美感的模制制品，并且無需漆涂該模制制品或以其它方式裝飾該模制制品。
[0063]可以根據(jù)本公開加工的熱塑性聚合物包括聚縮醛聚合物、聚芳硫醚聚合物(如聚苯硫醚聚合物)、聚烯烴聚合物(包括聚乙烯和聚丙烯)、聚碳酸酯聚合物、聚酯聚合物(包括PCT聚合物)，等等。
[0064]與該熱塑性聚合物結(jié)合的著色劑可以包括顏料、染料、金屬顆粒等等。顏料顆粒可以包括例如硫酸鋇顆粒、二氧化鈦顆粒、碳酸鈣顆粒等等。在另一實(shí)施方案中，該著色劑可以包含單獨(dú)或與染料如有機(jī)染料結(jié)合的云母薄片。
[0065]在一個(gè)特定實(shí)施方案中，該聚合物組合物包含與著色劑，特別是金屬薄片混合的聚縮醛樹脂。該聚縮醛樹脂可以包含均聚物或共聚物，并可包括端蓋。該均聚物可以通過聚合甲醛或三氧雜環(huán)己烷來獲得，這可以通過陽離子或陰離子引發(fā)。該均聚物在聚合物鏈中可以主要含有甲醛單元。另一方面，聚縮醛共聚物可以沿側(cè)鏈甲醛單元含有氧化亞烷基單元。該氧化亞烷基單元可以含有例如大約2至大約8個(gè)碳單元，并可以是直鏈或支鏈的。在一個(gè)實(shí)施方案中，該均聚物或共聚物可以具有羥基端基，該羥基端基已經(jīng)化學(xué)穩(wěn)定化以耐受酯化或醚化反應(yīng)造成的降解。
[0066]如上所述，該均聚物通常通過聚合甲醛或三氧雜環(huán)己烷來制備，優(yōu)選在合適催化劑的存在下。特別合適的催化劑的實(shí)例是三氟化硼和三氟甲磺酸。
[0067]聚甲醛共聚物可以在-CH2O-重復(fù)單元旁邊含有多至50摩爾％、如0.1至20摩爾％和特別是0.5至10摩爾％的下式的重復(fù)單元:
[0068]
【權(quán)利要求】
1.由熱塑性材料注塑成型外觀聚合物制品的系統(tǒng)，包括: 包含至少一個(gè)形成模腔的空隙的模具； 用于加熱和壓縮所述熱塑性材料的壓縮區(qū)， 至少一個(gè)在所述模腔開口處以注口終結(jié)的流道，所述流道在所述壓縮區(qū)與所述注口之間流體連通； 至少一個(gè)形成與所述流道流體連通的空隙的末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道，所述末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道位于距所述注口預(yù)定距離處，其中所述末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道的空隙體積為所述轉(zhuǎn)向通道與所述注口之間剩余的流道空隙體積的至少1.1倍，其中初始填充所述模腔的部分所述熱塑性流的流速降低，而另一部分所述熱塑性材料流入所述末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道。
2.如權(quán)利要求1中所定義的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括大約兩個(gè)至大約五個(gè)末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道。
3.如權(quán)利要求1中所定義的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道具有一定尺寸并位于流道上，以使得當(dāng)熱塑性流通過流道進(jìn)料時(shí)，所述流的大約5%至大約60%轉(zhuǎn)向到至少一個(gè)末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道中。
4.如權(quán)利要求1中所定義的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)進(jìn)一步包括安置在末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道上的閥，該閥配置為控制熱塑性材料進(jìn)入該末端流動(dòng)轉(zhuǎn)向通道的流量。
5.用于注塑成型聚合物制品的系統(tǒng)，包括:
豐吳具； 與該模具流體連通的注入裝置，用于將聚合物材料流導(dǎo)入該模具； 位于注入裝置與模具之間的流路，該流路包括用于接收來自該注入裝置的聚合物材料流的注入點(diǎn)，和在流路上位于注入點(diǎn)下游的注口，該注口位于或緊鄰?fù)ㄏ蚰＞叩拈_口 ； 至少一個(gè)與注入點(diǎn)與注口之間的流路流體連通的溢流通道，配置該溢流通道以使得在聚合物材料的初始流通過該流路的過程中，該流的一部分暫時(shí)轉(zhuǎn)向到至少一個(gè)溢流通道，導(dǎo)致通過該注口的聚合物材料的流速暫時(shí)降低并隨后提高。
6.如權(quán)利要求5中所定義的系統(tǒng)，其中該溢流通道具有規(guī)定體積，該溢流通道從該流路分支。
7.如權(quán)利要求6中所定義的系統(tǒng)，其中聚合物材料的流暫時(shí)轉(zhuǎn)向到該溢流通道中，直到用聚合物材料填充該溢流通道的規(guī)定體積。
8.如權(quán)利要求7中所定義的系統(tǒng)，其中該溢流通道具有規(guī)定體積，使得直到一定量的聚合物材料進(jìn)入該模具才使用該聚合物材料填充該溢流通道。
9.如權(quán)利要求6中所定義的系統(tǒng)，其中該溢流通道具有規(guī)定體積，該體積是該溢流通道至該注口的流路的體積的大約20%至大約1000%。
10.如權(quán)利要求6中所定義的系統(tǒng)，其中該溢流通道具有規(guī)定體積，該規(guī)定體積是該溢流通道至該注口的流路的體積的大約20%至大約500%。
11.如權(quán)利要求5中所定義的系統(tǒng)，其中該流路包括多個(gè)溢流通道。
12.如權(quán)利要求11中所定義的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括大約兩個(gè)至大約五個(gè)溢流通道。
13.如權(quán)利要求11中所定義的系統(tǒng)，其中各個(gè)溢流通道具有規(guī)定體積，各溢流通道從該流路分支，聚合物材料流的一部分暫時(shí)轉(zhuǎn)向到該溢流通道中直到所有溢流通道均填充該聚合物材料，并且其中該溢流通道具有規(guī)定體積，使得直到一定量的聚合物材料進(jìn)入模具才填充該溢流通道。
14.如權(quán)利要求5中所定義的系統(tǒng)，其中該溢流通道產(chǎn)生比后期填充流速降低的通過該注口的聚合物材料的初始流速，該初始流速是填充流速的大約5%至大約50%。
15.用于模制聚合物材料的方法，包括: 將熔融聚合物材料進(jìn)料到通向模腔的流路中； 在聚合物材料初始流入該流路的過程中，將該流的一部分暫時(shí)轉(zhuǎn)向到溢流通道中； 用該聚合物材料填充該模腔以形成模制制品，其中該聚合物材料的初始流進(jìn)入模具與該流的一部分轉(zhuǎn)向到溢流通道中同時(shí)發(fā)生；和 從模具中取出該模制制品。
16.如權(quán)利要求15中所定義的方法，其中該聚合物材料包含聚甲醛聚合物。
17.如權(quán)利要求15中所定義的方法，其中該聚合物材料含有金屬顏料。
18.如權(quán)利要求17中所定義的方法，其中該聚合物材料包含聚甲醛聚合物。
19.如權(quán)利要求15中所定義的方法，其中進(jìn)入該流路的聚合物材料初始流以產(chǎn)生降低的進(jìn)入該模具的初始 流速的方式暫時(shí)轉(zhuǎn)向，并且其中以該初始流速和以后期填充流速填充該模腔，該初始流速比填充流速低大約5%至大約90%。
20.如權(quán)利要求19中所定義的方法，其中該初始流速是填充流速的大約5%至大約50%。
21.如權(quán)利要求19中所定義的方法，其中該初始流速是填充流速的大約20%至大約50%。
22.如權(quán)利要求15中所定義的方法，其中該聚合物流具有質(zhì)量流量，其中該質(zhì)量流量初始進(jìn)入該模腔的同時(shí)該聚合物流的一部分暫時(shí)轉(zhuǎn)向到該溢流通道中。
23.模制產(chǎn)品，包含: 模制成具有外表面的制品的熱塑性聚合物，該外表面的至少一部分包含意在當(dāng)使用該產(chǎn)品時(shí)可見的外觀表面，該制品通過將該熱塑性聚合物經(jīng)位于外觀表面附近的注口注入模具中來注塑成型，該外觀表面無涂漆，并且無注口白暈。
24.如權(quán)利要求23中所定義的模制產(chǎn)品，其中經(jīng)100倍放大和45°角度下的掃描電子顯微鏡檢查時(shí)該外觀表面無任何熔體破裂的螺旋圖案。
25.如權(quán)利要求23中所定義的模制產(chǎn)品，其中該外觀表面包括位于熱塑性聚合物注入該模具處的注口區(qū)域，并且其中當(dāng)根據(jù)BORG分光光度技術(shù)測量顏色指數(shù)偏移時(shí)，注口區(qū)域與該外觀表面剩余部分之間顏色指數(shù)的差值的變化不大于20%。
26.如權(quán)利要求25中所定義的模制產(chǎn)品，其中顏色指數(shù)偏移的變化不大于10%。
27.如權(quán)利要求25中所定義的模制產(chǎn)品，其中顏色指數(shù)偏移的變化不大于5%。
28.如權(quán)利要求23中所定義的模制產(chǎn)品，其中該熱塑性聚合物包含聚甲醛聚合物，并且其中該熱塑性聚合物與至少一種著色劑混合。
29.如權(quán)利要求28中所定義的模制產(chǎn)品，其中該著色劑包括金屬顏料。
【文檔編號】B29C45/27GK103906617SQ201280052885
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】M·P·克瓦爾斯基, R·A·費(fèi)爾斯特, S·A·克林格 申請人:提克納有限責(zé)任公司