专利名称：在一个模内涂层工序中压力和温度的引导的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模内涂层方法，其利用模内温度和/或压力调节注入时间。特别是，本发明涉及一种模内涂层方法，其中涂层基质被注入的时间是通过模内温度和/或压力确定。本发明尤其在热塑性部件的模内涂层方面获得应用。但是，应该理解本发明可涉及到其它类似的环境和应用。
背景技术：
模制的热塑性和热固性制品，如那些由聚烯烃、聚碳酸酯、聚合酯、聚苯乙烯和聚氨酯制成的物品被用于包括汽车、船舶、娱乐、建筑、办公产品和户外设备行业的许多应用中。经常需要把一种表面涂层应用到模制热塑性或热固性物品。例如，在多部件组装中模型制品可用作一个部件以在这种组装中配合其它部件的完成。模型制品可能需要使用具有和其它部件相同的加工性能的表面涂层。涂层也可用于提高模型制品的表面性能，如外形均匀、光泽度、抗划伤性、耐化学性、耐气候性等等。此外，使用表面涂层可易于在模型制品和后来施加到其上的单独饰面层之间的粘着。
将表面涂层施加到模型制品的许多技术已经被发明。其中的许多涉及在模型制品被从它们的模具中顶出后施加表面涂层到模型制品上。这些技术经常是包括表面预加工，随后用涂料或其它面料喷涂预加工过的表面的多级工序。相反，IMC提供了一种在模型制品被从模具顶出之前施加表面涂层到模型制品的方法。
从历史发展看，在热固性材料制成的模型制品方面利用IMC方法的大量工作已经完成。热固性材料，如举例来说酚酸、环氧、交联聚酯等是一类塑性复合材料，在它们流体状态它们的化学性质是活性的，并且通过引起聚合链交联的反应被硬化或固化。一旦被固化，随后的热量可以软化热固性物体但是将不会使它恢复到流体状态。
近来，已经有了一种对热塑性材料制成的IMC物品的研究。热塑性材料是一类可以被熔化、冷却成一种固体形式以及可以被重复再熔化和固化的塑性材料。许多热塑性材料的物理和化学性能连同易于成型一起使它们成为在汽车、船舶、娱乐、建筑、办公产品和户外设备及其它领域的许多应用中选择的材料。
不同方法已被用于将涂层施加到模型的热固性和热塑性制品上。例如，在模型闭合之前将涂层喷涂到一个打开模型的表面上。但是，喷涂可能耗时长，并且在利用一种挥发性有机载体施加涂层时，可能需要使用容载系统。其它的涂层方法包括在模制之前用一个涂层的预成型薄膜给模具加衬。这种方法对大规模生产的缺点是其可能笨重并且成本高。
也已被发明的方法中有流体涂层被注射到并且分配在模型制品的表面上并且固化的方法。注射一种流体IMC到模型制品的常用方法包括固化(如果是一种热固性材料)及冷却模型中的制品以达到其已以硬度充分到可接收涂层的温度，减小对伸缩式半模的压力以破裂开口或分开模具，注入流体涂层，并且再加压模具以将涂层分布在模型制品的表面上。模具的裂开或者分开包括释放出施加在伸缩式半模上的压力以充分地移动模具远离模型制品，由此在部件的表面和伸缩式半模之间产生一个间隙。所述间隙允许涂层被注射到部件的表面上而无须把部件从模型中顶出。
其它方法，如注塑成形需要维持可移动半模上的压力以保持模腔闭合并且防止树脂顺着分型线逸出。此外，在模制过程中维持树脂材料的压力(其也需要保持模腔闭合)经常是必须的以帮助提供在一个模型制品中比较均匀的水晶体或分子结构。
除了树脂顺着分型线逸出的问题之外，在一种IMC制剂被注射入到包含模型制品的一个模具时，挤料有时可能引起其它问题。具体说，一些工业上可使用的IMC方法通常是通过热量的应来固化热固性材料。这些制剂的固化通常是通过余热从模型制品的传递来实现的。在模型制品被充分填塞以允许模具受压并且分开或裂开后，涂层制剂被注入，模型制品可能缺乏充分的余热去固化涂层。因此，对于被设计成在物品上固化的涂层制剂，需要在加压模具之前就被注入。
由于注塑成型不允许模具在IMC制剂注入到模腔之前分开或裂开，所以IMC制剂必须在充足压力下注入以在要被涂覆的全部区域内压缩物品。模型制品的压缩性能表明了IMC制剂如何及在哪覆盖它。用一种液体IMC制剂涂覆一个注塑模型制品的方法被描述在如美国专利No.6,617,033中和美国专利申请No.2002/0039656A1和2003/0082344A1中。
在利用一种液体模内涂层涂覆一个注塑成型热塑性制品时，必段监控和控制一个重要参数以确保合格制品的性能和外形。该参数是关于模制工序中注入模内涂层到模腔内的精确时间。正如将在下面更详细描述的，模内涂层优选地在靠近模具壁的热塑性基质树脂的表面已经冷却到正好在其熔化温度之下时间点被注入到模具中。在这一时间点，热塑性材料是刚性的足以接受IMC而同时仍保留充足对IMC的压缩性以使其完全涂覆到热塑性材料基质上。
因此需要有一种方法，其用于控制模制工序中IMC被注入到模具中的精确时段，以确保IMC是在当热塑性材料已经冷却到一个恰好在其熔化温度之下的一个温度的时间点时被注入。在本发明中，这种方法是通过监控模具内部的压力和/或温度以及在压力和/或温度达到最佳值表明热塑性材料充分冷却的时间点上注入IMC来实现的。
发明内容
在第一个实施例，本发明提供了一种方法，其用于测定在一个模内涂层工序中注入用于接触模具内模型制品的一个表面的一种涂层的时间，所述方法包括下述步骤测定在模具已经充满预定量的一种热塑性材料之后模内的压力；监控随热塑性材料在模具内冷却，模内压力随时间的变化；以及从模内压力的变化测定热塑性材料的一个表面已经冷却到其熔化温度之下。
在第二个实施例中，本发明提供了一种方法，其用于在模内涂覆一种热塑性基质，所述方法包括如下步骤将热塑性基质注射入闭合的模具，其中至少模内温度和模内压力中的一个可被监控；允许热塑性材料的一个表面冷却到其熔化温度之下的一个温度点以形成模型制品；将一种涂层注射入闭合模具以使涂层接触热塑性材料表面的至少一部分，其中在至少模内温度和模内压力中的一个表明了热塑性材料已经冷却到其熔化温度之下的一个时间点注入涂层。
本发明可以采用以不同的部件及它们的设置和不同的步骤及它们的排列的实体形式。附图仅用于解释优选实施例，并不构成为对本发明的限制。
图1是一个模制装置的侧视图，该装置具有适合本发明一个实施例中使用的一个可移动半模和一个静止半模。
图2是图1中模制装置的局部剖视图，示出可移动半模和静止半模，其中可移动半模是在一个闭合位置以形成一个模腔，所述模腔包括注孔用于接收第一和第二种制剂注入器。
图3是一个模内涂层分配和控制装置的透视图，该装置适于被连接到适合发明一个实施例中使用的图1的模制装置上。
图4是曲线图，示出了一种典型热塑性材料基质的压力—容度—温度(PVT)的关系。
具体实施例方式
现在参照附图，其中的表示仅用于解释本发明的一个优选实施例并不用于限制本发明。图1示出了一个模制装置或注塑成型机10，在实际操作中，本发明找到了特殊效用。模制装置10包括一个第一半模12，其优选地相对于第二可移动半模14保持静止或固定位置。图1示出了在打开位置的可移动半模14。第一半模12和第二半模14适用于彼此拼合以在其间形成一个包容的模腔16(见图2)。当模制装置在闭合位置时，半模12、14沿着表面18和20(见图1)拼合，在它们之间和模腔16周围形成一条分型线22(见图2)。
通过带有一个夹具执行元件26的一个夹紧机构24的作用，例如通过本领域中已知的一个液动或气动执行元件，可移动半模14通常沿着一条水平轴线相对于第一或固定半模12作往复运动。通过夹紧机构24作用的合模压力应具有超过通过一对制剂注入器30、32作用或产生的压力的一个合模压力。在优选实施例中，由夹紧机构24作用的模型表面的压力通常范围为从大约2000磅/平方英尺(psi)或13.8MPa到大约15000psi或103.3Mpa，优选地从大约4000psi或27.6Mpa到大约12000psi或82.7Mpa，以及比较优选地是从大约6000psi或41.3MPa到大约10000psi或68.9Mpa。
参照图2，半模12、14示出在一个闭合位置，它们沿着分型线22相互紧靠或拼合以形成模腔16。本领域中的技术人员应容易理解模腔的设计可以根据所需要的终端产品或者被模制的物品在尺寸和形状上进行大地变化。模腔16通常在第二半模14上具有一个第一表面34和在第一半模12上有一个相对应或相对的第二表面36。模腔也包括单独的注孔38、40以允许制剂注入器30、32注入它们各自的制剂到模腔。
返回到图1，第一制剂注入器30是一种典型的注塑成型装置，其对本领域中普通技术人员是公知的。第一制剂注入器30通常能注入一种热塑性材料制剂到模腔16，通常是一种树脂或聚合体。由于空间的约束，用于注入热塑性材料制剂的第一注入器30可以从模具的固定半模12注入材料。可以理解第一制剂注入器30可以被反向设置在可移动半模上。同样，可以理解被示出设置在可移动半模14上第二注入器32也可以被设置在静止半模12上。
第一制剂注入器30示出在后退位置，但是容易理解其可以在水平方向移动以使第一注入器的喷嘴或树脂出口42与半模12配合。在配合位置，注入器30可将其内的包含物注入到模腔16。仅用于说明，第一制剂注入器30以一个往复螺杆式机床被示出，其中第一种制剂可放置在一个料斗44内并且一个旋转螺杆46接着能移动制剂通过一个加热的料桶48，在料筒内第一种制剂或材料被加热到其熔点以上。由于加热的材料集中在桶端附近，螺杆46起到注射活塞的作用并且强迫材料通过喷嘴42并进入到模腔16。喷嘴42在其敞开端通常有一个单向阀(未示出)，并且螺杆46有一个单向阀(未示出)以防止材料反流。
第一制剂注入器不意味着被限制为图1中示出的实施例，但其可以是能将热塑性材料制剂注入到模腔的任何装置。例如，注塑成型机可具有一个在垂直方向可移动的半模，例如在利用中心注射的一个叠箱铸模中。其它适宜的注塑成型机包括可使用俄亥俄州辛辛那提市Cincinnati-Milacron，Inc；马萨诸塞州格洛斯特硬干酪的Battenfeld Gloucester Engineering Co.，Inc.；宾夕法尼亚州约克角的Engel Machinery Inc；加拿大博尔顿的Husky InjectionMolding Systems Ltd.；宾夕法尼亚州Exton的BOY Machines Inc.及其它公司的许多产品。
图3示出一个模内涂层分送及控制装置60，其适于连接到模制装置10上，并且因此向模制装置10提供模内涂层容量及控制。控制装置10包括一个模内涂层容器接收圆筒62，用于保持内模涂层容器，如一大桶模内涂层制剂。适宜的模内涂层制剂包括美国专利No.5,777,053中公开的那些。控制装置60还包括一个计量圆筒或者容器64。当模内涂层容器被容纳在接收圆筒62内时，其适于与该模内涂层容器流体连接。一个传送泵66设置在控制装置60上，其能将模内涂层制剂从接收圆筒泵送到计量圆筒64，这些将在下面进行更详细地描述。
计量圆筒64可选择地流体连接到模制装置10上的第二注入器32。计量圆筒64包括一个液压器具，如一个液压活塞，用于将模内涂层从计量圆筒排出并且引导排出的模内涂层到第二注入器32。一条返回线路(未示出)连接到第二注入器32及接收圆筒62上以在它们之间形成流体连接。
控制装置60还包括一个电气箱74，其能被连接到一个电源上。电气箱74包括多个控制器76和一个触摸式按钮或其上的其它类型的控制器78，用于控制模内涂层的分送到模制装置10的模腔16，这些将在下面更详细地描述。一个压缩空气连接器(未示出)设置在控制装置上用于将控制装置连接到传统压缩空气管道上。压缩空气用于驱动传送泵66并且在“清除”操作中将模内的涂层从控制装置和它的流体连接线路上移出。另外，空气可用于移动溶剂通过连接线路以便达到清除的目的。
在优选实施例中，分送和控制装置60可包括一个适合设置在半模12、14中的一个上的远程传送器(未示出)。例如，该传送器可以是一个传统按钮开关，其基于启动发送一个信号到控制装置。传送器可以设置在半模12、14中的一个上以使其基于半模的闭合被启动。从传送器发射的信号用于在控制装置上起动一个计时器(未示出)。
或者，模制装置10可设有一个传送器或传送装置，其能基于半模12、14的闭合产生一个信号。这种传送器在本领域中是已知的。一个传统的信号传送电缆可被连接在模制装置10和控制装置60之间，用于将信号传达到控制装置。这种设置将消除对一个要被连接到半模中一个上的独立传送器的需要。
控制装置也优选地包括至少一个遥感器(未示出)，其适合被设置在半模中的一个上以记录或测量模腔16的模内压力和/或温度。这个传感器可以是任何已知类型的这种传感器包括，例如，一个压力转换器、热电偶等。传感器和控制装置60通过传统装置被可操作地连接以允许测量的信号在它们之间传送。
为准备模内涂层制剂注入模腔，一种所需模内涂层制剂的一个模内涂层容器被设置在接收圆筒62内。计量圆筒64流体连接到第二注入器32上。返回线路88流体连接到第二注入器32和接收圆筒62上。控制装置60连接到一个适宜电源上，如一个传统的460伏AC或DC电气出线口以提供电到电气箱74。遥感器被如上所描述的适当地设置在半模12、14中的一个上。
为制造一个模内涂层的热塑性物品，参照图1，一种热塑性材料的第一种制剂被放置在模制装置10的料斗44中。第一注入器30被移到柱塞座中或者与固定半模12搭配联系。通过传统方法，如利用一个加热的料筒48和旋转螺杆46，第一注入器30加热第一种制剂到其熔点之上并且将加热的第一种制剂引导向第一注入器30的喷嘴42。半模12、14被闭合由此产生包容的模腔16，如上所述，如果传送器被设置在半模中的一个上可使在半模闭合时传送器一同发送一个信号到控制装置60上表明半模被闭合和模制工序已经开始。
在接收到信号时，以下称为To，分送和控制装置60起动包含在其内的计时器。计时器用于记录从To开始消逝的时间。在预定的逝去时间间隔内，控制装置60启动并且控制多种相关的模内涂层起到保证模内涂层在模制工序中在需要的时间点被分送到模腔16的作用。由此，装置60伴随着模制装置10运行。
在To后，模制工序继续并且喷嘴42的一个喷嘴阀(未示出)用预定量的时间被移到打开位置以允许相应量的第一种热塑性材料制剂通过注孔38进入模腔16。螺杆46提供一种力或压力，其推动第一种制剂进入到模腔16内直到喷嘴阀返回到其关闭位置。第一种制剂被充填并且填塞到模腔16内，这些在本领域中已被公知。一旦模腔16被充填并且填塞，模制用的第一种制剂允许冷却到其熔点以下的一个温度。正如将被本领域中技术人员所理解，由于冷却较快，所以形成模型制品内部的热塑性材料通常保持熔融状态而同时表面开始变硬，所以热塑性材料不会均匀地冷却。
用于形成模具中基质的热塑性材料的注入可以视作一个三段工序。第一阶段被称为充填阶段。在这阶段，适量的热塑性材料被注入到模具中以接近填满模具，优选地到至少其容积的75％。第二阶段被称为填塞阶段。在这阶段，附加的热塑性材料被填塞入模具以填满模腔，优选地到至少其容积的大约99％。第三个阶段被称为冷却阶段。在这阶段，由于其开始冷却所以热塑性材料开始变硬。
一种典型的热塑性基质的压力—容度—温度(PVT)的关系被示出在图4中。从图4可以看出在热塑性材料充填阶段(0-1)注入压力升高。在填塞阶段，作为注入较多热塑性材料到模具(1-2)中的结果填塞压力升高，接着填塞压力被暂时保持不变以补偿由于热塑性材料开始冷却(2-3)温度减少导致的材料收缩。在热塑性材料冷却阶段，随着热塑性材料继续冷却并开始收缩(3-4)，模腔内的压力减小。IMC涂层是在热塑性材料冷却阶段(3-4)被注入模具中。
注入后，模腔中的树脂开始硬化到一定程度以使基质能耐住通过涂层制剂的引入连续产生的注入和/或流动的压力。在硬化过程中，成形制品稍微冷却，以及可以相信其导致至少轻微收缩，也就是在成形制品和表面34和36之间产生一个小的间隙。明显地，可产生成形制品远离表面34和36的某些类型的主动移动但没有证明的必要。在注入的热塑性材料已经达到适当的模量后，可注入涂层制剂。使用预定量的涂层制剂可提供一个带有如所需的厚度和密度的涂层。
如上所述，优选的做法是等待直到基质表面已充分冷却并变硬以使模内涂层和热塑性材料不会过分掺杂。或者热塑性材料充填结束和涂层注入之间的时间越长，注入涂层需要的填塞压力越低以及注入越容易。但是，由于模内涂层通常依靠冷却热塑性材料的余热固化，如果等待时间太长，则有一个模内涂层没有充足固化的风险。另外，热塑性材料需要充分地保持熔融状态以允许在模内涂层和基质之间充分粘连又提供充分的压缩性以允许模内涂层在模具内基质的表面周围充足流动。由此，涂层注入简易的需要与需要充分余热以获得模内涂层充足固化相平衡。
在第一种制剂已被注入到模腔16以及要被涂覆的模型制品的表面已经冷却到熔点之下或者其它部分达到一个温度或者模量充分到可接受或支撑模内的涂层之后，但是在表面也已太冷却以致模内涂层的固化受到抑制之前，预定量的模内涂层被从第二种制剂的注孔40(图2)或模内涂层注入器32就绪地引入到模腔中。
模制工序中这一点的特征是特定的模内压力。具体地，如前面讨论的，在一个实施例中传感器可以是一个压力转换器，其在不同间隙发送表明模腔内压的信号到控制装置60。这些信号可被用于测定热塑性基质已经充分冷却到允许IMC可被注入。如上所述，在热塑性材料的表面已经冷却到足以达到其熔化温度之后不久应注入IMC。达到熔化温度的时间的测定可以通过观测模具内的压力来确定。如上所述，在模型部件达到其熔化温度并且开始硬化时，其稍微紧缩由此降低模具内的压力，该压力通过模具内压力转换器的使用记录。具体的热塑性材料开始硬化的确切压力值明显取决于模制工序中使用的确切类型的热塑性材料。各种热塑性材料的具体值可以从这些热塑性材料的PVT表上确定，如图4中示出的，或者通过实验获得。
在预定的内压下，控制装置60启动及控制各种相关的模内涂层以起到保证模内涂层被分送到模腔16的功能，在模制工序中需要的这个时间点在此被称为TIMC。由此，装置60伴随模制装置10运行。
一个这样的操作是用所需要量的模内涂层充填计量圆筒64。这个操作提前于TIMC出现。由此，在正确的时刻控制装置60打开允许在模内涂层充填容器和计量圆筒64之间流体连接的一个阀(未示出)。接着，传送泵66将模内涂层从该容器泵送到计量圆筒。在计量圆筒64充填了需要的量时，阀关闭以防止更多的模内涂层进入到圆筒。模内涂层允许进入到圆筒的量可被有选择地调节，这些将在下面进行更详细地描述。
在计量圆筒64被充填后并且恰好在TIMC之前，控制装置60打开在第二注入器32上的销或阀(未示出)以允许在第二注入器32和模腔16之间流体连接。阀通常是偏置的或被推向一个闭合位置，也就是冲向模具表面，但是通过控制装置60其可选择地移向打开位置。具体地，控制装置的一个电动液压泵(未示出)用于移动销。在达到预定的模内压力时立即或在此非常短的时间后，计量圆筒64的液压装置排空包含在其内的模内涂层并且释放模内涂层到第二注入器32，在该注入器中其通过注孔40进入模腔16。
一旦涂层制剂已被注入模腔16，第二注入器32不起作用。由此导致涂层制剂的流动停止。涂层制剂在模型制品周围流动并且粘附到其表面上。通过基质或半模的余热或制剂成分的反应可以导致涂层制剂的固化或交联。随后模内涂层在模腔内固化并且粘附到施加涂层的基质表面。通过基质或半模的余热和/或涂层制剂成分之间的反应导致固化。如果基质的余热被用于实现固化，则重要的是在模型制品已经冷却到涂层可以实现适当固化之下的一个时间点之前注入模内涂层。模内涂层需要一个最低温度以激活其中的催化剂，催化剂可使交联反应出现，由此固化并且结合涂层到基质上。
已知在注入阶段中，模腔(16)内的压力将开始升高，而同时热塑性树脂充填模腔。随着模腔被充填压力将进一步升高。最后，由于热塑性模型制品冷却并开始硬化，模腔内的压力开始减小，该压力可以通用一个压力转换器的使用记录并且传递到控制装置60。在冷却阶段一个预定压力下，模内涂层被注入模腔。预定压力通常根据使用的热塑性树脂的具体类型确定，也可以根据使用的模内涂层制剂的具体类型确定。
通常在从大约3.5到大约35MPa范围内的一个压力下，模内涂层被注射入模腔，必要的是从大约10到大约31Mpa，优选地从大约13.5到大约28Mpa。
在上述的工序中，在模内涂层被施加之前模具通常不打开或不松开。也就是，半模维持一条分型线并且通常相对彼此保持基本固定，而同时第一和第二种制剂被注入到模腔。模内涂层制剂从模具表面铺展并且涂覆到模型制品的预定部位或区域。在模内涂层制剂充分注入模腔16后立即或极短时间，第二注入器32的喷嘴阀或失活装置被接通，由此防止模内涂层进一步注入模腔。
本发明的模内涂层通常是可塑的并且可被用在许多种注入模制基质上，包括热塑性材料和热固性材料。可利用前述的制剂制造能被涂层的物品的可被使用的热塑性模制树脂包括丙烯腈二乙烯丁二烯(ABS)、酚酸、聚碳酸脂(PC)、热塑性聚合酯、聚烯烃包括聚烯烃共聚物和聚烯烃混合物、PVC、环氧、硅酮，以及类似热塑性树脂和这些模制树脂的合金。优选地热塑性树脂包括PC和PC合金、ABS及PC/ABS的合金混合物。
在模内涂层注入之间，控制装置60利用一个传送泵66使模内涂层制剂循环通过系统。第二注入器32上的阀保持在其关闭位置，由此防止任何模内涂层制剂进入模腔16。在周期之间循环模内涂层的一个目的是防止涂层的任何特别部分由于其靠近模制装置10上的加热机构而变得被不良受热。这种受热可有害地影响模内涂层的材料特性或者通过硬化其中的模内涂层制剂锁住模内涂层的流体线路。
控制装置60的控制器76和键座78能使操作者调节和/或设定装置的确定运行参数。例如，通过允许控制计量圆筒64和接收圆筒62之间连接的阀保持打开一段较长时间，控制器可被操纵以增加或减少计量圆筒64内将被充填的模内涂层的量。此外，控制器可被操纵以调节计量圆筒64被传送泵66充填的时间和或圆筒64被液压装置排空的时间。
在一个替代性实施例中，传感器是一个温度传感器，如一个热电偶，其邻近模腔设置并且适于记录模腔内的温度。这样，在这个实施例中，控制装置根据通过温度传感器记录的模腔内的温度将模内涂层注入模腔而不是利用模内压力作为何时注入IMC的引导。如上所述，随着热塑性材料开始冷却，模具内的温度将降低。一种典型热塑性材料的这种普通性能可以从图4中看到。无论是在哪种情况下，在模制工序中，模内涂层在相同的时间点被按需注入模腔而与使用何种类型的传感器无关。由此，在这个实施例中是依靠温度而不是依靠压力。温度传感器的使用也可有益地作为一个报警器以停止模制工序或者表明工具温度在限定或优选的工序温度之上或之下。
根据通过压力转换器测得的压力值，通过控制装置执行的功能系列也可依靠于模腔内测得的压力。由此，在模内涂层注入之前在模腔内一个预定压力下，上述的每个功能可出现以使模内涂层可在模制工序中的所需要的时间点被注入模腔，而不是由从To开始过去的时间来测定。
名词“转换器”的使用意味着可以是任何类型的传感器或用于测量或记录一个相关变化的值的其它装置。由此，举例来说，本领域技术人员应该理解压力转换器也可以是在设置在模腔周围不同位置的多个压力转换器。在这个设置中，控制装置将执行其功能，包括根据多个压力转换器注入模内涂层。例如，控制装置可根据通过多个压力传感器测得的多个压力值的预定压力平均值执行其功能。由于多个压力转换器可以能够更好地测定观测到的模腔内的实际压力，所以这种设置也是理想的。
如上所述，在模内涂层被注入时的模内压力可随着模具的构造(即，被制造的物品的形状)和用于基质和涂层的聚合材料变化。为使这些最理想以及工序中其它决定性操作参数最佳，利用模具和特定的聚合材料可进行一系列试验性运行。可试验在不同模内压力下模内涂层的注入以确定产生理想效果的确切压力。注入的最理想压力优选地与模制周期中的热塑性基质恰好达到其熔化温度并且外表面开始硬化的时间点相对应。
使用热塑性基质涂层可能出现的两个问题是IMC和热塑性基质的掺杂导致劣质的表面外观，以及IMC到热塑性材料的不良粘附。掺杂是典型地由在热塑性材料表面充分冷却到开始变硬之前，IMC过早注入到模具而引起。不良粘附是典型地由在热塑性材料表开始冷却后太久才注入IMC而引起，以致没有充足的余热来充分固化IMC和/或使其熔化结合到热塑性基质表面上。如果发现IMC和热塑性材料掺杂，则IMC应该在当热塑性材料已进一步冷却的一个较低的模内温度下注入。如果发现IMC的不良粘附或不完全固化，则IMC应该在内压较大，表明欠冷却和一个较高热塑性材料温度时被注入。
热塑性材料已经达到其熔化温度的确切时间可由几种方法测定。如上说明的，通过使用温度转换器，可以通过测量值与如从前述的试验中或从所得的参考值测定的已知熔化温度的比较来确定达到熔化温度的时间。或者，可通过模内压力的观测来间接测定达到熔化温度的时间。最后，利用从To开始过去的时间，利用从为得到一个已知的热塑性材料和模具温度的前述试验导致的结果来进行测定。
一些传统的注塑成型机和模具已经设有一个或多个压力转换器，它们适用于测量模具夹紧机构的阻力以通过热塑性材料被导入到模具内使模具打开。这些机具经常能通过传统数据转换装置发送测得的压力或压力到相连设备如控制装置60。这样，可不需要使用控制装置的远程压力转换器。控制装置仅需要被连接到注塑成型机10上以接收取自模腔16的压力测量值。
在本发明的另一个替代性实施例中，模内压力和/或温度被发送到一个与分送和控制装置60联接运行的一个数据收集装置。数据收集装置可以是一个主板硬驱或其记录介质，其能记录设定在控制装置上用于一个或一系列模型制品的运行参数。例如，数据收集装置可记录不同控制装置功能被设定使用时模内压力和/或温度，和/或不同功能出现时实际的模内压力和/或温度。
例如，对于模内涂层的每次注入，数据收集装置可在控制装置的各种功能出现时记录模内压力。当然其它功能也可被记录，包括对于特定量的模内涂层不用限制模内涂层注入的次数，用于排空计量圆筒64的液压力等。类似的，如果传感器是一个热电偶由此得到的温度测量值可被记录并且也和控制装置的功能相关。
但是，通过数据收集器具收集的数据或信息可被用于质量控制目的。例如，一个具体的模内涂层部件可在被从模腔顶出时被检验并且与在该制品相关的模内涂层的特定注入时收集的数据对比。如果部件没有达到一定的质量控制要求，如涂层和热塑性材料之间没有粘附，不具抗划伤性，表面不规则，涂覆不充分等等，则当前参数无论是时间变量还是压力变量可被如上所述的调节以提高后续涂层部件的涂覆性能。
控制装置也可设有一个器具，用于传递收集的数据。这可通过一些传统器具来实现，包括设置一个使数据记录到一个移动存储介质的磁盘驱动器等，设置一条能连接到一个本地计算机、内部互联网，互联网等的数据传输线路。这些用于传输数据的器具可允许对实时收集到的数据进行远程分析。
为简化运行参数和利用设定参数生产的部件之间的相互关系，控制装置60可包括如一个传统的条形码读出器(未示出)或其它电子识别装置。条形码读出器可被用于扫描置于接收圆筒62和注入到多个模型部件上的模内涂层的一个具体容器上的一个条形码。连同如上所述的数据收集器具一起使用的用于一个模内涂层具体容器的条形码可与来自该涂层具体容器的模内涂层的所有注入的记录数据相关。此外，模内涂层容器的条形码可与从模制装置接收其上带有涂层的成品部件的成品部件接收器或收集器具相关。记录和存储这种信息允许具体成品部件被分析并且与前后记录的数据和使用的具体模内涂层对比。这样依次使对生产的部件进行更有效地质量控制。
为较快和较容易地选择最佳的利用当前质量保证方法生产的部件，控制装置可以设有一个用户界面，其允许用户简单地选择代表一系列将被模制和涂层的一个部件图像。在用户界面上的一个特定部件图像的选择调整了如上所述选择最佳控制参数，而无论它们是定时、定压或者其它。用户界面取消了需要一个操作者分别在每次一个新的部件系列将运行通过模制和涂层工序时调整控制参数。
在这里讨论的任一实施例中，控制装置60可设有一个显示装置，如一个监控器(未示出)。该显示装置可实时地显示通过控制装置感应和/或记录的任何数据或信息。
本发明已经被参照优选实施例描述。显然，在阅读和理解前述的详细说明基础上本领域技术人员可进行改进和变化。意味着本发明的构成包括所有的这些改进和变化。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种方法，其用于测定在一个模内涂层工序中注入一种涂层以便接触模具内模型制品的一个表面的时间，所述方法包括如下步骤在模具已充满预定量的一种热塑性材料之后测定模内压力；利用与一个控制装置相连的一个数据收集器具，监控随所述热塑性材料在模具内冷却，模内压力随时间的变化；从模内压力的变化测定所述热塑性材料的一个表面已经冷却到其熔化温度之下。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述内压的变化是压力的减小。
3.根据利要求1所述的方法，其中所述内压随热塑性材料注入到模具内而升高，以及随后随所述热塑性材料的冷却而减小。
4.一种方法，其用于在模内涂层一个热塑性基质，所述方法包括下述步骤将热塑性基质注射入闭合的模具，其中至少模内温度和模内压力中的一个可被监控；允许热塑性材料的一个表面冷却到其熔化温度之下的一个点以形成模型制品；将一种涂层注入闭合模具以使所述涂层接触所述热塑性材料表面的至少一部分，其中在至少模内温度和模内压力中的一个指示了如通过利用与一个控制装置相连的一个数据收集器具检测出的热塑性材料已经冷却到其熔化温度之下的一个时间点注入涂层。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述模内温度和模内压力可通过一个传感器测量。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过所述传感器测定的测量值被传递到控制所述涂层注入的控制装置。
7.一种方法，其用于保证模内涂层的热塑性部件的质量，所述方法包括以下步骤
a)制造一种模内涂层的热塑性部件，其通过使用第一套工序条件在一个闭合模型中模制一种热塑性材料以形成一个基质，以及随后通过将一种模内涂层注入所述闭合模具使模内涂层接触基质来实现；b)检验涂层的热塑性部件；c)检测热塑性材料的模制品是否最佳或没有达到规定的质量控制标准；d)通过调节注入体积、注入温度、注入压力和模制压力中的一个或多个参数选择最佳热塑性材料模制的工序条件；e)检测基板的涂层是否最佳或没有达到规定的质量控制标准；和f)通过调节固化时间、注入时间、注入压力、注入体积、注入温度或在注入所述模内涂层时的模具温度中的一个或多个参数选择最佳基质涂层的工序条件。
8.根据权利要求7所述的方法，其中步骤c)是通过检测是否所述热塑性基质呈现气孔和模型没有充分充填中的至少一个条件来执行。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一套工序条件包括对所述热塑性材料的一个或多个注入压力，对所述热塑性材料的一个或多个注入温度，对所述热塑性材料的一个或多个注入体积，对所述热固性材料的一个或多个注入时间，对所述热固性材料的一个或多个注入压力，对所述热固性材料的一个或多个注入体积，以及对所述热固性材料的一个或多个固化时间。
10.根据权利要求7所述的方法，其中步骤e)是通过检测是否所述涂层与所述基质掺杂，检测是否所述涂层表面外形可被规定端的使用接受，以及检测是否所述涂层和所述基质之间充分粘连中的至少一个条件来执行。
11.根据权利要求7所述的方法，其中在所述热塑性材料已经冷却到在其熔化温度之下以后的一个时间点，所述涂层被注入所述模型中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述点是通过模内温度的监控来测定。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述点是通过模内压力的监控来测定。
14.根据权利要求7所述的方法，其中步骤a)-f)被重复执行直到生产的模内涂层热塑性制品达到规定的质量标准。
15.根据权利要求7所述的方法，其中步骤f)是通过下述方法中的至少一个来执行1)调节所述模内涂层被注入所述模型的时间与模制工序开始的时间相关，和2)调节所述模型打开和所述涂层制品被从所述模型中顶出的时间与所述模内涂层被注入所述模具的时间相关。
16.根据权利要求7所述的方法，其中步骤f)是通过调节对所述模内涂层的注入压力来执行。
17.根据权利要求7所述的方法，其中对所述模制和涂层步骤的工序条件的一个或多个值是通过与所述模具相连的运行装置的控制来控制及记录。
18.根据权利要求7所述的方法，其中所述最佳工序条件被存储在与所述模具相连的控制装置中并且可被再调用便于在以后模制工序中使用。
权利要求
1.一种方法，其用于测定在一个模内涂层工序中注入一种涂层以便接触模具内模型制品的一个表面的时间，所述方法包括如下步骤在模具已充满预定量的一种热塑性材料之后测定模内压力；监控随所述热塑性材料在模具内冷却，模内压力随时间的变化；从模内压力的变化测定所述热塑性材料的一个表面已经冷却到其熔化温度之下。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述内压的变化是压力的减小。
3.根据利要求1所述的方法，其中所述内压随着热塑性材料注入到模具而升高，以及随后随所述热塑性材料的冷却而减小。
4.一种方法，其用于在模内涂层一个热塑性基质，所述方法包括下述步骤将热塑性基质注入闭合的模具，其中至少模内温度和模内压力中的一个可被监控；允许热塑性材料的一个表面冷却到其熔化温度之下的一个点以形成模型制品；将一种涂层注入闭合模具以使所述涂层接触所述热塑性材料表面的至少一部分，其中是在至少模内温度和模内压力中的一个指示了热塑性材料已经冷却到其熔化温度之下的一个时间点注入涂层。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述模内温度和模内压力可通过一个传感器测量。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过所述传感器测定的测量值被传递到控制所述涂层注入的一个控制装置。
7.一种方法，其用于保证模内涂层的热塑性部件的质量，所述方法包括以下步骤a)制造一种模内涂层的热塑性部件，其通过使用第一套工序条件在一个闭合模型中模制一种热塑性材料以形成基质，以及随后通过将一种模内涂层注入所述闭合模具使模内涂层接触基质来实现；b)检验带涂层的热塑性部件；c)检测热塑性材料的模制品是否最佳或没有达到规定的质量控制标准；d)通过调节注入体积、注入温度、注入压力和模制压力中的一个或多个参数选择最佳热塑性材料模制的工序条件；e)检测基板的涂层是否最佳或没有达到规定的质量控制标准；和f)通过调节固化时间、注入时间、注入压力、注入体积、注入温度或在注入所述模内涂层时的模具温度中的一个或多个参数选择最佳基质涂层的工序条件。
8.根据权利要求7所述的方法，其中步骤c)是通过检测是否所述热塑性基质呈现气孔和模型没有充分充填中的至少一个条件来执行。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一套工序条件包括对所述热塑性材料的一个或多个注入压力，对所述热塑性材料的一个或多个注入温度，对所述热塑性材料的一个或多个注入体积，对所述热固性材料的一个或多个注入时间，对所述热固性材料的一个或多个注入压力，对所述热固性材料的一个或多个注入体积，以及对所述热固性材料的一个或多个固化时间。
10.根据权利要求7所述的方法，其中步骤e)是通过检测是否所述涂层与所述基质掺杂，检测是否所述涂层表面外形可被规定端的使用接受，以及检测是否所述涂层和所述基质之间充分粘连中的至少一个条件来执行。
11.根据权利要求7所述的方法，其中在所述热塑性材料已经冷却到在其熔化温度之下以后的一个时间点，所述涂层被注入所述模型中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述点是通过模内温度的监控来测定。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述点是通过模内压力的监控来测定。
14.根据权利要求7所述的方法，其中步骤a)-f)被重复执行直到生产的模内涂层热塑性制品达到规定的质量标准。
15.根据权利要求7所述的方法，其中步骤f)是通过下述方法中的至少一个来执行1)调节所述模内涂层被注入所述模具的时间与模制工序开始的时间相关，和2)调节所述模型打开和所述涂层制品被从所述模具中顶出的时间与所述模内涂层被注入所述模具的时间相关。
16.根据权利要求7所述的方法，其中步骤f)是通过调节对所述模内涂层的注入压力来执行。
17.根据权利要求7所述的方法，其中对所述模制和涂层步骤的工序条件的一个或多个值是通过与所述模具相连的运行装置的控制来控制及记录。
18.根据权利要求7所述的方法，其中所述最佳工序条件被存储在与所述模具相连的控制装置中并且可被再调用便于在以后模制工序中使用。
全文摘要
一种模内涂层方法，其中通过模内温度和/或压力测定涂层基质被注入在模制基质的一个表面上的时间。通过在模内温度和/或压力的基础上调节模内涂层被注入的时间，操作人员可保证在模制基质的表面对于模内涂层的粘附是理想条件时注入模内涂层。
文档编号B29C37/00GK1720128SQ200380104714
公开日2006年1月11日 申请日期2003年11月6日 优先权日2002年11月8日
发明者道格拉斯·S·麦克贝恩, 埃利奥特·J·施特劳斯, 约翰·A·汤姆森 申请人:阿姆诺洼化学有限公司