专利名称：注塑成型的塑料制品、制造该塑料制品的模具及方法
技术领域：
本发明涉及一种塑料制品、制造该塑料制品的模具以及利用该模具制备塑料制品的方法。更具体地，本发明涉及一种具有棱内切口的塑料制品、制造该塑料制品的模具以及 利用该模具制备塑料制品的方法。
背景技术：
注塑成型是一种由热塑性或热固性的塑料材料制备塑料制品的制备工艺。在该工 艺中，塑料材料被加热、混合并被注入到模具的型腔中，在型腔中塑料材料得到冷却并被硬 化成模具型腔的构型。注塑成型可加工的塑料品种多而且用途广，因此注塑成型是塑料加 工中重要的成型方法之一。对于具有由邻接的侧壁构成的棱的塑料制品，由于棱的内侧和棱的外侧的散热面 积不同，从而导致了塑料冷却成型的过程中内外收缩不同而形成侧壁的弯曲或者凹陷。进 而，对于注塑成型的盒状制品容易出现“盒子效应”。“盒子效应”表示由于盒状制品的棱角 内部难以散热冷却，成型后出现侧壁向内弯曲的现象。如图1所示，左侧表示传统设计的长 方形塑料盒子，相邻侧壁的内部夹角都为90度；右侧表示注塑成型导致的制品变形，出现 了 “盒子效应”，相邻侧壁的内部夹角小于90度，呈锐角，四个侧壁都向内凹陷。盒形结构在塑料制品中非常常见，“盒子效应”是塑料制品缺陷中的一个典型问 题。“盒子效应”导致了制品的翘曲变形，降低了制品的尺寸精度。如果盒子的顶部具有装 配功能，则会影响装配。如果侧壁要附着其它结构，则会影响所附着结构的定位尺寸，进而 影响其功能。因此，需要一种盒子塑料制品的结构能够减轻或消除制品侧壁的凹陷或翘曲，以 及制备这种塑料制品的模具和注塑成型的方法。
发明内容
针对现有技术的塑料制品中所出现的“盒子效应”，本发明对注塑成型的具有棱的 塑料制品的结构进行了改进，以减轻或消除在注塑成型的过程中产生的“盒子效应”。为此，本发明的一个方面提供了一种注塑成型的塑料制品，其中该塑料制品具有 至少一个由邻接的两个侧壁构成的棱；在该棱的内侧在邻接的两个侧壁至少之一上形成切 口，该切口沿棱布置在其所在的侧壁上。在本发明的实施例中，切口的深度小于等于侧壁厚度的二分之一。在本发明的实施例中，切口的横截面形状包括矩形、三角形、半圆形或半椭圆形。在本发明的实施例中，切口可以包括多个沿棱布置的小切口。在本发明的实施例中，与每个棱相对应的邻接的两个侧壁上均有切口。在本发明 的实施例中，邻接的两个侧壁之间的夹角为直角或锐角。在本发明的实施例中，塑料制品可以是由多个侧壁和多个棱构成的盒子形状。本发明的第二方面还提供了一种用于注塑成型的模具。该模具具有由平行的多个内侧面和多个外侧面限定的型腔，型腔的内侧面具有至少一个由邻接的两个内侧面构成的 棱；沿棱在邻接的两个内侧面至少之一上形成有突起，所述突起沿棱布置，突起的高度小于 所述内侧面和所述外侧面之间的距离。在本发明的实施例中，突起的高度小于等于所述内侧面和所述外侧面之间的距离的二分之一。在本发明的实施例中，突起的横截面形状包括矩形、三角形、半圆形或半椭圆形。在本发明的实施例中，突起可以包括多个沿所述棱布置的小突起。在本发明的实施例中，对应于每个棱的邻接的两个内侧面上均有突起。在本发明的实施例中，构成每个棱的邻接的两个内侧面之间的夹角为直角或锐角。本发明的第三方面还提供了一种注塑成型的方法。在本发明的注塑成型方法中， 利用本发明的模具通过注塑成型形成具有棱内切口的塑料制品。由此制备的塑料制品能够 防止侧壁的凹陷或弯曲，减轻或消除盒子效应。下面通过附图和示范性实施例，对本发明作进一步的详细说明。
图1示出了塑料盒子设计结构以及塑料制品成型后的出现的盒子效应；图2示出了本发明实施例1的塑料制品的结构，其中该塑料制品具有横截面为矩 形的棱内双切口。图3示出了具有普通棱角和具有棱内切口的塑料制品的冷却情况的对比。图4和图5分别示出了没有棱内切口的塑料制品和具有棱内切口的塑料制品的冷 却成型后变形的模拟结果。图6示出了本发明实施例2的塑料制品的结构，其中该塑料制品具有横截面为矩 形的棱内单切口。图7示出了本发明实施例4的塑料制品的结构，其中该塑料制品具有横截面为三 角形的棱内双切口。
具体实施例方式为了减轻或消除“盒子效应”导致的制品变形，在本发明中对传统的盒子结构进行 了改进，在盒子侧壁的棱内制作切口以降低“盒子效应”。下面，以具体的实例来描述根据本 发明实施例的塑料制品的结构。然而，本发明的保护范围并不仅限于下面描述的具体实施 例的结构，在本发明教导下，相对于所描述的实施例可以具有各种等价的替换和变形。在本发明中，在塑料制品的侧壁上通过部分地减薄壁厚度而形成切口。如果完全 切除塑料制品的侧壁的一部分，则得到缺口。实施例1图2为本发明实施例1的立体图。图2示出了具有棱内切口的盒子制品。其中在 每条棱的内侧在邻接的两个内侧壁上都具有切口 11，即为双切口结构。切口 11沿棱布置且 从盒子的顶面延伸到底面。从图2右侧的放大图可以看到，切口 11的横截面形状为矩形且 切口 11的深度为盒子侧壁的厚度(T)的1/2，即T/2。
发明人在研究中发现，导致“盒子效应”的主要原因是塑料制品在模具型腔内的冷却过程中，棱的内侧较棱的外侧更难冷却，导致棱内比棱外的收缩大，带动制品侧壁向内翘 曲变形，产生侧壁凹陷现象。图3表示普通棱角和具有棱内切口的棱角的冷却情况对比。 左图表示普通棱角的冷却情况，由于棱角内部比棱角外部的散热面积小，因此棱角内部的 热收缩比外部的要大，导致制品成型后侧壁向内凹陷。右图表示根据本发明实施例的具有 棱内切口的棱角的冷却情况，其中，由于对棱内作了切口，增大了棱内的冷却面积，使得棱 内和棱外的冷却平衡，收缩一致，制品成型后就不会出现侧壁向内凹陷的情况，也就消除了 “盒子效应”。发明人对具有棱内切口设计的盒子进行成型模拟，得出变形结果，并且与没有棱内切口的制品变形进行对比。模拟结果如图4和图5所示，其中图4为没有棱内切口的塑料 制品的模拟结果，而图5为具有棱内切口的塑料制品的模拟结果。从模拟结果可以明显地 看到，对于具有棱内切口设计的盒子，消除了“盒子效应”，即消除了侧壁的凹陷或者弯曲， 从而使得塑料制品的形状能够得到精确的控制。实施例2图6示出本发明又一个实施例的示意图。在图6所示的实施例2中，与实施例1 的双切口结构不同的是，对应于每个棱只在邻接的两个侧壁之一上形成有切口 21，即单切 口结构。切口 21沿棱布置且从盒子的顶面延伸到底面。切口 21的横截面形状为矩形且切 口 21的深度为盒子侧壁的厚度(T)的1/2，即T/2。实施例2的其它结构与实施例1相同， 这里就不再赘述。对于具有单切口结构的塑料制品，由于同样增加了棱内侧的散热面积，所以也能 使棱的内侧和外侧的冷却达到平衡，所以，也能达到消除“盒子效应”，即消除塑料制品侧壁 凹陷或弯曲变形，从而能够精确的控制塑料制品的形状。实施例3在本发明的又一个实施例中，提供了一种棱内切口的结构。与实施例1不同的是， 对应于每个棱的侧壁上的切口为沿棱布置的分段的小切口，这些小切口沿棱布置。对于具有分段切口结构的塑料制品，由于同样增加了棱内侧的散热面积，所以也 能使棱的内侧和外侧的冷却达到平衡，所以，也能达到减弱或消除“盒子效应”，即减弱或消 除塑料制品侧壁凹陷或弯曲变形，从而能够精确的控制塑料制品的形状。实施例4图7为本发明又一实施例的立体图。图7所示的塑料制品在每条棱的内侧在邻接 的两个内侧壁上都具有切口 41。切口 41沿棱布置且从盒子的顶面延伸到底面。从图7右 侧的放大图可以看到，切口 41的横截面形状为三角形且切口 41的深度(这里将三角形切 口的最大深度称为切口的深度)为盒子侧壁的厚度(T)的1/2，即T/2。邻接的侧壁之间的 夹角为直角。实施例4与实施例1的结构不同之处在于，实施例1的切口 11的横截面形状 为矩形，而实施例4的横截面形状为三角形，即实施例4的切口 41为楔形的倒角。实施例 4的其它结构与实施例1相同。对于具有横截面为三角形的切口的塑料制品，由于同样增加了棱内侧的散热面 积，所以也能使棱的内侧和外侧的冷却达到平衡，所以，也能达到消除“盒子效应”，即消除 塑料制品侧壁凹陷或弯曲变形，从而能够精确的控制塑料制品的形状。
塑料制品的变形以上通过几个实施例举例说明了根据本发明的注塑成型的塑料制品的结构以及效果。然而，本发明并不局限与以上的具体结构。比如，对于以上的各个实施例，切口的横 截面形状除了以上描述的矩形和三角形之外，还可以为半圆形，半椭圆形等，只要切口的设 置能够起到增加散热表面积的作用即可。另外，对于以上的各个实施例，切口的深度设置为侧壁厚度的1/2。然而，本发明并 不局限于此。切口的深度越大，则棱的内侧增加的散热面积也就越大；切口的深度越小，则 棱的内侧增加的散热面积也就越小，因此，本发明的棱内切口的深度可以根据塑料制品侧 壁变形(凹陷或者弯曲)的程度来适当调节。例如，可以通过模拟计算根据盒子的变形程 度来得到设置适当的切口深度。然而，为了保证塑料制品的强度，切口的深度不宜太大，一 般情况大约设置为侧壁厚度的1/2或小于1/2。还有，对于实施例3中描述的分段切口的结构，也可以应用于以上所述的其它各 个实施例。另外，以上的各个实施例中描述的切口均是从盒子的顶面延伸到盒子的底面，然 而，可以根据实际情况使切口仅设置于沿棱长度的一部分。对于上述实施例中描述的邻接的两个侧壁上均设置有切口的情况，分别设置在邻 接的两个侧壁上的切口的宽度和深度可以相等，或者两者的宽度相等而深度不相等，或者 两者的宽度不相等而深度相等，或者两者的宽度和深度均不相等。另外，本发明的塑料制品对塑料的材料不作特别限定，例如可以为聚碳酸脂(PC)、 聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、聚己内酰胺(PA6)、聚对苯二酸丁二酯(PBT)等。另外，以上虽然只是以邻接的侧面呈直角的盒子形状进行了举例说明，但本发明 也可以应用到仅有一个棱或者有更多个棱的塑料制品上，或者也可以应用到邻接的两个侧 面之间的角度不等于90度的情况。例如，也可以适用于二者之间的夹角为锐角的情形。在 锐角的情形，棱内侧散热更加困难，同样可能导致“盒子效应”，而形成棱内切口使得“盒子 效应”减弱或消除。本发明在这些注塑成型的塑料制品上的应用，也可以起到缓解塑料制品 侧壁弯曲或凹陷变形的作用。以上通过实施例描述了本发明的注塑成型的塑料制品的结构。下面将结合实施例 描述本发明制备上述塑料制品的模具。实施例5本发明还提供了用于制造上述塑料制品的模具。对于本发明的注塑成型模具，可 以根据以上所述的塑料制品的各种结构来相应地设置模具的结构。比如，对应于上述塑料 制品的切口结构，可以相应地在模具的型腔中设置突起结构。本实施例的模具具有由平行的多个内侧面和多个外侧面限定的型腔，该型腔的内 侧面具有至少一个由邻接的两个内侧面构成的棱；沿该棱分别在邻接的两个内侧面上形成 有突起，该突起的横截面形状为矩形。突起沿所述棱布置，突起的高度例如小于等于平行的 内侧面和外侧面之间的距离的1/2。对于本实施例的模具，由于在其型腔内具有突起，因此，在通过该模具注塑成型 的塑料制品中形成沿棱布置的切口，由于塑料制品在棱的内侧具有切口，因此增加了棱的 内侧的散热面积，所以能使棱的内侧和外侧的冷却达到平衡，所以，也能达到消除“盒子效 应”，即消除塑料制品侧壁凹陷或弯曲变形，从而能够精确的控制塑料制品的形状。
如上所述，本发明的模具中设置的突起是为了形成注塑成型的塑料制品中的切口，因此，根据以上对具有棱内切口的塑料制品的各种实施例的描述，本发明的模具中的突 起也具有相应的变化形式，这将在下文中描述。模具的变形参照以上各个实施例对根据本发明的塑料制品的描述，根据本发明的注塑成型的 模具也可以仅在邻接的两个内侧面之一上具有突起。并且，本发明的模具上的突起的横截 面形状还可以有三角形，半圆形或半椭圆形等。对于邻接的两个内侧面上都具有突起的情 况，两个内侧面上的突起的宽度和高度可以相等，或者两者的宽度相等而高度不相等，或者 两者的宽度不相等而高度相等，或者两者的宽度和高度均不相等。根据本发明的模具的突 起也可以是沿棱布置的分段的突起。另外，本发明的模具的邻接的侧面之间的夹角除了直 角之外，还可以为其它角度，例如锐角或钝角。本发明对模具的类型不作特别限定，例如可 以为二板模或三板模。对于这里描述的模具的各种结构，由于均能在塑料制品的棱的内侧形成切口，因 此增加了棱的内侧的散热面积，所以也能使棱的内侧和外侧的冷却达到平衡，所以，也能达 到减弱或消除“盒子效应”，即减弱或消除塑料制品侧壁凹陷或弯曲变形，从而能够精确的 控制塑料制品的形状。本发明还提供一种利用模具注塑成型形成塑料制品的方法。通过利用根据本发明 实施例的模具，在构成腔体的内侧面的棱上的突起，从而在注塑成型时可以制造出带有棱 内切口的塑料制品。这种带有棱内切口的塑料制品由于增大了棱内的冷却面积，所以棱的 内侧和棱的外侧的冷却平衡，使得塑料制品在模具型腔内冷却的过程中棱的内外侧收缩一 致，制品成型后就不会出现侧壁向内凹陷的情况，也就消除了“盒子效应”，从而能够精确地 控制塑料制品的形状。最后应说明的是，以上示例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制。尽 管参照所给出示例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员可根据需要对本 发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
一种注塑成型的塑料制品，其中所述塑料制品具有至少一个由邻接的两个侧壁构成的棱；在所述棱的内侧在所述邻接的两个侧壁至少之一上形成切口，所述切口沿所述棱布置在相应的侧壁上。
2.如权利要求1所述的塑料制品，其中所述切口的深度小于等于侧壁厚度的二分之一ο
3.如权利要求1所述的塑料制品，其中所述切口的横截面形状包括矩形、三角形、半圆 形或半椭圆形。
4.如权利要求1所述的塑料制品，其中所述切口包括沿棱布置的多个小切口。
5.如权利要求1所述的塑料制品，其中与所述棱相对应的邻接的两个侧壁上均有切
6.如权利要求1所述的塑料制品，其中构成每个棱的邻接的两个侧壁之间的夹角为直 角或锐角。
7.如权利要求1所述的塑料制品，其中所述塑料制品为由多个侧壁和多个棱构成的盒 子形状。
8.一种用于注塑成型的模具，其中所述模具具有由平行的多个内侧面和多个外侧面限 定的型腔，所述型腔的内侧面具有至少一个由邻接的两个内侧面构成的棱；沿所述棱在所 述邻接的两个内侧面至少之一上形成有突起，所述突起沿所述棱布置，所述突起的高度小 于所述内侧面和所述外侧面之间的距离。
9.如权利要求8所述的模具，其中所述突起的高度小于等于所述内侧面和所述外侧面 之间的距离的二分之一。
10.如权利要求8所述的模具，其中所述突起的横截面形状包括矩形、三角形、半圆形 或半椭圆形。
11.如权利要求8所述的模具，其中所述突起包括沿所述棱布置的多个小突起。
12.如权利要求8所述的模具，其中所述棱对应的邻接的两个内侧面上均有突起。
13.如权利要求8所述的模具，其中构成每个棱的邻接的两个内侧面之间的夹角为直 角或锐角。
14.一种注塑成型的方法，该方法使用如权利要求8-13任一项所述的模具进行注塑成型。
全文摘要
本发明提供了一种注塑成型的塑料制品、制造该塑料制品的模具及方法。该塑料制品具有至少一个由邻接的两个侧壁构成的棱；在该棱的内侧在邻接的两个侧壁至少之一上形成切口，该切口沿棱布置在其所在的侧壁上。本发明还提供了制造该塑料制品的模具以及方法。由于本发明的塑料制品具有棱内切口，增加了棱内侧的散热面积，所以能使棱的内侧和外侧的冷却达到平衡，因此能达到消除“盒子效应”，即消除塑料制品侧壁凹陷或弯曲变形，从而能够精确的控制塑料制品的形状。
文档编号B65D1/00GK101804879SQ20091000931
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月18日 优先权日2009年2月18日
发明者李宏生 申请人:施耐德电器工业公司