專(zhuān)利名稱(chēng)：制品的成型設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及熱塑性塑料的成型設(shè)備;更具體地說(shuō)，它涉及注射/壓縮成型熱塑性塑料光學(xué)透鏡和光盤(pán)的設(shè)備本發(fā)明能用于成型各種各樣的制品，它最有利于用來(lái)模制諸如透鏡和光盤(pán)等精密的熱塑性成型制品。因此，我們通過(guò)透鏡和光盤(pán)來(lái)描述本發(fā)明，但技術(shù)熟練人員應(yīng)理解到本發(fā)明的范圍并不限于此。
A.透鏡的成型透鏡具有廣泛的用途，例如，用作顯微鏡和其他光學(xué)儀器，也可用作眼鏡、各種專(zhuān)用鏡頭。雖然本發(fā)明一般是涉及制造透鏡的裝置，但是在以下的討論中作為例子將把重點(diǎn)放在眼科驗(yàn)光透鏡上。
校正視力的配鏡(Rx)眼鏡片或驗(yàn)光透鏡日益廣泛地使用塑性的透鏡料來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的玻璃。在美國(guó)，對(duì)塑料透鏡的需求量實(shí)際上已經(jīng)大約為玻璃透鏡的二倍。這種大的轉(zhuǎn)變主要出現(xiàn)在最近幾年，其原因有1.塑料比玻璃輕;
2.抗刮耐磨的涂料已可用于玻璃;
3.現(xiàn)在塑料已經(jīng)能達(dá)到各種流行色和較寬范圍的色調(diào)密度梯度;
4.生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)有了改進(jìn)，以致能以高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化方式制造塑料透鏡。
在這些因素中，以重量輕從而提高了戴塑料眼鏡者的舒適性為最重要。由于正常的鏡片厚度(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為2.0～2.2毫米)對(duì)玻璃和塑料鏡片都是相同的，所以塑料鏡片的重量較輕直接與塑料的密度小于玻璃有關(guān)。此因素對(duì)所有同等規(guī)格的玻璃和塑料都適用。但是當(dāng)要求高光焦度校正時(shí)或者當(dāng)選擇較大、較時(shí)髦的眼鏡架而要求大直徑的鏡片時(shí)，此因素就變得特別重要。
在所有的Rx鏡片中，90%以上現(xiàn)在是通過(guò)各別鑄塑和過(guò)氧化物熱固化的烯丙基樹(shù)脂制造的。然而，自從1980年被大規(guī)模采用以來(lái)，聚碳酸酯熱塑性的Rx鏡片已顯示出取代鑄塑-熱固化塑料和傳統(tǒng)的玻璃鏡片的巨大潛力因?yàn)榫厶妓狨サ拿芏雀投酃庵笖?shù)更高。在相同的正常厚度時(shí)聚碳酸酯鏡片的特點(diǎn)是比鑄塑烯丙基塑料的重量輕，而比玻璃的更輕。此外，由于聚碳酸酯與其他的透明聚合物材料相比具有非常高的沖擊強(qiáng)度和耐破壞力;還可能采用更薄的鏡片(厚度為1.5～2.0毫米)，它更受戴鏡者喜愛(ài)。
然而，直到最近，聚碳酸酯超過(guò)鑄塑烯丙基樹(shù)脂的這些潛在優(yōu)點(diǎn)事實(shí)上已被它的不易涂布硬涂層和較差的著色性、以及有限的產(chǎn)品種類(lèi)和與低生產(chǎn)率相聯(lián)系的高生產(chǎn)成本所抵銷(xiāo)。最近二年來(lái)，具有良好的耐磨性和容易著色的涂料已被大規(guī)模地用于聚碳酸酯鏡片。因此，聚碳酸酯存留的缺點(diǎn)看來(lái)只與它的可用性、產(chǎn)品的種類(lèi)、生產(chǎn)成本和式樣的變換等有關(guān)。
這些與聚碳酸酯的用途相聯(lián)系的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)生產(chǎn)成品的單焦鏡片來(lái)說(shuō)尤其相關(guān)。這種單焦鏡片具有邊緣一前一凸和后一凹的光學(xué)加工表面，并且在其表面上具有已在工廠中涂上的可著色的硬涂層。為了改造這種成品單焦鏡片(它幾乎構(gòu)成全美國(guó)配鏡用鏡片數(shù)的一半)僅需將鏡片的多余部分修整掉以適合鏡架尺寸，并且還可任意地在常用的染浴中將鏡片染上所要求的顏色。
但是如上面所提到的，制造聚碳酸酯的成品單焦鏡片的現(xiàn)有技術(shù)尚有某些不足，它們對(duì)降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品的可用性均有不良影響。成品單焦鏡片從光學(xué)上是根據(jù)它的光彎曲度(Light-bendingPewer)之二個(gè)測(cè)量值來(lái)規(guī)定的，即球面度(放大率)和柱面度(象散校正)其讀數(shù)以屈光度和1/4屈光度為單位。對(duì)產(chǎn)品可用性基片的要求是，它的球面度為+4～-6屈光度、柱面度為0～+2屈光度，由此構(gòu)成273種庫(kù)存基片。在這樣的基片中有一個(gè)單位體積頻率分布曲線，曲線在其近中心處是零屈光度透鏡并且隨球面度和柱面度的增加而頻率減少。為了滿(mǎn)足大多數(shù)配鏡需要，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，如果某一制造商或某種鏡片型號(hào)想在市場(chǎng)上受到公眾歡迎的話(huà)，必須庫(kù)存各種大鏡片并給予編號(hào)以適應(yīng)急劇的式樣變化。
除了備有各種各樣的產(chǎn)品外，鏡片制造商也必須大批生產(chǎn)這種由熱塑性樹(shù)脂成型的、有硬涂層的鏡片。對(duì)高度自動(dòng)化、資本密集的設(shè)備和成型模具來(lái)說(shuō)，為了順利地回收大量投資，也為了使每塊鏡片的成本與鑄塑烯丙基樹(shù)脂型鏡片相比富有競(jìng)爭(zhēng)性，實(shí)際上每年必須保持幾百付產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模。
因此，注射成型領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)清楚地認(rèn)識(shí)到需要有一種新的成型Rx鏡片方法，它應(yīng)該是生產(chǎn)率高、耗費(fèi)少，免除二次的整修作業(yè)和高度自動(dòng)化的。此外，由于所給出的備片種數(shù)很多，其中每種各具有不同的統(tǒng)計(jì)的頻率分布，因此特別要求能夠使用同一裝置，在同一多腔模具組中同時(shí)生產(chǎn)具有不同光焦度(在合適范圍內(nèi))的不同鏡片，而不降低生產(chǎn)能力、質(zhì)量或產(chǎn)量。例如，四腔模具組的使單個(gè)成型機(jī)的生產(chǎn)能力提高四倍，而基本成本并不是按比例增加(即，通常只增加50%以下)。繼續(xù)舉這個(gè)例子，其中兩個(gè)腔用來(lái)成型最流行的、球面度和柱面度相結(jié)合的鏡片，而余下的兩個(gè)膜可生產(chǎn)不太流行的鏡片，并同時(shí)能夠頻繁地改變鏡片的品種。
已經(jīng)介紹了有關(guān)配鏡鏡片的情況，現(xiàn)在將注意力轉(zhuǎn)向光盤(pán)成型的方法和裝置。雖然在以下的討論中也涉及到光盤(pán)，但是通過(guò)下面的說(shuō)明，對(duì)將本發(fā)明的方法應(yīng)用到光盤(pán)制造會(huì)有更清楚的了解。
B.光盤(pán)的成型現(xiàn)將注意力集中到光盤(pán)成型上。對(duì)成型適用的透明熱塑性聚合物激光讀數(shù)信息存儲(chǔ)光盤(pán)來(lái)說(shuō)，希望有經(jīng)過(guò)改進(jìn)的、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低費(fèi)用的方法和裝置。光盤(pán)包括視頻錄象盤(pán)(使用模擬信號(hào))、音頻密紋數(shù)字光盤(pán)，以及各種各樣的計(jì)算機(jī)程序信息和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存光盤(pán)，象CD/ROM(在工廠中已編有程序信息代碼;如，唯讀存儲(chǔ)器)、DRAW(“使用者一次書(shū)寫(xiě)”)和EDRAW(“使用者可糾錯(cuò)的”)。
1.對(duì)光盤(pán)產(chǎn)品的要求在成型加工時(shí)，剛剛列舉的許多種型式的光盤(pán)是通過(guò)可活動(dòng)的“壓模”作為模腔中的一個(gè)合模面而被編碼的。在這樣的加工過(guò)程中，數(shù)字信息圖形通過(guò)細(xì)微突緣的螺旋線而被顯示在壓模上，然后在塑料成型盤(pán)上形成一條凹槽螺旋線，槽深0.1微米、寬1～3.3微米，螺旋線以徑向向外延伸排列，軌距1.6微米。
因此，對(duì)優(yōu)質(zhì)模塑的一個(gè)要求是，它應(yīng)該能確保聚合物熔體與壓模表面的最緊密接觸，不存在任何孔隙、暗泡，或在模腔被熔體填滿(mǎn)直到將熔體冷卻到低于其玻璃化溫度的這段時(shí)間內(nèi)不出現(xiàn)脫離輪廓的提前收縮。
對(duì)所有光盤(pán)的另一個(gè)要求(它與光盤(pán)是否通過(guò)模內(nèi)壓模信息編碼無(wú)關(guān))是必須使熱塑性聚合物中的取向或內(nèi)應(yīng)力達(dá)到最小(從理論上說(shuō)，這會(huì)導(dǎo)致完全各向同性的模塑件)，由于成型的殘余應(yīng)力和流動(dòng)誘發(fā)的取向均會(huì)引起塑料的光彎曲度之局部差別。這些斑點(diǎn)到斑點(diǎn)的折光指數(shù)不均勻性可通過(guò)光徑差來(lái)測(cè)定，并且通常被稱(chēng)為“雙折射”。在光盤(pán)的信息編碼部分中的最小雙折射是所有光盤(pán)的一個(gè)規(guī)格要求。
由于使用激光信號(hào)讀數(shù)，光塑料盤(pán)的任何特性或傷殘均會(huì)使激光束中斷或偏移，因而這是一個(gè)問(wèn)題。這些塑料特性是，例如光透射百分率、霧霾百分率和泛黃指數(shù)以及局部傷殘，包括最有害的不透明黑斑或透明粒子(空隙、氣泡或透明斑點(diǎn)，它們與毗鄰的聚合物基料相比均有不同的折光指數(shù)和光彎曲度)等等。此外，對(duì)塑料光盤(pán)的絕對(duì)平面度或平整度也有要求，因?yàn)榫植繌澢鷷?huì)引起激光束的棱鏡效應(yīng)和引起偏軸信號(hào)透射。
2.成本考慮當(dāng)然，對(duì)光盤(pán)成型方法的進(jìn)一步要求是，它應(yīng)當(dāng)以盡可能低的成本和投資，來(lái)生產(chǎn)盡可能多的光盤(pán)，而同時(shí)仍保持上述的質(zhì)量指標(biāo)。對(duì)于想獲利的制造商來(lái)說(shuō)，每年數(shù)百萬(wàn)塊光盤(pán)的生產(chǎn)能力是絕對(duì)必要的，由于整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程事實(shí)上是在1000級(jí)～100級(jí)的干凈房間的無(wú)微?？諝猸h(huán)境中進(jìn)行的，故固定的生產(chǎn)費(fèi)用非常高。在這樣的絕塵環(huán)境中，人是最大的空降粒子源。因此，要盡量提高制品處理和后模塑操作的自動(dòng)化，這進(jìn)一步增加了經(jīng)營(yíng)的固定費(fèi)用。
此外，由于微處理機(jī)控制或CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)字控制)過(guò)程控制已被廣泛使用于光盤(pán)注塑成型機(jī)，它占成型機(jī)的大部分投資。每臺(tái)成型機(jī)必須有它自己的模具、模具溫度控制器/加熱器，通常還有自己的料斗干燥器。每臺(tái)成型機(jī)還必須有它自己的用于合模和制件取出區(qū)的凈化空氣顯示器、自己的制件自動(dòng)脫模器和盤(pán)式轉(zhuǎn)軸，以及這些裝置的控制系統(tǒng)。
所有已知的光盤(pán)成型方法現(xiàn)在仍采用簡(jiǎn)易的單腔模塑(成型機(jī)每一周期生產(chǎn)一塊光盤(pán))。顯然，這種單腔生產(chǎn)對(duì)昂貴的凈化室面積沒(méi)有很充分地利用，而且每塊光盤(pán)耗費(fèi)極高的投資和設(shè)備費(fèi)用。
A.注塑(沒(méi)有任何壓縮)1.透鏡制造丙烯酸或聚碳酸酯熱塑性塑料的注射成型Rx鏡片的最早設(shè)想，一般涉及到在整個(gè)模塑周期使用具有固定表面的單模腔。這樣的成型方法，模塑周期非常長(zhǎng)，模具的表面溫度相當(dāng)高(有時(shí)接近熱塑性塑料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)，而且高于所用塑料的平均塑化溫度和熔融溫度，填充速率慢，接著是非常高的保壓壓力，保壓壓力一直保持到澆口完全凍結(jié)為止。
上述類(lèi)型的固定腔法所使用的澆口和流道系統(tǒng)要比正常的大，使得在澆口凍結(jié)前有最大的保壓壓力和送料量。在澆口凍結(jié)出現(xiàn)時(shí)，在流道系統(tǒng)或塑煉裝置和腔之間就不再進(jìn)一步輸送熔融的聚合物。在固定腔注塑機(jī)中澆口凍結(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題是給定光焦度的透鏡具有不同的前、后曲率半徑(由此產(chǎn)生該種焦距透鏡的光彎曲度特性)，因此配鏡透鏡必須具有不同的截面厚度，而當(dāng)制件在模腔內(nèi)成型和冷卻時(shí)，這種不同的截面厚度會(huì)引起不均勻收縮。透鏡的最厚截面處容易出現(xiàn)輕微的凹痕或沉陷，反過(guò)來(lái)這又會(huì)在透鏡表面其它的均勻曲徑處引起裂口。這種裂口會(huì)在下陷區(qū)造成透鏡光彎曲度特性的局部象差或偏差。
因此，盡管非常仔細(xì)地查看注入的聚合物料與固定的透鏡模腔表面、輪廓和尺寸是否完全一致，但是一旦澆口凍結(jié)就會(huì)擋住追加的保壓壓力和聚合物料的輸入(這種情況實(shí)際上發(fā)生在透鏡的最薄截面區(qū))聚合物熔體中開(kāi)始出現(xiàn)不同的收縮，因而使聚合物面皮開(kāi)始從模具表面脫離(最壞的情況是在最厚的截面處)。這種過(guò)早的脫模(在模腔未閉鎖和為取出制品而開(kāi)模之前，成型的透鏡已部分或全部脫模)會(huì)對(duì)光學(xué)質(zhì)量起損害作用，因?yàn)槌尚屯哥R的輪廓與表面不再受到開(kāi)始接觸時(shí)所引起的力而不能與精密的光學(xué)模具表面和輪廓準(zhǔn)確地相重合。
2.光盤(pán)這部分的現(xiàn)有技術(shù)介紹將討論光盤(pán)的直接注塑。光學(xué)存儲(chǔ)盤(pán)具有非常大的縱橫比(與相對(duì)薄的厚度相比，具有相對(duì)大的直徑)。由于要求有非常長(zhǎng)的流動(dòng)距離和非常小的模腔截面，這就造成了各種模塑問(wèn)題。例如，在用作計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)盤(pán)和音頻數(shù)字盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)密紋光盤(pán)中，從注道中心線到盤(pán)邊緣的徑流距為60毫米，而盤(pán)厚僅為1.2毫米，縱橫比為50∶1。視頻盤(pán)的流徑半徑將近是音頻盤(pán)流徑半徑的兩倍。

圖19是密紋盤(pán)和它的流徑放大2倍后的剖視圖。
制造光盤(pán)的兩種最常用的熱塑性聚合物是丙烯酸樹(shù)脂(象甲基丙烯酸甲酯，即PMMA)和聚碳酸酯。前者的基本特性是在較低的熔融溫度下有良好的流動(dòng)性，和雙折射很低或較小的聚合物取向問(wèn)題;但是它的缺點(diǎn)是吸水性較高(這會(huì)造成膨脹和扭變)和較低的抗蠕變性和熱變形溫度。以上缺點(diǎn)使它不符合制造除視頻盤(pán)外的任何其他光盤(pán)的要求。在視頻盤(pán)中通過(guò)夾心結(jié)構(gòu)(兩塊盤(pán)粘合在一起，而信息被夾在其中)這些缺點(diǎn)大部分被克服。
盡管聚碳酸酯是從光盤(pán)性能的觀點(diǎn)而選用的聚合物，但是它受到嚴(yán)重的加工限制。直到1985年左右或1983年用注射壓縮法才基本上消除了它在制造光盤(pán)方面的限制?？梢允褂玫木厶妓狨ナ瞧胀ǖ墓鈱W(xué)級(jí)、熔融指數(shù)(mfi)在6～15范圍的聚碳酸酯(按ASTM-D-1236規(guī)定)。但是較近期研制的高熔融指數(shù)(50～60mfi)的光學(xué)級(jí)聚碳酸酯，在所有的實(shí)際生產(chǎn)中已被用于直接注塑。
甚至在使用高流動(dòng)性的聚碳酸酯時(shí)，聚碳酸酯的直接注塑也會(huì)引起比注射/壓縮成型法要高的固有的雙折射。
直接注射的最大問(wèn)題在于模腔尺寸是固定的，在模塑周期內(nèi)它不變化，僅稍大于成品件(根據(jù)5%左右的收縮補(bǔ)償系數(shù)而定)。聚碳酸酯是一種無(wú)定形聚合物，當(dāng)處在最佳的松弛狀態(tài)時(shí)，它的分子鏈呈無(wú)規(guī)卷曲和“絨毛球”的構(gòu)型。當(dāng)聚碳酸酯熔體被非常高的注射壓力擠壓而通過(guò)有限的流徑和孔(即，澆口和高縱橫比的模腔)時(shí)，由于拉伸力和剪切力的作用使這些絨毛球變形，引起各聚合物鏈彼此平行的強(qiáng)制排列，從而引起的各向異性。
已知的模腔填充膜泡理論(例如，參見(jiàn)“BubbleTheoryofMoldFill”byJohnRByrne，SocietyofPlasticEngineers，Inc.，41stAnnualTechnicalConferenceTechnicalPapersReprint，Vol.XXIX，1983，PP.702～4)認(rèn)為，進(jìn)入的熔體前部是類(lèi)似氣球或氣泡的熔融聚合物不斷變化著的伸展薄膜。在熔體前部的后面，跟隨類(lèi)似氣泡物的更多的流動(dòng)聚合物，它們使前面的熔體前部保持著“多孔”。在此區(qū)內(nèi)，由于聚合物各層彼此間的剪切力而引起取向，取向是由于沿中心線流動(dòng)比在邊緣流動(dòng)要快而引起速度差的結(jié)果，因而是不可避免的。熔體流動(dòng)的速度分布取決于熔體受限制的程度和注塑速率。在模具表面速度最低，而在中心線區(qū)速度最高。參見(jiàn)本申請(qǐng)的圖20，圖20顯示出進(jìn)入到受同樣限制的模腔時(shí)三種不同熔體的速度分布線“A”、“B”和“C”。速度分布線“C”表示慢速流動(dòng)的熔體前部和低壓填充，其“膜泡伸展”表皮的變形小，具有較平的曲率半徑和小的應(yīng)力;反之，速度分布線“A”顯示出高壓、高速的熔體前部，其表面具有較陡的曲線，層間剪切力也相應(yīng)地較大。速度分布線“B”表示一條介于“A”和“C”速度分布曲線之間的適中的速度分布曲線。
這些存在于熔體前部的速度差別程度或大小與相應(yīng)的取向程度有關(guān)。最大取向出現(xiàn)在表層，次大的取向出現(xiàn)在次表層，而在中心線上的軸芯不出現(xiàn)取向。
膜泡理論解釋了聚碳酸酯光盤(pán)直接注塑時(shí)所出現(xiàn)的各種問(wèn)題，這就不得不采用非常高的填充速率(并幾乎常常有儲(chǔ)料缸助推器和無(wú)速度-填充量分布的變化)，即在最高速度下要將很熱的聚碳酸酯熔體注射到結(jié)構(gòu)窄的固定腔中。
在各種直接注塑光盤(pán)的成型方法中也常使用復(fù)雜的塑煉設(shè)備以提供盡可能熱的熔體而又無(wú)嚴(yán)重降介發(fā)生。粘度不高的熱熔體，其內(nèi)剪切力低，凍結(jié)較慢，因而在流動(dòng)中止后和光盤(pán)固化前有更長(zhǎng)的時(shí)間讓熔體松弛(即減取向)。由于相當(dāng)高的熔體溫度是實(shí)施這種方法本身所要求的，故為了減少聚碳酸酯在注塑裝置中的停留時(shí)間，這樣的塑煉工藝通常伴隨著供料不足或機(jī)筒/螺桿組合體定徑縮到最小。某些塑煉裝置故意使熔體有很高的剪切力;因而可以予料到，它們會(huì)使更多的聚合物發(fā)生降介的付作用，包括碳化斑點(diǎn)(“黑斑”，在光盤(pán)中造成讀數(shù)方面的缺陷)。
這種內(nèi)在的交替地會(huì)出現(xiàn)降解缺陷(由于濫用或誤用熱軟化熔體而引起的)或高取向作用(由于對(duì)高縱橫比限制的模腔用不正常的高速填充率)造成窄的“工作窗”(所謂“工作窗”是指在可容許的加工范圍內(nèi)仍能生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品)。這也使得直接注塑只能在一個(gè)單模腔成型方法中才可能實(shí)施(每一模塑周期只生產(chǎn)出一塊光盤(pán))。即使單模腔成型方法，它的修正空間也很小;而多模腔連這樣小的空間都沒(méi)有，因?yàn)槎嗄７ㄟ€有其特有的模腔平衡問(wèn)題。
直接注射的另一個(gè)困難是模腔內(nèi)容物隨著它們被冷卻而逐漸收縮，使正在固化的光盤(pán)與模表面脫開(kāi)。這種過(guò)早脫模造成光盤(pán)的局部翹曲或與壓模編有信號(hào)表面的圖形不能精確地重合，而又產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題。因此，直接注塑必須有非常高的注射保壓壓力，以維持最大的腔壓直至澆口開(kāi)始凍結(jié)為止。然而，這種施用壓力的辦法也引起再擠壓或在固定尺寸的模腔中使正在增粘的聚合物芯出現(xiàn)冷流理象。這樣的強(qiáng)制性重新分布必引起部分固化熔體的內(nèi)應(yīng)力，而內(nèi)應(yīng)力又加大了不受歡迎的雙折射。
由于上述這些限制，對(duì)直接注射的高產(chǎn)量多腔模塑(特別是兩個(gè)以上模腔)的發(fā)展是十分不良的予兆，并且，正如前面所討論的那樣，相應(yīng)于它的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性和能量利用情況，這并不是最佳固定成本的一種優(yōu)選方案。
B.注射/壓縮成型為了解決上述問(wèn)題，要求采用注射填充后對(duì)模腔內(nèi)的注塑料加以壓縮的成型工藝。這些注射/壓縮工藝通常分為兩種類(lèi)型0合模側(cè)注射/壓縮壓縮是通過(guò)動(dòng)壓板的運(yùn)動(dòng)，或模塑機(jī)合模側(cè)壓縮而引起的。
0輔助部件注射/壓縮全模塑機(jī)合模(無(wú)動(dòng)壓板的運(yùn)動(dòng))，通過(guò)模具組內(nèi)的輔助活動(dòng)部件所引起模腔壓縮(通常由它們自己的彈簧或輔助液壓缸驅(qū)動(dòng))。
下面將討論每種注射/壓縮工藝。
1.合模側(cè)注射/壓縮，或“鑄壓”最早Martin曾公開(kāi)過(guò)這種工藝(美國(guó)專(zhuān)利2，938，232號(hào)，1960年5月31日)，后來(lái)由Engel的“SandwichPress”肘桿合模注射成型工藝(參見(jiàn)，例如，EngelbrochureA-24-TV-4/75，LudwingEngel，CanadaLtd，Guelph，Ontario，Canada)得到推廣。
在各種情況下，該方法通常包括下列的加工程序a.從它們的全開(kāi)位置將裝模壓板和模瓣(它們形成相對(duì)的陽(yáng)和陰模腔)一起靠近，直至在分模線上出現(xiàn)予定寬度的氣隙。
b.此時(shí)開(kāi)始低壓、低速的注射填充(防止熔融塑料由于氣隙而形成色斑)。
c.在注射填充完畢和使熔融聚合物經(jīng)予定時(shí)間間隔的冷卻后，注塑機(jī)開(kāi)始閉合動(dòng)壓板。此合模動(dòng)作使模腔閉合，并且使模腔內(nèi)部分固化的物件在合模線上達(dá)到零間隙，從而將模瓣鎖緊，使之以予定的合模壓力持續(xù)這個(gè)模塑周期。
d.在該合模壓力下，由于陽(yáng)、陰模的精密表面之間的距離被減少到接近最初注射開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)在分模線的氣隙，而使部分固化的聚合物料受壓。隨著此氣隙的消失，模腔-流道系統(tǒng)的容積均衡地減少，壓縮力就加到部分固化聚合物料上，從而出現(xiàn)再取向和再流現(xiàn)象。
e.保持由合模所引起的這一壓縮力，模腔的內(nèi)容物繼續(xù)冷卻和固化，最終達(dá)到低于聚合物的玻璃化溫度(聚碳酸酯的Tg＝296°F)。此時(shí)可以將模塑件安全地取出，而不會(huì)出現(xiàn)光畸變的危險(xiǎn)。然后，整個(gè)周期重新開(kāi)始，將動(dòng)壓板移到予定的氣隙位置等待下一次的注射。
雖然，由合模引起的鑄壓比直接注射具有明顯優(yōu)越性;但是這種合模誘導(dǎo)鑄壓的現(xiàn)有技術(shù)只有在很窄的工藝參數(shù)或定形條件下才能取得最佳結(jié)果。成功的鑄壓由以下各因素決定a.初始注射壓力和填充速率;
b.氣隙大小;
c.注射和壓縮之間的時(shí)間間隔;
d.最后合模力。
除時(shí)間間隔外，特別重要的是控制注射壓力和填充速率。為了防止熔融聚合物從符合需求的流道-模具-腔構(gòu)型中溢出，因此必須讓注入的熔體形成面皮和部分固化。否則，熔融聚合物溢出或“溢到”氣隙中，使模制件整修作業(yè)耗費(fèi)成在和勞力。甚至?xí)霈F(xiàn)最壞的情況，如果熔體過(guò)度固化，在極限合模壓力下壓縮，可能引起分模線處的配合板切壓或變形而將模具破壞。為獲得滿(mǎn)意的模塑件產(chǎn)率，冷卻時(shí)間間隔是關(guān)鍵，因?yàn)槿绻垠w在它的最大收縮點(diǎn)還沒(méi)有充分固化(即，澆口凍結(jié)未完成)，那么，部分熔融聚合物仍會(huì)在此壓力下擠出模腔而返回到流道體系。這可能造成填充不足和保壓不足而表面嚴(yán)重破壞的制件。另一方面，如果壓縮時(shí)間太滯后，當(dāng)合模力引起壓縮時(shí)過(guò)多的聚合物已經(jīng)固化，造成聚合物的強(qiáng)制再取向和塑料的“冷加工”，從而產(chǎn)生雙折射和不合要求的模塑殘余應(yīng)力，引起局部不均勻的光彎曲特性。
Bartholdsten等人對(duì)光盤(pán)模塑方面存在的這些問(wèn)題作了解釋(美國(guó)專(zhuān)利4409169號(hào))。該專(zhuān)利告訴人們，必須先向部分打開(kāi)(氣隙)的分模線進(jìn)行過(guò)量的慢速(時(shí)間達(dá)3秒鐘)、低壓注射，有意使熔體冷卻和和粘度增大;接著，通過(guò)初始擠出減少模腔容積的短加壓行程(光盤(pán)厚度一般為1/5～1/10，或0.005～0.010英寸)，使塑料再進(jìn)一步得到部分冷卻和增粘;然后，當(dāng)加壓延續(xù)到全閉合的分模線位置(零間隙)時(shí)，徑向擠出的溢料被壓緊;此后維持全合模力來(lái)補(bǔ)償收縮，并確保不發(fā)生過(guò)早的脫模。
另一個(gè)合模引起的光盤(pán)鑄壓法由Matsud等人公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利4442061和4519763號(hào)中。該方法包括向稍微打開(kāi)的模具組中注入熔體，并冷卻到完全固化;然后，均勻地再加熱到塑料的熔融溫度以上，在此溫度下，驅(qū)動(dòng)合模的壓縮沖程，一般是在第二次冷卻周期中傳遞和保持壓縮。該方法的能量利用率和總工作周期問(wèn)題，目前尚有很大爭(zhēng)論。
2.輔助部分注射/壓縮如上面所提到，另一種類(lèi)型的成型方法(為了便于討論稱(chēng)之為“輔助部件”法)，它包括使用輔助彈簧、液壓缸等。這些輔助部件的作用是向相對(duì)的光學(xué)表面施加壓縮力，并且它們通常是被裝在模具內(nèi)部或模具周?chē)难b置上。因此，“輔助部件”模塑和合模側(cè)注射/壓縮之間的主要差別在于在合模側(cè)注射/壓縮中是由公知的近代注塑機(jī)(例如頂桿或主合模板等動(dòng)壓板的驅(qū)動(dòng)裝置)中產(chǎn)生沖程的部件來(lái)提供模塑壓縮力;而在輔助部件注射/壓縮中，則是由輔助彈簧或液壓缸來(lái)提供這種壓縮力。另外，合模側(cè)注射/壓縮的各動(dòng)作是由模塑機(jī)程序控制系統(tǒng)按固有的程序和配合來(lái)進(jìn)行的;而輔助部件注射/壓縮的諸動(dòng)作分別是各自的程序裝置控制的(甚至還跟彈簧一樣本身動(dòng)作)，這些程序裝置不是隨標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器一起供應(yīng)的。
另一個(gè)差別是輔助部件壓縮不采用動(dòng)壓板的運(yùn)動(dòng)來(lái)提供為減少模腔的可變?nèi)莘e提供壓縮力;而是采用全合模的模具，這種模具在模塑周期的注射填充、為減少腔容積而進(jìn)行的壓縮和冷卻等步驟時(shí)，不用移動(dòng)動(dòng)壓板A和B，也無(wú)須使固定壓板和動(dòng)壓板之間有相對(duì)移動(dòng)。
上述條件對(duì)下面將討論的現(xiàn)有技術(shù)中輔助部件注射壓縮模塑的各個(gè)例子來(lái)說(shuō)都是正確的。
在早期，這種類(lèi)型的熱塑性塑料透鏡成型在模具組中使用簡(jiǎn)單的，裝彈簧的活動(dòng)光模具(Johnson的美國(guó)專(zhuān)利2443286號(hào)，1948年6月22日)。由這些裝置來(lái)形成可變?nèi)莘e的透鏡模腔，但是還必須依靠腔內(nèi)聚合物熔體內(nèi)部的高壓來(lái)克服彈簧力，以打開(kāi)活動(dòng)模具。為了對(duì)固化的模腔的裝料施加足夠大的壓縮力，這些彈簧的壓力是很大的。然而，彈簧力越大，在可變腔填充時(shí)也必須使用更大的注射壓力來(lái)壓縮彈簧。所需的注射壓力越大，模塑內(nèi)應(yīng)力和光學(xué)上不合要求的雙折射也就越大。當(dāng)然，模塑透鏡的光焦度越大，前、后曲線的不同性也越大，因而截面厚度的變化也就越大。還有，透鏡的直徑越大或正常透鏡的厚度越薄;那么，中心與邊緣的厚度變化就越厲害和防止熱收縮的困難度也就越大，成品透鏡的光學(xué)畸變也就更嚴(yán)重。因此，這種類(lèi)型的方法事實(shí)上一般僅局限于生產(chǎn)直徑小和厚度變化小的低度透鏡。
隨后Weber提出了另一種“輔助部件”法(美國(guó)專(zhuān)利4008031和4091057號(hào))。該法同樣使用可變?nèi)莘e的透鏡模腔。Weber指出，可變?nèi)莘e模腔的形成方法是注射熔體使至少一個(gè)可動(dòng)陽(yáng)?；蜿幠Ｓ蓧毫σ鹣蚝笪灰?在一個(gè)實(shí)施方案中)，當(dāng)一定時(shí)間間隔后在輔助液壓缸的驅(qū)動(dòng)力作用下，該可動(dòng)陽(yáng)?；蜿幠Ｏ蚯拔灰茝亩淖兡Ｇ坏娜莘e而引起壓縮。輔助液壓缸是與這可動(dòng)模一一對(duì)應(yīng)安裝的。在此壓縮力下，通過(guò)所提供的流道將過(guò)量的，粘度增高的、部分冷卻的注射聚合物熔體從透鏡模腔中強(qiáng)制擠出。
Weber說(shuō)，在操作中模腔的填充極慢(大約需10秒鐘)。另外，也象常用的由合模引起的鑄壓一樣，Weber的方法是依靠予先調(diào)整好在完成注射填充和開(kāi)始?jí)嚎s壓力之間所需的時(shí)間。因此，同樣會(huì)發(fā)生提前壓縮(不適當(dāng)固化)或過(guò)于滯后壓縮(過(guò)晚固化)這樣的問(wèn)題。
Weber方法的另外一個(gè)問(wèn)題是可能還會(huì)生產(chǎn)出厚度不一致的、標(biāo)稱(chēng)厚度有變化的透鏡。根據(jù)具體裝置的調(diào)時(shí)間隔，通過(guò)熔融塑料進(jìn)入可變模腔并壓力加到活動(dòng)模后所花的這段時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)控制活動(dòng)模的行程。還有，最終的模腔容積是根據(jù)活動(dòng)模上加壓時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)加以控制。因此，這方法不僅在同一生產(chǎn)作業(yè)中可能會(huì)造成產(chǎn)品的變化;而且，在不同日期的不同生產(chǎn)過(guò)程中和相應(yīng)地在不同的生產(chǎn)裝置上所生產(chǎn)出的同樣配鏡度的鏡片會(huì)有明顯的透鏡厚度變化。在一年的生產(chǎn)期間這樣過(guò)大的厚度變化當(dāng)然是不能接受的。
雖然Weber在他的附圖中指出了一個(gè)兩模腔模具的方案，其中每個(gè)模腔的壓縮均由各自的液壓缸來(lái)控制，即它們不是同時(shí)受到公用部件的作用。給出大量參數(shù)雖能對(duì)各個(gè)液壓缸的性能起作用，但同一液壓缸的動(dòng)作時(shí)間和作用力不可能那樣準(zhǔn)確地在多腔組中平穩(wěn)而均勻地傳遞。因此，所用的模腔數(shù)越多變化也就越大，即使在設(shè)備條件相同且所有模腔都生產(chǎn)度數(shù)完全相同的鏡片，以及在相同的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)周期(比六個(gè)月短得多)的情況下也是如此。對(duì)于不同度數(shù)透鏡的多腔同時(shí)模塑來(lái)說(shuō)，使用Weber法是非常困難的。
還有另一個(gè)“輔助部件”法，它是Laliberte提出的的(美國(guó)專(zhuān)利4364878號(hào))。Laliberte法包括與輔助液壓缸配套的活動(dòng)模具。在合模力作用下模具被閉合后，各配合底模的部件展開(kāi)。然后，將恰好能填充被全壓縮的模腔-流道體系按準(zhǔn)確的容積計(jì)算的注射尺寸注入。這種受控的注射量使壓縮時(shí)不會(huì)出現(xiàn)部分固化熔體通過(guò)一個(gè)溢流口從模腔中流出(如Weber所說(shuō))，因此能更精確地控制正常的鏡片厚度，從而消除了邊角廢料，免去了修邊作業(yè)(如Weber所要求的)。
然而，Laliberte法看來(lái)只能限于單模腔的鏡片生產(chǎn)，這是因?yàn)樗揽烤_計(jì)量的熔體貯料器，該貯料器一一對(duì)應(yīng)于模腔-流道體系中所注入的熔體;也是因?yàn)樗揽繂为?dú)控制和有序排列的液壓缸與可變?nèi)莘e的鏡片模腔作一對(duì)一的運(yùn)動(dòng)。具有多個(gè)熔體儲(chǔ)料器和壓縮液缸部件的多腔法對(duì)實(shí)際應(yīng)用是不利的。因?yàn)槿垠w貯料器、壓縮液缸部件彼此均有變化，因而在填充和壓縮(鏡片成形的關(guān)鍵階段)時(shí)引起腔與腔的變化，甚至要模塑完全相同的鏡片也是如此。正如Weber法的情況一樣，多腔的Laliberte機(jī)是不切實(shí)際的，因?yàn)橐还貌考荒苁垢鱾€(gè)模腔同時(shí)壓縮含在腔內(nèi)的樹(shù)脂。
此外，Laliberte的輔助液壓缸受到所加壓縮力的限制。與Weber的20噸壓縮力相比，Laliberte指出壓縮壓力范圍為100～800磅/平方英寸。這樣的輔助液壓缸在適于使用的總壓力上當(dāng)然是受到限制的，而液壓缸的工作壽命由于成年累月每天24小時(shí)的反復(fù)循環(huán)使用，即使得到維修保養(yǎng)，它的性能和靈敏度也會(huì)逐漸下降的。Laliberte所公開(kāi)的透鏡厚度控制僅指正常的3毫米厚鏡片，這種鏡片比目前消費(fèi)費(fèi)者用的、合乎要求的澆鑄烯丙基樹(shù)脂鏡片厚度超過(guò)50%。當(dāng)鏡片厚度從3毫米減少到2毫米(或者最好減到2毫米以下)時(shí)，更要求愈加高的壓縮力。在多腔模塑方案中用各個(gè)的輔助液壓缸操作來(lái)提供這樣高的總壓縮力，從腔與腔的施壓均勻性和此總壓縮壓力天天都要使用這二方面考慮，當(dāng)然是無(wú)法可與合模誘導(dǎo)壓縮法相比較(合模引起壓縮法能使用幾百?lài)嵉目倝嚎s力，而且能同時(shí)均勻地將壓力施加到所有的模腔)。
此外，還看出Laliberte法在同一多腔模具中不能以適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)率同時(shí)生產(chǎn)度數(shù)不相同的合乎理想的薄透鏡。
盡管“輔助部件”法在某種程度上已被用于成型具有光焦度的眼科驗(yàn)光鏡片，并在此進(jìn)行了討論;但是，一般說(shuō)這類(lèi)方法現(xiàn)在尚不能用于光盤(pán)模塑，也許這至少是由于以下幾點(diǎn)理由a.技術(shù)問(wèn)題有些差別。Rx鏡片必須處理其本身所固有的差壓-收縮，這是由于在同一透鏡中存在特別厚和特別薄的截面而引起的。還有，負(fù)光焦度透鏡(具有較平的前凸曲線和較陡峭的后凹曲線)必須避免與邊緣澆口相聯(lián)的熔體匯合線或熔合線。光盤(pán)相比Rx透鏡具有低得多的縱橫比(約35∶1)和較小的合?！巴队懊娣e”(典型的透鏡為7平方英寸，與之相比，典型的光盤(pán)為17.7平方英寸)。另外，光盤(pán)是在二塊相同的平面模腔表面之間形成的。
b.對(duì)這樣的模內(nèi)裝“輔助部件”的方法來(lái)說(shuō)，壓縮力要比合模引起的鑄壓壓縮力要小得多。這樣的限制對(duì)生產(chǎn)光盤(pán)來(lái)說(shuō)尤為困難，因?yàn)楣獗P(pán)的投射面積大，并且熔體與壓板之間必須有緊密的接觸。
C.可能需要模內(nèi)裝熔體截流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械的“注口凍結(jié)”(否則不是出現(xiàn)過(guò)早壓縮的危險(xiǎn)-引起部分冷卻的粘稠熔體從未凍結(jié)的澆口或注道中返流出;就是出現(xiàn)太滯后的壓縮-引起冷成形和造成雙折射的內(nèi)剪切力)。這樣的閥門(mén)裝置即使對(duì)單腔模具來(lái)說(shuō)也是不可靠和復(fù)雜的，更不必提多腔模具了。
d.當(dāng)使用許多單個(gè)的液壓缸時(shí)，對(duì)符合經(jīng)濟(jì)上要求的多腔模具來(lái)說(shuō)困難就更多了，當(dāng)每個(gè)缸更新時(shí)它們的性能或作用均略有變化。而且，多個(gè)液壓缸壓縮沖程的位置、速度或多級(jí)應(yīng)用的控制也是粗糙和不太準(zhǔn)確的。
至此，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中各種成型方法和裝置的缺點(diǎn)已作了評(píng)述。
本發(fā)明包括實(shí)現(xiàn)熱塑性塑料注塑/壓塑的新方法的新設(shè)備，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)它特別適用于以高的產(chǎn)率、產(chǎn)量和最少的成本來(lái)制造光學(xué)透鏡和信息存儲(chǔ)光盤(pán)等制品。概括地說(shuō)，本發(fā)明中的新方法包括使用能產(chǎn)生主合模力的注塑機(jī)由塑化的熱塑性塑料成形物件，它包括以下幾個(gè)步驟(a)形成一個(gè)閉合的、適用于接收塑化樹(shù)脂而不引起明顯返壓的模腔;
(b)將塑化樹(shù)脂注入到閉合模腔中，注入量稍大于要成形制品的量;
(c)施加注塑機(jī)的主合模力，以縮少閉合模腔的容積，從而使模腔中的樹(shù)脂進(jìn)行重新分布;
(d)保持所施加的主合模力，由此而將樹(shù)脂壓縮，至少保壓到使閉合模腔中的樹(shù)脂固化時(shí)為止。
本發(fā)明中另一個(gè)方法，概括地說(shuō)包括用注射成型機(jī)由塑化的熱塑性樹(shù)脂成形多個(gè)制品，此注射機(jī)具有第一和第二裝模壓臺(tái)，第一和第二分模線模板，在第一分模線模板中配置了多個(gè)第一模嵌件，在第二分模線模板中配置了多個(gè)第二模嵌件，其中第一、第二模板和第一、第二模嵌件分別地都裝在第一、第二裝模壓臺(tái)。此方法包括(a)形成一組閉合的模腔，模腔由分模線模板和與其相連的若干對(duì)模嵌件構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)分模線模板使它們合在一起以消除模板之間分模線的氣隙;
(b)將適量的塑化樹(shù)脂注入到每一個(gè)閉合模腔;
(c)以予定的方式共同和同時(shí)對(duì)模嵌件加力，以縮小閉合模腔的容積和重新分布模腔內(nèi)的樹(shù)脂;
(d)保持所施加的力由此而壓縮樹(shù)脂，至少保壓到閉合模腔中的樹(shù)脂固化時(shí)為止。
本發(fā)明概括地包括用于實(shí)施上述各給定步驟的裝置。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案可能包括下面概述的各步驟。但是，必須強(qiáng)調(diào)，只有權(quán)利要求書(shū)而不是以下的說(shuō)明書(shū)才表現(xiàn)出本發(fā)明的廣度和范圍。例如，雖然在下面所描敘的是一種多腔法，但是本發(fā)明的范圍并不僅限于此。
1.塑化在最好裝有計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)固體過(guò)程控制裝置的往復(fù)螺桿注塑機(jī)中制備均勻塑化的聚合物(諸如聚碳酸酯)。往復(fù)螺桿擠出精確計(jì)量體積的熔體，該體積可以任選為a.最好使熔體體積稍大于形成透鏡所需的組合體積;
b.也可正好等于形成透鏡所需的組合體積。組合體積包括透鏡模腔容積以及向模腔和注咀傳送流體的流道體系之容積。
2.“軟”合模通過(guò)模塑機(jī)動(dòng)壓板，一起進(jìn)行合模動(dòng)作使(最好是多腔的)模具進(jìn)到分模線的閉合位置(壓板A和B相接觸并不存在氣隙)，并且保持足夠的力以抵抗在流道體系的熔體壓力。
3.通過(guò)二種可選擇的裝置形成可變?nèi)莘e的腔通過(guò)多板模組半模上的某些“彈性”元件(半模最好被裝在活動(dòng)壓臺(tái)上)形成可變?nèi)莘e的模腔。在注射填充后，腔的容積等于、最好超過(guò)被注射物料的體積并且大于冷卻、收縮和脫模后制得的成品件體積?？勺兦豢梢赃x擇以下二種方式之一而形成a.在注射前予先調(diào)整行程距離，當(dāng)模具處于最大的全合模位置時(shí)確定動(dòng)模板的第一“軟閉合”位置與最終位置之間的予定距離(此二位置間的距離可稱(chēng)之為加壓行程的“腔的予填充行程距離”);或通過(guò)b.使模嵌件托板“浮”在具有非常微小的偏移力之彈性元件上。當(dāng)腔在注入的熔體壓力下向后位移時(shí)，這種微小的偏移力是必不可少的。腔一直擴(kuò)展直至沒(méi)有更多的熔體進(jìn)入到腔內(nèi)時(shí)為止，此時(shí)熔體壓力變成非常小以致不能使模嵌件再進(jìn)一步位移。
一個(gè)優(yōu)選的方法是3.a.的可變?nèi)莘e技術(shù)與1.a.的略有過(guò)量填充注射技術(shù)的組合。
4.在低注射壓力下的快速填充樹(shù)脂注射是在較高的填充速率下進(jìn)行的(與現(xiàn)有技術(shù)的氣隙鑄壓法相比)。另外，根據(jù)可變?nèi)莘e原理，還可在腔的進(jìn)料點(diǎn)上所測(cè)的最小注射壓力下進(jìn)行(這樣能使所引起的模內(nèi)應(yīng)力和模塑件的內(nèi)應(yīng)變達(dá)到最小)。
5.熔體壓縮(可以是多級(jí)壓縮型)就在螺桿實(shí)際上已完成其行程之前和緊接著全部擠在予定體積注射量(1.a或1.b.)之后，傳感器(最好是裝在螺桿位置的)脫開(kāi)，模塑周期的壓縮開(kāi)始(這種較早的轉(zhuǎn)變補(bǔ)償了動(dòng)模板開(kāi)始實(shí)際壓縮行程時(shí)的慣性)。這種熔體壓縮是由動(dòng)模板(也可使用其他的CNC控制部件諸如頂桿托板)的進(jìn)一步動(dòng)作驅(qū)動(dòng)的。位置和速度的變化是通過(guò)CNC過(guò)程控制器由數(shù)字控制的合模側(cè)來(lái)加以控制。這樣的壓縮可能只是一級(jí)壓縮(其中逐漸增大的熔體背壓本身也不斷地減慢壓縮行程)，但是，事實(shí)上最好至少是具有較快段和較慢段的多級(jí)壓縮。較快段排除了尺寸過(guò)大模腔中的空隙容積或氣體，并使較熱的、固化程度最小的熱塑料模腔內(nèi)容物立刻開(kāi)始?jí)嚎s重新分布而達(dá)到它最佳的各向同性取向，并保證了它與經(jīng)精確拋光過(guò)的光學(xué)模嵌件表面的緊密接觸，從而形成合乎要求的模塑件外形。多級(jí)壓縮的末級(jí)，其壓縮行程較慢，并被用來(lái)繼續(xù)保持正在冷卻和收縮中的聚合物料與模具表面之間的這種緊密接觸，以避免模制件的超前脫模和光畸變。
可以選用并且最好選用由CNC控制的這種多級(jí)壓縮，它可由若干個(gè)有效的中間步驟組成，但是最好由至少一步較快的行程并接著一步較慢行程組成，較慢行程控制整個(gè)冷卻過(guò)程中模塑件的收縮，該控制保持至模塑件溫度低于它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并準(zhǔn)備頂出為止。
6.冷卻和頂出隨著最佳的多級(jí)壓縮，聚合物被逐漸冷卻。將模塑件固化和冷卻至能夠安全地頂出模子為止，此時(shí)模塑機(jī)的合模被打開(kāi)到全開(kāi)位置，使用常用的頂出機(jī)構(gòu)將模塑件從模具中頂出。同時(shí)，在冷卻過(guò)程中，塑煉螺桿正在準(zhǔn)備和計(jì)量下一次模塑周期的注射料。
因此，彈性元件有重要的作用，用它來(lái)形成可變?nèi)莘e和超尺寸的模腔，并且基本上不用控制收縮。后一功能是通過(guò)使用模塑機(jī)的CNC受控運(yùn)動(dòng)(最好是通過(guò)可動(dòng)合模)所施加的合模力來(lái)完成的，它還包括模腔的予填充沖程。還有，由于合模力的運(yùn)動(dòng)是壓縮的驅(qū)動(dòng)力，而在多腔模具設(shè)計(jì)中所有模腔(基本上均以固定連接的形式與所說(shuō)的合模力部件相連)均會(huì)出現(xiàn)同樣的壓縮力，此壓縮力是在同一時(shí)刻通過(guò)模腔與可動(dòng)光學(xué)模嵌件的固定關(guān)系而驅(qū)動(dòng)的。也就是說(shuō)，全部的模嵌件最好是共同受到CNC機(jī)的主合模力的作用。
模腔的填充仍如別處所提出的那樣，在所需的低注射壓力下進(jìn)行。但是，填充過(guò)程由于予定的時(shí)間間隔使它與起始?jí)嚎s無(wú)關(guān)，因而腔的填充具有內(nèi)在的誤差大和次優(yōu)選條件，但它能通過(guò)比較精確地傳感螺桿位置的方法來(lái)測(cè)量(螺桿位置可以控制到0.1毫米)，并用CNC程序控制器對(duì)它進(jìn)行數(shù)值設(shè)定。
應(yīng)該再?gòu)?qiáng)調(diào)的是，上述各步驟并不是主要的-它們僅以一般方式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案而已。
下面將參照描繪本發(fā)明最佳實(shí)施方案的附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明整個(gè)注射/壓縮成型系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。
圖2到圖8是圖1注射/壓縮成型系統(tǒng)的最佳模板組件的運(yùn)行步驟圖。
圖9A和圖9B分別是本發(fā)明透鏡成型系統(tǒng)的最佳定模板及動(dòng)模板(及相關(guān)構(gòu)件)的俯視圖。
圖10A和圖10B分別是圖9A和圖9B中定模板和動(dòng)模板(及相關(guān)構(gòu)件)的橫剖面?zhèn)纫晥D，其中圖10A是沿著圖9A中的A-A線剖的，圖10B是沿著圖9B中的B-B線剖的。
圖11A和圖11B分別是本發(fā)明光盤(pán)成型系統(tǒng)的最佳定模板及動(dòng)模板(及相關(guān)構(gòu)件)的俯視圖。
圖12A和圖12B分別是圖11A和圖11B中定模板和動(dòng)模板(及相關(guān)構(gòu)件)的橫剖面?zhèn)纫晥D，其中圖12A是沿著圖11A中的A-A線剖的，圖12B是沿著圖11B中的B-B線剖的。
圖13是圖9A和圖10A中的透鏡成型系統(tǒng)定模板的橫剖面?zhèn)纫晥D，它是沿著圖9A中的C-C線剖的。
圖14是類(lèi)似圖9B透鏡成型系統(tǒng)動(dòng)模板的另一個(gè)橫剖面?zhèn)纫晥D，表示了該模板的固定機(jī)構(gòu)。
圖15是類(lèi)似圖11B光盤(pán)成型系統(tǒng)動(dòng)模板的另一個(gè)橫剖面?zhèn)纫晥D，表示了該模板的固定機(jī)構(gòu)。
圖16顯示了圖12A的帶有脫模板的光盤(pán)成型系統(tǒng)在打開(kāi)時(shí)的情況。
圖17是本發(fā)明光盤(pán)成型系統(tǒng)的另一實(shí)施例中的定模板的橫剖面?zhèn)纫晥D。
圖18是本發(fā)明光盤(pán)成型系統(tǒng)的另一實(shí)施例中的動(dòng)模板的橫剖面?zhèn)纫晥D。
圖19是放大二倍的密紋光盤(pán)及其流經(jīng)的橫剖面圖。
圖20是所給出的光盤(pán)成型的三種不同熔體速度分布的剖面圖。
下面是本發(fā)明最佳實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明。用其他的實(shí)施方案也可實(shí)施本發(fā)明，這是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員所能理解的，而本發(fā)明的范圍則是由權(quán)利要求限定，不受最佳實(shí)施方案的限制。下面將參照附圖進(jìn)行說(shuō)明，在各個(gè)圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件和組件。
1.注射/壓縮成型系統(tǒng)圖1簡(jiǎn)要地顯示了最佳的多模注射/壓縮熱塑性塑料成型系統(tǒng)100，它包括作為它的重要組成部分的塑化注射裝置101、合模系統(tǒng)102、模腔擴(kuò)大系統(tǒng)104、頂出組件，以及控制系統(tǒng)88。合模系統(tǒng)102包括一個(gè)模板組件106，它具有多個(gè)形成模腔的模板及嵌件。模腔擴(kuò)大系統(tǒng)104的作用是使模腔的擴(kuò)大可退回，并可控制，為熱塑性熔體的注射作準(zhǔn)備。塑化及注射裝置101則用于形成及注射一個(gè)等于或稍大于成品體積的熔體注射量。上面所述的所有組件或系統(tǒng)最好都與一個(gè)控制系統(tǒng)88直接或間接地相連，該系統(tǒng)帶有一個(gè)用于控制及協(xié)調(diào)機(jī)器100上所有組件及系統(tǒng)運(yùn)行的控制器88。下面將詳細(xì)說(shuō)明各主要組件以及它們之間的關(guān)系和它們的操作。
塑化及注射裝置101用來(lái)準(zhǔn)備均勻塑化的熱塑性聚合物，例如聚碳酸酯。裝置101最好包括在傳統(tǒng)注射機(jī)上用的機(jī)筒-螺桿式塑化器68，但是對(duì)于光學(xué)元件的成型，則還需要有極好的熔體塑化均勻性(即不能含有“未熔體”或固體聚合物顆粒)及熱均勻性(一次注射量的頭尾溫差最小)。為此，光學(xué)元件成型領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員都知道，普通的注射成型機(jī)的塑化裝置通常是需要改裝的，比如使用縮小尺寸的機(jī)筒-螺桿系統(tǒng)，特別是在螺桿設(shè)計(jì)中使用調(diào)整剪切的或屏障熔體的元件，盡量少使用顆粒料，設(shè)置熔體儲(chǔ)槽或儲(chǔ)段等。這些已知的改進(jìn)都可用于本發(fā)明中。
聚合物顆粒是由料斗69進(jìn)入機(jī)筒-螺桿塑化器68的，該塑化器由液壓缸80a驅(qū)動(dòng)，液壓缸80a的伸出和縮回則由閥81a控制的管線65內(nèi)的液壓流體控制，而閥81a本身又經(jīng)過(guò)信號(hào)回路86由控制系統(tǒng)88控制。后面詳述的傳感器67a則用來(lái)給控制系統(tǒng)88提供活塞位置指示的反饋。
塑化/注射裝置101最好包括一個(gè)能精確測(cè)量和輸送所需體積塑化熔體的裝置。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，它包括一個(gè)往復(fù)螺桿注射裝置，它的螺桿位置可用數(shù)字設(shè)定，并且可讀到0.1mm的精度，這樣它就可以測(cè)出在螺桿頂前面用于下次注射的塑化熔體的注射量。螺桿位置的監(jiān)測(cè)最好使用傳感器67a，該傳感器是一種線性電位器、“聲拍器”(“temposonic”)或光學(xué)編碼器等等，最好是Temosonic公司(Plainview，NewYork)出售的DCTM系列線性變換傳感器。傳感器67a的輸出通過(guò)信號(hào)回路85a送至控制器88。正如下面所詳述的，當(dāng)傳感器67a的信號(hào)發(fā)出后，熔體幾乎被完全送入模腔中，并開(kāi)始了這一過(guò)程的壓縮步驟。
對(duì)于鑄壓或注射/壓縮成型來(lái)說(shuō)，其注射填充速率最好高于現(xiàn)有技術(shù)的注射填充率，并最好是以數(shù)字設(shè)定的及圖形設(shè)定的。一般各種商品化的注射機(jī)都有這些過(guò)程控制元件，通常這些機(jī)器(或具有同樣功能的商品化改型)都被稱(chēng)為CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)字控制)機(jī)。
仍參照?qǐng)D1，合模系統(tǒng)102包括一個(gè)模板組件106和一個(gè)與其操作上相聯(lián)的合模驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。合模系統(tǒng)用來(lái)形成模腔以便接納塑化裝置101產(chǎn)生的熔體。合模驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)液壓缸80b，它由液壓回路66內(nèi)由控制閥81b操縱的液壓流體所控制。而控制閥81b本身則又受到與熔體注射器101的閥81a同樣的控制即閥81b是由控制系統(tǒng)88所驅(qū)動(dòng)的，該系統(tǒng)從傳感器67b接收活塞位置指示的反饋。其中傳感器67b通過(guò)信號(hào)回路85b與控制系統(tǒng)88聯(lián)接，閥81b則通過(guò)信號(hào)回路87與控制系統(tǒng)88相聯(lián)。閥81b經(jīng)管線50提供高壓液壓油，管線51則形成一個(gè)回路。普通的電動(dòng)機(jī)/泵系統(tǒng)則用來(lái)使液壓油達(dá)到所需的壓力及流速，閥81a和81b最好是比例閥，這些閥可從Rexroth公司(Bethlehem，Pennsylvania)買(mǎi)到。傳感器67b與傳感器67a一樣最好是一個(gè)聲拍DCTM線性變換傳感器。
合模系統(tǒng)102最好是用CNC控制的注射機(jī)的合模部分。通常，這些機(jī)器都是完全將注意力集中于成型機(jī)的注射一端，例如借助于快速動(dòng)作閥〔伺服式或筒式(Cartridgetype)〕和泵(分級(jí)的或變?nèi)莸?。但是，近來(lái)各成型機(jī)制造廠家都相繼將這種合模位置數(shù)字控制和運(yùn)動(dòng)/速度圖形控制首先是引入液壓合模注射機(jī)，接著是引入肘桿式合模注射機(jī)。而這兩種機(jī)器對(duì)于實(shí)施本發(fā)明都是適用的。但是由于下面的理由，最好是配套的肘桿式成型機(jī)。
1.在液壓合模成型機(jī)中，液壓缸的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)模板的運(yùn)動(dòng)是一一對(duì)應(yīng)的，而由于肘桿機(jī)的機(jī)械杠桿的作用，它們的關(guān)系能達(dá)到1∶16至1∶20。這樣，在肘桿合模機(jī)的情況中，液壓缸的數(shù)字設(shè)定和數(shù)字跟蹤的位置誤差相應(yīng)縮小了，而在液壓合模機(jī)的情況中則被1∶1地重現(xiàn)。
2.在肘桿成型機(jī)中必然要使用的機(jī)械合模聯(lián)動(dòng)裝置，使模板具有良好的內(nèi)在平行性，而這對(duì)于多模腔成型機(jī)來(lái)說(shuō)是特別重要的。
再參照?qǐng)D1，模板組件106最好包括定模板82和動(dòng)模板90，以及合模肘桿板92。板82、90、92由一套拉桿相連，固定板82和92與拉桿93垂直，動(dòng)模板90則在板82和92之間可在拉桿93上滑動(dòng)。
伸展在固定的肘桿板92和動(dòng)模板90之間有兩對(duì)合模肘桿件91，相鄰的合模肘桿件形成的樞軸中心橫跨著合模橫頂板組件73，組件73則裝在液壓缸80b的活塞上。顯然，當(dāng)液壓缸/活塞裝置80b伸長(zhǎng)時(shí)，則使相鄰的合模件91趨向伸直，而使動(dòng)模板靠近定模板82。相反，當(dāng)活塞80b縮回或退回時(shí)，則使相鄰的合模件91趨向“曲肘”，而使動(dòng)模板遠(yuǎn)離定模板82。在通常的100-450噸級(jí)合模機(jī)中，這些肘桿合模機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生100噸以上的合模力，此外，CNC程序式肘桿合模注射機(jī)也非常適用。
現(xiàn)在我們來(lái)看一下模腔擴(kuò)大系統(tǒng)104，該系統(tǒng)最好能夠選擇性地?cái)U(kuò)大模腔以便熔體能在沒(méi)有很大的阻力或返壓的情況下進(jìn)入模腔。參看圖1，模腔擴(kuò)大系統(tǒng)104最好包括一個(gè)液壓系統(tǒng)該系統(tǒng)包括一個(gè)三通電磁閥77，該閥通過(guò)信號(hào)回路89與控制器88相連。在控制器88的控制下，閥77將液壓流體送入一套模板固定裝置37中和一套設(shè)置在任何一個(gè)模板上，最好是設(shè)置在如圖2所示的動(dòng)模板90上的彈性元件13中(這些元件及所涉及的裝在分模線兩邊的動(dòng)模板和定模板上的模具擴(kuò)大部件都將在迭層模具的設(shè)計(jì)中使用)。當(dāng)閥77將液壓流體打入彈性元件13時(shí)，液壓流體則從模板固定裝置中排出，反之亦然?！皬椥栽?3也可僅是一個(gè)有高彈性模量的壓縮彈簧，但是，最好是液壓缸。因?yàn)榘凑臻y77提供的液壓流體，液壓缸可選擇性地伸出?！皬椥栽?3和模板固定裝置37的目的和操作將在下面進(jìn)一步說(shuō)明。
該成型機(jī)最好也包括一個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)的頂出組件，如圖1所示，該頂出組件包括一個(gè)與閥81a及81b相同功能的比例閥81c。由閥81c經(jīng)液壓回路130將液壓流體送到一個(gè)雙面液壓活塞80c中，該活塞驅(qū)動(dòng)一個(gè)設(shè)置在固定架131及動(dòng)模板90上的可滑動(dòng)板132。該板本身則連接并驅(qū)動(dòng)穿過(guò)動(dòng)模板90的一個(gè)推桿133，該推桿與一個(gè)插入模具中以便頂出成型工件的構(gòu)件相連。閥81c通過(guò)信號(hào)回路85c與控制器88相連，控制器88操縱它將成型好的工件頂出。
一個(gè)傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)將壓力油提供到幾個(gè)比例閥81中，該系統(tǒng)包括一個(gè)與低壓、高流量泵60相連的儲(chǔ)油槽61和一個(gè)高壓、低流量的泵59，泵59和60一起由電動(dòng)機(jī)62帶動(dòng)。
高容量泵60經(jīng)管線56將壓力油供入“被動(dòng)式”分配器58，“被動(dòng)”分配器58本身將低壓壓力油分配至“主動(dòng)”分配器54和控制閥81b?！爸鲃?dòng)”分配器也可由高壓泵59提供高壓液壓油，該“主動(dòng)”分配器經(jīng)信號(hào)回路53與控制器88相連。控制器88能發(fā)出信號(hào)控制分配器54向控制閥81b提供或者是高壓低流量油或者是低壓高流量油，以便精確地給出施加的合模壓力。因此，在普通注射機(jī)中對(duì)注射(油缸80a)和合模(油缸80b)兩端從來(lái)不同時(shí)要求液壓及流速，而在本發(fā)明的最佳實(shí)施方案中恰好是這樣的情況，由此在快速注射填充完成之前，合模力和運(yùn)動(dòng)就開(kāi)始了。為了滿(mǎn)足工藝過(guò)程中任一時(shí)刻油缸80a和80b對(duì)液壓油流量和壓力的要求，因此加上一個(gè)合模分配器54，可以按需要與主分配器58和泵59、60一起工作，這樣分配器54也可單獨(dú)、也可與主液壓回路及分配器58一起滿(mǎn)足合模缸80b及閥81b的需要。閥81以及分配器58和54的排油管與一個(gè)普通的液壓油熱交換器63相通，而交換器本身則與儲(chǔ)油槽61相連。
這樣，控制系統(tǒng)88(直接或間接)相連并控制了動(dòng)模板90的位置和速度(通過(guò)控制閥81b及“主動(dòng)”分配器54)、模腔擴(kuò)大系統(tǒng)104的操作以及塑化/注射裝置101的操作。如下面進(jìn)一步說(shuō)明的那樣，它最好還能控制模具的溫度以及工件的頂出。該控制系統(tǒng)88可以是各種各樣的控制系統(tǒng)，例如可以是液壓的，機(jī)械的或氣動(dòng)的。但顯然最好還是電動(dòng)式的?？梢灾谱饕环N“硬線”系統(tǒng)以完成控制系統(tǒng)88的控制功能?；蛘?，程序式CNC注射機(jī)能編制程序完成控制器88的各種任務(wù)。其中最好是后者。盡管這一控制系統(tǒng)的詳細(xì)計(jì)算機(jī)程序在此不再說(shuō)明了，但是CNC程序編制領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員知道，在本發(fā)明沒(méi)有過(guò)多地詳細(xì)討論的情況下，應(yīng)如何編制這一程序。
成型機(jī)過(guò)程控制器88至少應(yīng)能1.處理數(shù)字設(shè)定器的關(guān)于位置、時(shí)間、速度、壓力、溫度及其設(shè)定次序或設(shè)定模式的輸入值;
2.通過(guò)控制信號(hào)回路84、85a、85b、86和87輸送這些信號(hào);
3.通過(guò)對(duì)此傳感器例如67a和67b的測(cè)量值與相應(yīng)的設(shè)定值，交替處理實(shí)況中這些參數(shù)的測(cè)量結(jié)果。
此外，控制器88還應(yīng)包括一些非強(qiáng)制性功能，例如記憶或數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、用CRT顯示屏顯示實(shí)況的實(shí)際參數(shù)值，將這些結(jié)果編制成一定的格式以便監(jiān)督檢查，通過(guò)聯(lián)機(jī)網(wǎng)絡(luò)或相同機(jī)器之間的電聯(lián)接和/或分級(jí)控制/報(bào)告監(jiān)視終端傳送或接收這些數(shù)據(jù)或參數(shù)電信號(hào)。
這些控制器88包括但不限于因子設(shè)置或字段設(shè)置的改型CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)字控制)或微處理機(jī)控制的成型機(jī)過(guò)程控制器，對(duì)于肘桿和液壓式合模機(jī)來(lái)說(shuō)，大量的本國(guó)產(chǎn)品或外國(guó)生產(chǎn)的牌號(hào)產(chǎn)品均有市售。
一種可用作控制器88的裝置是CincinattiMilicron公司(Cincinnatti，Ohio)的CAMACXT系列控制器，它已用于與其注射機(jī)相連。
2.模板組件現(xiàn)在參照?qǐng)D2進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明最佳的模板組件106，其中合模橫頂板組件73及其它與模板組件106相連的構(gòu)件和系統(tǒng)為了清楚的原因刪去了。如上所述，模板組件106分別包括一個(gè)固定模板82和一個(gè)動(dòng)模板90，動(dòng)模板90在控制系統(tǒng)88的監(jiān)督下能精確地相對(duì)于定模板82運(yùn)動(dòng)。在定模板82上安裝著一個(gè)定合模板9，同樣，在動(dòng)模板90上安裝著一個(gè)動(dòng)合模板20。緊挨著定合模板9的是一個(gè)“A”模板70，它上面固定著許多“A”模嵌件5a，同樣，動(dòng)模板90和動(dòng)合模板20上安裝了一個(gè)“B”模板74，它上面可滑動(dòng)地裝有許多“B”模嵌件5b。使用彈性元件13可使“B”模板74與動(dòng)合模板20分離。模嵌件5a和5b分別形成了模腔7a和7b。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員都知道，元件13及其各連接構(gòu)件(它們一起形成了可擴(kuò)大的變?nèi)菽Ｇ?)也可以安裝到定模板82上，但是最好彈性元件13安裝在動(dòng)模板90上。
動(dòng)模板90上最好還裝有一個(gè)頂出組件，該組件包括頂出板17和從此板上延伸出的傳統(tǒng)樣式的柱15。
由于“彈性”元件13的作用，“B”模板74可相對(duì)于頂出組件和“B”模嵌件5b運(yùn)動(dòng)，此外，頂出組件可相對(duì)于“B”模板74和動(dòng)合模板20運(yùn)動(dòng)。驅(qū)使頂出組件的機(jī)構(gòu)在圖中未顯示，但最好包括一個(gè)小液壓缸，它能按照控制系統(tǒng)88的指令單獨(dú)運(yùn)動(dòng)。前面所述的這種注射/壓縮成型系統(tǒng)100和最佳的模板組件106可用于成型各種各樣的制品。
3.透鏡成型的模具圖9和圖10顯示了本發(fā)明的透鏡成型機(jī)的最佳模具部件圖9A和圖10A顯示的是固定在定模板82上的模具構(gòu)件，而圖9B和圖10B顯示的是固定在動(dòng)模板90上的模具部件。如上所述，本發(fā)明考慮到了模板82和90間選定組件的互換(包括相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置的安排及控制)。下面的說(shuō)明是針對(duì)最佳的實(shí)施方案，但本發(fā)明并不僅有此實(shí)施方案。
參照?qǐng)D9A和圖10A，如上所述，定合模板9上裝有“A”模板70，而“A”模板70本身上則又裝有一套模嵌件5a。模嵌件5a最好由高質(zhì)量的工具鋼、其他工具鋼級(jí)金屬合金制成或由玻璃、陶瓷制成，并能在成型透鏡上形成光學(xué)表面。嵌件5a最好能滑動(dòng)地裝配入“A”模70中，而在嵌件5a與“A”模板70間的園周邊上形成一個(gè)排氣縫26，該排氣縫26最好為0.001～0.002英寸寬，足以防止熔體漏出而又能夠排氣。排氣縫26與排氣孔27(具有大尺寸的孔或間隙)相通(見(jiàn)圖9A)，由此可使模腔7中的氣體排出。圖示的實(shí)施例是一個(gè)四模腔的模具，但是，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員知道也可使用模腔數(shù)大于或小于此數(shù)的模腔。
在定合模板9和“A”模板70上穿孔，以形成一個(gè)連續(xù)的注道1(如圖9A所示)。注道襯套2安裝在“A”模板70上，用來(lái)精確地限制和固定注道的孔徑，并與成型機(jī)的噴咀對(duì)接。如圖9A所示，注道1與流道系統(tǒng)3a相通，該系統(tǒng)將熔體從中心注道輸送到各模腔中。流道系統(tǒng)3a是由“A”模板70表面上的精細(xì)的槽形成的。對(duì)應(yīng)的槽3b則形成在“B”模板74上，這些槽3合在一起把熔體從注道1分配到各個(gè)模腔中(圖中所示的是四個(gè)模腔)。普通的澆口98用來(lái)把流道3與模腔7連接起來(lái)。
參見(jiàn)圖9B，沿著澆口98和流道3向前延伸有一個(gè)卸壓區(qū)31，該卸壓區(qū)31終止于一個(gè)過(guò)量聚合物的集料槽32，詳細(xì)說(shuō)明如后。普通的頂出桿19在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間有選擇地將固化的聚合物從聚合物集料槽中頂出。
參見(jiàn)圖9A和10A，在最佳的實(shí)施方案中還包括限流元件4，調(diào)節(jié)它可保證進(jìn)入模腔的熔體是適量的。當(dāng)限流元件4伸入流道系統(tǒng)3時(shí)，改變了流向相應(yīng)模腔的流動(dòng)阻力，每個(gè)限流元件4產(chǎn)生的阻力取決于它插入澆口98的程度，由圖10A可以看出，限流元件4a對(duì)流向模腔的熔體產(chǎn)生的阻力要比限流元件4b產(chǎn)生的其相應(yīng)阻力要小。
限流元件4最好能無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，具體情況如圖13所示，每個(gè)限流元件4最好與一個(gè)斜導(dǎo)塊30相連，斜導(dǎo)塊30上有一個(gè)斜槽，它控制住元件4的延伸出程度，這樣當(dāng)斜導(dǎo)塊30作平行于分模線或分模面的移動(dòng)時(shí)，則引起元件4作垂直于分模線的移動(dòng)。最好每個(gè)斜導(dǎo)塊30都與桿35相連，桿35穿過(guò)定合模板9與調(diào)整旋鈕33相連，這樣通過(guò)旋轉(zhuǎn)旋鈕33就能單獨(dú)精確地控制各個(gè)限流元件4的位置。
當(dāng)同時(shí)成型不同形式的透鏡時(shí)，還應(yīng)注意模具的平衡是要求特別嚴(yán)格的，例如，某些透鏡比其他透鏡體積大，某些透鏡有一些特定部位，它們對(duì)熔體的流動(dòng)存在很大的阻力。這樣就需要使注入每個(gè)模腔的熔體體積實(shí)際上等于透鏡的成品的體積，進(jìn)而也就需要調(diào)整限流元件4以補(bǔ)償各模腔的差別。
固定合模板9和“A”模板70還應(yīng)包括一個(gè)普通的冷卻劑流道8，通過(guò)流道8泵入流體，并根據(jù)已往的成型實(shí)踐加熱或冷卻模具。當(dāng)然，也可使用其他加熱/冷卻裝置。
最后，從“A”模板70的表面還應(yīng)伸出許多普通的定位銷(xiāo)6，這些定位銷(xiāo)6在合模過(guò)程中及合模后，用來(lái)把相對(duì)的模嵌件5a和5b對(duì)準(zhǔn)。
圖9B和圖10B顯示的是透鏡模具的活動(dòng)部分。如圖9B所示，在“B”模板74上開(kāi)有一個(gè)定位銷(xiāo)孔，并用定位銷(xiāo)襯套11襯上，從“A”模板70上伸出的定位銷(xiāo)6可滑動(dòng)地插入該襯套。圖9B上還顯示了一個(gè)由模板74表面上的槽形成的流道系統(tǒng)36。該槽與模板70上的槽3a對(duì)準(zhǔn)形成了流道系統(tǒng)3。從圖9B中還可以看到一個(gè)固定機(jī)構(gòu)37，熟練技工可知，它包括一個(gè)機(jī)械模板閉鎖裝置或搭鉤，或者一個(gè)液壓缸，最好是液壓缸，因?yàn)樗梢匀菀椎赜蓤D1的控制器88控制。再如下面所述，可任選的固定裝置37在整個(gè)元件頂出過(guò)程中，可使“B”模板74與合模板20保持一個(gè)固定距離，這樣，在前進(jìn)和后退行程中，頂出行程的柱15和嵌件5b相對(duì)于模板74作壓式運(yùn)動(dòng)。圖14顯示了一個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭C(jī)構(gòu)37的橫斷面。機(jī)構(gòu)37在控制器88的控制下進(jìn)行操作，它是通過(guò)管線75，使液壓流體進(jìn)、出裝置37的。
參照?qǐng)D10B，如上所述，“B”模這半邊包括動(dòng)合模板20和“B”模板74。彈性元件13最好裝在隔塊12內(nèi)，它限定了動(dòng)合模板20和“B”模板74間的最小距離。這個(gè)距離可由最好為液壓缸的彈性元件13的作用而增加。當(dāng)彈性元件伸長(zhǎng)時(shí)，“B”模板74離開(kāi)動(dòng)合模板20，由此也離開(kāi)動(dòng)模板90。
頂出組件(如圖1所示)包括模嵌件托和頂出板17。頂出板17可相對(duì)于動(dòng)合模板20選擇性地運(yùn)動(dòng)，通孔28可讓產(chǎn)生這一相對(duì)運(yùn)動(dòng)的推桿133穿過(guò)。但是，在成型好的工件頂出之前，板17最好緊緊頂住動(dòng)合模板20通過(guò)頂出系統(tǒng)的液壓缸的退回位置而剛性地固定(除非選擇變?nèi)菽Ｇ坏目勺儭案∧！毖b置)。這種頂出組件和技術(shù)已經(jīng)是現(xiàn)有技術(shù)。
從頂出板17上伸出的是模嵌件支撐柱15和頂出桿19。頂出桿19可相對(duì)于“B”模板74滑動(dòng)，并如圖9B所示與流道3相連。當(dāng)要頂出成型工件時(shí)，機(jī)器的過(guò)程控制器88驅(qū)動(dòng)上述的液壓缸，液壓缸則又向前推動(dòng)推桿133，推桿133使頂出板17相對(duì)于“B”模板74移動(dòng)。而這則引起模板74內(nèi)的頂出桿19滑動(dòng)，并向槽32內(nèi)的“凍結(jié)”材料施加壓力。同時(shí)，與柱15剛性連接的模嵌件5b則相對(duì)于“B”模板74向前運(yùn)行同樣的距離，而使成型的透鏡邊緣與模腔的邊脫開(kāi)。這一組合運(yùn)動(dòng)使成型件在不擦傷光學(xué)表面的情況下被頂出。
如前所述，CNC控制器88的頂出器液壓缸的位置及速度的控制是一個(gè)獨(dú)立的裝置，它可在合模板20和9固定不動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)使嵌件5b、柱15和頂出板17與頂出器推桿剛性連接，進(jìn)而也與頂出器液壓缸相連，從而同時(shí)和相同地給所有可變?nèi)莸哪Ｇ?提供一個(gè)加壓行程。理論上這種由頂出器產(chǎn)生的壓縮驅(qū)動(dòng)力與最佳的動(dòng)模板產(chǎn)生的壓縮動(dòng)力功能上是相同的，因?yàn)樗鼈兌寄芡ㄟ^(guò)最佳的CNC控制器88來(lái)進(jìn)行數(shù)字設(shè)定并控制位置及速度，而且因?yàn)檫@些剛性連接的機(jī)械所提供的(相對(duì)于輔助裝置提供的)對(duì)動(dòng)模5b的壓縮驅(qū)動(dòng)力，在單模腔成多模腔的模具設(shè)計(jì)中，在各種不同容積的模腔7上都能產(chǎn)生精確相同的、同時(shí)的、可以預(yù)言的作用(而與現(xiàn)有技術(shù)的用于在模內(nèi)鑄壓的輔助裝置不同)。但是，在實(shí)踐中，使用動(dòng)模板產(chǎn)生的壓?；蚝夏ｒ?qū)動(dòng)力是最好的，因?yàn)樵谧⑸錂C(jī)中不能安裝一個(gè)與它們相應(yīng)的合模油缸80b那樣大的頂出油缸。由于標(biāo)準(zhǔn)工廠裝備的合模缸80b尺寸較大，提供的力很大，甚至比所使用的大多數(shù)情況(即高負(fù)倍率的非常薄的Rx透鏡)的壓縮力大數(shù)倍，并且是用于重載的。因此，它更適合于提供壓縮驅(qū)動(dòng)力，而不是適合于作機(jī)器的液壓頂出缸。此外，使用液壓頂出缸提供壓縮力必然使其成型件的頂出功能復(fù)雜化，因?yàn)閮煞N功能不同，頂出功能必須在機(jī)械上或電氣上與壓縮功能不發(fā)生聯(lián)系。使用頂出缸運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生1∶1壓縮合模的最終缺點(diǎn)是它沒(méi)有象肘桿合模壓縮那樣可利用機(jī)械上的有利條件而減少位置檢測(cè)誤差(與早期的液壓合模機(jī)相比肘桿合模機(jī)也確實(shí)如此)。
盡管“浮?！狈桨复嬖谌秉c(diǎn)，但是為了迅速填充模腔，它們?nèi)匀槐皇褂谩．?dāng)模腔填充時(shí)，浮模嵌件也同時(shí)移動(dòng)，這樣就可在熔體中沒(méi)有形成顯著返壓的情況下進(jìn)行快速填充。如果返壓是“顯著”的，則會(huì)影響成型件的光學(xué)質(zhì)量。
如上所述，從頂出板17上伸出的還有柱15，它主要是用來(lái)將合模力從頂出板17傳遞到模嵌件5b上。最好用墊片23將柱15與相應(yīng)的嵌件5b分開(kāi)。此外，定位銷(xiāo)29從每個(gè)柱15軸向地插到每個(gè)相應(yīng)的嵌件5b上，這樣，在用緊固螺栓16將嵌件5b與柱15螺紋連接在一起的同時(shí)，定位銷(xiāo)29則使它們之間相對(duì)固定。
在圖10B中，還顯示了排氣縫27以及“B”模板74上的冷卻劑通道8和頂出托板24。排氣縫27與相配合的模板上(在模具的固定和活動(dòng)兩部分上)的縫26一樣，最好是0.001～0.002英寸寬。排氣縫27是獨(dú)特的，因?yàn)樗谡麄€(gè)嵌件5b的園周上排氣，所以減少了返壓增加了填充速度。冷卻劑通道8和托板24都是通用的。
4.光盤(pán)成型模具圖11和圖12顯示了本發(fā)明光盤(pán)成型機(jī)的最佳模具部件圖11a和圖12a顯示的是固定在定模板82上的模具構(gòu)件，而圖11B和圖12B則顯示的是固定在動(dòng)模板90上的模具部件。為了使光盤(pán)模具部件與上述討論的透鏡模具部件相區(qū)別，在標(biāo)號(hào)上加了一撇。但是，對(duì)模板82和90以及其他一些共同的部件則不加以區(qū)別。
參照?qǐng)D11A和圖12A，如上所述，定合模板9′上裝有“A”模板70′，而“A”模板上又裝有一套模嵌件5a′，模嵌件5a′最好由高質(zhì)量的工具鋼、其他工具鋼級(jí)的合金制成，并且能在成型的光盤(pán)上形成一個(gè)光學(xué)表面。每對(duì)嵌件5a′和5b′之中的一個(gè)嵌件5′可用一個(gè)壓板(未畫(huà)出)來(lái)附加固定，它的功能如前所述。嵌件5a′最好能滑動(dòng)地裝配入“A”模70′中，而在嵌件5a′與“A”模板70′間的園周上形成一個(gè)排氣縫26′，該排氣縫26′最好是0.001～0.002英寸寬，以便防止熔體漏出而又能夠排氣，排氣縫26′與排氣孔27′(見(jiàn)圖11A)相通，由此可使模腔中的氣體排出。圖示的實(shí)施例是四模腔的模具，但是本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員都知道使用大于或小于此模腔數(shù)也是可以的。
定合模板9′與“A”模板70′由脫模板42′隔開(kāi)，在板9′和42′上穿孔，以形成連續(xù)的注道1′。注道襯套2′安在合模板9′上，用來(lái)精確地限定和固定注道的孔徑，并提供正確的定位、對(duì)準(zhǔn)，并與成型機(jī)的注射噴咀對(duì)接(未畫(huà)出)。如圖12A所示，注道1′與流道系統(tǒng)3′相通，該系統(tǒng)將熔體從中心注道1′徑向輸送到各模腔7′中。
與Rx成型不同，多模腔光盤(pán)成型的模腔從不失衡，并且模具一旦平衡之后，就沒(méi)有必要按正規(guī)條件重新平衡。這樣，使用不可調(diào)的拉銷(xiāo)41′也就足夠了。
模板70′還包括一個(gè)普通的冷卻劑通道8′，以便使流體從此泵入，根據(jù)已知的成型實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)去加熱或冷卻模具。當(dāng)然，也可使用其他加熱/冷卻裝置。
畫(huà)在圖11A和圖12A中的固定模具或“A”半模是一個(gè)普通的3-板模具，該組件包括帶肩螺栓21′，它限制了板的分離。由于聚合物與嵌件5′之間的粘合力，因此，由板9′、42′和70′組成的3-板迭層模具被分開(kāi)一段由帶肩螺栓21′限定的距離，一旦板分開(kāi)到它的最大距離，分模線將打開(kāi)，并且流道3′與注道1′完全斷開(kāi)。
最后，從“A”模板70′的表面還應(yīng)伸出許多普通的定位銷(xiāo)6′，這些定位銷(xiāo)6′在合模過(guò)程中及合模后，用來(lái)把相對(duì)的模嵌件5a和5b對(duì)準(zhǔn)。
顯示在圖11B和圖12B的是光盤(pán)模具的活動(dòng)部分。如圖11B所示，在“B”模板74′上開(kāi)有一個(gè)定位銷(xiāo)孔，并用定位銷(xiāo)襯套11′襯上，使從“A”模板70′上伸出的定位銷(xiāo)6′可滑動(dòng)地插入該襯套。
參照?qǐng)D12B，如上所述，“B”半模包括動(dòng)合模板20′和“B”模板74′。彈性元件13最好裝在隔板12內(nèi)。隔板12確定了動(dòng)合模板20′和“B”模板74間的最小距離。這個(gè)距離可通過(guò)“彈性元件”13′的作用而增加，此“彈性元件”最好是液壓缸。當(dāng)彈性元件13′伸長(zhǎng)時(shí)，“B”模板74′離開(kāi)動(dòng)合模板20′，由此也就離開(kāi)動(dòng)模板90′。
頂出組件(如圖1所示)包括模嵌件托和頂出板17′。頂出板17′可相對(duì)于動(dòng)合模板20′有選擇性地運(yùn)動(dòng)，通孔28′則讓形成這一作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的推桿穿過(guò)。但是，在成型好的工件頂出之前，板17′最好相對(duì)于動(dòng)合模板20′通過(guò)一個(gè)小油缸(未畫(huà)出)或類(lèi)似物的作用而固定。這種3-板頂出組件和技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。
從頂出板17′上伸出的是四個(gè)模嵌件支撐柱15′。它們主要是用來(lái)從頂出板17′上將合模力傳遞到模嵌件5b′上。當(dāng)要頂出成型件時(shí)，推桿使頂出板17′相對(duì)于“B”模板74′移動(dòng)。而使成型好的光盤(pán)向前移動(dòng)超出分模線平面，而進(jìn)入開(kāi)模“間距”，在此，光盤(pán)最好由機(jī)器人的臂，或者抓住光盤(pán)的外緣(最好)或者抓住注道(如果不選用模內(nèi)去芯)將其取出。
在圖12B中還顯示了在嵌件5b′和“B”模板74′上的載熱劑通道8′之間周向設(shè)置的排氣縫27′。此排氣縫27′與嵌件5b′和模板74′間的排氣縫26′相通。縫26′與相配合的模板上的縫26′一樣，最好是0.001到0.002英吋寬。
圖15B還顯示了一個(gè)固定機(jī)構(gòu)37′，如熟練技工所知的，它包括一個(gè)機(jī)械模板閉鎖裝置或搭鉤，或者一個(gè)液壓缸。后者由于可容易地受圖1的控制器88控制，因此，最好使用它。如下面所詳述的，任選的固定裝置37′在工件的整個(gè)頂出過(guò)程中，可使“B”模板74′與合模板20′保持一個(gè)固定距離，這樣，在前進(jìn)和后退行程中，頂出行程的柱15′和嵌件5b′都正對(duì)著模板74的運(yùn)動(dòng)。
圖17和圖18顯示的是本發(fā)明光盤(pán)成型裝置的熱流道(“無(wú)流道”)的實(shí)施方案，標(biāo)號(hào)都加以雙撇。由于從圖和前面的說(shuō)明中，可弄清楚無(wú)流道方案的部件，因此該實(shí)施方案就不再詳述了。
5.操作現(xiàn)在來(lái)說(shuō)明圖示的注射/壓縮機(jī)100的操作。通常，透鏡和光盤(pán)的成型方法是相同的，因此，只使用透鏡模具部件的標(biāo)號(hào)來(lái)說(shuō)明這兩種成型方法操作的最佳實(shí)施。
圖2顯示的是模板組件106在接著前面成型件頂出后的全開(kāi)位置。液壓合模缸80b，在控制系統(tǒng)88的控制下，使相鄰的合模件91彎曲，由此使動(dòng)模板90離開(kāi)定模板82。在塑化機(jī)筒68內(nèi)的往復(fù)注射螺桿(未畫(huà)出)處于它的完全退回的位置，以便制備注射用的熱塑性樹(shù)脂，此外，頂出組件也處于相對(duì)于“B”模板74它的完全退回位置，由此模嵌件5b處于板74內(nèi)。同時(shí)，彈性元件13也處于它的退回位置，由此，模具的“壓行程”(隔塊12與“B”模板74間的距離)為0.00英吋。
圖3顯示的是模板組件106已為開(kāi)始下一周期作好準(zhǔn)備。彈性元件13伸出并推動(dòng)“B”模板12，使其與隔塊12分開(kāi)，從而產(chǎn)生壓行程(但一般不超過(guò)大約0.060～0.350英吋)。按照這個(gè)工藝的需要，固定機(jī)構(gòu)37伸出，附著在柱15上的模嵌件5b由液壓缸(未畫(huà)出)或類(lèi)似物固定回完全退回和靜止的位置上。結(jié)果，模嵌件5b與分模線間的距離增加到與壓行程相等。而最后的結(jié)果是增加了裝在模具“B”半模上的模腔7b的容積。應(yīng)當(dāng)注意的是曲桿合模件91并未改變位置，而這僅僅是由彈性元件13伸長(zhǎng)所造成的，還應(yīng)注意的是板74的移動(dòng)最終將受帶肩螺栓21的限制。
一旦彈性元件13伸長(zhǎng)并完成壓行程(如圖3所示)，控制系統(tǒng)88將驅(qū)動(dòng)閥81b，而使液壓缸80b伸長(zhǎng)，由此使相鄰的一對(duì)肘桿合模件91“伸直”，如圖4所示，而使動(dòng)模板90向定模板82靠近。結(jié)果，分模線完全合上，封閉了由模嵌件5a和5b所形成的擴(kuò)大的模腔7。此時(shí)，在足夠封合分模線的力作用下，“B”模板與“A”模板被相對(duì)壓緊，防止了飛邊的產(chǎn)生。對(duì)于回模腔透鏡成型來(lái)說(shuō)，100，000磅的封合力已足夠了，而根據(jù)成型工件所選用的具體塑料，它的熔融溫度，粘度，表面張力和流道系統(tǒng)的橫斷面投影面積及其他因素，也可選用不同的封合力。此封合力由彈性元件13提供。如果彈性元件是個(gè)簡(jiǎn)單的彈簧的話(huà)，在模板74和70靠近時(shí)，它開(kāi)始?jí)嚎s產(chǎn)生封合力;而為了獲得較大的力，就需要有較大的變形。相反，如果封合元件13是液壓缸，如在最佳實(shí)施方案中，封合力則能夠由液壓缸的壓縮程度單獨(dú)控制。在最佳實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)88控制彈性元件13的伸長(zhǎng)和縮回，以控制由此產(chǎn)生的封合力。
在一實(shí)施方案中，由于“A”模板70在“B”模板74上的作用，而在彈性元件13上產(chǎn)生壓力，這個(gè)壓力使缸13內(nèi)的液壓流體流出缸外，進(jìn)入帶有彈性元件(例如，金屬或空氣彈簧)的蓄壓器中，這樣，實(shí)際上，液壓缸的功能在某種方式上與簡(jiǎn)單的彈簧相似。
如圖4所示，通過(guò)縮小原來(lái)的“預(yù)定行程間隙”40，可說(shuō)明彈性元件13的稍微壓縮。
圖5顯示了該方法的另一步驟。一旦是足夠的封合力在分模線上產(chǎn)生，控制系統(tǒng)88就驅(qū)動(dòng)塑化注射裝置101上的閥81a，而使其將熔體注入到模嵌件5a和5b形成的擴(kuò)大的模腔7中。最好是由控制系統(tǒng)88和注射裝置101聯(lián)合起來(lái)測(cè)量輸送(通常稱(chēng)為“短距離”)到流道3和模腔7中的熔體體積。對(duì)動(dòng)模板壓縮合模行程的啟動(dòng)可通過(guò)時(shí)間，往復(fù)注射螺桿裝置101的位置或安裝在模具上的壓力傳感器等等來(lái)控制。其中，以時(shí)間計(jì)的合模啟動(dòng)控制大概是精確度最差的。并具以時(shí)間計(jì)的控制還是“開(kāi)環(huán)”性質(zhì)的，啟動(dòng)合模壓縮的模腔壓力也要求注射的熔體體積大于擴(kuò)大的模腔的體積，這樣就造成了熔融聚合物的壓力被升高到預(yù)定的模腔壓力水平。但是，這一高壓填充模腔的最后結(jié)果則是在成型的光學(xué)塑料件中產(chǎn)生所不希望的模內(nèi)殘余應(yīng)力。
因此，最好的方案是以螺桿位置來(lái)啟動(dòng)合模壓縮的開(kāi)始，也即當(dāng)注射輸送完全完成時(shí)，往復(fù)螺桿停止前進(jìn)。圖1所示的傳感器67a用來(lái)精確地監(jiān)測(cè)螺桿的位置。
由控制系統(tǒng)88精確地控制注射裝置101，并通過(guò)調(diào)整限流元件4(如果需要的話(huà))，將預(yù)定量的熔融聚合物分配入每個(gè)模腔中，再以精確的和相互作用的控制方式，這樣熔體使進(jìn)入模腔時(shí)，實(shí)際上是沒(méi)有阻力和返壓的。
現(xiàn)在參看圖6，一旦注射裝置101精確地輸送完預(yù)定體積的熔體，也就是相當(dāng)于螺桿在傳感器67a啟動(dòng)合模壓縮開(kāi)始的位置，控制系統(tǒng)88則使油缸80b(在最佳實(shí)施方案中)伸長(zhǎng)，由此推動(dòng)動(dòng)模板90靠近定模板82，作用在動(dòng)模板90上的力通過(guò)動(dòng)合模板20，頂出板17和柱15轉(zhuǎn)遞到模嵌件5b上，這樣，由液壓肘桿合模產(chǎn)生的所有合模力都傳遞并壓到擴(kuò)大的模腔7上。
動(dòng)模板90的位置和速度最好能同某種方法控制或限定，以使熔體能進(jìn)行兩步壓縮。在第一步，快速驅(qū)動(dòng)模嵌件5a和5b而使它們相互靠近，以便首先通過(guò)縫26將氣體從模腔中排除，其次，在壓力下各向同性地重新分配仍然是熱的熔體。參見(jiàn)圖1，控制器88通過(guò)控制“主動(dòng)”分配器54來(lái)完成這些工作，由此低壓高流量液壓流體被輸送到比例閥81b中。接著第一步，則開(kāi)始對(duì)模腔中的熔體進(jìn)行慢壓縮。在第二步中，聚合物在連續(xù)的壓力下冷卻并固化，這樣就能夠使成型件連續(xù)貼合在模嵌件5a和5b上，以彌補(bǔ)產(chǎn)生的熱收縮。使模板組件106一直保持這種狀態(tài)，直到熔體的溫度降到塑料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下。一旦達(dá)到這一點(diǎn)，就可以打開(kāi)模具了。排氣和再分配熔體的第一步維持的時(shí)間最好只相當(dāng)于第二步(即后面的)時(shí)間的1/20到1/5，而第二步本身則在剩余的合模過(guò)程中一直持續(xù)到模具正好打開(kāi)以及工件頂出之前。這里，固化的速度當(dāng)然取決于熱從熔體上散發(fā)的速度。然而，控制器88則可使冷卻劑通過(guò)槽8，以加速這一過(guò)程。
圖7顯示的是成型工藝的下一步驟。一旦時(shí)間超過(guò)了足以使塑料達(dá)到玻璃化溫度的時(shí)間，控制器88就立即驅(qū)動(dòng)油缸80b，以使動(dòng)模板90離開(kāi)定模板82，進(jìn)而使分模線完全打開(kāi)以利于取出成型件。應(yīng)當(dāng)注意的是此時(shí)頂出器組件并未運(yùn)動(dòng)。
圖8顯示的是模板組件106在它的工件頂出狀態(tài)。彈性元件13固定在它的退回位置。頂出組件104的頂出板17則通過(guò)使用液壓缸80c而相對(duì)于“B”模板74運(yùn)動(dòng)，以便頂出成型工件。
上面介紹了形成及使用變?nèi)菽Ｇ坏妮^佳方法，另外，由頂出板17，柱15和模嵌件5b組成的剛性連接組件可相對(duì)于模板74升起“浮著”，這樣當(dāng)熔體注入模腔時(shí)，模腔7的容積會(huì)增加。在這個(gè)實(shí)施例中，模板74如前所述移動(dòng)所需的行程，而頂出板17則松開(kāi)(通過(guò)孔28由另外的螺栓連接)，因此，機(jī)器的液壓頂出組件無(wú)反向的行程。當(dāng)前一頂出周期的頂出器退回時(shí)，由于模嵌件5b、柱15與模板74間的很小的磨擦力的作用，而使嵌件5b留在一相對(duì)靠前的位置上(由于返程銷(xiāo)14的作用)。此時(shí)，將熔體注入模腔，熔體的壓力會(huì)迅速增加，直到它克服這些磨擦力。當(dāng)足夠的熔體產(chǎn)生的壓力正好等于上述的滑動(dòng)磨擦力時(shí)，熔體則驅(qū)動(dòng)嵌件5b向后運(yùn)動(dòng)直到擴(kuò)大的模腔停止運(yùn)動(dòng)。該周期的剩余部分與前述的相同。
光學(xué)成型用的特別加強(qiáng)模式由于本發(fā)明特別適用于光學(xué)透鏡和光盤(pán)的成型，而且特別適合于它們的多模腔成型，因此，下面將對(duì)最佳實(shí)施方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
1.非平衡模腔補(bǔ)償模具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)a.可調(diào)整的限流元件在前面討論的Rx透鏡的模腔設(shè)計(jì)中，指出了在多模腔模具中同時(shí)成型不同基片和不同體積的不同倍率透鏡的實(shí)際問(wèn)題。并說(shuō)明了它的補(bǔ)償裝置，該裝置將機(jī)械限流的大小與各個(gè)模腔體積的大小按相反順序排列以改變?nèi)垠w流動(dòng)阻力。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就是在每個(gè)模腔的流動(dòng)入口或澆口使用可拆卸和可變換的澆口插件。這一裝置的缺點(diǎn)是該設(shè)備需要大量的這種可變換的機(jī)械澆口插件，因?yàn)橐粋€(gè)給定的外形只對(duì)這些不同Rx鏡片組合中的一個(gè)給出最佳結(jié)果。
由此，在圖9A圖10A和圖13中給出了一種最佳的裝置，用于可修正地重新分配熔體流到不同的透鏡模腔中?？烧{(diào)整的限流元件4a和4b及附件顯示在圖13中。
現(xiàn)有技術(shù)中的注射-壓縮方法，由于使用慢注射填充率及滯后的壓縮，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)這種可調(diào)節(jié)的限流元件在此對(duì)填充性能不同的模腔是不起可控補(bǔ)償作用的。
b.壓力調(diào)整區(qū)和過(guò)量聚合物集料室一個(gè)最佳的方法中不僅使用限流元件4，而且如上所述除了略微過(guò)量的注射量之外，還使用一個(gè)預(yù)設(shè)的大于所注射熔體體積的初始模腔容積。但是，這種組合將在不同透鏡模腔間產(chǎn)生略微的殘留失衡，結(jié)果，或者未充滿(mǎn)透鏡(光學(xué)上報(bào)廢)或者在過(guò)填充模腔分模線上產(chǎn)生少量飛邊。為了防止這些問(wèn)題并使不同的Rx透鏡的多模腔成型實(shí)用化，下面補(bǔ)充說(shuō)明下列裝置。
在第一次運(yùn)用四模腔組的四種不同倍率透鏡時(shí)，每個(gè)模腔的可調(diào)限流元件4必須反復(fù)多次地進(jìn)行調(diào)整(使用圖13所示及前述的調(diào)整組件)，以便將注入的熔體合適地分配到各個(gè)不同容積的模腔中。
在開(kāi)始調(diào)整時(shí)，第一次可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)模腔充得過(guò)滿(mǎn)，兩個(gè)填充得正好，最后一個(gè)未充滿(mǎn)。這樣在接下來(lái)的調(diào)整中，應(yīng)使過(guò)滿(mǎn)模腔的限流元件4調(diào)出，而未充滿(mǎn)模腔的調(diào)進(jìn)，這樣平衡就會(huì)改進(jìn)了，但是在每次調(diào)整和改變注射量時(shí)，都有在模具的分模線上出現(xiàn)飛邊的危險(xiǎn)。
因此，可在透鏡模具的每個(gè)熔體分配通道上設(shè)置一個(gè)釋壓區(qū)31和過(guò)量聚合物集料室32。如圖9B和10B所詳示的，Rx透鏡模的淺釋壓區(qū)31與分模線上深的過(guò)量聚合物集料室32相通。釋壓區(qū)31和32最好是相同尺寸的，如圖所示在引出流道的分模線上切出一個(gè)典型的0.250～0.50英吋長(zhǎng)和寬、0.005～0.020英吋深的淺槽。
由于在Rx透鏡成型的最佳實(shí)施例中，填充模腔使用的是最小的注射壓力，而熔體的壓力只是在迅速的壓縮行程中(見(jiàn)圖5的工藝過(guò)程)及將仍然是熱的熔體在整個(gè)模腔里重新分配的過(guò)程中才達(dá)到最大，因此，釋壓區(qū)31和過(guò)量聚合物集料室32主要是在該工藝的這一步中起作用。在每個(gè)模腔升壓的同時(shí)，如果在模具中存在略微過(guò)量的塑料，則在其流道中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)相應(yīng)的返壓。為此，寧可使用釋壓區(qū)31和過(guò)量聚合物集料室32作為這些過(guò)量熔體的內(nèi)在釋壓，也不能在分模線上出現(xiàn)飛邊的危險(xiǎn)。一旦第一行程迫使所有過(guò)量的材料進(jìn)入窄的釋壓區(qū)槽，它的薄部分就迅速發(fā)生冷卻固化，以致于在最后的慢速行程開(kāi)始之前，就已完全凍結(jié)了，而熱收縮則在此過(guò)程中出現(xiàn)，其后形成最終的鏡厚。
因?yàn)槿垠w的壓力作用是無(wú)方向性的，因此理論上，釋壓區(qū)可設(shè)在連通注射噴咀與透鏡模腔間的通道上的任何地方。圖9A顯示了在四透鏡模腔設(shè)計(jì)中，兩個(gè)釋壓區(qū)31及相應(yīng)集料室32的典型設(shè)置。
關(guān)于前面所述的Weber專(zhuān)利，值得注意的是在此釋壓區(qū)31不是以起壓鑄槽的作用來(lái)接受壓縮過(guò)程中從模腔來(lái)的大量塑料，以極力減少與高負(fù)倍率透鏡相關(guān)的匯合線。根據(jù)設(shè)計(jì)，釋壓區(qū)31的尺寸及位置，都是不適合的。
釋壓區(qū)31的尺寸使它不適合作為接受大體積排出量塑料的貯槽，以彌補(bǔ)匯合線。但是，既然設(shè)置了Weber壓鑄巢，以接收透鏡的匯合線，釋壓區(qū)31也就可以設(shè)置在與熔體流道相通的任何地方。
2.模腔的排氣本發(fā)明希望以最小的壓力盡可能快地填充模腔，因此，一旦熔體進(jìn)入模腔，不良的排氣-未能讓氣體，熱氣和熱熔融塑料產(chǎn)生的易揮發(fā)餾份排出-對(duì)注入的熔體將產(chǎn)生一個(gè)不希望的返壓，這對(duì)于光盤(pán)或類(lèi)似物的高長(zhǎng)徑比、長(zhǎng)填充模具來(lái)說(shuō)是個(gè)特殊問(wèn)題。雖然對(duì)Rx透鏡也是個(gè)問(wèn)題。迅速將這些氣體排出的特殊措施是環(huán)繞壓模的動(dòng)模部分的整個(gè)園周形成一定的氣隙，該氣隙的尺寸應(yīng)足夠精細(xì)，只能使氣體迅速逸出，而不能讓任何熔體進(jìn)入。該氣隙如圖12B、9B和10中標(biāo)號(hào)26所示，在其最窄處最好為0.0005到0.0015英吋寬，并與模腔相通，在1/8～1/4英吋長(zhǎng)的最窄段之后則擴(kuò)寬，并向下與多個(gè)槽27相通，槽27首先是環(huán)形，然后是軸向地沿動(dòng)半模5b的剩余長(zhǎng)度方向往下與模支撐柱15上相同倒角的環(huán)形槽相接。在柱15上，與模5b基體上的這些槽相配合的是一些同尺寸、同分布的沿柱15長(zhǎng)度方向而行的軸向槽。一個(gè)典型的排氣口包括四條(間隔九十度)0.060英吋深、1/4英吋寬的槽，這些槽使留在模腔中的氣體能夠沿多條通道，首先流經(jīng)環(huán)形氣隙26，接著到槽27，然后經(jīng)過(guò)柱15，進(jìn)入頂出箱，并由此排到大氣中。
相反，普通的排氣設(shè)計(jì)，首先是環(huán)繞模腔制造一個(gè)淺的溢料面，并在A和B模板中的一個(gè)或兩個(gè)上切割，這樣，由這些切割形成的溢料面在分模線上構(gòu)成了一個(gè)0.0005～0.0025英吋的總排氣隙。但是這種縫要穿過(guò)較深的排氣路徑，并且只能將氣體從合模線及模板A和B的外邊緣中排出。因此，這種設(shè)計(jì)僅僅提供了本發(fā)明整個(gè)排氣隙橫截面積的一半。值得注意的是最佳實(shí)施方案中也可使用這種普通的排氣，由此氣體則徑向地從模板間的一些窄縫中排出。這些窄縫可允許氣體流過(guò)但卻阻止了塑料熔體逸出。然而本發(fā)明提供的快速排氣模腔，從某種意義來(lái)說(shuō)，模腔實(shí)際上被“封閉”，因?yàn)樗芰蠌闹惺遣荒芤莩龅?，除非模腔?nèi)的塑料在壓縮過(guò)程中，從注口返回。
3.光盤(pán)的現(xiàn)場(chǎng)成型芯孔裝置在注射完成以后，當(dāng)模腔中的熔融塑料還非常熱并可流動(dòng)時(shí)，合模操縱限定的壓縮就立即開(kāi)始了。由于圖15中的模具動(dòng)半模的前進(jìn)，芯成型陽(yáng)模43b′穿過(guò)流動(dòng)的熔體向前與芯成型陰模43a′會(huì)合，并在其間封閉形成一個(gè)平縫。
結(jié)果，這對(duì)模腔內(nèi)的制芯元件43′會(huì)稍微阻礙填充。與現(xiàn)有技術(shù)之中的用剪切力來(lái)“冷成加工”塑料相比，它們對(duì)光盤(pán)的質(zhì)量仍然有較少的有害影響。參見(jiàn)J、R、HOLmes的美國(guó)專(zhuān)利4185955和4260360。
4.模具元件的快速更換可拆換的光學(xué)件成型表面元件是壓模和透鏡模嵌件。壓模嚴(yán)格地限定了光學(xué)元件以后的性能特征，并給出了一個(gè)由凹坑和凹槽組成的精致圖案，該圖案攜帶著光盤(pán)的編碼信息;而透鏡模嵌件則給出一個(gè)高拋光的和精確弧形的輪廓，以使光學(xué)透鏡能可控的折射光線。當(dāng)改變產(chǎn)品的型號(hào)時(shí)，這些模具元件就必須改變。如果使用一種可鎖定組件使這些快速的更換能夠在“正在壓”情況下完成，這樣就很少會(huì)中斷生產(chǎn)，此可鎖定組件，在模具處于它的模具打開(kāi)位置時(shí)，就可使上述元件取下并裝入其中。這樣設(shè)計(jì)的多種變型已經(jīng)是已知的。
5.附加的Rx透鏡涂料滴片熱塑性塑料成型的Rx軟焦點(diǎn)透鏡組必須使用一個(gè)硬的、耐磨表面涂層。這種液體涂布通常采用非常經(jīng)濟(jì)的高容量自動(dòng)浸涂工藝。但是這些涂料趨向于積聚在透鏡的底半部或下邊緣，而產(chǎn)生光學(xué)誤差，因此，一個(gè)普通方法是成型一個(gè)小薄片到透鏡的最底部(相對(duì)于透鏡的涂布夾具方向)。而這個(gè)附加的小片借助于重力從透鏡的其他最低部分“吸”走多余的液體涂料。這個(gè)附加的滴片在圖9B中以99表示。
6.附加的熱流道或絕熱流道系統(tǒng)普通的冷流道設(shè)計(jì)在多模腔塑料模具中已日益被絕熱或加熱流道系統(tǒng)所代替。對(duì)于光學(xué)透鏡及光盤(pán)生產(chǎn)的要求來(lái)說(shuō)，采用長(zhǎng)流水線生產(chǎn)是可能的，但是所需塑料的回收再用是不可能的。對(duì)于光學(xué)熱塑性塑料多模成型，使用這種無(wú)流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)就是短的循環(huán)周期和短的熔體流道。
圖17和圖18顯示了本發(fā)明的熱流道多模腔模具設(shè)計(jì)。熱流道岐管組件115(在圖17中以打點(diǎn)標(biāo)記)最好采用電加熱(由岐管加熱器119和噴咀加熱器126)，但也可采用其他裝置，包括循環(huán)的傳熱流體或加熱管。輸入的熱傳遞到整個(gè)岐管組件115上，以便總保持熱塑性物料流經(jīng)通道127，通道127一端與注射機(jī)的噴咀相通(未畫(huà)出)，一端與各個(gè)模具的注道1相通。由于模板70和模嵌件5a的溫度保持在塑料的固化點(diǎn)以下，因此材料的凍結(jié)首先出現(xiàn)在岐管的材料通道127與注道1的接合處這個(gè)最受限制的點(diǎn)上。
在注射填充的操作過(guò)程中，從通道127進(jìn)入的新塑化熔體，頂著上一循環(huán)的塑料，從注道1進(jìn)入由模嵌件5a和5b形成的光盤(pán)模腔中。當(dāng)注射填充停止和快速壓縮開(kāi)始時(shí)，芯形成元件43a和43b會(huì)合并形成一個(gè)封合的獨(dú)立的、新形成的無(wú)芯光盤(pán)31(未固化)和注道芯30(未固化)。揮發(fā)物和氣體在填充和壓縮步驟中，通過(guò)環(huán)形排氣道26排出，并通過(guò)定模板半模上的排氣孔128離開(kāi)模具，還通過(guò)芯半模排氣通道27引入打開(kāi)的頂出箱。連續(xù)進(jìn)行冷卻，由于在特定的流道口(127與1的接合處)首先凍結(jié)，因此岐管通道127被封合直到下一次注射周期開(kāi)始。剩下的連續(xù)收縮補(bǔ)償壓縮，固化和頂出步驟與前面所述的相同，而接著的合模和形成模腔步驟則是為下一循環(huán)的注射填充作準(zhǔn)備。
功能的等效為了舉例說(shuō)明本發(fā)明的廣度，下面通過(guò)等效裝置及方法這兩個(gè)方面對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)然這個(gè)說(shuō)明是不完全的，所述實(shí)施方案的其它構(gòu)件和組件也能通過(guò)功能等效進(jìn)行代換。
1.使用由抽芯動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模板分離/模腔擴(kuò)大的成型機(jī)大多數(shù)注射成型機(jī)制造廠家都提供一個(gè)“抽芯”附加配件作為OEM-因子設(shè)置或數(shù)段設(shè)置改型。當(dāng)它與模具中心的活動(dòng)芯元件剛性連接時(shí)，這些抽芯液壓系統(tǒng)的普通功能是按照機(jī)器控制系統(tǒng)的指令向前推或向后推。這樣模具的芯元件可退回作為頂出的部件，以邦助成型制品的取出，然后在下一步循環(huán)熔體注射和填充開(kāi)始之前返回到靠前的位置。
本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員都知道，這些由機(jī)器控制的裝置與加壓和控制組件B回路104(包括79，78，77)等效，它們一起分別邦助和支持用控制彈性元件13和37分開(kāi)模板和固定模板的功能。
2.使用液壓頂出系統(tǒng)的可精確設(shè)定的位置及向前行程來(lái)提供壓縮行程的成型機(jī)所有現(xiàn)代的注射成型機(jī)帶有液壓缸驅(qū)動(dòng)的頂出系統(tǒng)，它在機(jī)器的控制系統(tǒng)控制下可向前推出和向后退回。而近來(lái)的改進(jìn)則使其運(yùn)動(dòng)及位置在CNC控制下都具有相同的精確性和程序易變性，包括脈動(dòng)(多步)頂出。
本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員都知道，這些由機(jī)器控制的裝置等于提供了可程序控制的一步或多步壓縮行程;而不是使用與共用板的固定聯(lián)接將所有動(dòng)模5b元件連在一起，然后由動(dòng)模板的向前合模運(yùn)動(dòng)，可控制地將其向前驅(qū)動(dòng)，由于共用板本身又與頂出組件固定相連，所以模板的運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成每個(gè)模5b的類(lèi)似運(yùn)動(dòng)。(由于可產(chǎn)生較大的力L對(duì)于高倍率和非常薄的Rx透鏡這是個(gè)特殊的因素)，并且肘桿合模具有高精確性(因?yàn)闄C(jī)械的杠桿作用)，因此最好仍然用合模引發(fā)壓縮而不用頂出引發(fā)壓縮)。本發(fā)明的多模腔部分的一個(gè)重要特點(diǎn)就是例如通過(guò)動(dòng)模板或頂出板可“共同地”和同時(shí)地驅(qū)動(dòng)動(dòng)模嵌件，由此，不需要去同時(shí)控制多個(gè)液壓缸，就可容易地同時(shí)驅(qū)動(dòng)模腔。
合模引發(fā)壓縮可與模腔形成或填充用的兩種方法中的任何一種結(jié)合起來(lái)代替這種頂出系統(tǒng)引發(fā)壓縮。
3.使用CNC控制的“全電子”注射成型機(jī)(代替液壓或液壓-機(jī)械合模和裝配頂出器的機(jī)器)最近在小尺寸成型機(jī)(小于100噸合模力)中引入了用于合模機(jī)構(gòu)、注射、螺桿旋轉(zhuǎn)和頂出行程中節(jié)能的電子伺服傳動(dòng)裝置。由此，這種機(jī)器明顯地非常適合借助于CNC數(shù)字控制。并且實(shí)際上由于主要供應(yīng)者CincinatiMilcron的這種CNC控制系統(tǒng)在所有這種成型機(jī)上都是“標(biāo)準(zhǔn)的”根據(jù)本發(fā)明，這種“全電子”機(jī)器的功能明顯地，并且可預(yù)料地等效于詳述的CNC控制的液壓為主的機(jī)構(gòu)及在此所述的控制系統(tǒng)。
所要強(qiáng)調(diào)的是本發(fā)明并不限于任何具體的組件，材料或形狀，也不限于按前面所說(shuō)的本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可作出本發(fā)明的改型。這些說(shuō)明只是想提供各個(gè)實(shí)施方案的一些特殊例子清楚地說(shuō)明本發(fā)明，因此，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方案或使用出現(xiàn)在這里的具有特殊形狀和外形的元件。本發(fā)明的改型和變化都包括在附加的權(quán)利要求的概括范圍和構(gòu)思中。
權(quán)利要求
1.一種用注塑機(jī)將熔融塑性熱塑樹(shù)脂制成一個(gè)制品的設(shè)備，該注塑機(jī)可在該機(jī)器的活動(dòng)和固定裝模壓臺(tái)之間放置的模具組上產(chǎn)生主合模力，其特征在為，該設(shè)備包括a)在該模具組內(nèi)形成予擴(kuò)大模腔的裝置，它包括有一對(duì)相向的在形成模塑制品的模嵌件，該予擴(kuò)大模腔的尺寸取決于該機(jī)器的活動(dòng)裝模壓臺(tái)與固定裝模壓臺(tái)之間的距離和該機(jī)器的調(diào)整范圍的組合，開(kāi)始時(shí)將該模嵌件在予擴(kuò)大的模腔中分離形成一個(gè)模腔，它大于注入模腔中的熔融性樹(shù)脂在大氣壓下占據(jù)的最大體積，從而適于接受塑化樹(shù)脂而不會(huì)在腔中引起明顯的負(fù)壓，因?yàn)槌秊樗苄匀廴跇?shù)脂備有容積外，至少還留有某些空間；b)將至少一個(gè)模嵌件在機(jī)器調(diào)位范圍內(nèi)相對(duì)于另一模嵌件移動(dòng)的裝置，該模嵌件的相對(duì)移動(dòng)是由活動(dòng)裝模壓臺(tái)的相應(yīng)動(dòng)作進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，而活動(dòng)裝模壓臺(tái)的動(dòng)作與機(jī)器的同時(shí)發(fā)生的其他運(yùn)轉(zhuǎn)基本無(wú)關(guān)，僅決定于注塑機(jī)控制器的可編控制程序；c)將一定量塑化樹(shù)脂注入該予擴(kuò)大模腔的裝置，該樹(shù)脂量略大于成形制品的體積，但不是充滿(mǎn)該予擴(kuò)大模腔，該注入樹(shù)脂量至少等于按要求尺寸的最約成型制品的質(zhì)量；d)在該注塑完成前可控制地施加注塑機(jī)主合模力的裝置，該裝置是為了減小模腔的容積，從而注滿(mǎn)該減小了容積的模腔，并通過(guò)設(shè)置的排氣孔逐出空氣；e)保持施加的主合模力直至達(dá)到最終的合模鎖定位置的裝置，藉該裝置壓縮樹(shù)脂，直到將全部略為過(guò)量的樹(shù)脂壓入設(shè)置的卸壓裝置，樹(shù)脂則在進(jìn)一步減小了模腔中固化，使最終成形的制品其尺寸取決于機(jī)器的該調(diào)整范圍。
2.如權(quán)利要求1之設(shè)備，其特征為，還具有在該模具組沿分模線開(kāi)啟時(shí)將該固化成形制品脫模的裝置，該活動(dòng)模嵌件的分模表面向前移，至少越過(guò)分模線。
3.如權(quán)利要求1之設(shè)備，其特征為，活動(dòng)裝模壓臺(tái)的基本獨(dú)立動(dòng)作的取得，在于將其供油功能從注塑時(shí)往復(fù)螺旋輸送器作動(dòng)的供油功能分離開(kāi)。
4.如權(quán)利要求1之設(shè)備，其特征為，活動(dòng)裝模壓臺(tái)的基本獨(dú)立的動(dòng)作和速度，可按在注塑機(jī)控制器的控制程序中設(shè)定的數(shù)值作可控制的改變。
5.如權(quán)利要求4之設(shè)備，其特征為，注塑機(jī)控制器為CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控)類(lèi)型。
6.如權(quán)利要求1之設(shè)備，其特征為，具有排氣孔口徑加大區(qū)城的模具組的排氣孔用來(lái)在予擴(kuò)大模腔由于活動(dòng)裝模壓臺(tái)的移動(dòng)而容積減小時(shí)，將空氣逐出。
7.一種用注塑機(jī)將熔熱塑性熱塑樹(shù)脂制成多個(gè)制品的設(shè)備，該注塑機(jī)可在活動(dòng)和固定裝模壓臺(tái)之間的一個(gè)多模腔模具組上產(chǎn)生一個(gè)主合模力，其特征為，該設(shè)備包括a)在該模具組中形成多個(gè)予擴(kuò)大模腔的裝置，在每一單獨(dú)的模腔中有一對(duì)相對(duì)的在其中形成模塑制品的模嵌件，該予擴(kuò)大模腔的尺寸取決于該活動(dòng)裝模壓臺(tái)與固定裝模壓臺(tái)之間的距離和該機(jī)器調(diào)整范圍，開(kāi)始時(shí)將該模嵌件在該予擴(kuò)大模腔中分離，形成一個(gè)模腔，它大于注入模腔的熔融塑性樹(shù)脂在大氣壓下占據(jù)的最大體積，從而適于接受塑化樹(shù)脂而不引起腔中明顯的負(fù)壓，因?yàn)槌秊樗苄匀廴跇?shù)脂備有空間外，至少還留有一些空間;b)在每一單獨(dú)模腔中，將至少一個(gè)模嵌件在機(jī)器的調(diào)整范圍內(nèi)相對(duì)于另一模嵌件移動(dòng)的裝置，該模嵌件的這種相對(duì)移動(dòng)是由活動(dòng)裝模壓臺(tái)的相應(yīng)動(dòng)作進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，而活動(dòng)裝模壓臺(tái)的動(dòng)作，與機(jī)器的同時(shí)進(jìn)行的其他動(dòng)作基本無(wú)關(guān)，而僅決定于注塑機(jī)控制器的控制程序;c)將一定量的塑化樹(shù)脂注入每一予擴(kuò)大模腔中的裝置，樹(shù)脂注入量略大于成形制品的體積，但不足注滿(mǎn)予擴(kuò)大模腔，樹(shù)脂注入量至少等于按要求尺寸的最終成形制品的質(zhì)量。d)在該注射成型完成前，可控制地施加注塑機(jī)主合模力的裝置，該裝置是為了減小每一模腔的容積，從而注滿(mǎn)該減小了容積的模腔，并通過(guò)設(shè)置的排氣孔逐出腔中空氣;e)保持施加的主合模力直至達(dá)到最終鎖定合模位置的裝置，藉該裝置壓縮每一模腔中的樹(shù)脂，直至將全部略微過(guò)量的樹(shù)脂壓入卸壓裝置，樹(shù)脂在進(jìn)一步減小了容積的模腔中固化，使每一最終成形制品的要求尺寸取決于機(jī)器的調(diào)整范圍。
8.如權(quán)利要求7之設(shè)備，其特征為，還具有卸壓裝置，它與每一模腔流體接通，可接受注入模腔的略微過(guò)量的塑化樹(shù)脂。
9.如權(quán)利要求7之設(shè)備，其特征為，還具有可調(diào)的限流組件，它可調(diào)整改變模具組中各個(gè)模腔之間的相對(duì)注入速度，從而在必要時(shí)藉以校正腔與腔之間的不平衡。
10.如權(quán)利要求7中之設(shè)備，其特征為，注入每一予擴(kuò)大模腔的塑化樹(shù)脂的質(zhì)量，約大于腔中形成的制品的質(zhì)量的100%，而小于其質(zhì)量的105%。
全文摘要
用于注射壓縮成型熱塑性塑料件的設(shè)備。最佳裝置100包括的模板組件106具有多個(gè)變?nèi)菽Ｇ?。在一個(gè)實(shí)施例中，塑化的樹(shù)脂從螺桿注射裝置101注射到擴(kuò)大的模腔7，肘桿合模組件102則對(duì)注入的樹(shù)脂進(jìn)行壓縮。在多模腔實(shí)施例中，由于所有的模腔7都能同時(shí)相同地受到壓縮，因此成型工藝的控制及模具的平衡都非常容易。這一裝置特別適于成型光學(xué)透鏡和光盤(pán)。印刷電路也可用此成型。
文檔編號(hào)B29C45/70GK1045058SQ9010112
公開(kāi)日1990年9月5日 申請(qǐng)日期1987年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1986年5月5日
發(fā)明者斯蒂文·邁克爾·莫斯, 喬治·約瑟夫·加利克 申請(qǐng)人:加利克/莫斯公司