包括具有热可控阵列的模具腔体表面的注塑设备和方法技术

本发明专利技术提供了用于注塑的设备和方法，其中限定模具腔体的至少一个腔体表面的至少一部分包括热可控阵列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括具有热可控阵列的模具腔体表面的注塑设备和方法
技术介绍
注塑常常在制备成型聚合物部件时执行。此模塑通常使用两个或更多个模具部件(部件)，将这些模具部件(部件)放在一起(例如，在台板上)以形成模具腔体。此类模具部件常常维持在大体静态温度下，或者作为一个单元进行加热或冷却。
技术实现思路
概括地说，本文公开了用于注塑的设备和方法，其中限定模具腔体的至少一个腔体表面的至少一部分包括热可控阵列。本专利技术的这些方面和其他方面在下面的具体实施方式中将显而易见。然而，在任何情况下，无论可受权利要求书保护的主题是在最初提交的专利申请中的权利要求书中还是在修订的权利要求书中或换句话讲在申请过程中呈现，都不应将上述
技术实现思路
视为是对此主题的限制。附图说明图1是局部剖切到模具腔体中的透视图，该模具腔体包括具有示例性热可控阵列的模塑表面。图2是示例性的温度可控阵列和与其相关联的部件的正面透视图。图3是图2的示例性设备的端部俯视图，该视图还包括以局部剖视图示出的模具腔体的一部分。图4是图2的示例性设备的后平面图。图5是图2的示例性设备的温度可控阵列的温度可控元件的分离的正面透视图。图6是图2的示例性设备的示例性支撑构件的分离的侧面透视图。图7是温度可控阵列和用于操作温度可控阵列的相关联部件的示意图。图8是包括温度可控阵列和与其相关联的部件的另一个示例性设备的正面透视图。图9是图8的示例性设备的后面透视图。图10是局部剖切到模具腔体中的透视图，该模具腔体包括具有示例性热可控阵列的模塑表面。在多张图中，类似的参考标号表示类似的元件。一些元件可能以相同或相等的倍数存在；在此类情况下，参考标号可能仅标出一个或多个代表性元件，但应当理解，此类参考标号适用于所有此类相同的元件。除非另外指明，否则本文档中的所有图和附图均未按比例绘制，并且被选择用于示出本专利技术的不同实施例。具体地讲，除非另外指明，否则仅用示例性术语描述各种部件的尺寸，并且不应从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。虽然在本公开中可以使用诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“前面”、“后面”、“向外”、“向内”、“向上”和“向下”、以及“第一”和“第二”的术语，但应当理解，除非另外指明，否则这些术语仅以它们的相对意义使用，以便参照所示的具体附图进行描述。如本文所用，诸如前面、朝前面、朝前面地、面向前面、最前面、向前、向前地、最向前地、面向向前等术语表示朝模具腔体的方向，该模具腔体在将第一模具部件和第二模具部件放在一起时形成。诸如后、向后、向后地、最后地、面向后等术语表示远离此模具腔体的方向。如本文中用作性质或属性的修饰语，除非另外特别限定，否则术语“大体”意指性质或属性可易于由普通技术人员识别，而不需要绝对精确或完全匹配(例如对于可定量特性在+/-20％内)；术语“基本上”意指高度近似(例如对于可定量特性在+/-10％内)，但同样不需要绝对精确或完全匹配。除非本文另外具体地定义，否则应用于可计量性质或属性的术语(诸如严格地、相同、相等、均一、恒定等)意指在+/-5％内。具体实施方式本文所公开的是用于在时间和空间上控制注模腔体的模塑表面中的热能的设备和方法。示例性模具腔体8在图1中以通用表示形式示出。本领域的普通技术人员将会知道，模具腔体8可例如通过将包括至少第一模塑表面4的第一模具部件5和包括至少第二模塑表面6的第二模具部件7放在一起来提供。(应当强调的是，图1是模具腔体的简化表示，其中为清楚起见，省略诸如在第一模具部件与第二模具部件之间的分模线、直浇口、浇口、流道、起模杆等的特征结构。)如本文所公开的，模具腔体外皮3的前表面4限定模具腔体8的至少一部分。在表面4的一些区域上方提供至少一个热可控阵列1。术语“热可控阵列”在本文中广义地用来涵盖表面4的任意多个(即，至少两个或更多个)区域2，该区域的温度可独立地且单独地操纵(应当注意，此处和本文中其他地方使用的术语“阵列”并不暗示阵列的区域不可避免地布置成规则、均一或对称的图案)。鉴于阵列1的各个区域2的温度可能未必能够被直接监测(但在需要时可以这样做)的事实，在本文中为了方便起见，阵列1被称为热可控阵列而不是温度可控阵列。该命名将区分热可控阵列1与下述温度可控阵列，所述温度可控阵列的各个元件的温度可被直接监测和控制。为了便于描述，阵列1的各个区域2在本文中可被称为像素。应当理解，阵列1的像素2是表面4的区域，该区域可能未必具有、并且在大多数情况下将不具有在两者间或彼此在视觉上可区分的任何物理边界或分离特征结构。相反，像素2仅仅是外皮3的表面4的区域，其能够通过热联接到本文稍后讨论的温度可控阵列的温度可控元件而单独地受到热控制(例如，稳定地保持在彼此不同的温度下)。像素2可以根据需要以任何合适的数量、尺寸、形状和间距存在(并且其布置可通过使用本文中更详细描述的温度可控阵列的温度可控元件的所需数量、尺寸、形状和间距而实现)。如上所述，阵列1设置在模具腔体外皮3的前表面4中。在一些实施例中，腔体外皮3可以是薄外皮，这意味着外皮3在阵列1的像素2的侧向范围内的平均厚度为不超过约5mm。在另外的实施例中，外皮3的厚度可为小于约2、1、0.5或0.3mm。在一些实施例中，腔体外皮3可以是低热导率外皮，这意味着在阵列1的任何特定像素2中的外皮3的材料具有小于约100W/m-℃的热导率。在各种实施例中，外皮3的材料可具有小于约80、60或40W/m-℃的热导率。在另外的实施例中，外皮3的材料可具有大于约5、10、20或25W/m-℃的热导率。在一些实施例中，外皮3的材料热导率可为小于外皮上覆并且热联接到的温度可控元件主体材料热导率的80％、60％、40％或20％。概括地说，阵列1和其各个像素2可以通过包括单独温度可控元件的温度可控阵列而受到热控制(例如，差动地热控制)，温度可控元件中的每个可热联接到热可控阵列1的各个不同像素2，使得每个单独的像素2可通过改变其热联接到的温度可控元件的温度而受到热控制。在实施过程中，这可通过提供温度可控阵列使得温度可控阵列的每个元件的前表面在所需区域中热联接到(例如，紧密接触)模具腔体外皮3的后表面而实现(其中在该区域中的外皮3的前表面4因此变成阵列1的像素2)。虽然任何温度可控阵列都可用于此目的，但可能特别合适的示例性温度可控阵列在图2-4和图8-9中示出并且本文稍后将进一步详细讨论。温度可控阵列的各个温度可控元件可彼此侧向地热隔离，如本文详细讨论的。然而，这不一定排除用于在由腔体外皮3提供的相邻像素之间传导热能的侧向通路的存在。相反(例如，通过使外皮3足够薄和/或由低热导率材料组成)，在一些实施例中，可以假设，与沿着外皮侧向传导热能(即，从一个像素2至相邻像素2)相比，通过外皮3的厚度尺寸(即，通过外皮的最短尺寸，其从外皮的后表面(其接触温度可控元件的正面)延伸至外皮的前表面(其提供模具腔体8的模塑表面))传导热能是用于通过外皮传输热能的主要通路。这可以假设，任何特定像素2都可通过热联接到该像素2的外皮3的后表面的温度控制元件而合格地受到热控制，这通常与最近的相邻像素可受到热控制的条件无关。例如，如果第一像素保持在特定温度下或温度范围内，则相邻像素仍可保持在显著高于或低于第一像素的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种注塑设备，包括：模具部件，所述模具部件包括具有至少前表面的外皮，其中所述外皮包括至少一个区域，在所述区域中，所述外皮的所述前表面限定模具腔体的模塑表面的一部分，其中所述模具部件还包括至少一个温度可控阵列，所述温度可控阵列包括多个单独地温度可控元件，所述多个单独地温度可控元件热联接到所述外皮的所述至少一个区域的区中的所述外皮，使得所述区在所述外皮的所述前表面中共同提供热可控阵列，并且其中所述温度可控阵列的所述元件中的至少一个与所述温度可控阵列的其他元件侧向地热隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.31 US 61/677,5731.一种注塑设备，包括：模具部件，所述模具部件包括具有至少前表面的外皮，其中所述外皮包括至少一个区域，在所述区域中，所述外皮的所述前表面限定模具腔体的模塑表面的一部分，其中所述模具部件还包括至少一个温度可控阵列，所述温度可控阵列包括多个单独地温度可控元件，所述多个单独地温度可控元件热联接到所述外皮的所述至少一个区域的区中的所述外皮，使得所述区在所述外皮的所述前表面中共同提供热可控阵列，其中所述温度可控阵列的所述元件中的至少一个与所述温度可控阵列的其他元件侧向地热隔离，并且其中至少在共同提供所述热可控阵列的所述区中的外皮包括至少2:1的纵横比l/t，其中l表示所述区与最近的相邻区的中心点之间的距离，t表示在所述区中的所述外皮的厚度。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述单独地温度可控元件中的至少一些被构造成通过第一传热机构来加热和/或冷却，并且进一步被构造成通过不同于所述第一传热机构的第二传热机构来加热和/或冷却。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一传热机构包括至少一个电加热器，所述至少一个电加热器热联接到所述元件的高热导率主体，并且其中所述第二传热机构包括至少一个动态传热结构，所述至少一个动态传热结构由所述元件的所述高热导率主体限定。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个电加热器为电阻加热器，并且其中所述至少一个动态传热结构由多个动态传热翅片提供，所述多个动态传热翅片从所述主体一体化延伸。5.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个电加热器为电阻加热器，并且其中所述至少一个动态传热结构由多个动态热传递接触表面提供，所述多个动态热传递接触表面被构造成热联接到多个动态热传递中空管。6.根据权利要求1所述的设备，其中至少在共同提供所述热可控阵列的所述区中的所述外皮由具有小于100W/m·℃的热导率的材料组成。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述模具部件和所述至少一个温度可控阵列及其所述单独地温度可控元件被构造成耐受如下模塑操作，所述模塑操作涉及在所述模具腔体中测量的20ksi或更大的压力。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述温度可控阵列的元件的高热导率主体具有至少100W/m·℃的热导率，并且其中在所述元件的所述主体到相邻元件的主体的每个最接近点处，所述元件的所述主体通过至少一个隔离层与每个相邻元件的所述主体侧向地分开，所述至少一个隔离层包括具有小于25W/m·℃的热导率的一种或多种材料。9.根据权利要求8所述的设备，其中所述至少一个隔离层在所述元件和相邻元件之间的空间的至少一部分中包括气隙。10.根据权利要求8所述的设备，其中所述至少一个隔离层在所述元件和相邻元件之间的空间的至少一部分中包括隔离物主体，所述隔离物主体包括具有小于25W/m·℃的热导率的固体材料。...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·K·斯腾斯瓦德，斯坦利·伦登，塞缪尔·基达内，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US