CN114746240B - 具有回拉后压力监测的多层制品的注射模制 - Google Patents

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Abstract

在一个方面，模制多层制品的方法包括使表面层材料注射单元开始经由表面层材料通道将表面层材料注射到模腔中。然后，内层材料注射单元开始经由内层材料通道将内层材料注射到模腔中。然后在表面层材料通道中的表面层材料上施加保持压力期间并且表面和内层材料注射单元彼此流体连通的情况下，在内层材料注射单元处实现回拉冲程。在延迟间隔之后，检测指示内层材料的回拉后压力的至少一个物理参数，并且基于由相对于阈值压力的至少一个物理参数指示的回拉后压力产生回拉有效性的指示符。

Description

具有回拉后压力监测的多层制品的注射模制
技术领域
本公开涉及多层制品的注射模制，并且更具体地涉及具有回拉后压力监测的多层制品的注射模制。
背景技术
模制机可引导熔化的模制材料(例如熔化的塑料或树脂)流通过分配网络(例如热浇道)以用于通过喷嘴分配到模具中。熔融模制材料的分配可在例如注射模制期间发生。熔融模制材料可以从喷嘴以基本上环形或圆柱形流分配。例如，在具有大致管状形状的制品(例如适于随后吹塑以形成容器(例如塑料饮料瓶)的预成型件)的注射模制期间，可将环形或圆柱形流分配或注入模腔中。当所述流进入模腔的浇口时，所述流可为或可变成环形，且可扩展以围绕模腔的芯插入件部件。
可使用具有用于同时分配多个相应材料层的多个通道的多通道共注射喷嘴来形成多层模制制品。例如，共注射喷嘴可同时分配表面层(或“表层”)材料的环形内部和外部熔体流以及夹在内部和外部流之间的内层(或“芯层”)材料的环形流。表面层材料例如可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。内层材料可以例如包括尼龙或适于保护模制制品的后续内容物免受外部污染(例如氧化)的阻隔材料(例如除氧剂材料)。
可能需要将内层并入模制制品的仅某些区域中，例如仅并入预成型件的主体区域(侧壁)中，而不并入其它区域中，例如预成型件的封闭基底区域或颈部修整区。此外，可能希望将内层材料完全包封在表面层材料内。例如，最终用于容纳食品或饮料的模制制品可以具有由非食品级材料(例如由回收塑料制成的材料)制成的内层。如果内层无意中暴露于容器的内表面，则由于非食品级材料中的杂质而可能损害消费者的安全性。
通常不希望多层模制制品的表面层从模制制品或从由其吹塑的容器中分层和分离。这种分层和分离可以被认为在美学上是无吸引力的。此外，如果存在于容器壁的内侧上，分层和分离会损害消费者的安全，例如在分层材料的碎片破裂成包含的食品或饮料的情况下。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于模制多层制品的注射模制机，其包含：具有表面层材料通道和内层材料通道的共注射喷嘴；表面层材料注射单元；内层材料注射单元；模腔；以及控制器，其可操作以：使所述表面层材料注射单元开始经由所述表面层材料通道将表面层材料注射到所述模腔中；然后使所述内层材料注射单元开始经由所述内层材料通道将内层材料注射到所述模腔中；然后在由表面层材料注射单元对表面层材料通道中的表面层材料施加保持压力期间，并且在表面层材料注射单元和内层材料注射单元经由表面层材料通道和内层材料通道彼此流体连通的情况下，使得在内层材料注射单元处发生回拉冲程以减小内层材料的压力；然后在延迟间隔之后，检测指示内层材料注射单元处的内层材料的回拉后压力的至少一个物理参数；以及基于由所述至少一个物理参数指示的所述回拉后压力与阈值压力的关系来产生回拉有效性的指示符。
在本公开的另一方面，提供了一种模制多层制品的方法，包括：提供模腔、表面层材料注射单元、内层材料注射单元和具有表面层材料通道和内层材料通道的共注射喷嘴；使所述表面层材料注射单元开始经由所述表面层材料通道将表面层材料注射到所述模腔中；然后使所述内层材料注射单元开始经由所述内层材料通道将内层材料注射到所述模腔中；然后在由表面层材料注射单元对表面层材料通道中的表面层材料施加保持压力期间，在表面层材料注射单元和内层材料注射单元经由表面层材料通道和内层材料通道彼此流体连通的情况下，使在内层材料注射单元处发生回拉冲程以减小内层材料的压力；然后在延迟间隔之后，检测指示内层材料注射单元处的内层材料的回拉后压力的至少一个物理参数；以及基于由所述至少一个物理参数指示的所述回拉后压力与阈值压力的关系来产生回拉有效性的指示符。
在本发明的另一方面中，提供一种存储计算机可读程序代码的有形介质，其在由具有模腔、表面层材料注射单元、内层材料注射单元和具有表面层材料通道和内层材料通道的共注射喷嘴的模制机的控制器执行时使所述控制器：使所述表面层材料注射单元开始经由所述表面层材料通道将表面层材料注射到所述模腔中；然后使所述内层材料注射单元开始经由所述内层材料通道将内层材料注射到所述模腔中；然后在由表面层材料注射单元对表面层材料通道中的表面层材料施加保持压力期间，并且在表面层材料注射单元和内层材料注射单元经由表面层材料通道和内层材料通道彼此流体连通的情况下，使在内层材料注射单元处发生回拉冲程以减小内层材料的压力；然后在延迟间隔之后，检测指示内层材料注射单元处的内层材料的回拉后压力的至少一个物理参数；以及基于由所述至少一个物理参数指示的所述回拉后压力与阈值压力的关系来产生回拉有效性的指示符。
结合以下描述，其他特征将从附图中变得显而易见。
附图说明
参考附图将更全面地理解非限制性实施例，其中：
图1是用于模制多层预成型件的注射模制机的透视图；
图1A是图1的注射模制机的注射单元部件的示意图；
图2是由图1的注射模制机模制的多层预成型件的透视图；
图3是图2的预成型件的纵向横截面；
图4是用于注射模制材料以形成图2和图3的预成型件的热浇道共注射喷嘴的一部分的纵向横截面；
图5是用于在单个模制循环过程中形成图2的预成型件的图1的模制机的操作流程图；
图6、图7、图8、图9和图10是图4的喷嘴和相关联的模腔在单个注射模制循环期间各个阶段的纵向横截面的示意图；
图11是示出塑料瓶的一部分的透视图，其具有由图1的注射模制机模制的有缺陷的预成型件产生的缺陷；
图12是具有由图1的注射模制机模制的有缺陷预成型件产生的另一缺陷的另一塑料瓶的剖面基座部分的透视图；
图13是图12的剖面基座部分的下侧的透视图，示出了瓶子的基座部分中的另一个缺陷；
图14和图15分别是图4的喷嘴和相关模腔在单个注射模制循环期间的不同阶段的纵向横截面示意图，其示出了图11、图12和图13中所示缺陷的可能原因；
图16、图17、图18和图19示意性地描绘了在通过图1的模制机模制有缺陷多层制品期间在四个连续时间点处的纵向横截面中的图4的模腔的一部分；
图20是与图1的机器相比具有降低的生产上述类型的有缺陷多层模制制品的风险的注射模制机的透视图；
图21是用于模制具有降低的缺陷风险的多层制品的图20的注射模制机的控制器的操作的流程图；
图22是示出在单个注射模制循环期间图1的模制机的内层材料注射单元的驱动元件的位置和相关参数的曲线图；
图23示意性地描绘了在模制循环的操作的回拉阶段期间图20的注射模制机的一部分；并且
图24示出了可显示于图20的注射模制机的人机接口上的示例图形用户接口。
附图不一定是按比例绘制的，并且可以通过虚线、图形表示和片断图来说明。在某些情况下，可能已经省略了对于理解这些实施例而言不必要的或致使其他细节难以察觉的细节。
具体实施方式
在本文中，术语“示例性”的任何使用应被理解为表示“示例”，而不必表示该示例以某种方式是优选的或最佳的。诸如“向下”、“向右”和“向左”的术语可用于描述本说明书中的一些实施例的特征，但不应理解为必然意味着制造或使用期间实施例的取向。这里使用的术语“监测”可以指“周期性地确定”，而不必指“连续监测”。
图1以透视图描绘注射模制机100。示例性注射模制机100用于模制多层制品，具体来说预成型件，例如图2的示例预成型件200(下文描述)。
图1中所描绘的注射模制机100包含外壳102，所述外壳102容纳夹具单元、固定压板、可移动压板和安装在其间的模具，在图1中都看不到所述夹持单元、固定压板、可移动压板和安装在其间的模具。注射模制机100进一步包括第一和第二注射单元104和106，其分别用于塑化(熔化)和注射表面层材料和内层材料(两者均为模制材料的形式)，且其在本文中可相应地分别称为表面层材料注射单元104和内层材料注射单元106。表面层材料例如可以是PET。内层材料可以例如是尼龙、阻隔或氧清除材料，或具有着色剂添加剂的PET材料。在本示例中，注射单元104和106中的每一者包括挤压机，所述挤压机使用往复螺杆作为驱动元件以经由热浇道将模制材料注射到模腔中。本实施例的内层材料注射单元106在下面描述的图1A中更详细地示出。
图1的控制器108尤其基于人类操作员输入或基于预设控制序列等来控制注射模制机100的操作。在本实施例中，控制器108包括与易失性或非易失性存储器通信的至少一个处理器，所述易失性或非易失性存储器存储存储在有形介质(例如ROM、光盘、USB驱动器或磁存储介质)上的计算机可读程序代码。在一些实施例中，计算机可读程序代码可以经由通信地耦合到网络(例如，诸如因特网的广域网)的调制解调器或通信适配器传输到存储器。控制器108例如可以是工业PC，例如具有CoreTMi处理器的/>model CP22xxPanel PC。控制指令可以由人类操作员经由人机接口(HMI)109输入，人机接口109例如可以是形成控制器108的一部分或联接到控制器108的多功能触摸屏。HMI 109可显示各种图形用户接口(GUI)屏幕，其用于控制或监测与内层材料注射单元106处的回拉有关的模制过程的方面，如下文将描述。
外壳102内的热浇道界定通道网络，所述通道网络用于将熔融表面层材料和熔融内层材料从注射单元104和106分别输送到多个多通道喷嘴中的每一者，如下文所描述。每个喷嘴位于模具中限定的相关模腔附近。每个模腔是待模制的制品形状的负形(空间)，在该实施例中为图2的预成型件200。可由模制机100同时填充的模腔的数目通常大于一且可在实施例之间变化。
图1A示意性地描绘与注射模制机100的其它部件隔离的图1的内层材料注射单元106。注射单元106包括容纳在挤出机筒112中的螺旋往复螺杆110(驱动元件的形式)。筒112可以被选择性地加热，并且具有用于接收例如颗粒形式的内层材料466的入口(未明确示出)。螺杆110可在加热的筒112内旋转以混合和塑化内层材料。出口喷嘴阀113可由控制器108(图1)选择性地打开或关闭以在内层材料注射单元106与下游热浇道之间选择性地建立流体连通。在图1A中，阀113处于打开位置。
图1A的注射单元106还包括注射致动器114，或以其它方式与注射致动器114相关联。注射致动器114(或简称为“致动器114”)被配置为使螺杆110在机筒112内纵向往复运动以实现内层材料注射单元106的注射和恢复操作阶段。在本实施例中，致动器114包括容纳在液压缸118中的活塞116。活塞116连接到驱动螺杆110的杆120上。杆120可以是螺杆110的中心轴111的延伸部。
所示的致动器114由控制器108控制。为了开始注入熔化的内层材料466，控制器108可以使作用在活塞116的面117上的“孔侧”压力PB超过在活塞116的相对侧上的“杆侧”压力PR(其中PR可以是零或环境压力)与在螺杆110的尖端121上向上游推回的熔体的塑料压力PP的总和。一对压力传感器122和124被配置为(例如，被定位成并且与控制器108通信地联接)分别动态地感测缸侧压力PB和杆侧压力PR并且将该信息中继至控制器108。
由图1的注射模制机100产生的示例预成型件200在图2中以透视图展示且在图3中以纵向横截面示出。如所示，预成型件200具有细长主体202、半球形封闭基部204和颈部修整206。该示例性预成型件的颈部修整206包括各种外部特征，包括用于接收和保持封闭件的螺纹208，例如螺纹盖、防盗卷边210和支撑凸缘212。
如图3最佳所示，预成型件200主要由表面层材料455制成，除了由内层材料466构成的圆柱形内段224。在所示实施例中，内段224完全由表面层材料455包封。图2和图3中的预成型件200的取向是倒置的，即与基部204相对的开口端226指向下。这不一定是实际上由模制机100或替代机器实施例模制预成型件的取向。
图2和图3的预成型件200由通过热浇道的相关联多通道共注射喷嘴400注射到模腔中的熔融表面层材料455和熔融内层材料466形成。图4以纵向横截面描绘共注射喷嘴400的一部分。喷嘴400的所描绘部分是喷嘴的最下游端，包括喷嘴尖端402，熔体从喷嘴尖端402排出到模腔中。
在本实施例中，喷嘴400是由三个嵌套部件形成的组件：最内侧喷嘴插入件404、中间喷嘴插入件406和最外侧喷嘴插入件408。在可选实施例中，喷嘴可以以其它方式形成，例如，作为使用诸如直接金属激光烧结(DMLS)的增材制造技术制成的整体部件。示例性喷嘴400具有基本上圆柱形的形状，其每个部件喷嘴插入件404、406和408也是如此，但这不是必需的。
图4的喷嘴400限定用于输送熔体的三个通道。
由最内部的喷嘴插入件404限定的第一中心设置的通道424提供用于将从第一注射单元104接收的熔融表面层材料轴向地朝向喷嘴尖端402传送的通道。通道424还容纳可轴向往复运动的阀杆432，该阀杆432在本实施例中用于控制两种类型的熔体(即表面层材料和内层材料)的流动，如下所述。具体地，通道424和阀杆432共同限定环形通道，表面层材料可流动通过该环形通道，直到熔体清除阀杆432的端部(当阀杆432处于图4的完全缩回位置时)并作为大致圆柱形流离开出口444。在离开出口444时，熔体进入喷嘴组合区域429以与一个或多个其它熔体流组合，如下文将描述。通道424可以被称为内部通道424，并且出口444因此可以被称为内部出口444。
第二，基本环形的通道426限定在最内部喷嘴插入件404和中间喷嘴插入件406之间。第二通道426将从第二注射单元106接收的熔化的内层材料轴向地朝向面向内的环形出口446传送。在离开环形出口446时，环形熔体流流入喷嘴组合区域429以与一个或多个其它熔体流组合。通道426可以被称为中间通道426，并且出口446可以相应地被称为中间出口446。
第三，基本上环形的通道428限定在中间喷嘴插入件406和最外侧喷嘴插入件408之间。第三通道428将从第一注射单元104接收的表面层材料输送到面向内的环形出口448。在离开出口448时，排出的熔体进入喷嘴组合区域429，在那里它可以与一种或多种其它熔体流组合。通道428可以被称为外部通道428，并且出口448因此可以被称为外部出口448。在本实施例中，外部通道428基本上与中间通道426和内部通道424中的每一个同心。
应了解，借助于上述喷嘴结构、内部、中间和外部通道424、426和428均将模制材料的相应流供应或馈送到组合区域429，所述组合区域429可因此称为“材料组合区域”。由于它们输送的材料，内部和外部通道424、428可替代地称为表面层材料通道。类似地，中间通道426也可称为内层材料通道。
阀杆432用于控制模制材料流入组合区域429且因此流入与喷嘴400相关联的模腔中。阀杆432由控制器108通过致动器(未示出)控制，该致动器使阀杆432在四个位置或止挡的至少一个子集之间往复运动。
第一阀杆位置是图4所示的完全打开位置，其中阀杆的远端433位于轴向“止挡3”处。在此位置中，阀杆432不阻碍模制材料从内部出口444、中间出口446或外部出口448中的任一者流动。该阀杆位置在此被称为位置3，数字3表示打开的(未阻塞的)喷嘴出口(即，出口444、446和448)的数量。
第二位置是大部分打开的位置，其中阀杆432的端部433前进(在图4中向下)到标记为“止挡2”的轴向位置。当阀杆432处于该位置时，其阻塞(关闭)内部出口444，从而防止表面层材料从其流出。中间出口446和外部出口448保持打开。该阀杆位置在本文中称为位置2，数字2表示打开的喷嘴出口(即出口446和448)的数量。
第三位置是大部分关闭的位置，其中阀杆432的端部433前进到图4中标记为“止挡1”的轴向位置。当阀杆432处于该位置时，其阻塞内部出口444和中间出口446，从而分别防止表面层材料和内层材料从其中流出。外部出口448保持未阻塞，允许表面层材料从注射单元104流入组合区域429。该阀杆位置被称为位置1，反映了在该位置打开的单个喷嘴出口(出口448)。
最后，第四位置是完全关闭位置，其中阀杆432的端部433在浇口区域430内前进到图4中标记为“止挡0”的轴向位置。当阀杆432处于此位置时，其阻塞内部出口444、中间出口446和外部出口448中的每一者，借此防止模制材料从那些出口中的任一者流动。该阀杆位置可以被称为位置0，数字0反映打开的喷嘴出口的数量(即没有)。
为了有效地阻挡来自出口444、446和/或448的熔体流，阀杆432和这些出口中的每一个之间的间隙可以例如为微米级。间隙可基于例如相应通道424、426和428中的熔融模制材料的粘度、紧接在阀杆432上游的喷嘴400内的熔体的压力和其它因素而在实施例之间变化。
在图5中以流程图的形式描绘用于在单个注射模制循环期间共注射具有内层区段224的多层模制制品的模制机100的操作500。将结合图6-10描述操作500，图6-10以纵向横截面示意性地描绘在单个注射模制循环期间在预成型件200的各个形成阶段图4的喷嘴400的一部分和相关联模腔800的至少一部分。
参照图6，在注射模制循环开始时，喷嘴400的阀杆432处于位置0，即完全关闭位置。在该位置，阀杆432阻塞(即关闭)内部出口444、中间出口446和外部出口448，从而防止任何表面层材料455或任何内层材料466流动。与喷嘴400相关联的模腔800(仅在图6中部分展示)最初是空的，其中来自先前模制循环的任何预成型件已被排出，其限定预成型件200的形状中的负空间。
在图6所示的实施例中，可以看出，直接在中间出口446上游的中间通道426的远端最初包含少量的表面层材料455。这与中间通道426旨在将内层材料466从注射单元106朝向模腔800传送的事实无关。通道426的远端在前一模制周期结束时用表面层材料455填充的方式和这样做的基本原理在下面描述。
参照图5，在第一操作502中，阀杆432从位置0(完全关闭位置)移动到位置3(完全打开位置)，并且开始通过注射单元104(图1)注射表面层材料455。表面层材料455通过内部和外部通道424和428注入，以便使流速最大化，进而使操作502的注入持续时间最小化。值得注意的是，其他注射单元106在操作502中还没有被启动，即，还没有使内层材料从中间出口446流出。模制材料的初始流动仅限于表面层材料455，因为其将最终占据预成型件200的颈部修整区206，在本实施例中，其应保持不含任何内层材料。
图7描绘了在图5的操作502期间喷嘴400和模腔800的状态。如图所示，来自内部和外部通道424和428两者的表面层材料455经由浇口区域430流入模腔800中。应该理解的是，从内部通道424流过中间出口446的表面层材料455的流可能具有夹带或“拖动”来自出口446的一些材料的趋势。有利地，考虑到占据通道426远端的少量表面层材料455，在这种情况下，被拖动的材料也将是表面层材料455。因此，在当前模制循环期间表面层材料455的初始流动保持不受任何内层材料466的污染。由于这个原因，中间通道426的远端在先前的注射模制循环结束时使用下面将描述的机构填充有少量的表面层材料455。
在随后的操作506(图5)中，控制器108使阀杆432移动到位置2，如图8所示。另外，控制器108触发由注射单元106将内层材料466从喷嘴400的中间出口446注射到模腔800中，即开始注射内层区段224(图2和图3)。参照图1A，触发需要充分地增加注射致动器114的孔侧压力PB，以使活塞116和螺杆110沿下游方向(即，向图1A中的右侧)平移。参照图8，进入模腔800的内层材料466与表面层材料455一起流动，表面层材料455继续从外部通道428注入。
在随后的操作508(图5)中，终止从出口446注入内层材料466，从而完成内层区段224的形成。在图9中未明确示出但在图3中示出的区段224的后缘可能出现一些较小的“拖尾”(变薄或逐渐变细)。表面层材料455继续从保持开放的外部出口448流动。应当理解，图5的操作506和508共同导致图2和图3的内层区段224的形成。
随着内层区段224的形成已经完成，控制器108使注射单元104降低表面层材料注射的速率。这样做是因为，此时，模腔800已经几乎充满了模制材料。继续供应表面层材料注射的基本原理是填充当模制制品(预成型件200)随时间冷却、收缩和硬化时可在模腔800中形成的任何间隙。
随着中间出口446打开并且表面层材料注射单元104处于“保持阶段”，其中表面层材料455仍然处于正压力下并且从外部出口448流动(虽然缓慢)，控制器108使内层材料注射单元106稍微回拉(操作510，图5)。回拉具有降低挤出机筒112和中间通道426内的内层材料466的压力的效果。减小的压力又允许少量加压表面层材料455流入中间通道426的远端。应当理解，该流动的方向是上游方向，即与注入阶段(上述图5的操作506)期间穿过通道426的中间层材料466的流动的正常方向相反。为此，在操作510中用表面层材料455填充通道426的远端可称为“回填”。回填是出于上述原因而进行的。
最后，在操作512(图5)中，控制器108使阀杆432返回到其初始的完全关闭位置，即位置0。这种封闭具有在中间通道426的远端捕获少量表面层材料的效果，为下一个模制周期做准备。结果，在操作512结束时喷嘴400的状态将与其图6的初始状态相同。
应了解，图5的操作500可在模制机的替代实施例中以不同方式实现。例如，在操作506中，杆432可以保持在位置3而不是移动到位置2，表面层材料455从喷嘴400的内部和外部出口444、448而不是仅从外部出口448注射。在操作510中，阀杆可以是位置3而不是位置2，从而不仅从外部出口448而且从内部出口444供应用于回填的表面材料455。基于模制机的共注射喷嘴的设计，操作500的方面也可稍微不同于图5中所示的方面。举例来说，在一些实施例中，共注射喷嘴在阀杆与中间出口和外部出口中的每一者之间具有间隙环。这样的实施例仍然可以实现它们的中间通道的远端的回填，即使它们的阀杆不能机械地阻塞中间或外部出口或在中间通道的远端处机械地捕获表面层材料455，如操作512中所述。
发明人已观察到，由通过模制机100或通过使用类似技术的类似注射模制设备制成的多层预成型件吹塑的一些容器可在使用期间分层和分离。特别地，已经观察到模制材料的薄层远离或脱离吹塑瓶的内表面和外表面中的一个或两个。在图11至图13中示出了这种缺陷的三个示例。
图11是显示已由预成型件200吹塑的塑料瓶600的一部分的透视图。在图11中，瓶600示出为部分地填充有可消耗饮料602，例如水。可以看到已经从瓶壁的内表面上的区域606脱离的模制材料的分层部分604粘在(悬挂在)瓶内表面上。在该示例中，分层部分604是具有不规则形状的分离的薄膜。分层部分604可以被认为在美学上是无吸引力的，并且在消费者无意中摄取它的情况下可能构成窒息的危险。此外，如果该分层部分604包含非食品级材料(例如含有杂质的再循环内层材料)，该分层部分604可能污染液体602而可能损害消费者安全。
图12是具有分层部分702的另一塑料瓶700的剖面基座部分的透视图，该分层部分702包括已从瓶700的内表面的区域703分离的薄膜。在该示例中，分层部分702具有扭曲的杯形形状，并在瓶底的中心浇口部分704处保持部分地附接到瓶700。分层部分702具有至少一些上述缺点。
图13是图12的塑料瓶700的下侧的透视图，示出了又一个分层部分706，其在这种情况下位于瓶700的外表面上。分层部分706的一部分已经从瓶700分离和断开。与图11和图12中的分层部分一样，图13的分层部分706可被认为在美学上无吸引力。此外，已从瓶700断开的分层材料的任何碎片可产生可能对环境有害的塑料或微塑料污染。
发明人已经确定，这些示例中的分层部分604、702和706由内层模制材料构成。发明人相信，注射模制机100的操作的先前未认识到的问题已导致瓶600、700的表面上的内层材料的不合需要的膜。更具体地说，发明人相信，尽管在预成型件模制的注射阶段结束时进行“回拉”操作510(图5)，但对模制预成型件的热浇道喷嘴400的中间通道426的回填至少部分不成功。怀疑这可能是由于以下原因造成的：表面层材料455的出乎意料的高粘度导致比预期的材料流速慢；在有待回填的远端的上游的中间通道426中的异常收缩；在向表面层材料455施加“保持”或填充压力期间，表面层材料注射单元104的过早停用；出口喷嘴阀113的过早关闭；或这些的组合。上述列表不一定是穷举的。不管缺陷的原因如何，相信在随后的注射模制循环期间，来自中间沟道416的远端的至少一些内层材料466被夹带到浇口区域430中且形成多余的表面层膜。
图14到图19描绘可导致模制预成型件上的内层材料466的多余膜或表层的模制机100的操作。参照图14和图15，热浇道喷嘴400和模腔800的部分描绘为注射模制循环开始时不同时间点处的纵向横截面。如图6所示，图14的阀杆432处于位置0，即完全关闭位置，并且模腔800(仅部分示出)是空的。然而，图14与图6的不同之处在于图14的中间通道426的远端仅包含中间层材料466。换句话说，图14示出了当前一模制周期的图5的回拉操作510未能实现用少量表面层材料455回填中间通道426的远端时喷嘴400的状态，如图6所示。
转到图15，示出了在图5的操作502期间喷嘴400和模腔800的状态。在该操作中，阀杆432从位置0(完全关闭位置)移动到位置3(完全打开位置)，并且开始由注射单元104经由内部和外部通道424和428注射表面层材料455。值得注意的是，流过中间出口446的来自内部通道424的表面层材料455的流夹带或“拖拽”来自出口446的一些内层材料466。更具体地，夹带的内层材料466的小球494在该示例中已经自由破碎并且已经被携带穿过材料结合区域429朝向模腔800。应了解，中间层材料466的此小球494可被视为模制材料的初始流的污染物，所述模制材料旨在排他地为表面层材料455。
图16到图19示意性地描绘在图5的操作502期间在四个连续时间点处的纵向横截面中对应于预成型件200的弯曲关闭端204的模腔800的一部分。图16至图19示出“喷泉流”效应可将内部模制材料466的夹带小球494转变成模制预成型件的内表面和外表面上的薄膜的方式。
图16示出了在晚于图15所示的时间点的模腔800。如图所示，内层材料466的小球494借助于喷泉流而前进到表面层材料455的前进流的前缘，如下所述。
图17示出了在晚于图16所示的时间点的模腔800。模腔(即，通道)中心处的模制材料流动得比模腔周边处的模制材料快。在到达流动的前缘时，最快流动的模制材料的中心流横向地或“喷泉”地散布到模腔壁。这种所谓的“喷泉流”在图17中由虚线箭头FF表示。结果，在熔体流的前缘处的内层材料466横向展开，此时其与模腔800的模腔表面802和芯表面804接触。
因为模腔800的腔和芯表面802、804与流动到其中的熔融模制材料相比是冷的，所以无论哪种模制材料首先接触那些表面都倾向于立即冷却并粘附到其上。在这种情况下，喷向空腔壁的内层材料466首先接触这些表面并粘附到其上。为此，内层材料466的膜开始在预成型件200的内表面和外表面上形成，所述预成型件200在模腔800内成形。
在图18中，模制材料已进一步流入模腔800中。内层材料466的小球494在纵向维度上显著变平并继续横向展开，添加到在模腔壁上形成的内层材料466的薄膜上。
在图19中，模制材料流已经进一步前进到模腔800中。在此阶段，大部分内层材料466包括沿着模腔壁的薄膜或“表层”。在此实例中，膜的大部分位于预成型件的浇口区域附近，即沿着模腔表面的弯曲部分810和沿着模腔800的芯表面的弯曲部分812。
内层材料466的多余膜的精确位置和厚度可在实施例之间变化，甚至在给定实施例的注射模制循环之间变化，这取决于夹带了多少内层材料466(见图15)以及夹带的材料466如何被带入模腔800中。在一些情况下，膜可主要或专门形成在预成型件的外表面上，即在模腔的腔侧上。在其它情况下，膜可主要或专门形成在预成型件的内表面上，即在模腔的芯侧上。膜可以仅局限于预成型件的一些部分并且可以呈现不可预测的形状。考虑到这些变量，可能难以单独基于视觉检查来检测膜的存在，特别是当表面层材料的颜色和内层材料的颜色相似或相同时。
不管多余膜在模制预成型件上的确切位置如何，随后将预成型件吹塑成容器(例如瓶)可使膜整体或部分地与容器的其余部分分层和分离。当内层材料466和表面层材料455彼此没有很好地结合时，例如在尼龙和PET的情况下，这种分层和分离是特别可能的。结果，可能发生上文关于图11-13所述的问题。此外，因为将预成型件吹塑成容器可能发生在稍后的日期并且可能发生在与预成型件的注射模制不同的位置处，所以存在在检测到问题之前可能产生许多批次的有缺陷预成型件的一些风险。
图20是注射模制机100′的透视图，所述注射模制机100′具有减少的产生上述类型的有缺陷多层模制制品的风险。注射模制机100′在许多方面类似于图1的注射模制机100。举例来说，机器100′经设计以模制相同类型的多层制品，明确地说，图2和图3的预成型件200。模制机100′的一些部件可与上述模制机100的部件相同。这些包括外壳102和至少一些所容纳的子部件(即，夹具单元、固定压板、可移动压板和安装在其间的模具，在图20中没有明确地描绘这些部件)、表面层材料注射单元104和内层材料注射单元106。注射模制机100′的这些部件中的每一个使用与上文所用相同的标号来指代，以反映所述部件可与其机器100的对应部件相同的事实。
注射模制机100′的其它部件被配置为与模制机100的其对应部件不同地操作，以减少模制上述类型的有缺陷预成型件的风险。在该实施例中，这些部件包括控制器108′和HMI 109′。按照惯例，这些部件在本文中由用于识别其在模制机100中的对应部件的参考数字的变化形式来表示，即相同参考数字但具有所附撇号(“撇号(prime)”)(′)符号。
图21以流程图的形式描绘图20的注射模制机100′的控制器108′的操作1000，其用于促进模制具有减小的上述类型缺陷的风险的多层制品。下面将结合图22至图24描述操作1000。图22是示出图20的内层材料注射单元106的输出喷嘴113和驱动元件(往复螺杆110)在单个注射模制周期内的位置的曲线图(分别为曲线1104和1102)。图22还描绘了在注射单元106的注射致动器114处的孔侧压力PB和杆侧压力PR，通过其使螺杆110往复运动(分别为曲线1106和1108)。图23示意性地描绘在回拉操作期间注射模制机100′的一部分。图24示出了可显示于图20的人机接口(HMI)109′上的示例图形用户接口(GUI)1200，其用于配置控制参数并监测模制机100′处的回拉和/或回填操作的状态。
总的来说，图20的注射模制机100′与注射模制机100的不同之处至少在于，机器100′被配置为在已实现回拉冲程之后检测指示内层材料注射单元106处的内层材料466的压力的至少一个物理参数(本文中称为“回拉后压力”)。发明人已确定，低于预期的回拉后压力可指示内层材料通道426的远端用表面层材料不充分回填，且因此具有多余内层材料膜的有缺陷预成型件的风险高于正常风险。因此，当发现回拉后压力低于最小阈值压力时，可以在HMI 109′处产生指示符以告知操作者该风险。
响应于该指示符，操作员可以手动采取补救动作以增加有效回填的可能性。所述补救动作可以包括以下中的一个或多个：增加回拉停留时间；增加内层材料注射单元106处的回拉容积(冲程长度)；增加表面层材料注射压力和/或保持时间；增加内层材料注射单元106处的回拉冲程的速度；增加用于喷嘴400处的表面层材料455的辅助通道在回拉开始时打开的速度(该补救动作假定所讨论的实施例具有这样的辅助通道，其不必在所有实施例中都存在)；或这些的组合。控制器108′可操作为自动采取补救动作或其子集。因此，机器100′可以生产比机器100更少批次的有缺陷制品。此外，可以减少对用于检测这种缺陷的人类视觉检查的依赖。
假定在图21的操作1000开始时，注射模制机100′准备开始如上文结合图5所述的注射模制循环。因此，内层材料注射单元106的往复螺杆110处于装料位置，准备注射塑化内层材料466的射料，如图22所示(例如参见曲线1102，时间T0)。
最初，控制器108′(图20)使表面层材料注射单元104开始经由共注射喷嘴400的表面层材料通道428将表面层材料455注射到模腔800中(操作1002，图21)。操作1002可以例如要求从控制器108′向表面层材料注射单元104发出用于打开输出喷嘴阀115并使与单元104相关联的注射致动器开始注射的合适的命令和/或控制信号。在图22中未明确示出的表面层材料455的注入可以根据上述图5的操作502来执行，并且可以具有上述图7所示的结果。注射可在执行后续操作1004(下文描述)之前持续某一时间段。
随着表面层材料注射单元104进行表面层材料455的注射，控制器108′接着使内层材料注射单元106开始经由共注射喷嘴400的内层材料通道426将内层材料466注射到模腔800中(操作1004，图21)。类似于操作1002，操作1004可要求从控制器108′向内层材料注射单元106发出用于打开输出喷嘴阀113并使致动器114开始注射的适当命令和/或控制信号。
在图22的示例性实施例中，可以看出，内层材料注射单元106的输出喷嘴阀113刚好在时间T0之后打开(参见曲线1104，表示由控制器108′产生的用于控制阀113的位置的控制信号)。在延迟之后，内层材料466的注射在时间T1开始(图22)。该延迟确保材料注射单元104最初将足够的表面层材料455注射到模腔800中的足够时间，以使颈部修整206(图2)仅由表面层材料455组成或主要由表面层材料455组成。
在本实施例中，注射致动器114(图1A)通过将孔侧压力PB增加到足以开始向前驱动往复式螺杆110而开始注射(见图22，曲线1106，刚好在时间T1之前；为清楚起见，图22中将螺杆110的注射描绘为曲线1102随时间的下降趋势)。在整个共注射阶段1110，即从时间T1到时间T2(图22)，继续注射内层材料466。为了清楚起见，在所示实施例中，在共注射阶段1110结束之前，孔侧压力PB开始下降，因为注射速率朝向该阶段的结束减慢。共注射操作1002可分别根据上文所述的图5的操作506和508来起始和结束，且可具有类似于上文所述的图8中所描绘的结果。
在共注射阶段1110(图22)结束时，表面层材料455经由通道428注射到模腔800中的速率显著减慢(未明确展示)。原因是，到此时，模腔800已几乎填充有模制材料。具体地，表面层材料注射单元104可以进入操作的“保持阶段”。在操作阶段中，表面层材料注射单元104向表面层材料455施加足够的“填充压力”或“保持压力”，以在模制制品(预成型件200)随时间冷却、收缩和硬化时填充模腔800内出现的任何间隙。
应当理解，在该阶段，注射单元106、104的喷嘴输出阀113、115分别仍处于打开状态(见图23)。结果，表面和内层材料注射单元104和106经由热浇道399的喷嘴400的表面和内层材料通道428、426彼此流体连通。换句话说，可认为流体连通路径经由热浇道399、通道428、426和喷嘴400的材料组合区域429存在于表面和内层材料注射单元104和106之间。
接下来，当表面层材料注射单元104继续在表面层材料通道428中的表面层材料上施加保持压力，并且如上所述表面层材料注射单元104和内层材料注射单元106彼此流体连通时，控制器108′使得在内层材料注射单元106处发生回拉冲程(操作1006，图21)。回拉冲程的目的是降低内层材料注射单元106及其下游的内层材料466的压力。这样做是为了允许来自喷嘴400的表面层材料通道428的加压表面层材料455回填内层材料通道426的远端，如前面结合图10所述。图23中描绘注射模制机100′的本实施例的操作1006中的回拉效应。
图23示意性地描绘注射模制机100′的一部分，其包含注射单元104、106、热浇道399、单个共注射喷嘴400的一部分和相关联模腔800的一部分。图23说明在图21的操作1006期间模制材料流过所说明的部件的方式。
在本实施例中，往复式螺杆110在内层材料注射单元106处的回拉通过充分减小注射致动器114的孔侧压力PB以开始回拉而开始(图1A)。在所描述的实施例中，回拉开始于时间T2并结束于时间T3。该间隔被称为回拉阶段1120(图22)。在该阶段期间，往复螺杆110在表示为LPB(图22)的回拉冲程长度上沿相反方向(即图1A中的左侧)移动。回拉冲程限定了等于回拉冲程长度LPB乘以螺钉110的头部121的横向投影面积的回拉容积VPB。如图22所示，在回拉开始时(时间T2)，孔侧压力PB可以大于杆侧压力PR。这是由于此时显著的塑料压力将螺钉110的尖端121推回。
在回拉阶段1120(图22)结束时，本实施例的注射模制机100′将往复螺杆110保持在回拉位置中一段称为回拉停留时间或回拉停留阶段1130的时间(图22的时间T3到时间T4)。此间隔为喷嘴400内的塑化模制材料455和466提供时间以在内层材料注射单元106处与内层材料466的减压反应。具体地，回拉停留阶段1130旨在允许来自外部通道428(并且在一些实施例中，内部通道424，假定内部出口444在相关时间打开)的表面层材料455回填内层材料通道426的远端，例如如先前结合图10所述。
应当理解，如果回填是成功的，例如如图23中的箭头477所示，则内层材料注射单元106处的内层材料的压力应当在回拉停留阶段1130期间由于在通道426内向上游流动的材料而增加。相反，如果回填不成功，则在回拉停留阶段1130期间，内层材料注射单元106处的内层材料466的压力将不会增加相同的程度，或者根本不可能增加。如前所述，不成功回填的可能原因可能包括：表面层材料455的出乎意料的高粘度；在有待回填的远端的上游的中间通道426中的异常收缩；对表面层材料455施加“保持压力”的表面层材料注射单元104的过早停用；出口喷嘴阀113的过早关闭；或这些的组合。
为了确定回填操作(或更一般地，回拉操作)的有效性，控制器108′触发对指示内层材料注射单元106中的内层材料466的回拉后压力PPB的至少一个物理参数的检测。在本实施例中，在回拉后延迟间隔已经过去之后，就在回拉停留阶段1130结束之前执行该操作(操作1008，图21)。在本实施例中，在表面和内层材料注射单元104和106仍然彼此流体连通并且保持压力仍然由表面层材料注射单元104施加的情况下执行检测。
在一些实施例中，检测到的物理参数是回拉后压力PPB本身。这可以例如在注射单元结合有适于直接测量回拉后压力PPB的传感器时进行，例如位于挤出机筒内驱动元件下游的传感器。
因为本实施例缺少这种传感器，所以基于两个检测到的物理参数，即注射致动器114处的孔侧压力PB和杆侧压力PR，如下计算回拉后压力PPB。在回拉冲程已经完成并且延迟间隔已经过去之后，在螺杆110处于静止位置的情况下分别使用传感器122和124动态地检测PB和PR值。检测刚好在内层材料注射单元106输出喷嘴阀113关闭之前进行，即刚好在本实施例的图22中的时间T4之前进行。使用这些值，根据公式PPB＝(PB*AB–PR*AR)/ADE计算回拉后压力PPB，其中：
PB是致动器114处的孔侧压力
AB是在致动器114的孔侧上的活塞116的投影面积
PR是致动器114处的杆侧压力
AR是致动器114的杆侧上的活塞116的投影面积
ADE是注射单元106的驱动元件(螺钉111)的投影面积
应当理解，上述投影区域AB、AR和ADE中的每一个都被投影到与螺杆111的往复运动的尺寸横切的平面上。
此后，控制器108′基于由至少一个物理参数指示的回拉后压力PPB和阈值压力PT的关系产生回拉有效性的指示符(操作1010，图21)。在本实施例中，阈值压力PT是根据经验预定的最小阈值，并且指示符是正指示符或负指示符。当回拉压力PPB至少与最小阈值压力PT一样大时产生正指示符，指示中间通道426的远端的回填可能成功。当回拉压力PPB低于最小阈值压力PT时产生负指示符，指示回填处于部分或全部不成功的风险。
在本实施例中，通过在HMI 109′(图20)处显示的GUI来显示在操作1008中产生的指示符。图24中描绘了可显示指示符的示例GUI 1200。如图所示，GUI 1200包括多个面板，每个面板显示用于控制或监测相关机器参数的一组GUI结构。
第一GUI面板1202包括用于配置机器100′处的内层材料注射单元106的操作参数的GUI控件(例如，可编辑文本框字段)。这些控制措施包括：用于设定回拉停留阶段1130(图22)的持续时间的回拉停留时间字段1210；用于设定回拉容积的回拉容积字段1212，在此表示为模腔800的总容积的百分比；以及用于设定回拉速度的回拉速度字段1214，这里表示为最大回拉速度的百分比。
第二GUI面板1204包括用于配置机器100′的表面层材料注射单元104的操作参数的GUI控件(例如，可编辑文本框字段)。控制包括用于设定保持阶段的持续时间的保持时间字段1220和用于在保持阶段期间设定开始和结束表面层材料压力水平的保持压力字段1222和1224。在本实施例中，开始和结束保持压力表示为表面层材料注射单元104能够施加的最大保持压力的百分比。可选实施例可以以其它方式表示这些值，例如以诸如磅每平方英寸的绝对单位表示。
第三GUI面板1206包括用于监测图21的回拉操作1004的有效性的GUI结构。该示例GUI构造包括：阈值回拉后压力文本框字段1232，用于指定阈值回拉后压力PT；“当前”回拉后压力输出1234，用于显示最近检测到的回拉后压力值PPB；以及回拉有效性指示符1236，用于提供在图21的操作1006中执行的回拉的有效性的指示。在所示实施例中，阈值压力和当前回拉压力输出表示为表面层材料注射单元104能够施加的最大保持压力的百分比。可选实施例可以以其它方式表示这些值，例如以诸如磅每平方英寸的绝对单位表示。
GUI 1200可以包括其它GUI面板或构造，为了简洁起见将其从图24中省略。
在本实施例中，根据经验确定在字段1232中规定的最小阈值压力。举例来说，注射模制机100′的操作者可最初严密地检查由机器100′产生的预成型件是否存在如上所述的任何多余内层材料膜的证据。如果发现任何这样的缺陷，则可以选择性地配置面板1202和1204内的控制参数，直到在随后的射料(批次)中缺陷不再明显。
例如，在一个实施例中，可以如下调节控制参数。如果发现任何相关缺陷，则机器100′的第一重新配置可以是经由图24的字段1210增加回拉停留时间(即，图21的操作1008中引用的回拉后延迟间隔)。这种重新配置的基本原理是提供更多的时间来进行适当的回填。例如，这足以补偿比预期更粘的表面层模制材料455，并因此更慢地移动表面层模制材料455。在许多情况下，增加回拉停留时间可被认为是解决由不完全或不适当回填导致的任何可能缺陷的最佳方式，因此应首先尝试。操作者可以考虑这种与直觉相反的补救动作，这是由于铭刻的普遍信念是回拉停留时间应当总是保持固定。
一旦机器100′已经如此重新配置，则可以生产另一射料或一批制品并且检查这些制品。如果对制品的检查显示增加的回拉停留时间没有完全消除相关缺陷，则可以执行另一机器重新配置。特别地，可以通过适当配置回拉容积字段1212(图24)来增加回拉容积，这将导致适当调整回拉冲程长度LPB。增加回拉容积的基本原理是降低内层材料注射单元106处的压力以促进更好的回填。这可以被认为是在增加回拉停留时间之后补救缺陷的下一个最佳方法。
然后可以模制另一批制品，其具有增加的回拉容积设定。如果对这批模制制品的检查再次显示出一个或多个相关缺陷剩余，则可以进行进一步的机器重新配置。在此阶段，表面层材料注射单元104的保持时间和保持压力中的任一个或两个可经由字段1220、1222和/或1224(图24)增加。这种重新配置的基本原理是在层材料注射单元104处增加表面层材料455的压力，或者在单元104处保持该压力的持续时间，以促进改进的回填。这些可以被认为是在增加回拉停留时间和回拉容积之后重新配置机器100′的下一个最佳选项。
然后可以有效地利用重新配置的设定生产另一批制品。如果剩余任何缺陷，那么可通过经由GUI字段1214(图24)增加内层材料注射单元106处的回拉速度来重新配置机器100′。这种重新配置的基本原理是更快地降低内层材料注射单元106处的回拉压力，以便更快地开始回填。
如果机器100′在任何前述重新配置步骤之后产生不具有相关缺陷的模制制品的射料，那么可能不需要进一步重新配置。此时，可从GUI 1200(图24)的最近回拉后压力字段1234读取来自最近模制循环的回拉后压力值。该值可以用作经验确定的基线，用于通过字段1232设定最小阈值压力值。
例如，如果字段1234指示回拉停留阶段1130结束时的回拉压力为10％，则该百分比值可用作基线。然后可以将最小回拉压力阈值PT设定为略高于基线值的值(例如12％)。略高的值可以被认为是提供“缓冲器”，通过该缓冲器在任何有缺陷的制品可能已经被模制之前触发补救动作。换句话说，在这个示例中，当最近检测到的回拉后压力值下降到12％以下时，即使压力保持在10％以上，也可以触发补救动作。这可以比如果来自字段1234的最近检测到的回拉后压力值本身被用作字段1232中的阈值更容易地降低有缺陷制品的风险。
参考图24，当最近检测到的回拉后压力(域1234，图24)至少与最小压力阈值PT(域1232，图24)一样大时，则在操作1010中产生的回拉有效性指示符1236是正指示符。在图24所示的实施例中，正指示符是文本“好(OK)”符号1238。可以与该指示符结合使用或可替换地使用的其它正指示符可以包括例如其它视觉指示符、听觉警告或触觉反馈。
如果最近检测到的回拉后压力值(字段1234，图24)低于最小阈值压力PT(字段1232，图24)，则在操作1010(图21)中将产生回拉操作有效性的负指示符。在本实施例中，负指示符采取文本“警告”符号1240(图24中的虚影)的形式，其变得高亮或视觉上可察觉。可以与该指示符结合使用或替代地使用的其他负指示符可以包括例如其他视觉指示符、听觉警告或触觉反馈。这些指示符可以被设计为对于人类操作员特别明显，因为它们可以指示可能的故障保证快速动作。
在一些实施例中，额外的补救措施可用于试图改善回填效率。上文提到的一种此类补救措施是增加共注射喷嘴的第二表面层材料通道在内层材料注射单元106处的回拉开始时打开的速度。例如，在图4的喷嘴400中，通道428可以被认为是表面层材料455的主要通道，而内部通道424可以被认为是次要通道。与仅来自用于表面层材料455的单个主要通道的流动体积相比，较快的打开次要通道424的速率(例如，通过较快地打开机械封闭件，例如较快地缩回阀杆432)可更快地促进较大体积的表面层材料455流动到共注射喷嘴的材料组合区域429中。可替换地，该动作可以被认为是在回拉开始时打开第二表面层材料通道，或者被认为是在回拉开始时增加第二表面层材料通道的打开速度。
在一些实施例中，当由在操作1008(图21)中检测到的至少一个物理参数指示的回拉后压力低于最小阈值PT时，控制器108′可操作以自动触发用于增加回拉操作有效性的至少一个补救动作。一个或多个补救动作可以是以上在设定最小回拉压力阈值的上下文中描述的一个或多个补救动作，即：(a)增加内层材料注射单元106处的回拉停留时间(回拉后延迟间隔)；(b)在内层材料注射单元106处增加回拉冲程的长度，从而增加回拉容积；(c)增加表面层材料注射单元104处的表面层材料455的压力和表面层材料注射单元104对表面层材料455的保持时间中的任一个或两个；(d)增加内层材料注射单元106处的回拉冲程的速度；以及(e)增加喷嘴400(如果存在)内用于表面层材料455的第二通道打开的速度。当两个或多个补救动作(a)至(e)被触发时，它们可以在序列(a)至(e)中被触发，如以上在设定最小回拉压力阈值的上下文中所描述的。在替代实施例中，补救动作可以不按顺序实现。
在自动实施补救动作中的一者之后，控制器108′可自动触发另一模制循环且接着自动检查最近的回拉后压力值(字段1234，图24)以确定回拉有效性是否已充分改进。一旦当前回拉压力达到或超过经由字段1232(图24)限定的预定阈值，控制器108′可以自动停止采取补救动作。模制制品的视觉检查可变得不必要，且因此可减少或避免注射模制机停机时间。
可以设想各种替代实施例。
图4和图10的示例共注射喷嘴400具有两个表面层材料通道424和428。在一些实施例中，共注射喷嘴可仅具有单个表面层材料通道。
表面层材料通道和内层材料通道的形状和相对位置可在实施例之间变化。
在一些实施例中，表示在操作1006(图21)中检测到的内层材料的回拉后压力的物理参数可以是由内层材料466施加在内层材料注射单元106的驱动元件110的最下游端(例如，螺杆的尖端121)上的力。例如，用于该目的的力传感器可以安装在内层材料注射单元的非液压致动的往复螺杆的尖端上。检测物理参数(力)的定时可以类似于上述实施例中用于检测杆侧和孔侧压力的定时，即，它可以在回拉延迟间隔过去之后进行。当表面层材料注射单元和内层材料注射单元彼此流体连通时，可以检测该力。回拉有效性的指示可以在操作1010(图21)中基于检测到的力与最小阈值力(其可以对应于上述最小阈值压力PT)的关系来产生。例如，当检测到的力低于最小阈值力时，可以产生指示回拉和/或回填无效的负指示符。相反，当检测到的力至少与最小阈值力一样大时，可以产生指示回拉和/或回填有效性的正指示符。
在一些实施例中，为了评估回拉效率而监测的值可以不限于内层材料注射单元处的内层材料的回拉后压力PPB。例如，所监测的值可以是回拉后压力PPB乘以用于补救性地调节回拉后压力的一个或多个参数(例如，操作回拉容积VPB)。在这样的实施例中，最小阈值可以用类似的单位表示，例如，不仅仅是作为最小回拉后压力PT，而是作为最小回拉后压力PT乘以基线回拉后容积VB。如果PPB*VPB的乘积被确定为低于阈值PT*VB，则这可指示如上所述的较高的缺陷风险。这种方法的基本原理可以是作为组合值方便地不仅监测内层材料注射单元处的回拉后压力，而且监测一个或多个重要的系统参数，其与预期设定的偏差可以指示回填的潜在问题。
在上述实施例的操作1006(图21)中，在注射致动器114主动地回拉螺杆的意义上，控制器108′使内层材料注射单元106的往复螺杆110的回拉主动地发生。在一些实施例中，回拉可以是被动对主动回拉。在被动回拉中，螺杆110下游的内层材料466的塑性压力用于将螺杆110“推”回。这样的被动回拉可以例如通过注射致动器114处的阀的适当打开而发生，使得孔侧压力PB被充分降低以产生期望的回拉。
应当理解，图24所示的GUI 1200可以在各实施例之间变化。例如，可替换的GUI可以不同地排列所显示的用户接口结构，例如跨越多个屏幕、菜单或框架。
在上文描述的实施例中，在操作1008中检测指示回拉后压力的物理参数是在表面层材料注射单元104和内层材料注射单元106彼此流体连通(即，在图23的阀113或115中的任一个关闭之前)的情况下执行的。在一些实施例中，该检测可以在这些阀之一(例如阀113)关闭之后立即发生，假设所检测的参数的值将在该流体连通已经被切断之后短暂地持续。然而，这样的实施例的可靠性低于在表面层材料注射单元104和内层材料注射单元106之间的流体连通被切断之前执行检测的实施例。
上述模制机100和100′均用于模制为预成型件的多层制品。在替代实施例中，模制机可用于模制其它类型的多层制品，例如其它类型的容器或封闭件，例如盖。
在以下权利要求的范围内可以进行其它修改。

Claims (20)

1.一种用于模制多层预成型件的注射模制机，包括：
共注射喷嘴，其具有表面层材料通道和内层材料通道；
表面层材料注射单元；
内层材料注射单元；
模腔；以及
控制器，其可操作以：
使所述表面层材料注射单元开始经由所述表面层材料通道将表面层材料注射到所述模腔中；然后
使所述内层材料注射单元开始经由所述内层材料通道将内层材料注射到所述模腔中；然后
在由所述表面层材料注射单元对所述表面层材料通道中的所述表面层材料施加保持压力期间，并且在所述表面层材料注射单元和所述内层材料注射单元经由所述表面层材料通道和所述内层材料通道彼此流体连通的情况下，使在所述内层材料注射单元处发生回拉冲程以减小所述内层材料的压力；然后
在延迟间隔之后，检测指示内层材料注射单元处的内层材料的回拉后压力的至少一个物理参数；以及
基于由所述至少一个物理参数指示的所述回拉后压力与阈值压力的关系来产生回拉有效性的指示符。
2.根据权利要求1所述的注射模制机，其中所述控制器可操作以在所述表面层材料注射单元和所述内层材料注射单元经由所述表面层材料通道和所述内层材料通道彼此流体连通时执行对指示所述内层材料注射单元处的所述内层材料的所述回拉后压力的所述至少一个物理参数的检测。
3.根据权利要求1所述的注射模制机，其包括注射致动器，所述注射致动器用于致动所述内层材料注射单元的驱动元件，所述注射致动器具有第一和第二传感器，所述第一和第二传感器用于分别感测所述注射致动器的孔侧压力和杆侧压力，且
其中所述至少一个物理参数的检测包括在所述驱动元件静止时分别使用所述第一和第二传感器检测所述注射致动器的所述孔侧压力和所述杆侧压力；以及
其中所述控制器可操作成部分地基于所述孔侧压力和所述杆侧压力来计算所述回拉后压力。
4.根据权利要求1所述的注射模制机，其中所述控制器可操作以基于所述回拉后压力低于所述阈值压力而产生指示回拉无效的负指示符。
5.根据权利要求1所述的注射模制机，其中所述控制器可操作以基于所述回拉后压力低于所述阈值压力而自动触发用于增加所述回拉后压力的至少一个补救动作，所述至少一个补救动作是以下补救动作中的一个或多个：
（a）在所述内层材料注射单元处增加回拉后延迟间隔；
（b）在所述内层材料注射单元处增加所述回拉冲程的长度；
（c）通过所述表面层材料注射单元增加所述表面层材料在所述表面层材料注射单元处的压力和所述表面层材料的保持时间中的任一个或两个；
（d）增加内层材料注射单元处的回拉冲程的速度。
6.根据权利要求5所述的注射模制机，其中所述至少一个补救动作包括补救动作（a）到（d）。
7.根据权利要求6所述的注射模制机，其中所述多个补救动作（a）到（d）的所述触发包含：
触发补救动作（a）到（d）中的一个；
等待所述注射模制机实现至少一个注射模制循环，接着重复检测指示内层注射单元中的所述内层材料的所述回拉后压力的所述物理参数，所述回拉后压力由最近回拉冲程产生；以及
在确定由所述至少一个物理参数指示的所述回拉后压力低于所述阈值压力时，触发所述补救动作（a）到（d）中的另一个，并且重复所述等待和所述检测，直到确定所述内层材料的所述回拉后压力满足或超过预定阈值。
8.根据权利要求6所述的注射模制机，其中所述多个补救动作（a）到（d）的所述触发是按（a）到（d）执行。
9.根据权利要求1所述的注射模制机，其中所述表面层材料通道是用于传送表面层材料的主要通道，其中所述共注射喷嘴还具有用于将表面层材料从所述表面层材料注射单元朝所述模腔传送的次要通道，且其中所述控制器可操作以通过基于所述回拉后压力低于阈值压力而在所述回拉冲程开始时自动增加所述次要通道打开的速度来增加所述回拉后压力。
10.一种模制多层预成型件的方法，包括：
提供模腔、表面层材料注射单元、内层材料注射单元和具有表面层材料通道和内层材料通道的共注射喷嘴；
使所述表面层材料注射单元开始经由所述表面层材料通道将表面层材料注射到所述模腔中；然后
使所述内层材料注射单元开始经由所述内层材料通道将内层材料注射到所述模腔中；然后
在由所述表面层材料注射单元对所述表面层材料通道中的所述表面层材料施加保持压力期间，并且在所述表面层材料注射单元和所述内层材料注射单元经由所述表面层材料通道和所述内层材料通道彼此流体连通的情况下，使在所述内层材料注射单元处发生回拉冲程以减小所述内层材料的压力；然后
在延迟间隔之后，检测指示内层材料注射单元处的内层材料的回拉后压力的至少一个物理参数；以及
基于由所述至少一个物理参数指示的所述回拉后压力与阈值压力的关系来产生回拉有效性的指示符。
11.根据权利要求10所述的方法，包括：
提供用于致动所述内层材料注射单元的驱动元件的注射致动器，所述注射致动器具有用于分别感测所述注射致动器的孔侧压力和杆侧压力的第一和第二传感器，
其中所述至少一个物理参数的检测包括在所述驱动元件静止时分别使用所述第一和第二传感器检测所述注射致动器的所述孔侧压力和所述杆侧压力；以及
通过控制器可操作成部分地基于所述孔侧压力和所述杆侧压力来计算所述回拉后压力。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括基于回拉后压力低于阈值压力而自动增加内层材料注射单元处的回拉后延迟间隔。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括基于回拉后压力低于阈值压力而自动增加内层材料注射单元处的回拉冲程的长度。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括基于回拉后压力低于阈值压力而自动增加表面层材料注射单元处的表面层材料的压力。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括基于回拉后压力低于阈值压力而通过表面层材料注射单元自动增加表面层材料的保持时间。
16.根据权利要求10所述的方法，还包括基于回拉后压力低于阈值压力而自动增加内层材料注射单元处的回拉冲程的速度。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述表面层材料通道是用于传送表面层材料的主要通道，其中所述共注射喷嘴还具有用于将表面层材料从所述表面层材料注射单元朝所述模腔传送的次要通道，且基于所述回拉后压力低于所述阈值压力而在所述回拉冲程开始时自动增加所述次要通道打开的速度。
18.根据权利要求10所述的方法，其中所述指示符包括基于所述回拉后压力低于所述阈值压力而产生指示回拉无效的负指示符。
19.根据权利要求10所述的方法，所述指示符包括基于所述回拉后压力至少与所述阈值压力一样大来产生指示回拉有效性的正指示符。
20.一种存储计算机可读程序代码的有形介质，其在由具有模腔、表面层材料注射单元、内层材料注射单元和具有表面层材料通道和内层材料通道的共注射喷嘴的模制机的控制器执行时使所述控制器：
使所述表面层材料注射单元开始经由所述表面层材料通道将表面层材料注射到所述模腔中；然后
使所述内层材料注射单元开始经由所述内层材料通道将内层材料注射到所述模腔中；然后
在由所述表面层材料注射单元对所述表面层材料通道中的所述表面层材料施加保持压力期间，并且在所述表面层材料注射单元和所述内层材料注射单元经由所述表面层材料通道和所述内层材料通道彼此流体连通的情况下，使在所述内层材料注射单元处发生回拉冲程以减小所述内层材料的压力；然后
在延迟间隔之后，检测指示内层材料注射单元处的内层材料的回拉后压力的至少一个物理参数；以及
基于由所述至少一个物理参数指示的所述回拉后压力与阈值压力的关系来产生回拉有效性的指示符。
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