用于共注射成型的單腔流動控制方法和系統的制作方法
【專利說明】
[oow] 相關申請
[0002] 本申請基于35U.S.C. § 119(e)要求于2013年3月14日遞交的美國臨時專利申 請No. 61/785, 964的優先權，通過引用將該臨時專利申請的全部內容并入本文。
技術領域
[0003] 示例性實施方式設及通過在具有多個腔體的模具中注射成型來形成多層塑料物 品（諸如用于收納食品、飲品、藥品和保健品和隱形眼鏡（contactlens)等的容器）的方 法和系統。特別地，示例性實施方式設及利用控制流入各腔體的時機來共注射成型多層塑 料物品的方法和系統。
【背景技術】
[0004] 通常將多層塑料物品用作收納食品、飲品、藥物和保健品的容器。一些多層塑料物 品一般由諸如聚對苯二甲酸乙二醇醋（PET)和聚丙締（P巧等的材料制成。由PET和PP制 成的物品抵抗環境降解，并且相當耐久、水密和制造成本低。然而，諸如PET和PP等的塑料 材料是可透氣體（例如，氧氣、氮氣等）的。對于不期望具有透氣性的應用，例如，用于食品 產品、藥品和在暴露于氣體時降解的產品的容器，PET或PP的塑料物品可W包括位于PET或 PP的表皮層之間的諸如乙締-乙締醇巧V0H)等的阻隔材料或氣體清除材料的間層。 陽0化]多層塑料物品的通常構造包括基本上所有邊均被形成內層和外層的其它材料 圍繞的間層或"忍"層。例如，參見均轉讓于考泰克公司的美國專利No. 5, 914, 138和 No. 6, 187, 241。通過引用將運兩件專利的公開內容并入本文。例如，間（忍）層可W由EVOH 形成，包括內層和外層的圍繞塑料層可W由PET或PP形成。該結構產生S明治結構，在該S 明治結構中，內層（例如，PET)和外層（例如，PET)形成物品的外表面和內表面，間層（忍 層）（例如，EVOH)夾在內層和外層之間。
[0006] 例如，用于氣體阻隔容器的共注射應用中的忍層（例如，阻隔層）的位置是實現容 器的氣體阻隔性能的關鍵。如果阻隔層所處位置過低，則容器將會在側壁中具有未阻隔覆 蓋的區域，運會導致在局部區域中透過大量氣體。如果阻隔層過高，則存在阻隔材料將突破 表皮流前沿并終止于部件的外側面的風險，運是不期望的。
[0007] 可W使用具有多個腔體的模具來共注射成型多層塑料物品（例如具有一種材料 的內層和外層及另一種材料的一層或多層的間層的物品）。當對具有間層（忍層）和圍繞 的內層和外層（表皮層）的多層材料進行共注射成型時，在向該流添加忍材之前，進入腔體 的共注射流必須初始地含有表皮材料。運是因為，流的包括忍材的中央比該流的包括表皮 材料的與腔體壁接觸的邊緣或側邊流動得快。表皮材料需要"領先"，使得忍材在注射結束 之前不會到達表皮材料的流動前沿（運可W在物品的外側沉淀忍材）。然而，如果給予表皮 材料的"領先"過大，則忍材的流動前沿在注射期間基本上無法追上表皮材料的流動前沿， 而在物品的末端留下沒有任何忍層的顯著的部分。
[0008] 通常，共注射控制系統被構造成同時啟動表皮材料從噴嘴進入腔體的流動，并且 向同時流至所有腔體的所有流同時添加忍材。在一些系統中，選擇表皮材料的流動啟動和 忍材的添加之間的時間延遲，使得忍流前沿在注射期間將幾乎追上而不穿過或突破表皮流 前沿。在被構造用于使間忍層折回（foldover)的系統中，選擇表皮材料的流動啟動和忍 材的添加之間的時間延遲，W便使忍流前沿將在不突破表皮流前沿的情況下追上表皮流前 沿并折回。
[0009] 適用于在相對厚的多層物品（例如，壁厚大于3mm的物品）中控制材料的定位和 質量的在傳統上已知的注射成型技術包括熱平衡流動技術和射出罐技術。在采用用于制造 相對厚的多層物品的熱平衡技術的系統中，為了在開始注射忍材之前實現進入每個腔體的 期望的流量和流入每個腔體的表皮材料的體積，通過控制引向特定腔體的表皮材料流路相 對于引向其余腔體的表皮材料流路的溫度，來控制忍材和表皮材料進入腔體的引入量和引 入時機。相比之下，在采用用于制造相對厚壁的物品的射出罐技術的系統中，使用射出罐來 確定被該特定的射出罐供應的各腔體或腔體組所供入的忍材和表皮材料的體積。在采用射 出罐的用于相對厚壁物品的注射成型設備中，一個或多個表皮射出罐中的體積行程將會改 變一個或多個腔體中的前沿位置，并且所有表皮射出罐中的體積行程的變化將會改變所有 腔體中的位置。

【發明內容】

[0010] 本文所述的示例性實施方式包括，但不限于用于控制在相同模具的不同腔體內形 成的多層薄壁注射成型物品中的間層覆蓋率的方法、系統W及非瞬時計算機可讀介質。
[0011] 例如，一個實施方式包括一種使用模具的多個腔體來共注射成型對應的多個多層 物品的方法。該方法包括：對于所述多個腔體中的每個腔體，均使用多個噴嘴中的對應的噴 嘴內的閥針的位置來單獨地控制進入該腔體的第一材料的流量。該方法還包括對于所述多 個腔體中的每個腔體，均使用對應的噴嘴來將第二材料共注射入該腔體，由此在該腔體中 形成位于所述第一材料的內層與所述第一材料的外層之間的所述第二材料的間層。
[0012] 在一些實施方式中，對于每個腔體，均在所述第二材料的共注射之前使用所述對 應的噴嘴的閥針的位置來單獨地控制進入該腔體的所述第一材料的流量。在一些實施方式 中，所述方法還包括，對于每個腔體，均在所述第二材料的共注射啟動之后使用所述對應的 噴嘴的閥針的位置來單獨地控制進入該腔體的材料的總流量。
[0013] 在一些實施方式中，對于每個腔體，均基于使用該腔體先前制得的物品來確定進 入該腔體的所述第一材料的流量-時間函數曲線。在一些實施方式中，基于檢測到的使用 所述腔體先前制得的物品的性能來自動地調整進入該腔體的所述第一材料的流量曲線。
[0014] 在一些實施方式中，在所述第二材料的共注射期間，每個噴嘴均形成所述第一材 料的外流、所述第一材料的內流和所述第二材料的間流，并且所述方法還可W包括，對于所 述多個腔體中的每個腔體，均阻擋所述第一材料的內流在所述對應的噴嘴內的流動，W使 所述內流進入該腔體的流動停止而使所述外流進入該腔體的流動和所述間流進入該腔體 的流動繼續。在一些實施方式中，阻擋所述第一材料的內流在所述對應的噴嘴內的流動包 括使該噴嘴的閥針退避遠離所述腔體。
[0015] 在一些實施方式中，所述方法還包括相對于所述第一材料進入所述多個腔體中的 第一腔體的流動啟動延遲所述第一材料進入所述多個腔體中的第二腔體的流動啟動。所述 第一材料進入腔體的流動啟動與所述第二材料進入該腔體的共注射啟動之間的時間延遲 可W被描述為該腔體的表皮-忍時間延遲。在一些實施方式中，所述方法還包括指定所述 多個腔體中的第一腔體的第一表皮-忍時間延遲和指定所述多個腔體中的第二腔體的與 所述第一表皮-忍時間延遲不同的第二表皮-忍時間延遲。
[0016] 在一些實施方式中，所述方法單獨地控制所述多個多層物品中的每個物品內的間 層的前沿位置。
[0017] 另一實施方式是使用模具的多個腔體來形成對應的多個多層注射成型物品的方 法。該方法包括：在第二材料進入所述多個腔體中的第一腔體的共注射之前，在第一噴嘴的 閥針位于第一位置的狀態下，使用所述第一噴嘴將第一材料注射入所述第一腔體。該方法 還包括在第二噴嘴的閥針位于與所述第一位置不同的第二位置的狀態下，使用所述第二噴 嘴將所述第一材料注射入所述多個腔體中的第二腔體，由此限制所述第一材料在所述第二 材料進入所述第二腔體的共注射之前進入所述第二腔體的流動。該方法包括使用所述第一 噴嘴將所述第二材料共注射入所述第一腔體，由此在所述第一腔體中形成位于所述第一材 料的內層與所述第一材料的外層之間的所述第二材料的間層。該方法還包括使用所述第二 噴嘴將所述第二材料共注射入所述第二腔體，由此在所述第二腔體中形成位于所述第一材 料的內層與所述第一材料的外層之間的所述第二材料的間層。
[0018] 在一些實施方式中，使用所述第一噴嘴的閥針的位置來控制所述第一材料在所述 第二材料進入所述第一腔體的共注射之前進入所述第一腔體的第一流量。在一些實施方式 中，使用所述第二噴嘴的閥針的位置來控制所述第一材料在所述第二材料進入所述第二腔 體的共注射之前進入所述第二腔體的第二流量。
[0019] 在一些實施方式中，基于使用所述第一腔體先前制得的物品來確定所述第一材料 進入所述第一腔體的第一流量，并且基于使用所述第二腔體先前制得的物品來確定所述第 一材料進入所述第二腔體的第二流量。
[0020] 另一實施方式包括一種用于共注射多層物品的系統。該系統包括：模具，其限定多 個腔體，每個腔體均與最終的多層物品對應。該系統還包括多個噴嘴，所述多個噴嘴中的每 個噴嘴均與所述多個腔體中的一個腔體對應。每個噴嘴均被構造成將第一材料注射入對應 的腔體且均被構造成將第二材料共注射入該腔體，用于在每個腔體中均形成位于所述第一 材料的內層與所述第一材料的外層之間的所述第二材料的間層。每個噴嘴均包括用于控制 被注射入所述腔體的材料的流量的流量控制裝置。該系統還包括處理器，其被編程為對于 每個腔體，在所述第二材料進入所述腔體的共注射之前，均使用對應的噴嘴的流量控制裝 置來單獨地控制進入該腔體的所述第一材料的流量。
[0021] 在一些實施方式中，所述處理器還被編程為對于每個腔體，在所述第二材料的共 注射啟動之后，均使用所述對應的噴嘴的流量控制裝置來單獨地控制進入該腔體的材料的 總流量。在一些實施方式中，所述流量控制裝置包括用于每個噴嘴的所述噴嘴的閥針。在 一些實施方式中，對于每個腔體，均使用所述流量控制裝置來單獨地控制所述第一材料的 流量包括在所述第一材料的注射期間控制用于每個噴嘴的閥針的位置。
[0022] 在一些實施方式中，對于每個腔體，均基于使用該腔體先前制得的物品來確定進 入該腔體的所述第一材料的流量。在一些實施方式中，所述處理器還被構造成阻擋所述第 一材料的內流在對應的噴嘴內的流動，W使所述內流進入所述腔體的流動停止而使所述外 流進入該腔體的流動和所述間流進入該腔體的流動繼續。阻擋所述第一材料的內流在所述 對應的噴嘴內的流動可W包括使該噴嘴的閥針退避遠離所述腔體。
[0023] 在一些實施方式中，所述處理器還被編程為相對于所述第一材料進入所述多個腔 體中的第一腔體的流動啟動延遲所述第一材料進入所述多個腔體中的第二腔體的流動啟 動。在一些實施方式中，所述處理器還被編程為指定所述多個腔體中的第一腔體的第一表 皮-忍時間延遲和指定所述多個腔體中的第二腔體的與所述第一表皮-忍時間延遲不同的 第二表皮-忍時間延遲。
[0024] 其它實施方式包括一種用于共注射多層物品的系統。該系統包括：模具，其限定多 個腔體，每個腔體均與最終的多層物品對應。該系統還包括多個噴嘴，所述多個噴嘴中的每 個噴嘴均與所述多個腔體中的一個腔體對應。每個噴嘴均可W被構造成將第一材料注射入 對應的腔體且均被構造成將第二材料共注射入該腔體，用于在每個腔體中均形成位于所述 第一材料的內層與所述第一材料的外層之間的所述第二材料的間層。在一些實施方式中， 每個噴嘴均包括用于控制被注射入所述腔體的材料的流量的閥針。該系統還包括處理器， 其被編程為：在第二材料進入所述多個腔體中的第一腔體的共注射之前，在第一噴嘴的閥 針位于第一位置的狀態下，使用所述第一噴嘴將第一材料注射入所述第一腔體。所述處理 器還被編程為在第二噴嘴的閥針位于與所述第一位置不同的第二位置的狀態下，使用所述 第二噴嘴將所述第一材料注射入所述多個腔體中的第二腔體，由此限制所述第一材料在所 述第二材料進入所述第二腔體的共注射之前進入所述第二腔體的流動。所述處理器被編程 為使用所述第一噴嘴將所述第二材料共注射入所述第一腔體，由此在所述第一腔體中形成 位于所述第一材料的內層與所述第一材料的外層之間的所述第二材料的間層。所述處理器 還被編程為使用所述第二噴嘴將所述第二材料共注射入所述第二腔體，由此在所述第二腔 體中形成位于所述第一材料的內層與所述第一材料的外層之間的所述第二材料的間層。
[00巧]在一些實施方式中，所述處理器還被編程為相對于所述第一材料進入所述第一腔 體的流動啟動延遲所述第一材料進入所述第二腔體的流動啟動。在一些實施方式中，所述 系統還被編程為指定所述第一腔體的第一表皮-忍時間延遲和指定所述第二腔體的與所 述第一表皮-忍時間延遲不同的第二表皮-忍時間延遲。
[00%] 在一些實施方式中，所述處理器被編程為對于所述第一噴嘴和所述第二噴嘴中的 每一者，均阻擋所述第一材料的內流在噴嘴內的流動，W使所述內流的流動停止而使所述 外流和所述間流的流動繼續。在一些實施方式中，阻擋所述第一材料的內流在噴嘴內的流 動包括使該噴嘴的閥針退避遠離對應的腔體。
[0027] 另一實施方式包括一種非瞬時計算機可讀介質，該非瞬時計算機可讀介質儲存用 于使用系統制造多個共注射成型的多層的物品的計算機能夠執行的指令，該系統包括限定 對應的多個腔體的模具且包括多個噴嘴。該指令包括用于如下的指令：用于對于所述多個 腔體中的每個腔體，均使用所述多個噴嘴中的對應的噴嘴來單獨地控制進入該腔體的第一 材料的流量的指令。該指令還包括用于對于所述多個腔體中的每個腔體，均使用對應的噴 嘴來將第二材料共注射入該腔體，由此在該腔體中形成位于所述第一材料的內層與所述第 一材料的外層之間的所述第二材料的間層的指令。
[0028] 一實施方式包括一種使用多個腔體來共注射成型對應的多個多層物品的方法。該 方法包括：在第一時間，啟動第一聚合物材料從第一噴嘴進入所述多個腔體中的第一腔體 的流動。所述方法還包括在第二時間，啟動所述第一聚合物材料從第二噴嘴進入所述多個 腔體中的第二腔體的流動。所述方法包括在相對于所述第一時間的第一指定時間延遲之 后，將第二聚合物材料共注射入所述多個腔體中的第一腔體，W形成位于所述第一聚合物 材料的內層與所述第一聚合物材料的外層之間的所述第二聚合物材料的間層。所述方法還 包括在相對于所述第一時間的第二指定時間延遲之后，將第二聚合物材料共注射入所述多 個腔體中的第二腔體，W形成位于所述第一聚合物材料的內層與所述第一聚合物材料的外 層之間的所述第二聚合物材料的間層，其中所述第二指定時間延遲與所述第一指定時間延 遲不同。
[0029] 在一些實施方式中，在所述第一時間啟動所述第一聚合物材料從所述第一噴嘴進 入所述多個腔體中的第一腔體的流動包括在所述第一時間，移位所述第一噴嘴的第一閥 針，并且在所述第二時間啟動所述第一聚合物材料從所述第二噴嘴進入所述多個腔體中的 第二腔體的流動包括在所述第二時間處，移位所述第二噴嘴的第二閥針。
[0030] 在一些實施方式中，所述第一時間可W與所述第二時間不同。在一些實施方式中， 所述第二聚合物材料進入所述多個腔體中的第一腔體的共注射與所述第二聚合物材料進 入所述多個腔體中的第二腔體的共注射同時發生。在一些實施方式中，所述第一時間與所 述第二時間相同。在一些實施方式中，通過在所述第一腔體中先前形成的第一物品來確定 所述第一指定時間延遲，通過在所述第二腔體中先前形成的第二物品來確定所述第二指定 時間延遲。
[0031] 另一實施方式包括一種用于共注射多層塑料物品的系統。該系統包括：模具，其限 定多個腔體，每個腔體均與最終的塑料物品對應。該系統還包括多個噴嘴組件，所述多個噴 嘴組件中的每個噴嘴組件均與所述多個腔體中的一個腔體對應。每個噴嘴組件均被構造成 將第一材料注射入對應的腔體且均被構造成將第二材料共注射入該腔體，用于在每個腔體 中均形成位于所述第一材料的內層與所述第一材料的外層之間的所述第二材料的間層。每 個噴嘴組件均包括能夠使得所述第一材料流動進入所述對應的腔體的流動啟動裝置。所述 系統還包括處理器，其被編程為單獨地控制每個流動啟動裝置，用于在與啟動所述多個腔 體中的另一腔體內的流動時間不同的時間啟動所述多個腔體中的至少一個腔體內的流動。 在一些實施方式中，每個流動啟動裝置均包括與所述多個噴嘴組件中的一個噴嘴組件相關 聯且與所述多個腔體中的對應一個腔體相關聯的閥針。
[0032] 另一實施方式包括一種用于共注射多層塑料物品的系統。該系統包括：模具，其 限定多個腔體，每個腔體均與最終的塑料物品對應。還系統還包括多個噴嘴組件，所述多個 噴嘴組件中的每個噴嘴組件均與所述多個腔體中的一個腔體對應。每個噴嘴組件均被構造 成將第一材料注射入對應的腔體且均被構造成將第二材料共注射入該腔體，用于在每個腔 體中均形成位于所述第一材料的內層與所述第一材料的外層之間的所述第二材料的間層。 所述系統還包括共注射控制器，其被構造成執行指令。指令為用于在第一時間，啟動所述 第一材料從第一噴嘴進入所述多個腔體中的第一腔體的流動的指令。所述控制器還被構造 成執行用于在第二時間，啟動所述第一材料從第二噴嘴進入所述多個腔體中的第二腔體的 流動的指令。所述控制器還被構造成執行用于在相對于所述第一時間的第一指定時間延遲 之后，將所述第二材料共注射入所述多個腔體中的第一腔體的指令。所述控制器還被構造 成執行用于在相對于所述第一時間的第二指定時間延遲之后，將所述第二材料共注射入所 述多個腔體中的第二腔體的指令，其中所述第二指定時間延遲與所述第一指定時間延遲不 同。
[0033] 另一實施方式包括一種非瞬時計算機可讀介質，該非瞬時計算機可讀介質儲存用 于使用系統制造共注射成型的塑料物品的計算機能夠執行的指令，該系統包括限定多個腔 體的模具且包括多個噴嘴組件。該指令包括用于如下的指令：用于在第一時間處，啟動第一 材料從第一噴嘴進入所述多個腔體中的第一腔體的流動的指令。該指令還包括用于在第二 時間處，啟動所述第一材料從第二噴嘴進入所述多個腔體中的第二腔體的流動的指令。該 指令包括用于在相對于所述第一時間的第一指定時間延遲之后，將第二材料共注射入所述 多個腔體中的第一腔體，W形成位于所述第一聚合物材料的內層與所述第一聚合物材料的 外層之間的所述第二聚合物材料的間層的指令。該指令還包括用于在相對于所述第一時間 的第二指定時間延遲之后，將所述第二材料共注射入所述多個腔體中的第二腔體，W形成 位于所述第一聚合物材料的內層與所述第一聚合物材料的外層之間的所述第二聚合物材 料的間層，其中所述第二指定時間