用于在注塑成型制品上形成钩形区域的插块以及包括这类钩形区域的成型制品的制作方法

专利名称：用于在注塑成型制品上形成钩形区域的插块以及包括这类钩形区域的成型制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种意图放置在用于形成成型制品的模具内的成型插块，该插块用于形 成与该成型制品整体成型的钩形区域(hookfield)。本发明还涉及一种成型制品，其包 括与该成型制品整体形成的钩形区域。
背景技术：
当任意形状的物品被成型时，尤其是注塑成型时，希望在该物品上设置钩形区域， 使该物品能够通过例如织造材料的环或是与该钩形区域配合的其它钩被连接，预先制成 意图被插入用于生产该成型制品的模具内的插块，该插块通常包括设置在其上表面的 腔，并且该腔的外形和将要形成的钩形区域的钩的外形互补。然后，将该插块放入该才莫 具内，该成型制品在该模具内被成形，这样这些钩和该成型制品同时一体形成。
现在，已熟知的插块由彼此相靠的板叠放而成，在一些板中的区域或是上边缘，形 成具有与这些钩的形状互补的切口 (cut-outs)，该切口通过如电火花加工、激光蚀刻、
化学切削或类似方式加工而成。这些叠放的板通常由两类板构成，即，有切口的板和无 切口的板，后者被放置在具有切口的两块板之间，由此形成这些腔，每个腔由一个切口 和没有切口的邻接板的侧壁形成。然而，通过偏移在两个连续板上形成的切口，使处于 两个连续切口之间的一块板的一部分形成邻接板的腔的侧壁，叠放的板也可以是所有板 都在它们的区域具有切口 。
当这些板在彼此表面叠加时，通过钳式系统(jaw-type systems )将它们压在一起和 /或在其周边焊接使它们连接在一起，其中，也可以采用这些方法的组合。 现有技术的这些插块有许多缺陷
当它们被放置在模具内以形成意图在其上附加钩形区域的成型制品时，在热塑性材 料的注塑压力作用下，这些端部夹持在一起或是焊接在一起的板可能会彼此稍微分离， 该注塑压力容许热塑性材料在两个连续板之间穿过。因此，当退出该模具时，形成于该 成型制品上的钩形区域会具有由一种壁形成的毛刺，通常该毛刺会高于这些钩，并且基 本覆盖钩形区域的整个宽度，其中，毛刺可能会使钩形区域不能用于或至少不适合与例 如另一钩形区域或是织造材料的环的固定。这同样会使该成型制品作为整体不可用，该 制品一定会才艮废。而且，该插块随后将不得不被修理，即，生产成型制品的过程将不得不被停止，并且其将不得不确保形成插块的这些板更好的夹持在一起。当然，这会在时 间、人力和生产力上产生花费。
另一方面，由于需要夹住板并使板相互抵靠，现有技术的这些插块很难生产出薄的 插件，例如小于10mm的插件。
而且，现有的插件需要一种装置使这些板夹在一起，这意味着在模具内需要大量的 空间引入插件及夹紧/保持装置，特别地，导致使用的表面区域远远大于由插件形成的 钩形区域所占的表面区域。

发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺点，提供一种上述类型的插块，其能够使在注塑成型 之后出现在钩形区域的毛刺完全或至少基本地被消除。另一方面，也可以获得一种很薄 的插件，其表面区域基本等于成型制品上钩形区的表面区域。
根据本发明， 一种插块由权利要求11限定。
通过该方法将这些板彼此连接，该方法是用于形成固体件的一种板连接方法，其不 需要例如铜焊中的液体界面，且其不会产生例如常规氧炔焊中熔化及再凝固的多孔连 接。获得的插块尤其抗注塑压力，并且因为板间不再有分界面，这些板扩散粘接在一起， 它们彼此不再分离，热塑性材料不可能再渗入其中而产生毛刺。
通过提供气体通道，由注入腔内的热塑性材料挤到该腔底部的空气可以通过其底部 逸出。尽管夹紧力相同，但是热塑性材料渗入板之间形成毛刺的可能性较小。
优选地，形成至少一个通道，以便与形成钩的头部的该腔部相通。
才艮据本发明的 一个优选实施例，该气体通道具有由具有小横截面的第 一部分和具有 大于该小横截面的较大横截面的第二部分形成的阶梯状的横截面，其中该小横截面用于 实现与其形状与钩的形状互补的该腔头部相通，使得空气而不是热塑性材料能够进入该 横截面，该大的横截面本身与外界相接触，能够快速排出由小横截面进入到大横截面内 的空气。
根据本发明的另一优选实施例，该通道的横截面是喇叭口状，其起始于空气可以穿 过但注入的热塑性材料不能穿过的小尺寸，终止于可以使空气快速排出的大尺寸。 根据一个优选的实施例，在至少第一板上形成至少一个辅助切口 。 优选地，第二板为无切口的板。
根据一个可行的实施例，第二板在其边缘有至少一个第二板切口，并且当该第二板靠着至少一个第一板放置时，该第二板的腔相对于该第一板的腔偏移，这样该第一板形 成该第二板腔的一个壁，并且每个第二板形成该第 一板的腔的壁。
优选地，该腔与该气体通道之间相通的开口的等效截面直径小于50微米，且优选 在10微米与40微米之间。
至少两个板的扩散粘接由通过连接系统使它们的所有表面压在一起将这些板彼此 牢固的组装组成。然后，优选在真空下加热该模具至一般等于板的材料的熔化温度的 0.5至0.8倍的温度。保持该压力因此导致板件的扩散粘接。术语"扩散粘接"指的是 在高压及接近熔化温度的条件下，原子在板间扩散并且容许它们各自粘接。这种技术本 质上(，we)是公知的，并被记载在例如在美国专利申请号2005/0109821中。
本发明还涉及一种任意形状的由热塑性材料成型的制品，其具有形成基面的外表 面，从该外表面上突出至少一个与该成型制品一体成型的钩。该成型制品和该至少一个 钩通过注塑成型来形成，所述至少一个钩包括基部和从所述基部突出的头部或是钩部， 所述钩由第 一侧面和第二侧面限定，所述第 一侧面及第二侧面的每一个在所述成型制品 的该外表面延伸并且通过形成所述至少一个钩的边缘的中间面而彼此分离，其特征在 于，所述曲线段由所述第一和/或第二侧面和与所述基面平行且距离所述基面的距离为h 的平面相交而限定，所述曲线段相应曲率变化是距离h的函数，h二O(该基面和所述平 行面重合)处的曲线段的曲率大于基本对应于所述至少一个钩的距离为h的头部水平面 的至少 一个曲线段的曲率。
事实上，对于通过扩散粘接固定板，在叠放的板上施加高压，这导致在这些板上形 成的腔壁的变形。这会导该侧面凹陷，在该基面上该凹陷比较显著，其朝该钩的头部方 向(或朝该腔底部方向)递减。特别地，在该头部水平面上，该凹陷基本为零。相反， 根据材料压力、粘性条件等该-晴截面的拐角通常会变成圓形。
优选地，所述第一和第二两个侧面的所述曲线段具有曲率，使得它们的凹陷是相反的。
优选地，至少在所述头部的所谓过渡部的水平面上，所述两个侧面中至少一个和所 述中间面之间的过渡是平滑的，即，没有角部或是锐边，特别是其为弯曲的。 优选地，所述中间面基本垂直于所述第 一和第二两个侧面。
事实上，使用依照根据本发明的该新的插块，对比现有技术，当该热塑性材料进入 形成杆部的腔内时，在该钩的基面上没有或基本没有经由该侧面(现有技术中是经由板 件的空隙)的空气逃离的路线，使得热塑性材料流在该杆部的基部水平面上是基本均质的，或至少比现有技术中的系统均质。相反，在头部水平面上，特别是考虑到该腔的通 风不同时，该热塑性材料可能流动不同。4艮据气体通道的尺寸和位置，空气可能残存在 该腔的底部，由此妨碍该热塑性材料到达角部，这样钩从腔内耳又出之后，如在现有技术 中该钩的头部形状不包含带角部分，而相反，使用根据本发明的该新的插块则包含弯曲 的部分。
根据本发明的一个优选实施例，所述横向面(平行于所述基面的平面内的横截面) 的厚度(所述第一和第二侧面之间的距离)从所述钩的基部向所述头部增加。
才艮据本发明的 一个优选实施例，在所述钩的头部水平面的第 一横截面具有至少 一个 具有第一曲率半径的圆角，在所述钩的头部水平面的第二横截面具有至少一个具有第二 曲率半径的圆角，其中，所述第二横截面更靠近所述头部的远端，并且所述第二半径大 于所述第一半径。
根据本发明的一个优选实施例，小于所述钩头部的横截面的横截面延展部(横断所 述两个侧面及所述中间面)从所述钩的头部的远端伸出。当使用的热塑性材料极具流动 性或当该成型腔和该气体通道之间的开口较大使得所述热塑性材料通过这个开口伸进 所述气体通道时尤其为这种情况。
根据本发明的一个优选实施例，所迷延展部的至少一部分形成所述头部的所谓的过 渡部，同时，横截面内的所述钩的其余部分具有例如正方形，矩形，菱形或类似形状的 四边形形状。
根据本发明的一个优选实施例，在该延展部和该钩的头部之间的过渡形成肩部或 是拐角。
在本发明中，术语"平滑过渡"，即没有角部或是锐利的边缘，尤其以曲线的方式， 其指的是,在放大至少150倍的显微镜下观察时，在该过渡的水平面内由该钩横截面(即 横断侧面及4黄断该中间面)限定的曲面为平滑曲线，特别地，其一阶导数是连续的。


现结合附图以示例的方式对本发明的一个实施例进行描述，其中 图1为插块的一个板的侧视图2为根据本发明的插块的透视图，其由图1所示的板叠放而成，其中，在所述板 之间穿插了不具有腔的板。
图3A和3B分别为图2中叠放板的一部分在扩散粘接前及扩散粘接后的俯视图；图4为包括钩形区域的成型制品，该成型制品和这些钩为 一体并且在一个模具内通 过注塑成型获得，其中该插块被预先放置在模具内以形成该钩形区域；
图5为使用根据本发明一个实施例的成型插件获得的钩形区域的一个钩子的透视
图6为沿图5的A-A线所作的剖面图； 图7为沿图5的B-B线所作的剖面图； 图8为沿图5的C-C线所作的剖面图； 图9为沿图5的D-D线所作的剖面图； 图10为该钩在P0基面的剖面图11为使用根据本发明另一实施例的成型插件获得的钩形区域中一个钩的透视
图12为根据本发明另一实施例获得的钩形区域的一个钩的透视图。
具体实施例方式
如图2和图3B中所示的插块1由具有形状与钩的形状互补的切口 4的板2和不具 有形状与钩的形状互补的切口的板3交替叠放而成。图1中所示的板2是具有两个侧面 5和一个上边缘或区域7的板，在所述上边缘或区域上的形状与意图形成的钩互补的切 口 4通过电火花加工而成。当板2夹在两个没有钩形的腔的板3之间时，每个切口 4 结合相邻的板3的壁一起构成了 一个腔，该腔由两个邻接于板2的板3形成的两个侧向、 平面的壁封闭，并且这个腔通过形成钩的基部的上开口在顶部敞开。在具有钩的板的两 个侧面5上的两个凹槽8同样由电火花加工而成，凹槽8与形成具有形状与钩的形状互 补的腔的头部的部分相交叉。每个凹槽呈阶梯状，其具有第一部分和第二部分，该第一 部分横截面尺寸较小使得仅有空气可以穿过而热塑性材料不能穿过，该第二部分橫截面 尺寸较大，可以使空气更快速地排出。这些阶梯状的通道也可以不形成在具有钩的板内， 而形成在没有钩状切口的中间板内，或是在中间板和具有钩的板上同时形成。
一旦具有切口的板和中间板被形成，它们被很坚固地压在一起，并且进行扩散粘接， 从而得到所有元件都被连接起来的最后的块。例如，可以使用热处理炉，其配有德马格 (Demag)压力机的缸，该压力机在循环期间通过压力装4使板压在一起，其中，在温 度和压力的组合作用下原子在板间扩散(在真空或惰性气体中)，该扩散过程使每个相 邻板间产生原子级连接，从而最终得到所有的元件都被连接起来的一个块。在这个过程的最后，该板经受0.5至8%之间的压缩，优选为1至4%之间，特别优选地约为2%， 至于空的部分(这些腔没有被压缩所影响)，板2内的腔4的壁30产生变形，该变形使 它们产生从该基部或开口向底部或腔的头部平滑的拱形。实践中，这种变形相对于中间 板3的初始厚度约为2%,但这种变形可以在0.5至8%之间变化，优选在1%和4%之 间。其中 一个侧壁的拱形的凹陷方向与另 一个侧壁的拱形的凹陷方向相反。
因此图2中的插块可以被;改置在任意类型的模具内以形成注塑成型制品。例如可以 制成图4中所示的制品。与由块1的腔形成的钩相对应的钩形区域从成型制品上突出， 并因此可以使其固定。该区域在其上伸展的表面基本小于该成型制品的总的表面，但是， 同样可以预测，可以提供一种成型制品，其中大部分表面由该钩形区域所覆盖。在形成 成型制品时，热塑性材料被注入该模具内，其中，插块已经被预先插入到将形成与该成 型制品整体成型的钩形区域的位置。这种热塑性材料将进入该插块的腔内，由于设有气 体通道，热塑性材料将随后到达钩的底部，并将空气推进该通道内。
图5和图6示出了根据本发明获得的钩。每个钩10由两个側向且基本平坦的平行 面11和12以及与这两个平面11及12相邻的中间面13限定。该中间面13由所述两个 平面的上边缘限定，从钩的右侧底部到钩左侧的底部，穿过其顶端。该中间面13形成 该钩的上边缘。因此这三个面限定了该钩，该钩包括杆或基部14以及从该杆部突出的 头部15。在该基部或杆的较低部分的水平面上，每个侧面和中间面之间形成过渡线， 使得这些面之间形成角度，特别是形成直角，同时，在该头部的水平面，例如上部，侧 面和中间面之间的过渡是平滑的，即，是弯曲的。因此，如图6中所示，该钩沿其头部 的A-A的剖面形状由四个通过曲线部17连接在一起的直线16形成，该曲线部17具有 较大的曲率。根据该横截面的剖切位置，有可能横截面的所有拐角是圆的或仅其中一个 或两个或三个拐角是圆的。
图7所示的图5中钩的B-B剖面与图5的A-A剖面的形状类型相同，但与图5中 的圆形拐角17相比，圆形拐角17，具有更大的曲率半径。
图8中所示的基部水平面的C-C剖面具有边缘锐利的拐角，即，非圆形拐角，形 成了一种转折点。然而，这两个曲线段20和21对应于相应的侧面11及12与平行于基 面PO且到基面的距离为hc的平面之间的相交处，其被弯曲，具有朝向该钩外部并且彼 此相反的凹陷。
类似地，图10中所示的基面上的剖面具有形成了一种转折点的边缘锐利的拐角， 即，非圆形拐角。然而，对应于相应的侧面11及12与基面PO的相交处的这两个曲线段22和23是弯曲的，其具有朝向该钩外部并且彼此相反的凹陷。该段22的凹陷或曲 率大于段20的凹陷或曲率，并且段23的凹陷或是曲率大于段21的凹陷或是曲率。类 似地，在头部的水平面，对应于沿D-D线剖切的剖面，段24和段25基本为直线，因 此它们的凹度为零，因此小于段20和段21的凹陷。
该基面的厚度e0小于水平面C-C的厚度，水平面C-C的厚度小于水平面hd处的 平面D-D的厚度eDD。
在图4中的成型制品的钩形区域内，这些钩成排成列布置，特别是，所述排和列彼 此相互正交。
该热塑性成型材料可以选自聚烯烃、聚酰胺、热塑性弹性体(TPEs)等。
在图5中，相应插块的腔具有朝向气体通道的开口，该气体通道具有小的横截面， 特别地其仅被设置在该头部的一侧。这样导致一定程度上阻止材料使其不能充分填充腔 的拐角，因此导致在该腔的拐角的头部为圆形。
相反，如图11所示，在开口有较大的横截面，特别是该开口几乎伸展至该头部的 整个底部的情况下，很好地形成了拐角，并且该钩不是圆形或仅是轻微的圆形。
在成型腔与气体通道之间的开口很大，而且材料的粘性使得流体极具流动性的情况 下，该热塑性材料能够涌入该开口并且进入该通道。此时，如图12所示，钩将会在头 部水平面上包括延展部40,该延展部40由热塑性材料渗入朝向该成型腔的气体通道的 通道开口内产生。通常在这种情况下，侧面及中间面之间的过渡从钩的中间面的左侧到 右侧整个范围形成锐利的边缘或是拐角。特别是在该延展部的水平面上将会形成没有锐 利的边缘或拐角的;f黄截面。
为了显示该钩侧面的曲率梯度，即，在头部水平面上曲率基本为零或至少比钩的基 面上的曲率小，可以使用下列测试
该成型制品的钩形区域必须相对水平面倾斜15°,可以绕轴调整该倾斜度，所述轴 平行于横向平面和一排钩的基面的相交线。
该钩必须使用放大倍数至少为150的显微镜观察，例如采用Hitachi S 3200N扫描 电子显微镜的可变压力的高真空观测以及Au/Pd金属化之后的二次电子测试。 为了能观测钩形区域中部的钩，围绕该钩的这些钩可以使用刀片切除。 显示的横截面基本为矩形。然而，如果使用相对于板的平面不是90。而是倾斜的刀 片切割，所述^f黄截面也可以大体上为四边形。
权利要求
1. 一种任意形状的由热塑性材料成型的制品，其具有形成基面的外表面，从所述外表面上突出至少一个与所述成型制品一体形成的钩，所述成型制品和所述至少一个钩通过注塑成型来形成，所述至少一个钩包括基部和从所述基部突出的头部或是钩部，所述钩由第一侧面和第二侧面限定，所述第一侧面及第二侧面的每一个在所述成型制品的外表面延伸并且通过形成所述至少一个钩的边缘的中间面而彼此分离，其特征在于，由所述第一和/或第二侧面和与所述基面平行且距离所述基面的距离为h的平面相交而限定为曲线段，所述曲线段相应曲率变化是距离h的函数，h＝0的该基面和所述平行面重合处的曲线段的曲率大于基本对应于所述至少一个钩的距离为h的头部水平面的至少一个曲线段的曲率。
2. 根据权利要求1所述的成型制品，其特征在于，所述第一和第二两个侧面的所 述曲线段具有曲率，使得它们的凹陷是相反的。
3. 根据权利要求1所述的成型制品，其特征在于，至少在所述头部的所谓过渡部 的水平面上，所述两个侧面中至少一个和所述中间面之间的过渡是平滑的，即，没有角 部或是锐边，特别是其为弯曲的。
4. 根据权利要求l， 2或3所述的成型制品，其特征在于，所述中间面基本垂直于 所述第 一和第二两个侧面。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的成型制品，其特征在于，在所述钩的头部 水平面的第一横截面具有至少一个具有第 一曲率半径的圓角，在所述钩的头部水平面的 第二横截面具有至少一个具有第二曲率半径的圆角，其中，所述第二横截面更靠近所述 头部的远端，并且所述第二半径大于所述第一半径。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的成型制品，其特征在于，所述横向面的厚 度从所述基部向所述头部增加，其中，所述横向面为平行于所述基面的平面内的横截面， 所述厚度为所述第一和第二侧面之间的距离。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的成型制品，其特征在于，在所述钩的头部 水平面的第一横截面具有至少一个具有第一曲率半径的圆角，在所述钩的头部水平面 的第二横截面具有至少一个具有第二曲率半径的圆角，其中，所述第二横截面更靠近所述头部的远端，并且所述第二半径大于所述第一半径。
8. 根据前述任一项权利要求所述的成型制品，其特征在于，小于所述钩的头部的 横截面的横截面延展部从所述钩的头部的远端伸出，其中，所述横截面延展部横断所述 两个侧面及所述中间面。
9. 才艮据权利要求8所述的成型制品，其特征在于，所述延展部的至少一部分形成所述头部的所谓的过渡部，同时，横截面内的所述钩的其余部分具有例如正方形、矩形、 菱形或类似形状的四角的四边形形状。
10. 根据权利要求8或9所述的成型制品，其特征在于，在所述延展部和所述钩的 头部之间的所述过渡形成肩部或是拐角。
11. 一种插块，该插块意图被放置在用于形成成型制品的模具内来形成至少一个与 所述成型制品一体成型的钩，优选为形成钩形区域，所述插块包括至少一个第一板和至少两个第二板，在所述第一板上部边缘具有至少一个形状与钩互补的切口，并且该切口自所述板的两个相对的侧面和其上部边缘形成；所述至少两个第二板之间夹有所述至 少 一 个第 一 板以形成具有形状与钩互补的腔，所述腔由所述两个第二板形成的侧壁限 定，并且该腔通过一个开口自所述第一板的上部边缘形成，所述板被压在一起，其特征 在于，所述板通过"扩散粘接"方法彼此固定，其中，在至少一个板上形成至少一个辅助 切口，当所述板互相抵靠时，所述切口将形成至少一个气体通道，所述气体通道一方面 与所述至少一个腔的至少一部分相通，另 一方面与所述彼此相靠》文置的所述板所形成的 所述插块的外界相通。
12. 根据权利要求11所述的插块，其特征在于，至少一个所述通道被形成，以便 与所述腔的意图形成所述钩的头部的部分相通。
13. 根据权利要求11或12所述的插块，其特征在于，所述气体通道具有由具有小 横截面的第 一部分和具有大于该小横截面的较大横截面的第二部分形成的阶梯状的横 截面，其中，所述小横截面用于实现与具有形状所述钩的形状互补的所述腔的头部相通， 使得空气而不是热塑性材料能够进入所述横截面内，本身与外界相接触的所述大横截面 可以快速排出由所述小横截面进入到所述大横截面内的空气。
14. 根据前述权利要求11至13中任一项所述的插块，其特征在于，所述通道的所 述横截面为喇叭口状，其起始于空气可以通过但注入的热塑性材料不能穿过的小尺寸， 终止于可以使空气快速排出的大尺寸。
15. 根据前述权利要求11至14中任一项所述的插块，其特征在于，所述至少一个 辅助切口被形成在所述至少一个第一板内。
16. 根据前述权利要求11至15中任一项所述的插块，其特征在于，所述第二板为 没有切口的板。
17. 根据前述权利要求11至16中任一项所迷的插块，其特征在于，所述腔和所述 气体通道之间相通的开口的等效横截面直径小于5xlCT2 mm,优选在lxl(T2 mm和 4xl(^mm之间。
全文摘要
本发明涉及一种任意形状的由热塑性材料成型的制品，其具有外表面，从该外表面突出至少一个与该成型制品一体形成的钩，特别是钩形区域，所述成型制品和所述至少一个钩通过注塑成型来形成，每个钩包括基部和从该基部突出的头部或是钩部，该钩由第一侧面和第二侧面限定，该第一侧面及第二侧面的每一个在该成型制品的外表面延伸并且通过形成所述至少一个钩边缘的中间面而彼此分离，由所述第一和/或第二侧面和与所述基面平行且距离所述基面的距离为h的平面相交而限定为曲线段，该曲线段相应曲率变化是距离h的函数，h＝0的该基面和所述平行面重合处的曲线段的曲率大于基本对应于所述至少一个钩的距离为h的头部水平面的至少一个曲线段的曲率。
文档编号A44B18/00GK101416807SQ200810171739
公开日2009年4月29日 申请日期2008年10月24日 优先权日2007年10月26日
发明者奎尤西·萨奇, 安东尼·马赫 申请人:雅柏利公司