CN1247499A - 由两种组分制成制品的注塑方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种用于由两种组分如塑料和弹体材料制成一个模制制品的方法,其中使用内芯来形成中空牙刷体,而通过注入弹体材料来形成表面结构。牙刷体可以制得较庞大但却由于中空的特点而使重量较轻。

Description

由两种组分制成制品的注塑方法及设备

本发明涉及一种用于由两种可注射的组分制成制品的注塑方法，特别地这两种组分分别为塑料和弹性聚合物材料。具体而言，本发明涉及一种用于生产牙刷体的注塑方法，其中第一种组分是塑料，第二种组分是弹性聚合物材料。本发明还涉及一种利用本发明方法制成的牙刷以及实施本发明所用到的模具和机器。

已知的一类牙刷体，如专利EP0336641A、WO92/17092、WO92/17093、US5054154中公开的那样，包括一个抓握手柄和一个头部，在两者之间通常有一个颈部，其均沿牙刷纵轴线排列，这种牙刷体是用硬塑料和软弹体材料两种成分制成的。通常在这类牙刷中，在牙刷体的两个或两个以上的部位使用了弹体材料，如用在抓握手柄上来提高抓握稳定性，以及用在颈部来改善柔韧性。弹体材料还可以用在其他部位起到装饰的作用。

这类牙刷的制造通过两步完成：先模塑出牙刷的塑料部分，然后在塑料与弹体材料可以结合的条件下注射流体弹体材料。通常当牙刷体上有两个或两个以上的部位有弹体材料时，这些部位通过一个注射通道相连以便在仅一个注射点向预制好的牙刷体的塑料部分上注射流体弹体材料，从而使流体弹体材料可沿注射通道从一个部位流到另一个部位。当在很多不相连的部位均有弹体材料时，设计出相应数目的注射通道来连接它们是一种繁琐的解决方案而且会导致结构的缺陷。专利WO94/05183公开了一种解决这个问题的不言而喻的替代方法，其中使用了多个与具有弹体材料的部位相应的独立注射点。如果在无数个独立的部位上都有弹体材料，这种方案可能使注射通道变得很复杂，且使制造模具和辅助注塑模具的机加工的难度和复杂度都变大。

这种方案还有一个问题，如果牙刷有一个大手柄，如那种适用于儿童的动物形状牙刷，其庞大的部分可以帮助儿童的小手抓住手柄，这时就需要用大量模制塑料。这增加了重量、成本和多余用料。

本发明的一个目的是提供一种替代性的注塑方法，可以部分至少克服上述问题。本发明的其他目的和优点将在下面的叙述中变得明确。

根据本发明一种制造模塑制品的方法，包括如下步骤：

在一个第一模腔内用塑料注塑制成一个主体，该模腔内具有一个第一内芯且该内芯与模腔的内壁表面有一定距离，在上述内壁和内芯之间具有一个或多个部件；该主体具有：一个主体内腔，该主体内腔基本上与第一内芯的形状相对应；还有从上述主体内腔穿透该主体至主体外表面的开口，该开口基本上与部件的形状和位置相对应；

将制成的主体与第一模腔分离并从主体腔中取出第一芯子；

将制成的主体封闭入第二模腔中，并在其主体腔中插入第二内芯，在第二内芯和主体腔的内表面之间有一个或多个通道，当第二内芯位于主体腔内部时这些通道与上述开口相通；

将一种流体可模塑的可固化材料注入上述通道中，使该材料沿通道流动并进入上述开口中，然后凝固；

将上述所制成的制品与第二模腔分离，并将第二芯子从主体腔中取出。

下面对本发明方法的优选实施方案进行描述。

用这种方法制成的模塑制品优选地为一个牙刷体，即包括一个抓握手柄和一个头部，两者之间通常有一个颈部，且这三部分均沿牙刷纵轴线排列，在抓握手柄内部为主体腔。本发明的方法可将抓握手柄制得较大但却是中空的，从而重量很轻。抓握手柄可做成吸引人的形状，比如一种代表动物或卡通人物的形状，以使牙刷手柄对儿童产生吸引力而且成人也喜欢。

当模塑制品为上述的牙刷体时，抓握手柄通常是一个细长的沿牙刷轴线方向伸展的结构。此时主体腔相应地也为一个细长的腔体且基本上与牙刷体的细长形状相似，因而内芯也将为沿牙刷轴线方向伸展的结构。

在第一和第二注模中形成有第一和第二模腔，这两个模腔可通过现有技术制成。本发明的方法适用于各种牙刷的注模，无论是试制模还是成品模。这种注模通常包括两个用加工硬化金属通常是钢制成的配合半模，这两个半模必须高精度地配合，且两者配合在一起时包围出一个尺寸精确的内腔，该内腔确定牙刷成品的形状，牙刷材料注入该内腔中。这种模的一个关键部分是其内腔，该内腔的特点由确定牙刷成品形状的功能体现。这种模具的模腔通常是由火花电蚀加工或其他众所周知的电子放电加工方法制成，例如，德国的AntonZahoransk GmbH(DE)和比利时的Machines Boucherie NV等欧洲牙刷模塑制造商采用的工艺。这种模具还都需要包括辅助的操作和结构部件，如一个模架，它包括用于注射塑料和弹体材料的注射点，以用来使该模具与牙刷制造商们使用的标准注塑机相匹配。

第一模腔和第二模腔优选地制成一个组合结构，如两件式模具结构，每一部分分别确定模腔的一个相应部分，从而使模腔可以打开以便将主体从模具中取出。这种通用型的组合结构的模具应用于一种制造牙刷和类似模塑制品的注塑成型工艺，其中通过向一个模具的模腔内注塑成型来制成制品，这种工艺是领域内所公知的。一般而言，两件式模具的每一部分均可以包括一块其上切出一部分模腔的金属，当这两块金属合在一起时那两部分模腔就确定了整个模腔。

牙刷模具通常是这样的两件式结构，每一部分确定模腔的一部分，该部分模腔与整个模腔大体沿牙刷轴线平分所得的部分相对应。在这种模具中第一和第二模腔可以在远离牙刷头的那一端具有一个开口端，模芯延伸穿过该开口端。在这样的一种结构中，模芯可以沿牙刷抓握手柄的长度方向逐渐变细，在距牙刷头最远的端部较粗。这使得将模芯从主体内腔中取出较为容易。

在第一模腔的内壁表面上优选地设有一个或多个部件，并且优选地将上述部件与模具制成一体，使部件可以在例如模具开启时轻松地从已形成的开口中取出。还可以有替代的结构，例如部件可以从第一芯子上凸出或与第一芯子制成一体。开口和相应地部件可以从其外端向内端逐渐变细、尺寸变窄，这样也有助于将部件与模具分离。当开口被第二种材料充满时，它们的开口外端形成一些暴露于制品主体外表面上的可看到的第二种材料区。

在第二模腔的内壁和主体之间可能有一些凸起，如与上述开口和通道相连的空穴，这些空穴使得第二种材料流入这些凸起中并形成暴露于已制成制品表面上的第二种材料区。这些暴露出的第二种材料区可以改善制品的外观，特别是如果它们是凸出的凸起，则还有利于抓握。在上述的儿童型牙刷中，这些区域可以为例如某种形象的特征形状。或者，暴露出的第二种材料区为了与该区中的第一种材料相区别，其可能拼出或显示出一些文字特征，如该产品的商标等。这种显示技术在牙刷领域内是众所周知的。

塑料和弹体材料分别为适用于制造两组分牙刷的已知材料，而且可以是相反或互补的颜色以强调制品如牙刷的结构以产生一种视觉效果。例如，如果抓握手柄为一个动物形象，则暴露区的弹体材料可以代表该形象的特点，如有色的片或带等。这种材料的注塑成型条件是公知的。

在本发明的方法中，还有一个可选的步骤：当第二芯子从主体腔中取出后，该主体腔可以由一个封闭物来封闭，如一个塞子或盖帽，该封闭物可通过如压紧配合或摩擦配合等的常用方法来使其装配到主体腔的开口端中。还可以使这个封闭物的形状能进一步改善制品的外观，如在儿童用的牙刷中该处可以是某种形象的脚。或者该封闭物可以不太引人注目。在制品为一种具有较大抓握手柄的牙刷的情况下，该封闭物或主体本身可以有一个与牙刷轴线垂直的扁平端或吸盘等，以使牙刷可以依靠该部分而直立。

本发明的方法可自动化以实现如牙刷等的大批量生产。适于使用上述模具和本发明方法的注塑成型机已经有售，如从上述的AntonZahoransky GmbH和Machines Boucherie NV购得。

当牙刷体由上述模塑方法制成时，该模塑方法可能需要一个后续工艺以便在牙刷上装上刷毛。这可由公知的刷毛导入工艺完成。例如，在牙刷头上可以模塑出一些槽孔，随后刷毛可在一种公知的工艺中被插入其中。或者，刷毛可以被模塑入头部材料中，例如使用在专利EP0293665或WO95/30350等中公开的工艺。或者将牙刷头和握柄分别制造，例如通过专利PCT/EP 96/02978中的工艺制成，该专利的内容收录在本申请中作为参考。

本发明还提供一种用于本发明方法中的第一模腔。

本发明还提供一种用于本发明方法中的第一模具，例如包括一个上述的第一模腔。

本发明还提供一种用于本发明方法中的第一内芯。

本发明还提供一种用于本发明方法中的第二模腔。

本发明还提供一种用于本发明方法中的第二模具，例如包括一个上述的第二模腔。

本发明还提供一种用于本发明方法中的第二内芯。

本发明还提供一种制造上述模具和模腔的方法，例如一种火花电蚀或电子放电加工方法。

本发明还提供一种用本发明的方法制成的模制制品，特别是一个牙刷体。

这种牙刷体例如包括一个支承刷毛的刷头和一个中空的模制抓握手柄体，该抓握手柄体的体壁用塑料制成，并具有一些穿过其塑料体壁的开口，这些开口从主体内腔延伸到外表面，这些开口用一种第二模制材料填充，在这些内腔中的第二种材料通过残留在模塑通道内或残留在主体腔内表面上的第二种材料彼此相连。牙刷的主体内腔可以被一个位于远离其头部的端部处的封闭物所封闭。

上述所形成的牙刷可以具有一些公知的特点、如一个手柄，该手柄包括如在专利EP 0336641A中公开的一个折叠区，或者通过本发明的方法或其他如专利US 5054154中公开的方法在手柄、颈部或头部中制造出充满着弹体材料的切口，以改善柔韧性。

现在参照附图通过实施例对本发明进行描述。

图1至4示意性地示出使用本发明方法制造牙刷的几个连续的阶段。

图5和6示出可以用本发明方法制造出的牙刷。

图1示出第一模具的全貌，该模具被制成两个配合的半模1A、1B。每个半模1A、1B均用精密加工的硬化钢制成。该模具包括一个确定牙刷体形状的第一模腔2，每个半模1A、1B均确定一部分腔体以便当两个半模1A、1B合在一起时可以形成整个腔体2。在模腔2中有一个第一内芯3，该内芯远离模腔2的内壁且位于模腔2的将最终确定牙刷抓握手柄的那部分内。模腔2具有一个离待形成的牙刷头部最远的开口端，内芯3从该开口端插入模腔。内芯3也是用硬化钢制成的。

内部件4从模腔2的内壁延伸出来，其与模具1的金属整体形成并在内壁和内芯3的表面之间延伸，部件4的内端与内芯的表面相配合。该部件4逐渐变细，在与模具1最近的一端最宽，在与内芯3最近的一端最窄。内芯3形成将模腔2密封的凸缘密封端5，但该模腔还可用其他方法密封。

用一种整体常规的注射方法将一种流体的熔融塑料(图1中未示出)通过一个注射孔6注射到模腔2中，该注射孔设置在模具1中一个方便的位置上或者设置在凸缘密封端5中。虽然注射孔位于点6处，但它也可在如领域技术人员所熟知的那样设置在模具中的其他位置上，而模具1上还可以有一个或多个出气孔(未示出)以利于注射过程中空气的逸出。

上述的模制步骤制出了一个牙刷体7(总体上)，如图2所示。该刷体包括：一个刷头7A，刷毛束(未示出)通过常规方法插入其中；一个颈部7B和一个抓握手柄7C，三者均沿牙刷轴线A-A排列。用上述方法制出的抓握手柄7C具有：一个主体内腔8，其与内芯3的形状相对应；以及开口9，其贯穿刷体7C并与部件4的形状和位置相对应。一些开口9与刷体7的抓握手柄7C外表面上的表面空穴10相连通。通过拆开模具1已使该牙刷体7与模具1分离。

参照图3，模制出的牙刷体7被封闭入第二模具11中，该模具11也被制成两个半模11A、11B并且有一个第二模腔12，其总体结构和第一模具1相似。第二模腔12的内部形状与牙刷体7的外部形状吻合得很好，但在模腔与开口9相邻近的部位上该模腔具有空穴13，而模腔12上与表面空穴10邻近的部位并不遵循空穴10的曲线，因此留下一个空腔14。在主体腔8中插有一个第二内芯15，该内芯15基本上与主体腔8的形状相对应。在内芯15和主体腔8的内壁表面之间为与开口9相连通的通道16。内芯15上形成了一个凸缘密封端17，用以封闭模腔12的开口端。可以看出第二模腔12不需要将整个牙刷体7封闭住，但却需要将抓握手柄7C封闭住，而刷头7A和颈部7B可以从模腔凸出，比如若模腔终止于虚线B-B的情况。

一种适当的流体可注塑材料、如弹体材料通过一个注射孔18被注射入模腔12。尽管注射孔位于点18处，但注射孔也可以在如领域技术人员所熟知的那样位于模具11中的其他位置上，而模具11上还可以有一个或多个出气孔(未示出)以利于注射过程中空气的逸出。注射孔18所在的位置可使材料沿通道16流动，穿过开口9流入空穴13和空腔14。模制加工完成后，模具11可拆开并可从内腔8中取出内芯15。

如上所述的材料的流动形成了图4截面中所示的牙刷体。该材料在开口9、空穴13、空腔14和通道16中凝固，在主体腔8的内表面上和开口9内留下了残留的内部材料。在空穴13中凝固的材料形成了外凸部19，而在空腔14中凝固的材料形成了材料的较大平面区20。主体腔8的开口端可通过封闭物21封闭，该封闭物压紧配合在开口端内。

图5和6示出一种用本发明方法制成的儿童用牙刷22。该牙刷22有一个庞大的中空抓握手柄22A，该抓握手柄有一个主体腔8(图5、6中未示出)，它相对较轻。凸部19和弹体材料的较大平面区域20形成一种图案。图5中所示的该图案只作为示意性的，凸部19和区域20可以均等地构成一个图案和/或构成代表动物特点的形状，如图6中所示袋鼠形状的图示特征。

封闭物21与主体腔的末端平齐配合，但也可设计成某种形象的脚，使牙刷22可以借助于它保持竖立着。根据需要可以通过提供更多的通道16和开口9、空穴13和空腔14来很容易地在牙刷头22A和颈部22C上形成凸部和较大区域，以便如通过由弹体材料填充的凹槽和空隙来增强头部的柔韧性，这些凹槽和空隙可以是如专利EP0613636A、WO 92/17092或WO 92/17093中公开的那种。弹体材料采用与制造牙刷体6的塑料相反的颜色。

可以看出：从手柄22A的外表面上可以看见弹体材料的各独立区域，而看不见在手柄22A的外表面上的位于这些独立区域之间的模塑通道。多个弹体材料区域是从一个注射孔注射而成的。而且，牙刷手柄22A是庞大中空的，因而重量轻、使用的塑料量较少。

Claims (16)

1.一种制造模塑制品的方法，包括如下步骤：

在第一模腔内用塑料注塑制成一个主体部，该模腔内具有一个第一内芯并且该内芯与模腔的内壁表面有一定距离，在上述内壁和内芯之间具有一个或多个内部部件；该主体部具有一个主体内腔，该主体内腔基本上与第一内芯的形状相对应；还具有从上述主体内腔穿透该主体至主体外表面的开口，该开口基本上与所述部件的形状和位置相对应；

将制成的主体与第一模腔分离并从主体腔中取出第一芯子；

将制成的主体封闭入第二模腔中，并在其主体腔中插入第二内芯，在第二内芯和主体腔的内表面之间有一个或多个通道，当第二内芯位于主体腔内时这些通道与上述开口相通；

将一种流体可模塑的可固化材料注射入上述通道中，使该材料沿通道流动并进入上述开口中，然后凝固；

将上述所制成的制品与第二模腔分离，并将第二芯子从主体腔中取出。

2.权利要求1中所述的方法，其特征在于：用所述方法制成的模塑制品为一个牙刷体，它包括一个抓握手柄和一个头部，二者均沿牙刷纵轴线排列，在抓握手柄内部为主体腔。

3.权利要求1或2中所述的方法，其特征在于：第一模腔和第二模腔制成一种组合式模具结构，每一部分确定模腔的一个相应部分，从而使模腔可以打开以将主体从模具中取出。

4.权利要求1、2或3中任一项所述的方法，其特征在于：在第一模腔的内壁表面上设有一个或多个内部部件。

5.权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于：上述部件逐渐变细，其尺寸从其外端向其内端逐渐变窄。

6.权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于：在第二模腔的内壁和主体之间具有与上述开口和通道相连通的空穴，以使第二种材料流入这些空穴中并形成暴露于所制成制品表面上的第二种材料区域。

7.上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：当将第二芯子从主体腔中取出后，该主体腔被一个封闭物封闭。

8.一种用于上述任一项权利要求所述方法中的第一模腔。

9.一种用于上述权利要求1～7中任一项所述方法中的第一模具，该模具包括一个第一模腔。

10.一种适用于权利要求1～7中任一项所述方法的第一内芯。

11.一种用于上述权利要求1～7中任一项所述方法中的第二模腔。

12.一种用于上述权利要求1～7中任一项所述方法中的第二模具，该模具包括一个第二模腔。

13.一种适用于权利要求1～7中任一项所述方法的第二内芯。

14.一种制造如权利要求9或12所述模具的方法。

15.一种由权利要求1～7中任一项所述方法制成的模制制品，特别是牙刷体。

16.一种牙刷体，包括一个支承刷毛的刷头和一个中空模制的抓握手柄体，该抓握手柄体的体壁用塑料制成，具有一些穿过其塑料体壁的开口，这些开口从主体腔延伸到外表面，这些开口用模制的第二种材料填充，在内腔中的第二种材料与残留在模塑通道内或残留在主体腔内表面上的第二种材料相连。

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