具有界定连续熔体通道的歧管主体的模具工具系统

相关专利申请的交叉参考

本专利申请是2010年10月13日申请的现有第61/392,506号美国专利申 请的部分接续专利申请并且是2009年12月8日申请的现有第61/267,581号美 国专利申请的部分接续。本专利申请还要求现有的2010年10月13日申请的 第61/392,506号美国专利申请和2009年12月8日申请的第61/267,581号专利。

技术领域

一方面大致上涉及（但不限于）模具工具系统，其包括（但不限于）具有 界定连续熔体通道的歧管主体的模具工具系统。

背景技术

Alexander PARKES于1851年在英国发明了首种人造塑料。他在1862年 在伦敦国际展览会上公开展示所述塑料，将材料命名为Parkesine。Parkesine 获自纤维素，其可以被加热、成型并且冷却时可以保持其形状。但是生产昂贵， 易于龟裂并且高度易燃。1868年，美国发明家John Wesley HYATT研发出一 种塑料材料，将它命名为赛璐珞（Celluloid），对PARKES概念作出改进，使 得其可以被处理成成品形式。HYATT在1872取得了首台注塑成型机的专利 权。其如同较大的皮下注射器针头般操作，使用柱塞通过加热圆筒将塑料注射 到模具中。在20世纪40年代，因为二次世界大战对廉价且大批量生产的产品 产生巨大需求，这个行业迅速扩大。1946年，美国发明家James Watson  HENDRY建造了首台螺杆式注塑机。这台机器也使材料可以在注射前混合， 使得可在注射之前将有色或再生塑料添加到原始材料并且彻底混合。在20世 纪70年代，HENDRY继续研发首个气体辅助的注塑成型工艺。

注塑成型机由料斗、注塑压头或螺杆型柱塞和加热单元组成。其也被称为 压力机，其固持将组件塑形的模具。压力机按吨位额定，其表示机器可施加的 夹持力的量。这个力在注塑过程期间使模具保持闭合。吨位可从小于5吨变化 到6000吨，较高吨位使用在相对较少的制造操作中。总的夹持力大小由被成 型部件的投影面积确定。这个投影面积与投影面积的每平方英寸2至8吨夹持 力相乘。单凭经验来说，大多数产品可使用每平方英寸4吨或5吨。如果塑 料材料非常硬，那么需要更大的注塑压力来填充模具，因此需要更大的夹持吨 位来使模具保持闭合。所需力还可由所用材料和部件大小确定，较大部件需较 大夹持力。在注塑成型的情况下，粒状塑料通过重力从料斗馈送到加热桶中。 随着颗粒通过螺杆型柱塞缓慢向前移动，塑料被迫进入加热腔室中，并在加热 腔室中熔化。随着柱塞前进，熔化的塑料被迫通过抵靠着模具安放的喷嘴，允 许塑料通过浇口和流道系统进入模腔。由于模具保持冰冷，所以塑料几乎在一 填充模具时就固化。术语模具总成或冲模用来描述用于在成型时制造塑料部件 的工具。模具总成用在制造成千上万个部件的大批量生产中。模具通常由硬化 钢等等构造。热流道系统与模具总成一起用在成型系统中用来制造塑料物品。 通常，热流道系统和模具总成被视为可与成型系统分开出售并供应的工具。

美国专利号第5536164号公开用于从塑料源供应塑料材料给注塑成型机 中的模具总成的歧管总成包括易曲歧管，易曲歧管具有连接在塑料源与模具总 成之间的内部管道。易曲歧管被构造为界定输入连接器、附接到输入连接器的 第一弯曲段、第二弯曲段、将第二弯曲段附接到模具总成的输出连接器，和连 接第一弯曲段和第二弯曲段的中间段。这为易曲歧管提供大致为S形的构造， 其随着温度变化弯曲以维持基本上恒定地定位在输入连接器与输出连接器之 间，从而防止在加热过的塑料注射通过管道时模具总成相对于输入连接器的热 引致移动。

美国专利号第5738149号公开用于从塑料源供应塑料材料给注塑成型机 中的模具总成的歧管总成包括易曲歧管，易曲歧管具有连接在塑料源与模具总 成之间的内部管道。易曲歧管被构造为界定输入连接器、附接到输入连接器的 第一弯曲段、第二弯曲段、将第二弯曲段附接到模具总成的输出连接器，和连 接第一弯曲段与第二弯曲段的中间段。这为易曲歧管提供大致为S形的构造， 其随着温度变化弯曲以维持基本上恒定地定位在输入连接器与输出连接器之 间，从而防止在加热过的塑料注射通过管道时模具总成相对于输入连接器的热 引致移动。

美国专利号第6149423号公开热通道冲模配置在填充有油的外壳中。在填 充有油的空心空间中，安装折流板，其影响导向冲模两端的油流。为此，加热 元件配置在外壳下面。将液体塑料从馈送螺杆引进的释放套筒释放到空心主体 中，空心主体安装在热通道注塑成型冲模的热流道板中的凹槽中。构造为弯曲 管的分配管道安装在释放套筒上，并且通向侧壁，注射喷嘴的后端抵着侧壁放 置。空心空间填充有导热媒介，例如油，其通过加热器加热并且通过惯例或机 动循环在空心空间内均匀地循环。折流板优化媒介循环以及媒介到加热器的返 回导向。

美国专利号第5683731号公开用于与展现边界层流和中央流的熔体流一 起使用的再分配装置包括包括熔体流入口端和多个熔体流出口的主体。第一分 流器被包括用于在多个熔体流出口之间分配至少所述边界层流。第二分流器被 包括用于在多个熔体流出口之间分配至少中央流。

美国专利号第4965028号公开一种用于热塑性多浇口单腔或多腔注塑成 型的方法或设备。塑炼熔体沿着熔体分配通道流动，并且进入通过与相关的多 个浇口且进入通过与一个或多个模腔相关的多个浇口。熔体温度通过歧管加热 器、套管加热片和最优选加热探针而维持。恰好放置在浇口上游的独特熔体调 节元件迫使熔体进入多个入口熔体通道并流过狭窄的横截面和/或由套管壁与 所述元件的几何关系形成的流向角度改变的区域。结果是根据设计提供不同程 度的熔体加热、熔体过滤和熔体均质化。

发明内容

本发明者已经对与非有意制造劣质成型物品或部件的已知成型系统相关 的问题进行了研究。在进行了大量研究后，本发明者认为自己已经获得了对下 文陈述的问题和其解决方案的了解，并且本发明者认为这种了解尚不为公众所 知。

本发明者认为已知的热流道系统中所用的已知熔体通道布局产生质量不 平衡。具有多个滴口的每个热流道设法划分熔体使得每个滴口获得等量树脂。 发明者认为问题在于多数交叉点被设计为在几何学上很好地划分熔体流，但是 对熔体流前部划分得不均一。此外，每个熔体通道将熔体流前部分离并且变得 越来越不均一，因此分离次数越多，热流道中存在的不平衡性更大。熔体通道 交叉点或分离点在已知歧管中通常是应力最大的区域。由于本发明者了解更具 挑战的应用，所以本发明者了解对更高注塑压力的需求。因此，歧管材料强度 需增加来支撑这些较大应力。强度较高的材料费用较高，并且与减小我们制造 热流道的成本的目标背道而驰。

图1A描绘已知模具工具系统（1）的示意表示。模具工具系统（1）包括 熔体分配总成（2），所述熔体分配总成包括歧管主体。所述歧管主体的类型 称为枪钻歧管主体。入口总成（3）包括由歧管总成（2）的歧管主体界定的入 口（4）。所述歧管主体还界定出口（6A、6B、6C、6D）。熔体通道（7）由 歧管主体界定。熔体通道（7）沿着两个分离方向从入口（4）朝向分离点（9A、 9B）延伸。熔体通道（7）在每一分离点（9A、9B）分离成四个分离方向。例 如，熔体通道（7）从分离点（9A）分离成四个方向，其中所述方向中的两个 与另外的分离点（10A、10B）相遇。分离点是熔体通道（7）中的中断点或交 叉点。熔体通道（7）还从分离点朝向四个出口（已描绘但未标注）划分。加 热器（12）附接到歧管总成（2）。

图1B描绘图1A的已知模具工具系统（1）的输出（6A、6B、6C、6D） 的各自热分布（14A、14B、14C、14D）的示意表示。其呈现图1A中描绘的 歧管主体的不同出口，每个出口具有不同的温度分布，其中一些出口比另一些 出口热。应明白较冷出口可产生轻质成型部件，而较热出口由于更多的熔体可 以进入与出口流体连通的模具总成的模腔中而可产生相对较重的成型部件。这 被称为模具总成的不平衡填充，并且本发明者认为产生这种情况的原因在于分 离点（9A、9B、10A、10B）；即，沿着熔体通道（7）流动的熔体的分离和 再分离。据认为所产生的另一问题在于分离点产生死区，所述死区为熔体通道 97）中的熔体的低流量或无流量部分，其可导致归因于熔体停滞以及无法从熔 体通道（7）足够快足够快速地移动的色变降级。

根据一方面，提供一种模具工具系统，其包括歧管总成，歧管总成包括歧 管主体，歧管主体界定：入口总成；出口，其被设置为与入口总成分开；和不 连续熔体通道，其在入口总成与出口之间延伸。

现在在查阅非限制性实施方案的下列详细描述与附图后，所属领域技术人 员会明白非限制性实施方案的其它方面和特征。

附图说明

通过结合附图参考下文对非限制性实施方案的详细描述可更全面地了解 所述非限制性实施例，其中：

图1A描绘已知模具工具系统（1）的示意表示；

图1B描绘图1A的已知模具工具系统（1）的输出的热分布的示表示；

图2A描绘模具工具系统（100）的示意表示；

图2B描绘图2A的模具工具系统（100）的输出的热分布的示意表示；

图2C描绘图2A的模具工具系统（100）的近视图；和

图3A、图3B、图3C、图3D、图3E描绘图2A的模具工具系统（100） 的额外方面。

图无需按比例绘制并且可由虚线、图形表示和局部视图示出。在特定实例 中，可省略对于理解实施方案不是必需的的细节（和/或使使其它细节难以理 解的细节）。

具体实施方式

图2A描绘模具工具系统（100）的示意表示。模具工具系统（100）可包 括所属领域技术人员已知的组件，并且本文将不描述这些已知组件；这些已知 组件至少部分已在下列参考书中描述（例如）：（i） OSSWALD/TURNG/GRAMANN著作的“Injection Molding Handbook”(ISBN: 3-446-21669-2)，（ii）ROSATO AND ROSATO著作的“Injection Molding  Handbook”(ISBN:0-412-99381-3)，（iii）JOHANNABER著作的第三版 “Injection Molding Systems”(ISBN3-446-17733-7)和/或（iv）BEAUMONT 著作的“Runner and Gating Design HandbooK”(ISBN1-446-22672-9)。应明白 出于本文件的目的，短语“包括（但不限于）”等效于用词“包括”。用词“包 括”是将专利权利要求书的序言与权利要求书中所陈述定义发明本身实际为何 物的特定元件相联系的过渡短语。过渡短语充当对权利要求书的限制，表示在 被指控装置（等等）含有比本专利中的权利要求书更多或更少的元件的情况下， 类似装置、方法或组成是否侵犯本专利。用词“包括”被视为开放式过渡，其 是过渡的最宽泛形式，因为其不将序言限于权利要求书中所识别的任何元件。

模具工具系统（100）可实施为热流道系统或可实施为冷流道系统。模具 工具系统（100）是一种由成型系统（已知且未描绘）的压板总成（已知而未 描绘）支撑的系统，诸如注塑成型系统。

模具工具系统（100）可包括（且不限于）：熔体分配总成（102）。熔体 分配总成（102）可包括（但不限于）：歧管主体（104）。歧管主体（104） 可界定：（i）入口总成（106）、设置为与入口总成（106）分开的出口（108）， 和（iii）在入口总成（106）与出口（108）之间延伸的连续熔体通道（110）。

连续熔体通道（110）的定义如下：在连续熔体通道（110）之间不存在熔 体通道交叉点使得在连续熔体通道（110）之间不存在熔体（树脂）流的混合； 即，连续熔体通道（110）之间不存在通道间混合。连续熔体通道（110）是在 连续熔体通道（110）中无中断以避免引起沿着连续熔体通道（110）流动的熔 体流的分离（或分支）的通道。前文的技术效应是每个出口（108）可具有类 似热分布。可使用3D制造方法或通过枪钻等等制造歧管主体（104）。与图 1A的鲜明对比是，图2A的模具工具系统（100）的歧管主体（4）中不存在 熔体通道分离点。每个连续熔体通道（110）是从入口到出口使每个滴口通向 模具总成的模腔（已知且未描绘）的单个连续熔体通道。通过从歧管主体移除 分离点，可移除或减少高应力交叉点，并且还可移除或减少由多个熔体通道分 离点引起的不平衡。在歧管主体中不具有任何分离点的另一好处在于熔体通道 的大小可以根据需要保持相对较小（使得无需单个大熔体通道来运载熔体到出 口），并且每个连续熔体通道（110）可能需足够大来运载熔体到单个出口。 通过减小连续熔体通道（110）的大小，可减小应力，并且能够使用较软、较 便宜和较薄歧管材料用于歧管主体（104）。歧管主体（104）被描绘为具有 16个出口（108）。已知的模具工具系统（1）针对输出具有相对较差的热均 质性而模具工具系统（100）具有相对改进的均匀热均匀性。优选的是每个连 续熔体通道（110）具有相同长度的平衡熔体流使得每个出口的温度分布类似。 每个连续熔体通道（110）从专用入口和专用出口继续保持连续。入口总成（106） 被构造为将往返于出口（108）的熔体流划分为等效于多个出口（108）的几何 对称部分。

图2B描绘图2A的模具工具系统（100）的四个出口（108）的各自热分 布（114A、114B、114C、114D）的示意表示。本发明者已经确定通过使用模 具工具系统（100），歧管主体（104）的每个出口（108）各具有类似的温度 分布，因此避免一些出口比另一些出口热或冷的情况。这种配置通过避免在连 续熔体通道（110）中使用分离点而有利地允许改进模具总成的平衡填充。

根据模具工具系统（100）的一个实例，入口总成（106）包括单个入口， 并且连续熔体通道（110）将每个出口（108）连接到单个入口。加热元件（212） 可附接或连接到歧管主体（104）。根据模具工具系统（100）的另一实例，入 口总成（106）包括入口（107）、在入口（107）与出口（108）之间延伸的连 续熔体通道（110），并且每个连续熔体通道（110）具有唯一一对选自入口（107） 和出口（108）的入口和出口，并且所述唯一一对入口和出口与任何其它连续 熔体通道不相关。

图2C描绘图2A的模具工具系统（100）的近视图。

图3A、图3B、图3C、图3D、图3E描绘图2A的模具工具系统（100） 的额外方面。

图3A描绘模具工具系统（100）的透视图，其中模具工具系统（100）经 过调适使得熔体分配总成（102）包括（且不限于）下列组件：（i）上熔体分 配总成（102A），其具有连续熔体通道（110A）；（ii）多个下熔体分配总成 （102B），其中每个具有连续熔体分配通道（110B）；（iii）熔体分配器总 成（120），其具有（a）上熔体分配器总成（120A）和（b）多个下熔体分配 器总成（120B）。上熔体分配器总成（120A）附接到上熔体分配总成（102A）。 多个下熔体分配器总成（120B）将上熔体分配总成（102A）连接到多个下熔 体分配总成（102B）。应明白图2A描绘结构化用于16个输出的单个歧管配 置的模具工具系统（100）的实例，而图3A描绘结构化用于多歧管配置（即 子歧管的交叉歧管配置）的模具工具系统（100）的实例。每个实例使用连续 熔体通道（110）。

图3B描绘下熔体分配器总成（120B）的近视透视图。

图3C描绘上熔体分配器总成（120A）的近视透视图。

图3D描绘下熔体分配总成（102B）的俯视图。

图3E描绘上熔体分配总成（102A）的俯视图。

应了解本发明的范畴限于独立权利要求所提供的范畴，并且还应了解本发 明的范畴不限于：（i）附属权利要求；（ii）非限制性实施方案的具体实施方 式；（iii）发明内容；（iv）摘要；和/或（v）在本文件之外（即，在如所申 请、起诉和/或授予的即时申请案之外）提供的描述。应理解，出于本文件的 目的，短语“包括（但不限于）”等效于用词“包括”。应注意，前文已经概 述非限制性实施方案（实例）。本描述是针对特定非限制性实施方案（实例） 而进行。应了解非限制性实施方案仅作为实例而具说明性。