CN108454023A - 共注射热流道喷嘴 - Google Patents

Abstract

共注射热流道喷嘴包括内熔体流通道以及围绕着内熔体流通道的环形外熔体流通道。内熔体流通道和外熔体流通道具有第一公共源。喷嘴进一步包括设置在内熔体流通道与外熔体流通道之间的环形中间熔体流通道。环形中间熔体流通道至少部分由多个螺旋凹槽限定，其中各螺旋凹槽具有相应入口并限定螺旋形流路。相邻的螺旋凹槽之间的槽岸的间隙沿着下游方向增大。环形轴向流路限定在槽岸上方。具有第二公共源的多个供料通道被配置成将熔体供给至螺旋凹槽的多个入口。供料通道与螺旋凹槽之间可存在有1:1的关系。入口可为纵向通道。

Description

共注射热流道喷嘴

技术领域

本公开涉及注射成型，具体涉及在共注射成型中使用的热流道喷嘴。

背景技术

共注射成型装置可包括设计成分配具有多个环形层的熔化成型材料(“熔体”)物流的热流道喷嘴。在共注射热流道喷嘴的一个示例中，喷嘴可分配内熔体层、环形外熔体层以及位于上述两层之间的环形中间(或“核心”)熔体层。例如，中间层可由阻隔材料(例如，氧阻隔材料)制成，其旨在防止成型制品或由成型制品随后吹塑成型的容器中的内容物受到外部的污染(例如，氧化)。在另一示例中，中间层可由消费后再研磨材料制成，这可用于限制材料成本。多层流可在大体上呈管状的制品(例如，可吹塑来形成容器的预成型件)的共注射成型期间分配或注射入成型腔中。内、外熔体层可分别形成成型制品的内、外表层，且中间材料可夹在内表层与外表层之间。

为了形成多层熔体物流中的各环形层，共注射喷嘴可采用俗称“涂覆悬挂件”通道几何形状的形状。在此类通道几何形状中，熔化成型材料从单个入口流入一对限定在喷嘴内的收集器通道中。该两个收集器通道的形状像两个弯曲(例如，半圆状)的对称镶尖，该镶尖从单个公共入口延伸出，并在其远端处汇合。该两个镶尖状通道可限定相应的顺时针方向流及逆时针方向流，其中该顺时针方向流及逆时针方向流在入口的圆环的相对侧上的终止点处汇合。环形溢流通路可允许熔体向下输送经过收集器通道终止点。溢流通路可在收集器通道的最下游边缘处采用定宽分路的形式，其中成型材料可穿过该定宽分路以形成环形流。

上文所述的涂覆悬挂件通道几何形状可形成粘度分布不均匀的环形熔体层，在该环形熔体层中，最接近入口的环形流部分的速度可高于环形流剩余部分的速度。另外，熔体在入口侧的温度可高于所得环形流中其他位置的温度。这可导致成型制品出现异常，例如，在注射中间成型材料的温度高于其在相邻成型区域中的温度的区域中出现证示线，这种情况可产生不利影响。美国专利第6,524,093号描述了各种与涂覆悬挂件通道相关联的技术挑战。

其他类型的共注射热流道喷嘴可以其他方式限定环形流。例如，热流道喷嘴可利用被布置成绕着喷嘴的周边的多个流过渡通道来限定环形流。各通道可沿下游方向变宽，并可具有限定部分环形熔体物流的部分环形出口。出口可布置成环形，从而使得其共同限定环形流。

不利的是，此类通道几何形状所产生的环形流可具有不均匀的粘度分布和/或不均匀的温度分布。特别地，熔体在各通道的发散壁处的温度可因剪切效应而高于其在通道中间的温度。因此，所得环形流在相邻通道出口之间的边界处的粘度可低于环形流中其他位置的粘度。低粘度区域可在成型制品的相应区域中形成薄熔体区、污点和/或证示线，这种情况可产生不利影响。

包括流过渡结构(例如，涂覆悬挂件)或流过渡通道的喷嘴可产生在流前端交汇的点处具有熔接线的环形流。此类熔接线可以污点和/或线的形式出现在成型制品中，这种情况同样可产生不利影响。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种共注射热流道喷嘴，其包括：内熔体流通道；围绕着内熔体流通道的环形外熔体流通道，其中内熔体流通道和外熔体流通道具有第一公共源；环形中间熔体流通道，其设置在内熔体流通道与外熔体流通道之间，并至少部分由多个螺旋凹槽限定，其中各螺旋凹槽具有相应入口并限定螺旋形流路，其中相邻的螺旋凹槽之间具有间隙沿着下游方向增大的槽岸，其中环形轴向流路限定在槽岸上方；以及多个供料通道，其用于将熔体供给至螺旋凹槽的多个入口，其中该多个供料通道具有第二公共源。

在某些实施例中，各供料通道用于将熔体供给至螺旋凹槽中的相应一个螺旋凹槽的入口。

在某些实施例中，各入口包括纵向通道，且喷嘴进一步包括用于各螺旋凹槽的流重定向通道，其中该流重定向通道用于重定向来自相应入口的纵向流动熔体以使其流入螺旋凹槽。各流重定向通道可包括与纵轴成约70°的角度的渐弯弯头。

螺旋凹槽可形成在环形中间熔体流通道的内壁或外壁中。各螺旋凹槽的深度可沿着下游方向变小。

共注射热流道喷嘴可进一步包括布置成环形的用于限定外熔体流通道的多个流过渡通道，其中各流过渡通道具有入口、半圆环状出口以及一对沿着下游方向发散的相对侧壁。

在某些实施例中，内熔体流通道大体上呈圆柱形。

在本公开的另一方面中，提供了一种共注射成型方法，其包括：

在共注射热流道喷嘴的内通道与外通道之间分开第一熔体流，其中该外通道形成围绕着由内通道形成的内熔体流的环形外熔体流；以及在共注射热流道喷嘴的环形中间通道上游处的多个供料通道之间分开第二熔体流，其中该中间通道设置在内通道与外通道之间，并至少部分由多个螺旋凹槽限定，各螺旋凹槽具有相应入口，多个供料通道将熔体供给至多个螺旋凹槽的入口，中间通道进一步由相邻的螺旋凹槽之间的槽岸进行限定，该槽岸的间隙沿着下游方向增大，其中包括第二熔体流的熔体沿着由相应的螺旋凹槽限定的螺旋形流路进行流动，并溢出槽岸以形成环形轴向流。

在某些实施例中，供料通道的数量与螺旋凹槽的数量相匹配，且各供料通道将熔体供给至螺旋凹槽中的相应一个螺旋凹槽的入口。

在某些实施例中，各入口为纵向通道，且喷嘴进一步包括以约70°的角度逐渐重定向来自各入口的纵向流动熔体以使其流入相应的螺旋凹槽中。

在某些实施例中，环形外熔体流的形成包括使熔体穿过布置成环形的多个流过渡通道，其中各流过渡通道具有入口、半圆环状出口以及一对沿着下游方向发散的相对侧壁。

在本公开的另一方面，提供了一种共注射热流道喷嘴，其包括：限定内通道的第一插入件；装配在第一插入件上的第二插入件；以及

装配在第二插入件上的尖头，其中第二插入件和尖头配合来限定布置成环形的多个流过渡通道，多个流过渡通道共同限定绕着内通道的环形外通道，且各流过渡通道具有入口、半圆环状出口以及一对沿着下游方向发散的相对侧壁，其中第一插入件和第二插入件配合来限定内通道与外通道之间的环形中间通道，该环形中间通道至少部分由多个螺旋凹槽限定，各螺旋凹槽具有相应入口，多个入口被配置成从多个供料通道接收来自公共源的熔体，各螺旋凹槽沿着下游方向限定螺旋形流路，其中螺旋凹槽之间的槽岸的间隙沿着下游方向增大，其中环形轴向流路限定在槽岸上方。

在某些实施例中，供料通道的数量与螺旋凹槽的数量相匹配，且各供料通道将熔体供给至螺旋凹槽中的相应一个螺旋凹槽的入口。

在某些实施例中，各入口包括纵向通道，且喷嘴进一步包括用于各螺旋凹槽的流重定向通道，其中该流重定向通道用于重定向来自相应入口的纵向流动熔体以使其流入螺旋凹槽。各流重定向通道可包括与纵轴成约70°的角度的渐弯弯头。

在本公开的进一步方面中，提供了一种用于共注射热流道喷嘴的管状插入件，其包括：具有内表面和外表面的圆柱形壁，其中内表面用于限定具有逐渐过渡入下游环形流部分的上游多路螺旋形流部分的通道的外周边，且外表面用于限定用于形成环形流的多个流过渡通道的内周边，其中各流过渡通道具有一对沿着下游方向发散的相对侧壁。圆柱形壁的内表面可包括用于至少部分限定上游多路部分的多个螺旋凹槽。

通过下面结合详细描述的附图，其他特征将变得显而易见。

附图说明

通过参照附图，将能够更好地理解非限制性实施例，其中：

图1是示出了示例性共注射热流道喷嘴的分解图；

图2是示出了图1的共注射热流道喷嘴的纵向剖视图；

图3是示出了图1的喷嘴的螺旋凹槽插入部件的透视图；

图4是示出了限定在图1的喷嘴内的若干流过渡通道中的一个的透视图；

图5是示出了图1的共注射热流道喷嘴的两个部件的透视图；

图6A是示出了流过图1的喷嘴的部分的熔体的透视图；

图6B是示出了图6A的沿着线6B-6B截取的熔体的剖视图；

图7是示出了图1的喷嘴的中间熔体流通道所产生的环形熔体物流的温度分布的剖视图；

图8是示出了图1的喷嘴的中间熔体流通道所产生的环形熔体物流的粘度分布的剖视图；

图9是示出了可选中间熔体流通道所产生的设想环形熔体物流的温度分布的剖视图；

图10是示出了可选中间熔体流通道所产生的设想环形熔体物流的粘度分布的剖视图；

图11是示出了图9～10的设想环形熔体物流的组合与内熔体物流及外熔体物流相结合所产生的多层熔体物流的剖视图；以及

图12是示出了具有可由图11的多层熔体物流引起的缺陷的成型预成型件的透视图。

附图未必按比例绘制，且其可由虚线、图形表示及局部视图进行描述。在某些情况中，对理解实施例来说不必要的细节或致使其他细节难以理解的细节可能已被省略。

具体实施方式

在本文件中，术语“部分环形”应被理解为意指“形似圆环的一部分”。在本文件中，术语“示例性的”应被理解为意指“……的示例”，其并不一定意指该示例在某种程度上是优选或最佳的。诸如“顶部”、“底部”和“高度”之类的术语可用于描述本说明书中的某些实施例，但其在使用中不应被理解为一定意指实施例的方向。

参照图1～2，示例性共注射热流道喷嘴100(或为简便起见，“喷嘴”)分别示出在分解图及纵向剖视图中。例如，示例性喷嘴100可形成共注射成型机器(未示出)中的热流道的一部分。喷嘴100被设计成形成并分配包括内熔体层、环形外熔体层以及夹在上述两层之间的环形中间熔体层的多层熔体流。内层及外层可为，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)，且中间层可为，例如，阻隔或消费后再研磨材料或掺杂PET。如下面所描述的，喷嘴100的设计可促进所形成的环形中间层中的温度及粘度的均匀性，而且还可节约能源、最大化成型机器的能力以及改善成型制品的质量。

示例性喷嘴100包括四个构成部件：壳体102、螺旋凹槽插入件104、郁金香形插入件106以及尖头108。

壳体102限定各种通道，这些通道用于将熔化成型材料供给至下游喷嘴部件104、106和108，以形成内熔体层、环形中间层以及环形外层。壳体102的通道在切除部分110内是可见的，该切除部分在图1中以虚线示出。通道包括内层材料通道112、一对中间层材料通道114、116以及外层材料通道118。将理解的是，图1所示的这些通道的形状反映出了限定在其中的负空间或中空空间的形状，且其在可选实施例中可有所不同。

内层材料通道112为中心设置的轴向通道，其在壳体102的入口113与出口115(图2)之间延伸。出口115位于壳体102的下游端121处的圆柱形容纳器120(图1)内。容纳器120的尺寸和形状被设置成在喷嘴100被组装时容纳相邻的螺旋凹槽插入件104的圆柱形基座部分122(参见图2)。内层熔体通道112的宽度足以让阀杆125(图2)穿过该通道，其中阀杆周围还剩余的足够空间以供围绕着阀杆125的熔体沿着下游方向流入环形流。阀杆125用于在成型周期期间打开及闭合喷嘴100的尖头。

参照图1，壳体102的两个中间层材料通道114、116中的每一个都分成两个子通道，这些子通道未明确示出。四个子通道将熔融中间层材料供给至位于容纳器120内的四个相应出口(同样未明确示出)，其中该四个相应出口绕着壳体102的周边等距间隔开。

外层材料通道118在壳体102内偏离中心。在本实施例中，假定外层材料通道118及内层材料通道112具有位于喷嘴110上游处的公共源(未示出)。例如，该源可为将加压熔融PET供给至包括多个喷嘴(包括喷嘴100)的热流道的注射装置。

螺旋凹槽插入件104与郁金香形插入件106(如下文所述)配合来限定其间的环形中间熔体流通道172(图2)。图3以透视图及与其他喷嘴部件隔离的方式提供了螺旋凹槽插入件104的放大透视图。如图所示，螺旋凹槽插入件104具有基座部分122以及凸形突起部分124。

螺旋凹槽插入件104的基座部分122大体上呈圆柱形，并具有四个限定成穿过其的中间材料通道。这些通道中表示为通道126、128和130的三个通道在图1和图3中是可见的。四个中间材料通道按尺寸排列，并绕着基座部分122等距间隔开，以与壳体102的中间层材料出口对准(如上文所述)。

螺旋凹槽插入件104的基座部分122还具有穿过该基座部分的用于外层材料的通路132。通路132与壳体102的外层材料通道118对准(如上文所述)。

在图3中最佳地示出的四个螺旋凹槽136、138、140和142限定在螺旋凹槽插入件104的凸形突起部分124的外表面中。各螺旋凹槽136、138、140和142与其他螺旋凹槽交织，并限定螺旋形流路。在本实施例中，各螺旋凹槽136、138、140和142的长度及螺距使得各螺旋凹槽绕着凸形突起部分124缠绕一圈。螺旋凹槽的数量、长度及螺距在可选实施例中可有所不同。

各螺旋凹槽具有用于接收熔融中间层材料的相应入口。在本实施例中，该入口为位于凸形突起部分124的表面中的顺直纵向凹槽。本实施例的四个入口绕着凸形突起部分124等距间隔开，并与限定成穿过基座部分122的中间材料通道对准。参照图3，可以看出，四个入口146、148、150和152分别用于为螺旋凹槽136、138、140和142供料。

多个槽岸160、162、164和166(图3)与螺旋凹槽136、138、140和142交织，即各槽岸位于两个相邻的螺旋凹槽之间。槽岸的高度沿着下游方向减小。如此，如所将描述的，当凸形突起部分124由郁金香形插入件106覆盖住时，槽岸上方的间隙沿着下游方向增大，且环形轴向流路限定在槽岸上方。

螺旋凹槽插入件104还具有限定成穿过其的轴向圆柱形内熔体流通道134。在本实施例中，内熔体流通道134的尺寸被设置成使得阀杆125(图2)可穿过该内熔体流通道，其中还剩有足够的空间以供内层熔体在围绕着阀杆125的环形物流中流向喷嘴100的尖头。

如前文所述，郁金香形插入件106(图1～2)与螺旋凹槽插入件104配合来限定其间的环形中间熔体流通道172。郁金香形插入件106具有杯状的形状，并具有圆柱形壁169，其中该圆柱形壁限定朝向插入件106的上游端打开的圆柱形腔170(图1)。大体上呈圆柱形的郁金香形插入件106的圆柱形壁169的内表面限定通道172的外周边。腔170用于容纳螺旋凹槽插入件104的凸形突起部分124。当郁金香形插入件106与螺旋凹槽插入件104相匹配时，螺旋凹槽136、138、140和142限定所得环形中间熔体流通道172的内壁的一部分。如将描述的，这些螺旋凹槽可提升中间熔体流通道172内形成的环形中间熔体物流的粘度及温度的均匀性。因此，中间熔体流通道172具有逐渐过渡入下游环形流部分的上游多路螺旋形流部分。

郁金香形插入件106还与尖头108(如下文所述)配合来在其间限定围绕着中间熔体流通道172的环形外熔体流通道178(图2)。郁金香形插入件106的圆柱形壁169的外表面具有四个大体上呈三角形的凹口，其中两个在图1中可见，并以参考标号174、176示出。各凹口限定单个流过渡通道的内部部分。各流过渡通道的互补外部部分由在图1中不可见的尖头108(如下文所述)的内表面限定。

流过渡通道的用途在于将流入的熔融外层材料物流的形状从非环形改变成部分环形(在本实施例中，该形状呈四分之一环形)。包括外熔体流通道178的多个流过渡通道的部分环形出口被布置成环形，从而使得其共同产生环形熔体流。

示例性流过渡通道300示出在图4的顶部透视图中。限定在喷嘴100内的其他流过渡通道可具有类似的外观。

如图4所示，流过渡通道300具有管状入口302和部分环形出口304。通道300由弯曲内壁306、弯曲外壁308以及一对沿着下游方向发散的狭窄相对侧壁310和312进行限定。在本实施例中，侧壁310、312具有相应的S形形状，这些形状为彼此的镜像。特别地，各壁具有上游凸出S形部分和下游凸出S形部分。在某些实施例中，S形侧壁可有助于喷嘴100的制造。特别地，S形形状可为流过渡通道如何加工在郁金香形插入件106的圆柱形表面中的函数，例如，当插入件106绕着其中心轴线选择性地旋转时，采用轴向铣削的方式完成上述加工。S形侧壁不一定存在于所有的实施例中。

流过渡通道300的形状可与反转漏斗的形状相似，其中，反转漏斗的大开口已被平展和弯曲来形成圆环的一部分。当从侧面进行查看时，流过渡通道的外形呈花形。因此，在口语上可将流过渡通道称为“郁金香形流过渡通道”，而郁金香形插入件106的名字也因此而来。

返回参照图1，凹口174、176代表两个相邻的流过渡通道的内部部分，其中每一流过渡通道都与图4的通道300相类似。另外，这些通道174、176的管状入口184、186、部分环形出口188、192以及一对发散相对侧壁194、196在图1中分别可见。

在本实施例中，郁金香形插入件106还限定郁金香形插入件106的上游端处的凸缘107中的四个弯头形通道180、181、182和183。各弯头形通道弯曲大约100°。在图5的郁金香形插入件106的透视图中以虚线示出的弯头形通道180、181、182和183使螺旋凹槽插入件104的基座部分122中的四个相应的中间材料通道126、128、130和131与螺旋凹槽插入件104的凸形突起部分124的表面上的四个入口146、148、150和152分别流体互连(参见图3)。如从图5可看出的，各弯头形通道180、181、182和183被定向成沿着径向方向向内重定向流入的纵向流。参照图3，穿过四个弯头形通道中的三个的熔体流的所得迹线由弯曲箭头F1、F2和F3表示。图2以剖视图的形式结合相关联的熔体流迹线F1、F3分别示出了两个弯头形通道180、182。

再次参照图5，郁金香形插入件106所限定的四个弯头形通道180、181、182和183、限定在螺旋凹槽插入件104的基座部分122中的四个中间材料通道126、128、130和131以及限定在壳体102中的四个子通道(如上文所述)可单独或共同称为“供料通道”210、212、214和216，原因在于它们用来将熔体分别提供(供给)至通向螺旋凹槽136、138、140和142的入口146、148、150和152。

尖头108(图1～2)为喷嘴部件，其尺寸和形状被设置成装配在郁金香形插入件106的下游端上。尖头的内表面(在图1中不可见)限定四个流过渡通道的互补外部部分，其中该四个流过渡通道的内部部分限定在郁金香形插入件106的外表面上。尖头108的下游端199中的圆形开口198在阀杆125处于图2所示的打开位置中时分配多层熔体物流。

尖头108的下游端199的外表面的形状被设置成用于与浇口插入件200相匹配(图2)。浇口插入件200限定通向成型腔204的浇口202，其中该成型腔用于通过多层熔体物流成型制品，例如，预成型件或其他容器。

图6A以透视图及与喷嘴部件102、104、106和108隔离的方式示出了流过中间熔体流通道172以及紧邻图1～2的喷嘴100所限定的四个供料通道210、212、214和216的上游的部分的熔体。图6A所示的正形状反映了这些通道所限定的负形状(即通路)。为简洁起见，在图1～3和图5中用来指代通道(负空间)的相同参考标记在图6A中用来指代这些通道所形成的形状(正空间)。图6B是示出了图6A所示的沿着图6A中的线6B-6B截取的通道的剖视图。

如图6A所示，环形中间流通道172的上游端在本实施例中具有斜面边缘171。这并不是严格要求的。

参照图6A和图6B，可以看出，流重定向通道147、149、151和153重定向来自纵向入口146、148、150和152的纵向流动熔体以使其分别流入螺旋凹槽136、138、140和142。在本实施例中，各流重定向通道为与纵轴成约70°的角度的渐弯弯头(即纵向入口与螺旋凹槽的上游端之间的角度约为110°)。该角度在可选实施例中可稍微有所不同。流重定向通道的形状可有助于通过流重定向通道最小化压降。类似的流重定向通道(未明确示出)可使其他纵向入口146、148与其相应的螺旋凹槽136、138互连。

如图6B所最佳地示出的，中间流通道172具有厚度沿着下游方向逐渐从厚度T1增加至厚度T2的周边环形部分。在本实施例中，中间流通道172还具有呈碗状的下游部分173。在下游部分173中，环形通道的厚度从厚度T2减少至厚度T3。

用于利用喷嘴100形成多层熔体物流的操作如下所示。当阀杆125处于图2所示的打开位置中时，来自第一公共源(例如，用于将加压熔融PET提供至包括喷嘴100的热流道的注射装置)的熔体在喷嘴100的上游分成两个物流。将变成内熔体层的第一物流进入内层材料通道112，并朝着喷嘴100的尖头108流入内熔体流通道134。将变成外熔体层的第二物流进入外层材料通道118，并在分成四个流(未明确示出)之前穿过通路132(图1)。四个流将熔体供给至四个相应的流过渡通道，包括通道174和176(包括外熔体流通道178(图2))。最后，流过渡通道再成形这些流并使其合并为围绕着内通道所产生的内熔体流的单个环形外熔体流。

发明人已发现，虽然使用了多个“郁金香形”流过渡通道来通过多个半环形流形成环形外熔体流，但在测试实施例中，成型制品的外层中没有出现证示线。这种情况可至少部分归因于外层材料的性能(例如，显著的半透明性，如同在许多PET应用的情况下一样)和/或中间层的“可视显性”，其中该中间层可进行着色，并因此可遮掩或隐藏环形外层中的证示线(如果有的话)。

同时，来自第二公共源(例如，另一注射装置)的熔化中间层成型材料进入中间层材料通道114、116，流过由上述的壳体102、螺旋凹槽插入件104以及郁金香形插入件106限定的四个供料通道210、212、214和216，并流入相应的入口146、148、140和152。根据图6A和图6B将会很清楚，在本实施例中，熔体仅在纵向入口凹槽内流动。换言之，其尚未从凹槽溢出。流重定向通道147、149、151和153(图6A)重定向熔体以使其分别流入四个螺旋凹槽136、138、140和142。在螺旋凹槽的上游端处，熔体从螺旋凹槽溢出以形成环形流。首先，熔体主要沿着由螺旋凹槽限定的螺旋形流路进行流动。然而，由于槽岸160、162、164和166的高度沿着下游方向减小，且其上方的间隙沿着下游方向增大(参见图2)，因此熔体开始以逐渐增大的量从槽岸溢出。溢出以箭头220示出在图3中，该箭头的宽度与溢出程度大体上成比例，其中溢出程度沿着下游方向逐渐增大。溢出的增大在中间熔体流通道172内形成逐渐增厚的轴向环形流。环形流流过螺旋凹槽的末端之后成为完全轴向的环形流。

内熔体物流、环形中间熔体物流以及外熔体物流最终在组合区域199(图2)合并来形成穿过浇口202并流入成型腔204的多层流。

中间熔体流通道172的设计，包括由相应供料通道供料的多个螺旋凹槽到通道壁的并入，促进了环形中间熔体层的温度及粘度的均匀分布。为了进行说明，图7～8以剖视图的形式分别示出了在螺旋凹槽的末端下游处获取的环形中间熔体层的温度分布700和粘度分布800。非牛顿流的计算流体动力学(CFD)模型被利用来通过绝热系统、恒定流速以及稳态分析来形成温度分布和粘度分布。如图所示，温度分布700显示，环形流周边附近的温度大体均匀。类似地，粘度分布800显示，环形流周边附近的粘度大体均匀。

为了进行比较，图9～10以剖视图的形式分别示出了利用可选共注射喷嘴(未示出)形成的假想环形中间熔体层的温度分布900和粘度分布1000，在该可选共注射喷嘴中，中间熔体流通道包括布置成环形的四个流过渡通道(“郁金香形流过渡通道”)，其类似于喷嘴100的外熔体流通道178的流过渡通道。值得注意的是，温度分布900显示，环形中间熔体层在流过渡通道(“郁金香形流过渡通道”)边界902、904、906和908处的温度因剪切效应而处于最高状态，而该温度在相应的通道所形成的四分之一环形部分的中间则处于最低状态。类似地，粘度分布1000显示，熔体的粘度在流过渡通道边界1002、1004、1006和1008处是最高的，而在四分之一环形部分的中间则是最低的。具有这些性能的环形中间熔体物流可能具有导致成型制品出现缺陷的风险。

为了说明该风险，图11示出了假想多层流1100的剖视图，其中，当图9～10的假想非均匀环形中间流夹在内熔体物流1102与环形外熔体物流1106之间时，上述假想多层流得以形成，其中上述内熔体物流与环形外熔体物流都具有大体上均匀的粘度。鉴于图10所示的中间层的粘度分布，图11的环形中间层1104在边界位置1110、1112、1114和1116处的软度要高于其他位置。因此，与中间层的相邻区域中的熔体相比，外层材料可不成比例地移动较软的中间层熔体。因此，中间层可在边界位置1110、1112、1114和1116处凹陷(变薄)。凹陷区域可以可见证示线的形式出现在成型制品中。

例如，图12是示出了通过对图11所示的多层熔体物流1100进行注射成型而制得的示例性预成型件1200的透视图。值得注意的是，预成型件1200在相邻的流过渡通道之间的边界处具有证示线1202、1204。当对中间层进行着色时，证示线可尤其明显，原因在于中间层在证示线处的厚度是最薄的，因此其重量也是最轻的。

相反，如图8所示，图1～2的喷嘴110所形成的环形中间熔体层具有大体上均匀的粘度。这可防止或限制外熔体层不成比例地移动中间层。因此，成型制品中的证示线或类似污点可受到限制或可避免。

当中间层材料用于预期用途(无论用途是什么(例如，用于氧或光阻隔))的效力取决于厚度时，请求保护的方案可尤其有利。例如，如已提及的，中间层可进行着色。在此类实施例中，成型制品的颜色在中间层最薄的区域中显得较浅。这不仅会导致不美观，而且还会不利地降低用于保持液体内容物的质量(例如，饮料或食品质量)的光阻效果。可选地，若中间层材料被设计成降低氧渗透性，例如，降低容纳食品或饮料的变质可能性，任何薄区域将在成型制品或任何随后吹塑成型的容器中不合需要地形成氧渗透性局部增强的区域。这转而可不合需要地使得储存在容器中的食品或饮料更易于变质。

为人所熟知的是，在多层喷嘴的环形通道的壁中采用深度减小的螺旋凹槽以提高所得环形流中的均一性。然而，不为人所熟知的是，此类螺旋凹槽在环形中间层中使用，但不在同一喷嘴的内层或外环形层中使用。发明人认为，该组合至少共同代表了提供迄今为止未认识到的益处的新型折中方案。这些益处包括能源的节约、成型能力的最大化以及成型制品的质量改善。

例如，喷嘴100的使用可节省电力，原因在于内熔体流及外熔体流可由不迫使熔体穿过螺旋形(螺旋)部分的通道产生。现已发现，与其他通道几何形状相比，例如，与采用郁金香形通道来形成环形流的通道相比，螺旋形通道部分可在入口与出口之间引起较高的压降。为了通过螺旋部分对压降进行补偿，利用上游设备(例如，大型注射装置)是必要或明智的，其中，与在无螺旋形通道部分的情况下使用相比，该上游设备能够产生更高的熔体压力。与可通过其他方式用于产生具有较低压力的熔体流的设备相比，上述设备可能会消耗更多的电力。因此，在内和/或外层熔体物流中避免螺旋形部分可降低产生用于共注射成型用途的多层熔体物流所需的能源的量。

本文所描述的组合还可通过最小化喷嘴的尺寸来最大化成型能力。特别地，若各熔体层都使用与图2的中间熔体流通道172中所示相类似的螺旋形通道部分来形成，则增大喷嘴的整体尺寸是有必要的。喷嘴的尺寸增大是增大内和/或外熔体通道的尺寸所引起的不可避免或可能的结果。这些通道尺寸可增大来补偿(或降低)所述通道的每一通道中的螺旋形部分的入口与出口之间的压降。通过在内层及外层中避免螺旋形部分，得以避免对增大的内和/或外通道尺寸的需要。反过来，可减小喷嘴尺寸以及成型螺距，且可根据每一周期期间所成型的制品的数量提高成型能力。

本文所描述的组合还可有利于改善成型制品的质量，原因有二。第一，通过使用外层通道来避免引起显著的压降(若外通道具有螺旋形部分，这种情况有可能会发生)，喷嘴出口处的熔体压力可维持在足够高的水平，以限制或避免短时注射。可避免的短时注射的示例为，当外层材料不完全到达成型腔的泄压特征件(例如，预成型件的螺纹颈部区域)时，此时可避免短时注射，其中这些特征件往往距浇口(熔体进入成型腔的进入点)最远。第二，所述组合并不要求引导高度加压的外层熔体穿过螺旋形通道部分。例如，若高度加压的外层熔体被引导穿过螺旋形通道部分，则熔体可能会加工过度，这可能会致使熔体发生退化，或可能会导致所产生的乙醛(就PET而言)处于不合需要地高的水平中。

此外，与利用，例如，用于将熔体供给至环形中间通道的环形入口相比，上述关于相应的供料通道用于将熔体从公共源供给至中间熔体流通道的多个螺旋凹槽的用途可增强中间熔体流通道172所产生的环形流在温度和/或粘度方面的均匀性。若使用环形入口，剪切效应可使得流入熔体的圆柱形最内层和圆柱形最外层要更热于这些层之间的熔体。来自此类环形入口的不成比例地热的圆柱形熔体层可能无法通过限定在环形通道的相对壁中的螺旋凹槽处的较冷熔体(在温度方面)获得较高的均一性，原因在于较热熔体可在基本上不受干扰的情况下经过螺旋凹槽。另外，若使用环形入口，剪切效应变化可导致非均匀流穿过环形熔体池，这可增大流入螺旋通道的熔体流的速率差异。这反过来可能会降低通道所产生的环形熔体物流在温度和/或粘度方面的均匀性。

发明人也认识到，对于某些应用，可期望在环形内表层材料流和环形外表层材料流被分配时仅选择性地分配环形中间材料流。另外，中间层流可在其他层仍然流动的同时被有意终止。在中间层材料可能不被批准用于接触可消耗食品或饮料产品的情况下，可终止中间层流来防止中间层材料暴露在成型制品的外表面上，其中，该可消耗食品或饮料产品可容纳在由成型制品吹塑成型的容器中。在成型制品为容器(例如，预成型件)的情况中，可期望使中间层材料仅出现在容器的壁内，而不出现在容器的颈部区域或基部区域。这种做法可旨在降低制造成本，例如，当中间层材料比表层材料更昂贵且不必将中间层材料并入颈部区域或基部中时，可采用这种做法来降低制造成本。当停止分配环形中间层时，可期望上述停止在物流的整个周边大体上都是即时且均匀的。这可改善成型制品的质量，例如，通过在成型制品的不含核心材料的区域内阻止形成核心材料的所谓“下凹”或“指状物”，可实现上述成型制品的质量改善。通过使用本文所描述的技术来最大化环形流的周边附近的熔体温度和粘度的均匀性从而提高整个环形中间层材料流的均匀流速，可有益地限制或避免此类不合需要的形成。发明人已认识到，与此相反，在内和/或外表层中避免此类下凹或指状物可能是相对无关紧要的，因为内层或外层中的任何此类指状物或下凹的存在可能并不是明显可见的，并且/或者可能会对这些层的质量产生微不足道或可容忍的不利影响(如果有的话)。

可预期各种可选实施例。

并不绝对要求包括中间熔体流通道的螺旋凹槽的深度沿着下游方向减小，前提是螺旋凹槽之间的槽岸上方的间隙沿着下游方向增大。

如果环形外熔体层利用与图4所示相类似的多个流过渡通道来产生，则流过渡通道的数量在实施例之间可有所不同。在某些实施例中，该数量可基于期望环形流的外直径进行选择。特别地，环形流的外直径越大，可使用的流过渡通道的数量就越多。因此，此类流过渡通道的出口不必呈如图4所示的四分之一环状。

在热流道喷嘴的可选实施例中，螺旋凹槽可限定在郁金香形插入件的内表面上，即在中间熔体流通道的外壁上。在此类可选实施例中，插入件104可与壳体102一体形成。这可简化结构。附加的制造技术(例如，直接金属激光烧结(DMLS))可用于制造此类实施例。

一般而言，虽然示例性喷嘴100在图1～2中示出为多部件喷嘴，但可选喷嘴实施例可制造为单个工件，例如，利用诸如DMLS之类的附加制造技术制造该单个工件。

图1～5所示的喷嘴实施例限定四个供料通道210、212、214和216，其中该四个供料通道将熔体分别供给至四个螺旋凹槽136、138、140和142的四个入口。换言之，供料通道与螺旋凹槽/入口之间存在有1:1的关系。在可选实施例中，可存在有多个螺旋凹槽和多个供料通道，其中各螺旋凹槽具有相应入口。然而，螺旋凹槽与供料通道之间的关系可不是1:1的关系。例如，该关系可为1:2，其中各供料通道为两个螺旋凹槽的入口供料，例如，经由限定成绕着喷嘴的周边的半环形供料凹槽实现上述供料。

Claims (19)

1.一种共注射热流道喷嘴，其包括：

内熔体流通道；

围绕着所述内熔体流通道的环形外熔体流通道，其中所述内熔体流通道和所述外熔体流通道具有第一公共源；

环形中间熔体流通道，所述环形中间熔体流通道设置在所述内熔体流通道与所述外熔体流通道之间，并至少部分由多个螺旋凹槽限定，其中各螺旋凹槽具有相应入口并限定螺旋形流路，其中相邻的螺旋凹槽之间具有间隙沿着下游方向增大的槽岸，其中环形轴向流路限定在所述槽岸上方；以及

多个供料通道，所述多个供料通道用于将熔体供给至所述螺旋凹槽的所述多个入口，其中所述多个供料通道具有第二公共源。

2.根据权利要求1所述的共注射热流道喷嘴，其中所述供料通道中的每一个用于将熔体供给至所述螺旋凹槽中的相应一个螺旋凹槽的所述入口。

3.根据权利要求2所述的共注射喷嘴，其中所述入口的每一个包括纵向通道，且所述共注射喷嘴进一步包括用于各螺旋凹槽的流重定向通道，其中所述流重定向通道用于重定向来自所述相应入口的纵向流动熔体以使其流入所述螺旋凹槽。

4.根据权利要求3所述的共注射喷嘴，其中所述流重定向通道中的每一个包括与纵轴成约70°的角度的渐弯弯头。

5.根据权利要求1所述的共注射热流道喷嘴，其中所述螺旋凹槽形成在所述环形中间熔体流通道的内壁中。

6.根据权利要求1所述的共注射热流道喷嘴，其中所述螺旋凹槽形成在所述环形中间熔体流通道的外壁中。

7.根据权利要求1所述的共注射热流道喷嘴，其中各螺旋凹槽的深度沿着所述下游方向减小。

8.根据权利要求1所述的共注射热流道喷嘴，其进一步包括布置成环形的用于限定所述外熔体流通道的多个流过渡通道，其中所述流过渡通道中的每一个具有入口、半圆环状出口以及一对沿着所述下游方向发散的相对侧壁。

9.根据权利要求8所述的共注射热流道喷嘴，其中所述内熔体流通道大体上呈圆柱形。

10.一种共注射成型方法，其包括：

在共注射热流道喷嘴的内通道与外通道之间分开第一熔体流，其中所述外通道形成围绕着由所述内通道形成的内熔体流的环形外熔体流；以及

在所述共注射热流道喷嘴的环形中间通道上游处的多个供料通道之间分开第二熔体流，其中所述中间通道设置在所述内通道与所述外通道之间，并至少部分由多个螺旋凹槽限定，各螺旋凹槽具有相应入口，所述多个供料通道将熔体供给至所述多个螺旋凹槽的所述入口，所述中间通道进一步由相邻的螺旋凹槽之间的槽岸限定，所述槽岸的间隙沿着下游方向增大，其中包括所述第二熔体流的熔体沿着由所述相应的螺旋凹槽限定的螺旋形流路进行流动，并溢出所述槽岸以形成环形轴向流。

11.根据权利要求10所述的共注射成型方法，其中供料通道的数量与螺旋凹槽的数量相匹配，且其中各供料通道将熔体供给至所述螺旋凹槽中的相应一个螺旋凹槽的所述入口。

12.根据权利要求11所述的共注射成型方法，其中各入口为纵向通道，且所述共注射成型方法进一步包括以约70°的角度逐渐重定向来自各入口的纵向流动熔体以使其流入相应的螺旋凹槽中。

13.根据权利要求10所述的共注射成型方法，其中所述环形外熔体流的形成包括使熔体穿过布置成环形的多个流过渡通道，其中所述流过渡通道中的每一个具有入口、半圆环状出口以及一对沿着所述下游方向发散的相对侧壁。

14.一种共注射热流道喷嘴，其包括：

限定内通道的第一插入件；

装配在所述第一插入件上的第二插入件；以及

装配在所述第二插入件上的尖头，

其中所述第二插入件和所述尖头配合来限定布置成环形的多个流过渡通道，所述多个流过渡通道共同限定绕着所述内通道的环形外通道，且所述流过渡通道中的每一个具有入口、半圆环状出口以及一对沿着下游方向发散的相对侧壁，

其中所述第一插入件和所述第二插入件配合来限定所述内通道与所述外通道之间的环形中间通道，所述环形中间通道至少部分由多个螺旋凹槽限定，各螺旋凹槽具有相应入口，所述多个入口被配置成从多个供料通道接收来自公共源的熔体，各螺旋凹槽沿着所述下游方向限定螺旋形流路，其中所述螺旋凹槽之间的槽岸的间隙沿着所述下游方向增大，其中环形轴向流路限定在所述槽岸上方。

15.根据权利要求14所述的共注射喷嘴，其中供料通道的数量与螺旋凹槽的数量相匹配，且其中各供料通道将熔体供给至所述螺旋凹槽中的相应一个螺旋凹槽的所述入口。

16.根据权利要求15所述的共注射喷嘴，其中所述入口中的每一个包括纵向通道，且所述共注射喷嘴进一步包括用于各螺旋凹槽的流重定向通道，其中所述流重定向通道用于重定向来自所述相应入口的纵向流动熔体以使其流入所述螺旋凹槽。

17.根据权利要求16所述的共注射喷嘴，其中所述流重定向通道中的每一个包括与纵轴成约70°的角度的渐弯弯头。

18.一种用于共注射热流道喷嘴的管状插入件，其包括：

具有内表面和外表面的圆柱形壁，

其中所述内表面用于限定具有逐渐过渡入下游环形流部分的上游多路螺旋形流部分的通道的外周边，

所述外表面用于限定用于形成环形流的多个流过渡通道的内周边，其中所述流过渡通道中的每一个具有一对沿着下游方向发散的相对侧壁。

19.根据权利要求18所述的管状插入件，其中所述圆柱形壁的所述内表面包括用于至少部分限定所述上游多路部分的多个螺旋凹槽。