TW201609337A

TW201609337A - 於流動衝擊區中使用局部加熱之射出成型

Info

Publication number: TW201609337A
Application number: TW104127984A
Authority: TW
Inventors: 奇尼麥可奧登尼; Ｈ凱尼斯韓森三世; 超奇黃; 馬修伊洛德紐曼; 麥可湯瑪斯托德
Original assignee: 艾弗洛斯公司
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2016-03-16
Also published as: WO2016036549A1; US20160059461A1

Abstract

本發明揭示實質上恆壓下之射出成型，其在一模具內之策略位置處使用諸如感應加熱之快速加熱技術以用緩和通常與流動填充衝擊相關聯之問題之一方式加熱成型表面。

Description

於流動衝擊區中使用局部加熱之射出成型

本發明大體上係關於用於射出成型之設備及方法，且更特定言之係關於用於在實質上恆定射出壓力下執行射出成型並同時利用局部加熱方法論以增強射出成型產品及產品組件之品質之設備及方法。

射出成型係通常用於由熱塑材料製成之部分之高體積製造之一技術。在一重複射出成型程序期間，最常見呈小珠粒或顆粒形式之熱塑樹脂被引入在熱及壓力下熔融樹脂珠粒之一射出成型機。現熔融之樹脂受壓射出至具有一特定穴形之一模穴中。射出塑膠在壓力下被保持在模穴中、被冷卻且隨後作為具有本質上複製模具之穴形之一形狀之一固化部件被移除。模具本身可具有一單個穴或多個穴。

如本文中使用，一射出成型循環或簡稱為「循環」可包含以下步驟：(1)熔融一聚合材料射注；(2)將一模具之兩個(或更多個)部分夾持在一起，該等部分諸如一模芯及一模穴板，其等一起形成界定一或多個模穴之模具壁(通常同時該等模具壁相對於熔融的熱塑材料在射出至模穴中之前所加熱至之溫度係處於一低溫條件下)；(3)壓迫熔融的聚合材料射注進入至模穴中；(4)等待一定時間週期直至成型聚合材料冷卻至足以射出該部分之一溫度(即，低於其熔融溫度之一溫度)，使得成型零件之至少外表面足夠堅固使得該零件一旦被射出便將立即維持其成型形狀；(5)打開界定該一或多個模穴之模具之部分；(6)自該一或多個模穴射出成型零件；及(7)關閉該兩個(或更多個)模具區段(針對一後續循環)。

射出成型零件之表面特性可藉由加熱界定模穴之模具之表面而增強。可用於加熱界定模穴之模具之表面之加熱技術之實例係：電阻式加熱(或焦耳加熱)、傳導、對流、加熱流體(例如，一歧管或護套、此外熱交換機中之過熱蒸汽或油)之使用、輻射式加熱(諸如透過使用來自燈絲或其他發射體之紅外線輻射)、RF加熱(或介電質加熱)、電磁感應式加熱(本文中亦稱作感應加熱)、熱電效應(亦稱作Peltier-Seebeck效應)之使用、振動加熱、聲加熱及熱泵、熱管、匣式加熱器或電阻線之使用，不管其等是否使用，皆被認為係在上文列出的加熱類型之任一者之範疇內。

加熱界定模穴之模具之表面(作為一射出成型循環之部分)之一已知缺陷係其通常增加循環時間。其亦增加由射出成型系統消耗之能量。在可打開界定模穴之模具之表面及射出成型零件之前，必須將該零件冷卻至低於其熔融溫度之一溫度。因而，就該等模具表面被加熱至熱塑材料之熔融溫度下之溫度而言，該熱量必須在打開模具及射出該零件之前被消散。存在各種冷卻技術以降低模具之表面之溫度，該等技術例如：熱交換機，諸如串片式散熱器或散熱片，其中流動於其中之一冷卻流體(較佳係一液體介質)處於低於需要冷卻之模具之表面之一溫度下；熱電效應熱泵、雷射冷卻、利用吸熱相變，諸如蒸發冷卻，及具有一磁熱效應之製冷產品之使用(其中諸如釓之合金之一些材料在存在一降低磁場之情況下由於減少磁偶極在材料中之運動而冷凍)。

即使運用此等所謂的快速冷卻技術，循環時間仍然顯著增加，因為界定模穴之模具之表面的冷卻消耗一定時間。

本發明將界定模穴之模具之表面之快速加熱之好處與實質上恆壓下且較佳地30,000psi及更低、在一些情況中10,000psi及更低且在一些情況中6,000psi及更低之實質上恆壓下之射出成型之優點相結合。

10‧‧‧低恆壓射出成型設備

12‧‧‧射出系統

16‧‧‧熱塑顆粒

18‧‧‧進料斗

20‧‧‧加熱圓筒

22‧‧‧往復螺釘

24‧‧‧熔融熱塑材料

25‧‧‧第一模具側/模具半體/第一模具部分

26‧‧‧噴嘴

27‧‧‧第二模具側/模具半體/第二模具部分

28‧‧‧模具

30‧‧‧澆口

32‧‧‧模穴

34‧‧‧壓力機/夾持單元

36‧‧‧螺釘控制件

50‧‧‧主動閉環控制器

52‧‧‧感測器/第一流體前沿位置感測器

52'‧‧‧第二感測器/第二流體前沿位置感測器

52”‧‧‧第三感測器

54‧‧‧有線連接

56‧‧‧有線連接

A‧‧‧澆口

A'‧‧‧澆口

B‧‧‧模具

EOF‧‧‧填充末端區

F‧‧‧流體前沿

FA‧‧‧流體前沿

FA'‧‧‧流體前沿

G1‧‧‧澆口

G2‧‧‧澆口

G3‧‧‧澆口

G4‧‧‧澆口

H‧‧‧感應加熱器/線圈感應加熱器配置

H'‧‧‧感應加熱器

IF‧‧‧感應線圈框架

IN‧‧‧選用絕緣體

MC‧‧‧模穴

ML‧‧‧熔融線

雖然本說明書已特別指出並明顯主張被視為本發明之標的物之申請專利範圍結束，但是據信將自結合隨附圖式進行之以下描述更完整地瞭解本發明。一些圖式可藉由省略選定元件而簡化以更清楚地展示其他元件。一些圖式中之元件之此等省略不一定指示例示性實施例之任一者中存在或缺少特定元件，除了可以對應書面描述明確描繪以外。所有圖式皆不一定按比例繪製。

圖1圖解說明根據本發明建構之一低恆壓射出成型機之一示意圖；圖2係本發明之一射出成型系統之一區域之一截面圖，該射出成型系統包含呈經塑形以形成一成型零件中之一對肋狀物之一模具區域之形式之一流動填充衝擊；圖3係本發明之一射出成型系統之一區域之一等距截面圖，該射出成型系統包含呈經塑形以形成一成型零件中之一凸起物之一模具區域之形式之一流動填充衝擊；圖4係本發明之一射出成型系統之一區域之一截面圖，該射出成型系統包含呈經塑形以形成一成型零件中之一角隅之一模具區域之形式之一流動填充衝擊；圖5係本發明之一射出成型系統之一區域之一等距視圖，該射出成型系統包含呈熔融的熱塑材料必須繞過之一障礙物之形式之一流動填充衝擊，該障礙物係一中心銷；圖6係本發明之一射出成型系統之一區域之一截面圖，該射出成型系統包含呈一壁厚過渡區(即，自一待成型之零件之一標稱壁厚至該待成型之零件之一較厚區域且返回至標稱壁厚之一過渡區)之形式之一流動填充衝擊；圖7係本發明之一射出成型系統之一區域之一截面圖，該射出成型系統包含呈一壁厚過渡區(即，自一待成型之零件之一標稱壁厚至待成型之零件之一較薄區域且返回至標稱壁厚之一過渡區)之形式之一流動填充衝擊；圖8係疊加在呈如圖6中圖解說明之一過渡區之形式之流動填充衝擊之截面圖上之感應功率對時間之一標繪圖；圖9係本發明之一射出成型系統之一區域之一截面圖，該射出成型系統包含呈一模穴內賦予一活動鉸鏈於一待成型之零件之一薄通道之形式之一流動填充衝擊；圖10係本發明之一射出成型系統之一區域之一截面圖，該射出成型系統包含一流動填充衝擊，其以來自射出成型系統之離散澆口之兩個流動前沿之一會聚處之一熔接線之形式顯現其自身，該等離散澆口係在模穴之相對端處；圖11係以本發明之一射出成型系統之一流動方向取得之一截面圖，該射出成型系統包含流動填充衝擊，其等以來自射出成型系統之離散澆口之兩個流動前沿之會聚處之熔接線之形式顯現，該等離散澆口經定位沿模穴彼此平行；圖12係可用於界定一模穴之一部分之一方塊之一等距視圖，該模穴具備其中具有一平坦感應線圈以選擇性地加熱該方塊之一感應線圈框架；及圖13係可用於界定一模穴之一部分之一方塊之一等距視圖，該模穴具備其中具有一周界感應線圈以選擇性地加熱該方塊之至少一周邊之一感應線圈框架。

本發明之實施例大體上係關於藉由射出成型生產產品之系統、機器、產品及方法，且更具體言之，係關於藉由實質上低恆壓射出成型生產產品之系統、產品及方法。

如本文關於一熱塑材料之熔融壓力所使用之術語「低壓」意指一射出成型機之一噴嘴附近6000psi及更低之熔融壓力。

如本文關於一熱塑材料之一熔融壓力所使用之術語「實質上恆壓」意指與一基線熔融壓力之偏差不產生熱塑材料之物理性質之有意義改變。例如，「實質上恆壓」包含但不限於熔融的熱塑材料之黏度並未有意義地改變之壓力變化。在此方面，術語「實質上恆定」包含與一基準熔融壓力大約30%之偏差。例如，術語「大約4600psi之一實質上恆壓」包含大約6000psi(比4600psi高30%)至大約3200psi(比4600psi低30%)之範圍內之壓力波動。一熔融壓力被視為實質上恆定，前提係該熔融壓力不高於所敘述壓力之30%。

如本文中所使用，術語「熔體容器」係指與機器噴嘴流體連通之包含熔融塑膠之一射出成型機之部分。熔體容器被加熱使得一聚合物可在一所需溫度下製備及保存。熔體容器連接至一動力源，例如，一液壓缸或電動伺服馬達，其與一中央控制單元通信並可被控制以推進一隔膜以壓迫熔融塑膠穿過機器噴嘴。熔融材料隨後流動穿過流道系統進入模穴中。熔體容器之截面可為圓柱形或具有將允許一隔膜在範圍可自低至100psi至40,000psi壓力或更高之壓力下壓迫聚合物穿過機器噴嘴之替代截面。隔膜視需要可整合連接至一往復螺釘，該往復螺釘具有設計為使聚合物材料在射出前塑化之螺紋。

術語「峰值流率」通常係指如在機器噴嘴處量測之最大體積流率。

術語「峰值射出速率」通常係指射出壓頭在壓迫聚合物進入饋送系統中之過程中行進之最大線性速度。壓頭諸如在一單級射出系統之情況中可為一往復螺釘或諸如在一雙級射出系統之情況中可為一液壓壓頭。

術語「壓頭速率」通常係指射出壓頭在壓迫聚合物進入饋送系統中之過程中行進之線性速度。

術語「流率」通常係指如在機器噴嘴處量測之聚合物之體積流率。此流率可基於壓頭速率及壓頭截面積計算或用位於機器噴嘴中之一適當感測器量測。

術語「穴填充百分比」通常係指基於體積填充之穴之百分比。例如，若一穴填充95%，則被填充之模穴之總體積為模穴之總體積容量之95%。

術語「熔融溫度」通常係指當使用一熱流道系統(其將聚合物保持為一熔融狀態)時，維持在熔體容器中及在材料饋送系統中之聚合物之溫度。熔融溫度隨材料而變化，然而，一所需熔融溫度通常被理解為落在由材料製造商推薦之範圍內。

術語「澆口大小」通常係指由流道與模穴之交叉形成之一澆口之截面積。對於熱流道系統，澆口可為在澆口處不存在材料流動之正關閉之一開放設計或一閥銷用於機械關閉穿過澆口進入模穴中之材料流動之一關閉設計(一般稱為一閥門澆口)。澆口大小係指截面積，例如，1mm澆口直徑係指等效於在澆口與模穴之交會點處具有1mm直徑之一澆口之截面積之澆口之一截面積。澆口之截面可為任意所需形狀。

術語「有效澆口面積」通常係指對應於模穴與饋送熱塑膠至模穴之一饋送系統(例如，一流道)之一材料流通道之一交叉處之一澆口之一截面積。澆口可加熱或不加熱。澆口可為圓形或適於達成至模穴中之所需熱塑膠流之任意截面形狀。

術語「增強比」通常係指射出動力源關於壓迫熔融聚合物穿過機器噴嘴的射出壓頭的機械優點。對於液壓動力源，常見的是液壓活塞將具有超過射出壓頭之一10：1之機械優點。然而，機械優點之範圍可自低得多之比(諸如2：1)至高得多的機械優點比(諸如50：1)。

術語「峰值動力」通常係指在填充一模穴時產生的最大動力。峰值動力可在填充循環中之任意時刻發生。峰值動力係由如在機器噴嘴處量測之塑膠壓力乘以如在機器噴嘴處量測之流率之乘積判定。動力係由公式P=p*Q計算，其中p係壓力且Q係體積流率。

術語「體積流率」通常係指如在機器噴嘴處量測之流率。此流率可基於壓頭速率及壓頭截面積計算或用位於機器噴嘴中之一適當感測器量測。

術語「填充」及「滿」在關於包含熱塑材料之一模穴使用時係可互換的且兩個術語意指熱塑材料已停止流動至模穴中。

術語「射注大小」通常係指待自熔體容器射出以完全填充模穴或諸模穴之聚合物之體積。射注大小體積係基於恰好在射出之前熔體容器中聚合物之溫度及壓力判定。換言之，射注大小係在一給定溫度及壓力下在一射出成型壓頭之一衝程中射出之熔融的塑膠材料之總體積。射注大小可包含透過一或多個澆口將熔融的塑膠材料射出至一或多個射出穴中。熔融的塑膠材料之射注亦可藉由一或多個熔體容器製備並射出。

術語「暫停」通常係指流體前沿之速度被充分最小化以允許聚合物之一部分降至低於其不流動溫度並開始凍結之時刻。

術語「電動馬達」或「電壓機」在本文中使用時包含電動伺服馬達及電線性馬達兩者。

術語「峰值動力流量因數」係指在一單射出成型循環期間一射出成型系統所需之峰值動力之一正規化量測且峰值動力流量因數可用於直接比較不同射出成型系統之動力要求。峰值動力流量因數係藉由首先判定峰值動力(其對應於填充循環(如本文中定義)期間成型壓力乘以流率之最大乘積)且隨後判定待填充之模穴之射注大小而計算。峰值動力流量因數隨後藉由將峰值動力除以射注大小而計算。

術語「低恆壓射出成型機」定義為使用小於6000psi之一實質上恆定射出壓力之一101型或一30型射出成型機。替代地，術語「低恆壓射出成型機」可定義為使用低於6000psi之實質上恆定注射壓力且在模芯(其由第一模具部分及第二模具部分組成，第一模具部分與第二模具部分之間界定一模穴)到達其使用壽命之終點前能夠執行超過100萬個循環、較佳超過125萬個循環、更佳超過200萬個循環、更佳超過500萬個循環及甚至更佳超過1000萬個循環之一射出成型機。「低恆壓射出成型機」之特性包含具有大於100(及較佳大於200)之一L/T比之模穴、多個模穴(較佳4個模穴、更佳16個模穴、更佳32個模穴、更佳64個模穴、更佳128個模穴及更佳256個模穴或介於4與512之間之任意數量之模穴)、一加熱流道及一導引射出機構。

術語「使用壽命」定義為一模具部分在故障或排程更換前之預期壽命。當結合一模具部分或一模芯(或界定模穴之模具之任意部分)使用時，術語「使用壽命」意指在一成型零件中出現品質問題之前、在模具部分之完整性出現問題(例如，磨損、分模線變形、關閉表面變形或過度磨損)之前、或在模具部分中發生機械故障(例如，疲勞故障或疲勞裂紋)之前模具部分或模芯預計使用的時間。通常，模具部分在界定模穴之接觸表面必須被拋棄或更換時已到達其「使用壽命」的終點。模具部分在一模具部分之「使用壽命」內可能不時地需要修理或修復且此修理或修復無需完全更換模具部分以達成可接受之成型零件品質及成型效率。此外，一模具部分可能發生與模具部分之正常操作無關之破損，諸如一部分未適當地自模具中移除及模具在非射出部分上受壓關閉或一操作者使用錯誤工具移除一成型零件並使一模具組件破損。出於此原因，備用的模具部分有時用於在此等破損組件到達其等使用壽命之終點前更換該等破損組件。因破損而更換模具部分不改變預期使用壽命。

術語「導引射出機構」定義為致動以使一成型零件自模穴實體射出之一動態部分。

術語「塗層」定義為厚度小於0.13mm(0.005英寸)之一層材料，其安置在界定模穴之一模具部分之一表面上，具有除界定模穴之一形狀以外之一主要功能(例如，保護界定模穴之材料之一功能、減小一成型零件與一模穴壁之間之摩擦以增強成型零件自模穴之移除之一功能)。

術語「平均導熱率」定義為組成模穴或模具側或模具部分之任意材料之導熱率。組成塗層、堆疊板、支撐板及澆口或流道(無論與模穴成一體還是與模穴分開)之材料不包含在平均導熱率中。平均導熱率係基於一體積重量計算。

術語「有效冷卻表面」定義為熱透過其自一模具部分移除之一表面。一有效冷卻表面之一實例係界定用於來自一主動冷卻系統之冷卻流體之一通道之一表面。一有效冷卻表面之另一實例係熱透過其消散至大氣之一模具部分之一外表面。一模具部分可具有一個以上有效冷卻表面且因此可具有模穴表面與每一有效冷卻表面之間之唯一平均導熱率。

術語「標稱壁厚」定義為在一模穴被製作為具有一均勻厚度的情況下模穴之理論厚度。標稱壁厚可近似為平均壁厚。標稱壁厚可藉由將由一個別澆口填充之模穴之長度及寬度積分而計算。

術語「平均硬度」定義為所需體積之任意材料或材料組合之洛氏(Rockwell)硬度。當存在一種以上材料時，平均硬度係基於每種材料之一體積重量百分比。平均硬度計算包含組成模穴之任意部分之材料之硬度。平均硬度計算不包含組成塗層、堆疊板、澆口或流道(與一模穴成一體或未與模穴成一體)及支撐板之材料。通常，平均硬度係指模具冷卻區域中之材料之體積重量硬度。

術語「模具冷卻區域」定義為位於模穴表面與有效冷卻表面之間之材料之一體積。

術語「循環時間」定義為完全形成一射出成型零件所需之一射出成型製程之一單個迭代。循環時間包含執行下列步驟所消耗的總體時間：將熔融熱塑材料推入一模穴中、用熱塑材料實質上填充模穴、冷卻熱塑材料、將第一模具側及第二模具側分開以曝露經冷卻熱塑材料、移除熱塑材料及關閉第一模具側及第二模具側。

術語「表皮」或「表皮層」定義為一成型零件之一表面層。雖然應認識到表皮或表皮層可被視為在一成型零件的表面美學之背景中，當將表皮層視為其與一成型零件之最機械性質相關時，該表皮或表皮層可包含該零件之理紋化或拋光且因此具有壁厚之僅5%之量級之一深度，但是表皮層可包含該零件之外部20%。

術語「流動填充衝擊」定義為形成一待成型零件之一特徵之一模具之一部分之一區域，該待成型零件尤其易受使該零件之成型複雜化或使成型零件呈現為更有可能遭遇一或多個缺陷或減小的機械性質(諸如填充不足、纏繞、下沉、脆性、溢料、空隙、未填充、脆弱(例如，低拉力、扭轉及/或環向強度)、高應力濃度、低模量、耐化學曝露性降低、早期疲勞、非均勻收縮及色彩、表面理紋、不透明度、半透明度或透明度的不連續性)之多個問題中的任何一或多者。流動填充衝擊之非詳盡實例係：一模具中用於形成肋狀物、凸起物或角隅之位置以及一模具中之障礙物(諸如中心銷)及過渡區(諸如一待成型零件之厚度變化，其可為厚度之一突然階躍變化或厚度之一逐漸變化，諸如一錐形區域)。此等可涉及自一相對較厚區域至一相對較薄區域且接著返回至一相對較厚區域之一過渡區，且可涉及一或多個厚度變化。用於本發明之目的尤其關注之一過渡區係一活動鉸鏈，其通常係一成型零件之一完整的相對較薄區域，其允許該零件之一部分(諸如一拉蓋)相對於該零件之剩餘部分旋轉。由於本文中使用術語流動填充衝擊，故預期受一特定衝擊影響之部分之區域可在沿一區域之一特定位置處或一特定位置或區域下游，且因而一流動填充衝擊無需被限於一模具之形狀變化之一特定位置，但是可延伸超出此一位置(即，此一位置下游)。

術語「流體前沿」係指如界定一模穴之模具之表面經歷之熔融聚合物材料之一射注之一前緣，因為熔融聚合物材料係自模穴之一噴嘴或澆口(即，將熔融聚合物材料引入至模穴中之一點或若干點)朝模穴之一填充末端位置前進且最終前進至該填充末端位置。

術語「快速加熱技術」係指在短時間週期內增加界定一模穴之任何部分之一模具之一或多個區域之表面溫度之任何方式，包含電阻式加熱(或焦耳加熱)、傳導、對流、加熱流體(例如，一歧管或護套、此外熱交換機中之過熱蒸汽或油)之使用、輻射式加熱(諸如透過使用來自燈絲或其他發射體之紅外線輻射)、RF加熱(或介電質加熱)、電磁感應式加熱(本文中亦稱作感應加熱)、熱電效應(亦稱作Peltier-Seebeck效應)之使用、熱泵、熱管、匣式加熱器或電阻線之使用，而不管其等是否使用，被認為係在上文列出類型的加熱之任一者之範疇內。

術語「上游」係指一模穴中之一相對位置，行進穿過模穴之一流體前沿在到達一給定參考位置之前到達該相對位置，使得若一模穴中之熱塑材料之一流體前沿隨著其行進穿過模穴而在到達模穴之位置 Y之前到達位置X，則認為位置X係位置Y之上游。

術語「下游」係指一模穴中之一相對位置，行進穿過模穴之一流體前沿在通過一給定參考位置之後到達該相對位置，使得若一模穴中之熱塑材料之一流體前沿隨著其行進穿過模穴而在到達模穴之位置Y之後到達位置Z，則認為位置Z係位置Y之下游。

術語「模具之表面積」係指共同形成界定一或多個模穴之模具壁之模具之表面之總體面積，在某種程度上，被射出至模穴中之熱塑材料被曝露於該等表面以形成一完全成型零件。

低恆壓射出成型機亦可為高產率射出成型機(例如，一101型或30型射出成型機或一「超高產率成型機」)，諸如2012年8月31日申請之美國專利申請案第13/601,514號(其以引用的方式併入本文中)中揭示之高產率射出成型機，其可用於生產薄壁消費產品，諸如牙刷把手及剃刀把手。薄壁部分通常定義為具有100或更大之高L/T比。

詳細地參考圖式，圖1圖解說明一例示性低恆壓射出成型設備10，其一般包含一射出系統12及一夾持系統14。一熱塑材料可以熱塑顆粒16之形式引入至射出系統12。熱塑顆粒16可放置至一進料斗18中，該進料斗18將熱塑顆粒16饋送至射出系統12之一加熱圓筒20中。熱塑顆粒16在被饋送至加熱圓筒20中之後可由一往復螺釘22驅動至加熱圓筒20之末端。加熱圓筒20之加熱及熱塑顆粒16藉由往復螺釘22之壓縮導致熱塑顆粒16熔融，形成一熔融熱塑材料24。熔融熱塑材料通常在大約130℃至大約410℃之一溫度下處理。

往復螺釘22將熔融熱塑材料24壓向一噴嘴26以形成熱塑材料之一射注，其將經由一或多個澆口(較佳三個或更少澆口)30射出至模具28之一模穴32中，該等澆口將熔融熱塑材料24之流動引導至模穴32。在其他實施例中，噴嘴26可藉由一饋送系統(未展示)與一或多個澆口30分開。模穴32形成在模具28之第一模具側25與第二模具側27之間且第一模具側25及第二模具側27藉由一壓力機或夾持單元34而受壓固持在一起。壓力機或夾持單元34在成型製程期間施加大於作用以將兩個模具半體25、27分開之射出壓力施加之力之一夾持力，藉此在熔融熱塑材料24被射出至模穴32中的同時將第一模具側25及第二模具側27固持在一起。為支持此等夾持力，夾持系統14可包含一模具框架及一模具基底。

一旦熔融熱塑材料24之射注射出至模穴32中，往復螺釘22即停止向前行進。熔融熱塑材料24採用模穴32之形式且熔融熱塑材料24在模具28內部冷卻直至熱塑材料24固化。一旦熱塑材料24已固化，壓力機34釋放第一模具側25及第二模具側27，第一模具側25及第二模具側27彼此分開且完成零件可自模具28射出。模具28可包含複數個模穴32以增大總生產速率。複數個模穴之穴之形狀可彼此相同、類似或不同。(後者可被視作模穴之一集群)。

一控制器50與定位在噴嘴26附近之一感測器52及一螺釘控制件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亦可視需要連接至定位為鄰近模穴32之一末端之一感測器53。此感測器52可提供熱塑材料何時接近模穴32中之填充末端之一指示。感測器52可光學、氣動、機械、機電或藉由以其他方式感測熱塑材料之壓力及/或溫度而感測熱塑材料之存在。當藉由感測器52量測熱塑材料之壓力或溫度時，此感測器52可發送指示壓力或溫度之一信號至控制器50以提供控制器50之一目標壓力以在填充完成時維持在模穴32中(或噴嘴26中)。此信號通常可用於控制成型製程，使得材料黏度、模具溫度、熔融溫度之變化及影響填充速率之其他變化由控制器50調整。此等調整可在成型循環期間立即作出，或校正可在後續循環中作出。此外，若干信號可在多個循環內平均化且隨後用於藉由控制器50對成型製程作出調整。控制器50可分別經由有線連接54、 56連接至感測器52及/或感測器53及螺釘控制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、一氣動連接或本技術一般技術者所知之將允許控制器50與感測器52、53及螺釘控制件36兩者通信之任意其他類型之通信連接而連接至感測器52、53及螺釘控制件56。

在圖1之實施例中，感測器52係(直接或間接)量測噴嘴26附近之熔融熱塑材料24之熔融壓力之一壓力感測器。感測器52產生一電信號，該電信號被傳輸至控制器50。控制器50隨後命令螺釘控制件36以維持噴嘴26中之熔融熱塑材料24之所需熔融壓力之速率推進螺釘22。雖然感測器52可直接量測熔融壓力，但是感測器52亦可藉由量測熔融熱塑材料24之其他特性來間接地量測熔融壓力，該等其他特性諸如溫度、黏度、流率等，其等指示熔融壓力。同樣地，感測器52無需直接定位在噴嘴26中，而是感測器52可定位在射出系統12或模具28內與噴嘴26流體連接之任意位置處。若感測器52未定位在噴嘴26內，則適當校正因數可應用至所量測之特性以計算噴嘴26中之熔融壓力之一估計值。感測器52無需直接接觸射出流體且可替代地與流體動態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未定位在噴嘴26內，則適當校正因數可應用至所量測之特性以計算噴嘴26中之熔融壓力。在又其他實施例中，感測器52無需安置在與噴嘴流體連接之一位置處。而是，感測器可量測在第一模具部分25與第二模具部分27之間之一模具分模線上由夾持系統14產生之夾持力。在一態樣中，控制器50可根據來自感測器52之輸入維持壓力。替代地，感測器可量測電壓力機之一電力需求，其可用於計算噴嘴中之壓力之一估計值。

雖然圖1中圖解說明了主動閉環控制器50，但是可使用其他壓力調節裝置來代替閉環控制器50。例如，一壓力調節閥(未展示)或一壓力釋放閥(未展示)可取代控制器50以調節熔融熱塑材料24之熔融壓力。更具體言之，壓力調節閥及壓力釋放閥可防止模具28超壓。用於防止模具28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。

在一實質上恆定射出成型系統中，可在具有模穴32之所需位置處偵測到熔融聚合材料之流體前沿之位置。如上文描述，流體前沿已到達模穴32中之一特定位置之事實可由一感測器52或53偵測。例如，感測器52可呈一壓力換能器之形式，且可使用真空壓力。代替或除一壓力感測器以外，可使用諸如熱電阻器之一或多個溫度感測器以判定或驗證流體前沿已到達一模穴32之一給定位置。此一感測器52或53可藉由感測溫度或壓力或藉由感測其之一缺失而操作。例如，感測器可感測空氣之一流動，且在中斷時，感測器52或53可偵測該中斷或將該氣流已中斷之情況傳達至控制器50。

偵測模穴32內之某一位置處之流體前沿之存在之一特定優點係，關於流體前沿靠近模具中之一給定位置(諸如一流動填充衝擊)之資料可用於幫助緩解習知地與流動填充衝擊相關聯之問題。例如，當流體前沿到達一流動填充衝擊之前(即，上游)之一位置時，諸如感應加熱之一快速加熱技術可應用於該流動填充衝擊。感應加熱或其他快速加熱技術可繼續應用於流動填充衝擊，直至流體前沿到達填充末端區或直至流體前沿到達不到填充末端區之某個預定位置，諸如指示流體前沿已到達表示模具之表面積被熱塑材料覆蓋50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%或任何整數或介於該等百分比之間或介於99%與100%之間之一整數之部分之一位置之一位置。替代地，感應加熱或其他快速加熱技術可繼續應用於流動填充衝擊，直至流體前沿到達流動填充衝擊之後(即，下游)之一預定距離，諸如1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、1cm、2 cm、5cm、10cm或超出流動填充衝擊一公分或毫米之任何部分直至填充末端區。應進一步認識到，可希望當流體前沿到達流動填充衝擊末端之前之一位置時中止應用感應加熱或其他快速加熱技術。替代地，可希望甚至在填充末端區之後繼續應用感應加熱或其他快速加熱技術持續某個預定持續時間。特定言之，藉由在填充末端區之後僅對模具之一或多個離散區域繼續加熱，模具之該或等特定區域繼續使與其接觸或緊鄰之熱塑材料變暖，而成型零件之其他區域正在冷卻。此外，可希望間歇地應用感應加熱或其他快速加熱技術於一模具之一或多個特定區域。

本發明之一射出成型系統不僅能夠基於流體前沿之位置應用及中止應用諸如感應加熱之一快速加熱技術於一模具之一局部區域，而且該系統亦可以如下方式實施：繼啟動快速加熱技術之後，基於流體前沿之位置減小或增加快速加熱技術之強度而非停止加熱。例如，當流體前沿以一過渡區形式到達一流動填充衝擊上游之一位置時，可希望以一第一強度應用諸如感應加熱之一快速加熱技術以使流動填充衝擊區變為一第一溫度。隨後，當流體前沿到達流動填充衝擊區內之一位置時，將快速加熱技術之強度改變為一第二強度。第二強度可低於第一強度，但是仍然足以將通過流動填充衝擊之熱塑材料加熱至一所需溫度，諸如熱塑材料之一熔融溫度處或高於該熔融溫度之一溫度。

如圖2中圖解說明，當面臨以經定大小且經塑形以在一成型零件中形成一或多個肋狀物(下文稱作「肋狀物」)之模具區域之形式之一流動填充衝擊時，可在流動填充衝擊上游之一第一位置處安置一第一流體前沿位置感測器52且可在流動填充衝擊下游定位一第二流體前沿位置感測器52'。一旦感測器52偵測到第一位置處存在流體前沿F，感測器52將指示流體前沿F已到達第一位置之一信號發送至一控制器(其可為與圖1中描繪之閉環控制器50相同之控制器，或替代地可為專用於控制一感應加熱器或其他快速加熱技術之一單獨控制器)。控制器繼而啟動一感應加熱器(或其他快速加熱技術)以加熱模具之流動填充衝擊區。

出於至少兩個原因，肋狀物被視為一流動填充衝擊。首先，取決於如待形成之肋狀物之高度及用於成型之熱塑材料之溫度、黏度、流率、質量流量指數及/或壓力之此等變數，可存在未充分填充(在此項技術中稱作未填充)之肋狀物之區域。其次，取決於如一肋狀物之寬度及肋狀物與待成型之零件之肋狀物前面及後面之(標稱)壁厚所成之角度之銳度以及熱塑材料之材料性質之此等因素，成型肋狀物與成型零件之剩餘部分之交叉處存在朝高應力濃度之一趨勢。感應加熱可用於緩解此等問題之一者或兩者。例如，若一肋狀物之高度相對較短且未填充並非問題，則可不一定需要沿肋狀物之全深度建構感應加熱元件(或用於實行一或多種其他快速加熱技術之結構)。然而，高應力濃度可藉由在肋狀物之基底處建構感應加熱元件(或用於實行一或多種其他快速加熱技術之結構)而改善(即，施加集中熱量於用於形成肋狀物與成型零件之剩餘部分之交叉之模具之部分)。

不僅感應加熱或其他局部快速加熱技術在流動填充衝擊區中的使用減少通常與肋狀物相關聯之問題，而且此局部加熱在與一實質上恆壓射出成型程序耦合時亦避免需要依靠習知地用於抵消該等問題之措施。例如，在將熔融熱塑材料之射注引入至模穴中之前，許多射出成型機將熱塑材料加熱至高於製造商的推薦最大溫度之溫度或所推薦過程範圍之上限(諸如在所推薦溫度範圍之上限的80%中)。這樣做是為了幫助確保在較高壓力下流入較深(較高)肋狀物、模具部分中及/或在到達填充末端區之後消耗更多時間來封裝其等模穴。此等技術需要明顯更多能量且增加循環時間。此等習知技術亦可需要使用可承受該等較高溫度之更昂貴的熱塑材料。藉由沿流動填充衝擊之至少一部分利用實質上恆壓與局部感應加熱之一組合，成型機可避免由於在成型之前過度加熱熱塑材料、以過多壓力成型或在到達填充末端區之後封裝時間週期延長而必須依靠此等措施。實際上，因為一實質上恆壓程序本質上隨著其填充模穴而封裝模穴，所以避免在到達填充末端區之後的封裝，且肋狀物中(或如下文所見，亦在其他流動填充衝擊區中)之局部感應加熱充分解決通常與流動填充衝擊相關聯之問題。當採用局部感應加熱(或其他快速加熱技術)及根據本發明之一實質上恆壓射出成型程序時(與不增加熱塑材料之溫度、不增加壓力且在填充末端區之後無額外封裝相比)，循環時間仍然可能存在一定增加。然而，由於此技術之增加的循環時間比由習知地用於克服與流動填充衝擊相關聯之問題或達成通常與藉由加熱模具表面提高熱塑材料之預射注加熱相關聯之所需表面拋光好處之方法所致之循環時間增加小約25%。藉由將感應加熱(或其他快速加熱技術)之使用限於用於形成一成型零件之區域(薄於該零件之一標稱壁厚)之一模具之區域，熱量可自該等薄化區域足夠快地消散使得循環時間甚至不增加。此尤其係藉由使用具有高於工具鋼及習知地用於高循環容量、多穴生產模具之其他材料之導熱率之模具表面而促進。例如，當以6000psi或低於6000psi之實質上恆定低壓成型時，一模具可由鋁、Alcoa QC-10、Alcan Duramold 500或Hokotol(Aleris市售)而非工具鋼製成。此等材料具有大於30BTU/HR FT ℉之一相對較高導熱率，因此熱量將自模具表面消散，其快於在模具表面處或附近採用感應加熱或其他快速加熱技術之習知模具。此可減少快速冷卻技術之需要或幫助維持一受控熱差。因為熱量將透過相對較薄壁部分及透過鋁或具有高於習知工具鋼之導熱率之其他模具材料更快消散，所以可最小化或完全避免歸因於模具表面之加熱之循環時間的增加。

此外，藉由組合實質上恆壓之射出成型與一或多個成型表面處之感應加熱，一給定熱塑材料之溫度可實質上小於被視為使用習知射出成型所必需的熱塑材料之核心溫度。例如，雖然材料製造商推薦一給定範圍中之射出壓力且進一步推薦某一範圍中之熔融溫度，但是該等範圍之下臨限值通常係基於諸如以下項之一或多個因素而設定：聚合物在某一溫度或壓力下之黏度、聚合物之流變學、剪切速率、高於標稱熔融溫度之某個最小偏差及填充含量。透過實質上恆壓之射出成型，聚合物本質上隨著填充模穴而繼續封裝。藉由組合實質上恆壓射出成型之優點與施加局部加熱於模具表面之能力，尤其在流動填充衝擊處，高品質零件可經形成使得聚合物在低於製造商的推薦成型溫度範圍中之最小成型溫度之溫度下成型。1g給定聚合物在一製造商的推薦成型溫度範圍中之最小熔融溫度下含有的熱量與1g相同聚合物在本發明之一射出成型系統中之實質上恆壓下射出成型時在聚合物之一熔融溫度下含有的熱量之比小於1。對於一些材料，該比小於0.95。對於一些材料，該比小於0.9。對於一些材料，該比小於0.85。對於一些材料，該比小於0.8。

返回參考圖2，一旦流體前沿F到達流動填充衝擊下游之第二感測器52'，感測器52'將指示流體前沿F已到達第二位置之一信號發送至控制器(其可為與圖1中描繪之閉環控制器50相同之控制器，或替代地可為專用於控制一感應加熱器或其他快速加熱技術之一單獨控制器)。控制器繼而改變感應加熱器(或其他快速加熱技術)。此改變可涉及撤銷啟動感應加熱器(或其他快速加熱技術)，藉此中止施加集中熱量於模具之流動填充衝擊區或改變感應加熱器之強度(或其他快速加熱技術)。

雖然流體前沿F之感測位置係有用的，但是來自提供在一模具之穴之一或多者中或緊鄰一模具之穴之一或多者提供之感測器之其他資料亦係有用的。例如，為維持射出成型時的實質上恆壓或較佳地實質上恆定低壓，可希望給控制器50提供關於熱塑材料之壓力、流體前沿F之前進速率及/或熱塑材料之溫度之即時資料。用於偵測並中繼涉及有用於維持恆壓之此等及其他操作條件之資料之一些感測器易受感應加熱器或其他快速加熱技術之電磁干擾影響。電磁干擾可造成資料不精確，這可造成控制器50命令對螺釘控制件36進行不必要(且潛在地非所需)之自動調整。為避免此，該系統可經實施使得來自偵測並中繼涉及有用於維持恆壓之操作條件之資料且易受此電磁干擾影響但是缺乏對此電磁干擾之適當屏蔽之感測器之資料在感應加熱器或其他快速加熱技術之操作期間被忽視。為實現此，當藉由感測器52偵測到流體前沿F到達第一位置時，不僅控制器50命令感應加熱器啟動，而且給與控制器相關聯之一處理器發出忽略來自偵測用於維持恆壓之操作條件之一或多個其他感測器之資料之信號。一旦感測器52'偵測到流體前沿F到達第二位置，控制器50即命令感應加熱器撤銷啟動，且給處理器發出再次考慮來自在感應加熱器之操作期間被忽視之一或多個感測器之資料之信號。就感應加熱器之強度可被降低至緩解電磁干擾並同時仍然提供某個高溫於模具表面之一或多個區域之一位準而言，降低感應加熱器之強度而非完全撤銷啟動感應加熱器可能已經足夠了。

替代地，基於例如自噴嘴至第一位置之距離及自流體前沿F之射注之啟動至到達第一位置(如由感測器52偵測)所消耗的時間，可判定一流速或流率。基於該流率，處理器可經程式化以外推流體前沿F之前進並忽略來自偵測用於維持恆壓持續一經計算時間長度之操作條件之一或多個感測器之資料，該時間週期對應於流體前沿F以經計算流率移動到達其中關閉感應加熱器之一模具位置處或其下游之一給定位置將消耗的估計時間。視需要，感應加熱器可經控制以基於一類似時間計算撤銷啟動，該類似時間計算基於使用第一位置處之流率之一距離外推法。代替自噴嘴行進至第一位置之時間，為進行一更精確瞬間流率判定，可基於流體前沿F自流動填充衝擊之進一步上游之一額外流體前沿F位置感測器行進至感測器52之位置之時間量測用於判定何時停止忽略來自其他感測器之資料、何時關閉感應加熱器或其兩者之流率。

可重複以下方式：控制器50給處理器發出在感應加熱器(或其他快速加熱技術)之操作期間忽略或忽視來自偵測並中繼涉及用於維持恆壓之操作條件之資料之一或多個感測器之資料之信號，且隨後給處理器發出在感應加熱器(或其他快速加熱技術)撤銷啟動時(或有時候在撤銷啟動之後)再次考慮來自此(此等)感測器之資料之信號。換言之，控制器可在給模具之特定區域(諸如一流動填充衝擊處或附近)提供局部感應加熱並同時不會基於來自一或多個感測器關於用於維持恆壓之操作條件之讀數作出調整與基於來自一或多個感測器關於未施加感應加熱時之操作條件之讀數作出調整(必要時為了維持實質上恆壓)之間交替。以此方式，可實現局部感應加熱及實質上恆壓之射出成型之優點，並同時避免一或多個感應加熱元件之操作期間之電磁干擾之不利影響。

凸起物

參考圖3，圖解說明第二流動填充衝擊，即，一凸起物之流動填充衝擊。凸起物通常係用於產生一加強孔徑以容納一緊固件，諸如一螺釘。與凸起物相關聯之問題類似於與肋狀物相關聯之問題，即，角隅處之未填充及應力濃度。因為凸起物通常係至少部分由形成凸起物之有壁孔徑內部之銷及形成凸起物壁外部之模具之區域形成。可在形成凸起物壁外部之模具之區域上使用感應加熱或其他快速加熱技術。此外或替代地，銷可具備一快速加熱技術之局部加熱。

可希望應用一快速冷卻技術於銷或形成凸起物壁外部之模具之區域或其兩者。藉由冷卻銷或形成凸起物壁外部之模具之區域之一或另一者並同時加熱另一者，可控制並維持一熱差，這可有利於最佳化成型零件之凸起物中之結晶度，從而給凸起物提供一較高模量並強化凸起物。

正如肋狀物之流動填充衝擊，一感測器52可安置在凸起物之前(即，上游)之一第一位置中。一第二感測器52'之存在及位置可取決於凸起物之位置及流體前沿F通過凸起物之後希望繼續應用感應式加熱或另一快速加熱技術於形成一成型零件中之凸起物之模具及/或銷之區域之至少一部分之持續時間。例如，因為一流體前沿F可如此快速填充並行進超出一凸起物，所以僅啟動與凸起物位置相關聯之一感應加熱器持續流體前沿F與凸起物位置交叉所消耗的短持續時間可能並不充足。若一凸起物位置係在填充末端區附近，則甚至可希望繼續施加感應加熱直至填充末端區或甚至更長時間。在此等境況中，一第二感測器52'係不必要的，前提係存在判定何時到達填充末端區之某種其他技術，諸如與射出成型系統之一噴嘴相關聯之一壓力感測器。此外，基於流率判定何時切斷感應加熱或其他快速加熱技術可使一第二感測器52'呈現為不必要。然而，若需要，可在凸起物位置下游之一第二位置處提供一第二感測器52'。當偵測到流體前沿F到達該第二位置時(如由第二感測器52'確認)，可撤銷啟動感應加熱器或其他快速加熱技術。

角隅

參考圖4，圖解說明呈一角隅之形式之一流動填充衝擊。歸因於例如高應力濃度及高剪切力，角隅可能成為一成型零件中之一薄弱點。亦極難以封裝-填充極端角隅，尤其當角隅係一尖銳角隅時。藉由施加熱量於流動填充衝擊附近，角隅區域中之熱塑材料可被維持在其熔融溫度持續一較長持續時間且將在流體前沿F通過該區域之後開始冷卻。由於將不一定必須在成型之整個持續時間期間施加熱量於角隅附近，正如肋狀物及凸起物之情況，當流體前沿F接近角隅時，定位在角隅上游之一感測器52可偵測到該流體前沿F的存在。此造成指示流體前沿F已到達第一位置之一信號被發送至一控制器(其可為與圖1中描繪之閉環控制器50相同之控制器，或替代地可為專用於控制一感應加熱器或其他快速加熱技術之一單獨控制器)。控制器繼而啟動一感應加熱器(或其他快速加熱技術)以加熱模具之角隅區域。一第二感測器52'可定位在角隅下游。當第二感測器52'時，指示流體前沿F到達第二感測器52'之位置(即，角隅下游之一第二位置)之一信號可被發送至控制器。控制器可隨後撤銷啟動感應加熱器或可減小感應加熱器之強度。

雖然第二感測器52'可定位在下游，但是其仍然相對靠近角隅流動填充衝擊，第二感測器可替代地在由圖4中之感測器52"指示之更靠近填充末端區(EOF)位置之一位置處。替代地，感測器52"可為一第三感測器，使得當偵測到流體前沿F到達第一位置(即，第一感測器52之位置)時，感應加熱器可被啟動至一第一強度。當偵測到流體前沿F到達一第二位置(即，第二感測器52'之位置)時，感應加熱器之強度可被降低至低於第一強度之一第二強度。隨後，當偵測到流體前沿F到達一第三位置(即，第三感測器52"之位置)時，可撤銷啟動感應加熱器。作為另一替代，感應加熱器可被允許保持活動直至流體前沿F到達填充末端區EOF位置或甚至被允許在流體前沿F到達填充末端區EOF位置之後以其全強度或某個降低強度保持活動持續某個預定時間週期。因而，一或兩個感測器52'、52"可能係不必要的。如上文關於其他流動填充衝擊論述，代替感測器52'、52"，控制器之處理器可足以基於由藉由第一感測器52提供之資料判定之一流率外推流體前沿F之位置，且隨後基於一預測時間調整或撤銷啟動感應加熱器，該預測時間基於該流率，其符合流體前沿F到達流動填充衝擊下游之一位置。

障礙物

圖5圖解說明呈一成孔銷之形式之一障礙物，一熔融流體必須繞該成孔銷在一模穴內通過。此一障礙物通常與成型零件中之一不利熔融線ML之產生相關聯，熔融線ML之產生係歸因於流體流被分成隨後在障礙物下游再次匯聚之多個流。藉由應用一快速加熱技術於障礙物面臨之流動填充衝擊之一區域，可緩解熔融線之不利影響。例如，可在成孔銷障礙物下游之模具表面中提供一感應加熱器H。替代地或此外，成孔銷本身可具備一感應加熱器H'。諸如用一感應加熱器H'加熱成孔銷有利地促進成孔銷下游之更好的分子間纏結，藉此改良熔融線強度。

如在上文討論之流動填充衝擊之情況中，一第一感測器52可用於偵測障礙物上游之一第一位置處之流體前沿F之存在。第一感測器52可在偵測到流體前沿F到達第一位置時給一控制器發出起始感應加熱器H及/或H'之信號。一第二感測器52'可提供在障礙物下游之一第二位置處。若希望在流體前沿F到達第二位置時中止或降低感應加熱器H及/或H'之強度，則由控制器自第二感測器52'接收之一信號可為觸發控制器以如此變更感應加熱器H及/或H'之一事件。然而，由於障礙物促進障礙物下游之至少某個距離之一熔融線之效果，可希望在流體前沿F通過障礙物之後繼續操作感應加熱器H及/或H'持續至少某個持續時間，可能甚至持續至填充末端區或此後的某個時間。若存在感應加熱器H及H'兩者，則可足以或希望僅提供感應加熱於感應加熱器位置H'之一者直至流體前沿F通過成孔銷，但是在流體前沿F通過感測器52'之後繼續操作另一感應加熱器H持續某個持續時間，可能甚至持續至填充末端區或此後的某個時間。

過渡區

現在參考圖6及圖7，圖解說明呈壁厚之過渡區之形式之流動填充衝擊。壁厚之過渡區可歸因於每一角隅附近之應力濃度而犧牲成型零件之結構完整性，在每一角隅中，該零件自標稱壁厚改變為一更大壁厚(圖6中圖解說明之例項中)或一更薄壁厚(如圖7中圖解說明)。通常發現在具有厚度過渡區之成型零件中之另一缺陷係未填充，其中熔融熱塑材料在完全填充模具之區域(厚於標稱壁厚)之前凍結。代替以較高壓力及/或初始溫度驅動熔融熱塑材料，此等問題可藉由應用感應加熱或其他快速加熱技術於壁厚過渡區附近而緩解。

定位在流動填充衝擊上游之一第一感測器52可偵測該第一位置處之流體前沿F之存在，且給控制器發出啟動一感應加熱器之信號。定位在過渡區下游之一第二位置處之一第二感測器52'可在偵測到該第二位置處之流體前沿F時給控制器發出撤銷啟動感應加熱器或降低感應加熱器之強度之信號。替代地，感應加熱可繼續直至流體前沿F到達填充末端區(EOF)或此後持續某個持續時間。

一第三感測器52"可沿模具之相對較厚區域(圖6中)或相對較薄區域(圖7中)提供以偵測沿該過渡區之流體前沿F之存在。當偵測到第三感測器52"之位置之流體前沿F時，可調整感應加熱器之強度。圖8圖解說明疊加在圖6中描繪之過渡區流動填充衝擊之圖解上之感應功率對時間之一標繪圖。如該標繪圖中圖解說明，自啟動感應加熱器之時間以來(其可例如至少與由偵測過渡區上游之第一位置處之流體前沿F之存在之第一感測器52的偵測一樣早)，感應加熱器以一第一感應功率位準操作。當流體前沿F到達圖6之感測器52"之位置時，感應加熱器之感應功率降低至低於第一感應功率位準之一第二感應功率位準。感應加熱器繼續以該降低位準操作直至過渡區下游之一位置處(諸如圖6之感測器52'之位置處)偵測到流體前沿F。

活動鉸鏈

將獲益於與實質上恆壓之射出成型耦合之局部感應加熱或其他快速加熱技術之使用之一流動填充衝擊之另一實例係一活動鉸鏈。一活動鉸鏈係一特定過渡區之一結果，在過渡區中，一模穴經塑形以成型具有薄於一標稱壁厚之一區域之一部分使得可相對於沿該薄區域之該相同成型零件之另一整體部分致動成型零件之一部分。一活動鉸鏈之一實例係一洗髮水瓶或一可再填充水瓶之一拉蓋。活動鉸鏈處之成型零件可在具有1mm之一標稱壁厚之一部分中具有小至0.25mm之一厚度。

與過渡區相關聯之問題在活動鉸鏈之情況中可加劇，因為壁厚如此小。習知射出成型實踐給活動鉸鏈處之半結晶聚合物之結晶形成留下的時間不足。趨向於活動鉸鏈位置中之應力之更多成型，且撓曲模量(其影響一活動鉸鏈類型的拉蓋之打開力)通常太低。

藉由給活動鉸鏈附近提供感應加熱，可緩解或避免應力成型，熱塑材料可在活動鉸鏈之位置處保持其熔融溫度(相對於整體模具溫度)持續一較長時間週期以促進進一步結晶形成，且由於增加結晶性，增加活動鉸鏈之打開力。

如圖9中圖解說明，一第一感測器52可位於活動鉸鏈位置上游之一第一位置處。一第二感測器52'可位於活動鉸鏈位置下游之一第二位置處。第一感測器52可用於在流體前沿F到達第一位置時給一控制器發出啟動定位在模具高於活動鉸鏈之一壁中之一感應加熱器H及/或啟動定位在減小活動鉸鏈之位置處之模穴之厚度之模具之一部分內之一感應加熱器H'之信號。一第二感測器52"可位於流動填充衝擊下游之一第二位置處。當流體前沿F到達第二位置時(如由第二感測器52'偵測)，第二感測器52'可給控制器發出撤銷啟動感應加熱器H、H'之一者或兩者或降低其強度之信號。感應加熱器H、H'之一者或兩者之感應加熱可以全強度或降低強度繼續，直至流體前沿F到達填充末端區EOF或超出EOF持續一定持續時間。

熔接線

圖10及圖11中圖解說明之另一流動填充衝擊係由熔融塑膠材料之多個澆口或來源所致之一熔接線。例如，關於圖10，澆口A及A'將熔融熱塑材料之兩股相異流引入至一模穴中。當該等流彼此接觸且沿彼此流動時，運用流體前沿FA及FA'，隨著模穴填充，產生一熔接線。關於圖11，當多個澆口G1、G2、G3及G4用於將熔融熱塑材料引入至一模穴MC時，每一澆口產生一相異流體前沿且在每一流體交叉點處產生熔接線。熔接線不利地在一成型零件中產生強度降低之一位置。此可藉由在其中產生每一熔接線之模具附近提供一或多個感應加熱器(或其他表面加熱技術)H、H'而緩解。例如，返回參考圖10，一第一感測器52及一第二感測器52'可用於在各自流體前沿FA及FA'彼此接近時偵測到其存在。藉由各自感測器52、52'偵測各自流體前沿FA及FA'繼而可給一控制器發出啟動沿其中隨著該兩個流體前沿FA及FA'匯聚而將形成一熔接線之位置之一或兩個感應加熱器H之信號。

感應加熱器

本文中論述之一快速加熱技術之一實例係感應加熱。感應加熱可採用諸如圖12或圖13中圖解說明之一感應加熱器。圖12中圖解說明一平坦線圈感應加熱器配置H，其具有一選用絕緣板IN、一模具B之一方塊(表示一待加熱之模具表面)、一感應線圈框架IF及一感應線圈IC。參考圖13，圖解說明一周界線圈感應加熱配置，其包含一待加熱之模具B之一方塊、一感應線圈框架IF、一選用絕緣體IN及一感應線圈IC。藉由感應加熱或其他快速加熱技術加熱之模具之部分可小於模具之表面積之60%、小於50%、小於40%、小於30%、小於20%、小於10%、小於5%、小於3%、小於2%或小於1%。應明白，感應加熱器之此等圖解說明僅僅係舉例而言，且可以多種形狀及配置實施以達成本發明中描繪之流動填充衝擊區中之局部感應加熱。諸如一感應加熱器之加熱源將熱量引導至自在加熱源之位置處成型之零件之厚度之深度之至少0.5%延伸至100%之一區域。藉由一或多個感應加熱器加熱之模具之部分可佔據小於模具之表面積之100%、較佳地小於80%、更佳地小於70%、更佳地小於60%、甚至更佳地小於50%且甚至更佳地小於25%。

具有填充劑之樹脂

獲益於使用局部快速加熱技術並同時實質上恆壓下之射出成型之熱塑材料之一特定類別係具有填充劑之樹脂，諸如填充玻璃的樹脂。藉由使用匣式加熱器、感應加熱或其他快速加熱技術並同時使用填充玻璃的樹脂進行射出成型，成品零件中可達成一高光澤拋光。藉由成型表面施加之熱量幫助將玻璃纖維埋藏至該部分中比表皮層中更深之處。除一高光澤拋光之外，熔接線、熔融線及其他流動填充衝擊區域處可實現更佳美學。此外，熔接線及熔融線附近的部分強度得以改良。此外，模具表面之局部加熱緩解完全取決於玻璃填充樹脂之射注之初始溫度的需要，因此可以更低壓力及更低溫度執行成型，但是樹脂製造商趨向於推薦更高成型溫度的玻璃填充樹脂。由於此等優勢，射出成型機將能夠使用具有更高填充劑含量且不犧牲美學、強度或零件品質之其他指標之樹脂。因為填充劑趨向於降低樹脂成本，所以此能力將降低供應成本。

本文所揭示之尺寸及值不應理解為嚴格受限於所述之精確數值。而是，除非另有規定，否則每一此尺寸旨在意指所述值及圍繞該值之功能等效範圍。例如，揭示為「40mm」之一尺寸旨在意指「大約40mm」。

在相關技術中，本發明之實施方案中所引用之所有文件以引用方式併入本文中；任意文件之引用不應解譯為認同其相對於本發明為先前技術。就在本文件中術語之任意含義或定義與以引用的方式併入之文件中之相同術語之任意含義或定義衝突而言，以指派給本文件中之該術語之含義或定義為準。

雖然已圖解說明及描述本發明之特定實施例，但是熟習此項技術者可顯而易見的是，可進行許多其他改變及修改而不脫離本發明之精神及範疇。因此，旨在於隨附申請專利範圍中涵蓋處於本發明之範疇內之所有此等改變及修改。