专利名称:制造单层或多层精密模制品的压注模的制作方法
本发明涉及一种用反压浇注法制造单层或多层热聚合塑料精密模制品的压注模，模具由下模和装在下模上的上模组成。在下模中制有与模制品体积的一部分相应的模穴，而在上模中则制有与下模模穴互补的、相应于模制品剩余部分体积的模穴。
当制造小型塑料模制品时广泛采用压注法。加压浇注的特点是在机器的使用期限内生产能力很强，所以在大量生产塑料制品时经济效益高。
但经常需要进行以试验为目的的小批量生产，同时还必须改变过程参数，如压力、温度和过程反应时间，并使这些参数最佳化。尤其是涉及到例如制造用于化学工业或电子工业的半成品或成品的多层精密模制品时，要求进行特别严格的试验。对于这种模制品，在第二道工序中要在第一道工序中由材料A所制成的核心上聚合上一层材料B。在这种情况下二种材料内部交界处所出现的边界层问题要反复试验多次才能解决。采用目前市场上供应的压注机一般不能进行这种试验，因为这种压注机的设计目的是用于生产，要想调整和变换过程参数必须耗费许多时间。因此，用这种压注机小批量地制造较为贵重的精密模制品时，不能毫无问题地保证满足上面所提到的经济性方面的要求。
本发明的目的是研制出一种生产单层或多层精密塑料模制品的压注模，这种压注模对于试验条件的变化有高度的适应性。这一点首先意味着可以快速和有重复性地调整主要的试验参数，而且这种模具便于装拆，易于操作。
本发明从本文一开始所述的这种模具出发，并结合下列诸特征来达到上述目的。
a)上模中设有装料室，其中装有在加工条件下为可流动的材料，材料中包含可热聚合的单体，并在必要时还含有填料颜料和其它添加剂。
b)装料室通过一个个分开的、逐渐变窄的锥形浇注通道与模穴相通。
c)装料室可用加压盖封闭，加压盖靠装料室一侧有许多带倒截的盲孔。
锥形浇注通道的倾斜角按本发明为5°至20°，其中以8°至12°为宜。锥形浇注通道通往模穴出口处的直径为0.8毫米至1.2毫米。
在加压盖的三分之一至三分之二的表面上均匀地分布盲孔是比较好的。通过加工在盲孔中的螺纹状倒截，可使固化后的聚合物余料可靠地固定在盲孔中。
此外已证实，本发明的压注模特别适合于制造多层精密模制品。这时，借助于第一个上模，由第一种材料制造一个模制品。接着，利用第二个上模在第一种材料上再聚合上一层第二种材料。与第一个上模相比，第二个上模具有不同的模穴。为了按照本方法制造光学零件或半成品(毛坯)，采用具有不同折射率和/或不同光吸收系数的聚合材料。用这种方法成功地制造了多层透镜或接触镜片和接触镜片毛坯。
尤其是可以制造双层轴对称精密模制品，这种模制品的核心部分是材料A，外层是将材料B聚合在核心部分上。为此目的，虽然第二个上模中的模穴必须与第一个上模中的模穴形式一致，也就是说在几何形状上是相似的，但是前者的体积要大一些。
本发明的优点首先在于，这种新型压注模的结构比较简单，因而便于操作和易于装拆。所以在进行系列试验时，改装设备所需要的时间短，并能快速和有重复性地调整重要的过程参数。而且，因为结构简单，所以制造多路压注模的成本低。
此外，本发明的压注模适用于小批量制造高级精密模制品，尤其适用于制造光学零件的毛坯或假牙。
下面借助于附图进一步介绍本发明的实施例。其中图1为模具基本结构分解透视图，图2为通过已封闭模具的截面图，图3为聚合作用进行前加压盖的下端面，图4为聚合作用进行后带挤压余料的加压盖下端面。
图1中按装配次序一个叠一个地表示了下模1，上模2和加压盖3。这三个零件都是比较扁平的圆盘状的，所以模具的总高度可以限制在几个厘米之内。它们最好采用高级合金钢来制成。在下模1中，沿一个圆均匀地制有模穴4a＊，在这里是圆环形小凹穴。凹穴4a只构成了模穴的一部分。模穴的其余部分4b＊＊在上模2中。这二部分模穴4a和4b面对面地处于相对位置，而且它们是互补的。模穴4a和4b用现有的工艺方法加工，例如用电火花加工。模穴4a和4b的周围是同心的密封面5，密封面5用来防止在加压过程中材料的外溢。下模1的圆周上设有导向销钉6，它和上模2中的圆柱形孔7一起保证下模1和上模2的装配位置不会搞错。
上模2中有装料室8。装料室8中装入预先规定量的可热聚合的单体，如果必要则还包含有填料、颜料和其他添加剂。为了制造假牙，最好采用含不饱和基团的化合物作为单体，它们都是可热聚合的，例如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，乙烯吡咯烷酮或其他已知的单烯烃不饱和单体或多烯烃不饱和单体。单体原料的粘度一般从粘滞到高度粘滞，在本实施例中，单体材料所具有的粘度如此之高，以至于能以一个扁平圆盘9的形式放在装料室8中。因此配料可以用重力法测定。用这种方法人们可以得到特别明显的试验条件。
正如图2所表示的那样，装料室8通过浇注通道10与模穴4a和4b相连通。每个模穴都有一个与之相应的通道＊。通道是锥形的，并朝着下模1的方向逐渐缩小，它们在模穴处的出口是最小截面，在那里的直径例如仅为0.8毫米，倾斜角为10°。在装料室8中通道10入口处的直径并不重要。通道截面变小的情况对于在压注时材料的流动过程，并因此对于向模穴4a、4b的供料均有重要意义。
用来封闭上模2的加压盖3详细地表示在图2至图4中。它由上表面11和冲头12所组成。冲头12的直径与装料室8相配(间隙为0.02至0.05毫米)。在冲头表面上均匀分布有许多其轴线互相平行的盲孔13。盲孔13中加工有螺纹14(见图2)。正如后面还要详细介绍的那样，在加压过程中，冲头12压在装料室8中由单体原料制成的圆盘9上，使材料顺着浇注通道10压入模穴4a和4b中去。
图4所表示的是在加压过程结束以后，其上带有已经固化了的挤压余料15的加压盖3的仰视图。圆锥体16与浇注通道10的轮廓相对应。圆锥体的锥尖便是在上模模穴46中的已固化塑料的断开位置。由于有许多均匀分布的带螺纹14的盲孔13，所以挤压余料15比较牢固地与冲头12连在一起。螺纹14起倒截的作用。相对于其他的结构形式，挤压余料15和冲头12的这种连接方式使工作安全可靠，并能节省材料。这一点对于昂贵的塑料来说显得特别重要。由于锥体16的断开位置是点状的，所以在模制品上只留下一个极小的毛刺，进一步的处理仅限于作一些精加工。
如果放在装料室8中的单体原料不是做成圆盘9那样的形式，而是做成圆环状盘或环圈状的，而此环状盘仅覆盖浇注通道10的部分，装料室8的中间部分则是空的，那么便可以进一步节约原材料，为了防止在加压过程中材料向中心部分流动。可以在装料室底部放入一个“○”型密封圈17，它是由耐高温的挠性塑料制成的，如聚四氟乙烯。密封圈可借助它的形状使之自动定心，或放在装料室的底部加工出来的槽中。于是相应地省去了图4中挤压余料15的中心圆盘部分的材料，也就是省去了圆锥体16以内的那部分材料。
鉴于其简单和紧凑的结构形式以及便于操作，本模具特别适用于制造多层精密模制品，如接触镜片的毛坯。为此在第一道工序中将上模24＊放在下模1上，并在装料室8中放入软膏状粘稠的由丙烯酸聚合物做成的圆盘状原料。然后盖上加压盖3。将这样组装起来的模具送往液压机。液压机上配备有加热和冷却装置。热量从模具的上、下二个方面，亦即通过加压盖3和从下模1的下面供入模具。
由于液压机通过冲头12在圆盘9上施以压力，故将由于加热使之成为可流动的材料9经过通道10压入模穴4a和4b，并在那里固化成作为基层的制品。压注时的温度范围为50℃至150℃，压力在50至100巴之间。固化(基层的聚合作用结束)后，待模具冷却后将其打开，取走加压盖3和附在它上面的塑料挤压余料15。然后，在第二道工序中将具有较大模穴4b的上模2B装在下模1上。紧接着将以丙烯酸聚合物为基础但组成成分不同的材料B置入装料室8。
重新盖上加压盖3(注意！这时它的上面不带塑料挤压余料15)，并再次将模具运往液压机中去，以便聚合上第二层。在加压的情况下，现在材料B将填满由制品的基层和模穴4b表面之间所构成的空隙。于是经由通道10细丝状地进入间隙中的材料无压力地敷在基层上。只有在间隙中无保留地全部充满以后才建立起全部压力。这种敷层技术对于制造均质的、无气泡和无缩孔的分层结构具有重要意义。材料B的聚合过程结束后，如前面所曾描述过的那样，打开模具，取出已加工好的在目前情况下为小圆盘状的双层制品。材料A和B在着色和/或折射率方面有所区别。在这里所进行的试验中可调整折射率差达δn＝0.1。
在进行系统化的系列试验时，由于这种模具结构非常简单，而且装配和分解时的工作量很小，所以显示出有很大的优越性。在液压机中，通过对加压盖3和下模1的底部加热，保证有均匀和有重复性的温度分布，从而保证得到一个具有重复性的聚合过程。在这一前提条件下还可以经济地制造特别优质的模制品，例如以热聚单体为基础的假牙。
权利要求
1.用反压浇注法制造热聚合塑料的单层或多层精密模制品尤其是多层假牙的压注模，模具由下模和装在下模上的上模组成。在下模中制有与模制品体积的一部分相应的模穴，而在上模中则制有与下模模穴互补的、相应于模制品剩余部分体积的模穴，其特征是，1)上模(2)中设有装料室，其中装有在加工条件下为可流动的材料(9)，材料(9)中包含可热聚合的单体，并在必要时还含有填料、颜料和其他添加剂。2)装料室(8)通过一个个分开的、逐渐变窄的锥形浇注通道(10)与模穴(4b)相通。3)装料室(8)可用加压盖(3)封闭，加压盖(3)靠装料室一侧有许多带倒截(14)的盲孔(13)。
2.根据权利要求
1的模具，其特征是，锥形浇注通道(10)的倾斜角为5°至20°，其中以8°至12°为宜。浇注通道(10)通往模穴(4b的出口处的直径为0.8毫米至1.2毫米。
3.根据权利要求
1至2的模具，其特征是，盲孔(13)在加压盖的三分之一至三分之二的表面上均匀分布。
4.根据权利要求
3的模具，其特征是，盲孔(13)中的倒截由加工在孔中的螺纹(14)来形成。
5.根据权利要求
1至4的模具，其特征是，材料(9)做成覆盖住装料室(8)中的浇注通道(10)的环状圆盘。在装料室(8)中装有一个耐高温密封圈(17)，以防止在加压过程中，材料(9)流入模具中心区。
6.在采用按照权利要求
1至5的模具的条件下的反压浇注法，其特征是，借助于第一个上模(2A)用第一种材料A制造一个模制品。接着利用第二个上模(2B)聚合上一层第二种材料B。相对于第一个上模(2A)而言，第二个上模(2B)的模穴(4b)较大。
7.根据权利要求
6的方法，其特征是，采用具有不同折射率的材料和/或不同光吸收系数的材料。
8.根据权利要求
6至7的方法，其特征是，第二个上模(2B)的模穴(4b)与第一个上模(2A)中的模穴(4b)被制成相似的。
专利摘要
压注模有一个下模，其上加工有相应于模制品体积一部分的模穴(4a)。与下模相配并可装于其上的上模(2)中有与模穴(4a)互补的模穴(4b)。上模中有一个装料室，用来安放一种在加工条件下是可流动的材料(9)。装料室(8)通过一个个逐渐变窄的锥形浇注通道(10)和模穴(4b)相连通。模具最后用加压盖(3)封闭。加压盖(3)具有一个插入装料室(8)中的冲头。在冲头中加工有许多带螺纹(14)的盲孔(13)，它们在冲头表面均匀分布。本发明的模具特别适用于制造多层透明精密模制品。
文档编号B29C45/32GK86100797SQ86100797
公开日1987年3月18日 申请日期1986年2月17日
发明者克劳斯·托文拉思, 斯蒂芬·布劳米勒 申请人:拜尔公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan