非晶體塑料制品的局部結晶方法和裝置的制作方法

專利名稱：非晶體塑料制品的局部結晶方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種注塑成形的塑料制品的成形方法和裝置，這種塑料制品具有從塑料樹脂的熔融相生成的非晶體部分和結晶部分，以及一種新穎的模制塑料制品。更具體的說，本發明涉及一種新穎的局部結晶方法和裝置，這種方法完全或部分地在一種模具內部進行，這種模具專門用于具有結晶的頸部和非晶體的本體部分的新穎的聚乙烯對酞酸鹽(PET)的預制件的注塑成形。這種預制件要進一步吹成在要求結晶的區域具有增強的強度性能的雙軸向容器。本發明可用于單獨一種或多種材料制成的預制件。原先的PET預制件的注塑成形法和吹制成形法中的結晶部分是用局部加熱然后冷卻的方法，從玻璃相產生的。本發明教導了一種在制品處于熔融階段時采用的特別優選的冷卻溫度模式，從而用快速的局部冷卻形成了非晶體部分，用較慢的局部冷卻形成了結晶部分。
本發明最好使用新穎設計的PET預制件的模制和處理設備。本發明還能制造各種具有不同的物理和光學性能的區域的塑料制品。這方面的一個優選實施例是革新的帶有中心孔的信息載體塑料盤，例如，HD，CD，DVD，MOP和CD-ROM用的盤，這些盤有一個沒有可檢索信息的中央區域。特別是CD和DVD盤要在使用時承受劇烈的操作，因而必須在其中央區域具有很高的強度和剛度。對于由旋轉軸驅動的用注塑成形精密成形的，要求很高的扭轉強度的塑料齒輪來說，更高的強度和剛度就更加重要了。
如所周知，聚乙烯對酞酸鹽(PET)吹制的制品表現出雙軸向性能，因而使它適合于制作許多制品。但是，一種空心制品的雙軸向性能有內應力急劇增加的缺點，因而在超過70℃的溫度下尺寸的穩定性降低了。在許多包裝用品中，容器的頸部是極端重要的，這一部分在吹塑成形的工藝過程中不是雙軸向性的，因此弱于其他部分。增強非晶體PET型坯或瓶子頸部的一種普通的解決辦法是用局部加熱到超過140℃來使頸部結晶，此時無取向的非晶體材料將很快進行球狀結晶。曾經對在可吹制的PET型坯注塑成形之后，用局部加熱預成形坯或瓶子來改善PET吹制的瓶子頸部的強度進行了許多嘗試。下列文獻可作為這方面的參考文獻授予奧塔(Ota)的美國專利4,375,442，授予哈亞西(Hayashi)的美國專利4,589,559，授予柯立特(Collette)的美國專利4,928,835，授予霍維奇(Horwege)的美國專利4,933,135，授予蘇基亞瑪(Sugiyama)的美國專利5,180,893，以及授予蘇久拉(Sugiura)的美國專利5,248,533。在所有這些方法中，都把一個熱源朝向模制成的預成形坯的頸部，把它加熱到為其結晶和熱處理所必需的溫度。在授予奧利莫托(Orimoto)等人的歐洲專利EP503086中公開了一種成形帶結晶頸部的預成形坯的不同的方法。在該方法中，首先模制一個頸部的成品，然后在模具外部進行結晶，然后再把它放入第二個模具作為插件，用重復模制法制成一個完整的型坯。
模制型坯的頸部成品或者玻璃制成的模制頸部的結晶法并不是一種最佳的方法，因為它是一種需要附加的耗時的步驟來制造抗熱的吹制制品的方法。此外，它還需要增加設備和車間面積，并且能耗很高。在大多數情況下，經過重新加熱和結晶的頸部不能保持它的名義尺寸。
過去曾經企圖在注塑成形的工藝方法中，以受控的方式改變冷卻過程中熱塑性材料上的壓力，來控制熱塑性塑料的結晶過程。這種方法公開在授予張(Chang)的美國專利4,150,079中，但當遇到只要在制品的局部結晶時，如象預成形坯的頸部那樣的情況，這種方法就無法實施。
局部結晶法還曾經應用于真空熱成形的制品，該方法公開在克拉克(Clarke)的PCT申請WO88/09298中。克拉克的’09298專利申請中清楚地描述了把一種模制的PET扁平毛坯成形為一種帶有加強區的食物容器的真空模制或壓制法。克拉克的模具上有局部加熱器，局部冷卻器和局部絕熱裝置，以形成已成為扁平毛坯的結晶區和非晶體區。克拉克的模具不接受熔融的PET，也不使用熔融材料的優先冷卻/加熱來形成結晶結構。因此，這種方法不能通過熔融物的有選擇的冷卻應用于局部結晶制品，諸如PET預成形坯的注塑成形法。
在授予奧塔(Ota)的美國專利4,307,137中公開了在正常冷卻過程中的模具內部局部結晶法。’137專利的要點是在模制預成形坯時，在熔融的PET在模具內部冷卻的過程中，借助于形成一種乳白色的結構，使得在吹制的預成形坯物體內產生明顯可見的差別。因此，這種’137專利的目的并不是通過模具內部的結晶來局部增強預成形坯的強度。而且，這種’137專利并沒有教給人們任何在模具內局部改變冷卻速度的新的裝置。奧塔的專利所表明的是他通過使用任何標準的公知模具設備，利用了模具部分本身的幾何特點來達到局部結晶的目的(見圖5和圖6)。奧塔的結晶方法是基于固有的事實，即，具有不同厚度的PET制品處于熔融狀態時，在相同的溫度下，較厚區域的凝固需要比較薄的區域更多的時間。因此，在PET熔融物的正常冷卻過程中，不易冷卻的較厚的區域可能會結晶，而冷卻得較快的區域則可能成為非晶體。上述’137專利在兩階段重復模制工序中形成了薄的區域和厚的區域。先模制一個包括不同厚度的區域的第一制品，然后，用它作為內“模”表面以形成最后的復合制品，此時，在第二層中具有相應的厚的區域和薄的區域。在正常的冷卻過程中，外部第二層厚的區域冷卻得慢，因而便結晶，而外部第二層薄的區域冷卻得較快，因而成為非晶體。這種結晶區域可用作外觀設計的花樣。如上所述，’137專利的這種有選擇的冷卻過程，僅僅是由于第二模制層厚度的變化而在一種常規的模具中達到的。
本發明的結晶方法，裝置和制品與公知的方法不同，因為它采用了一種由新穎的模制設備所導致的不同的冷卻方式，只在某些選定的區域內減緩基本上處于熔融相的樹脂的冷卻過程。根據以下對于聚合物在加熱時所表現的性能就能夠了解這種能增加強度的局部結晶方法。
因此，本發明的主要目的是提供一種經過改進的注塑成形的塑料制品以及用于制備這種制品的工藝方法和裝置。
本發明的另一個目的是提供一種以上所述的制品、工藝方法和裝置，這種制品包括一個強度性能增強的結晶部分，和一個非晶體部分，特別是具有一個結晶的頸部。
本發明的其余目的和優點將在下文中說明。
按照本發明，很容易就能達到以上所說的目的和優點。
本發明的工藝方法包括通過在高溫下把熔融的塑料注入一個注塑模具內，成形一個塑料制品；冷卻上述注塑模具內的塑料，使它從熔融狀態變成固體狀態；其中，上述塑料的第一部分迅速從熔融狀態冷卻到固體狀態，形成非晶體部分，而上述塑料的第二部分緩慢地從熔融狀態冷卻到固體狀態，形成結晶部分。最好，上述制品有一個封閉的底部，一個側壁部分從該封閉底部延伸上來，而從該側壁又延伸出來一個頸部區域，并且包括使得至少頸部的一部分結晶。在一個優選實施例中，本發明包括提供注塑模具中的冷卻裝置的步驟，以冷卻上述制品，并且使頸部區域的至少一部分與上述冷卻裝置絕熱。
本發明的裝置包括一個里面有模腔的注塑模具；把熔融的塑料注入上述模腔內，以便在其中形成塑料制品的裝置；與上述模腔有熱交換關系的冷卻裝置，以便使上述塑料從熔融狀態變成固體狀態；其中，上述冷卻裝置工作時能迅速把上述塑料的第一部分從熔融狀態冷卻到固體狀態，形成非晶體部分，并且具有靠近上述塑料的第二部分的裝置，它能讓上述第二部分緩慢地從熔融狀態冷卻到固體狀態，形成結晶部分。最好，上述制品有一個封閉的底部，一個側壁部分從該封閉底部延伸上來，而從該側壁又延伸出來一個頸部區域，其中，上述靠近第二部分的裝置靠近該頸部區域的至少一部分。在一個優選實施例中，靠近上述第二部分的裝置使上述頸部區域的至少一部分與上述冷卻裝置絕熱。
本發明的注塑成形的制品包括通過把熔融的塑料注入一個注塑模具內而形成的一個注塑成形塑料制品，其中，上述制品包括一個通過把上述熔融塑料迅速冷卻到固體狀態而形成的非晶體第一部分，以及一個通過把上述熔融塑料緩慢冷卻到固體狀態而形成的結晶的第二部分。最好，上述制品有一個封閉的底部，一個側壁部分從該封閉底部延伸上來，而從該側壁又延伸出來一個頸部區域，其中，上述至少一部分頸部區域是結晶的。在一個優選實施例中，上述制品是預成形坯。
按照本發明，以上所述的技術方案能很容易地達到本發明的目的和優點。在下文中將進一步說明本發明的特征和優點。
下面，參照附圖詳細描述本發明的實施例，將使本發明更容易了解。
附圖中

圖1是一個預成形坯模具的斷面圖；圖2是按照本發明的一個實施例的預成形坯模具的詳圖，而圖2A-2E表示各種變化；圖3是與圖2相似的本發明的另一個實施例的詳圖，圖3A表示各種變化；圖4是本發明又一個實施例的詳圖；圖5是本發明另一個實施例的局部視圖；圖6是通過按照本發明的芯子的斷面圖；圖7是表示一種熱塑性PET的差動掃描熱量計的曲線圖；圖8表示用于多層預成形坯的本發明；圖9表示本發明的一個預成形坯；以及圖10是表示上述預成形坯的本體和頸部區域內溫度變化的曲線圖。
某些常用的塑料，例如PET，被認為是半晶體聚合物。名詞“晶體”與“非晶體”相對，指的是有序的局部鏈結構，而非晶體的聚合物的鏈是無序的。根據定義，熔融的聚合物樹脂是非晶體。在普通的條件下，聚合物幾乎從不超過大約80％的結晶度。
在非晶體狀態下，聚合物一般是清澈而且透明的。結晶的聚合物通常是不透明或半透明的。微小的結晶區(晶粒)由于它的不透明或半透明性而散射光線。此外，對于透明度來說，聚合物的許多物理性能，包括溶解度、剛度、硬度和屈服強度，都取決于制品的結晶程度。
當半結晶的聚合物處于非晶體的狀態時，它的分子鏈的結構與伸長的彈簧的傾斜的棱邊相似。在某些情況下，聚合物的鏈傾向于卷成有序的結構，形成結晶區。聚合物鏈的重復的單元互相整齊地配合，形成封閉密實的陣列，其密度要比非晶體狀態高。常常使用密度測量來確定結晶的程度。
晶體結構的能量狀態比非晶體結構低，所以它是一種在熱動力學上有利的結構。但是，由于聚合物分子是長而且卷纏的，所以可以用快速冷卻非晶體聚合物的熔融體把非晶體狀態“凍結”起來。結晶能在聚合物鏈具有足夠活動性的任何溫度下通過分子的重新排列來進行。結晶可以在玻璃態中(通過加熱)產生，或者在熔融態中(通過緩慢冷卻)產生。
結晶的溫度范圍在玻璃化轉變溫度(Tg)與熔融溫度(Tm)之間。低于Tg，樹脂呈“玻璃質”，因為聚合物鏈的活動性大大降低了，并且基本上鎖定在原地，而與其是否是非晶體或結晶狀態無關。超過Tm，聚合物鏈的能量就太多了，不能形成穩定的有序結構，所以熔融的樹脂是非晶體狀。在Tg與Tm之間，聚合物鏈有足夠的能量重新排列成熱動力學上最有利的結構，所以樹脂就能夠結晶。
等溫成核和晶體成長的速率可以由Avrami公式或用與結晶有關的一半時間來描述。所謂結晶一半時間t1/2是指一種非晶體試樣在給定溫度下達到其結晶度的最后水平的50％時所需要的時間。對于一種特定等級的聚合物，在高于晶體的熔化點和低于玻璃化轉變溫度時，t1/2是無限長，而在這兩個溫度之間達到某一個最低點。t1/2作為溫度的函數的特征曲線決定于聚合物的性質，其中包括聚合物的類別，分子量，共聚單體，和包括成核附加劑和結晶阻滯劑在內的添加劑。
當制品是用半晶體聚合物注塑成形時，通常的目的是為了利用附帶的材料性能的改進而促進最大程度的結晶。在某些情況下，例如用于以后吹制成瓶子的PET預成形坯的注塑成形法，采取了專門的措施來防止模制部分的結晶。有時候很難做到這一點，特別是在稱作流道門的預成形坯的底部，由于已經冷卻的模制材料與熱的澆口的仍然是熱的閥桿之間的接觸而更加困難。
本發明包括了那些選定的部位模制成結晶的，而其他部位模制成非晶體的制品，以及從熔融態制造這些制品的模制裝置和工藝方法。這可以由設計零件，模制裝置的熱性能和模制的工藝方法，控制熱的塑料與模制裝置之間的熱傳遞來完成。各個要成為非晶體的部位都盡可能快地冷卻，而各個要結晶的部位則要很慢地通過熱結晶溫度范圍。同時，還必須選擇具有適當結晶動力學的聚合物樹脂。
本發明的應用范圍包括下列各項—用于重新加熱吹制成形頸部具有高屈服強度的瓶子的預成形坯，它的本體部位是非晶體，而頸部是結晶體。這樣吹制成的預成形坯所表現的熱充灌用具的性能較好，例如，頸部的部位具有耐熱的性能。
—具有成為一體的鏡片或窗口和框架或把手的制品。
—用于具有非晶體與晶體部位之間的透明度不同的優點的制品。
—利用非晶體與晶體部位的性能不同的優點的制品，例如CD盤和DVD盤，其中的中心孔部位可以用結晶化來加強。
在結晶部位，聚合物鏈為了重新從非晶體狀態排列成晶體狀態所需要的熱能，已經由注塑成形工藝方法中獲得了，可以有利地利用它有選擇地在第一次形成模制零件時，在某些局部具有增強了的強度。這種新穎的工藝方法，與在冷的、原先模制成的制品中的玻璃的結晶相反，能從熔融物形成局部結晶。
模制成的制品的非晶體部位和晶體部位的形狀和尺寸，可以借助于模具的模制表面進行嚴密的控制，能達到非常高的精確度和可重復性。
可用于影響熱塑料與模制裝置之間的熱傳遞的零件設計構思包括厚度和諸如肋片或表面組織等特征。
可用于影響熱塑料與模制裝置之間的熱傳遞的模具設計構思包括—選擇在不同的部位上具有絕熱或導熱性能的模制表面的材料；—加熱和/或冷卻裝置的設計，這種裝置通過熱傳遞液體能夠有選擇地加熱和冷卻模具的不同部位，包括選擇不同傳熱性能的材料；—形成溫度尖銳變化的熱障；以及—象平常一樣冷卻模具，并在選定的部位加入加熱元件，可能是具有按照與注塑成形法的過程相符的預定的方式，并根據聚合物的結晶動力學，使溫度循環的能力。
本發明包括了下列構思，即利用并控制在注塑成形的工藝過程中由熔融的材料所積聚和保存的熱能，通過利用一種專用的新穎設備來實施的優先的或者不均勻的冷卻，以形成具有非晶體部分和晶體部分的塑料制品。在注塑工藝過程中所產生的熱能，全部或者至少是部分(作為剩余部分)利用于形成非晶體部分中的晶體部分。按照這種新穎的構思，非晶體部分和晶體部分的同時形成可以利用幾種新穎的方法和新的裝置來實現。按照本發明的新模制工藝方法包括至少三種新的可供選擇的工藝方法，而每一種可供選擇的工藝方法又包括若干新的設計構思。這三種可供選擇的工藝方法至少有一個共同的方面，即，結晶步驟是在模具內部啟動的，而且最初的熱能中至少有一部分用于引發結晶。本發明所包括的三種方法為*在打開具有模腔的模具之前，在模具內部開始并完成非晶體和晶體部分的形成。這種方法稱為“模內”部分結晶。
*在打開具有模腔的模具之前，在模具內部開始并完成非晶體部分的形成。打開模具，同時至少用一個模具構件保持零件，然后借助于利用至少一部分在注塑過程中所產生的熱量(剩余熱量)，完成在模具內部開始的晶體部分的形成。這種工藝方法稱為“后形成”部分結晶。模具構件是模具的任何與上述注塑成形工藝方法有關的部分。
*在打開具有模腔的模具之前，在模具內部開始并完成非晶體部分的形成。在打開模具，并且把模制的制品與任何模具構件完全分離之后，借助于利用至少一部分在注塑過程中所產生的熱量(剩余熱量)，完成在模具內部開始的晶體部分的形成。這種工藝過程稱為“模外”部分結晶。
在本說明書中所使用的下列術語具有下述含義1.“模具”是指機械構件，這些構件組成模制表面(芯子、模腔、頸環、澆口、鎖定環等等)，以及支承和驅動模制表面的底板(芯板、模腔板、脫模板、滑板等等)。
2.“注塑成形裝置”是指機械和模具，這兩者合在一起使樹脂轉變成一種注塑成形的物體，具體的說是預成形坯。這種裝置可以包括，但不限于，包括固定的罩子在內的注塑成形機，模具以及它的全部構件，產品輸送裝置，機器人及其外罩。
3.為了應用的目的，“完成注塑成形”是指注塑成形的零件的物理和熱動力學狀態，其中，零件的收縮已基本上完成，而該零件的整體溫度基本上處于室溫。
4.與注塑成形零件的特定部位有關的“結晶”可以指均勻的局部結晶度，在物體內，或在物體表面的一層的結晶，或者也可以指完全結晶。
5.“模內”是指在注塑過程中和/或注塑以后，但在機械模具打開之前，在該模具中發生的工藝過程。
6.“后成形”是指模具打開之后在模具所限定的范圍內發生的工藝過程；它可能牽涉到零件向另一個工作站的移動，在模具內進行以后的附加加工過程，或者也可能牽涉把外部的調節裝置引入模具內；然后，該模具可以重新閉合，對已模制成的零件進行進一步加工。
7.“模外”是指發生在具體模具外部，但還在該注塑成形裝置內部的加工過程；這種加工可能在注塑后的冷卻工作站上，或在產品處理器上進行，但，要在注塑成形的制品的體積內的溫度基本上達到室溫之前進行。
8.術語“多次注塑”是指可能包括同時或順序的聯合注塑，注塑—覆蓋—注塑，或者插入模制這些工藝過程。
9.“頸部成品”或者“頸部成品部位”是指預成形坯從它的環形開口或其附近開始，并在下列任何部位結束的任何一部分螺紋部位的終端，支承凸耳的頂部，沿支承凸耳的任何位置；或者是指預成形坯上支承凸耳下方10mm以內的任何位置。上述成品可以包括任何在該部位內的有形的幾何形狀，例如螺紋、符號或拉動標記，防兒童或防損害特征，壓緊小珠等等。
模內結晶在本發明的一個優選實施例中，具有非晶體部分和晶體部分的制品完全是在模具打開之前形成的。這稱為模內結晶工藝方法。為了在熱量通過結晶部位轉移的過程中，只在一個特定的部位，例如在預成形坯的頸部部位，對熔融物的熱量和溫度分布曲線進行控制和調整，為緩慢的冷卻，或局部加熱，或局部絕熱，或這些方式的任何組合，引進了一些革新的有源的和/或無源的裝置。
*在一個優選實施例中，利用熱管原理進行模具的溫度調節(見“熱管科學和技術”(Heat Pipe Science and Technology)，A.Faghri著，Taylor&Francis編輯，1995)。熱管在本技術領域中是公知的，可作為有源的冷卻器和/或加熱器來使用。在美國專利4,338,068中公開了一個用于模制的例子，該專利文獻作為本申請的參考文獻。這種熱管或者對指定的部位有影響，或者能夠交替地向選定的部位輸送和吸收熱量，例如頸圈模制零件，或者，當需要時，注射的芯子零件。這種交替的熱源控制可以由公知的裝置，例如由直接恒定源，或者用PLC或其他能編程的控制器，或者借助于反饋。按照本發明，位于模具頸部周圍的熱管(圖中未示出)用于降低該部位的冷卻過程，以便形成晶體的頸部。
*按照本發明的另一個實施例，在頸圈或芯子上的無源熱絕緣體可以是在或靠近成形表面的一種鑄造或鑲嵌材料。這種絕緣體可以是單獨一種材料，例如陶瓷或云母，或者，也可以是下列幾種材料的組合，例如陶瓷、云母、耐熱的塑料等等，組合后的厚度在0.1mm-10mm之間。絕緣體的絕緣值可以是不變的，或者，也可以通過改變它的物理或化學性質而變化。
*模具元件結構的表面斷裂也可以單獨或與其他絕熱材料結合在一起，用作絕熱體，從而增加輔助的絕熱值，或者作為一條控制熱量散發的通道(即，如果熱斷裂由成形表面下方的槽或受控制的空隙組成，為將熱量傳向/來自成形表面提供受控的傳導通道)。
*在要求的部位范圍內的溫度分布形狀也可以通過采用適用于模制用品的薄膜加熱器來調節。薄膜加熱器可用于在要進行結晶的區域內提供恒定的或受控的熱分布。如果是PET預成形坯，這些薄膜加熱器位于頸圈或芯子區域附近。借助于調節向注塑零件傳輸熱量，就能夠加速結晶過程。
*還可以利用熱傳導器，它能夠形成成形表面，或者放在模具構件的成形表面的下面。以同樣的方式，可以用一層0.1-7.5mm厚的，例如，鈹—銅熱傳導器，把需要較小結晶度的區域中的，或者把過剩的熱量作為另一種裝置的副產品的熱量，以受控的方式傳導出去。這種傳導材料可以應用若干種技術付諸使用，其中包括鑄造，壓配合，滾壓成形，化學粘結或機械固定。薄膜加熱器和熱傳導器既可以用于注塑成形階段，也可以用于以后的后成形階段和模外加工階段。
*對預成形坯的熱分布控制可以用控制頸圈成形表面的加熱/冷卻過程的能力來實現。另一種控制該區域的熱分布的裝置是提供分別進入頸圈內的加熱源和冷卻源。通常，頸圈的冷卻是由冷卻液體來提供的，一般是水，它流過上述驅動滑板或者其他頸圈打開裝置。一般不對頸圈加熱，因為這樣將延長操作過程的時間，并且對非熱充灌用品的預成形坯沒有益處。通過滑板加熱頸圈的另一個問題是在驅動的過程中滑板的熱變形和粘附。為了補救這個問題，頸圈的熱源必須包括一個替換熱源。如上所述，薄膜加熱器是一種熱源，另一種熱源可以用普通的筒式加熱器，它能夠直接鑄在頸圈內部，插入頸圈內部的加工好的腔室內，或者用插入法模制在頸圈內。另一種可供選擇的方式是利用加熱了的傳熱液體，例如水或油，它不是直接通過滑板來攜帶。這種方法的一個實施例是沿著滑板的后柱敷設軟管或管道，但與滑板絕熱，或者與模板絕熱。
*對頸圈的熱分布進行有效的調節需要頸圈的加熱器，還需要芯子的加熱器。以上已經指出了若干芯子的絕熱或加熱的方法，這些方法主要用于成形表面，或者直接處于其下方的材料中。通常，在芯子構件內部有一個輸送液體，一般為水或者油的擴散器管或冷卻管，從源頭通向芯子的頂端(內部)，再在芯子的內徑與冷卻管的外徑之間的區域中向下，或者相反。借助于一根多液體輸送冷卻管，預成形坯主體就能夠利用冷水或其他的液體從內部來冷卻，而其頸部則能夠借助于把加熱后的液體，例如油或水，引入限定的區域，從內部進行熱量上的控制。(請參閱R.J.Abramo&Associates的現有技術；油、水、空氣)。這種擴散器管上也可以包含或固定一個絕熱器，在預成形坯上形成一個熱隔離區。擴散器管或它的一部分，例如一個套或一塊膜片能沿著縱向移動，以便控制在芯子內部的流動(加熱或冷卻)。這樣，加熱就能夠增加、減少，或者用一種冷卻液體，使它相反，從而在基本上結晶之后在要求的部位增加一個冷卻過程。為了防止頸部成品幾何形狀的變形，這種冷卻是需要的，否則將會影響成品瓶子的性能，包括封閉作用。這種多液體冷卻管或它的一部分還可以和模外或成形后調節工作站結合在一起使用。此時，預成形坯在主體接受附加的冷卻時，還能夠同時在內表面和外表面接受加熱控制。
成形后模內結晶按照本發明，如果在成形后的零件內局部結晶的程度不符合模具閉合位置下所要求的深度和百分比，則這種在模具閉合狀態下開始的結晶過程可以在打開模具后以各種不同的方式繼續下去。下列各種方法可在模具一旦打開之后用于使結晶繼續。
*第一種方法涉及把預成形坯傳送到一個模內調節站，其中頸部區域的模制表面在與預成形坯接觸的狀態下可以移動，也可以不移動。在這個模制工藝階段，預成形坯的主體是受到冷卻，降低了它的整體溫度，但是，它可以接受對著頸部成品/主體界面的局部冷卻，起吸熱裝置的作用，以防止主體部分通過從頸部來的廢熱而結晶。這種工藝方法的第一種方式包括用頸圈或者它的模制表面部分的易位，把預成形坯轉移到模具內的一個平行位置，也可以，是用滑板或者模板的一部分的易位。在這個新位置上，啟動加熱/循環系統，向頸圈的模具表面供應熱量。成形表面的溫度將增加到Tcr區內的較高的點(見圖10)，加速了結晶過程，或者，繼續維持結晶的速率。當頸部的結晶完成或局部完成時，頸部成品區可能已經冷卻到尺寸穩定的點上，然后，用單獨的產品輸送裝置從模具中取出預成形坯，并且在其中還可能發生進一步結晶和冷卻。
*這種工藝過程的第二種方法包括把預成形坯轉移到模具內的另一個位置，而沒有繼續與原來的成形表面接觸。當處于新的模內位置時，一種為頸部和主體界面所需要的增加加熱/冷卻和絕熱的裝置將與預成形坯接觸。這種裝置可以是模具整體的一部分，例如一組具有各種可能的加熱/冷卻方法的輔助頸圈，或者一種能夠送到模具內部的單獨的裝置，例如機器人裝置或它的一部分，具體的說，是取出產品的裝置。這種裝置將根據要求控制頸部的溫度分布，從而控制頸部的結晶。假如這種裝置沒有組合在模具中，它還能夠起預成形坯主體冷源的作用，并且當結晶的預成形坯取出時，也從模具中取出來(以上EFI中的現有技術)。在另一種情況下，頸圈可以轉移，也可以不轉移，當預成形坯頸部結晶時，模具能重新閉合，從而能進行另一組預成形坯的注塑成形，同時又讓先前注塑過程中的預成形坯進行結晶。在上述任何特定的預成形坯可以轉移到其中的模具中，可以有若干個替換的位置，從而能讓結晶經過若干個工藝循環。
*打開后模內結晶的另一個實施例涉及將預成形坯限定在原來的模腔內，而將芯子和頸部的模制表面取出，從而暴露出頸部成品來。一種或者是與模具成為一體，或者裝入模具內的裝置將從內部和外部包圍著頸部成品，并按照需要進行加熱、冷卻和絕熱，以控制頸部部位的結晶，同時保護主體部位免受有害加熱的影響。這種裝置(如果一開始在模具的外部)或者其他裝置能進入模具，當結晶至少局部完成時，把預成形坯取出來。這種裝置也可以留在原地，使預成形坯的頸部結晶若干個注塑工作循環。
*前面曾經指出過，很希望至少在原始的頸部模制表面的包圍下獲得局部結晶度，從而獲得理想的頸部成品的幾何形狀。利用這種想法的另一種方法是隨著預成形坯一起，讓頸圈，或者至少是它的模制表面易位到模外的調節站上，例如產品輸送裝置上。然后，這種方法為主體部位提供冷卻，在頸部與主體部位之間進行絕熱，以及對頸部進行必要的加熱和冷卻。當采用多個產品輸送裝置時，就能增加這種結晶裝置的容量。
*利用包含在有些注塑成形機內部的那些固有的加工能力，例如多面可動工作臺(見美國專利5,728,409)和連續輸送機裝置，來進行成形后的結晶。具體的說，當注塑成形機的移動工作臺是多個刻面時(三個或更多的面)，第一個工作臺用于注塑階段，并可以開始結晶，第二工作臺(如果還有，就是更多的工作臺)用于帶有冷卻或不帶有冷卻的結晶，而最后的工作臺用于部分冷卻和出模。在一個頸圈的模制表面與每一個后續的工作臺的表面轉角度對準的實施例中，前面描述過的調節技術(熱管、絕熱、擴散管等等)可用于引發或繼續頸部的結晶。在一個頸部的模制表面不與預成形坯一起輸送的實施例中，當需要時，一個與機器成為一體的，或者由外部裝置引入的調節工作臺可以為第二和以后的工作臺提供上面提到的調節操作。在一個涉及輸送機式的注塑成形裝置中，預成形坯可以沿著原來的模制芯子上的一條通道輸送，帶或不帶頸圈模制表面。在從一個注塑工作臺到出模工作臺的的輸送過程中，上述預成形坯可以由作為機器的一部分的調節工作臺對其起作用。在輸送機的末端，可以把零件彈出來，彈到產品儲藏室里，或者零件輸送裝置上。
*調節工作臺，它可以是注塑成形機的一部分，或者產品輸送裝置的一部分，或者由外部裝置引入注塑成形裝置中，能從預成形坯的內部和外部兩個方面提供控制頸部的溫度分布的裝置。石英鹵素燈或者其他加熱的燈、光束或裝置，或者電磁和微波能源都可以裝在這種工作臺里。當這種熱源工作時，將為需要的部位提供附加的熱量，以繼續或加速結晶。如果有一個冷源位于同樣的高度上，或者在熱源的后面，那么，一旦熱源撤除，它就能為需要的部位提供冷卻，并且，這種冷源還可以起冷卻加熱裝置本身，防止它過熱和損壞的作用。
*另一個成形后工藝方法的機械實施例涉及利用公知的穿梭模具，它或者借助于模板的運動，或者借助于模具底板本身的運動而運動。這樣，模具(熱的或冷的一半)就在注塑和打開之后易位，讓一體的或者引入模具中的調節工作臺在預成形坯上起作用，同時模具還可以重新夾緊，以便進行另一組預成形坯的注塑。
模外結晶按照本發明，在完成注塑階段時，可能結晶就已經開始了，而當隨后完成模內的任何一種成形后的工藝方法時，結晶可以繼續在模外進行，但仍在注塑成形裝置的內部。具體的說，預成形坯可以不用任何原始模制表面而轉移到實體模具外部的另一個工作臺上。這種轉移可以用產品輸送裝置，或者其他機械的或氣動的裝置來完成。預成形坯在模制裝置內部的模外工作臺上可以用以上所述的裝置進行局部加熱，從而有利于頸部的結晶。當需要時，這個工作臺還可以用于成形后和結晶后主體和螺紋部位的冷卻。
多重注塑及插入-模制結晶PET的薄膜(0.1-2.5mm厚)和特殊等級的PET，例如均聚物，通常要比厚膜和共聚物在較低的溫度下以較快的速度結晶。為了利用PET的這種性能，可以進行交替的模制，具體的說，是聯合注塑，邊框澆注，重復注塑和插入覆蓋模制。
*按照本發明的一個方面，順序聯合注塑的工藝方法可用于把容易結晶的塑料輸送到頸部成品部位，同時用結晶慢的聚合物灌滿主體。這種工序可以包括把一種共聚物先充滿主體區域，并粘附在模制表面上，然后，充入大量的均聚物作為原來注射的共聚物的一層，并灌滿頸部，然后，用大量共聚物迫使上述均聚物浸入要求的頸部區域，并完成預成形坯的充灌和填實。
*按照本發明的另一個方面，利用在成形過程中產生的熱量的局部結晶法可以進一步與PET或其他塑料預成形坯的所謂“重復注塑”法聯合使用。此時，第一材料，例如純PET，先注入一個模腔空間內，形成第一層。在模具冷卻之后，打開模具，把芯子部分和第一層一起移入較大的第二模腔空間內，注射后續材料，這種材料可以是，例如，回收的PET樹脂。按照本發明，頸部的局部結晶可以利用以上所述的任何方法在注射第一材料形成第一層時進行，或者在注射后續材料形成外層時進行，或者在兩個步驟中都進行。
當模制裝置具有如下列美國專利中所公開的成形后冷卻階段時，例如在5,447,426中所示的零件輸送機器人，在4,439,133中所示的轉塔模具，或者如5,728,409中所示的分度模(所有這些文獻都作為本申請的參考文獻)，對制品采用主動冷卻，則在成形步驟中開始的結晶步驟能有選擇地并且按照所希望的那樣，在成形后冷卻階段繼續或加快進行，這是依靠使預成形坯的結晶部分維持在基本上等于在模具中結晶的溫度，或者在成形后的冷卻階段足以獲得結晶的溫度下進行的。
在一個實施例中，注塑成形了一種PET預成形坯，它在主體部分是非晶體，而具有從熔融物結晶的頸部。然后，用這種預成形坯用普通的重新加熱吹制法制成具有耐熱的頸部成品的瓶子。
制造基本上是非晶體的PET預成形坯用的注塑成形裝置中包括許多在高產量(工藝循環的時間短)的條件下，改進PET熔融物在結晶之前的冷卻和凍結的特征。這些特征也應用在本發明中，以保證在短的工藝循環時間下預成形坯主體的非晶體狀態。
形成一般要進行結晶的預成形坯頸部成品的模具部位是頸圈(或其一部分)和芯子的一段(見圖1)。這些部位的熱特性可以通過許多途徑設計成在零件出模之前達到頸部完全從熔融物結晶出來的目的。在其他情況下，為了減少工藝過程的時間，從模具中取出零件時可以是剛剛開始結晶，而最大的結晶度是在成形后冷卻階段，在零件輸送機器人或在轉塔式模具或分度式模具中達到的。因此，圖1中顯示了預成形坯模具10，它包括芯子冷卻通道12，芯子冷卻管14，頸圈冷卻通道16，頸圈18，芯子20，模腔22，和圍繞著模具芯子的四周延伸的模具冷卻通道24。圖1中還顯示了PET預成形坯26，模具澆口插件28和注射噴咀30。芯子冷卻通道12包括冷卻劑進口32和冷卻劑出口34。
熔融的塑料用注射噴咀30通過澆口插件28注入模腔22內。注塑模具10的冷卻通道16、24和芯子20的冷卻通道12使熔融的塑料冷卻到固體狀態，并在注塑模具內形成預成形坯26。
在圖9中顯示得更詳細的預成形坯26包括一個底部36，一個從底部延伸上來的側壁部分38，和從側壁延伸出來的頸部40，并且該頸部最好還包括一個螺紋部分42和一個頸圈44。
按照本發明的一個實施例，在需要結晶的部分可以使熱塑料與模制表面和/或冷卻循環系統中的冷卻劑絕熱。圖2中，芯子的冷卻管14在它的靠近預成形坯頸部40的外表面上有一個新穎的絕熱套筒46，這根套筒只延伸到要結晶的那一部分的部位的外表面上，即，只靠近頸部的至少一部分。
這種絕熱套筒裝置46和48可以是一個套筒，或者是一層絕熱材料。上述絕熱裝置46位于芯子的內部，而且依靠降低熱損失而限制了冷卻液體所產生的冷卻效果。絕熱裝置46可以是芯子表面的一部分，也可以是冷卻通道表面的一部分，或者這兩者的一部分。借助于利用絕熱裝置46和48，造成了調節，降低了頸部的冷卻過程，這樣，就能在模具的閉合位置進行完全或部分的結晶。如圖2所示，絕熱裝置48可以設置在芯子的表面和/或頸圈上。
圖2A表示在冷卻管14中的內部絕熱套14’，而圖2B表示帶有金屬頂部15和一個絕熱體部分17的冷卻管14。
圖2C表示帶有金屬頂部15和一個絕熱體部分17的冷卻管14，該絕熱體部分17也可以是包括溫度傳感器100的薄膜加熱器。如圖2D所示，芯子20可以包括內槽102，可以是若干條有一個或多個頭的螺旋槽。這些內槽可以加工成芯子的內表面，以增大芯子的表面并形成紊流，這樣就能在芯子的上部達到更好的冷卻。如圖2E中所詳細表示的薄膜加熱器104可以設置在芯子的外面，它可以有一種曲折的結構，并且包括一個熱電偶。
芯子20和頸圈18上的模制表面，在要結晶的部位用絕熱材料48制成，以便使頸部40與模具芯子的冷卻通道12和頸圈的冷卻通道16絕熱。這種絕熱材料是經過選擇的，并且上述絕熱插件的厚度設計成能控制注塑成形工藝過程中的傳熱，并且能讓聚合物結晶或開始結晶。因此，圖2表示了本發明的預成形坯模具10的詳圖，其中包括了絕熱層46、48和芯子冷卻管14。在按照圖2表示的本發明的一個實施例中，絕熱裝置46、48是用于頸圈和芯子的，即，在芯子中的絕熱裝置可以在芯子內部和/或芯子外部。在本發明中，既可以采用圖2中所示的所有三種絕熱裝置，或者采用其中的至少一個或其中的任何兩個。這種絕熱裝置可以是套筒，例如用陶瓷或鈦制造的，或者任何適當的絕熱層。這種絕熱層可以用另外的耐磨層，例如金剛石之類的薄膜來保護。以下是用于本發明的芯子和/或頸圈上的，有代表性的絕熱材料用于套筒套筒不需要另外的耐磨保護層，并且如果損壞能夠更換。一般套筒的厚度可達1mm。
1.聚酰亞胺；2.鈦或鈦合金；3.玻璃—陶瓷。
用于絕熱層1.一種從下列各種聚合物中選擇的聚合樹脂聚酰亞胺、聚酰胺、聚砜、聚酰胺亞胺、聚醚砜、聚四氟乙烯聚醚酮。絕熱層可以用噴霧法制作，其厚度在10-1,000微米之間。耐磨層是另外敷設在這層絕熱層頂上的。這種絕熱層可以是美國專利5,112,025中公開的那種“類金剛石薄膜”，該文獻作為本申請的參考文獻。這種絕熱層的厚度為5-20微米。
2.在本發明的另一個實施例中，上述絕熱層是從厚度為20-1,000微米的陶瓷、瓷釉或玻璃組成的一組材料中選出來的。這一絕熱層可用鉻或其他適當的材料的薄金屬層來保護。
3.在本發明的又一個實施例中，這種絕熱層可從公知的材料中選擇，例如金屬氧化物、硅的氧化物、硅的復合氧化物，或者等離子—聚合塑料。和上面一樣，厚度可達到1,000微米，并且在其頂上可敷設一層耐磨保護層。
4.按照本發明，一種具有高耐磨性能的適當的絕熱層是氧化鋯陶瓷。通常，它不需要外加耐磨保護。
這些絕熱材料應該至少靠近預成形坯的頸部40的至少一部分，以延緩冷卻過程。圖2還表示了預成形坯模具10的頸圈中的頸圈冷卻通道16。于是，由于以上提到的絕熱手段，例如，包括套筒和/或絕熱層，預成形坯的頸部的成品部分便由于注塑步驟之后的緩慢的冷卻過程而從熔融物結晶。
按照本發明，在模具閉合位置上的溫度可以根據由任何公知的溫度傳感器所提供的信息進行局部調節。獨立的傳感器通常放在熔融物在完成冷卻步驟之后，將要變成非晶體和晶體的這一部分的附近。為了獲得最高的精度，避免在零件上的記號，本發明公開了如以上所述的在預成形坯模具的芯子和/或頸圈部分構件上，使用本技術領域公知的薄膜傳感器(見美國專利4,484,061，5,573,335，這兩篇文獻都是本發明的參考文獻)。
按照本發明的另一個實施例，模制表面的一個局部區域，例如形成頸部成品的螺紋部分和其他特征的頸圈部分，如有需要，可以在絕熱裝置之外再裝上加熱裝置。然后，這個部位的溫度就能夠進行局部的恒溫控制，以便讓聚合物結晶或開始結晶。因此，圖3表示了本發明預成形坯模具10的另一個實施例的詳圖，該模具包括位于模具的頸圈18上的預成形坯26的頸部40中的加熱裝置50。加熱裝置50可以包括在注塑工作循環中能夠開關的電加熱元件，例如線圈，帶式加熱器或筒式加熱器之類。同樣，這種加熱裝置50也可以是設置在頸圈上和夾在兩塊不導電的，即電絕緣的薄膜層之間的薄膜加熱器。
按照本發明，加熱元件還可以放置在芯子上，讓頸部在冷卻過程中加熱，結果這一部分就維持在較高的溫度，形成結晶的頸部。在一個優選實施例中，上述加熱元件是一種薄膜加熱器，在有些情況下它還包括一個薄膜溫度傳感器。因此，按照本發明，一個薄膜加熱器至少局部敷設在用于模制PET預成形坯的芯子表面上。這一方面可參考美國專利5,573,692，5,569,474，5,155,340，4,396,899，在這些文獻中公開了各種有潛力應用于和模具的芯子結合在一起，以成形PET預成形坯的薄膜加熱器。
按照本發明，利用公知的薄膜技術制成的溫度傳感器和加熱元件也可以與圖2中所示的頸圈18結合起來使用。因此，本發明教導了位于作為形成可吹制的預成形坯，例如形成具有結晶的頸部的PET預成形坯的模具的一部分的頸圈中的加熱裝置，絕熱裝置和/或溫度傳感器裝置。如圖3A所示，按照一個優選實施例，頸圈部分18包括一個帶螺紋的插件19，該插件有一個內螺紋部分21，和一個外表面23。外圓筒形部分23包括一個沉積的薄膜加熱器25，該加熱器是在兩層任何公知電絕緣材料，例如云母之間夾了一層薄的電阻層而制成的。上述插件19是用高導熱材料制成的。在有些情況下，在插件19的螺紋部分敷設了一層耐磨層19’。在另外一些情況下，薄膜加熱器25直接敷設在螺紋部分21上。此時，在加熱器上要敷設一層本技術領域公知的適當的耐磨薄膜。
按照本發明的另一個實施例，一般具有為冷卻劑流動用的循環系統的頸圈可以設計成帶有一個為傳遞熱量用的循環系統，以代替冷卻劑流動系統，或在它上面再增加上一個系統。按照本發明，熱量也可以由加熱后的流體(水、油等等)來提供，這種流體可以只在整個預成形坯的冷卻步驟中通過其他通道輸送到頸部去。在模具頸圈的加熱部分與冷卻部分之間可以加上一個熱隔斷裝置。然后，就能控制加熱部位的溫度，讓聚合物結晶或開始結晶。因此，圖4表示了另一個顯示了本發明的預成形坯模具的詳圖的實施例。圖4中顯示了包括加熱流體的循環系統52的頸圈18。圖4的模具中的分成兩半的頸圈分別是上頸圈部分18A和下頸圈部分18B。在上部18A和下部18B之間是一個熱隔斷裝置，它包括一個第一絕熱裝置54，還有一個可供選擇的，在第一絕熱裝置上方的第二絕熱裝置56。舉例來說，這兩個絕熱裝置可以是陶瓷套筒或者鈦套筒。或者，上述絕熱裝置或熱隔斷裝置可以是一層絕熱層。
頸圈可以設計成讓它帶有恒溫控制的加熱器。在模具的加熱部分與冷卻部分之間可以加入熱隔斷。然后，就可以控制加熱部位的溫度，讓聚合物結晶或開始結晶。圖5是另一個實施例，它是本發明的預成形坯模具10的一個局部視圖。圖5中，顯示了頸圈18的另一個實施例，其中的頸圈18包括了在頸圈的熱零件60和冷零件62之間的空氣絕熱裝置58。冷零件62帶有冷卻循環通道64，而熱零件60上帶有加熱裝置，例如加熱循環管路66。在模制過程結束時，可以把加熱循環管路轉換為冷卻循環通道。或者，上述冷卻和加熱通道可以是公知的熱管，以提供加熱和冷卻。
圖6是一個通過芯子20的橫斷面，表示冷卻流體68在冷卻通道69內從中央的冷卻管70中流過。如箭頭A所明白表示的，在預成形坯頸部的附近設置了一個芯子冷卻限制器72，它可以是一個絕熱裝置，例如一根套管或者芯子內部或外部的一層。
圖7表示一種熱塑性PET材料的不均勻的掃描熱量計量圖(DSC)，此圖指出了PET在冷卻過程中的性狀，顯示了一個熔融區74，一個再結晶區76，和一個玻璃化轉變區78。按照本發明的一個優選實施例，預成形坯的主體部分從熔融物迅速冷卻成非晶體，而在頸部則為緩慢的冷卻。
本發明可應用于如圖8所示的多層預成形坯，圖8中表示了一個有要結晶的頸部82的多層預成形坯80，絕熱套筒84，第一外部塑料層86，第二中間塑料層88和第三內部塑料層90，并且在芯子94中有冷卻通道92。注射噴咀96靠近模具98，在兩者之間有澆口區100。
圖9表示一個預成形坯26，它包括要結晶的頸部40，側壁部分38和底部36。緊挨在頸圈44下面的預成形坯上的部分45也可以按照本發明的一個實施例有選擇地結晶。如上所述，主體部分38和底部36都處在非晶體狀態。
圖10表示在灌滿了模具之后，預成形坯的主體部分和頸部整體溫度的變化。圖10中，下列各個縮寫的含義為Tm-塑料在充滿模具時的溫度；Tcr-塑料結晶最快時的溫度范圍；Teject-零件能出模的溫度范圍，并且包括零件能被出模的最高溫度；T1-太短而基本上不能結晶的時間段；T2-足夠長而基本上結晶的時間段。
如圖10所示，為了獲得頸部的結晶，在Tcr的溫度范圍內頸部可以遵循若干條路徑。
下面的表1是本發明三種變型的順序和時間過程的圖表。在該圖表中，各種縮寫的含義與上文中的相同，補充的縮寫含義如下S2-工作臺2；NR-頸圈；S3-工作臺3；S4-工作臺4；TO-從模具中取出零件而不放開零件。
表1
如表1所示，為了獲得本發明的特點和優點，可以很容易地舉出本發明的幾個變型。
為了使非晶體的PET熔融物結晶，必須將注塑成形零件從熔融溫度冷卻到結晶范圍，并以受控的溫度分布通過該結晶溫度范圍。結晶程度決定于通過結晶范圍的溫度分布和通過的時間長度。在結晶之后(全部或部分)，注塑成形零件將冷卻到出模溫度，這時，零件便從實際的模具中取出。按照本發明，結晶至少是在模具打開之前，在模具內開始的。一般希望頸部成品盡可能在原始的頸部成形表面內結晶，因為這樣頸部的幾何形狀的尺寸最穩定。為了實現本發明的優點和頸部的結晶，必須提供控制頸部冷卻的裝置，例如以無源的和/或有源的方式進行加熱、冷卻、絕熱或綜合這些方式。因此，很容易在注塑成形階段，或者在隨后的模具內工作臺或模具外工作臺的處理過程中，例如在產品輸送過程中，采用無源和有源的絕熱和熱隔斷。采用能形成模制表面或者能放置在模具構件的模制表面下面的薄膜加熱器和熱導體，都包括在其中。用控制輸送到出模零件的熱量，能夠加速結晶過程。當把薄膜加熱器應用于頸圈或芯子上時，它能在預成形坯的頸部形成恒定的或受控的溫度分布。同樣，為了從所要求的部位有控制地排出熱量，也可以利用熱導體，例如鈹—銅，形成一層厚度為，例如，0.1-7.5mm的導熱層。
本發明還可以包括把預成形坯轉移到模內調節工作臺，其中，用于頸部的模制表面可以在與預成形坯接觸的狀態下一起轉移，或者也可以不轉移。因此，例如，可以用把頸圈或它的模制表面易位在模具內的一個平行的位置上，也有可能用滑板或模板一部分的易位，來轉移預成形坯。在這個新的位置上，加熱/冷卻循環系統將開動，向頸圈的模制表面提供熱量。模制表面的溫度可以提高到結晶范圍中的較高點，以加速結晶，或者也可以保持其溫度，以延續結晶速率。在要求的頸部完成或部分完成結晶時，可以把頸部成品部位冷卻到尺寸穩定點，然后用單獨的，仍能在其中進行結晶和冷卻的產品輸送裝置把預成形坯從模具中取出。本發明的第二種方法涉及把預成形坯移送到模具內的另一個位置上，沒有與原來的模制表面繼續接觸的優點了。在新的模內位置上，一種為頸部和頸部—主體的界面所需要的，能進行加熱/冷卻和/或絕熱的裝置將與預成形坯接觸。這種裝置將根據需要控制頸部的溫度分布，從而控制頸部的結晶。
另一個開模后的模內結晶實施例涉及讓預成形坯留在原來的模腔內，而取出芯子和頸部的模制表面，從而把頸部成品暴露出來。一種與模具成為一體或裝入模具內的裝置將包圍要求的頸部成品(內部或外部，根據需要)，并根據需要進行加熱、冷卻和/或絕熱，以控制上述頸部的結晶，并同時防止主體部分受到有害的加熱影響。
如上所述，按照本發明，要求獲得在原始的頸部模制表面限定的范圍內的至少部分的結晶度，從而獲得最佳的頸部成品幾何形狀。它的進一步變型是頸圈或者至少它的模制表面與預成形坯一起的易位，易位到模外調節位置，例如產品輸送裝置上。然后，這個程序能對主體部位進行冷卻，在頸部與主體部位之間形成絕熱，以及對頸部進行必要的加熱、冷卻和/或絕熱。
很容易看出，本發明有無數的變型，這些變型將大大增加本發明的通用性。
應該理解，本發明不僅限于以上的說明和實施例，因為這些只能認為是對本發明的最佳實施方式的說明，并且對它的形式、尺寸、零件的布置和工作細節的改進都是容許的。本發明包括了由權利要求書所限定的處在本發明的構思和范圍內的全部改進技術方案。
權利要求
1.一種用于模制用單獨一種或多種材料制成的，具有非晶體和晶體部分的制品的注塑工藝方法，它包括下列步驟(a)將熔融的材料注入由模腔和模具芯子形成的模腔空間內；(b)使所述熔融的材料從以熔融溫度范圍為特征的熔融狀態冷卻到以玻璃溫度范圍為特征的基本上固體的狀態，同時，通過以結晶溫度范圍為特征的中間結晶狀態，其中，—所述熔融材料的至少一個第一部分是由第一溫度調節裝置使它迅速通過所述結晶溫度范圍，從熔融狀態冷卻到固體狀態，形成至少一個非晶體的第一部分；—所述熔融材料的至少一個第二部分是由第二溫度調節裝置使它比較緩慢地通過所述結晶溫度范圍，從熔融狀態冷卻到固體狀態，形成至少一個第二晶體部分；以及(c)打開所述模腔空間，以便進一步加工和輸送所述具有玻璃狀態的第一部分和至少部分處在所述結晶狀態的第二部分的模制制品。
2.如權利要求1所述的用于模制用單獨一種或多種材料制成的，具有非晶體和晶體部分的制品的注塑工藝方法，其特征在于，所述工藝方法還包括施加在所述第二部分上的溫度處理步驟，以使它保持在所述結晶溫度范圍內，以增大在所述步驟(b)中開始的第二部分的結晶度。
3.如權利要求1所述的用于模制用單獨一種或多種材料制成的，具有非晶體和晶體部分的制品的注塑工藝方法，其特征在于，所述第一和第二溫度調節裝置都位于所述模腔和所述模具芯子內。
4.如權利要求3所述的用于模制用單獨一種或多種材料制成的，具有非晶體和晶體部分的制品的注塑工藝方法，其特征在于，所述第一和第二溫度調節裝置分別靠近所述第一部分和所述第二部分。
5.一種用于注塑成形塑料制品的頸圈，它包括靠近所述塑料制品的頸部的頸圈部分，和設置在所述頸圈中的冷卻和加熱裝置。
6.如權利要求5所述的頸圈，其特征在于，它還包括靠近所述塑料制品頸部的至少一部分的絕熱體。
7.如權利要求5所述的頸圈，其特征在于，所述加熱裝置用于加熱所述頸圈的至少一部分，和所述塑料制品的附近的頸部。
8.如權利要求5所述的頸圈，其特征在于，它還包括靠近所述塑料制品的頸部的薄膜加熱器。
全文摘要
一種塑料制品，它有一個結晶部分和一個非晶體部分。這種塑料制品用把熔融的塑料注入一個預成形坯模具(10)的模腔(22)內而制成。模腔內在要成為非晶體的區域內的熱塑料迅速冷卻，而要成為晶體的區域內的熱塑料則冷卻得很慢，或者加熱。注塑成形模具還包括用于冷卻熔融塑料的冷卻通道(12、16、24)，和使得要結晶的區域與冷卻劑絕熱的絕熱套筒(46、48)。在另一個實施例中，把加熱元件放置在靠近制品要結晶的區域的預成形坯模具(10)上。
文檔編號B29C45/17GK1520989SQ0110888
公開日2004年8月18日 申請日期1998年4月9日 優先權日1997年4月16日
發明者邁克爾·科克, 邁克爾 科克, 謝德, 羅伯特·謝德, 勞拉·馬丁, 馬丁, 賽科斯, 詹姆斯·賽科斯, 丹·斯特科夫斯基, 特科夫斯基, 卡托茵, 布魯斯·卡托茵 申請人:哈斯基注模系統有限公司