用于制作多部件中空制品的方法和设备以及由此制作的制品的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于制作多部件中空制品的注塑方法和设备，以及由此制作的制品。所述方法包括由第一塑性材料注塑中空主体，所述中空主体具有带有穿过其的至少一个通气孔的壁和注塑在邻近于所述通气孔的区域中的至少一个翻盖。所述翻盖注塑在其中所述通气孔打开的第一位置中。所述翻盖能够以铰接方式从所述第一位置移动到其中所述通气孔由所述翻盖闭合的第二位置。在所述翻盖被折叠到所述第二位置中之后，所述中空主体，包括所述折叠翻盖，至少部分与第二塑性材料包覆模制，其中所述第二材料基本上被排除通过所述通风孔渗漏到所述中空主体中。所述设备包括用于注塑中空主体的第一模具杆、用于与第二塑性材料包覆模制所述中空主体的第二模具杆、和用于移动所述翻盖并且可选地将所述翻盖保持在所述第二位置中的闭合工具。所得制品在其中空主体中不具有第二材料。
【专利说明】
用于制作多部件中空制品的方法和设备以及由此制作的制品
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于通过注塑制造多部件中空制品的方法和设备，以及一种通过这类方法和设备制作的制品。更具体地，本发明涉及通过注塑方法制造包括至少两种塑性材料的中空制品，所述注塑方法涉及以另一塑性材料包覆模制包括一种塑性材料的中空部件使得包覆模制塑性材料基本上不会穿透到中空部件中。
【背景技术】
[0002]注塑已是众所周知的并且广泛用于构造相对复杂的塑性零件，包括内部具有一个或多个空的空间的零件。示例包括各种工具、仪器、医疗设备和个人护理器械的塑性主体，诸如，例如各种电动牙刷(手动的和电动的)的塑性主体，后者一般在中空塑性外壳内部容置电源和驱动机构，通常包括牙刷柄部。这些制品可包括多部件塑性主体，其包括两种或更多种塑性材料:形成中空主体的第一材料和至少部分模制在第一材料上的第二材料。关于手动和电动牙刷两者，可能期望产生中空塑性主体，其包括两种或更多种塑性材料使得包括第一塑性材料的中空部件至少部分被第二塑性材料包覆模制。
[0003]一般已知的是使用气体辅助注塑方法来产生中空制品。参见例如1^6，645，587。在气体辅助方法中，包括第一塑性材料的中空主体通常包括开口或通气孔，气体可通过其进入，并且从所产生的中空主体逸出。其它注塑方法，涉及气体和不涉及气体两种，也可在技术上要求所产生的中空主体中的一个或多个通气孔。例如，在液体辅助的注塑中，其中气体一般用来在液体注射步骤之后对液体进行净化，通常可能需要至少两个通气孔，一个供液体使用，另一个供气体使用。
[0004]还已知的是，例如在通过使用通常包括两个模具零件(或“半体”)和芯的定制模具工具而形成的注塑部件中，用来产生中空部件的开口或凹槽可通过提供可回缩到所述模具零件或芯中的一个的滑块或销而形成。在这类构造中，包括第一塑性材料的中空部件可通过使用不受可回缩销阻碍的开口而产生。接着，将可回缩销移动到某个位置中以闭合开口，并且可施加第二塑性材料来包覆模制第一材料部件。由于开口由销闭合，所以只要销处在适当位置中，第二材料便不会通过开口穿透到中空部件中。但是，这类可回缩销如果是在第二材料凝固之前被移除，那么将不防止第二材料渗漏到中空部件中。在第二材料凝固之后移除可回缩销将导致制品仍然具有开口。
[0005]因此，需要密封中空主体中的开口或通气孔以在第二材料被模制于中空主体的一部分上时消除或至少显著减少后续包覆模制材料通过开口穿透到中空主体中的空隙的风险。本公开涉及一种用于通过注塑制造中空制品的方法和设备，其中最小化上述普遍已知的方法的一些缺陷。本公开还涉及一种中空制品，诸如，例如一种牙刷塑性主体，其包括中空结构，所述中空结构包括由第一材料制成以至少第二材料包覆模制的壳体。
【发明内容】
[0006]—种用于通过注塑制作中空制品的方法基本上包括在第一模具杆中由第一塑性材料形成中空主体，并且接着在第二模具杆中至少部分用第二塑性材料包覆模制中空主体。所述模具杆中的每根模具杆可包括两个模具零件或“半体”，其在操作中在其间形成模具腔，塑性材料可通过至少一个注射喷嘴注射到所述模具腔中。所述模具杆中的每根模具杆还可具有用于将气体或液体注射到模具腔中的喷嘴或入口，以及用于从模具腔排出气体或液体的出口。第二模具杆可包括第一杆的半体中的一者。换句话说，模制在第一模具杆中的凝固的中空主体无需从其中已经模制有中空主体的第一模具杆的部分移除。而是，具有驻留于其中的凝固的中空主体的第一模具半体中的一个可接合第三模具零件或“半体”以形成具有第二模具腔的第二模具杆，所述第二模具腔大于所述第一模具腔。
[0007]可使用例如常规注塑、气体辅助注塑或液体辅助注塑在第一模具杆中模制中空主体。在气体辅助方法中，在将第一塑性材料注射到第一模具腔中之后，可将气体注射到第一模具腔中的第一塑性材料中以迫使第一塑性材料适形于第一模制腔的表面。模制于第一模具杆中的中空主体具有延伸穿过中空主体壁的至少一个通气孔。这个通气孔提供在中空主体内部的区域和周围环境之间的流体连通。在气体辅助注塑或液体辅助注塑的实施例中，所述至少一个通气孔提供供气体和/或液体进入并离开模具腔的入口和出口。这个通气孔将在凝固的中空主体中暂时保持打开。
[0008]中空主体还具有模制在壁的邻近于至少一个通气孔的区域中的至少一个相对较小翻盖。所述翻盖可通过提供包括第一模具杆的模具零件中的一个而形成，所述第一模具杆具有相对较小凹槽或孔，即所谓的“翻盖孔”，其用于在注塑期间接收相对少量的第一塑性材料。此相对少量的第一塑性材料的凝固部分在被凝固时将形成翻盖。翻盖被模制在第一位置中，在所述第一位置中，所述翻盖从中空主体的壁大体上向外延伸。当翻盖处在第一位置中时，通气孔是打开的。翻盖被构造成在翻盖的基部(即，在翻盖与壁相接的地方)具有活动铰链。这个活动铰链允许翻盖从第一位置移动(折叠或弯曲)到其中所述翻盖覆盖通气孔的第二位置。翻盖和通气孔相对于彼此设定尺寸并定位成使得翻盖可被折叠或弯曲以在第二位置中牢牢闭合通气孔。
[0009]闭合工具(诸如，例如销)可用于接触翻盖并将翻盖从第一位置移动到第二位置。闭合工具也可用来将翻盖保持在第二位置中以在将第二塑性材料注射在中空主体上期间固定翻盖的正确位置。闭合工具接触翻盖的工作表面可具有任何合适形状，例如其可包括平坦表面、倾斜表面、曲面和它们的任意组合。在一个实施例中，闭合工具可被结构化成可在第二模具腔内在完全伸长位置和完全回缩位置之间移动。在此类实施例中，工具的工作表面可被有利地构造成在闭合工具处于完全回缩位置中时包括第二模具腔的表面的一部分。此外，闭合工具可偏置抵靠第二模具腔的主体。
[0010]在闭合工具将翻盖移动到第二位置中之后，翻盖基本上覆盖通气孔。为了提供翻盖的正确折叠/弯曲，翻盖可被有利地模制成具有指定的弯曲区，所述弯曲区包括特定弯曲厚度使得形成于完全折叠或弯曲翻盖中的弯曲半径满足弯曲区中翻盖不会因其折叠/弯曲而折断的最大可允许应变所要求的条件。在一个实施例中，例如，翻盖在弯曲区中由弯曲半径分割的厚度小于弯曲区中第一塑性材料的最大可允许应变。
[0011]与通气孔组合的翻盖可被构造成在翻盖处于第二位置中时与壁的包围通气孔的区域齐平。另选地，翻盖可被构造成在翻盖处于第二位置中时与壁的包围通气孔的一部分重叠。在任一实施例中，翻盖应被设定尺寸并被构造成在翻盖处于第二位置中时基本上不使第二材料通过至少一个通气孔渗漏到中空主体中。为此，在一些实施例中，翻盖可被结构化成密封通气孔。
[0012]在其它实施例中，翻盖的活动铰链可被设计成在翻盖被折叠或弯曲时翻盖既不侧向折叠/弯曲也不从中空主体的其余部分折断。另外，闭合工具的工作表面和翻盖表面的相应部分可被模制成包括配合的引导元件，例如配合的沟槽/通道和突出部/脊，其将辅助闭合工具将翻盖更准确地放置在通气孔上。在其它实施例中，中空主体和翻盖可被模制成包括配合的表面特征部以利于将翻盖准确定位在第二位置中。在其它实施例中，中空主体的翻盖接触表面和翻盖两者均可包括被结构化成并被构造成将翻盖锁定在第二位置中的配合特征部。
[0013]在将翻盖移动到第二位置中并将通气孔牢牢闭合之后，可将第二塑性材料施加到中空主体的表面以至少部分包覆模制包括折叠翻盖的中空主体。由于处在第二位置中的翻盖遮蔽通气孔的开口使其免于第二材料，所以第二材料基本上不会通过通气孔进入中空主体内部的空隙。
[0014]由本文所述的方法和设备制作的所得多部件中空制品包括由第一塑性材料制作至少部分以第二塑性材料包覆模制的中空主体。所述制品具有穿过中空主体的壁的通气孔，所述通气孔被由第一塑性材料制作的翻盖牢牢覆盖。因此，所述制品不会使第二材料渗漏到中空主体内部的空隙中。此类多部件制品可用于各种产品中，诸如，例如簇成制品主体、医疗设备工具主体、仪器(手动或电动)主体以及个人护理器械主体。多部件制品可尤其适用于手动或电动牙刷的生产。
【附图说明】
[0015]附图所示的实施例在性质上为说明性和示例性的，而并不旨在限制由权利要求所限定的主题。当结合附图阅读时，能够理解对说明性实施例的详细描述，其中用类似的参考符号表不类似的结构。
[0016]图1示出了第一模具杆的实施例的部分横截面图并且示意性地图示了用于构造中空主体的方法和设备的实施例，所述中空主体具有通气孔以及被结构化成并被构造成闭合通气孔的翻盖。
[0017]图2示意性地示出了图1所示的第一模具杆的部分横截面图并且图示了注塑方法的初始阶段。
[0018]图3示意性地示出了图1和图2所示的第一模具杆的部分横截面图并且图示了第一熔融材料在第一模具腔内部的推进。
[0019]图4示意性地示出了图1、图2和图3所示的第一模具杆的部分横截面图并且图示了第一模具腔用第一熔融材料填充时的方法。
[0020]图5示意性地示出了包括第一塑性材料的中空主体的横截面图，所述中空主体包括翻盖。
[0021]图6示意性地示出了图5所示的中空主体和接合翻盖的闭合工具的横截面图。
[0022]图7示意性地示出了图5和图6所示的中空主体的横截面图，其中所述闭合工具已基本上将翻盖弯曲在延伸穿过中空主体的壁的通气孔上方。
[0023]图8示意性地示出了在其中具有中空主体的第二模具杆的实施例的部分横截面图，所述中空主体具有闭合通气孔的翻盖;并且图示了第二材料被注射到第二模具腔中以至少部分覆盖闭合的翻盖时的注塑方法的实施例。
[0024]图9示意性地示出了在其中具有中空主体的第二模具杆的另一实施例的部分横截面图，所述中空主体具有闭合通气孔的翻盖;并且图示了第二材料被注射到第二模具腔中以至少部分覆盖闭合的翻盖时的注塑方法的另一实施例。
[0025]图10示意性地示出了在其中具有中空主体的第二模具杆的另一实施例的部分横截面图，所述中空主体具有闭合通气孔的翻盖;并且图示了第二材料被注射到第二模具腔中以至少部分覆盖闭合的翻盖时的注塑方法的另一实施例。
[0026]图11示意性地示出了一种完成的多部件制品，其包括由第一塑性材料制作至少部分用第二塑性材料包覆模制的中空主体。
[0027]图12示意性地示出了其中设置有中空制品的第二模具杆的实施例的部分横截面图，所述中空制品具有通气孔和可移动翻盖，所述第二模具包括闭合工具，所述闭合工具被结构化成并且被构造成将翻盖移动到闭合位置中，在所述闭合位置中，翻盖与通气孔重叠。
[0028]图13至图17示意性地示出了其中设置有中空制品的第二模具杆的实施例的部分横截面图，所述中空制品具有通气孔和可移动翻盖，所述第二模具包括闭合工具，所述闭合工具被结构化成并且被构造成在模具内部移动以接触翻盖并将翻盖移动到闭合位置中，在所述闭合位置中，翻盖与通气孔重叠。
[0029]图18和图19不意性地不出了处在未弯曲位置(图18)和处在部分弯曲位置(图19)中的实施例的部分横截面图。
【具体实施方式】
[0030]多部件制品例如牙刷的塑性制品可以至少三个一般步骤制造。在第一步骤中，产生具有开口或通气孔的第一模制制品;在第二步骤中，闭合第一模制制品中的通气孔;并且在第三步骤中，在第一模制制品的至少一部分(包括具有闭合通气孔的部分)上模制第二塑性部件。在操作中，所述步骤中的一些，例如第二步骤和第三步骤可如本文将在下文中说明般组合。
[0031]在图1至图17中所示且在气体辅助方法和设备的背景下公开(无限制)的本发明的若干示例性实施例中，第一模具腔20可形成在两个模具零件或“半体”之间:第一模具零件11和第二模具零件12之间，从而形成第一模具杆。第一模具杆的第一模具零件11和第二模具零件12中的至少一者被构造成包括:至少一个注塑通道35，其终接于注塑喷嘴30，第一塑性材料15可通过注塑喷嘴30注射到第一模具腔20中；和至少一个流体注射通道，其终接于流体注射喷嘴40，气体可通过流体注射喷嘴40注射到第一模具腔20中(图1至图4)。模具零件中的一个(图1中的第一模具零件)可被构造成具有凹槽或孔50，其用于在注射过程期间接收相对较少量15a的第一塑性材料15 ο这种相对较少量15a的第一塑性材料15的凝固部分将在第一塑性材料15的模制和凝固完成时形成翻盖60。出于此原因，凹槽或孔50在本文中将被称为“翻盖孔”。
[0032]图2和图3示出了第一模具腔20内部的第一塑性材料15的行进，第一塑性材料15从注塑喷嘴40注射到所述腔20中。当在腔20内部前进时，第一塑性材料15填充翻盖凹槽50 (图3) ο当第一模具腔20被充分填充时，8卩，当其为约50 %到约95 %满时，使用例如阀闸机构和本领域中已知的任何其它合适流止回机构使第一塑性材料15的注射暂停。此外，已知气体辅助注射模制的实施例，其中对第一塑性材料的某部分注射气体。可使用先进的压力控制运算法则来确保注塑喷嘴处的塑性压力超过气体喷嘴处的气体注射压力，因此防止塑性材料在注塑喷嘴中倒流。
[0033]在使第一塑性材料的注射暂停之后，流体诸如惰性气体可被注射到第一模具腔20中，并且因此通过流体注射喷嘴30注射到熔融第一塑性材料中。所注射气体在压力下在腔20中膨胀，在第一熔融塑性材料15中形成空隙25 (图4)。被加压的注射气体还致使第一熔融塑性材料15基本上适形于模具腔壁的几何形状。在第一塑性材料15的至少一部分凝固之后，可通气气体的移动而允许包含在空隙25内的气体通过产生于至少部分凝固的第一材料15中的开口或通气孔31逸出。
[0034]在气体被排出后，空隙25内部的压力变成大致等于大气压力。现在可使第一模具零件11与第二模具零件12脱离，并且可将包括第一塑性材料15的凝固的第一主体17从第一模具移除以进行进一步处理。另选地，可继续将凝固的第一主体17设置在模具零件中的一个(图5中的第二模具零件12)中。模具零件中的所述零件(图5中的第二模具零件12)因此可变成后续第二模具杆的一部分，其中凝固的第一主体17将以第二塑性材料包覆模制。
[0035]中空第一主体17具有延伸穿过主体壁到空隙25中的通气孔31和翻盖元件60。由第一材料的一部分15a(图3)形成的翻盖60被定位为足够靠近通气孔31。翻盖60是由第一塑性材料15制作并包括活动铰链61的柔性元件(图5)。活动铰链61被结构化成并且被构造成允许翻盖60(通过弯曲、折叠和类似移动)在第一未折叠位置(图5)和第二折叠位置(图7)之间活动。当翻盖60处在第一位置中时，通气孔31是打开的。当翻盖60处在第二位置中时，翻盖60充分覆盖通气孔31，从而阻碍流体通过通气孔31通到中空第一主体17中。这将基本上防止后续熔融材料通过通气孔31进入到空隙25中。活动铰链61可有利地包括指定的应变区62(图5、图6)，其中主要分布允许翻盖60从第一位置活动到第二位置所必需的应变体积。
[0036]存在可用来形成翻盖60的各种材料，并且存在多种几何形状来设计功能性活动铰链61。接近这个任务的一种方法是将翻盖视为Euler-Bernoulli梁(图18和图19)。接着，当翻盖60折叠或弯曲时，翻盖60中的应变在弯曲区中的翻盖表面处达到其最大值Smax。在弯曲区中的翻盖60的这个表面处的此最大应变Smax可逼近为:Smax = D/R，其中“D”为翻盖60的表面和其中性轴NA之间的距离，并且“R”为弯曲半径(图19)。矩形横截面的其它逼近为中性轴NA靠近梁的中心线使得Smax=W/2R，其中“W”为翻盖60在弯曲区中的厚度。
[0037]如众所周知，每种材料具有最大可允许应变Slimit，超过该应变，材料将断裂。因此，为使翻盖60弯曲到所要求极限而无断裂风险，可将材料限制和几何形状限制两者考虑在内。关于前者，翻盖60应为充分易延展的;并且关于后者，翻盖60应为充分薄的，以弯曲到所要求的弯曲半径R。一般来讲，翻盖60可满足以下公式:W/2R〈Slimit。在某个实施例中，翻盖60可有利地满足以下公式:ff/R<Slimit。
[0038]能够满足以上公式的一种示例性非限制性材料是聚丙烯。例如，由聚丙烯制作并且具有0.5mm的厚度和将能够弯曲而不断裂的65%的假设极限应变(Siimit = 0.65mm/mm)的翻盖60可具有根据以下公式的弯曲半径:(0.5mm)/2R〈0.65。换句话讲，如相对于翻盖60的内表面测量的弯曲半径R(图19)可为0.38mm或更大。此类小弯曲半径暗指材料可以低断裂风险进行几乎对折弯曲(所谓的“发卡”弯曲)。其它材料(例如，诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯塑料(ABS)，其具有约20%的极限应变)将要求更大的弯曲半径或更薄的壁，或两者，以产生翻盖60，同时最小化或避免断裂风险。
[0039]如本领域的技术人员将认识到，材料性质可根据批次不同而有所变化;并且因此可取的是在这些考虑中并入安全因素，尤其是在每年制造数百万制品并且必须考虑多个不同于正常的标准偏差的统计变动时。因此，由聚丙烯制作的翻盖60可有利地具有至少1mm、至少2mm或至少3mm的内弯曲半径R。此外，翻盖60无需围绕通气孔31形成完全隔绝的气密性密封。只要第二 (或任何后续)塑性材料(其包覆模制凝固的中空主体17，包括翻盖60)并非显著穿过通气孔31，翻盖60便执行其期望功能。因此，内弯曲半径R可大于上文中所示的半径，其取决于包覆模制翻盖60和通气孔31的塑性材料的粘度以及翻盖60和通气孔31的相对部分的几何形状。
[0040]闭合工具70(图6、图7、图12至图17)可用于致使翻盖60围绕其活动铰链61朝向通气孔31活动。翻盖60可由闭合工具70弯曲或折叠使得由弯曲或折叠引发的活动铰链61中的应变主要分布在指定的应变区62中。闭合工具70可包括被结构化成并且被构造成致使翻盖60牢牢地覆盖通气孔31的任何合适装置。闭合工具70可包括销、梁、杆、注塑插入件或其它特征部、焊头、加工或研磨结构或车削结构(即，在车床上制造的车削结构)。闭合工具可为静止的或可移动的。在图6和图7的示例性实施例中，闭合工具70包括被结构化成相对于翻盖60移动的机械销。销70具有工作表面71，工作表面71被构造成随着销70相对于翻盖60移动接触翻盖60的表面并且引导翻盖60沿所要方向弯曲或折叠。在图6和图7的示例性实施例中，销70被结构化成沿箭头A的方向行进。销的工作表面71可具有倾斜的凹面部分，其迫使翻盖60随着销70沿箭头A的方向前进而沿着工作表面71顺利滑行。一旦翻盖60完全折叠在通气孔31上方，销70便停止其在箭头A方向上的移动(图7)。
[0041]活动铰链61(包括其指定的应变区62)被设计成确保在翻盖的折叠或弯曲期间翻盖60既不侧向折叠/弯曲也不从第一塑性主体17的其余部分折断。为了促进翻盖60的更精确弯曲或折叠，工具70的工作表面71和翻盖60的表面的将被工作表面71接触的相应部分可包括相互可接合的引导元件，诸如，即配合的沟槽/通道以及突出部/脊，后者被构造成在前者内部滑行。这些实施例在本文中未说明，但是容易为本领域技术人员所见。
[0042]同样地，第一塑性主体17(包括翻盖60)可被有利地构造成包括表面特征部，所述表面特征部将与翻盖60的相应表面耦合或接合以有利于用翻盖60闭合通气孔31。此类特征部可包括例如挤压肋、脊、纹理化表面、尖角、鳍片、通道、沟槽和本领域中已知的其它配合结构。在图5至图7的示例性实施例中，紧紧包围通气孔31的第一塑性主体17的表面的一部分包括翻盖接触表面18，所述翻盖接触表面18包括突起部。翻盖接触表面18可被构造成在翻盖60完全弯曲或折叠时至少部分与翻盖60的相应表面配合。
[0043 ]此外或另选地，翻盖60可被模制成包括有利于翻盖60与翻盖接触表18的配合以确保牢牢闭合通气孔31的特征部。涵盖一个实施例，其中翻盖接触表面18和翻盖60包括被结构化成并被构造成将翻盖60锁定在第二闭合位置中的配合特征部。虽然本文中若干附图将翻盖60示意性地示出为与通气孔31重叠(图7)，但应明白第一塑性制品17(包括其翻盖接触表面18)和翻盖60可被设计成使得在翻盖60处于第二位置中时翻盖60与制品的紧紧包围闭合翻盖60的表面齐平。
[0044]尽管本文中各图示出了具有大体凹面形状的工作表面71，但是本发明不限于这类或类似构型。工作表面71可包括任何合适形状，诸如，例如倾斜的平坦形状、凸面形状或扁平/平坦表面和曲面的任何组合。关于闭合工具70的移动方向，本发明也不受限制。其中工具70例如沿垂直于箭头A方向的方向例如从图6中右侧移动到左侧的方法的实施例可容易地为本领域的技术人员所见。在这种情况下，工具70当然将具有不同于本文各图中所示的工作表面的工作表面。同样地，工具70可被构造成具有多向性复杂移动，例如沿箭头A方向的移动和沿垂直于箭头A的方向的移动的组合(未示出)。最后，本领域的技术人员将认识到本文参考图6和图7所述的工具70朝向翻盖60的移动应被理解为相对移动;换句话讲，本发明涵盖其中第一塑性主体17相对于静止的工具70移动的实施例，以及其中工具70和第一塑性主体两者都相对于彼此移动的实施例。所有这些实施例与本文所说明的实施例一起在本发明的范围内。
[0045]在将翻盖60移动到其中翻盖60覆盖通气孔31的第二位置中之后，翻盖60可永久地或暂时地粘合到下面的或周围结构，例如中空制品的包围通气孔31的表面。永久粘合可通过使用任何已知构件诸如例如声或超声焊接而实现。在这个示例中，闭合工具70可包括焊头。在第二位置和通气孔包围区域中粘合翻盖60的其它方式包括但不限于胶粘、摩擦、底切或闩锁配合(卡扣配合)、热铆接、重熔、化学粘合或溶剂焊接。另选地，翻盖可松散地保持在适当位置中，例如通过闭合工具70，如本文中下文关于若干示例性实施例所描述。
[0046]在以下步骤中，可形成具有第二模具腔22的第二模具杆。在图8的示例性实施例中，第二模具腔22形成在第二模具零件12与第三模具零件13之间。第二塑性材料16可被注射到第二模具腔22中以至少部分包覆模制设置在其中的第一中空主体17(包括处在第二闭合位置中的翻盖60)。通过其注射第二塑性材料的第二注塑喷嘴32可有利地定位成相对靠近闭合翻盖60，并且尤其紧靠翻盖铰链61，使得第二塑性材料16可将铰链61固定在折叠位置中。将翻盖60固定在通气孔31上方的闭合位置中防止第二材料16通过通气孔31穿透到第一中空主体17的空隙中。
[0047]此外或另选地，第二塑性材料16在第二模具腔22内部的移动可致使或至少部分有利于翻盖60的闭合。此可在以下情况下完成:翻盖铰链61或翻盖60整体被设计成在由移动的第二塑性材料16沿闭合方向(例如，从图8中的右侧到左侧)推动翻盖60施加的压力下沿闭合翻盖60的方向活动、折叠或弯曲，从而将翻盖60折叠或弯曲到通气孔31上方的第二位置中。
[0048]在图9的示例性实施例中，在模具中存在三个第二注塑喷嘴:32a、32b和32c。在此实施例中，注射程序可被结构化成始于通过最靠近折叠翻盖16的注射喷嘴32b注射第二材料16。在翻盖60被充分固定在适当位置中之后，可通过所有三个第二材料注射喷嘴32a、32b、32c注射第二材料以使中空主体17至少部分用第二材料16包覆模制(图10和图11)。
[0049]在图12的示例性实施例中，第三模制零件13包括闭合工具70。当模制零件12、13彼此接合从而形成其中具有中空主体17(包括处在第一位置中的翻盖60)的第二模具腔22时，闭合工具70以类似于本文中上文所述的方式的方式压缩翻盖60。如果闭合工具70在本实施例中在注射第二材料16期间保持与翻盖60接触，那么可使翻盖60的一部分暴露，即不被第二材料16所覆盖。除非希望使此部分在最终产品中暴露，否则可能有利的是在后续模制步骤中用第三材料包覆模制翻盖的暴露部分。但是在所有示例中，中空主体17内部的空隙25在第二模制步骤期间仍然被充分密封并且持续多部件模制制品的期望有用持续时间。
[0050]在图13至图17的示例性实施例中，闭合工具70被示为结构化成并构造成在模具内部移动的销。在本实施例中，闭合工具70被构造成在模具零件中的一个内部滑动以从其延伸到第二模具腔22中(图13至图16)并且撤回到模具中以形成模具腔22的表面的一部分(图17)。销70可通过任何合适的有限力保持在延长的位置中，例如弹簧75或液压(未示出)，当第二模具零件12和第三模具零件13朝向彼此移动以在其间形成第二模具腔22时，所述有限力可部分通过由销70和翻盖60(图14、图15)之间的接触所引起的压力克服。图15图示了完全形成的第二模具腔22，其中销70延伸到第二模具腔22中并且将翻盖60保持在闭合位置中。在图16中，第二塑性材料16被示为注射到第二模具腔22中，将压力施加在销70上，此致使销70逐渐移动到模具中。最终，第二材料16的模制压力和由销70施加的压力之间的压力差迫使销70完全回缩到模具中(图17)。销的工作表面71可被构造成在销完全嵌入在模具内部时形成模制腔表面的部分。
[0051 ]当第二模具腔22基本上填满第二塑性材料16时，第二塑性材料16的注射完成。在进行了第二材料16的充分凝固和冷却之后，多部件制品(包括至少部分以第二塑性材料16包覆模制的中空主体17)可从第二模具腔22射出。由于闭合的翻盖60已经防止了第二塑性材料16通过通气孔31穿透到中空主体17中，所以完成的制品基本上免于第二材料16设置在中空主体17内部的情况。
[0052]在所述方法的其它实施例中，第二塑性材料16的一部分可在基本上低的恒定压力下注射，使得在密封通气孔31期间形成的中空主体17内部的密封空隙25的体积在第二塑性材料16的注射期间基本上不减小。在此类实施例中，主体17内部的空隙25的体积在第二塑性材料16的注射期间可减小少于20%、少于10%、少于5%或少于1%。描述低压注射模制的若干申请包括但不限于:US 2012295050、US 2012292823、US 2012291885、US 2013221575、WO 2013126667、W0 2012162245、US 2012294963、US2012295049。
[0053]本文中公开的方法和设备被认为是允许刷子制造商产生包括中空主体的各种中空多部件塑性制品，所述中空主体由一种材料制作至少部分以至少一种或多种其它塑性材料包覆模制，同时使用相对简单的设备，并且同时最小化使后续塑性材料穿透进入到中空主体内部的空隙中的风险。
[0054]本公开还涉及一种用于制作多部件中空制品的方法，所述方法包括以下步骤:(a)提供具有包封第一模具腔的第一模具主体的第一模具杆，所述第一模具杆包括用于将第一塑性材料注射到第一模具腔中的至少一个第一塑性注射喷嘴和用于将流体注射到第一模具腔中的至少一个流体注射喷嘴，所述第一模具腔包括延伸到第一模具的主体中并且尺寸被设定成接收少量第一塑性材料以在其中形成翻盖的翻盖孔，所述翻盖孔被定位在至少一个流体注射喷嘴附近，(b)将第一塑性材料注射到第一模具腔中以及将流体注射到设置在第一模具腔中的第一塑性材料中，从而致使第一塑性材料适形于第一模制腔的表面，包括致使所述少量第一塑性材料流到翻盖孔中，其中注射到第一塑性材料中的流体在其中产生通气孔，(C)致使第一模具中的第一塑性材料凝固，从而形成具有通气孔和设置在通气孔附近的翻盖的中空主体，所述翻盖在打开位置中从中空主体向外延伸使得通气孔打开，(d)提供具有包封第二模具腔的第二模具主体的第二模具，所述第二模具包括用于将第二塑性材料注射到第二模具腔中的至少一个第二塑性注射喷嘴，中空主体被设置在第二模具中，(e)致使翻盖移动到闭合位置中以闭合通气孔，以及(f)将第二塑性材料注射到第二模具腔中以至少部分覆盖中空主体(包括翻盖)，从而将翻盖固定在闭合位置中，其中所述第二材料基本上不会通过通气孔进入中空主体。
[0055]如先前段落中所述的方法也可包括致使翻盖移动到闭合位置中，包括使翻盖与闭合工具接触，所述闭合工具被结构化成并且被构造成将翻盖从打开位置移动到闭合位置。
[0056]虽然在本文中说明和描述了具体的实施例，但是在不脱离本发明实质和范围的情况下可进行各种其它改变和变型。此外，虽然本文描述了本发明的各种方面，但此类方面无需以组合方式来利用。因此，旨在于所附权利要求书中涵盖本发明范围内的所有此类改变和变型。
[0057]如本文可使用的术语“基本上(substantially/essentially)”、“约”和“大致”表示可属于任何定量比较、值、量度或其它表示的不确定性的内在程度。这些术语还表示定量表示可不同于所述参考值而不造成讨论中的主题的基本功能有变化的程度。此外，本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“65%”或“2mm”的值旨在分别表示“约65 或“约2mm”。
【主权项】
1.一种通过注塑制作中空制品的方法，所述方法包括以下步骤: 由第一塑性材料模制中空主体，所述中空主体具有壁和所述壁内部的空隙，其中所述壁具有穿过其的至少一个通气孔，所述中空主体包括模制于所述壁的邻近于所述至少一个通气孔的区域中的至少一个翻盖，所述翻盖模制于其中所述通气孔打开的第一位置中，所述翻盖可以铰接方式从所述第一位置移动到其中所述通气孔由所述翻盖闭合的第二位置； 将所述翻盖从所述第一位置移动到所述第二位置；以及 用第二塑性材料至少部分包覆模制所述中空主体使得所述第二塑性材料至少部分覆盖处在所述第二位置中的所述翻盖，其中所述第二材料基本上不会通过所述通气孔进入所述中空主体内部的所述空隙。2.根据权利要求1所述的方法，其中模制中空主体包括模制尺寸被设定成完全覆盖所述通气孔的所述翻盖。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括用所述翻盖密封所述通气孔。4.根据权利要求3所述的方法，其中用所述翻盖密封所述通气孔包括选自由以下项组成的组的操作:超声焊接、胶粘、化学粘合、摩擦、底切或闩锁配合、热铆接、重熔以及溶剂焊接。5.根据权利要求1至4中一项所述的方法，其中将所述翻盖从所述第一位置移动到所述第二位置包括使所述翻盖与闭合工具接触。6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述翻盖从所述第一位置移动到所述第二位置包括用所述闭合工具将所述翻盖保持在所述第二位置中。7.根据权利要求1至6中一项所述的方法，其中模制所述中空主体包括形成所述翻盖，所述翻盖被结构化成并且被构造成在所述翻盖处于所述第二位置中时与所述壁的包围所述通气孔的区域齐平。8.根据权利要求1至7中一项所述的方法，其中所述模制所述中空主体包括形成所述翻盖，所述翻盖被结构化成并且被构造成在所述翻盖处于所述第二位置中时与所述壁的包围所述通气孔的一部分重叠。9.根据权利要求1至8中一项所述的方法，其中所述模制所述中空主体包括气体辅助或液体辅助注塑。10.根据权利要求1至9中一项所述的方法，其中所述模制所述中空主体包括形成能够在弯曲区中以弯曲半径弯曲的所述翻盖，所述翻盖的所述弯曲区具有弯曲厚度，其中所述翻盖在所述弯曲区中由所述弯曲半径分割的厚度小于所述弯曲区中所述第一塑性材料的最大可允许应变。11.一种用于制作多组件中空制品的设备，所述设备包括: 至少用于由第一塑性材料模制中空主体的第一模具杆和用于用第二塑性材料至少部分包覆模制所述中空主体的第二模具杆，所述第一模具被结构化成并且被构造成产生所述中空主体，所述中空主体具有穿过所述中空主体的壁的至少一个通气孔和在所述至少一个通气孔附近的从所述中空主体的所述壁向外延伸的至少一个翻盖;和 闭合工具，所述闭合工具被结构化成并且被构造成接触所述至少一个翻盖并移动处在其中所述至少一个翻盖覆盖所述至少一个通气孔的位置中的所述至少一个翻盖使得所述第二材料不会通过所述至少一个通气孔渗漏到所述中空主体中，其中具体地讲，所述闭合工具被偏置抵靠所述第二模具杆。12.根据权利要求11所述的设备，其中所述闭合工具包括具有用于接触所述翻盖的工作表面的销，所述工作表面具有选自平坦表面、倾斜表面、曲面和它们的任意组合的形状。13.根据权利要求11或权利要求12所述的设备，其中所述闭合工具能够相对于所述第二模具杆在完全伸长位置和完全回缩位置之间移动，并且其中所述闭合工具具有用于接触所述翻盖的工作表面，所述工作表面被构造成在所述闭合工作处于所述完全回缩位置时包括所述第二模具腔的表面的一部分。14.一种多组件中空制品，具体地讲，一种手动或电动牙刷，包括中空主体，所述中空主体由包围所述中空主体内部的空隙的第一塑性材料和至少部分包覆模制所述中空主体的外表面的至少一种第二塑性材料制作，所述制品包括: 穿过所述中空主体的壁的至少一个通气孔；以及 至少一个翻盖，所述翻盖包括所述第一塑性材料并且被设置成邻近于所述至少一个通气孔，其中所述至少一个翻盖牢固地覆盖所述至少一个通气孔，并且其中所述第二塑性材料基本上不存在于所述中空主体内部的所述空隙中。15.根据权利要求14所述的制品，其中所述制品是选自由以下项组成的组:簇成制品的主体、医疗设备工具的主体、手动或电动仪器的主体和个人护理器械的主体。
【文档编号】B29C45/17GK105829054SQ201480068192
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月19日
【发明人】M·L·纽曼, U·容尼克尔, B·海尔, J·科蒂舒克, A·雷舒恩贝克, A·布雷塞尔施密特, H·舒尔茨, J·甘宁格, J·K·卡森
【申请人】宝洁公司