塑料模制方法及其产品的制作方法

专利名称：塑料模制方法及其产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及塑料模制方法及其产品，具体地涉及一种在模制过程中由注入模具中的塑料将插入一模具中的嵌入件或型芯完全灌封的塑料模制方法。
背景技术：
要将功能部件、如金属销钉、螺钉、电接触件等置入一塑料注塑件时，广泛地采用嵌入式模制方法。这些功能部件一般都嵌在开口模具的预定部件上，该模具包括一型芯侧和一腔室侧，当它们被放在一起或关闭时可形成所需的模具形状。在嵌入功能部件之后，关闭模具，将熔融塑料注入腔室中。熔融塑料在这些嵌入件周围流动，并且在适当冷却之后，产品可从模具上拆下，这些嵌入件就部分地置于塑料体中。
类似的嵌入件模制技术可用来挤压模制例如聚酯基片料吹膜化合物(SMC)。此时功能部件嵌在型芯和/或腔室侧，而已被加热的模具是打开的。接着，SMC灌入工具中，并且当工具关闭时，聚酯SMC开始在热量和压力的作用下流动，而充满腔室并且在嵌入件周围流动。在适当固化一段时间后，该产品件可从工具中拆下，并且嵌入件部分地置于塑料体中。
另一种技术是采用预制的金属或塑料层嵌入模具的腔室侧，并采用藉此可使要模制的产品件固定到模具型芯侧中其它部件上的嵌入装置。然后，金属或塑料层和固定装置与诸如结构泡沫塑料的注射材料结合，而制成一个整件、如汽车的保险杆。
其它一些已知的技术包括将热塑材料模制到另一部件上或该部件周围，如外嵌式模制方法。该方法采用一种技术，其中一物件置于型芯和工具腔室之间的停放线上并且实际上是伸出工具的。在工具关闭之后，熔融材料被注入腔室，并且位于腔室内部的物件部分被塑料盖住。
上述的已知嵌入件模制方法包括在模制之前，将嵌入件置于型芯或模具的腔室侧，结果仅一部分嵌入件被固定在塑料模制品中。
一种将型芯几乎100％灌封而成为一注射模制品的例子称为“失芯”模制技术，用来生产诸如发动机进气支管的复杂空心塑料元件。在此方法中，一金属合金先铸成一种与要制造的塑料元件空心内部类似的形状。此金属元件或型芯然后置入一注塑工具的预定部位上并且由例如销钉、移动侧芯而保持在位，或者用工具停放线保持在某些给定位置上。金属元件与腔室壁之间的间隙可决定所制成的塑料制品的壁的截面。
在固定金属元件之后，关闭工具，并将熔融塑料注入在金属元件或型芯与腔室壁之间。在适当冷却之后，带金属型芯的塑料部件从工具上移走而放入一热油池中。金属型芯由热油融化并且经过注塑过程中所形成的开口流出，该处是金属元件在模制之前置于工具中的位置。所形成的塑料产品是空心的，与吹塑模制类似，但更复杂并具有非常光滑的内壁。
已知还有一种采用注射液体树脂以灌封预制型芯的技术称为树脂转移模塑(RTM)。此技术包括制造由几个玻璃纤维衬垫包围的一泡沫塑料型芯。此预制的型芯置入一工具中，关闭工具，将诸如环氧树脂的液体树脂注入玻璃纤维衬垫的纤维之间所形成的空隙中，而完整地封住泡沫塑料型芯。通常对工具施以真空，以有助于树脂流动并且使玻璃纤维衬垫完全除湿。在环氧树脂固化之后，产品可从工具上移走。此技术例如可用于生产质轻而坚硬的汽车罩盖。
这些已知的用于灌封一型芯或嵌入件的技术包括借助于例如销钉(失芯)或玻璃纤维衬垫(RTM)而将型芯保持在离开腔室壁一段预定距离上的机械装置，该装置可使型芯几乎完全被灌封。本发明的一个目的在于可使型芯或嵌入件完全灌封而不必使用销钉或其它定位装置。
发明概述本发明涉及一种模制操作，通过采用塑料材料本身就可将一型芯或一嵌入件或多个嵌入件封装在周围的塑料材料中，以将型芯或嵌入件在模制操作过程中固定在包封塑料中。
据此，本发明利用塑料材料还在热的时候所具有的粘性并结合其中一型芯或嵌入件置于一模具的一侧的一多步骤模制操作。塑料材料的第一次注入在型芯或嵌入件与模具的其它侧之间进行，而在塑料材料熔融状态下关闭模具以一塑料层涂敷在型芯或嵌入件的暴露表面上。然后打开模具，塑料层仍是热的，而使由热塑料层粘到模具另一侧上的型芯或嵌入件从模具一侧移走。向已移走型芯或嵌入件的模具侧第二次注入塑料材料。然后关闭模具，用处于熔融状态下的塑料涂敷嵌入件或型芯的其余部分。
在本发明的较佳形式中，塑料材料的注入是将处于熔融状态下的热塑性材料注入到模具中。然而，可以理解，也可采用热固性塑料材料，并且通过使用已被加热的模具，塑料材料可作为模制操作的一部分在模具中被加热。
可以理解，在每次注塑注入模具的塑料量将决定塑料周围或灌封层的厚度。
可以理解，模制步骤可以重复以灌封两个或多个嵌入件。
其中由一连续塑料膜或层总的灌封嵌入件或型芯的本发明模制方法可以生产出迄今不能生产的新颖完全灌封产品和结构，本发明还进一步涉及这种新颖的产品和结构。
附图的简述

图1是一开口模具的截面图，其中一嵌入件或型芯已放在模具的型芯侧，在本发明一个较佳实施例中为粘性熔融热塑性塑料的第一部分填充料已注入嵌入件或型芯顶部的模具中，即在嵌入件和模具关闭之前的模具腔室侧之间。
图2是处于关闭位置的图1所示模具，示出了通过模具周围和嵌入件周围之间的间隙可使熔融塑料填充料被挤压而在嵌入件或型芯上表面和周边处流动并盖住这些部分。
图3示出了接下来的一个步骤，其中模具是打开的，同时塑料材料仍是热的，而使塑料材料通过其对嵌入件或型芯以及模具腔室侧的粘性而将嵌入件或型芯带出模具型芯侧，该图还示出了将粘性熔融塑料的第二部分填充料注入模具型芯侧，即在嵌入件或芯型以及模具型芯侧之间。
图4示出了接下来的一个步骤，其中模具已经再次关闭，并使熔融塑料的第二部分填充料扩散并盖住嵌入件或型的底部，且与在嵌入件或型芯周边周围仍是热的第一部分填充料汇合而对嵌入件或型芯完成灌封。
图5示出了再次打开的模具以及在塑料材料充分冷却到硬化后被拆出的完全灌封的嵌入件或型芯。
图6至12示出了相应于图1至图5所示的模制步骤，用来灌封两个嵌入件或型芯。
图6与图1对应，示出了置于模具型芯侧上的第一个嵌入件或型芯，并且粘性熔融塑料材料的第一部分填充料已注入第一嵌入件或型芯顶部的开口模具中。
图7与图2对应，表示模具关闭。
图8与图3类似，但此时第二个嵌入件或型芯已置于模具的型芯侧，并且粘性熔融塑料的第二部分填充料已置于第二个嵌入件或型芯的顶部。
图9示出了关闭的模具，并且示出了第一个嵌入件或型芯完全灌封，第二个嵌入件或型芯的顶面和周边已由挤压和分配的塑料填充料盖住。
图10示出了模具第二次打开，此时塑料材料仍是热的，并且粘性熔融塑料材料的第三部分填充料通过置于模具型芯侧上而已注入到第二个嵌入件或型芯底部与模具型芯侧之间。
图11示出了模具第三次关闭以完成对第二个嵌入件或型芯的灌封。
图12示出了在塑料材料已充分冷却而硬化之后模具的最后一次打开，这样可处理并拆下多嵌入件或型芯的灌封产品。
图13至17相应于图1至图5，但示出了一种不同的嵌入件或型芯结构。
图18是由图1至5所示模制操作所生产的灌封嵌入件或型芯放大的断开垂直截面图。
图19是由图6至12所示模制操作所生产的灌封双个或多个型芯产品放大的断开垂直截面图。
图20是由图13至17所示模制操作所生产的灌封嵌入件或型型芯的放大的断开垂直截面图。
图21是与图18类似的视图，示出了包括具有一复合夹层材料的嵌入件或型芯。
图22是一断开立体图，示出了由图1至5以及由图13至17所生产的产品被用来构成一平板架，并且该平板架处于安装过程中。
图23是图22所示平板架装配后的断开垂直截面图。
本发明较佳实施例的详细描述先参见图1至5所示，图1示出了包括一型芯侧1和一腔室侧2的模制工具或模具，并且该模具处于打开位置，还有一嵌入件3，该嵌入件例如可以是一尺寸略小于模具侧边尺寸的薄板，这样嵌入件或型芯3的边缘4不到型芯侧1的边缘5。
置于嵌入件3上的是塑料填充料6，较佳地为一种预定量的粘性熔融的热塑性材料，这样当模具在压力作用下关闭到图2所示的位置时，塑料材料将扩散成盖住嵌入件或型芯上表面8和边缘4的薄层7，并且塑料材料由模具腔室侧2的周壁或边缘9限制在嵌入件的边缘4处，该腔室侧套叠伸缩地与型芯侧边缘5相配合(如图2所示)。
在模具关闭之后，在压力作用下使塑料材料6扩散以盖住嵌入件或型芯3的上表面和边缘，然后如图3所示地打开模具，此时塑料材料仍是热的，利用其粘接性或粘性而将材料固定到模具的腔室侧和型芯或嵌入件3上，而将嵌入件从模具的型芯侧移走。这样，塑料材料层7现在构成将嵌入件或型芯支撑在模具中的装置，而不需要任何销钉或其它支撑机构，并且塑料层7的厚度决定了模具腔室侧和型芯之间的间隙，即型芯的位置。
如图3所示，如前述的粘性熔融塑料材料第二部分填充料6′注入模具型芯的，接着如图4所示地关闭模具，其中熔融塑料的第二部分填充料6′扩散成一薄层7′以盖住底面10从而与型芯3周围或边缘4处的仍然是热的塑料薄层7结合而完成型芯的灌封。
接着冷却和硬化塑料层7和7′，模具打开，如图5所示，并且移走灌封的型芯。
图1至5示出了通过以水平放置的模制工具所进行的模制操作，并且型芯侧1朝向腔室侧2之下。可以理解，这种布置也可以反过来，而使腔室侧2位于型芯侧1之下，此时，嵌入件或型芯3将先置于模具的腔室侧2中，熔融塑料的第一部分填充料6注入模具腔室侧的型芯2顶部，按照模制步骤，模具腔室和型芯侧的功用也将按模制步骤颠倒以获得完全灌封的嵌入件或型芯3。
如图1至5所示，模具的型芯侧1形成有一对具有锥形中心柱12的圆形通道11，来自填充料6′的材料将在压力作用进入其中而在图22所示的灌封型芯的底面上形成对应的空心环13。
可以理解，模具的型芯侧和腔室侧可具有肋、槽或灌封塑料层7和7′中所需的设计。
图6至12示出了一种生产具有多层完全灌封的嵌入件或型芯的产品的方法。
如图1至5所示的，图中所示的方法中模具是水平放置的，型芯侧1位于腔室侧2之下。
由于工具的这种布置，第一个嵌入件或型芯14置于模具的型芯侧1，粘性熔融热塑材料的第一部分填充料15置于型芯14的顶部，如图6所示。然后，如图7所示的，模具在压力作用下关闭以使塑料材料扩散而盖住型芯14的上表面16和边缘17。
接下来，如图8所示，模具打开，粘到模具的腔室侧2和第一个型芯14上的塑料材料层18可将第一个型芯14从模具的型芯侧1向上移走，此时如图8所示，具有与第一个型芯14相同尺寸的第二个嵌入件或型芯19置于模具的型芯侧1上，并且如前所述的粘性熔融热塑性材料的第二部分填充料20置于第二个嵌入件19的顶部。
然后，如图9所示，在压力作用下关闭模具，塑料材料20的第二部分填充料扩散以完全灌封第一个型芯14并且与塑料层18(a)一起盖住第二个型芯19的上表面21和边缘22。
接着，当塑料材料的第一部分填充料15和第二部分填充料20都还是热的时，模具打开，如图10所示，并且粘住腔室模具侧2和型芯14、19，完全灌封的型芯14和局部灌封的型芯19都从模具的型芯侧移走。然后，如前所述的粘性熔融热塑性材料的第三部分填充料23置于模具的型芯侧。在压力作用下模具再关闭以由如图11所示的一塑料层18(b)而完成第二个型芯19的灌封。当冷却时，模具打开，多型芯产品24从模具中移走。
图13至17示出了用于生产具有完全灌封型芯的一对部件的产品的模制方法，在所示了例子中都呈如图22所示的平板架底件或导板。
在此情况下，一对嵌入件或型芯件27置于位于腔室侧30下方的模制工具型芯侧29中的对应形状双槽28中。
接着，将一定节的粘性熔融热塑性材料31的填充料置于模具型芯侧29的型芯件27顶部，在压力作用下关闭模具以形成一盖住型芯件27露出表面的塑料层32，层的厚度取决于装部31中的塑料量。
接下来，在塑料材料31仍是热的时，打开模具，如图15所示，并且塑料材料粘到模具的腔室侧和型芯件27上以将它们带离模具的型芯侧29。
如前所述的粘性热塑材料的第二部分填充料31′在中心处注入模具的型芯侧29，模具在压力作用下再次关闭，如图16所示，以使塑料31’的第二部分填充料扩散并完成灌封型芯件27，并有一水平层33伸过型芯件的底部，倾斜层34连接底层33和层32。
接着，所示的模具的型芯侧29具有圆形通道或槽35，并有锥形中心部分36以形成空心的安装环37。
在从模具拆走之后，包括平板架导板38的灌封型芯件27被分离开并结合到一平板架39中(图22和23)，该平板架包括是平台40，以及由焊接、最好由摩擦焊接到圆环或平板架平台40的通道13、37和平板架导板38中的隔圈41所连接的导板38(仅示出一个)，如图23所示。
图18是由图1至5所示方法所产生的产品一个角部的截面图，示出了分别由塑料填充料6和6’材料的层7和7′所灌封的型芯或嵌入件3。
虽然型芯3可以例如是平板，但也可以是任何其它所需的嵌入件、如泡沫塑料产品或如图21所示的复合产品，该产品包括卷在一玻璃纤维衬垫43中的中心泡沫塑料层42，并且塑料层7和7′可弄湿玻璃衬垫并且穿过复合嵌入件泡沫塑料中心部分42的孔。
可以理解，塑料填充料6和6′可根据需要具有不同的成分或颜色，以使层7和7’可呈不同颜色，并且具有不同的成分和不同性能。
图19示出了由图6至12所示方法生产的产品一个角的截面图，其中一对嵌入件14和19灌封在塑料中。另外，可以看到，这些嵌入件可与结合图21所讨论的相同或不相同。
此外，如图6至12所示的灌封两个嵌入件的方法可连续地灌封三个或多个分开的嵌入件或型芯、以例如将一个泡沫塑料材料的中心嵌入件夹在两个分开的平板嵌入件之间。
图20是灌封嵌入件27多个角中一个角的截面图。另外，嵌入件或型芯27可采用不同的形式，包括诸如结合图21所计论的复合型芯。
虽然本发明一个较佳的方法是采用利用水平放置工具的挤压模制方法，并且边缘套叠，即型芯或腔室两侧中之一面向上，以便于型芯或多个型芯的放置，该方法可利用边缘套叠的水平或垂直放置的工具采用注塑或注塑、挤压模制方法，或者采用诸如移动侧型芯以获得液体塑料材料的其它装置。在后一种情况中，在第一个注塑步骤中，必须提供用于固定型芯或预制型芯材料的系统，即直至方法进行到热塑料藉由其粘性而将嵌入件固定在模具中为止。
当采用垂直放置的模具的注塑或注塑/挤压模制方法时，除了要设置容纳液体材料的结构以及一开始就将型芯或预制型芯的位置固定直至它们由塑料材料的粘性固定为止以外，在预制型芯中还必须有一个或多个孔以将熔融材料的第一部分填充料经过型芯注入工具的型芯或腔室侧。
如上所述的，实现本发明的较佳材料都是热塑性材料，它们可与水冷却工具一起使用。然而，热固性材料、如聚酯S.M.C.、环氧树脂和类似材料也可使用，它们可通过作为模制操作一部分的已被加热的模具而进入熔融状态，而不是将塑料材料填充料在熔融状态下注入模具。
虽然本文已详细描述了本发明的多个较佳实施例，但本技术领域中的熟练人员可以认识到，只要不脱离所附权利要求书的范围本发明还可以有多种变化。
权利要求
1.一种将一嵌入件或型芯完全灌封在塑料材料中的方法，包括将所述嵌入件或型芯置于一具有一型芯侧和一腔室侧以及一装置的模具的一侧中，其型芯侧和腔室侧的周边都比所述嵌入件或型芯周边大而装置可在模具关闭时将塑料流体限制在所述模具中，将塑料第的第一部分填充料注入所述嵌入件或型芯和所述模具的其它侧之间，在所述塑料材料处于熔融状态时关闭所述模具以一塑料层盖住所述嵌入件或型芯的露出表面，在所述塑料仍是热时打开所述模具以利用塑料层的粘性将所述嵌入件或型芯固定到所述其它模具侧上并且由所述塑料层与其隔开，将塑料材料的第二部分填充料注入所述嵌入件或型芯已移走的那一侧模具中，关闭所述模具并且将塑料材料的第二填充料总部分加热到熔融状态以完成所述嵌入件或型芯的灌封，再在冷却后移走所述灌封嵌入件或型芯。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二部分塑料填充料都以熔融状态注入所述模具。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述塑料材料是一种热塑性材料。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述塑料材料是一种热固性材料。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具是一已被加热的模具，并且所述塑料材料是在所述已被加热的工具中加热到熔融状态的。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模具是一已被加热的模具，并且所述热固性材料是在所述加热工具中加热到熔融状态的。
7.一种将一型芯完全灌封在热塑性材料中的方法，包括将所述型芯置于一具有一型芯侧和一腔室侧以及一装置的模具的一侧中，模具的周边比所述型芯周边大而装置可在模具关闭时将塑料流体限制在所述模具周边内，将塑料第的第一部分填充料注入所述型芯一侧和所述模具的其它侧之间，关闭所述模具以盖住所述型芯一侧和周边，在所述塑料仍是热的时打开所述模具以利用其粘性将所述型芯固定到所述其它模具侧上，将所述型芯从所述一侧上移走，将粘性熔融热塑性材料的第二部分填充料注入所述一模具侧中，关闭所述模具以完成对所述型芯的灌封，再在冷却后移走所述灌封的型芯。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述型芯是一刚性的平面件。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述型芯是一由泡沫塑料材料构成的部件。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述泡沫塑料部件具有开口槽，并且所述塑料材料在所述模具的关闭过程中被压入所述开口槽以灌封所述型芯。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述型芯具有一复合结构，它包括卷在一包围的玻璃衬垫中的中心泡沫塑料部件，所述塑料材料在所述模具关闭过程中被压入所述玻璃衬垫和泡沫塑料槽的空隙中。
12.一种将一型芯灌封在塑料材料中的方法，包括将所述型芯置于一具有一型芯侧和一腔室侧的模具的一侧中，并且所述型芯整个地处于所述一侧的模具周边内，将粘性熔融热塑性材料注入所述型芯和所述模具的其它侧之间，关闭所述模具以使熔融塑料盖住除留在所述一侧模具的那部分之外的所述型芯，在所述塑料仍是热的时打开所述模具以利用塑料对所述型芯和所述模具其它侧的粘性将所述型芯从所述模具一侧上移走，将粘性熔融热塑性材料的第二部分填充料注入所述型芯和所述一侧模具中，然后关闭模具用所述塑料来完成对所述型芯的灌封。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述模具侧都具有套叠伸缩边缘。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述型芯是刚性平面件。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述型芯是一复合结构。
16.一种将多个嵌入件或型芯完全灌封在塑料材料中的方法，包括将第一个所述嵌入件或型芯置于一具有一型芯侧和一腔室侧以及一装置的模具的一侧中，其型芯侧和腔室侧的周边都比所述第一个嵌入件或型芯周边大而装置可在模具关闭时将塑料流体限制在所述模具中，将塑料第的第一部分填充料注入第一个所述嵌入件或型芯和所述模具的其它侧之间，在所述塑料材料处于熔融状态时关闭所述模具而使所述热塑性材料的所述第一部分填充料在第一个所述嵌入件或型芯上方以及其周围扩散，从而局部灌封所述第一个嵌入件或型芯，在所述塑料仍是热时打开所述模具以利用对所述第一个嵌入件或型芯以及所述模具其它侧的粘性将所述第一个嵌入件或型芯从所述模具一侧上移走，将第二个嵌入件或型芯置于所述一侧模具中，将熔融的粘性热塑材料的第二部分填充料注入所述第二个嵌入件或型芯和所述第一个嵌入件或型芯之间，关闭所述模具使热塑性材料的第二部分填充料扩散以完成对所述第一个嵌入件或型芯的灌封并局部灌封包括周边部分的所述第二个嵌入件或型芯，在热塑性材料的第二部分填充料仍是热的时打开所述模具，以利用所述热塑性材料对所述模具其它侧和对所述第一个嵌入件或型芯以及对所述第二个嵌入件或型芯的粘性将所述第二个嵌入件或型芯从所述一侧模具中移走，将熔融的粘性热塑材料的第三部分填充料注入所述一侧模具中，再关闭所述模具以完成对所述第二个嵌入件或型芯的灌封，在所述塑料冷却后将所述灌封的嵌入件或型芯从所述模具上移走。
17.一种具有完全灌封在一连续塑料材料中的一嵌入件或型芯的模制产品。
18.如权利要求17所述的模制产品，其特征在于，所述塑料材料是一种热塑性材料。
19.如权利要求17所述的模制产品，其特征在于，所述塑料材料是一种热固性材料。
21.如权利要求18或19所述的模制产品，其特征在于，所述型芯是一种复合的平面结构。
22.一种具有各自完全灌封在塑料材料中的多个平面型芯的模制产品。
23.如权利要求17、18或19所述的模制产品，其特征在于，包括一基本上为平面的平台件，其中所述灌封的型芯是一刚性的基本上为平面的部件。
24.如权利要求23所述的模制产品，其特征在于，所述平面部件是一平板。
25.如权利要求23所述的模制产品，其特征在于，所述平面部件是由复合材料制成的。
26.如权利要求23、24或25所述的模制产品，其特征在于，所述平台件具有多个固定到其上并从其一侧伸出的间隔支撑件。
27.如权利要求26所述的模制产品，其特征在于，所述支撑件都是空心塑料圆柱体。
28.如权利要求27所述的模制产品，其特征在于，所述支撑件是摩擦焊接到所述平台面的。
29.如权利要求26，27或28所述的模制产品，其特征在于，所述支撑件固定到一基体上。
30.如权利要求29所述的模制产品，其特征在于，所述模制产品是一平板架。
全文摘要
本发明利用热塑料材料所存在的粘性与多步骤模制操作的结合,其中,位于一模具(1)一侧中的一嵌入件或型芯(3)在模具第一次关闭时盖住熔融塑料(6),然后在塑料仍是热的时打开模具以借助热塑料对其它模具侧的粘性将嵌入件或型芯(3)从模具一侧中移走,然后将塑料的第二部分填充料(6′)注入所述一侧模具中,再在塑料处于熔融状态下关闭模具以完成对嵌入件(3)或型芯的灌封。本发明还涉及由上述方法所产生的完全灌封的嵌入件或型芯。
文档编号B29C70/68GK1246824SQ98802423
公开日2000年3月8日 申请日期1998年2月9日 优先权日1997年2月10日
发明者H·K·赫德尔, E·毛瑞, D·考克勒 申请人:皇家生态产品有限公司