[发明专利]注射模塑的装置及方法

说明书

本发明涉及注射模塑塑料零件的装置及方法，更具体地说，涉及模塑带有精密透孔但没有任何熔合线的优质零件的装置及方法，本发明更具体地用于模塑大致为圆形的零件例如光盘或磁盘，或精密齿轮等。

模型带孔的制件例如带有中心孔的齿轮、盘件等总是出现一些问题。这类零件通常是用从模腔的至少一侧注射塑料的方法模塑而成。这常常会在熔融塑料流过模腔并包围形成制件的孔的金属芯子时，出现塑料形成的熔合线。对于许多用途而言，这种熔合线是允许的，并且通过合适地选择注射条件可使熔合线的影响减至最小，并达到可接受的程度。

最近，出现了要求公差和均匀性都严格得多的新型制件品种，尤其是，对光盘的要求越来越多。这些光盘具有一种用合成树脂例如透光的聚碳酸脂树脂制成的基盘。只读盘具有许多编码着所需信息(声乐信号、光学影像、或数字信息)的凹沟和凸纹状的螺旋形磁道。通过例如真空沉积铝的方法制出一种反射薄膜。通过上述的凹兆和凸纹对激光束的反射可阅读其中的信息。这就要求上述盘件不仅要具有均匀的力学性能，而且要具有十分均匀的光学性能。现在用于记录音乐声音等的光盘(称为袖珍盘或者说CD盘)，其凹槽具有一定的尺寸。最近，已提出用上述同样的技术以数字计算的方法来编码视频信号，其盘上的凹槽尺寸小得多，可编码更多的信息，这种可以是双面的盘称为通用数字(视频)盘(DVD盘)。由于盘上凹槽的尺寸小，故具有均匀一致的光学特性是很重要的。

更具体地说，反射率的任何变化都是完全不容许的。而这种变化可能是由于用于制造任何单个盘的材料的剪切应变始终随时间而有种种变化所造成的。而且，熔合线还会引起双折射的问题，这也是不容许的。可重新记录信息信号的磁-光盘也要考虑到这类问题。

上述问题至少对于上述类型的记录盘已得到公认。提出的用于模塑这类盘的方案的共同特征是通过位于盘件轴线上的喷嘴来注射塑料。该塑料首先沿轴线流动，然后在浇口处转90°沿径向向外流动。目的是想使塑料均匀地充满模腔，避免熔合线，并且避免材料中产生复杂而非均匀的随时间而变化的切变。然而，上述的特征迄今未能得到，而且常常还产生其他的问题。

在下面说明中提到的所有参考专利都纳入本说明书作为参考。

Wilson的美国专利No.2698464公开了一种制造带中心孔的记录盘的双腔塑模。这种装置具有一个自由移动的针件，其作用有两个：一是密封注塑机的喷嘴，二是当它向着注模机喷嘴后移时形成上述的中心孔。Wilson专利中的针件不起塑模型芯的作用，不起塑模浇口的作用，而且也不导引或者说引导熔融树脂流径向地或以其他方式进入模腔。这种装置的主要缺点是，针件在注射模料后向后移动时会使已注入的模料从塑模主通道回流入已充满的模腔，并且还回流入注模机喷嘴。这种情况在模塑信息载体盘时是不容许的，因为额外的模料会与原先注入的模料形成熔合线。而且，Wilson专利的模注喷嘴是固定的，且没有一个带有能与可移动针件相配合而形成一定厚度的圆形浇口的出口部分的尖部。Wilson专利的针件的密封作用可用一个滑动的侧向阀式选通机构来实现，而其形成孔的作用则可由柱塞26来达到。

转让给GPT Axxicon B.V的美国专利No.5324190(Frei)提出又一种热套技术。它具有一个可移动的阀式选通件，其作用是：将注入的熔融树脂流分开成几股流；使熔融树脂保持热态；形成厚度不变的塑模浇口；关闭浇口并形成模塑件内的孔。Frei专利的装置由于围绕阀式选通件将熔体分开并使熔体通过几个径向浇口输入模腔，故本质上会造成不可接受的熔合线。

美国专利No.3989 436(McNeely等人)提出这一种方案(该专利的让转人是本发明的共同转让人)，它公开一种用于制造注射模塑并且中心打孔的记录盘(更具体说是光盘)的装置。所发明的方法通常称为冷套注模法。它提出一个带有锥形孔的浇道套，套的小口端与喷嘴连接，而大口端与盘子模腔连接。由于使用冷套，故浇道套内的塑料冷却并凝固，这与模腔内的塑料相似。塑料刚刚冷却后但在其温度降至室温之前，还是十分刚硬时，将盘子中央的圆形部分与浇道一起切掉，然后通过一种机械推杆将制件推出，并由机械手取走。

虽然上述方法可制成几乎不带双光折射的优质光盘，但是还存在较大缺点。首先，浇道是一块昂贵塑料的报废料，第二，由于要切除并取去浇道需要附加工时而使整个循环时间延长；第三，在切除浇道时在紧靠孔处的材料内可能产生一些拉伸或者说应力。在大多数情况下，孔的表面质量及其尺寸公差会有变化，不能满足验收标准；最后，由于附加地要求为抽出和取去浇道而设计机械手，故使装置复杂化而使造价提高。