用于制作多部件中空制品的方法和設備以及由此制作的制品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于制作多部件中空制品的注塑方法和設備，以及由此制作的制品。所述方法包括由第一塑性材料注塑中空主體，所述中空主體具有帶有穿過其的至少一個通氣孔的壁和注塑在鄰近于所述通氣孔的區(qū)域中的至少一個翻蓋。所述翻蓋注塑在其中所述通氣孔打開的第一位置中。所述翻蓋能夠以鉸接方式從所述第一位置移動到其中所述通氣孔由所述翻蓋閉合的第二位置。在所述翻蓋被折疊到所述第二位置中之后，所述中空主體，包括所述折疊翻蓋，至少部分與第二塑性材料包覆模制，其中所述第二材料基本上被排除通過所述通風孔滲漏到所述中空主體中。所述設備包括用于注塑中空主體的第一模具桿、用于與第二塑性材料包覆模制所述中空主體的第二模具桿、和用于移動所述翻蓋并且可選地將所述翻蓋保持在所述第二位置中的閉合工具。所得制品在其中空主體中不具有第二材料。
【專利說明】
用于制作多部件中空制品的方法和設備以及由此制作的制品
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于通過注塑制造多部件中空制品的方法和設備，以及一種通過這類方法和設備制作的制品。更具體地，本發(fā)明涉及通過注塑方法制造包括至少兩種塑性材料的中空制品，所述注塑方法涉及以另一塑性材料包覆模制包括一種塑性材料的中空部件使得包覆模制塑性材料基本上不會穿透到中空部件中。
【背景技術(shù)】
[0002]注塑已是眾所周知的并且廣泛用于構(gòu)造相對復雜的塑性零件，包括內(nèi)部具有一個或多個空的空間的零件。示例包括各種工具、儀器、醫(yī)療設備和個人護理器械的塑性主體，諸如，例如各種電動牙刷(手動的和電動的)的塑性主體，后者一般在中空塑性外殼內(nèi)部容置電源和驅(qū)動機構(gòu)，通常包括牙刷柄部。這些制品可包括多部件塑性主體，其包括兩種或更多種塑性材料:形成中空主體的第一材料和至少部分模制在第一材料上的第二材料。關(guān)于手動和電動牙刷兩者，可能期望產(chǎn)生中空塑性主體，其包括兩種或更多種塑性材料使得包括第一塑性材料的中空部件至少部分被第二塑性材料包覆模制。
[0003]一般已知的是使用氣體輔助注塑方法來產(chǎn)生中空制品。參見例如1^6，645，587。在氣體輔助方法中，包括第一塑性材料的中空主體通常包括開口或通氣孔，氣體可通過其進入，并且從所產(chǎn)生的中空主體逸出。其它注塑方法，涉及氣體和不涉及氣體兩種，也可在技術(shù)上要求所產(chǎn)生的中空主體中的一個或多個通氣孔。例如，在液體輔助的注塑中，其中氣體一般用來在液體注射步驟之后對液體進行凈化，通常可能需要至少兩個通氣孔，一個供液體使用，另一個供氣體使用。
[0004]還已知的是，例如在通過使用通常包括兩個模具零件(或“半體”)和芯的定制模具工具而形成的注塑部件中，用來產(chǎn)生中空部件的開口或凹槽可通過提供可回縮到所述模具零件或芯中的一個的滑塊或銷而形成。在這類構(gòu)造中，包括第一塑性材料的中空部件可通過使用不受可回縮銷阻礙的開口而產(chǎn)生。接著，將可回縮銷移動到某個位置中以閉合開口，并且可施加第二塑性材料來包覆模制第一材料部件。由于開口由銷閉合，所以只要銷處在適當位置中，第二材料便不會通過開口穿透到中空部件中。但是，這類可回縮銷如果是在第二材料凝固之前被移除，那么將不防止第二材料滲漏到中空部件中。在第二材料凝固之后移除可回縮銷將導致制品仍然具有開口。
[0005]因此，需要密封中空主體中的開口或通氣孔以在第二材料被模制于中空主體的一部分上時消除或至少顯著減少后續(xù)包覆模制材料通過開口穿透到中空主體中的空隙的風險。本公開涉及一種用于通過注塑制造中空制品的方法和設備，其中最小化上述普遍已知的方法的一些缺陷。本公開還涉及一種中空制品，諸如，例如一種牙刷塑性主體，其包括中空結(jié)構(gòu)，所述中空結(jié)構(gòu)包括由第一材料制成以至少第二材料包覆模制的殼體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]—種用于通過注塑制作中空制品的方法基本上包括在第一模具桿中由第一塑性材料形成中空主體，并且接著在第二模具桿中至少部分用第二塑性材料包覆模制中空主體。所述模具桿中的每根模具桿可包括兩個模具零件或“半體”，其在操作中在其間形成模具腔，塑性材料可通過至少一個注射噴嘴注射到所述模具腔中。所述模具桿中的每根模具桿還可具有用于將氣體或液體注射到模具腔中的噴嘴或入口，以及用于從模具腔排出氣體或液體的出口。第二模具桿可包括第一桿的半體中的一者。換句話說，模制在第一模具桿中的凝固的中空主體無需從其中已經(jīng)模制有中空主體的第一模具桿的部分移除。而是，具有駐留于其中的凝固的中空主體的第一模具半體中的一個可接合第三模具零件或“半體”以形成具有第二模具腔的第二模具桿，所述第二模具腔大于所述第一模具腔。
[0007]可使用例如常規(guī)注塑、氣體輔助注塑或液體輔助注塑在第一模具桿中模制中空主體。在氣體輔助方法中，在將第一塑性材料注射到第一模具腔中之后，可將氣體注射到第一模具腔中的第一塑性材料中以迫使第一塑性材料適形于第一模制腔的表面。模制于第一模具桿中的中空主體具有延伸穿過中空主體壁的至少一個通氣孔。這個通氣孔提供在中空主體內(nèi)部的區(qū)域和周圍環(huán)境之間的流體連通。在氣體輔助注塑或液體輔助注塑的實施例中，所述至少一個通氣孔提供供氣體和/或液體進入并離開模具腔的入口和出口。這個通氣孔將在凝固的中空主體中暫時保持打開。
[0008]中空主體還具有模制在壁的鄰近于至少一個通氣孔的區(qū)域中的至少一個相對較小翻蓋。所述翻蓋可通過提供包括第一模具桿的模具零件中的一個而形成，所述第一模具桿具有相對較小凹槽或孔，即所謂的“翻蓋孔”，其用于在注塑期間接收相對少量的第一塑性材料。此相對少量的第一塑性材料的凝固部分在被凝固時將形成翻蓋。翻蓋被模制在第一位置中，在所述第一位置中，所述翻蓋從中空主體的壁大體上向外延伸。當翻蓋處在第一位置中時，通氣孔是打開的。翻蓋被構(gòu)造成在翻蓋的基部(即，在翻蓋與壁相接的地方)具有活動鉸鏈。這個活動鉸鏈允許翻蓋從第一位置移動(折疊或彎曲)到其中所述翻蓋覆蓋通氣孔的第二位置。翻蓋和通氣孔相對于彼此設定尺寸并定位成使得翻蓋可被折疊或彎曲以在第二位置中牢牢閉合通氣孔。
[0009]閉合工具(諸如，例如銷)可用于接觸翻蓋并將翻蓋從第一位置移動到第二位置。閉合工具也可用來將翻蓋保持在第二位置中以在將第二塑性材料注射在中空主體上期間固定翻蓋的正確位置。閉合工具接觸翻蓋的工作表面可具有任何合適形狀，例如其可包括平坦表面、傾斜表面、曲面和它們的任意組合。在一個實施例中，閉合工具可被結(jié)構(gòu)化成可在第二模具腔內(nèi)在完全伸長位置和完全回縮位置之間移動。在此類實施例中，工具的工作表面可被有利地構(gòu)造成在閉合工具處于完全回縮位置中時包括第二模具腔的表面的一部分。此外，閉合工具可偏置抵靠第二模具腔的主體。
[0010]在閉合工具將翻蓋移動到第二位置中之后，翻蓋基本上覆蓋通氣孔。為了提供翻蓋的正確折疊/彎曲，翻蓋可被有利地模制成具有指定的彎曲區(qū)，所述彎曲區(qū)包括特定彎曲厚度使得形成于完全折疊或彎曲翻蓋中的彎曲半徑滿足彎曲區(qū)中翻蓋不會因其折疊/彎曲而折斷的最大可允許應變所要求的條件。在一個實施例中，例如，翻蓋在彎曲區(qū)中由彎曲半徑分割的厚度小于彎曲區(qū)中第一塑性材料的最大可允許應變。
[0011]與通氣孔組合的翻蓋可被構(gòu)造成在翻蓋處于第二位置中時與壁的包圍通氣孔的區(qū)域齊平。另選地，翻蓋可被構(gòu)造成在翻蓋處于第二位置中時與壁的包圍通氣孔的一部分重疊。在任一實施例中，翻蓋應被設定尺寸并被構(gòu)造成在翻蓋處于第二位置中時基本上不使第二材料通過至少一個通氣孔滲漏到中空主體中。為此，在一些實施例中，翻蓋可被結(jié)構(gòu)化成密封通氣孔。
[0012]在其它實施例中，翻蓋的活動鉸鏈可被設計成在翻蓋被折疊或彎曲時翻蓋既不側(cè)向折疊/彎曲也不從中空主體的其余部分折斷。另外，閉合工具的工作表面和翻蓋表面的相應部分可被模制成包括配合的引導元件，例如配合的溝槽/通道和突出部/脊，其將輔助閉合工具將翻蓋更準確地放置在通氣孔上。在其它實施例中，中空主體和翻蓋可被模制成包括配合的表面特征部以利于將翻蓋準確定位在第二位置中。在其它實施例中，中空主體的翻蓋接觸表面和翻蓋兩者均可包括被結(jié)構(gòu)化成并被構(gòu)造成將翻蓋鎖定在第二位置中的配合特征部。
[0013]在將翻蓋移動到第二位置中并將通氣孔牢牢閉合之后，可將第二塑性材料施加到中空主體的表面以至少部分包覆模制包括折疊翻蓋的中空主體。由于處在第二位置中的翻蓋遮蔽通氣孔的開口使其免于第二材料，所以第二材料基本上不會通過通氣孔進入中空主體內(nèi)部的空隙。
[0014]由本文所述的方法和設備制作的所得多部件中空制品包括由第一塑性材料制作至少部分以第二塑性材料包覆模制的中空主體。所述制品具有穿過中空主體的壁的通氣孔，所述通氣孔被由第一塑性材料制作的翻蓋牢牢覆蓋。因此，所述制品不會使第二材料滲漏到中空主體內(nèi)部的空隙中。此類多部件制品可用于各種產(chǎn)品中，諸如，例如簇成制品主體、醫(yī)療設備工具主體、儀器(手動或電動)主體以及個人護理器械主體。多部件制品可尤其適用于手動或電動牙刷的生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0015]附圖所示的實施例在性質(zhì)上為說明性和示例性的，而并不旨在限制由權(quán)利要求所限定的主題。當結(jié)合附圖閱讀時，能夠理解對說明性實施例的詳細描述，其中用類似的參考符號表不類似的結(jié)構(gòu)。
[0016]圖1示出了第一模具桿的實施例的部分橫截面圖并且示意性地圖示了用于構(gòu)造中空主體的方法和設備的實施例，所述中空主體具有通氣孔以及被結(jié)構(gòu)化成并被構(gòu)造成閉合通氣孔的翻蓋。
[0017]圖2示意性地示出了圖1所示的第一模具桿的部分橫截面圖并且圖示了注塑方法的初始階段。
[0018]圖3示意性地示出了圖1和圖2所示的第一模具桿的部分橫截面圖并且圖示了第一熔融材料在第一模具腔內(nèi)部的推進。
[0019]圖4示意性地示出了圖1、圖2和圖3所示的第一模具桿的部分橫截面圖并且圖示了第一模具腔用第一熔融材料填充時的方法。
[0020]圖5示意性地示出了包括第一塑性材料的中空主體的橫截面圖，所述中空主體包括翻蓋。
[0021]圖6示意性地示出了圖5所示的中空主體和接合翻蓋的閉合工具的橫截面圖。
[0022]圖7示意性地示出了圖5和圖6所示的中空主體的橫截面圖，其中所述閉合工具已基本上將翻蓋彎曲在延伸穿過中空主體的壁的通氣孔上方。
[0023]圖8示意性地示出了在其中具有中空主體的第二模具桿的實施例的部分橫截面圖，所述中空主體具有閉合通氣孔的翻蓋;并且圖示了第二材料被注射到第二模具腔中以至少部分覆蓋閉合的翻蓋時的注塑方法的實施例。
[0024]圖9示意性地示出了在其中具有中空主體的第二模具桿的另一實施例的部分橫截面圖，所述中空主體具有閉合通氣孔的翻蓋;并且圖示了第二材料被注射到第二模具腔中以至少部分覆蓋閉合的翻蓋時的注塑方法的另一實施例。
[0025]圖10示意性地示出了在其中具有中空主體的第二模具桿的另一實施例的部分橫截面圖，所述中空主體具有閉合通氣孔的翻蓋;并且圖示了第二材料被注射到第二模具腔中以至少部分覆蓋閉合的翻蓋時的注塑方法的另一實施例。
[0026]圖11示意性地示出了一種完成的多部件制品，其包括由第一塑性材料制作至少部分用第二塑性材料包覆模制的中空主體。
[0027]圖12示意性地示出了其中設置有中空制品的第二模具桿的實施例的部分橫截面圖，所述中空制品具有通氣孔和可移動翻蓋，所述第二模具包括閉合工具，所述閉合工具被結(jié)構(gòu)化成并且被構(gòu)造成將翻蓋移動到閉合位置中，在所述閉合位置中，翻蓋與通氣孔重疊。
[0028]圖13至圖17示意性地示出了其中設置有中空制品的第二模具桿的實施例的部分橫截面圖，所述中空制品具有通氣孔和可移動翻蓋，所述第二模具包括閉合工具，所述閉合工具被結(jié)構(gòu)化成并且被構(gòu)造成在模具內(nèi)部移動以接觸翻蓋并將翻蓋移動到閉合位置中，在所述閉合位置中，翻蓋與通氣孔重疊。
[0029]圖18和圖19不意性地不出了處在未彎曲位置(圖18)和處在部分彎曲位置(圖19)中的實施例的部分橫截面圖。
【具體實施方式】
[0030]多部件制品例如牙刷的塑性制品可以至少三個一般步驟制造。在第一步驟中，產(chǎn)生具有開口或通氣孔的第一模制制品;在第二步驟中，閉合第一模制制品中的通氣孔;并且在第三步驟中，在第一模制制品的至少一部分(包括具有閉合通氣孔的部分)上模制第二塑性部件。在操作中，所述步驟中的一些，例如第二步驟和第三步驟可如本文將在下文中說明般組合。
[0031]在圖1至圖17中所示且在氣體輔助方法和設備的背景下公開(無限制)的本發(fā)明的若干示例性實施例中，第一模具腔20可形成在兩個模具零件或“半體”之間:第一模具零件11和第二模具零件12之間，從而形成第一模具桿。第一模具桿的第一模具零件11和第二模具零件12中的至少一者被構(gòu)造成包括:至少一個注塑通道35，其終接于注塑噴嘴30，第一塑性材料15可通過注塑噴嘴30注射到第一模具腔20中；和至少一個流體注射通道，其終接于流體注射噴嘴40，氣體可通過流體注射噴嘴40注射到第一模具腔20中(圖1至圖4)。模具零件中的一個(圖1中的第一模具零件)可被構(gòu)造成具有凹槽或孔50，其用于在注射過程期間接收相對較少量15a的第一塑性材料15 ο這種相對較少量15a的第一塑性材料15的凝固部分將在第一塑性材料15的模制和凝固完成時形成翻蓋60。出于此原因，凹槽或孔50在本文中將被稱為“翻蓋孔”。
[0032]圖2和圖3示出了第一模具腔20內(nèi)部的第一塑性材料15的行進，第一塑性材料15從注塑噴嘴40注射到所述腔20中。當在腔20內(nèi)部前進時，第一塑性材料15填充翻蓋凹槽50 (圖3) ο當?shù)谝荒＞咔?0被充分填充時，8卩，當其為約50 %到約95 %滿時，使用例如閥閘機構(gòu)和本領域中已知的任何其它合適流止回機構(gòu)使第一塑性材料15的注射暫停。此外，已知氣體輔助注射模制的實施例，其中對第一塑性材料的某部分注射氣體?？墒褂孟冗M的壓力控制運算法則來確保注塑噴嘴處的塑性壓力超過氣體噴嘴處的氣體注射壓力，因此防止塑性材料在注塑噴嘴中倒流。
[0033]在使第一塑性材料的注射暫停之后，流體諸如惰性氣體可被注射到第一模具腔20中，并且因此通過流體注射噴嘴30注射到熔融第一塑性材料中。所注射氣體在壓力下在腔20中膨脹，在第一熔融塑性材料15中形成空隙25 (圖4)。被加壓的注射氣體還致使第一熔融塑性材料15基本上適形于模具腔壁的幾何形狀。在第一塑性材料15的至少一部分凝固之后，可通氣氣體的移動而允許包含在空隙25內(nèi)的氣體通過產(chǎn)生于至少部分凝固的第一材料15中的開口或通氣孔31逸出。
[0034]在氣體被排出后，空隙25內(nèi)部的壓力變成大致等于大氣壓力?，F(xiàn)在可使第一模具零件11與第二模具零件12脫離，并且可將包括第一塑性材料15的凝固的第一主體17從第一模具移除以進行進一步處理。另選地，可繼續(xù)將凝固的第一主體17設置在模具零件中的一個(圖5中的第二模具零件12)中。模具零件中的所述零件(圖5中的第二模具零件12)因此可變成后續(xù)第二模具桿的一部分，其中凝固的第一主體17將以第二塑性材料包覆模制。
[0035]中空第一主體17具有延伸穿過主體壁到空隙25中的通氣孔31和翻蓋元件60。由第一材料的一部分15a(圖3)形成的翻蓋60被定位為足夠靠近通氣孔31。翻蓋60是由第一塑性材料15制作并包括活動鉸鏈61的柔性元件(圖5)?；顒鱼q鏈61被結(jié)構(gòu)化成并且被構(gòu)造成允許翻蓋60(通過彎曲、折疊和類似移動)在第一未折疊位置(圖5)和第二折疊位置(圖7)之間活動。當翻蓋60處在第一位置中時，通氣孔31是打開的。當翻蓋60處在第二位置中時，翻蓋60充分覆蓋通氣孔31，從而阻礙流體通過通氣孔31通到中空第一主體17中。這將基本上防止后續(xù)熔融材料通過通氣孔31進入到空隙25中?；顒鱼q鏈61可有利地包括指定的應變區(qū)62(圖5、圖6)，其中主要分布允許翻蓋60從第一位置活動到第二位置所必需的應變體積。
[0036]存在可用來形成翻蓋60的各種材料，并且存在多種幾何形狀來設計功能性活動鉸鏈61。接近這個任務的一種方法是將翻蓋視為Euler-Bernoulli梁(圖18和圖19)。接著，當翻蓋60折疊或彎曲時，翻蓋60中的應變在彎曲區(qū)中的翻蓋表面處達到其最大值Smax。在彎曲區(qū)中的翻蓋60的這個表面處的此最大應變Smax可逼近為:Smax = D/R，其中“D”為翻蓋60的表面和其中性軸NA之間的距離，并且“R”為彎曲半徑(圖19)。矩形橫截面的其它逼近為中性軸NA靠近梁的中心線使得Smax=W/2R，其中“W”為翻蓋60在彎曲區(qū)中的厚度。
[0037]如眾所周知，每種材料具有最大可允許應變Slimit，超過該應變，材料將斷裂。因此，為使翻蓋60彎曲到所要求極限而無斷裂風險，可將材料限制和幾何形狀限制兩者考慮在內(nèi)。關(guān)于前者，翻蓋60應為充分易延展的;并且關(guān)于后者，翻蓋60應為充分薄的，以彎曲到所要求的彎曲半徑R。一般來講，翻蓋60可滿足以下公式:W/2R〈Slimit。在某個實施例中，翻蓋60可有利地滿足以下公式:ff/R<Slimit。
[0038]能夠滿足以上公式的一種示例性非限制性材料是聚丙烯。例如，由聚丙烯制作并且具有0.5mm的厚度和將能夠彎曲而不斷裂的65%的假設極限應變(Siimit = 0.65mm/mm)的翻蓋60可具有根據(jù)以下公式的彎曲半徑:(0.5mm)/2R〈0.65。換句話講，如相對于翻蓋60的內(nèi)表面測量的彎曲半徑R(圖19)可為0.38mm或更大。此類小彎曲半徑暗指材料可以低斷裂風險進行幾乎對折彎曲(所謂的“發(fā)卡”彎曲)。其它材料(例如，諸如丙烯腈丁二烯苯乙烯塑料(ABS)，其具有約20%的極限應變)將要求更大的彎曲半徑或更薄的壁，或兩者，以產(chǎn)生翻蓋60，同時最小化或避免斷裂風險。
[0039]如本領域的技術(shù)人員將認識到，材料性質(zhì)可根據(jù)批次不同而有所變化;并且因此可取的是在這些考慮中并入安全因素，尤其是在每年制造數(shù)百萬制品并且必須考慮多個不同于正常的標準偏差的統(tǒng)計變動時。因此，由聚丙烯制作的翻蓋60可有利地具有至少1mm、至少2mm或至少3mm的內(nèi)彎曲半徑R。此外，翻蓋60無需圍繞通氣孔31形成完全隔絕的氣密性密封。只要第二 (或任何后續(xù))塑性材料(其包覆模制凝固的中空主體17，包括翻蓋60)并非顯著穿過通氣孔31，翻蓋60便執(zhí)行其期望功能。因此，內(nèi)彎曲半徑R可大于上文中所示的半徑，其取決于包覆模制翻蓋60和通氣孔31的塑性材料的粘度以及翻蓋60和通氣孔31的相對部分的幾何形狀。
[0040]閉合工具70(圖6、圖7、圖12至圖17)可用于致使翻蓋60圍繞其活動鉸鏈61朝向通氣孔31活動。翻蓋60可由閉合工具70彎曲或折疊使得由彎曲或折疊引發(fā)的活動鉸鏈61中的應變主要分布在指定的應變區(qū)62中。閉合工具70可包括被結(jié)構(gòu)化成并且被構(gòu)造成致使翻蓋60牢牢地覆蓋通氣孔31的任何合適裝置。閉合工具70可包括銷、梁、桿、注塑插入件或其它特征部、焊頭、加工或研磨結(jié)構(gòu)或車削結(jié)構(gòu)(即，在車床上制造的車削結(jié)構(gòu))。閉合工具可為靜止的或可移動的。在圖6和圖7的示例性實施例中，閉合工具70包括被結(jié)構(gòu)化成相對于翻蓋60移動的機械銷。銷70具有工作表面71，工作表面71被構(gòu)造成隨著銷70相對于翻蓋60移動接觸翻蓋60的表面并且引導翻蓋60沿所要方向彎曲或折疊。在圖6和圖7的示例性實施例中，銷70被結(jié)構(gòu)化成沿箭頭A的方向行進。銷的工作表面71可具有傾斜的凹面部分，其迫使翻蓋60隨著銷70沿箭頭A的方向前進而沿著工作表面71順利滑行。一旦翻蓋60完全折疊在通氣孔31上方，銷70便停止其在箭頭A方向上的移動(圖7)。
[0041]活動鉸鏈61(包括其指定的應變區(qū)62)被設計成確保在翻蓋的折疊或彎曲期間翻蓋60既不側(cè)向折疊/彎曲也不從第一塑性主體17的其余部分折斷。為了促進翻蓋60的更精確彎曲或折疊，工具70的工作表面71和翻蓋60的表面的將被工作表面71接觸的相應部分可包括相互可接合的引導元件，諸如，即配合的溝槽/通道以及突出部/脊，后者被構(gòu)造成在前者內(nèi)部滑行。這些實施例在本文中未說明，但是容易為本領域技術(shù)人員所見。
[0042]同樣地，第一塑性主體17(包括翻蓋60)可被有利地構(gòu)造成包括表面特征部，所述表面特征部將與翻蓋60的相應表面耦合或接合以有利于用翻蓋60閉合通氣孔31。此類特征部可包括例如擠壓肋、脊、紋理化表面、尖角、鰭片、通道、溝槽和本領域中已知的其它配合結(jié)構(gòu)。在圖5至圖7的示例性實施例中，緊緊包圍通氣孔31的第一塑性主體17的表面的一部分包括翻蓋接觸表面18，所述翻蓋接觸表面18包括突起部。翻蓋接觸表面18可被構(gòu)造成在翻蓋60完全彎曲或折疊時至少部分與翻蓋60的相應表面配合。
[0043 ]此外或另選地，翻蓋60可被模制成包括有利于翻蓋60與翻蓋接觸表18的配合以確保牢牢閉合通氣孔31的特征部。涵蓋一個實施例，其中翻蓋接觸表面18和翻蓋60包括被結(jié)構(gòu)化成并被構(gòu)造成將翻蓋60鎖定在第二閉合位置中的配合特征部。雖然本文中若干附圖將翻蓋60示意性地示出為與通氣孔31重疊(圖7)，但應明白第一塑性制品17(包括其翻蓋接觸表面18)和翻蓋60可被設計成使得在翻蓋60處于第二位置中時翻蓋60與制品的緊緊包圍閉合翻蓋60的表面齊平。
[0044]盡管本文中各圖示出了具有大體凹面形狀的工作表面71，但是本發(fā)明不限于這類或類似構(gòu)型。工作表面71可包括任何合適形狀，諸如，例如傾斜的平坦形狀、凸面形狀或扁平/平坦表面和曲面的任何組合。關(guān)于閉合工具70的移動方向，本發(fā)明也不受限制。其中工具70例如沿垂直于箭頭A方向的方向例如從圖6中右側(cè)移動到左側(cè)的方法的實施例可容易地為本領域的技術(shù)人員所見。在這種情況下，工具70當然將具有不同于本文各圖中所示的工作表面的工作表面。同樣地，工具70可被構(gòu)造成具有多向性復雜移動，例如沿箭頭A方向的移動和沿垂直于箭頭A的方向的移動的組合(未示出)。最后，本領域的技術(shù)人員將認識到本文參考圖6和圖7所述的工具70朝向翻蓋60的移動應被理解為相對移動;換句話講，本發(fā)明涵蓋其中第一塑性主體17相對于靜止的工具70移動的實施例，以及其中工具70和第一塑性主體兩者都相對于彼此移動的實施例。所有這些實施例與本文所說明的實施例一起在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0045]在將翻蓋60移動到其中翻蓋60覆蓋通氣孔31的第二位置中之后，翻蓋60可永久地或暫時地粘合到下面的或周圍結(jié)構(gòu)，例如中空制品的包圍通氣孔31的表面。永久粘合可通過使用任何已知構(gòu)件諸如例如聲或超聲焊接而實現(xiàn)。在這個示例中，閉合工具70可包括焊頭。在第二位置和通氣孔包圍區(qū)域中粘合翻蓋60的其它方式包括但不限于膠粘、摩擦、底切或閂鎖配合(卡扣配合)、熱鉚接、重熔、化學粘合或溶劑焊接。另選地，翻蓋可松散地保持在適當位置中，例如通過閉合工具70，如本文中下文關(guān)于若干示例性實施例所描述。
[0046]在以下步驟中，可形成具有第二模具腔22的第二模具桿。在圖8的示例性實施例中，第二模具腔22形成在第二模具零件12與第三模具零件13之間。第二塑性材料16可被注射到第二模具腔22中以至少部分包覆模制設置在其中的第一中空主體17(包括處在第二閉合位置中的翻蓋60)。通過其注射第二塑性材料的第二注塑噴嘴32可有利地定位成相對靠近閉合翻蓋60，并且尤其緊靠翻蓋鉸鏈61，使得第二塑性材料16可將鉸鏈61固定在折疊位置中。將翻蓋60固定在通氣孔31上方的閉合位置中防止第二材料16通過通氣孔31穿透到第一中空主體17的空隙中。
[0047]此外或另選地，第二塑性材料16在第二模具腔22內(nèi)部的移動可致使或至少部分有利于翻蓋60的閉合。此可在以下情況下完成:翻蓋鉸鏈61或翻蓋60整體被設計成在由移動的第二塑性材料16沿閉合方向(例如，從圖8中的右側(cè)到左側(cè))推動翻蓋60施加的壓力下沿閉合翻蓋60的方向活動、折疊或彎曲，從而將翻蓋60折疊或彎曲到通氣孔31上方的第二位置中。
[0048]在圖9的示例性實施例中，在模具中存在三個第二注塑噴嘴:32a、32b和32c。在此實施例中，注射程序可被結(jié)構(gòu)化成始于通過最靠近折疊翻蓋16的注射噴嘴32b注射第二材料16。在翻蓋60被充分固定在適當位置中之后，可通過所有三個第二材料注射噴嘴32a、32b、32c注射第二材料以使中空主體17至少部分用第二材料16包覆模制(圖10和圖11)。
[0049]在圖12的示例性實施例中，第三模制零件13包括閉合工具70。當模制零件12、13彼此接合從而形成其中具有中空主體17(包括處在第一位置中的翻蓋60)的第二模具腔22時，閉合工具70以類似于本文中上文所述的方式的方式壓縮翻蓋60。如果閉合工具70在本實施例中在注射第二材料16期間保持與翻蓋60接觸，那么可使翻蓋60的一部分暴露，即不被第二材料16所覆蓋。除非希望使此部分在最終產(chǎn)品中暴露，否則可能有利的是在后續(xù)模制步驟中用第三材料包覆模制翻蓋的暴露部分。但是在所有示例中，中空主體17內(nèi)部的空隙25在第二模制步驟期間仍然被充分密封并且持續(xù)多部件模制制品的期望有用持續(xù)時間。
[0050]在圖13至圖17的示例性實施例中，閉合工具70被示為結(jié)構(gòu)化成并構(gòu)造成在模具內(nèi)部移動的銷。在本實施例中，閉合工具70被構(gòu)造成在模具零件中的一個內(nèi)部滑動以從其延伸到第二模具腔22中(圖13至圖16)并且撤回到模具中以形成模具腔22的表面的一部分(圖17)。銷70可通過任何合適的有限力保持在延長的位置中，例如彈簧75或液壓(未示出)，當?shù)诙＞吡慵?2和第三模具零件13朝向彼此移動以在其間形成第二模具腔22時，所述有限力可部分通過由銷70和翻蓋60(圖14、圖15)之間的接觸所引起的壓力克服。圖15圖示了完全形成的第二模具腔22，其中銷70延伸到第二模具腔22中并且將翻蓋60保持在閉合位置中。在圖16中，第二塑性材料16被示為注射到第二模具腔22中，將壓力施加在銷70上，此致使銷70逐漸移動到模具中。最終，第二材料16的模制壓力和由銷70施加的壓力之間的壓力差迫使銷70完全回縮到模具中(圖17)。銷的工作表面71可被構(gòu)造成在銷完全嵌入在模具內(nèi)部時形成模制腔表面的部分。
[0051 ]當?shù)诙＞咔?2基本上填滿第二塑性材料16時，第二塑性材料16的注射完成。在進行了第二材料16的充分凝固和冷卻之后，多部件制品(包括至少部分以第二塑性材料16包覆模制的中空主體17)可從第二模具腔22射出。由于閉合的翻蓋60已經(jīng)防止了第二塑性材料16通過通氣孔31穿透到中空主體17中，所以完成的制品基本上免于第二材料16設置在中空主體17內(nèi)部的情況。
[0052]在所述方法的其它實施例中，第二塑性材料16的一部分可在基本上低的恒定壓力下注射，使得在密封通氣孔31期間形成的中空主體17內(nèi)部的密封空隙25的體積在第二塑性材料16的注射期間基本上不減小。在此類實施例中，主體17內(nèi)部的空隙25的體積在第二塑性材料16的注射期間可減小少于20%、少于10%、少于5%或少于1%。描述低壓注射模制的若干申請包括但不限于:US 2012295050、US 2012292823、US 2012291885、US 2013221575、WO 2013126667、W0 2012162245、US 2012294963、US2012295049。
[0053]本文中公開的方法和設備被認為是允許刷子制造商產(chǎn)生包括中空主體的各種中空多部件塑性制品，所述中空主體由一種材料制作至少部分以至少一種或多種其它塑性材料包覆模制，同時使用相對簡單的設備，并且同時最小化使后續(xù)塑性材料穿透進入到中空主體內(nèi)部的空隙中的風險。
[0054]本公開還涉及一種用于制作多部件中空制品的方法，所述方法包括以下步驟:(a)提供具有包封第一模具腔的第一模具主體的第一模具桿，所述第一模具桿包括用于將第一塑性材料注射到第一模具腔中的至少一個第一塑性注射噴嘴和用于將流體注射到第一模具腔中的至少一個流體注射噴嘴，所述第一模具腔包括延伸到第一模具的主體中并且尺寸被設定成接收少量第一塑性材料以在其中形成翻蓋的翻蓋孔，所述翻蓋孔被定位在至少一個流體注射噴嘴附近，(b)將第一塑性材料注射到第一模具腔中以及將流體注射到設置在第一模具腔中的第一塑性材料中，從而致使第一塑性材料適形于第一模制腔的表面，包括致使所述少量第一塑性材料流到翻蓋孔中，其中注射到第一塑性材料中的流體在其中產(chǎn)生通氣孔，(C)致使第一模具中的第一塑性材料凝固，從而形成具有通氣孔和設置在通氣孔附近的翻蓋的中空主體，所述翻蓋在打開位置中從中空主體向外延伸使得通氣孔打開，(d)提供具有包封第二模具腔的第二模具主體的第二模具，所述第二模具包括用于將第二塑性材料注射到第二模具腔中的至少一個第二塑性注射噴嘴，中空主體被設置在第二模具中，(e)致使翻蓋移動到閉合位置中以閉合通氣孔，以及(f)將第二塑性材料注射到第二模具腔中以至少部分覆蓋中空主體(包括翻蓋)，從而將翻蓋固定在閉合位置中，其中所述第二材料基本上不會通過通氣孔進入中空主體。
[0055]如先前段落中所述的方法也可包括致使翻蓋移動到閉合位置中，包括使翻蓋與閉合工具接觸，所述閉合工具被結(jié)構(gòu)化成并且被構(gòu)造成將翻蓋從打開位置移動到閉合位置。
[0056]雖然在本文中說明和描述了具體的實施例，但是在不脫離本發(fā)明實質(zhì)和范圍的情況下可進行各種其它改變和變型。此外，雖然本文描述了本發(fā)明的各種方面，但此類方面無需以組合方式來利用。因此，旨在于所附權(quán)利要求書中涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的所有此類改變和變型。
[0057]如本文可使用的術(shù)語“基本上(substantially/essentially)”、“約”和“大致”表示可屬于任何定量比較、值、量度或其它表示的不確定性的內(nèi)在程度。這些術(shù)語還表示定量表示可不同于所述參考值而不造成討論中的主題的基本功能有變化的程度。此外，本文所公開的量綱和值不旨在被理解為嚴格地限于所述的精確數(shù)值。相反，除非另外指明，否則每個這樣的量綱旨在表示所述值以及圍繞該值功能上等同的范圍。例如，公開為“65%”或“2mm”的值旨在分別表示“約65 或“約2mm”。
【主權(quán)項】
1.一種通過注塑制作中空制品的方法，所述方法包括以下步驟: 由第一塑性材料模制中空主體，所述中空主體具有壁和所述壁內(nèi)部的空隙，其中所述壁具有穿過其的至少一個通氣孔，所述中空主體包括模制于所述壁的鄰近于所述至少一個通氣孔的區(qū)域中的至少一個翻蓋，所述翻蓋模制于其中所述通氣孔打開的第一位置中，所述翻蓋可以鉸接方式從所述第一位置移動到其中所述通氣孔由所述翻蓋閉合的第二位置； 將所述翻蓋從所述第一位置移動到所述第二位置；以及 用第二塑性材料至少部分包覆模制所述中空主體使得所述第二塑性材料至少部分覆蓋處在所述第二位置中的所述翻蓋，其中所述第二材料基本上不會通過所述通氣孔進入所述中空主體內(nèi)部的所述空隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中模制中空主體包括模制尺寸被設定成完全覆蓋所述通氣孔的所述翻蓋。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中所述方法進一步包括用所述翻蓋密封所述通氣孔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中用所述翻蓋密封所述通氣孔包括選自由以下項組成的組的操作:超聲焊接、膠粘、化學粘合、摩擦、底切或閂鎖配合、熱鉚接、重熔以及溶劑焊接。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項所述的方法，其中將所述翻蓋從所述第一位置移動到所述第二位置包括使所述翻蓋與閉合工具接觸。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中將所述翻蓋從所述第一位置移動到所述第二位置包括用所述閉合工具將所述翻蓋保持在所述第二位置中。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中一項所述的方法，其中模制所述中空主體包括形成所述翻蓋，所述翻蓋被結(jié)構(gòu)化成并且被構(gòu)造成在所述翻蓋處于所述第二位置中時與所述壁的包圍所述通氣孔的區(qū)域齊平。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中一項所述的方法，其中所述模制所述中空主體包括形成所述翻蓋，所述翻蓋被結(jié)構(gòu)化成并且被構(gòu)造成在所述翻蓋處于所述第二位置中時與所述壁的包圍所述通氣孔的一部分重疊。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中一項所述的方法，其中所述模制所述中空主體包括氣體輔助或液體輔助注塑。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中一項所述的方法，其中所述模制所述中空主體包括形成能夠在彎曲區(qū)中以彎曲半徑彎曲的所述翻蓋，所述翻蓋的所述彎曲區(qū)具有彎曲厚度，其中所述翻蓋在所述彎曲區(qū)中由所述彎曲半徑分割的厚度小于所述彎曲區(qū)中所述第一塑性材料的最大可允許應變。11.一種用于制作多組件中空制品的設備，所述設備包括: 至少用于由第一塑性材料模制中空主體的第一模具桿和用于用第二塑性材料至少部分包覆模制所述中空主體的第二模具桿，所述第一模具被結(jié)構(gòu)化成并且被構(gòu)造成產(chǎn)生所述中空主體，所述中空主體具有穿過所述中空主體的壁的至少一個通氣孔和在所述至少一個通氣孔附近的從所述中空主體的所述壁向外延伸的至少一個翻蓋;和 閉合工具，所述閉合工具被結(jié)構(gòu)化成并且被構(gòu)造成接觸所述至少一個翻蓋并移動處在其中所述至少一個翻蓋覆蓋所述至少一個通氣孔的位置中的所述至少一個翻蓋使得所述第二材料不會通過所述至少一個通氣孔滲漏到所述中空主體中，其中具體地講，所述閉合工具被偏置抵靠所述第二模具桿。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設備，其中所述閉合工具包括具有用于接觸所述翻蓋的工作表面的銷，所述工作表面具有選自平坦表面、傾斜表面、曲面和它們的任意組合的形狀。13.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的設備，其中所述閉合工具能夠相對于所述第二模具桿在完全伸長位置和完全回縮位置之間移動，并且其中所述閉合工具具有用于接觸所述翻蓋的工作表面，所述工作表面被構(gòu)造成在所述閉合工作處于所述完全回縮位置時包括所述第二模具腔的表面的一部分。14.一種多組件中空制品，具體地講，一種手動或電動牙刷，包括中空主體，所述中空主體由包圍所述中空主體內(nèi)部的空隙的第一塑性材料和至少部分包覆模制所述中空主體的外表面的至少一種第二塑性材料制作，所述制品包括: 穿過所述中空主體的壁的至少一個通氣孔；以及 至少一個翻蓋，所述翻蓋包括所述第一塑性材料并且被設置成鄰近于所述至少一個通氣孔，其中所述至少一個翻蓋牢固地覆蓋所述至少一個通氣孔，并且其中所述第二塑性材料基本上不存在于所述中空主體內(nèi)部的所述空隙中。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制品，其中所述制品是選自由以下項組成的組:簇成制品的主體、醫(yī)療設備工具的主體、手動或電動儀器的主體和個人護理器械的主體。
【文檔編號】B29C45/17GK105829054SQ201480068192
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月19日
【發(fā)明人】M·L·紐曼, U·容尼克爾, B·海爾, J·科蒂舒克, A·雷舒恩貝克, A·布雷塞爾施密特, H·舒爾茨, J·甘寧格, J·K·卡森
【申請人】寶潔公司