TW201720616A

TW201720616A - 連續射出成形之系統及方法

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Publication number: TW201720616A
Application number: TW104141220A
Authority: TW
Inventors: 克伊戴爾瓦德; 羅夫愛德恩尼法斯; 奇尼麥可奧登尼; 超奇黃; 查爾斯約翰二世柏格
Original assignee: 艾弗洛斯公司
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2017-06-16
Also published as: TWI718114B

Abstract

本發明揭示一種類似旋轉料架之連續成形系統，其包含傾斜進料通道之一配置。該等進料通道之各者中具有一可控制閥，該可控制閥係定位於至一相關模穴之一入口上游。該閥係可控制，使得可即時進行調整以實現或維持在恆定壓力下輸送熔化聚合材料至該模穴。

Description

連續射出成形之系統及方法

本申請案大體上係關於射出成形系統且，更特定言之，係關於一種系統及方法，其用於連續饋送熔化聚合材料至圍繞一中央噴嘴旋轉之複數個模穴，該中央噴嘴安置於比至該等模穴之入口更高之一高度處。

現今在業界主要使用之射出成形程序涉及一斷續性程序，其中：1)熔化一「射料」(shot)聚合物；2)在一夾箝力下兩個冷卻模具半體夾持在一起；3)該「射料」熔化聚合物被迫進入該冷卻模穴；4)該聚合物冷卻至一固態；5)該模穴敞開；6)移除該成形零件。重複此程序以使用相同模穴形成多個零件。此外，此相同程序用以同時產生多個零件，其中在所謂之多腔穴射出成形系統中同時填充多個模穴。

此斷續性程序具有數種限制，該等限制包含：1)所有程序以一循序方式發生，由於各步驟必須在下一步驟可開始之前完成，因此其加長成形一零件需要之時間；2)產生必須同時填充許多模穴之大量零件，由於夾箝噸位(clamp tonnage)必須全部同時固持多個模穴，因此此需要非常大的設備以固持模具閉合，且該等模具係非常大以接納該等多個模穴。

解決此等問題之一途徑係「壓模」成形物件。此途徑包含：1)擠壓熔化聚合物；2)修整經擠壓之聚合物之一「塞體」(plug)至一預定長度(以實現聚合物之一目標體積)；3)將該「塞體」沈積至一底部模穴；及4)將一上模具半體壓縮至一底部模具半體以形成一成形零件。此途徑可在一連續旋轉平台上完成，該旋轉平台使得各步驟同時完成，且導致非常高的生產率及更低成本。然而，存在數項權衡。第一，當接觸該冷卻底部模具半體時，該聚合物「塞體」立即冷凍，此導致該成形零件上之一顯著霧面或粗糙表面紋理(一不良品質缺陷)。第二，模具在設計上必須非常簡單以使得當該上磨具半體接近該底部模具半體時，藉由壓縮力使零件成形，此極大限度地限制可能使用此成形技術之零件設計。

一替代途徑係持續將該聚合物饋送至以一旋轉料架方式圍繞一中央聚合物源配置之複數個模穴。在已提議或實踐之此本質之現有連續射出成形系統中，應瞭解，該等模穴以一平面、中心輻射方式安置於圍繞該中央聚合物源，其中聚合物源出口或噴嘴位於與該等模穴之各者之入口相同之平面中。此配置之一缺點係接納所有模穴所需要之製造佔地面積之大佔據面積。另一缺點係沿連接噴嘴及模穴之水平延伸進料通道傳播該聚合物必需之能量之量。一額外缺點係缺乏對熔體壓力進行即時調整之能力。在一旋轉料架類型連續成形系統之至少一先前揭示內容中，該系統具有一閘閥致動器，該閘閥致動器用於定位可控制地將成形腔穴連接至一射擊罐之一閥銷。該閘閥根據用於該閥銷之致動之一閘閥凸輪輪廓操作。因為該閥之致動取決於一凸輪軌道，所以當一模具位置圍繞旋轉料架旋轉時，閥位置藉由該模具位置之方位指定。因此，無能力調整熔流以增加或減小壓力。判定藉此熔流至一給定模穴之速率及壓力之唯一變數係該閥敞開或閉合之程度，但無能力在該閥之該方位處進行精確調整，可能需要之任何壓力將必須藉由調整一擠壓機或熔化聚合材料之其他源之輸出之速率而完成。

已發現一新途徑，該新途徑涉及通過一旋轉進料器擠壓聚合物。此藉由使用一新發現的實質上恆定壓力填充程序(其適於甚至在非常低的填充壓力下產生一高品質零件)而實現。該程序涉及：1)藉由一些動機(諸如擠壓)供應該熔化聚合材料之一連續流動至一旋轉進料器元件；2)通過一量測板、量測閘或可控制閥量測熔化聚合材料至模穴之流動；3)在模穴中冷卻聚合物；4)自模穴射出零件；及5)閉合模穴以製備模穴以接納另一「射料」熔化聚合材料。在一連續基礎上重複該程序。

當熔化聚合材料之源之一噴嘴位於比模穴之各者之入口之一第二高度高之一第一高度處時，本發明之連續射出成形系統之進料通道之各者係傾斜配置。

在一實施例中，熔化聚合材料之該源之該噴嘴安置於中心，且模穴係圍繞該噴嘴以一旋轉料架類型方式配置。複數個傾斜進料通道或進料管道自該噴嘴向下延伸且針對該連續饋送熔化聚合材料提供至模穴之內部之流體連通。藉由在比模穴之入口更高之一高度提供該噴嘴，模穴可配置於較接近徑向鄰近該噴嘴，且因此允許總體系統相較於一習知平面連續成形系統佔據一更小總佔據面積。

本發明之連續成形系統尤其適於在填充各模穴時以低(實質上恆定)壓力操作。本發明亦認識到期望基於即時量測對進入個別模穴之熔化聚合材料之壓力進行微小調整。該等傾斜進料通道可具備可以導致傳送至與該傾斜進料通道相關聯之模穴之入口之熔化聚合材料之壓力增加的方式致動之量測閘或可控制閥(諸如球閥、針閥或量測板)，同時維持在實質上恆定壓力下將熔化聚合材料傳送至與模穴之傾斜進料通道上游(在該複數個閉合模穴之間)形成流體連通之模穴之入口。

一實質上恆定壓力射出成形系統使得射出成形之包填階段以與射出成形之填充階段相同(或實質上相同)之壓力下同時發生，有利地縮減循環時間且避免填充結束時增加壓力之需要，以避免在射出成形產品之冷卻之後歸因於收縮之不利效應。然而，即使在一實質上恆定壓力多腔穴射出成形系統中，仍期望能夠具有對引入至模穴中之熔化聚合材料之壓力進行有限調整之能力。一些射出成形系統藉由調節一噴嘴及歧管或進料系統之一擠壓機系統上游之旋轉速率來控制壓力。此等系統之一缺點係一特定位置處(諸如一閘、一模穴入口)或沿一模穴之一內部之位置處之一感測條件(例如，壓力、溫度、黏性或流速)與一壓力調整之間存在一固有滯後，此係因為壓力調整耗費一些時間(即使假定控制器能夠瞬時處理自一感測器(其指示保證壓力中之一變化之一感測條件)之一信號且指示該擠壓機系統改變其補償速度；歸因於熔化聚合材料行進自該擠壓機系統至該感測位置之距離所耗費之時間，在該感測位置處實現所得壓力變化之前，壓力調整耗費一些時間)。名稱為「Alternative Pressure Control for a Low Constant Pressure Injection Molding Apparatus」之美國專利申請案第13/476,047號(其全文以引用的方式併入本文中)揭示且描述使用一主動封閉迴路控制器以調節且實現熔化聚合材料之一實質上恆定壓力，以及使用調節器件以維持一實質上恆定熔體壓力之其他壓力。例如，揭示一種壓力釋放閥，該壓力減輕閥之一設定點低於該壓力釋放閥之一熔化固持件側上之熔體壓力，當該熔化聚合材料之壓力超過該壓力釋放閥之一設定點時，該壓力釋放閥通過一壓力釋放出口排出熔化聚合材料之一部分。

運用致動本發明之個別傾斜進料通道之可控制閥之能力，連續成形系統促進相較於調節一射出成形系統之一擠壓機系統之旋轉速率之封閉迴路控制器之更瞬時校正或壓力調整，此係由於藉由在該模穴之一入口上游立即安置之一閥實施該等壓力調整。在此方面，本發明之連續成形系統之個別傾斜進料通道之可控制閥提供非常接近模穴之入口之一壓力調整，類似於藉由美國申請案第13/476,047號之壓力釋放閥實現之一優點。另外，由於可個別致動之可控制閥不限於一單一設定點，而是可可變地敞開或閉合至所欲程度以對壓力進行即時調整，因此可個別致動之可控制閥在成形操作中提供更大靈活度。

該連續成形系統之一擠壓機系統(若需要)除藉由旋轉產生之壓力外亦可增加一增壓。另外，使用閥之一步進填充程序可提供更佳射出控制。開/閉(閥控制)可位於擠壓機處、位於噴嘴處或位於各腔穴處。

在連續射出成形中，可通過一旋轉進料系統饋給各腔穴。在該進料系統內，可藉由一液壓或氣壓閥調節各進料管道。此一旋轉進料系統具有限制或閉合之能力。該可控制閥可用以當該閥進入個別模穴時增加或減小塑膠壓力。該閥可位於該進料通道中，或位於與該進料通道形成流體連通之閘(或模具開口)處。該可控制閥可電致動、氣壓致動、液壓致動或藉由任何其他適合方法致動。亦可較佳地採用該可控制閥之一電磁接合或脫離以允許閥機構脫離之遠端控制。

7A-7A‧‧‧線

10‧‧‧習知射出成形系統

12‧‧‧射出系統

14‧‧‧夾箝系統

16‧‧‧粒度小丸

18‧‧‧漏斗

20‧‧‧套筒

22‧‧‧擠壓機系統/螺桿

24‧‧‧熔化熱塑性材料

25‧‧‧第一模具零件

26‧‧‧噴嘴

27‧‧‧第二模具零件

28‧‧‧模具

30‧‧‧閘

32‧‧‧模穴

34‧‧‧壓機

36‧‧‧螺桿控制件

50‧‧‧主動、封閉迴路控制器

52‧‧‧感測器

54‧‧‧有線連接件

56‧‧‧有線連接件

68‧‧‧螺桿泵/擠壓機/擠壓機系統

70‧‧‧旋轉馬達

72‧‧‧漏斗

74‧‧‧螺桿

76‧‧‧噴嘴

78‧‧‧傾斜進料通道

78a‧‧‧傾斜進料通道

78b‧‧‧傾斜進料通道

78c‧‧‧傾斜進料通道

78n‧‧‧傾斜進料通道

80‧‧‧旋轉圓錐形進料通道板

82‧‧‧入口

84‧‧‧模穴

84a‧‧‧模穴

84b‧‧‧模穴

84c‧‧‧模穴

84n‧‧‧模穴

85‧‧‧模芯

85a‧‧‧模芯

85b‧‧‧模芯

85c‧‧‧模芯

85n‧‧‧模芯

86‧‧‧模穴/芯板

88‧‧‧凸輪隨耦器滾輪

89‧‧‧凸輪軌道

90‧‧‧可控制閥

92‧‧‧可旋轉球閘閥

96‧‧‧量測板

A‧‧‧箭頭

t1‧‧‧時間

t2‧‧‧時間

t3‧‧‧時間

t3'‧‧‧時間

t4‧‧‧時間

Y₁‧‧‧第一高度

Y₂‧‧‧第二高度

△P‧‧‧波動

儘管本說明書以申請專利範圍結束，申請專利範圍經特別指出且清楚地申請視為本發明之標的，但據信自結合附圖之以下描述將更完全理解本發明。一些圖可已藉由為更清晰地展示其他元件之目的忽略選定元件而簡化。在一些圖中元件之此等忽略在例示性實施例之任一者中非必然指示特定元件之存在或缺乏，惟可在對應書面描述中明確地描繪除外。沒有圖式必然按比例繪製。

圖1係繪示一習知射出成形系統之腔穴壓力相對循環時間之作圖之一圖表；圖2係針對在低(實質上恆定)壓力下斷續(斷續性)射出成形之一方法之一壓力量變曲線之一示意圖；圖3係針對在低(實質上恆定)壓力下斷續(斷續性)射出成形之一方法之一第二壓力量變曲線之一示意圖；圖4係針對在低(實質上恆定)壓力下斷續(斷續性)射出成形之一方法之一第三壓力量變曲線之一示意圖；圖5係針對在低(實質上恆定)壓力下斷續(斷續性)射出成形之一方法之一第四壓力量變曲線之一示意圖；圖6係一高速斷續(斷續性)射出成形機器之一示意正視圖；圖7係提供熔化聚合材料之一連續供應之一泵與本發明之一連續射出成形系統之複數個進料通道之組合之一透視圖；圖7A係沿著圖7之線7A-7A取得之其中具有一凸輪軌道之一旋轉腔穴/芯板之一俯視圖；圖7B係繪示在一模芯圍繞圖7之熔化聚合材料之該連續供應之該噴嘴之一旋轉期間隨時間之該凸輪軌道之半徑之一曲線圖；圖8係本發明之複數個進料通道及一連續射出成形系統之一成形截面之一正視半示意圖；圖8A係在圖8中識別為8A之藉由虛線描繪之區域之一放大視圖，其繪示一傾斜進料通道及本發明之該連續射出成形系統之該模穴之間的一介面；圖9係根據本發明之一替代實施例之一連續射出成形系統之一透視圖；圖10係類似於圖9之連續射出成形系統之一連續射出成形系統之一俯視透視圖，但在內部具有該等模穴且在外部具有該等模芯；及圖11係針對在低(實質上恆定)壓力下連續射出成形之一方法之一壓力量變曲線之一示意圖。

在一傳統(習知)射出成形循環期間，存在一初始塑化階段(在此階段期間聚合樹脂之粒度小丸16自一漏斗18饋送至一射出成形系統之一套筒20。一活塞(通常以一螺桿之形式)回縮遠離該套筒之一噴嘴端及經操作以熔化該聚合樹脂材料之加熱器，在該螺桿前方產生一「射料」熔化聚合材料。接著，在一射出階段期間，液壓壓力用以旋轉且將該螺桿朝向該套筒之該噴嘴端向前推進，藉此迫使該熔化聚合材料通過該噴嘴且進入一澆道(或，在一多腔穴成形系統、澆道或一歧管之一系統之情況下)，且最終進入該或該等模穴。使用該聚合材料填充及包填該或該等模穴，其中一高位準夾箝力用以維持模穴壁甚至抵靠藉由該螺桿施加之射出壓力之一閉合接合。一旦已填充且包填該等模穴，發生一冷卻階段，在該冷卻階段期間，(若干)模具之壁冷卻(諸如藉由將冷卻流體通過該等模具壁內之冷卻通道)直至成形零件冷卻至其射出溫度。

圖1中繪示描繪一習知射出成形系統10之壓力循環之一圖表。如其中所繪示，在填充階段期間存在一急遽壓力增加(在圖之左部分處之曲線之陡峭、正斜率部分)。此後續接著一短壓力峰值，其反映當該冷卻階段開始時一填充及包填階段恰好在填充結束時。

本發明之實施例可使用材料、結構及/或如以下美國專利申請案中所揭示之在實質上恆定壓力下用於射出成形之特徵、方法及材料之任何及所有實施例：名稱為「Apparatus and Method for Injection Molding at Low Constant Pressure」之美國專利申請案第13/476,045號(申請案之參考12127)；名稱為「Apparatus and Method for Injection Molding at Low Constant Pressure」之美國專利申請案第13/601,307號(申請案之參考12127D)；名稱為「Alternative Pressure Control for a Low Constant Pressure Injection Molding Apparatus」之美國專利申請案第13/476,047號(申請案之參考12128)；名稱為「Injection Molding System Having Simplified Cooling」之美國專利申請案第13/774,571號 (申請案之參考12129)；名稱為「Non-Naturally Balanced Feed System for an Injection Molding Apparatus」之美國專利申請案第13/476,073號(申請案之參考12130)、名稱為「Method for Injection Molding at Low,Substantially Constant Pressure」之美國專利申請案第13/476,197號(申請案之參考12131Q)、名稱為「Method for Injection Molding at Low,Substantially Constant Pressure」之美國專利申請案第13/476,178號(申請案之參考12132Q)；名稱為「Method for Injection Molding at Low,Substantially Constant Pressure」之美國專利申請案第13/601,338號(申請案之參考：1213D2Q)；名稱為「High Thermal Conductivity Co-Injection Molding System」之美國專利申請案第13/774,692號(申請案之參考：12361)；名稱為「Injection Mold Having A Simplified Evaporative Cooling System or a Simplified Cooling System With Exotic」之美國專利申請案第13/601,359號(申請案之參考：12453)；名稱為「Injection Mold Having A Simplified Evaporative Cooling System or a Simplified Cooling System With Exotic Cooling Fluids」之美國專利申請案第13/765,425號(申請案之參考：12453M)；名稱為「Method and Apparatus for Substantially Constant Pressure Injection Molding of Thinwall Parts」之美國專利申請案第13/476,584號(申請案之參考：12487)；名稱為「Method and Apparatus for Substantially Constant Pressure Injection Molding of Thinwall Parts」之美國專利申請案第13/601,514號(申請案之參考：12487D)；名稱為「Injection Mold with Failsafe Mechanism」之美國專利申請案第13/672,246號(申請案之參考：12657)；名稱為「A Method for Operating A High Productivity Injection Molding Machine」之美國專利申請案第13/682,456號(申請案之參考：12673R)；名稱為「Methods of Molding Compositions of Thermoplastic Polymer and Hydrogenated Castor Oil」之美國臨時申請案第61/728,764號(申請案之參考：12674P)；名稱為「Reduced Size Runner for an Injection Mold System」之美國臨時申請案第61/729,028號。

參考圖2，在時間t1(其在注射之前)，包括熔化熱塑性材料之該射料具有一預注射壓力。如本文所使用，包括熔化熱塑性材料之該射料之該預注射壓力係指在該熱塑性材料已在加熱套筒中加熱成一熔化狀態且製備成該射料之後、且恰在將包括熔化熱塑性材料之該射料注射至模穴或與噴嘴及模穴形成流體連通之一澆道或進料系統之前該熱塑性材料之壓力。包括熔化熱塑性材料之該射料之該預注射壓力可視情況不相等於射出之前模穴之壓力。在一實施例中，射出之前模穴可係處於大氣壓下，(例如)如圖2及圖4中所示。在另一實施例中，模穴可具有一微小正壓力，如圖3中所示。在又一實施例中，可在模穴中引起一真空。

如圖2中所繪示，在t2期間注射至模穴後，包括熔化熱塑性材料之該射料之壓力增加至大於包括熔化熱塑性材料之該射料之該預注射壓力之一熔體壓力。參考圖6，(例如)包括熔化熱塑性材料之該射料之射出可包含在圖6中之箭頭A之方向上朝向噴嘴26平移擠壓機系統22，以迫使包括熔化熱塑性材料24之該射料通過噴嘴26且進入模穴32。在各種實施例中，包括熔化熱塑性材料24之該射料可通過一閘30注射至一模具28之模穴32，其將引導熔化熱塑性材料24流動至模穴32。可(例如)在模具28之第一模具零件25與第二模具零件27之間形成模穴32。模具28之第一模具零件25與第二模具零件27可藉由一壓機34在壓力下固持在一起。

再次參考圖2，在時間t3，使用包括熔化熱塑性材料之該射料填充實質上整個模穴或整個模穴。在填充實質上整個模穴期間熔體壓力維持在小於15,000psi之一實質上恆定壓力下。如本文所使用，術語「實質上恆定壓力」係指在使用包括熔化熱塑性材料之該射料填充實質上整個模穴期間不自所欲熔體壓力之大於30%之所欲熔體壓力向上或向下波動之一壓力。例如，該實質上恆定壓力可自熔體壓力波動(作為增加或減小)達約0%至約30%、大於2%至約25%、約4%至約20%、約6%至約15%及約8%至約10%。其他適合波動量包含約0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28%及30%。自所欲熔體壓力之波動在圖2中繪示為一△P。無意欲受理論限制，據信維持如本文所界定之一實質上恆定壓力可防止當熔化熱塑性材料流動至模穴時熔體前沿暫停。此等動態流動條件可有利地允許包括熔化熱塑性材料之該射料維持一致的流動及包填條件至填充模具之最後一點而不會冷凍或熔化材料中之其他干擾。如圖3及圖4中所繪示，在填充實質上整個模穴期間熔體壓力可(例如)以一恆定速率分別增加或減小且視為實質上恆定，只要在填充實質上整個模穴期間熔體壓力中之最大增加或減小不大於所欲熔體壓力之30%。再次，自所欲熔體壓力之此波動在圖3及圖4中繪示為一△P。

參考圖5且在下文中詳細討論，一旦填充實質上整個模穴(在時間t3)，熔體壓力即可減小至一包填壓力以填充模穴之剩餘部分(在時間t3')。該包填壓力可維持實質上恆定直至填充整個模穴。

一感測器可位於模穴中之填充之端附近。此感測器可提供何時模具前沿接近模具中之填充之端之一指示。該感測器可感測壓力、溫度或(視情況)識別聚合物之存在之其他方法。當藉由該感測器量測壓力時，此量測可用以傳達給中央控制單元以針對成形組件提供一目標「包填壓力」。可使用藉由該感測器產生之信號以控制成形程序，使得可藉由該中央控制單元調整材料黏性、模具溫度、熔體溫度之變化及影響填充速率之其他變化。可在成形循環期間立即進行此等調整，或可在隨後循環中進行校正。此外，可計算若干循環之若干讀數之平均值，接著藉由該中央控制單元使用所計算平均值來調整成形程序。如此，當前射出循環可基於時間中之一更早點處之一或多個循環期間發生之量測進行校正。在一實施例中，可平均化許多循環的感測器讀數以實現程序一致性。

在時間t4，一旦完全填充模穴，熔體壓力及模穴壓力即可(若需要)減小至大氣壓且可敞開模穴。在此時間期間，擠壓機系統22停止向前行進。有利地，低(實質上恆定)壓力條件允許包括熔化熱塑性材料之該射料在模具內部快速冷卻，在各種實施例中，其可實質上與熔體壓力及模穴之通氣至大氣壓同時發生。因此，可在使用包括熔化熱塑性材料之該射料填充模穴之後自模具快速射出所射出成形之零件。

如本文所使用，術語一模穴之「入口」係指允許熔化聚合材料進入、導入或輸入至模穴之一通道，該通道與該腔穴形成流體連通。一入口可採用一閘、一澆口、一閥、一澆道或歧管之一端、或一進料通道或進料管道之一末端之形式。

如本文所使用，術語「熔體」係指熔化材料，其通常係一聚合材料，該聚合材料通過一進料系統傳輸至模穴，其中該聚合材料固化成成品零件。

熔體壓力

如本文所使用，術語「熔體壓力」係指當熔化熱塑性材料注射至且填充一成形裝置之一模穴時包括熔化熱塑性材料之一射料之一壓力。在填充實質上整個模穴期間，包括熔化熱塑性材料之該射料之熔體壓力維持實質上恆定。

如本文所使用，「動機」係指一手段，藉由該手段製造熔體以自一壓機噴嘴移動至零件腔穴。此可通過正位移或正壓力手段或其一組合來實現。

術語「閥」係指調節通過一進料系統中之一點的熔體之質量流動之一機構，其包含完全阻擋流動之能力。一閥可採用一可旋轉球閥、閘閥、蝶形閥、針閥、光圈類型閥、舌閥、簧片閥、瓣閥、膜片閥、圓盤閥、止回(球類型)閥、止回(環類型)閥、鴨嘴閥或閥之一些其他類型。

如上文所描述，一「實質上恆定壓力」係指在使用包括熔化熱塑性材料之該射料來填充實質上整個模穴期間，不自所欲熔體壓力向上或向下波動大於30%之所欲熔體壓力之一壓力。例如，該實質上恆定壓力可自熔體壓力波動(作為增加或減小)達約0%至約30%、大於2%至約25%、約4%至約20%、約6%至約15%及約8%至約10%。其他適合波動量包含約0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28%及30%。自所欲熔體壓力之波動在圖2中係繪示為一△P。參考圖3及圖4，在填充實質上整個模穴期間，熔體壓力可(例如)以一恆定速率分別增加或減小，且視為實質上恆定，只要在填充實質上整個模穴期間熔體壓力中之最大增加或減小不大於所欲熔體壓力的30%。再次，自所欲熔體壓力之此波動在圖3及圖4中係繪示為一△P。在又一實施例中，在填充實質上整個模穴期間，熔體壓力可隨時間t3之一部分增加，且接著隨時間t3之一剩餘部分減小。此波動將視為一實質上恆定壓力，只要在填充期間熔體壓力中之最大增加或減小小於所欲熔體壓力的30%。

可使用(例如)經安置於注射點處之一壓力傳感器來量測注射至模穴後包括熱塑性材料之該射料的熔體壓力。如本文所使用，「注射點」係成形裝置中包括熔化熱塑性材料之該射料進入模穴的位置。例如，對於具有經耦合至一噴嘴之一單一模穴之一成形裝置，注射點可係位於或鄰近該噴嘴。替代地，對於具有複數個模穴及用於將該熔化熱塑性材料自該噴嘴傳輸至該等模穴之各者之一澆道系統之一成形裝置，注射點可係在該澆道系統與該等個別模穴之各者之間接觸的點。當通過該澆道系統來傳輸熔化熱塑性材料時，包括熔化熱塑性材料之該射料維持在實質上恆定的熔體壓力。通常，該澆道系統係當熔化熱塑性材料被傳輸至該等模穴時維持包括熔化熱塑性材料之該射料之熔體溫度之一加熱澆道系統。

填充實質上整個模穴期間，可(例如)藉由使用經安置於該噴嘴處之一壓力傳感器來量測熔體壓力且維持注射至模穴後該噴嘴處之一恆定壓力來維持包括熱塑性材料(即，熔化聚合材料)之該射料的熔體壓力。在另一實施例中，填充實質上整個模穴期間，可使用經安置於與閘相對之模穴中之一壓力傳感器來量測包括熱塑性材料之該射料的熔體壓力。

腔穴百分比填充係定義為在一體積基礎上填充腔穴的%。因此，若一腔穴被95%填充，則經填充之模穴的總體積係模穴之總體積容量的95%。當使用該熔化熱塑性材料來填充模穴之至少70%、至少72%、至少74%、至少76%、至少78%、至少80%、至少82%、至少84%、至少86%、至少88%、至少90%、至少92%、至少94%、至少96%、至少98%或至少99%時，實質上整個模穴被填充。例如，當使用該熔化熱塑性材料來填充模穴之約70%至約100%、約75%至約99%、約80%至約98%或約90%至95%時，實質上整個模穴被填充。可(例如)藉由在模穴中於對應於所欲填充百分比之模穴的填充點結束處，放置一壓力傳感器來確定使用包括熔化熱塑性材料之該射料填充模穴的百分比。當包括熔化熱塑性材料之該射料已達到所欲填充百分比時，該壓力傳感器警示操作員。

參考圖5，在一實施例中，一旦實質上整個模穴被填充(在時間t3結束時)，即可使用一經減小之熔體壓力以填充且包填模穴之剩餘部分(時間t3')。

模穴之剩餘部分可被填充，同時維持包括熔化熱塑性材料之該射料之熔體壓力在包填壓力下實質上恆定。包填壓力可係(例如)熔體壓力之至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%、至少95%或至少99%。

在另一實施例中，一旦實質上整個模穴被填充，熔體壓力即可增加以填充且包填模穴之剩餘部分。在此包填階段期間，通常在模穴在某處使用熔化聚合材料填充95%至99%之後，迫使額外熔化聚合材料進入模穴以完成填充且補償當該聚合材料冷卻且固化時發生之體積收縮。若一模穴在填充結束時未適當「包填」，則其可導致稱為一「欠注」，導致欲成形之產品中之缺陷。

認識到包填階段及填充階段可重疊，且包填階段可在與填充階段相同或實質上相同之壓力下執行，使得自填充階段至包填階段至一壓力/時間圖上將不存在一可辨別過渡。

維持實質上恆定壓力

在一實施例中，一液壓壓力施加至包括熔化熱塑性材料24之該射料，以在熔體溫度下將包括熔化熱塑性材料24之該射料注射至模穴。可(例如)藉由在圖6中之箭頭A方向上朝向噴嘴26平移擠壓機系統22來施加該液壓壓力，以迫使包括熔化熱塑性材料24之該射料通過噴嘴26且進入模穴32。接著，藉由監測包括熔化熱塑性材料24之該射料在注射至模穴32後之熔體壓力及填充模穴32期間包括熔化熱塑性材料24之該射料之熔體壓力，且在注射至模穴期間調整施加至包括熔化熱塑性材料之該射料之該液壓壓力，在填充包括熔化熱塑性材料24之該射料至模穴32期間熔體溫度維持實質上恆定。可使用安置於注射點(例如，噴嘴26)處及模穴32中之壓力傳感器監測熔體壓力。

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可經由有線連接件54、56分別連接至感測器52及螺桿控制件36。在其他實施例中，控制器50可經由一無線連接件、一機械連接件、一液壓連接件、一氣壓連接件或熟習一般技術者已知之允許控制器50與感測器52與螺桿控制件36兩者相連通之通信連接件之任何其他類型連接至感測器52及螺桿控制件36。

在圖6之實施例中，感測器52係量測(直接或間接)噴嘴26中之熔化熱塑性材料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。接著，控制器50命令螺桿控制件36以維持噴嘴26中之熔化熱塑性材料24之一實質上恆定熔體壓力之一速率推進螺桿22。儘管感測器52可直接量測熔體壓力，但感測器52可量測熔化熱塑性材料24之其他特性(諸如指示熔體壓力之溫度、黏性及流速)。同樣地，感測器52不需要直接位於噴嘴26中，反而感測器52可位於與噴嘴26形成流體連接之射出系統12或模具28內之任何位置處。感測器52不需要與射出流體直接接觸且可替代地與該流體動態連通且能夠感測該流體之壓力及/或其他流體特性。若感測器52不位於噴嘴26內，則適當校正因數可應用於經量測之特性以計算噴嘴26中之熔體壓力。在再其他實施例中，感測器52不需要安置於與該噴嘴形成流體連接之一位置處。而是，該感測器可量測第一模具零件25與第二模具零件27之間的一模具分模線處之藉由夾箝系統14產生之夾箝力。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。該感測器可係固線式靜止或可係一移動感測器。可使用該感測器以感測所有腔穴而非一或兩個腔穴。另外，可在多種系列模具上使用該等感測器。

儘管圖6中繪示一主動、封閉迴路控制器50，但可使用其他壓力調節器件，而非使用封閉迴路控制器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以調節熔化熱塑性材料24之熔體壓力。更具體而言，該壓力調節閥及壓力釋放閥可防止模具28 之過度加壓。用於防止模具28之過度加壓之另一替代機構係當偵測到一過度加壓條件時啟動一警報。

因此，在另一實施例中，成形裝置可包含安置於一注射點及模穴之間的一壓力釋放閥。該壓力釋放閥具有一預定壓力設定點，其係等於用於模穴之射出及填充之所欲熔體壓力。藉由施加一壓力至包括熔化熱塑性材料之該射料以迫使包括熔化熱塑性材料之該射料在高於該預定設定點之一熔體壓力下通過該壓力釋放閥來在射出及填充模穴期間使熔體壓力維持實質上恆定。接著，當該熱塑性材料通過該壓力釋放閥且注射至模穴時，該壓力釋放閥減小包括該熱塑性材料之該射料之熔體壓力。包括熔化熱塑性材料之該射料之該經減小之熔體壓力對應於用於填充模穴之所欲熔體壓力且藉由該壓力釋放閥之該預定設定點而維持實質上恆定。

在一實施例中，藉由將包括熱塑性材料之該射料之一部分轉向至該壓力釋放閥之一出口而減小熔體壓力。包括熱塑性材料之該射料之該經轉向之部分可維持在一熔化狀態中且可(例如)通過加熱套筒至射出系統。

模穴

成形裝置包含具有至少一模穴之一模具。該模具可包含任何適合數量個模穴。本文所揭示之方法之實施例有利地容許使用具有不對稱地定向之模穴及/或具有不同形狀之模穴之模具。儘管模穴配置不對稱，但使用該方法之實施例之低(實質上恆定)填充壓力可容許在平衡包填條件下填充各模穴。因此，儘管定向不對稱，但可在該模具之該等模穴之各者中形成品質射出成形零件。不對稱地配置一模具之模穴之能力可有利地容許一模具中之高模穴密度，藉此容許藉由一單一模具形成增加數量個射出成形零件及/或容許減小該模具之大小。

模穴壓力

如本文所使用，「模穴壓力」係指一閉合模穴內之壓力。可(例如)使用放置於模穴內部之一壓力傳感器量測模穴壓力。在該方法之實施例中，在將包括熔化熱塑性材料之該射料注射至模穴之前，模穴壓力不同於包括熔化熱塑性材料之該射料之預注射壓力。例如，模穴壓力可小於包括熔化熱塑性材料之該射料之預注射壓力。在另一實施例中，模穴壓力可大於包括熔化熱塑性材料之該射料之預注射壓力。例如，在注射之前，模穴壓力可不同於(大於或小於)包括熔化熱塑性材料之該射料之預注射壓力達至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至少30%、至少40%或至少50%。在一實施例中，模穴壓力不同於(大於或小於)包括熔化熱塑性材料之該射料之預注射壓力達至少15psi。參考圖2及圖4，在各種實施例中，在注射之前，模穴壓力可係大氣壓。在其他實施例中，如圖3中所示，模穴壓力可具有大於大氣壓之一壓力。在又一實施例中，在注射之前，模穴可維持在一真空。

在各種實施例中，在使用包括熔化熱塑性材料之該射料填充實質上整個模穴期間模穴壓力可維持實質上恆定。如本文所使用之關於一熱塑性材料之一熔體壓力之術語「實質上恆定壓力」意謂自一基線熔體壓力之偏差不會在該熱塑性材料之物理性質中產生有意義的變化。例如，「實質上恆定壓力」包含但不限於壓力變化，對於該壓力變化，熔化熱塑性材料之黏性不會有意義地改變。在此方面，術語「實質上恆定」包含自一基線熔體壓力之至多約30%之偏差。例如，術語「約4600psi之一實質上恆定壓力」包含波動達約6000psi(高於4600psi達30%)至約3200psi(低於4600psi達30%)之範圍內之壓力。只要熔體壓力波動不大於自所列舉之壓力之30%，一熔體壓力就視為實質上恆定。

例如，該實質上恆定壓力可自熔體壓力波動(作為增加或減小)達約0%至約30%、大於2%至約25%、約4%至約20%、約6%至約15%及約8%至約10%。其他適合波動量包含約0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28%及30%。參考圖2，(例如)在使用包括熔化熱塑性材料之該射料填充實質上整個模穴期間模穴壓力可維持在實質上恆定大氣壓下。參考圖3，(例如)模穴壓力維持實質上恆定在等於模穴之預注射壓力之大於大氣壓之一壓力下。在另一實施例中，模穴壓力可維持在大於模穴之預注射壓力之一實質上恆定壓力下。例如，用於填充模穴之適合模穴壓力包含(例如)約50psi至約500psi。

模穴可包含(例如)用於維持模穴壓力實質上恆定之一或多個孔。該等孔可經控制以敞開及閉合以維持該實質上恆定模穴壓力。

在一實施例中，可在注射及使用包括熔化熱塑性塑膠之該射料填充實質上整個模穴期間於模穴中維持一真空。在注射期間於模穴中維持一真空可有利地減小填充腔穴所需之熔體壓力之量，此係因為在填充期間無空氣自模穴逐出。缺乏對於流體之空氣阻力及熔體壓力與填充壓力之端之間的經增加之壓力降亦可導致包括熔化熱塑性材料之該射料之一更大流體長度。

參考圖5，在另一實施例中，在使用包括熔化熱塑性材料之該射料填充實質上整個模穴期間模穴壓力可增加。例如，在填充期間，模穴壓力可與模穴之位移體積成比例地增加。可(例如)以一實質上恆定速率發生模穴壓力中之增加。模穴可包含在一預定設定點下用於維持遞增模穴壓力之一孔。該預定設定點可係(例如)約包括熔化熱塑性材料之該射料之熔體壓力。該預定設定點亦可係(例如)一壓力，超過該壓力可損壞模穴或不利地影響射出成形零件之品質。

一旦使用包括熔化熱塑性材料之該射料完全填充模穴且該材料已冷卻，模穴壓力(若需要)即可排氣至大氣壓且模具可敞開以釋放射出成形零件。

熱塑性材料

在本發明之低(實質上恆定)壓力射出成形方法中可使用各種熱塑性材料。在一實施例中，熔化熱塑性材料具有一黏性，如藉由約0.1g/10min至約500g/10min之熔流指數所界定，如藉由ASTM D1238在約230℃之一溫度及2.16kg之一重量下執行之所量測。例如，對於聚丙烯，熔流指數可在約0.5g/10min至約200g/10min之一範圍中。其他適合熔流指數包含約1g/10min至約400g/10min、約10g/10min至約300g/10min、約20至約200g/10min、約30g/10min至約100g/10min、約50g/10min至約75g/10min、約0.1g/10min至約1g/10min或約1g/10min至約25g/10min。該材料之MFI基於成形物件之應用及用途而選定。例如，具有0.1g/10min至約5g/10min之一MFI之熱塑性材料可適於用作為用於射出拉伸吹製成型(ISBM)應用之預製件。具有5g/10min至約50g/10min之一MFI之熱塑性材料可適於用作為用於封裝物件之蓋及封蓋。具有50g/10min至約150g/10min之一MFI之熱塑性材料可適於用在製造吊桶或桶中。具有150g/10min至約500g/10min之一MFI之熱塑性材料可適於具有極高L/T比率之成形物件(諸如一薄板)。此等熱塑性材料之製造者通常教示該等材料應該使用超過15,000psi(且經常極度超過15,000psi)之熔體壓力射出成形。與關於此等熱塑性材料之射出成形之習知教示相反，本發明之該低恆定射出成形方法之實施例有利地容許使用此等熱塑性材料形成品質射出成形零件且在低於15,000psi(其可能遠低於15,000psi)之熔體壓力下處理。

熱塑性材料可係(例如)聚烯烴。例示性聚烯烴包含但不限於聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯及聚丁烯-1。前述聚烯烴之任一者可源自基於生物之原料(諸如甘蔗或其他農業產品)以產生一生物聚丙烯或生物聚乙烯。當在一熔化狀態中時，聚烯烴有利地展現剪切稀化。剪切稀化係當流體放置於處於壓縮應力下時黏性減小。剪切稀化可有益地容許在整個射出成形程序期間維持熱塑性材料之流動。

熱塑性材料亦可係(例如)聚酯。例示性聚酯包含但不限於聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PET聚合物可係源自基於生物之原料(諸如甘蔗或其他農業產品)以產生一部分或完全生物PET聚合物。其他適合熱塑性材料包含聚丙烯及聚乙烯之共聚物，及熱塑性彈性物、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚(乳酸)、基於生物之聚酯(諸如聚(乙烯福保扶)聚羥基脂肪酸酯(poly(ethylene furanate)polyhydroxyalkanoate)、聚(呋喃二甲酸乙二醇酯)(視為PET之一替代物或意外取代)、聚羥基脂肪酸酯、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)之聚合物及共聚物。熱塑性材料亦可係多個聚合及非聚合材料之一摻合物。熱塑性材料可係(例如)生產一多模態或雙模態摻合物之高、中及低分子聚合物。多模態材料可以導致具有優等流體性質然而具有令人滿意的化學/物理性質之一熱塑性材料的方式設計。熱塑性材料亦可係具有一或多個小分子添加劑之一聚合物之一摻合物。小分子可係(例如)矽氧烷或當添加至熱塑性材料時改良聚合材料之流動性的其他潤滑分子。

其他添加劑可包含無機填料(諸如碳酸鈣、硫酸鈣、滑石、黏土(例如，奈米黏土)、氫氧化鋁、CaSiO₃、形成纖維或微球之玻璃、晶矽石(例如，石英、微晶、冰晶)、氫氧化鎂、雲母、硫酸鈉、鋅鋇白、碳酸鎂、氧化鐵)；或有機填料(諸如稻殼、麥稈、麻纖維、木粉或木材、竹子或甘蔗纖維)。

其他適合熱塑性材料包含可再生聚合物(諸如直接產生自有機體之聚合物之非限制性實例，(諸如聚羥基脂肪酸酯(例如，聚(β-羥基烷酸)、聚(3-羥基丁酸與3-羥基戊酸酯共聚物，NODAX(註冊商標))及細菌纖維素；自植物、農林萃取之聚合物，及生物質量(諸如多醣及其衍生物(例如，膠、纖維素、纖維素酯、幾丁質、幾丁聚醣、澱粉、化學修飾澱粉、醋酸纖維素之顆粒)、蛋白質(例如，玉米蛋白、乳清、麵筋、膠原蛋白)、脂質、木質素及天然橡膠)；產自澱粉或化學澱粉之熱塑性澱粉及衍生自天然來源單體及衍生物之當前聚合物(諸如生物聚乙烯、生物聚丙烯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚乳酸、NYLON 11、醇酸樹脂、基於琥珀酸之聚酯及生物聚對苯二甲酸乙二醇酯。

適合熱塑性材料可包含上文引用之實例中之此等不同熱塑性材料之摻合物。不同材料亦可係衍生自之初始生物衍生或石油衍生材料、或生物衍生或石油衍生材料之再循環材料之一組合。一摻合物中之該等熱塑性材料之一或多者可係可生物降解的。且對於非摻合之熱塑性材料，材料可係可生物降解的。

例示性熱塑性樹脂與其推薦操作壓力範圍一起在以下圖表中提供：「注射壓力材料全名範圍(PSI)公司品牌名稱：pp聚丙烯10000-15000 RTP RTP 100假想工程系列塑膠；聚丙烯尼龍10000-18000 RTP RTP 200假想工程系列塑膠；尼龍ABS丙烯腈8000-20000 Marplex Astalac丁二烯ABS苯乙烯PET聚酯5800-14500亞洲AIE PET國際401F縮醛7000-17000 API韓國可隆(Kolon Kocetal)共聚物PC聚碳酸酯10000-15000 RTP RTP 300假想工程系列塑膠；聚碳酸酯PS聚苯乙烯10000-15000 RTP RTP 400假想工程系列塑膠；SAN苯乙烯10000-15000 RTP RTP 500丙烯腈假想工程系列塑膠；PE LDPE & 10000-15000 RTP RTP 700 HDPE假想工程系列塑膠；TPE熱塑性10000-15000 RTP RTP 1500彈性物假想工程系列塑膠；PVDF聚偏二乙烯10000-15000 RTP RTP 3300氟化物假想工程系列塑膠；PTI聚-10000- 15000 RTP RTP 4700環丙烷假想工程系列對苯二酸酯塑膠；PBT聚丁烯10000-15000 RTP RTP 1000對苯二酸酯假想工程系列塑膠；PLA聚乳酸8000-15000 RTP RTP 2099假想工程系列塑膠」。

儘管該等實施例之一個以上實施例涉及使用包括熔化熱塑性材料之該射料填充實質上整個模穴，同時將包括熔化熱塑性材料之該射料之熔體壓力維持在小於15,000psi之一實質上恆定壓力下，但在不同恆定壓力下特定熱塑性材料受益於本發明。具體而言：在小於10000psi之一實質上恆定壓力下之PP、尼龍、PC、PS、SAN、PE、TPE、PVDF、PTI、PBT及PLA；在小於8000psi之一實質上恆定壓力下之ABS；在小於5800psi之一實質上恆定壓力下之PET；在小於7000psi之一實質上恆定壓力下之共聚甲醛；外加在小於10000psi、或8000psi、或7000psi或6000psi、或5800psi之一實質上恆定壓力下之聚(乙烯福保扶)聚羥基脂肪酸酯、聚呋喃二甲酸乙二醇酯(亦稱為PEF)。

如在上文所詳細描述，所揭示之低(實質上恆定)壓力方法之實施例可實現優於習知高壓射出成形程序、先前技術高恆定壓力射出成形程序及先前技術更低壓力射出成形程序之一或多個優點。例如，實施例包含消除平衡模穴及熱塑性材料之預注射壓力之需要之一更具成本效益且更有效的程序、容許使用大氣模穴壓力且因此簡化模具結構(該等模具結構消除加壓方法之必然性、使用更低硬度之能力)之一程序、更具成本效益且更易於加工之高導熱性模穴材料、對溫度、黏性及熱塑性材料之其他材料性質中之變化不太敏感之一更穩健的處理方法及在低壓力下產生品質射出成形零件而無需在模穴中過早硬化熱塑性材料且無需在模穴中加熱或維持恆定溫度。

在一實例中，樣本零件使用低於注射壓力之6000PSI之一低恆定壓力程序成形。

使用一共同實驗室切片機將樣品自射出成形零件隔離。至少四個樣品取自各射出成形零件。接著，該等樣品之橫截面經製備以曝露各樣品之組成層(膚層、芯等等)。

以Deutsches Elektronen Synchrotron(德意志電子同步加速器(DESY))光束線G3之DORIS III使用MAXIM偵測器系集進行同步加速器量測，即，藉由點平均閃爍計數器件進行第一量測以獲得樣品繞射之概觀。接著，藉由MAXIM(在其CCD感測器前具有多通道板[MCP]之一2D偵測器Hamamatsu 4880)之位置敏感攝影機採集空間解析繞射影像。

同步加速器量測顯示，使用一低恆定壓力程序成形之具有一特定厚度之射出成形零件在該零件之芯中展現定向聚丙烯微晶之一相異且可辨別額外帶或區。可在使用鋼或鋁模具成形之零件中看到定向材料之此額外區。當相較於使用一低恆定壓力程序成形之一零件，使用一習知更高壓力程序成形之零件通常具有經減少數量個定向帶。

連續成形

射出模具壓機中之典型熔體螺桿係混合且將樹脂剪切成熔體之一螺桿類型泵。當螺桿慢慢地回縮時，允許熔體通過敞開環型止回閥流動。熔體累積在等螺桿之止回閥部分前之套筒中。為將樹脂以一控制體積流速推進，螺桿停止旋轉且向前移動，閉合該止回閥且將其功能自一螺桿泵(其中該系統經操作以在熔體中維持一控制壓力，且允許該體積流速變化，其在本文中稱為一正壓力類型動機方法)轉換成一注射器泵(其中正位移用以控制體積流速，不考慮熔體中之所得壓力)。

藉由使用兩個或兩個以上螺桿系統，可以一實質上恆定流速傳送熔體且調節熔體之壓力，使得當通過複數個進料通道饋送至與該等進料通道形成選擇性或永久性流體連通之各自模穴時，熔體之壓力保持實質上恆定。

圖7中繪示適於供應熔體之一連續流動之一螺桿泵68。螺桿泵68可包含一旋轉馬達70、一漏斗72、一螺桿74及一噴嘴76。螺桿泵68可係或類似於一擠壓機之形式。在圖8中，示意地繪示螺桿泵68。噴嘴76係設置在一第一高度Y₁處且與複數個傾斜進料通道78(其在圖式中自右至左編號為78a、78b...78n)形成流體連通。該複數個進料通道78a、78b...78n可係依一圓錐形分佈安置，且可係由一旋轉圓錐形進料通道板80支撐。

如圖8A中所繪示，在傾斜進料通道78之各者之一下端處，傾斜進料通道78與一模穴84之一入口82形成選擇性或永久性流體連通。入口82(諸如一澆口)係位於低於噴嘴76中第一高度Y₁之一第二高度Y₂處。儘管在圖8中繪示入口82係位於模穴84之頂部處，但認識到，模穴84之入口82可係定位在模穴84之任何所欲高度處(諸如位於模穴84之底部處或一中點處)。亦認識到，該澆口可係設置於位於一進料通道與各自模穴中間的任何地方(即，在各澆口與各模穴之一入口82之間，可存在進料管道之一些長度)。複數個模穴84a、84b...84n(至少兩個)沿一模穴/芯板86至少部分地圍繞噴嘴76旋轉。

在一實施例中，如圖7中所繪示，模穴84a、84b...84n經安置成一完整圓或圍繞噴嘴76旋轉。各模穴84a、84b...84n具有與其相關聯之一各自模芯85a、85b...85n，且模穴84a、84b...84n及模芯85a、85b...85n之各者之至少一者可相對於各自模芯或模穴84致動，使得模穴84及模芯85至少在模穴/芯板86之旋轉的部分期間(在此期間，藉由一各自傾斜進料通道78來傳送熔化聚合材料)形成一牢固密封的成形腔室。例如，儘管根據此實施例，各模穴84以一固定半徑圍繞噴嘴76行進(即，旋轉)，但模芯85a、85b...85n之各者可具有與其相關聯之騎行於模穴/芯板86中之一凸輪軌道89中之一凸輪隨耦器滾輪88。如圖 7A中所繪示，凸輪軌道89具有沿自初始成形之至少緊接上游(即，恰先於)之一角度位置延伸至至少緊接超出一角度位置(在此角度位置處包填或至少填充一模穴84)之模穴/芯板86之一部分之一恆定最大半徑CMR。沿對應於非成形部分之凸輪軌道89的部分(即，沿模穴/芯板86之一弧形區域，在該弧形區域期間，不發生任何填充或包填模穴84)，凸輪軌道89之半徑減小至一暫停區域，沿該暫態區域模芯85完全地自各自模穴84分離。凸輪軌道89之區域(其中凸輪軌道89之半徑自R_CMR減小至R_DWELL)引起模芯85向內徑向移動，導致模穴84與模芯85之分離，藉此促進成形零件之冷卻及自模穴84之射出。在該等成形零件自模穴84之各者射出之後，各自模芯85及模穴84之各者開始一新旋轉或循環，藉此一起閉合以再次形成與一各自傾斜進料通道78形成流體連通之一牢固密封成形腔室，以準備好接納額外熔化聚合材料(即，以成形一額外零件)。

如本文所使用，當描述模穴84相對於噴嘴76沿凸輪軌道89之位移時，術語「弧形」係指具有相對於該噴嘴、沿至少15°(至多且包含360°(即，一圓形配置))之一弧長度之一實質上恆定半徑之一區域。

在圖7B中描繪凸輪軌道89之半徑隨時間完成一給定模穴84及各自模芯85圍繞噴嘴76之一完全旋轉，其中識別將沿凸輪軌道89之各自區域發生之成形操作。若需要，替代成對之模穴及模芯可沿不同凸輪軌道行進，其可期望促進在複數個模穴上同時執行一特定操作。例如，奇數模芯85a、85c、85e...85n可具有沿一第一凸輪軌道89_odd騎行之凸輪隨耦器88_odd，且偶數模芯85b、85d、85f...85n+1可具有沿一第二凸輪軌道89_even騎行之凸輪隨耦器88_even，第二凸輪軌道89_even之凸輪輪廓類似於第一凸輪軌道89_odd之凸輪輪廓，但稍偏移，使得成對之奇數及偶數模芯85n及85n+1透過一旋轉之部分或透過一整個旋轉而圍繞噴嘴76之模芯85同時經受相同操作。第二凸輪軌道89_even可具有比第一凸輪軌道89_odd小之一最大半徑CMR，且凸輪隨耦器88_even與其各自模芯85b、85d、85f...85n+1之間的鏈路可比凸輪隨耦器88_odd與其各自模芯85a、85c、85e...85n之間的鏈路長，以避免凸輪隨耦器自該等凸輪軌道之一者切換至另一凸輪軌道另或妨礙模芯85圍繞噴嘴76之平滑旋轉。

為在一連續成形系統中於一相對更高之壓力下實現成形之一區域(其中熔化聚合材料之一單一源供應多個進料通道78)，必須動態調整一給定傾斜進料通道78內之壓力，此取決於在傾斜進料通道78及其相關模穴84之位置處期望執行之成形階段。因為傾斜進料通道78a、78b...78n及模穴84a、84b...84n圍繞噴嘴76旋轉，所以可沿模穴84a、84b...84n之路徑之一可預測且可識別弧長度執行一所欲成形循環階段，如圖7A中所繪示。

可藉由一量測閘或可控制閥90控制引入至一各自模穴84之一入口82中之一給定進料通道78中之熔化聚合材料之速率。可控制閥90可採用一可旋轉球閘閥92之形式，如圖8A中所繪示。替代地，可採用一閘閥、一蝶形閥、一針閥、一光圈類型閥、一舌閥、一簧片閥、一瓣閥、一膜片閥、一圓盤閥、一止回(球類型)閥、一止回(環類型)閥、一鴨嘴閥或閥之一些其他類型。可藉由一控制器(諸如一伺服器驅動控制器)控制可控制閥90之位置，以當傾斜進料通道78及模穴84沿模穴/芯板86之弧長度到達特定位置時動態調整可控制閥90之位置。替代地，旋轉圓錐形進料通道板80、一量測板96或一些外部結構可具備一凸輪系統或觸發機構(諸如一電磁開關)，其賦予沿模穴/芯板86之弧長度在一給定部位處之閥位置之變化。

當可控制閥90完全敞開時，熔化聚合材料在一標稱壓力下自傾斜進料通道78自由流動至各自模穴84。當可控制閥90自其完全敞開狀態致動至一部分閉合狀態時，該構造引起可控制閥90下游之熔化聚合材料之壓力(即，當流動至模穴時熔體之壓力)減小。

為偵測進入各模穴之熔化聚合材料之壓力以確保在各模穴84中維持一恆定壓力，且視需要對校正自所欲恆定壓力之任何不能接受的變異數進行調整，可提供與模穴84之各者之內部形成流體連通之一或多個壓力感測器(未展示)。在如本文所揭示之一旋轉料架類型多腔穴射出成形系統中，需要致使能夠藉由該等壓力感測器之各者傳輸壓力信號，儘管事實係該等壓力感測器與模穴84一起旋轉。存在自與模穴84相關聯之該複數個壓力感測器之壓力信號之固線式通信之若干替代物。例如，該等壓力感測器之各者可使用一射頻中繼(例如，RFID)來傳達一壓力信號，或可使用一BLUTOOTH或Wifi信號以傳輸壓力信號至一中央控制器(其基於壓力信號可視需要對可控制閥90之閥位置進行調整以獲得在個別模穴84中之所欲壓力)。在一特定實施例中，替代一有線連接件，一壓力感測器可與定位於沿旋轉料架之至少一弧形部分之一系列中之複數個壓力感測器接觸墊(未展示)之一者斷續性接觸，其中對應於藉由在此接觸之後瞬時傳達至該壓力感測器接觸墊之壓力感測器量測之壓力之一信號，其隨後將所感測之壓力資料傳達至該中央控制器。

作為自與旋轉模穴84動態移動之複數個壓力感測器提供無線通信之一替代，可使用複數個靜止壓力感測器，該等靜止壓力感測器具有與一中央控制器之一固線式或無線通信。例如，與一模穴84之一內部形成流體連通之一銷(未展示)可沿具有模穴之旋轉料架騎行，但可施加壓力於定位於旋轉料架周邊之一預定位置處之一靜止傳感器(未展示)上。藉由該銷施加於該靜止傳感器上之壓力將與模穴84內之熔體之壓力成正比，使得藉由該靜止傳感器偵測之壓力可傳達至該中央控制器且經解釋以確定模穴84內之壓力是否需要任何變化，且若需要變化，則該中央控制器可發送一適當指令以重定位與對應於該模穴之進料通道78相關聯之一閥90以完成所欲壓力改變。

認識到可控制閥90上游之各進料通道78中之壓力可係各相關模穴內之壓力之一精確預測。例如，當存在一閥位置之一調整時，可控制閥90上游之進料通道78內偵測之壓力之一增加係指示模穴84內之一壓力減小。因此，除模穴84內之壓力感測器外或替代模穴84內之壓力感測器，認識到，可使用進料通道78中之閥90上游之進料通道78之各者中之壓力感測器，以收集對於確定對閥位置之調整是否係在模穴84內實現或維持一所欲恆定壓力所必需有用之壓力資料。鑑於傾斜進料通道78之類似旋轉料架配置，安置於進料通道78中之壓力感測器將類似地受益於與一中央控制器固線式通信之一些替代物(諸如無線射頻中繼(例如，RFID)、BLUTOOTH或Wifi)。

除閥90附近之模穴84及/或進料通道78中之壓力感測器外，可期望在擠壓機68附近之進料通道78之各者中具有一額外壓力感測器，以當將熔化聚合材料引入至個別進料通道時偵測熔化聚合材料之壓力。來自壓力感測器之資料(其指示藉由一擠壓機系統68引入至個別進料通道78之熔化聚合材料之壓力)將有益地提供關於藉由擠壓機系統68傳送之壓力是否足夠高以傳送所欲恆定壓力至所有下游模穴84的資訊給一中央控制器。

圖14繪示針對在實質上恆定壓力下連續射出成形之一方法之一壓力量變曲線，且包含表示可能壓力變化之線，在藉由該等傾斜進料通道傳送之標稱實質上恆定壓力上及下(諸如可期望在特定腔穴或模穴之特定區域中成形)。

在另一實施例中，如圖9及圖10中所繪示，模穴84a、84b...84n及各自模芯85a、85b...85n僅與模穴/芯板86沿其一弧形部分(諸如沿一半圓)接合。沿該弧形區域，模穴84a、84b...84n及各自模芯85a、85b...85n之各者之至少一者經致動而與其各自模芯或模穴固定接合，使得模穴84及模芯85至少在模穴/芯板86之旋轉之部分期間(在此期間，藉由一各自傾斜進料通道78(其如在先前實施例中，可係一旋轉圓錐形進料通道板80之部分)傳送熔化聚合材料)形成一牢固密封的成形腔室。如在先前實施例中，可提供一凸輪軌道89以相對於一各自模穴84致動各模芯85。

如上文所討論，利用一控制器及回饋迴路調節一噴嘴之上游之一擠壓機系統之速率，且歧管或進料系統提供對傳送至一多腔穴成形系統之一模穴之熔化聚合材料之壓力進行有限調整之一可能方式。替代地或此外，可恰在一模穴之一入口上游採用一壓力釋放閥，其具有一設定點，當壓力超過該設定點時，致使該釋放閥能夠通過一壓力釋放出口排出熔化聚合材料之一部分。在本發明之一連續成形系統中，在入口之緊接附近至模穴中控制壓力之能力之需要及優點係甚至更劇烈。因為各個別模穴僅具有圍繞旋轉料架(沿該旋轉料架可接納熔化聚合材料)之模穴/芯板86之弧長度之一有限週期，所以可係必須有效地調諧藉由傾斜進料通道78之一者饋送至一各自模穴84之入口之熔化聚合材料之壓力。對可控制閥90之位置之有限調整導致當熔化材料進入模穴84時傾斜進料通道78內之熔化聚合材料之標稱壓力之立即變化。可回應於模穴84內或傾斜進料通道78內之所感測之參數或條件(諸如壓力、溫度、黏性或流速)而即時進行此等調整。替代地或此外，可基於需要自傾斜進料通道78內之標稱(實質上恆定)壓力之特定偏差之預定條件而進行該等調整。

例如，可期望在各種模穴84a、84b、84c...84n中使用不同體積、大小及/或形狀之模穴成形複數個不同產品或產品之不同零件。例如，為促進一個人衛生產品或其類似者之一成形容器之一多零件蓋(未展示)之下游總成，一第一複數個模穴(諸如奇數標記之模穴84a、84c...)可經設定大小且塑形以成形該蓋之一第一、相對大的組件，而一第二複數個模穴(諸如偶數標記之模穴84b、84d...)可經設定大小且塑形以成形該蓋之一第二、相對小的組件。奇數標記及偶數標記之模穴之各者與其各自傾斜進料通道78沿類似旋轉料架的模穴/芯板86(在此期間可發生成形)之一部分接合之時間係相同的。因此，可必須操作與該第二複數個模穴(即，偶數標記之84b、84d...)相關聯之傾斜進料通道78之可控制閥90，使得該等模穴可敞開比該第一複數個模穴(即，奇數標記(相對更大)之84a、84c...)相關聯之傾斜進料通道78之閥90短之一持續時間。

另外，可期望在比第二、偶數標記之複數個模穴84b、84d...更高或更低之一壓力下填充第一、奇數標記之複數個模穴84a、84c...。為完成此填充，與該第一複數個模穴84a、84c...相關聯之傾斜進料通道78之閥90可沿類似旋轉料架的模穴/芯板86(在此期間可發生成形)調整至相對於與該第二複數個模穴84b、84d...相關聯之傾斜進料通道78之閥90之一不同位置。

能夠在填充期間使壓力改變達受控制量之另一優點係補償或平衡在模穴之變動厚度之區域中的膨脹，及/或進行調整以補償接近腔穴壁之熱收縮之能力。當成形薄壁產品或產品之薄壁區域時能夠對藉由一傾斜進料通道傳送之熔化聚合材料之標稱壓力進行調整可係尤其有利的。

本發明之連續本質具有許多優點：

第一，在一習知射出成形操作中必須連續發生之成形操作之各者(聚合物射料熔化；在一夾箝力下夾箝在一起之冷卻模具半體；迫使熔化聚合物之射料進入冷卻模穴；聚合物冷卻成一固態；及射出)可同時完成。儘管一些站經受填充，但冷卻或射出操作可在其他站發生。同時執行此等操作而不是如在習知射出成形中循序完成之能力產生有利於實質上縮減的循環時間之一環境。本發明之系統及方法亦有助於變動輸出以(例如)藉由更快地旋轉或增加直徑(或非圓形系統之有效直徑)增加或減少產量以接納更多模穴/模芯對以滿足商業需求之體積及成本目標。

第二，成形壓力隔離成旋轉弧之一小部分。因此，當在習知多腔穴射出成形之情況下時，僅在該弧之此部分中施加固持模具閉合之夾箝噸位，且每次可施加至至少一模穴/模芯組合，而不是同時施加至所有模穴。因此，對於可需要500噸夾箝壓力以固持在一習知系統中閉合之一64腔穴模具之一系統，在新發現的系統中，夾箝噸位可係低至小於8噸(500/64=7.8125)。由於可實質上減少固持模具閉合所需之機械系統而導致更低的成本，因此此係一巨大優點。此外，更精巧的系統減少質量且致使能夠更快的模具移動而導致生產率增加。

第三，由於需要更低的夾箝力，因此模穴可在設計上大量簡化，冷卻可應用於該旋轉弧之非填充部分中之模穴，因此模穴中不需要任何冷卻(或非常簡單的冷卻)。模具移動可係凸輪致動以致使能夠平滑及非線性模具移動，且此等特徵不需要整合至個別模穴。因此，經設定以產生一獨特零件類型之一獨特模具之成本係低於使用習知射出成形之成本。

第四，更低的夾箝噸位及使用更低的填充壓力的可能性致使能夠使用冶金術以形成更快速加工且具有更高導熱性之模穴。此致使能夠更快地製造模具，且提供更高的生產率位準。

第五，程序之連續運動致使能夠額外操作依據射出成形系統之直接整合。例如，一預製件可在連續運動射出成形程序中成形，接著直接傳送(而不會損失該預製件之定向或控制)至一旋轉吹塑系統以產生一吹塑物件(諸如一瓶)。另一實例將係可成形之一蓋、經插入之一密封襯墊及在後續連續操作中機械地全部切割至封蓋之一抗破壞證據穿孔。此外，一標籤可在成形之後立即施用於成形組件。由於貫穿各操作可維持成形零件之控制，因此此導致完備系統之更高生產率位準及改良品質。

本文所揭示之實施例之任一者之部分或所有實施例可與所屬技術中已知之其他射出成形實施例之部分或所有實施例組合，其等包含下文所描述之實施例。

本發明之實施例可與針對在低恆定壓力下之射出成形之實施例一起使用，如於2012年5月21日申請之名稱為「Apparatus and Method for Injection Molding at Low Constant Pressure」之美國專利申請案第13/476,045號(申請案之個案12127)中所揭示且公開為US 2012-0294963 A1，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對壓力控制之實施例一起使用，如於2012年5月21日申請之名稱為「Alternative Pressure Control for a Low Constant Pressure Injection Molding Apparatus」之美國專利申請案第13/476,047號(申請案之個案12128)中所揭示，現在係美國專利第8,757,999號，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對非自然平衡進料系統之實施例一起使用，如於2012年5月21日申請之名稱為「Non-Naturally Balanced Feed System for an Injection Molding Apparatus」之美國專利申請案第13/476,073號(申請案之個案12130)中所揭示且公開為US 2012-0292823 A1，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對在低(實質上恆定)壓力之射出成形之實施例一起使用，如於2012年5月21日申請之名稱為「Method for Injection Molding at Low,Substantially Constant Pressure」之美國專利申請案第13/476,197號(申請案之個案12131Q)中所揭示且公開為US 2012-0295050 A1，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對在低(實質上恆定)壓力之射出成形之實施例一起使用，如於2012年5月21日申請之名稱為「Method for Injection Molding at Low,Substantially Constant Pressure」之美國專利申請案第13/476,178號(申請案之個案12132Q)中所揭示且公開為US 2012-0295049 A1，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對共注射程序之實施例一起使用，如於2013年2月22日申請之名稱為「High Thermal Conductivity Co-Injection Molding System」之美國專利申請案第13/774,692號(申請案之個案12161)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對使用簡化冷卻系統成形之實施例一起使用，如於2013年2月12日申請之名稱為「Injection Mold Having a Simplified Evaporative Cooling System or a Simplified Cooling System with Exotic Cooling Fluids」之美國專利申請案第13/765,428號(申請案之個案12453M)中所揭示，現在係美國專利第8,591,219號，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對成形薄壁零件之實施例一起使用，如於2012年5月21日申請之名稱為「Method and Apparatus for Substantially Constant Pressure Injection Molding of Thinwall Parts」之美國專利申請案第13/416,584號(申請案之個案12487)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對使用一故障安全機構成形之實施例一起使用，如於2012年11月8日申請之名稱為「Injection Mold With Fail Safe Pressure Mechanism」之美國專利申請案第13/672,246號(申請案之個案12657)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對高生產率成形之實施例一起使用，如於2012年11月20日申請之名稱為「Method for Operating a High Productivity Injection Molding Machine」之美國專利申請案第 13/682,456號(申請案之個案12673R)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對成形特定熱塑性塑膠之實施例一起使用，如於2013年11月20日申請之名稱為「Methods of Molding Compositions of Thermoplastic Polymer and Hydrogenated Castor Oil」之美國專利申請案第14/085,515號(申請案之個案12674M)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對成形特定熱塑性塑膠之實施例一起使用，如於2013年11月21日申請之名稱為「Reduced Size Runner for an Injection Mold System」之美國專利申請案第14/085,515號(申請案之個案12677M)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對移動成形系統之實施例一起使用，如於2013年5月13日申請之名稱為「Low Constant Pressure Injection Molding System with Variable Position Molding Cavities：」之美國專利申請案第61/822,661號(申請案之個案12896P)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對射出成形控制系統之實施例一起使用，如於2013年8月20日申請之名稱為「Injection Molding Machines and Methods for Accounting for Changes in Material Properties During Injection Molding Runs」之美國專利申請案第61/861,298號(申請案之個案13020P)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對射出成形控制系統之實施例一起使用，如於2013年8月20日申請之名稱為「Injection Molding Machines and Methods for Accounting for Changes in Material Properties During Injection Molding Runs」之美國專利申請案第61/861,304號(申請案之個案13021P)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對射出成形控制系統之實施例一起使用，如於2013年8月20日申請之名稱為「Injection Molding Machines and Methods for Accounting for Changes in Material Properties During Injection Molding Runs」之美國專利申請案第61/861,310號(申請案之個案13022P)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對使用射出成形以形成覆膜物件之實施例一起使用，如於2013年12月19日申請之名稱為「Methods of Forming Overmolded Articles」之美國專利申請案第61/918,438號(申請案之個案13190P)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對控制成形程序之實施例一起使用，如於1998年3月17日發佈之名稱為「Method and Apparatus for Injecting a Molten Material into a Mold Cavity」之美國專利第5,728,329號(申請案之個案12467CC)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對控制成形程序之實施例一起使用，如於1998年2月10日發佈之名稱為「Injection Control System」之美國專利第5,716,561號(申請案之個案12467CR)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對成形預製件之實施例一起使用，如名稱為「Plastic Article Forming Apparatus and Methods for Using the Same」之美國專利申請案第61/952281號(申請案之個案13242P)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本發明之實施例可與針對成形預製件之實施例一起使用，如名稱為「Plastic Article Forming Apparatus and Methods for Using the Same」之美國專利申請案第61/952283號(申請案之個案13243P)中所揭示，其特此以引用的方式併入。

本文所揭示之尺寸及值不理解為嚴格限於所列舉之精確數值。而是，除非另有指定，否則此各尺寸意欲意謂所列舉之值與圍繞該值之一功能等效範圍兩者。例如，揭示為「40mm」之一尺寸意欲意謂「約40mm」。

除非明確排除或另有限制，否則本文所引用之每個文件(包含任何交叉參考或相關專利或申請案)之全部內容特此以引用的方式併入本文中。任何文件之引用不係一許可：其係相對於本文所揭示或所申請之任何發明或其獨立或與任何其他參考、教示、建議或揭示任何此發明形成任何組合之先前技術。此外，就在此文件中之一術語之任何意義或定義與以引用的方式併入之一文件中之相同術語之任何意義或定義衝突而言，應該管理指派給此文件中之該術語之意義或定義。

儘管已繪示且描述本發明之特定實施例，但熟習技術者當清楚可進行各種其他改變及修改而不會背離本發明之精神及範疇。因此，意欲在隨附申請專利範圍中覆蓋本發明之範疇內之所有此等改變及修改。