TW201417983A

TW201417983A - 在低恒壓之射出成型裝置及方法

Info

Publication number: TW201417983A
Application number: TW101142743A
Authority: TW
Inventors: Gene Michael Altonen; Ralph Edward Neufarth; Gary Francis Schiller
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-16

Abstract

一種低恒壓射出成型機器藉由在6,000 psi及更小之低且實質上恒壓下將熔融熱塑性材料射出至一模穴中來形成經成型部件。因此，該低恒壓射出成型機器包含由比典型射出模具成本更少且製造更快之可容易機加工之材料形成之一模具。

Description

在低恒壓之射出成型裝置及方法

本發明係關於用於射出成型之裝置及方法，且更特定而言，係關於用於在低恒壓下生產經射出成型部件之裝置及方法。

射出成型係一種通常用於大量製造由可熔材料製成之部件(最常見係由熱塑性聚合物製成之部件)之技術。在一重複射出成型程序期間，將一塑膠樹脂(最通常呈小珠粒或小膠粒之形式)引入至在熱、壓力及剪切力下使該等樹脂珠粒熔化之一射出成型機器。將現已熔融之樹脂強有力地射出至具有一特定模穴形狀之一模穴中。經射出塑膠在壓力下保持於該模穴中，經冷卻且然後經脫模成為一經凝固部件，該經凝固部件具有基本上複製模具之模穴形狀之一形狀。該模具自身可具有一單個模穴或多個模穴。可藉由一澆口將每一模穴連接至一流動通道，該澆口將熔融樹脂之流動引導至該模穴中。一經成型部件可具有一或多個澆口。大的部件通常具有兩個、三個或三個以上澆口以減少聚合物必須行進以填充經成型部件之流動距離。每模穴一或多個澆口可位於部件幾何形狀上之任何地方，且擁有任何剖面形狀，諸如，該剖面形狀係基本上圓形或經塑形具有1.1或更大之一縱橫比。因此，一典型射出成型程序包括四個基本操作：(1)加熱射出成型機器中之塑膠以使其在壓力下流動；(2)將熔化之塑膠射出至界定於已閉合之兩個模具半體之間的一或若干模穴中；(3)當在壓力下時，使塑膠在該或該等模穴中冷卻且硬化；及(4)打開該等模具半體以致使自該模具頂出該部件。

將熔融塑膠樹脂射出至模穴中且藉由射出成型機器之一射出元件將該塑膠樹脂強力地推動通過該模穴直至該塑膠樹脂到達模穴中距澆口最遠之位置。部件之所得長度及壁厚度係模穴之形狀之一結果。

儘管可期望減小經射出成型部件之壁厚度以減小最終部件之塑膠含量及因此成本，但使用一習用射出成型程序減小壁厚度可係一昂貴且一重大任務，特別係在針對小於15毫米、10毫米、5毫米、3毫米或1.0毫米之壁厚度設計時。當在一習用射出成型程序中將一液體塑膠樹脂引入至一射出模具中時，毗鄰於模穴之壁之材料立即開始「冷固」或凝固及固化。隨著該材料流動通過模具，抵靠模具之側形成一邊界材料層。隨著模具繼續填充，該邊界層繼續變厚，最終關閉材料流動路徑且阻止額外材料流動至模具中。在模具經冷卻(用於減小每一部件之循環時間且增加機器生產量之一技術)時，在模具之壁上之塑膠樹脂冷固會加劇。

亦可期望設計一部件及對應模具以使得液體塑膠樹脂自具有最厚壁厚度之區域朝向具有最薄壁厚度之區域流動。增加模具之某些區中之厚度可確保充足材料流動至其中需要強度及厚度之區域中。此「厚至薄」流動路徑要求可導致塑膠之低效使用且為經射出成型部件製造者產生較高部件成本，此乃因必須將額外材料成型至部件中材料係不必要之位置處。

一種用以減小一部件之壁厚度之方法係增加液體塑膠樹脂在其被引入至模具中時之壓力。藉由增加壓力，成型機器可在流動路徑已關閉之前持續迫使液體材料進入至模具中。然而，增加壓力具有成本及效能負面兩者。由於成型組件所需之壓力增加，成型設備必須足夠強以耐受額外壓力，此通常相當於更昂貴。一製造者可能必須購買新的設備來適應此等增加之壓力。因此，一給定部件之壁厚度之一減小可能導致顯著資本花費來經由習用射出成型技術完成製造。

另外，當液體塑膠材料流動至射出模具中且迅速冷固時，聚合物鏈保持在該聚合物呈液體形式時存在之高應力位準。當在部件中鎖定較高位準之流動誘發定向時，冷固之聚合物分子保持該分子定向，從而產生一冷固中應力狀態。此等「成型中」應力可產生在成型之後翹曲或沉陷、具有降低之機械性質且具有降低之耐化學曝露性之部件。對於諸如薄壁桶、活動鉸鏈部件及外殼等經射出成型部件而言，控制及/或最小化降低之機械性質特別重要。

為力圖避免上文所提及之缺陷中之某些缺陷，諸多習用射出成型操作使用剪切稀化塑膠材料來改良塑膠材料至模穴中之流動。在將剪切稀化塑膠材料射出至模穴中時，在塑膠材料與模穴壁之間產生之剪切力趨向於減小塑膠材料之黏度，藉此使塑膠材料更自由且更容易地流動至模穴中。因此，可足夠快速地填充薄壁部件以避免材料在完全填充模具之前固結。

黏度之減小與在塑膠材料與進料系統之間及在塑膠材料與模穴壁之間產生之剪切力之量值直接相關。因此，此等剪切稀化材料之製造者及射出成型系統之操作者一直在將射出成型壓力驅動至更高以力圖增加剪切力，因此減小黏度。通常，射出成型系統在為15,000 psi或更大之熔體壓力下將塑膠材料射出至模穴中。剪切稀化塑膠材料之製造者教示射出成型操作者以高於一最低熔體壓力將塑膠材料射出至模穴中。舉例而言，通常以大於6,000 psi之壓力處理聚丙烯樹脂(來自聚丙烯樹脂製造者之所推薦範圍通常自大於6,000 psi至約15,000 psi)。樹脂製造者推薦不超過該範圍之上限。壓機制造者及處理工程師通常推薦在該範圍之上限或顯著更高壓力下處理剪切稀化聚合物以達成最大潛在剪切稀化(其通常大於15,000 psi)以自塑膠材料提取最大稀化及更好流動性質。通常在超過6,000 psi至約30,000 psi之範圍內處理剪切稀化熱塑性聚合物。

在射出成型機器中所使用之模具必須能夠耐受此等高熔體壓力。此外，形成模具之材料必須具有可耐受預期一模具在其使用壽命進程內運行之總數次循環之最大循環應力之一疲勞極限。因此，模具製造者通常由具有高硬度(通常大於30 Rc且更通常大於50 Rc)之材料形成模具。此等高硬度材料係耐久的且經裝備以耐受在塑膠射出程序中使模具組件保持彼此壓靠所需之高鎖模壓力。此等高硬度材料更好地亦能夠耐來自成型表面與聚合物流之間的重複接觸之磨損。

生產薄壁消費型產品之高產射出成型機器(亦即，101類及102類成型機器)專門使用具有由高硬度材料製成之大部分模具之模具。高產射出成型機器通常每年生產500,000次循環或更多。工業品質生產模具必須經設計以耐受每年至少500,000次循環、較佳地每年多於1,000,000次循環、更佳地每年多於5,000,000次循環且甚至更佳地每年多於10,000,000次循環。此等機器具有多模穴模腔及複雜冷卻系統以增加生產率。高硬度材料壁較低硬度材料更能夠耐受重複高壓鎖模操作。然而，高硬度材料(諸如大多數工具鋼)具有相對低的導熱率，通常小於20 BTU/HR FT℉，此由於透過該高硬度材料自熔融塑膠材料轉移熱而導致長的冷卻時間。

為力圖減少循環時間，具有由高硬度材料製成之模具之典型高產射出成型機器包含使冷卻流體在模具內循環之相對複雜之內部冷卻系統。此等冷卻系統加速經成型部件之冷卻，因此允許機器在一給定時間量內完成更多循環，此增加生產率且因此增加所生產之經成型部件之總量。在某些101類中，每年可運行1百萬或2百萬以上次循環，此等模具有時稱為「超高生產率模具」。在此工業內，以400噸或更大壓機運行之101類模具有時稱為「400類」模具。

針對模具使用高硬度材料之另一缺陷係高硬度材料(諸如工具鋼)通常相對難以進行機加工。因此，習知的高產量射出模具需要昂貴機加工時間及昂貴機加工設備來形成，且需要昂貴及耗時機加工後步驟來釋放壓力及最佳化材料硬度。

圖式中所陳述之實施例本質上係說明性及例示性的且不意欲限制由申請專利範圍界定之標的物。當結合以下圖式閱讀時可理解說明性實施例之以下詳細說明，在圖式中相同結構以相同參考編號表示。

本發明之實施例一般而言係關於藉由射出成型生產產品之系統、機器、產品及方法，且更具體而言係關於藉由低恒壓射出成型生產產品之系統、產品及方法。

如本文中關於一熱塑性材料之熔體壓力所使用之術語「低壓力」意指在一射出成型機器之一噴嘴之附近為6000 psi及更低之熔體壓力。

如本文中關於一熱塑性材料之一熔體壓力所使用之術語「實質上恒壓」意指與一基線熔體壓力之偏差並不產生熱塑性材料之物理性質之有意義改變。舉例而言，「實質上恒壓」包含(但不限於)針對其熔化之熱塑性材料之黏度並不有意義地改變之壓力變化。在這一點上，術語「實質上恆定」包含與一基線熔體壓力之大約30%之偏差。舉例而言，術語「大約4600 psi之一實質上恒壓」包含在約6000 psi(比4600 psi高30%)至約3200 psi(比4600 psi低30%)之範圍內之壓力波動。只要一熔體壓力自所述壓力波動不大於30%，即可將該熔體壓力視為實質上恆定的。

如本文中所使用，熔體貯器係指與機器噴嘴流體連通地容納熔融塑膠的一射出成型機器之部分。加熱熔體貯器以使得可準備一聚合物且使其保持處於一所要之溫度。熔體貯器連接至與一中央控制單元通信且可經控制以使一隔膜前進以迫使熔融塑膠通過機器噴嘴之一動力源，舉例而言，一液壓缸或電動伺服馬達。熔融材料然後流動通過澆道系統進入至模穴中。熔體貯器可係圓柱形剖面或具有將准許一隔膜迫使聚合物在可介於低至100 psi至壓力40,000 psi或更高之範圍內之壓力下通過機器噴嘴之替代剖面之範圍內。該隔膜可視情況整體地連接至具有經設計以使聚合物材料在射出之前塑化之螺線之一往復式螺桿。

詳細參考各圖，圖1圖解說明用於大量生產薄壁部件之一例示性低恒壓射出成型裝置10(例如，一101或102類射出模具或一「超高生產率模具」)。射出成型裝置10通常包含一射出系統12及一鎖模系統14。可將一熱塑性材料以熱塑性膠粒16之形式引入至射出系統12。可將熱塑性膠粒16放置到一料斗18中，料斗18將熱塑性膠粒16進給至射出系統12之一經加熱圓筒20中。在經進給至經加熱圓筒20中之後，熱塑性膠粒16可由一往復式螺桿22驅動至經加熱圓筒20之端。經加熱圓筒20之加熱及往復式螺桿22對熱塑性膠粒16之壓縮致使熱塑性膠粒16熔化，形成一熔融熱塑性材料24。通常以約130℃至約410℃之一溫度來處理熔融熱塑性材料。

往復式螺桿22迫使熔融熱塑性材料24朝向一噴嘴26以形成包括熱塑性材料之一射料，該熱塑性材料將被射出至一模具28之一模穴32中。可透過一澆口30射出熔融熱塑性材料24，澆口30將熔融熱塑性材料24之流動引導至模穴32。模穴32形成於模具28之第一模具部分25與第二模具部分27之間，且第一模具部分25與第二模具部分27藉由一壓機或鎖模單元34在壓力下保持在一起。壓機或鎖模單元34在成型程序期間施加在大約1000 psi至大約6000 psi之範圍內之一鎖模力，以在將熔融熱塑性材料24射出至模穴32中時使第一模具部分25與第二模具部分27保持在一起。為支援此等鎖模力，鎖模系統14可包含一模具框架及一模具底座，該模具框架及該模具底座由具有大於約165 BHN且較佳地小於260 BHN之一表面硬度之一材料形成，但可使用具有大於260之表面硬度BHN值之材料，只要該材料可容易機加工即可，如下文進一步論述。

該模具可包括一單個模穴或複數個模穴。該複數個模穴可包括類似模穴或將產生相異部件之相異模穴。該模具亦可包括經分組族系之相異模穴。

一旦將熔融熱塑性材料24之射料射出至模穴32中，往復式螺桿22便停止向前行進。熔融熱塑性材料24採取模穴32之外形，且熔融熱塑性材料24在模具28內部冷卻直至熱塑性材料24凝固為止。一旦熱塑性材料24已凝固，壓機34便釋放第一模具部分25及第二模具部分27，第一模具部分25與第二模具部分27彼此分離，且可自模具28頂出所完成之部件。模具28可包含複數個模穴32以增加總體生產率。

一控制器50與一感測器52及一螺桿控制件36通信地連接。控制器50可包含一微處理器、一記憶體及一或多個通信鏈路。控制器50可分別經由有線連接54、56連接至感測器52及螺桿控制件36。在其他實施例中，控制器50可經由一無線連接、一機械連接、一液壓連接、一氣動連接或熟習此項技術者已知的將允許控制器50與感測器52及螺桿控制件36兩者通信之任何其他類型之通信連接連接至感測器52及螺桿控制件56。在感測器、控制器與螺桿控制件之間的通信路徑中可存在中間操作單元。

在圖1之實施例中，感測器52係在噴嘴26中量測(直接或間接)熔融熱塑性材料24之熔體壓力之一壓力感測器。感測器52產生傳輸至控制器50之一電信號。控制器50然後命令螺桿控制件36使螺桿22以在噴嘴26中維持熔融熱塑性材料24之一實質上恆定熔體壓力之一速率前進。儘管感測器52可直接量測熔體壓力，但感測器52可量測指示熔體壓力的熔融熱塑性材料24之其他特性，諸如溫度、黏度、流率等。同樣地，感測器52不需要直接位於噴嘴26中，而是感測器52可位於與噴嘴26流體連接的射出系統12或模具28內之任何位置處。感測器52不需要與所射出流體直接接觸，且另一選擇係，可與流體動力連通並能夠感測流體之壓力及/或其他流體特性。若感測器52不位於噴嘴26內，則可對所量測特性應用適當校正因子以計算噴嘴26中之熔體壓力。在又一些實施例中，感測器52不需要安置於與噴嘴流體連接之一位置處。而是，該感測器可量測由鎖模系統14 在第一模具部分25與第二模具部分27之間的一模具分模線處產生之鎖模力。在一項態樣中，控制器50可根據來自感測器52之輸入維持壓力。

一感測器可位於接近模穴中之填充端處。此感測器可提供模具前緣何時接近模穴中之填充端之一指示。該感測器可感測溫度、壓力、識別聚合物之存在之光學或其他手段。當感測器量測壓力時，可使用此量測來與中央控制單元通信以提供經成型組件之一目標「堆填壓力」。由感測器產生之信號可用於控制成型程序，以使得可由中央控制單元來調整材料黏度、模具溫度、熔體溫度之變化及影響填充速率之其他變化。可在成型循環期間立即進行此等調整，或可在後續循環中進行校正。此外，可在若干個循環內對數個讀數求平均，然後由中央控制單元使用其來對成型程序進行調整。以此方式，可基於在一或多個循環期間在一較早時間點處發生之量測而校正當前射出循環。在一項實施例中，可在諸多循環內對感測器讀數求平均以便達成程序一致性。

雖然圖1中圖解說明一主動閉環控制器50，但可使用其他壓力調節器件來代替閉環控制器50。舉例而言，一壓力調節閥(未展示)或一壓力釋放閥(未展示)可替換控制器50來調節熔融熱塑性材料24之熔體壓力。更具體而言，壓力調節閥及壓力釋放閥可防止模具28之超壓。用於防止模具28之超壓之另一替代機構係在偵測到一超壓條件時啟動之一警報器。

現在轉至圖2，其圖解說明一實例性經成型部件100。經成型部件100係一薄壁部件。當一流動通道之一長度L除以該流動通道之一厚度T大於100(亦即，L/T>100)時，通常將經成型部件視為係薄壁的。在某些射出成型工業中，可將薄壁部件定義為具有一L/T>200或具有一L/T>250之部件。流動通道之長度L係自一澆口102至一流動通道端104量測的。在消費型產品工業中，薄壁部件尤其盛行。

薄壁部件在射出成型中會呈現某些障礙。當一流動通道之一長度L除以該流動通道之一厚度T大於100(亦即，L/T>100)時，通常將經成型部件視為係薄壁的。對於具有一較複雜幾何形狀之模穴，可藉由在自一澆口102至模穴32之端的模穴32之長度上對T尺寸求積分並判定自澆口102至模穴32之端之最長流動長度來計算L/T比率。然後可藉由將最長流動長度除以平均部件厚度來判定L/T比率。

舉例而言，流動通道之薄度趨向於在熔融熱塑性材料到達流動通道端104之前就冷卻該材料。當此發生時，該熱塑性材料固結且不再流動，此導致一不完整部件。為克服此問題，傳統射出成型機器以極高壓力(通常大於15,000 psi)射出熔融熱塑性材料，以使得熔融熱塑性材料在有機會冷卻及固結之前迅速地填充模穴。此係熱塑性材料之製造者教示以極高壓力進行射出之一個原因。傳統射出成型機器以高壓進行射出之另一原因係增加之剪切力，其增加流動特性，如上文所論述。此等極高射出壓力需要使用極硬材料來形成模具28及進料系統。

傳統射出成型機器使用工具鋼或其他硬材料來製成模具。儘管此等工具鋼足夠強韌以耐受極高射出壓力，但工具鋼係相對較差之熱導體。因此，將極複雜冷卻系統機加工至模具中以在填充模穴時增強冷卻時間，此減少循環時間且增加模具之生產率。然而，此等極複雜冷卻系統給模具製作程序增加了大量時間及花費。

發明人已發現，可在低且實質上恒壓下在無任何顯著不利影響之情形下將剪切稀化熱塑性材料(甚至最低程度剪切稀化熱塑性塑膠)射出至模具28中。此等材料之實例包含(但不限於)由以下各項構成之聚合物及共聚物：聚丙烯、聚乙烯、熱塑性彈性體、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚(乳酸)、聚羥基烷酸酯、聚醯胺、聚縮醛、乙烯-α-烯烴橡膠及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。事實上，在低且實質上恒壓下成型之部件與在一習用高壓下成型之相同部件相比展現出某些優越性質。此發現直接否定了業內教示越高射出壓力越好之習用認知。在不意欲受理論約束之情形下，據信在低且實質上恒壓下將熔融熱塑性材料射出至模具28中產生自一澆口前進通過模具至模穴之一最遠部分之一連續熱塑性材料流動前緣。藉由維持一低剪切力位準，熱塑性材料在比原本據信在習用高壓射出成型系統中可能之情形低得多的溫度及壓力下保持為液體且可流動。

在以下圖表中提供例示性熱塑性樹脂連同其所推薦操作壓力範圍：

現在轉至圖3，由虛線200圖解說明針對一習用高壓射出成型程序之一典型壓力-時間曲線。相比之下，由實線210圖解說明針對所揭示之低恒壓射出成型機器之一壓力-時間曲線。

在習用情形中，熔體壓力迅速增加至充分超過15,000 psi且然後在一第一時間段220內保持處於一相對高壓力(大於15,000 psi)。第一時間段220係其中熔融塑膠材料流動至模穴中之填充時間。此後，熔體壓力減小且在一第二時間段230內保持處於一較低但仍相對高之壓力(10,000 psi或更大)。第二時間段230係其中維持熔體壓力以確保回填模穴中之所有間隙之一堆填時間。自流動通道之端往回朝向澆口填充一習用高壓射出成型系統中之模穴。因此，各個凝固階段中之塑膠彼此上下堆填，此可導致所完成產品中之不一致性，如上文所論述。此外，在各個凝固階段中塑膠之習用堆填導致某些不理想材料性質，舉例而言，成型中應力、沉陷及非最佳光學性質。

另一方面，恆定低壓射出成型系統在一單個時間段240內在一實質上恆定低壓下將熔融塑膠材料射出至模穴中。該射出壓力小於6,000 psi。藉由使用一實質上恆定低壓，熔融熱塑性材料維持自澆口朝向流動通道之端前進通過流動通道之一連續熔體前緣。因此，塑膠材料在沿著流動通道之任何點處保持相對均勻，此產生一較均勻且一致的所完成產品。藉由用一相對均勻塑膠材料填充模具，所完成之經成型部件形成可具有比慣例上成型之部件更好之機械及光學性質之結晶結構。此外，在低恒壓下成型之部件之外皮層展現不同於慣例上成型之部件之外皮層之特性。因此，在低恒壓下成型之部件之外皮層可具有比慣例上成型之部件之外皮層更好之光學性質。

藉由在噴嘴內維持一實質上恆定且低(例如，小於6000 psi)熔體壓力，可使用較易機加工之材料來形成模具28。舉例而言，圖1中所圖解說明之模具28可由具有大於100%之一銑削機加工指數、大於100%之一鑽孔機加工指數、大於100%之一線EDM機加工指數、大於200%之一石墨衝鑽EDM機加工指數或大於150%之一銅衝鑽EDM機加工指數之一材料形成。該等機加工指數係基於各種材料之銑削、鑽孔、線EDM及衝鑽EDM測試。下文更詳細地闡釋用於判定機加工指數之測試方法。下文在表1中編纂了用於材料之一樣品之機加工指數之實例。

使用可容易機加工之材料來形成模具28產生大大減小之製造時間及因此製造成本之一減小。此外，此等可機加工材料通常具有比工具鋼好之導熱率，此增加冷卻效率且減小對複雜冷卻系統之需要。

當由此等可容易機加工之材料形成模具28時，選擇具有良好導熱率性質之可容易機加工之材料亦係有利的。具有大於30 BTU/HR FT℉之導熱率之材料係特別有利的。舉例而言，具有良好導熱率之可容易機加工之材料包含(但不限於)Alcoa QC-10、Alcan Duramold 500及Hokotol(可自Aleris購得)。具有良好導熱率之材料更高效地將熱自熱塑性材料傳輸出模具。因此，可使用較簡單冷卻系統。另外，非自然平衡進料系統亦可供在本文中所闡述之恆定低壓射出成型機器中使用。

圖4中圖解說明一多模穴模具28之一項實例。多模穴模具通常包含一進料歧管60，進料歧管60將熔融熱塑性材料自噴嘴26引導至個別模穴32。進料歧管60包含一注口62，注口62將熔融熱塑性材料引導至一或多個澆道或進料通道64中。每一澆道可給多個模穴32進料。在諸多高容量射出成型機器中，加熱澆道以增強熔融熱塑性材料之流動性。由於熔融熱塑性材料之黏度在高壓(例如，高於10,000 psi)下對剪切力及壓力變化極為敏感，因此習用進料歧管經自然平衡以維持均勻黏度。自然平衡進料歧管係其中熔融熱塑性材料自注口至任何模穴行進一相等距離之歧管。此外，每一流動通道之剖面形狀相同，圈之數目及類型相同，且每一流動通道之溫度相同。自然平衡進料歧管允許同時填充該等模穴以使得每一經成型部件具有相同處理條件及材料性質。自然平衡進料歧管製造昂貴且在某一程度上限制模具設計。

圖5圖解說明一自然平衡進料歧管60之一實例。自然平衡進料歧管60包含自注口62至一第一接合點72之一第一流動路徑70，第一流動路徑70在第一接合點72處分成第二流動路徑74及第三流動路徑76，第二流動路徑在一第二澆口78a處終止且第三流動路徑76在一第三澆口78b處終止，每一澆口服務一個別模穴(圖5中未展示)。自注口62流動至第二澆口78a或第三澆口78b之熔融熱塑性材料行進相同距離、經歷相同溫度且經受相同剖面流動面積。因此，同時用具有相同物理性質之熔融熱塑性材料填充每一模穴。

圖6A及圖6B示意性地圖解說明自然平衡歧管60。圖6A及圖6B之自然平衡歧管60係一多層歧管。每一流動路徑74、76在沿著流動路徑之相同位置處具有相同特性。舉例而言，在接合點72之後，每一流動路徑在相同距離處變窄。此外，每一流動路徑服務相同數目個模穴32。自然平衡流動歧管60對於高壓射出成型機器係關鍵的以維持相同塑膠流動性質且確保均勻部件。

圖7A及圖7B圖解說明另一自然平衡歧管60。圖7A及圖7B之自然平衡歧管60係一單層歧管。

相比之下，圖8、圖9A及圖9B圖解說明非自然平衡歧管，其中圖8圖解說明一人工平衡歧管，且圖9A及圖9B圖解說明非平衡歧管。

本文中所揭示之低恒壓射出成型機器允許使用人工平衡歧管及甚至不平衡歧管，此乃因在低恒壓下射出之熱塑性材料對由於流動通道特性差異所致的壓力差異或剪切力差異不那麼敏感。換言之，在低恒壓下射出之熱塑性材料保持接近相同之材料及流動性質，而不管流動通道長度、剖面面積或溫度之差異如何。因此，可依序而非同時地填充模穴。

圖8之人工平衡歧管160包含一注口62、一第一流動通道174及一第二流動通道176。第一流動通道174在一第一澆口178a處終止且第二流動通道176在一第二澆口178b處終止。在此實施例中，第一流動通道174短於第二流動通道178。人工平衡歧管160使流動通道之某一其他參數(例如，剖面面積或溫度)變化以使得流動通過歧管160之材料給每一模穴提供平衡之流動，類似於一自然平衡歧管。換言之，流動通過第一流動通道174之熱塑性材料將具有約等於流動通過第二流動通道176之熱塑性材料之熔體壓力。由於人工平衡或不平衡進料歧管可包含不同長度之流動通道，因此一人工平衡或不平衡進料歧管可更加高效地利用空間。此外，可更高效地機加工進料通道及對應加熱器帶式通道。此外，自然平衡進料歧管限於具有不同的偶數(例如，2、4、8、16、32等)個模穴之模具。人工平衡及不平衡進料歧管可經設計以將熔融熱塑性材料遞送至任何數目個模穴。

人工平衡進料歧管160亦可由具有高導熱率之一材料構造以增強至熱澆道中之熔融熱塑性材料之熱轉移，因此增強熱塑性材料之流動。更具體而言，人工平衡進料歧管160可由與模具相同之材料構造以進一步減少材料成本且增強整個系統內之熱轉移。

圖9A及圖9B圖解說明不平衡歧管260。不平衡歧管260可包含奇數個模穴232及/或具有不同剖面形狀、不同數目及類型之圈及/或不同溫度之流動通道。此外，不平衡歧管260可給具有不同大小及或形狀之模穴進料，如圖9B中所圖解說明。

鑽孔及銑削可機加工性指數測試方法

上文在表1中所列之鑽孔及銑削可機加工性指數係藉由以下文所闡述之精心控制之測試方法測試代表性材料而判定。

每一材料之可機加工性指數係藉由量測鑽孔或銑削一片材料所需要之心軸負載而判定，其中所有其他機器條件(例如，原料進料速率、心軸rpm等)在各種材料之間保持恆定。將心軸負載報告為所量測心軸負載對針對鑽孔或銑削器件在1400 rpm下為75 ft-lb之最大心軸扭矩負載之一比率。將指數百分比計算為1117鋼之心軸負載與測試材料之心軸負載之間的一比率。

測試銑削或鑽孔機器係一Hass VF-3機加工中心。

鑽孔條件

銑削條件

對於所有測試，皆使用「滿溢式鼓風(flood blast)」冷卻。冷卻劑係Koolrite 2290。

EDM可機加工性指數測試方法

上文在表1中所列之石墨及銅衝鑽EDM可機加工性指數係藉由以下文所闡述之一精心控制之測試方法測試代表性材料而判定。

藉由量測在各種測試金屬中燒割一面積(下文細節)之時間來判定各種材料之EDM可機加工性指數。將可機加工性指數百分比計算為在1117鋼中燒割之時間對在其他測試材料中燒割相同面積所需之時間之比率。

線EDM

衝鑽EDM-石墨

衝鑽EDM-銅

所揭示低恒壓射出成型機器有利地採用由可容易機加工之材料構造之模具。因此，所揭示低恒壓射出成型機器之生產較廉價且較快速。另外，所揭示低恒壓射出成型機器能夠採用更靈活支援結構及更可調適遞送結構，諸如更寬壓板寬度、增加之繋桿間距、繋桿之消除、更輕量之構造以促進更快移動及非自然平衡之進料系統。因此，所揭示低恒壓射出成型機器可經修改以適合遞送需要且更容易針對特定經成型部件定製。

應注意，除非另有指定，否則術語「實質上」、「約」及「大約」可在本文中用於表示可歸因於任何定量比較、值、量測或其他表示之固有不確定程度。此等術語亦在本文中用於表示定量表示可不同於一所陳述參考但不會導致所討論標的物之基本功能之一改變之程度。除非本文中另有定義，否則術語「實質上」、「約」及「大約」意指定量比較、值、量測或其他表示可歸屬於所陳述參考之20%內。

現在應明瞭，可由一低恒壓射出成型程序生產本文中所圖解說明及所闡述之產品之各種實施例。儘管本文中已特別參考用於容納消費型商品之產品或消費型商品產品自身，但應明瞭本文中所論述之低恒壓射出成型方法可適合結合供在消費型商品工業、餐飲服務行業、交通運輸工業、醫療工業、玩具工業及類似工業中使用之產品使用。此外，熟習此項技術者將認識到，本文中所揭示之教示可組合模內裝飾、嵌件成型、模內組裝及類似物用於構造疊模、多材料模具(包含旋轉及模芯回位模具)。此外，熟習此項技術者將認識到，本文中所揭示之教示可組合模內裝飾、嵌件成型、模內組裝及類似物用於構造疊模、多材料模具(包含旋轉及模芯回位模具)。

本發明之詳細說明中所引述之所有文件之相關部分以引用方式併入本文中；不應將任一文件之引述解釋為承認該文件係關於本發明之先前技術。此外，若一術語在此書面文件中之任何意義或定義與該術語在以引用方併入之一文件中之任何意義或定義矛盾，則以此書面文件中指派給該術語之意義或定義為準。

儘管本文中已圖解說明及闡述特定實施例，但應理解可在不背離所主張標的物之精神及範疇之情況下做出各種其他改變及修改。此外，雖然本文中已闡述所主張標的物之各種態樣，但不需要組合地利用此等態樣。因此，隨附申請專利範圍意欲涵蓋在所主張標的物之範疇內之所有此等改變及修改。

10‧‧‧低恒壓射出成型裝置

12‧‧‧射出系統

14‧‧‧鎖模系統

16‧‧‧熱塑性膠粒

18‧‧‧料斗

20‧‧‧經加熱圓筒

22‧‧‧往復式螺桿

24‧‧‧熔融熱塑性材料

25‧‧‧第一模具部分

26‧‧‧噴嘴

27‧‧‧第二模具部分

28‧‧‧模具

30‧‧‧澆口

32‧‧‧模穴

34‧‧‧壓機或鎖模單元

36‧‧‧螺桿控制件

50‧‧‧控制器/主動閉環控制器

52‧‧‧感測器

54‧‧‧有線連接

56‧‧‧有線連接

60‧‧‧進料歧管

62‧‧‧注口

64‧‧‧澆道或進料通道

70‧‧‧第一流動路徑

72‧‧‧第一接合點

74‧‧‧第二流動路徑

76‧‧‧第三流動路徑

78a‧‧‧第二澆口

78b‧‧‧第三澆口

100‧‧‧經成型部件

102‧‧‧澆口

104‧‧‧流動通道端

160‧‧‧人工平衡歧管/歧管

174‧‧‧第一流動通道

176‧‧‧第二流動通道

178a‧‧‧第一澆口

178b‧‧‧第二澆口

260‧‧‧不平衡歧管

圖1圖解說明根據本發明構造之一射出成型機器之一示意圖；圖2圖解說明在圖1之射出成型機器中形成之一薄壁部件之一項實施例；圖3係針對圖1之射出成型機器之一模穴壓力對時間曲線圖；圖4係圖1之射出成型機器之一模具之一項實施例之一剖面圖；圖5係一進料系統之一透視圖；圖6A及圖6B係一自然平衡進料系統之俯視圖及正視圖；圖7A及圖7B係另一自然平衡進料系統之俯視圖及正視圖；圖8係可在圖1之射出成型機器中使用之一人工平衡進料系統之一俯視圖；且圖9A及圖9B係可在圖1之射出成型機器中使用之非平衡進料系統之俯視圖。