CN101287580A - 模具、模具温度调整方法、模具温度调整设备、注模方法、注模机以及热塑性树脂薄板 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种模具、模具温度调整方法、模具温度调整设备、注模方法、注模机、以及热塑性树脂薄板，通过采用由一种材料制成的模具，在其注模时该材料具有能够在预定时间段内保持模具型腔温度超过树脂的玻璃化转变点的导热率，它们相协作地被配置成增强模制物品表面的可转印性，从而使得在固化之后可即刻取出该模制物品，由此加速模制循环。本发明提供一种模具，包括：配置有固定侧模具母体的固定侧半模以及配置有可移动侧模具母体的可移动侧半模；附着在所述固定侧模具母体的固定侧内衬以及附着在所述可移动侧模具母体的可移动侧内衬，所述固定侧内衬和可移动侧内衬分别具有形成型腔表面的开口侧，所述固定侧内衬和可移动侧内衬分别具有在与所述型腔表面恒定间距的位置上形成于所述内衬中的多个热媒通道，所述固定侧内衬和可移动侧内衬是矩形板形状，厚度为15到30mm，并且由热导率为20到40W/(m·K)的金属制成；分别放入在所述内衬和模具母体之间的绝热板，所述绝热板的每个具有5W/(m·K)或更低的热导率；多对热媒支管，所述热媒支管以分别与内衬的所述热媒通道连通的方式分别附着到所述内衬的与型腔表面相反的那些表面的两侧；多个保持部件，所述多个保持部件用于分别保持所述内衬的4个边的每一个，以将所述内衬固定到所述模具母体。

Description

模具、模具温度调整方法、模具温度调整设备、注模方法、注模机以及热塑性树脂薄板
技术领域
本发明涉及注模机的模具，所述模具用于模制一种由热塑性树脂制成的诸如导光板，扩散板等的薄板，所述薄板具有一个整体以大量的精细凹坑和突起图案形成的表面，并且更具体地，涉及模具、模具温度调整方法、模具温度调整设备、注模方法、注模机、以及热塑性树脂薄板，通过采用一种材料制成的模具，将上述所有这些以协作方式配置为增强模制物品表面的转印能力(transferability)，以使得固化之后将模制物品立即取出，由此加快模制循环，其中所述材料具有这样的热导率，即当在其中进行注模时，所述材料能够在预定时间段内保持超过树脂玻璃化转变点的模具型腔温度。
背景技术
在树脂填充过程中，模具内的树脂在低温下的快速固化产生模制物品的粗糙表面，所述模制物品的粗糙表面具有不足的转印能力。为了防止这种情况，提出了一种模制方法，该方法被配置为在填充树脂之前加热模具，并在其中填充树脂之后使冷却媒液体穿过所述模具内的热媒通道以快速地冷却模制物品，由此缩短模制工艺的循环时间。关于这种模塑方法，日本专利No.3601463(图2)给出一种传统实例，此实例归属于模制用于薄板形液晶显示器的导光板的方法，所述导光板具有一个整体以精细凹坑和突起图案形成的表面，并且将在后文大体上描述该生产方法。
所述模制方法是一种用于注模机的方法，被配置为：预先将用于模制14英寸或更长对角线尺寸的导光板的型腔表面加热到等于或高于玻璃化转变点的温度以获得树脂材料的良好可流动性；将熔融树脂以15cm3/s或更小的缓慢注入速度注入该型腔；注入之后，将模具型腔表面的温度降低到低于玻璃化转变温度，由此将模制物品固化；并打开模具以将模制物品从中取出。
进而，认为用此模制方法形成模具型腔表面的部分的材料优选是一种具有改进的导热性的诸如铍青铜等的材料，从而增强了型腔表面的加热速度和冷却速度，由此缩短了模制循环时间。
结果，为了在短时间内准确控制模制温度以缩短模制周期并提高图案移印精度这一主题，已经提出了：用于注模的模具，所述模具具有高温热媒的供应器械以及用于将所述高温热媒供应到模具的供应方法，中温热媒的供应器械以及用于将所述中温热媒供应到模具的供应方法，和低温热媒的供应器械以及用于将所述低温热媒供应到模具的供应方法；以及注模物品的生产方法，所述生产方法配置为将所述高温热媒供应到模具内的热媒通道以在注入熔融树脂之前提高模具的温度，接着将要注入的热媒更换为中温热媒以由此将模具温度保持在基本恒定温度，并且在注入熔融树脂之后将低温热媒供应到模具中的热媒通道以由此将模具冷却(JP-2004-322597A(图1))。
根据如日本专利No.3601463中描述的传统实例的模制方法配置为预先将模具的型腔表面加热至或高于玻璃化转变温度以获得树脂材料的良好的可流动性，以较低的注入速度将熔融树脂注入该型腔，并将模具冷却，将模制物品从中取出，结果是该方法在模制物品表面的精细再现率方面具有优良表现，但由于较长的模制周期而表现出生产能力较低的问题。
同时，根据如在JP-2004-322597A中所描述的传统实例的注模物品生产方法要求三个温度调整器械的***，协作热媒供应装置，热媒回收罐等，以将高温、中温、和低温三类热媒分别供应，从而装置数目多并且控制装置复杂。而且，由于中温热媒必须在长时间内保持供应，以通过将模具保持在中温的方式阻止由于注入工艺和保压工艺中熔融树脂引起的温度升高，并且由于根据其实施方案将模制物品冷却需要较长时间，模制循环时间大大延长，从而明显导致热媒循环量增加以及所消耗热能增加。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种模具、模具温度调整方法、模具温度调整设备、注模方法、注模机、以及热塑性树脂薄板，通过适当地采用构成模具型腔表面的材料以利用熔融树脂具有的热量将所述型腔表面加热，它们能够以协作方式保持模制物品的表面的精细再现率并缩短模制周期，并在保压工艺和冷却工艺中获得热媒供应量的更高效率，以由此节约热能。
本发明通过随后的第一至第十六实施方式解决上述问题。
第一实施方式归属于模具，包括：
配置有固定侧模具母体的固定侧半模以及配置有可移动侧模具母体的可移动侧半模；
附着在所述固定侧模具母体的固定侧内衬以及附着在所述可移动侧模具母体的可移动侧内衬，所述固定侧内衬和可移动侧内衬分别具有形成型腔表面的开口侧，所述固定侧内衬和可移动侧内衬分别具有在与所述型腔表面恒定间距的位置上形成于所述内衬中的多个热媒通道，所述固定侧内衬和可移动侧内衬是矩形板形状，厚度为15到20mm，并且由热导率为20到40W/(m·K)的金属制成；
分别放入在所述内衬和模具母体之间的绝热板，所述绝热板的每个具有5W/(m·K)或更低的热导率；
多对热媒支管，所述热媒支管以分别与内衬的所述热媒通道连通的方式分别附着到所述内衬的与型腔表面相反的那些表面的两侧；
多个保持部件，所述多个保持部件用于分别保持所述内衬的4个边的每一个，以将所述内衬固定到所述模具母体。
第二实施方式归属于第一实施方式的模具，其中所述内衬的每一个是由包括不锈钢的材料制成，而且
其中所述绝热板的每一个是由玻璃纤维加强隔热树脂或陶瓷制成。
第三实施方式归属于一种模具温度调整设备，所述设备包括：第一实施方式的模具；中温调整装置，用于将热媒的温度以热方式调整到接近模制物品的树脂的玻璃化转变点的规定温度；低温调整装置，用于将热媒的温度以热方式调整到规定低温；所述模具温度调整设备配置为有选择地在由中温调整装置以热方式调整的热媒和由低温调整装置以热方式调整的热媒之间变化，以将所选择的热媒供应到内衬的所述热媒通道，由此执行内衬的温度控制；
其中所述模具温度调整装置还包括：
多个内衬温度探测装置，分别用于探测所述固定侧半模和移动侧半模的内衬温度；
内衬温度设定装置，用于设定中温热媒温度、低温热媒温度、用于开始将熔融树脂注入所述模具的内衬温度、用于停止供应低温热媒并开始封装所述低温热媒的内衬温度、以及用于完成所注入树脂的冷却并开始打开模具的内衬温度；
内衬温度控制装置，分别用于将内衬温度控制到规定温度；
用于设定保压限制时间的计时器；
计时器，用于设定从开始保压直至热媒出口打开以将低温热媒供应到所述内衬的时间段；
计时器，用于设定从在所述内衬中封装低温热媒直至结束所述封装并且开始供应中温热媒的时间段；以及
显示装置，能够在屏幕上显示相对于内衬温度曲线的模制工艺的规定值，并能够切换屏幕以显示实际模制工艺中内衬温度的实际测量值，同时带有规定值或伴有自身实际测量值。
第四实施方式归属于采用第三实施方式的模具温度调整设备的注模方法，所述方法用于在填充熔融树脂之前加热模具的内衬并用于在填充所述熔融树脂之后冷却所述内衬，所述方法包含以下步骤：
向所述内衬提供中温热媒，所述热媒具有与Tg大致相同的温度，这里Tg是所述树脂的玻璃化转变点；
在当内衬温度达到TH＝Tg-5℃至Tg-10℃的温度时停止中温热媒的供应，其中温度TH是开始注入工艺的内衬温度；
关闭热媒出口以将所述中温热媒封装在所述内衬之中，并在此状态下由模制机开始注入以将熔融树脂注入所述模具；
开始树脂的保压，并利用所述熔融树脂的热量保持所述内衬的温度升高到TS＝Tg至Tg+10℃的温度；
从开始保压逝去规定的时间之后，打开热媒出口并将低温热媒供应到所述内衬之中以进行内衬的冷却工艺，由此以排出积聚在所述内衬的热媒通道之中的中温热媒，同时继续供应低温热媒；
在保压限制时间逝去之后，或当模具温度达到Tg或更低时，终止所述树脂的保压；
在内衬温度达到TM＝Tg-5℃至Tg-15℃之后，停止低温热媒到所述内衬的供应，并与此同时，关闭该热媒出口以将所述低温热媒封装在所述内衬之内以由此执行该内衬的退火；
当所述内衬温度达到模制物品的热变形温度TL或更低时，打开该模具将所述模制物品从中取出；并且
随后，转变到中温热媒，并打开所述热媒开口以将低温热媒从所述内衬排出，由此将所述内衬温度升高到再次开始注入工艺的温度TH。
第五实施方式归属于采用第一实施方式的模具、通过第四实施方式的注模方法生产的热塑性树脂薄板，其中所述模具上的可贴合的型腔表面的棱镜以棱镜的平均高度的90％或更高的比例转印在模制物品的表面上。
第六实施方式归属于采用第三实施方式的模具温度调整设备的模具温度调整方法，该方法包含以下步骤：
在所述注模机的所述显示装置的屏幕上，为注入工艺的每个循环显示在模制工艺中，根据第四实施方式的注模方法的实际测量的模具内衬温度；
调整规定的中温热媒温度值(THW)、低温热媒温度值(TLW)、注入开始的模具内衬温度(TH)、低温热媒供应停止温度(TM)、以及模具打开开始的内衬温度(TL)，由此以优化树脂通过注模机的模制状态以由此获得最短的模制循环时间；并且
在注入过程期间监视所述模具内衬温度。
第七实施方式归属于具有第三实施方式的模具温度调整设备的注模机，其中所述注模机包括用于设定注入/填充工艺状态的显示视图，所述显示视图可显示在所述模具温度调整设备的显示装置的相同屏幕上，并可与所述模具温度调整设备的显示装置的显示视图互换。
第八实施方式归属于第一或者第二实施方式的模具，其中所述型腔表面和热媒通道被布置为使得：
c/t≥0.58，并且p/c≤1.1
此处“c”是从每个型腔表面到相关热媒通道的中心的距离；
“t”是每个内衬的厚度；以及
“p”是所述热媒通道的间距。
第九实施方式归属于第一、第二或者第八实施方式的模具，其中在所述热媒通道和相关支管彼此连通的位置处，所述热媒通道和相关支管被布置为使得：
f≤3d
此处“d”是每个热媒通道的内径；以及
“f”是从相关支管的连通孔的远边到所述热媒通道的关闭端的深度。
第十实施方式归属于第一、第二、第八或者第九实施方式的模具，其中所述模具还包括穿过相关的其中一个所述内衬的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中所述浇口套鞘具有侧表面，在相应于相关内衬的可贴合热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处，所述侧表面形成有凹进，由此避免在所述热媒通道内发生收缩。
第十一实施方式归属于第一、第二、第八或者第九实施方式的模具，其中所述模具还包括穿过相关的其中一个所述内衬的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中所述浇口套鞘具有侧表面，在相应于相关内衬的可贴合热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处，所述侧表面形成有与所述浇口套鞘的中央轴线同心的凹槽，由此限定围绕该浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
第十二实施方式归属于第一、第二、第八或者第九实施方式的模具，其中所述模具还包括穿过相关的其中一个所述内衬的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中该内衬具有内衬孔，所述内衬孔穿过该内衬，并且所述浇口套鞘装配到所述内衬孔中，使得该内衬孔具有如此内表面，在相应于该内衬的热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处，所述内表面形成有与所述浇口套鞘的中央轴线同心的凹槽，由此限定围绕所述浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
第十三实施方式归属于第一、第二、第八或者第九实施方式的模具，其中所述模具还包括穿过相关的其中一个所述内衬的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中该内衬具有内衬孔，所述内衬孔穿过该内衬，并且所述浇口套鞘装配到所述内衬孔中，使得均在相应于该内衬的热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处，该浇口套鞘具有形成有与所述浇口套鞘的中央轴线同心的凹槽的侧表面，并且该内衬孔具有形成有也与该中央轴线同心的凹槽的内表面，从而当将所述浇口套鞘装配到该内衬孔中时，浇口套鞘的凹槽与内衬孔的凹槽共同限定围绕所述浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
第十四实施方式归属于第一、第二、第八或者第九实施方式的模具，其中所述模具还包括穿过相关的其中一个所述内衬的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中该内衬具有内衬孔，所述内衬孔穿过该内衬，并且所述浇口套鞘装配到所述内衬孔中，使得均在相应于该内衬的热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处，该浇口套鞘具有如此侧表面，该侧表面具有大外径和小外径部分以在其间形成阶形部分，并且该内衬孔也具有如此内表面，该内表面具有大内径和小内径部分以在其间形成阶形部分，从而所述浇口套鞘与内衬孔的阶形部分利用其间的位置差而共同限定围绕所述套鞘延伸的空间，并且当将所述浇口套鞘装配到该内衬孔中时，该空间限定围绕所述浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
第十五实施方式归属于第十一、第十二、第十三或者第十四实施方式的模具，其中在相应于所述内衬的热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置或者高度处，穿过该内衬的热媒通道分别设有靠近所述浇口套鞘的上游和下游侧的横向热媒通道，从而该通道分别横向地将所述热媒通道相互连通。
第十六实施方式归属于第一、第二、第八或者第九实施方式的模具，其中该模具还包括穿过相关的其中一个所述内衬的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中该浇口套鞘具有形成有凹槽的侧表面，该凹槽被定位成围绕所述浇口套鞘的中央轴线沿着热媒通道的方向彼此相对，并且该凹槽沿着基本垂直于所述热媒通道的方向定向，并且该浇口套鞘分别地形成有热媒连通通道，所述热媒连通通道穿过基本垂直于该相对凹槽的所述浇口套鞘，以由此将该凹槽相互连通，由此限定基本围绕所述浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
在权利要求1中叙述的发明在注模机中采用第一实施方式的模具，使得所述内衬被配置为分别连接到用作半模的模具母体，所述绝热板置入该内衬和模具母体之间，并且所述内衬具有多个热媒通道，所述多个热媒通道以与该内衬的型腔表面稍微分离的方式在其中形成，使得所述内衬由展现出具有较低导热率的金属制成，结果来自热熔融树脂的热量以不存在热量被内衬与流经热媒通道的热媒直接吸收并且不存在热量从内衬传导到模具母体的方式传导，并且在所有内衬上均匀扩散，由此将内衬的温度升高到稍微高于玻璃化转变点的适当数值，由此使得能够容易地将雕刻在内衬上的图案转印到模制物品上(见示例性构造#1和示例性构造#2)。
在权利要求2中叙述的发明在模具中采用第二实施方式，使得每一个内衬均由普通钢制成，并且所述绝热器也由普通耐热复合材料制成，这两种材料均易于获得并且是廉价的。
在权利要求3中叙述的发明归属于第三实施方式的模具温度调整设备，并且被配置成最优地控制第一和第二实施方式中的模具内衬温度，由此提供能够将精细凹部和突起的图案转印到模制物品的构造，并且具有模制物品的优良生产率。
在权利要求4中叙述的发明归属于第四实施方式的注模方法，并且被配置为：在比用于模制物品的树脂的玻璃化转变点稍微更低的内衬温度下注入熔融树脂；与之同时，将热媒封装到所述内衬中；转换为保压工艺，从而利用来自所述树脂的热辐射，所述内衬保持比树脂的玻璃化转变点稍微更高的温度，由此使得能够为所述精细凹部和突起的图案到模制物品上的转印准备最优温度条件(还能够通过所述内衬的位置避免温度、位置的不均应性)；并且本发明还被配置为，在冷却过程中，供应低温媒介以冷却该模具的内衬，从而通过在冷却过程中将所述低温热媒封装在该内衬中而逐渐进行冷却，并且在处于或者低于所述模制物品的热变形温度的温度下打开模具并且将模制物品取出，由此降低中温热媒和低温热媒的热能损失(见示例性构造#1、示例性构造#2以及示例性构造#4)。
在权利要求5中叙述的发明归属于采用第三实施方式的设备并且采用第四实施方式的注模方法的第五实施方式的热塑性树脂薄板，，由此能够获得具有更高转印精度的模制物品，并且具有优良生产率(见示例性构造#1和示例性构造#2)。
在权利要求6中叙述的发明是第六实施方式的模具温度调整方法，被配置为相应于所述模制工艺，在注模机的图像显示装置上显示各自温度状态，由此使得在各自工艺期间能够便于设定和监视所述内衬温度。
在权利要求7中叙述的发明被如此配置，使得用于设定注入/填充工艺状态的显示视图能够可与模具温度调整设备的显示装置的显示视图互换地在第七实施方式的注模机的图像显示装置上显示，由此提供优良的操作性能。
在权利要求8中叙述的发明归属于第八实施方式的模具，所述模具配置成建议所述热媒通道的最优位置以消除该模具内衬的型腔表面上的温度不均匀性(见示例性构造#3)。
在权利要求9中叙述的发明归属于根据第一、第二或者第八实施方式的第九实施方式的模具，并且所述模具如此配置，使得从相关支管的连通孔的远边到热媒通道的关闭端的深度被设定为可消除热媒流动失速，由此有效地避免从热媒的热传导的不均匀性并且消除所述内衬的温度不均匀性。
在权利要求10中叙述的发明归属于根据第一、第二、第八或者第九实施方式的第十实施方式的模具，并且所述模具被配置为即使热媒通道的间距较窄时，也能够避免在所述内衬的热媒通道中产生收缩，以有效地平滑热媒流动并且有效地避免热传导的不均匀性，由此展示将内衬的型腔表面温度均匀化的效果。
在权利要求11中叙述的发明归属于根据第一、第二、第八或者第九实施方式的第十一实施方式，其中该模具还包括穿过相关的其中一个所述内衬的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中所述浇口套鞘具有侧表面，在相应于相关内衬的可贴合的热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处，所述侧表面形成有与该浇口套鞘的中央轴线同心的凹槽，由此限定围绕所述浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
这样，虽然由于结构原因，构成带有在热流道的喷嘴中具有阀功能的阀门的直接浇口的所述浇口套鞘一定具有较大直径，使得对于其中具有窄间距热媒通道的内衬，采用构成带有阀门的直接浇口的所述浇口套鞘会导致该浇口套鞘与热媒通道交接，从而引起所述浇口套鞘开始阻挡该热媒通道，所考虑的本发明展示出这样的效果：为热媒通道提供迂回通道以减轻对所述内衬的热媒通道的影响，即，避免由于所述浇口套鞘使得所述热媒通道的传导阻力增加，从而降低热媒通道中流速的偏差，由此有效地保持所述内衬的温度均匀性(在该段落中指出的效果与权利要求11到16的相同)。
特别地，在所考虑的本发明中，凹槽被配置为具有与所述浇口套鞘交接或者占据所述浇口套鞘的较大的面积，由此使得能够增强对该浇口套鞘的温度调整效果，并且能够有效地以自由旋转定向组装所述浇口套鞘。
在权利要求12中叙述的发明归属于根据第一、第二、第八或者第九实施方式的第十二实施方式的模具，并且除了权利要求1、权利要求2、权利要求8或者权利要求9的效果以及共同效果之外，为所述浇口套鞘提供如此特殊效果，使得利用任意组装定向，可降低所述浇口套鞘的直径。
在权利要求13中叙述的发明归属于根据第一、第二、第八或者第九实施方式的第十三实施方式的模具，并且除了权利要求1、权利要求2、权利要求8或者权利要求9的效果以及共同效果之外，为所述浇口套鞘提供如此特殊效果，使得允许所述热媒迂回通道具有增加的截面面积以降低迂回阻力，由此使得能够提高所述内衬的温度均匀性并且利用自由旋转定向组装所述浇口套鞘。
在权利要求14中叙述的发明归属于根据第一、第二、第八或者第九实施方式的第十四实施方式的模具，并且除了权利要求1、权利要求2、权利要求8或者权利要求9的效果以及共同效果之外，为所述浇口套鞘提供如此特殊效果，使得允许所述热媒迂回通道具有增加的截面面积以降低迂回阻力，并且便于制造该热媒迂回通道，由此使得能够提高所述内衬的温度均匀性，并且利用自由旋转定向组装该浇口套鞘。
在权利要求15中叙述的发明归属于根据第十一、第十二、第十三或者第十四实施方式的第十五实施方式的模具，并且除了权利要求11、权利要求12、权利要求13或者权利要求14的效果之外，为所述浇口套鞘提供如此特殊效果，使得允许所述热媒迂回通道具有增加的截面面积以降低迂回阻力，并且便于制造该热媒迂回通道，由此使得能够提高所述内衬的温度均匀性，并且利用自由旋转定向组装该浇口套鞘。
在权利要求16中叙述的发明归属于根据第一、第二、第八或者第九实施方式的第十六实施方式的模具，并且除了权利要求1、权利要求2、权利要求8或者权利要求9的效果以及共同效果之外，为所述浇口套鞘提供如此特殊效果，使得能够保证在该浇口套鞘处具有用作支管的更宽的空间，由此使得能够有效地改进流速分布。
附图说明
图1是根据本发明实施例的模具的水平截面图，所述模具包括分别附着有内衬的固定侧半模和可移动侧半模以及模制物品；
图2是图1的模制物品的“C”部分的放大视图；
图3是从型腔侧观察的、仅仅固定侧半模的内衬的正视图；
图4是通过将图3的截面线A-A向右(顺时针)旋转而得到的截面图；
图5是通过将图3的截面线B-B向右(顺时针)旋转而得到的截面图；
图6是注模机以及模具温度调整设备的示意图，其中所述注模机上附着有图1中的模具；
图7是在根据本发明的温度控制方法中，在各自的温度调整过程中设定和指示内衬温度的显示图；
图8是用于控制图6的注模机和模具温度调整设备的控制***框图；
图9是对应于图3的D-D截面的视图，示出在热媒通道的末端的热媒输入流；
图10是对应于图3的D-D截面的视图，示出在所述热媒通道的末端的热媒输出流；
图11是所述内衬的截面图，用于说明其温度转变，分别为(a)刚好在注入熔融树脂之后，(b)在注入所述熔融树脂几秒之后；
图12是所述模具的固定侧内衬和可移动侧内衬的温度曲线的显示图，示出根据本发明的模具温度控制方法控制的实施例；
图13是改进的浇口套销的第一实施例的视图，其中图13(a)是所述浇口套销的俯视图，图13(b)是图13(a)的E-E箭头方向的截面图；
图14是改进的浇口套销的第二实施例的视图，其中图14(a)是所述浇口套销的俯视图，图14(b)是图14(a)的F-F箭头方向的截面图；
图15是改进的浇口套销的第三实施例的视图，其中图15(a)是所述浇口套销的俯视图，图15(b)是图15(a)的G-G箭头方向的截面图；
图16是改进的浇口套销的第四实施例的视图，其中图16(a)是所述浇口套销的俯视图，图16(b)是图16(a)的H-H箭头方向的截面图；
图17是改进的浇口套销的第三实施例的视图，其中图17(a)是所述浇口套销的俯视图，图17(b)是图17(a)的I-I箭头方向的截面图；
图18是改进的浇口套销的第三实施例的视图，其中图18(a)是所述浇口套销的俯视图，图18(b)是图18(a)的J-J箭头方向的截面图，图18(c)是图18(a)的K-K箭头方向的截面图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明的模具内衬的配置的实施例、具有所述内衬的模具(内衬)的温度调整设备、以及所述模具(内衬)的温度调整方法，所述实施例是一个实例，其中在注模机的模制工艺中固定侧半模的内衬和可移动侧半模的内衬两者均使用水作为热媒。
图1是其上分别附着有内衬的固定侧半模和可移动侧半模的水平截面图，以及模制物品的水平截面图；图2是图1中的模制物品的“C”部分的放大图；图3是从型腔侧观察的、仅仅固定侧半模正视图；图4是通过将图3的截面线A-A向右(顺时针)旋转而得到的截面图；图5是通过将图3的截面线B-B向右(顺时针)旋转而得到的截面图；图6是注模机以及模具温度调整设备的示意图，其中所述注模机上附着有图1中的模具。
图7示出在各自的模制工艺中内衬48、58的规定温度值的显示图的实例；图8是用于控制图6的注模机和模具温度调整设备的控制***框图；图9是对应于图3的D-D截面的视图，示出在热媒通道的末端的热媒输入流；图10是对应于图3的D-D截面的视图，示出在所述热媒通道的所述末端的热媒输出流；图11是所述内衬的截面图，用于说明其温度转变，分别为刚好在注入熔融树脂之后，以及在注入该熔融树脂几秒之后；以及图12是同时显示实际测得固定侧内衬和可移动侧内衬的温度曲线的显示图的实例。
此外，图13至图18是根据本发明的改进的浇口套销的说明性视图。
首先将参考图1至图5和图9至图12描述模具和内衬的组成和功能。图1是在模具打开位置中相互分离的固定侧半模和可移动侧半模的水平截面图，并且是在将模制物品50置于所述固定侧半模和可移动侧半模之间的状态中从上方观察到的。参考数字48代表附着于用作固定侧半模的模具母体(mold master)4的内衬(也称为“芯板”)，而参考数字58代表附着于用作可移动侧半模的模具母体5的内衬。
固定侧内衬48以将所述内衬的四个边缘分别由四个保持部件42保持的方式固定到模具母体4，由此即使当该内衬由于受到重复加热和冷却而伸展或收缩时，也能够通过缓解所述内衬保持部分处的扭曲，而适应内衬48的扭曲。类似地，可移动侧内衬58以将所述内衬的四个边缘分别由四个保持部件43保持的方式固定到模具母体5，由此即使当该内衬由于受到重复加热和冷却而伸展或收缩时，也能够通过缓解所述内衬保持部分的扭曲，而适应内衬58的扭曲。
当内衬48和内衬58分别附着于相关模具母体时，该内衬的打开侧分别充当型腔的两侧，而用于保持固定侧内衬48的四个边缘的四个保持部件42的突起部分分别限定型腔的边缘。内衬48和内衬58两者均由具有热导率20到40W/(m·K)的金属材料(例如不锈钢)制成，并为矩形板状，厚度为15到30mm，并具有多个热媒通道(也称为“温度调整管道”)48a、58a，所述热媒通道贯穿且平行地以距离所述板的型腔表面恒定间距分别形成于该板内。模具母体4和内衬48之间以及模具母体5和内衬58之间放置的分别是绝热板38、39(每个所述绝热板由例如玻璃纤维加强隔热树脂或陶瓷制成)，每一个所述绝热板具有的热导率为5W/(m·K)或更低。内衬48、58都是由普通不锈钢制成，而绝热板38、39都是由普通耐热复合材料制成，两者均可方便获得并且是廉价的。
如图2所示，在内衬48或内衬58的型腔侧的整个表面上形成的是类似棱镜的精细的凹坑和突起的图案，所述凹坑和突起的节距为b＝20到100μm，高度为h＝10到100μm。内衬48和内衬58分别连接到模具母体4和模具母体5，之后将模具夹紧并将熔融树脂注入其中，由此模制具有对角线尺寸为17英寸或者更长的薄板形状的矩形物品50(具有3mm或者更低的厚度)，即用于液晶显示器等中的导光板或者扩散板。并不限制于以上述方式在内衬表面上直接形成的类似棱镜的精细凹坑和突起的图案，在金属薄板上形成凹坑和突起的图案，并且将该金属薄板与内衬48或者内衬58的表面接触或者将该金属薄板置于内衬48或者内衬58的表面上从而使该图案被带至型腔侧也是可能的。所需的模制精度是：内衬48或者内衬58的凹坑和突起的图案被转印到模制物品50的一侧，从而使得在模制物品表面上的所述棱镜具有为模具型腔表面上的棱镜的平均高度的90％或者更高的平均高度。
内衬48和内衬58每一个均具有一对支管49、49，所述该对支管49、49在两个侧边处连接到内衬并且与所述型腔相反，从而使得支管49、49被放置成分别与内衬48、58的热媒通道48a、58a连通，并且，如图4所示，热媒通道48a、58a贯通地形成，使得对于相关内衬的厚度“t”，从所述型腔表面到热媒通道48a、58a的中心的距离“c”满足c/t≥0.58的关系，并且对于热媒通道48a、58a的间距“p”满足p/c≤1.1的关系。
在与所述型腔表面相反的内衬48、58的两个边缘处，用于向热媒通道48a、58a供应热媒(热水、冷水)的流入侧支管49以及流出侧支管49被分别固定地设置。流入侧支管49具有进口并且流出侧支管49具有出口，所述进口和出口位于同一侧上(热媒的供应方向与热媒的排出方向相反，如图3中的箭头所示)，并且热媒通道48a、58a中的每相邻的两个分别利用有关连接孔48b、58b相互连通，使得连接孔48b、58b分别通过密封59以流体密封方式与支管49的连通孔49a连通。虽然当内衬的热媒通道具有较窄的排列间距时，不存在装配密封圈以用于将所述热媒通道的各个进口和出口与所述支管密封的空间，但是能够通过以上方式经由密封圈将两个热媒通道连接到所述支管的一个孔而降低热媒通道的排列间距。
如图9和10所示，在内衬48、58的热媒通道48a、58a分别与支管49连通的位置处，形成如由箭头流线示意的关系f≤3d，其中“d”代表热媒通道48a、58a的每一个的内径，并且“f”代表从连接孔48b的远边到热媒通道48a、58a的每一个关闭端的深度，使得热媒流动不会停止，因为逆流被有利地会聚到流入侧(图9)和流出侧(图10)的主流中，由此使得内衬48、58的温度分布均匀化。
如图5所示，当固定侧内衬48具有多个浇口套鞘68，所述浇口套鞘68埋于该固定侧内衬48中以允许通过连接到用作固定侧半模的模具母体4的热流道14馈送的熔融树脂经过时，因为热媒通道48a如此多并且其间具有窄的间距，所以埋于内衬48中的浇口套鞘68与通过内衬48贯穿地形成的热媒通道48a有可能相互交接。因为当热媒通道48a之间的间距被加宽时或者当浇口套鞘68仍会引起热媒通道48a收缩时，有可能在这些部分处干扰内衬48的温度分布的均匀性，每一个浇口套鞘68均具有分别形成有凹部68a的两侧，由此在不加宽热媒通道48a间距的情况下，可避免所述热媒通道48a的显著收缩。
参考图6解释注模机1的模具夹紧设备和注入单元10的构成，以及模具温度调整设备30。首先解释模具夹紧设备的构成。模具夹紧设备被构造成包括基部18，所述基部18具有固定于其上的固定印模2；该固定印模2具有连接到其上模具母体4，所述模具母体4用作设有内衬48的固定侧半模；并且与模具母体4相对、用作设有内衬58的可移动侧半模的模具母体5被连接到可移动印模3，该可移动印模通过置于基部18上的导轨19引导并且以与固定印模2相对的方式通过线性轴承移动。液压致动的液压缸22被用于移动可移动印模3(用于打开和关闭模具的运动)。注意能够采用电动滚珠螺丝等代替液压致动。
多个系杆15被直接地连接到在多个模具夹紧缸2a中滑动的滑块16，所述多个模具夹紧缸2a包括在固定印模2的内部，每一个系杆15具有形成有螺丝凹槽的一端，并且系杆15分别地穿过可移动印模3的通孔，使得置于可移动印模3的与模具相反的一侧处的多个对开螺母17与系杆15的螺丝凹槽15a接合，由此沿系杆拉动方向将可移动印模固定和约束到该系杆。配置成遵循来自注模机控制设备20的命令的油压转换阀21被设置用于改变油压以示例性地驱动液压缸22和模具夹紧缸2a。
用作固定侧半模的模具母体4的内衬48的热媒通道48a和用作可移动侧半模的模具母体5的内衬58的热媒通道58a分别连通模具温度调整设备30的热媒出口和进口。为了快速地导热以由此快速加热和冷却模具型腔表面，分别在尽可能地靠近内衬48、58的位置处设置热媒的转换阀。在内衬48的型腔表面上设置有与所述内衬48的型腔表面接触的温度传感器65，并且同样地温度传感器66也被接触地设置在内衬58的型腔表面上。温度传感器65、66探测到的温度信号被送至注模机控制设备20的模具温度控制单元45，从而根据模制条件，内衬48、58的温度被控制为相同或者单独地控制。
注入单元10为电动式的。设置有与注塑缸6成一体的框架6a，所述注塑缸6具有注入喷嘴，在注入操作期间，该注入喷嘴抵靠用作固定侧半模的模具母体4的树脂进口，并且框架6a具有在注塑缸6的中心线的两侧处对称地联结于该框架6a的一对伺服电动机12、12，并且伺服电动机12、12具有输出轴，该输出轴具有分别地直接连接于所述输出轴的滚珠螺丝轴8、8。该注入单元还包括以自由旋转、并且被运动框架27约束于轴向的方式设置的注入螺丝7，并且该注入螺丝7被直接连接到固定地设置在运动框架27的中心处的注入螺丝旋转驱动马达13的输出轴，从而注入螺丝实现了在注塑缸6中的树脂的转动馈送和塑化。
运动框架27具有对称地联结到所述运动框架27的一对滚珠螺母9、9，并且滚珠螺丝轴8、8分别地与滚珠螺母9、9啮合。该对伺服电动机12、12被同步地和旋转地驱动从而使得注入螺丝7在注塑缸6中轴向推进和后退以执行树脂注入操作。
注入单元10被配置成当将用作固定侧半模的模具母体4和用作可移动侧半模的模具母体5相互夹紧时将熔融树脂注入由内衬48和内衬58限定的型腔中。在冷却和固化模制物体之后，用作可移动侧半模的模具母体5被从到用作固定侧半模4的夹紧联接中释放出来，并且利用液压缸22的移动操作从用作固定侧半模的模具母体4分离，由此允许模制物体被取出。
注模机控制设备20被配置成根据用于模制过程的程序按照以下方式提供指令：致动油压转换阀21以将液压油馈送到对应于注模机1的过程的各自液压缸；向伺服电动机12、12供应电流以驱动注入单元10的注入，从而使注入螺丝7前进和后退；并且向注入螺丝7的注入螺丝旋转驱动马达13供应电流以将树脂塑化。
下面将解释模具温度调整设备30。它包括低温水槽23，该低温水槽23是在内部包括热媒管道的热交换器，冷却媒介通过该热媒管道流通以将低温水调整为规定的低温。低温水槽23具有连接于所述低温水槽23以用于探测低温水槽23中的水温的低温水温度传感器63，并且所探测的数值的信号由模具温度控制单元45接收，模具温度控制单元45则顺次控制冷却媒介量以将水温保持在规定温度。该设备还包括：置于联接到低温水槽23的馈送侧管道31a和低温水管道31b之间的低温水泵26；置于低温水管道31b和管道31c之间的低温水泵29；以及在管道31c和供应管道31e之间的打开/关闭阀52；并且供应管道31e被联接到用于内衬48的热媒通道48a的支管49。
该模具温度调整设备还包括置于管道31c和供应管道32之间的打开/关闭阀56，供应管道32被连接到用于热媒通道58a的支管49。该设备另外包括：自内衬48的返回侧管道35a和自内衬58的返回侧管道33，这些管道均被直接会聚并且连接到管道35c；在管道35c和联接到低温水槽23的管道之间的打开/关闭阀55；以及在管道35c和联接到中温水槽24的管道35b之间的打开/关闭阀54。
中温水槽24是在内部包括热媒管道的热交换器，热媒通过该管道流通以将中温水调整为规定的中温，并且具有连结到水槽自身以用于探测所述中温水的温度的中温水温度传感器64。中温水温度传感器64探测中温水槽24中的水温，并且所探测的数值的信号被模具温度控制单元45接收，模具温度控制单元45则顺次控制通过中温水槽24的热媒管道的热媒量以将中温水的温度保持在规定温度。中温水槽24具有连接于所述中温水槽24的中温水供应管道41，中温水供应管道41具有连结于其上的中温水泵28以用于循环所述中温水，并且中温水供应管道41经由打开/关闭阀57被连接到供应管道31e，并且因此连接到用于内衬48的热媒通道48a的支管49。
而且，中温水供应管道41经由打开/关闭阀53连接到供应管道32，供应管道32联接到用于内衬58的热媒通道58a的支管49，而自内衬58的热媒通道58a的返回侧管道33先被连接到自内衬48的热媒通道48a的返回侧管道35a，并且然后再次分支为管道35b、35c，以使得在管道35b中的被排放的返回水经由打开/关闭阀54被返回到中温水槽24中，并且在管道35c中的被排放的返回水经由打开/关闭阀55被返回到低温水槽23中。同样当打开/关闭阀52、56被关闭并且打开/关闭阀57、53被打开，使得中温水被供应到内衬48、58中时，使得从内衬48、58被排放的水通过返回侧管道35a、33，并且此后，当打开/关闭阀54被打开时，经由管道35b返回到中温水槽24中，并且当打开/关闭阀55被打开时，返回到低温水槽23中。
关闭打开/关闭阀52、56，打开打开/关闭阀53、57，并且旋转中温水泵28，允许中温水流经热媒通道48a、58a以加热内衬48、58。此时，当低温水泵26被保持旋转以使得水经由低温水管道31b通过水压调节阀61从而由此保持较高地设定水压，这种水压经由回收槽25通过联接管道36被传递到中温水槽24，由此使得能够增加所述中温水的饱和蒸汽压力以调节并保持该中温水的温度为100℃或者更高。
通过关闭打开/关闭阀53、57并且停止中温水泵28，同时将中温水注入热媒通道48a、58a中以将所述中温水封装在内衬48、58中而进行自然退火，这也是可能的。此时，打开打开/关闭阀52、56允许低温水逆流到内衬48、58的热媒通道48a、58a中以将所述内衬48、58冷却。
经由管道44连接到中温水槽24的回收槽25是在中温水和低温水之间的平衡槽并且具有竖直柱形，该平衡槽具有比内衬48、58的热媒通道48a、58a的容量、中温水的中温水供应管道41中的容量、在与供应管道41的联接部分之后的供应管道31e、32、返回侧管道33、35a的容量、以及分支到中温水侧的管道35b中的容量的总和更大的容量，该平衡槽在其上部具有自连接到中温水槽24的管道44的进口，并且在其下部具有连接到通向低温水槽23的联接管道36的低温水进口，并且该平衡槽设有用于限制容纳在平衡槽自身中的中温水与低温水相混合的装置。
当在内衬48、58的热媒通道48a、58a中将热媒从中温水转换为低温水时，将中温水收集回中温水槽24中，同时关闭打开/关闭阀55并且打开打开/关闭阀54，并且同时利用设于内衬48、58的型腔表面上的温度传感器65、66监视热媒的更换状态，并且当温度传感器65、66探测到热媒通道48a、58a中的中温水已经被低温水更换时，打开打开/关闭阀55并且关闭打开/关闭阀54以停止收集中温水并且使低温水逆流。被收集到中温水槽24中的超出量的中温水被馈送到回收槽25，并且馈送到回收槽25的具有该量的低温水通过水压调节阀61从回收槽25被返回到低温水槽23中。
如图6所示，在模具温度调整设备30中打开/关闭阀52到57的打开和关闭由模具温度控制单元45控制，模具温度控制单元45在内部被包括在注模机控制设备20中并且与所述模制机控制相协作。图8是控制***的框图，其中：相互接触的构件方框以及利用双线连接的方框示意这些方框是彼此机械地和内部地包括或者接近的；粗线示意利用热媒管道的连接；并且细线示意电信号线和电流导线。注意在图8中的构件方框中标注的名称是以功能方式表达的，从而这些名称中的一些并不与上述的那些完全相同。
模具温度控制单元45在内部具有控制处理单元(CPU)、用于在其中存储规定数值、实际测得数值、显示图像等的存储装置、输入和输出电路等。而且，在操作员可视的位置处设置有注模机控制设备20的图像显示装置(图像面板)46，从而利用并不限制于模制机控制的显示视图切换操作，显示在模制过程中模具温度控制单元45的控制所要求的内衬48、58的温度的规定数值、实际测得数值等。热媒温度设定装置47靠近图像显示装置46设置。图7示出在各自模制过程中，内衬48、58的温度的规定数值的显示视图的实例，并且图12示出了显示视图的实例，该显示视图同时显示了固定侧内衬48和可移动侧内衬58的实际测量温度以及由此实际测量温度所构成的温度曲线。
在模具温度控制单元45中，将分别用于探测内衬48、58的温度的温度传感器65、66的探测数值与在各自过程中模具内衬温度的规定数值相比较，使得当内衬温度与规定数值一致时，模具温度控制单元指令注模机控制设备20转换到下一模制过程，并且指令模具温度调整设备30改变馈送到内衬48、58的热媒或者设定计时器，用于确定在加热过程和冷却过程之间改变的时刻。
参考图6、7和图8解释注模机的模制过程和与之协作的模具温度调整设备30的过程与功能。在从模具关闭到模具夹紧的过程期间，模具温度调整设备30的打开/关闭阀53、57、54被打开，并且打开/关闭阀52、56、55被关闭，以由此将中温水槽24中的中温水供应到内衬48、58中。假设Tg代表树脂的玻璃化转变点，将中温水槽24中的中温水调整为与Tg基本相同的温度，并且将此中温水供应到内衬48、58，并且当内衬48、58的温度传感器65、66已经探测到TH＝Tg-5℃到Tg-10℃的规定温度时，开始填充熔融树脂。当内衬48、58的温度已经达到TH时，对模制机的注入单元10进行操作，以在打开/关闭阀53、57、54关闭、中温热媒的供应停止、热媒进口关闭、并且中温水被保持封装在热媒通道48a、58a中的状态下注入，使得所述熔融树脂被填充到由内衬48、58限定的型腔中。
利用注入的熔融树脂的热量，内衬48、58的温度被升高到Ts＝Tg到Tg+10℃的温度，并且保压过程开始。被封装的中温水得以保持，以使得内衬48、58的温度自然地和逐渐地降低；在从保压开始的规定时间(由低温媒介转换定时器S1规定的)逝去之后，打开/关闭阀54被打开并且打开/关闭阀52、56被打开，以将在内衬48、58的热媒通道48a、58a中积聚的中温水和管道中的中温水排放和收集到中温水槽24中，同时将低温水供应到内衬48、58中；并且当内衬48、58和管道中的中温水被收集时，打开/关闭阀55被打开并且打开/关闭阀54被关闭以继续供应低温热媒，由此进行内衬48、58的冷却过程。
在从保压开始的规定时间(由保压过程限制定时器SH规定的)逝去之后，或者当内衬48、58的温度传感器65、66已经探测到内衬温度已经达到Tg或者更低时，树脂保压结束。接下来，当温度传感器65、66已经探测到内衬48、58的温度已经达到低温热媒供应停止/封装开始温度TN＝Tg-5℃到Tg-15℃时，打开/关闭阀52、56被关闭以停止将低温水供应到内衬48、58中，并且与之同时地，打开/关闭阀55被关闭以将所述低温水封装在内衬48、58中，以开始退火。当温度传感器65、66的探测温度已经达到内衬温度，即作为打开模具的起始点的热变形温度TL或者更低时，打开模具以将模制物体从模具中取出，随后开始封装低温水；并且在规定时间(由中温媒介转换定时器S2规定的)逝去之后，打开/关闭阀53、57被打开以转换为供应中温水，由此从内衬48、58和供应与排放管道排放低温热媒；并且当低温水被基本收集时，打开/关闭阀54被打开并且打开/关闭阀55被关闭以继续供应中温水，由此将内衬48、58的温度升高到用于开始下一次填充和模制循环的内衬温度TH。
以此方式，当内衬48、58的温度稍微低于用于模制物体的树脂的玻璃化转变点Tg时，进行熔融树脂的注入，同时将热媒封装在内衬中以转换为保压过程，使得内衬利用来自树脂的热辐射，保持比树脂的玻璃化转变点稍微更高的温度，由此使得能够准备用于将精细凹坑和突起的图案转印到模制物体上的最优温度条件(并且也使得能够避免内衬温度的不均匀性)；并且在冷却过程中，低温媒介被供应到内衬中以使其冷却，并且在此冷却期间，低温热媒被封装在内衬中以使得冷却逐渐地进行，从而在比模制物体的热变形温度更低的温度(50到60℃)下将模具打开以从其中取出模制物体，从而导致用于具有低至100℃的Tg的树脂例如COP(环烯烃聚合物)树脂的中温热媒和低温热媒的热能损失降低。
内衬48、58分别被配置成联结到用作半模的模具母体4、5，绝热板38、39置于所述半模之间，并且内衬48、58具有以与内衬48、58的型腔表面稍微分离的方式在所述内衬中形成的多个热媒通道48a、58a，使得内衬由展现出具有较低导热率的金属(具有20到40W/(m·K)的热导率的不锈钢)制成，导致来自热熔融树脂的热量以不存在热量被流经热媒通道48a、58a的热媒直接吸收、并且不存在热量从内衬48、58传导到模具母体4、5的方式传导，并且在所有内衬48、58上均匀扩散，由此将内衬48、58的温度升高到稍微高于玻璃化转变点的适当数值，由此使得能够容易地将分别在内衬48、58上雕刻的图案转印到模制物品上。
参考图11，将由具有20到40W/(m·K)的热导率的不锈钢制成的内衬预先升温至TH(TH＝Tg-5℃到Tg-10℃)的温度，使得粗线T1代表刚好在注入填充之后的状态，此时内衬的温度被升高到Ts且超过Tg，并且在图11(b)中的粗线T1’代表在注入填充之后一到两秒的状态，此时内衬的温度仍被保持在Tg，使得在内衬的型腔表面上形成的精细图案能以优良精度转印。依次地，在由具有40到50W/(m·K)的热导率的碳钢制成的内衬的情形中，虽然刚好在注入填充之后，如细线T2所示，利用熔融树脂将内衬温度升高到Tg附近，由熔融树脂提供的热量立即被内衬吸收使型腔表面的温度突然地降低，从而在注入填充之后的一到两秒内，型腔表面的温度T2’降低至TH附近，从而与优良精度的转印范围的产生了偏差，，由此不能以优良精度转印形成在内衬的型腔表面上的精细图案。
注意构成热流道14的浇口的构件包括如上所述的浇口套鞘68。所述浇口套鞘68联结到内衬48，以定位热流道14的喷嘴，并且分别地与热流道14的喷嘴相结合构成用作树脂引入通道的浇口。
虽然通过提供与型腔表面接触以消除另外保留在模制物体上的熔渣等的喷嘴的阀门，能够有利地提高树脂产量并且省去后处理过程，但是接下来它要求带有用于热流道14的喷嘴的、具有阀功能的阀门的直接浇口14a靠近型腔设置，以避免熔渣的产生，使得由于结构原因，与带有阀门的该直接浇口14a关联的浇口套鞘具有比图5所示的浇口套鞘68更大的直径。
这样，在采用与带有用于内衬48的阀门的直接浇口相应的较大直径的浇口套鞘的情形中，其中该内衬48包括具有较窄间距的热媒通道48a，所述通道和浇口套鞘相互交接，由此带来了这样的问题，即如何使用具有较大直径的浇口套鞘而不减弱用于将内衬48的温度分布均匀化的热媒通道48a的功能。
因此将参考图13到18解释与带有可在本发明中使用的阀门的直接浇口14a相对应的改进浇口套鞘的实施例。
虽然与具有阀门的直接浇口相对应的浇口套鞘和热媒通道48a以当所述浇口套鞘如上所述被用于内衬48时浇口套鞘阻挡热媒通道的方式相互交接，但是将在下面描述的实施例的改进的浇口套鞘展现出如下公共效果：树脂的生产率被有利地提高，并且可以有利地省去后处理过程；并且另外地，提供用于热媒通道48a的迂回通道以减轻对于所述内衬的热媒通道48a的影响，即，避免由于所述浇口套鞘而增加热媒通道48a的传导阻力，从而降低在热媒通道48a中的流速偏差，由此有效地保持内衬48的温度均匀性。
图13示出改进的浇口套鞘的第一实施例，其中图13(a)是该浇口套鞘的俯视图，所述浇口套鞘采用具有带阀门的直接浇口的热流道，并且图13(b)是沿着图13(a)的E-E箭头方向的视图。
该实施例包括用于熔融树脂的浇口套鞘168，所述浇口套鞘168具有形成有凹槽168a的侧表面，所述凹槽168a与浇口套鞘的中央轴线X同心，并相应于内衬48的热媒通道48a与该浇口套鞘交接的位置或者高度的，由此限定围绕浇口套鞘168延伸的热媒迂回通道101。
对于具有内衬48的热媒通道48a的间距的一倍或者多倍的直径的浇口套鞘168，在靠近沿着厚度方向相应于内衬48的热媒通道48a的位置，在浇口套鞘168的侧表面上形成凹槽168a，从而凹槽168a具有为每一个热媒通道48a截面面积的一倍或者多倍的截面面积。
即，用于温度调整的热媒通道48a以与所述窄间距基本平行的方式设置在内衬48中，并且浇口套鞘168被置于穿过内衬48的构造中。浇口套鞘168具有形成有凹槽168a的侧表面，所述凹槽168a与浇口套鞘168的中央轴线X同心并且靠近内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘168交接的位置，从而当将浇口套鞘168置于内衬48中时，凹槽168a限定热媒迂回通道101。
在该实施例的浇口套鞘168的情形中，从浇口套鞘168上游的热媒通道48a流动来的热媒在与浇口套鞘168交接的位置处流入所述热媒迂回通道101中，由此围绕浇口套鞘168迂回。热媒迂回通道101具有连接到位于浇口套鞘168下游的热媒通道48a的下游部分，从而热媒流出迂回通道并且被分配到热媒通道中。这能够减轻由于浇口套鞘168引起的热媒流速偏差，由此能够保持内衬的温度分布均匀性。
而且，除了上述公共效果外，凹槽168a被配置成具有与浇口套鞘168的较大交接面积或者在浇口套鞘168上占据的较大的面积，由此能够增强对于浇口套鞘168的温度调整效果并且能够以自由旋转定向组装浇口套鞘168，由此能够有效地提供浇口套鞘而不考虑其与热媒通道的位置关系。
图14示出改进的浇口套鞘的第二实施例，其中图14(a)是该浇口套鞘的俯视图，并且图14(b)是沿着图14(a)的F-F箭头方向的视图。
该实施例包括用于熔融树脂的浇口套鞘268，并且内衬48具有内衬孔248，所述内衬孔248穿过所述内衬，并且浇口套鞘268装配于所述内衬孔248中，使得内衬孔248具有形成有凹槽248a的内表面，所述凹槽248a与浇口套鞘268的中央轴线X同心，并相应于内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘268交接的位置或者高度，由此限定围绕浇口套鞘268延伸的热媒迂回通道102。
对于具有内衬48的热媒通道48a的间距的一倍或者多倍的直径的浇口套鞘268，在靠近沿着厚度方向相应于内衬48的热媒通道48a的位置，在穿过内衬48的内衬孔248的内表面上形成凹槽248a，从而凹槽248a具有为每一个热媒通道48a截面面积的一倍或者多倍的截面面积。
即，用于温度调整的热媒通道48a以与所述窄间距基本平行的方式设置在内衬48中，并且浇口套鞘268被置于穿过内衬48的构造中。其中装配浇口套鞘268的内衬48的内衬孔248具有形成有凹槽248a的内表面，所述凹槽248a与浇口套鞘268的中央轴线X同心，并且靠近内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘268交接的位置，从而当将浇口套鞘268置于内衬48中时，凹槽248a限定热媒迂回通道102。
在该实施例的浇口套鞘268的情形中，从所述浇口套鞘上游的热媒通道48a流动来的热媒在与浇口套鞘268交接的位置处流入热媒迂回通道102中，由此围绕浇口套鞘268迂回。热媒迂回通道102具有连接到位于浇口套鞘268下游的热媒通道48a的下游部分，从而热媒流出迂回通道并且被分配到热媒通道中。这能够减轻由于浇口套鞘268引起的热媒流速偏差，由此能够保持内衬48的温度分布均匀性。
而且，除了上述公共效果外，还可以减小浇口套鞘268的直径，同时使得能够以自由旋转定向组装浇口套鞘268，由此能够有效地提供浇口套鞘268而不考虑其与热媒通道48a的位置关系。
图15示出改进的浇口套鞘的第三实施例，其中图15(a)是该浇口套鞘的俯视图，并且图15(b)是沿着图15(a)的G-G箭头方向的视图。
该实施例包括用于熔融树脂的浇口套鞘368，并且内衬48具有内衬孔348，所述内衬孔348穿过内衬，并且浇口套鞘368装配于所述内衬孔348中，使得均相应于内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘368交接的位置或者高度，浇口套鞘368具有形成有凹槽368a的侧表面，所述凹槽368a与浇口套鞘368的中央轴线X同心，并且内衬孔348也具有形成有凹槽348a的内表面，所述凹槽348a也与所述中央轴线X同心，从而当将浇口套鞘368装配到内衬孔348中时，浇口套鞘368的凹槽368a和内衬孔348的凹槽348a共同限定围绕浇口套鞘368延伸的热媒迂回通道103。
对于具有内衬48的热媒通道48a的间距的一倍或者多倍的直径的浇口套鞘368，在靠近沿着厚度方向相应于内衬48的热媒通道48a的位置，分别地在浇口套鞘368的侧表面上和在穿过内衬48的内衬孔348的内表面上形成凹槽368a、348a，从而这些凹槽共同具有为每一个热媒通道48a截面面积的一倍或者多倍的截面面积。
即，用于温度调整的热媒通道48a以与所述窄间距基本平行的方式设置在内衬48中，并且浇口套鞘368被置于穿过内衬48的构造中。均在相应于内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘368交接的位置或者高度，并且靠近内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘368交接的位置，浇口套鞘368具有形成有凹槽368a的侧表面，所述凹槽368a与浇口套鞘368的中央轴线X同心，并且内衬孔348具有形成有凹槽348a的内表面，从而当将浇口套鞘368装配到内衬孔348中时，浇口套鞘368的凹槽368a和内衬孔348的凹槽348a共同限定围绕浇口套鞘368延伸的热媒迂回通道103。
在该实施例的浇口套鞘368的情形中，从浇口套鞘上游的热媒通道48a流动来的热媒在与浇口套鞘368交接的位置处流入热媒迂回通道103中，由此围绕浇口套鞘368迂回。热媒迂回通道103具有连接到位于浇口套鞘368下游的热媒通道48a的下游部分，从而热媒流出迂回通道并且被分配到热媒通道中。这能够减轻由于浇口套鞘368引起的热媒流速偏差，由此能够保持内衬48的温度分布均匀性。
而且，除了上述公共效果外，允许热媒迂回通道103具有增加的截面面积从而降低迂回阻力，由此使得能够改进内衬48的温度均匀性并且以自由旋转定向组装所述浇口套鞘，由此能够有效地提供浇口套鞘368而不考虑其与热媒通道热媒通道48a的位置关系。
图16示出改进的浇口套鞘的第四实施例，其中图16(a)是该浇口套鞘的俯视图，并且图16(b)是沿着图16(a)的H-H箭头方向的视图。
该实施例包括用于熔融树脂的浇口套鞘468，并且内衬48具有内衬孔448，所述内衬孔448穿过该内衬，并且浇口套鞘468装配于内衬孔448中，使得均相应于内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘交接的位置或者高度，浇口套鞘468具有带有大外径和小外径部分以在其间形成阶形部分468a的侧表面，并且内衬孔448也具有带有大内径和小内径部分以在其间形成阶形部分448a的内表面，从而浇口套鞘468和内衬孔448的阶形部分468a、448a利用其间的位置差共同限定围绕所述浇口套鞘的空间，并且当将浇口套鞘468装配到内衬孔448中时，该空间限定围绕浇口套鞘468延伸的热媒迂回通道104。
对于具有内衬48的热媒通道48a的间距“p”的一倍或者多倍的直径的浇口套鞘468，在靠近沿着厚度“t”方向相应于内衬48的热媒通道48a的位置，由浇口套鞘468的阶形部分468a和内衬孔448的阶形部分448a共同限定的围绕浇口套鞘468的空间形成热媒迂回通道104，从而该空间具有为每一个热媒通道48a截面面积的一倍或者多倍的截面面积。
即，用于温度调整的热媒通道48a以与所述窄间距基本平行的方式设置在内衬48中，并且浇口套鞘468被置于穿过内衬48的构造中。相应于内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘468交接的位置或者高度，浇口套鞘468具有带有大外径和小外径部分以在其间形成阶形部分468a的侧表面。而且，相应于内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘交接的位置或者高度，内衬孔448也具有带有大内径和小内径部分以在其间形成阶形部分448a的内表面，从而当将浇口套鞘468置于内衬48中时，限定热媒迂回通道104。
在该实施例的浇口套鞘468的情形中，从浇口套鞘468上游的热媒通道48a流动来的热媒在与浇口套鞘468交接的位置处流入热媒迂回通道104中，由此围绕浇口套鞘468迂回。热媒迂回通道104具有连接到位于浇口套鞘468下游的热媒通道48a的下游部分，从而热媒流出迂回通道并且被分配到热媒通道中。这能够减轻由于浇口套鞘468引起的热媒流速偏差，由此能够保持内衬48的温度分布均匀性。
而且，除了上述公共效果外，允许热媒迂回通道104具有增加的截面面积从而降低迂回阻力，由此能够改进内衬48的温度均匀性。而且，便于热媒迂回通道104的制造同时允许以自由旋转定向组装所述浇口套鞘，由此能够有效地提供浇口套鞘而不考虑其与热媒通道的位置关系。该实施例也具有便于制造的优点。
图17示出改进的浇口套鞘的第五实施例，其中图17(a)是该浇口套鞘的俯视图，并且图17(b)是沿着图17(a)的I-I箭头方向的视图。
该实施例包括用于熔融树脂的浇口套鞘568，并且在相应于内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘568交接的位置或者高度，穿过内衬48的热媒通道设有分别靠近浇口套鞘568的上游和下游侧的横向热媒通道505，从而该通道505分别横向地相互连通热媒通道48a。
即，用于温度调整的热媒通道48a以与所述窄间距基本平行的方式设置在内衬48中，并且浇口套鞘568被置于穿过内衬48的构造中。浇口套鞘568具有形成有凹槽568a的侧表面，所述凹槽568a与浇口套鞘568的中央轴线X同心，并且靠近内衬48的热媒通道48a与浇口套鞘568交接的位置，从而当将浇口套鞘568置于内衬48中时，凹槽568a在凹槽自身和内衬孔548的内周边表面之间限定热媒迂回通道105。
而且，横向热媒通道505以基本垂直于热媒通道48a延伸并且穿过内衬48的方式设置在靠近浇口套鞘568的上游侧和下游侧，由此横向地相互连通热媒通道48a。从浇口套鞘568上游的热媒通道48a流动来的热媒流入在热媒通道与浇口套鞘568交接的位置的上游的上游侧横向热媒通道505中，该媒介然后围绕浇口套鞘568迂回，并且该媒介流入浇口套鞘下游的下游侧横向横向热媒通道505中并且被分配到热媒通道48a中。
在该实施例的浇口套鞘568的情形中，从浇口套鞘568上游的热媒通道48a流动来的热媒在与浇口套鞘568交接的位置处流入热媒迂回通道105中，由此围绕浇口套鞘568迂回。热媒迂回通道105具有连接到位于浇口套鞘下游的热媒通道的下游部分，从而热媒流出迂回通道并且被分配到热媒通道中。
而且，在浇口套鞘568上游和下游的横向热媒通道505用于分布和会聚热媒以有助于热媒迂回通道105发挥作用。这能够减轻由于浇口套鞘568引起的热媒流速偏差，由此能够保持内衬48的温度分布均匀性。
而且，除了上述公共效果外，允许热媒迂回通道具有增加的截面面积从而降低迂回阻力，由此能够改进内衬48的温度均匀性。而且，便于热媒迂回通道的制造同时能够有效地以自由旋转定向组装所述浇口套鞘，由此能够有效地提供浇口套鞘而不考虑其与热媒通道的位置关系。
注意虽然已经通过采用与第一实施例的浇口套鞘168和热媒迂回通道101相同的浇口套鞘568和热媒迂回通道105描述了该实施例，但是该实施例的特征在于，横向热媒通道505靠近浇口套鞘的上游侧和下游侧设置从而穿越热媒通道48a，从而能够采用第一实施例到第四实施例的浇口套鞘、热媒迂回通道等的任何一种。
图18示出改进的浇口套鞘的第六实施例，其中图18(a)是该浇口套鞘的俯视图，图18(b)是沿着图18(a)的J-J箭头方向的截面视图，并且图18(c)是沿着图18(a)的K-K箭头方向的截面视图。
该实施例包括用于熔融树脂的浇口套鞘668，浇口套鞘668具有形成有凹槽668a的侧表面，该凹槽被定位成围绕所述浇口套鞘的中央轴线X沿着热媒通道48a的方向彼此相对，并且该凹槽沿着基本垂直于热媒通道48a的方向定向，并且浇口套鞘668形成有热媒连通通道668b，所述热媒连通通道668b基本垂直于相对的凹槽668a穿过浇口套鞘668，以由此分别将凹槽668a相互连通，由此限定基本围绕浇口套鞘668延伸的热媒迂回通道106。
即，用于温度调整的热媒通道48a以与所述窄间距基本平行的方式设置在内衬48中，并且浇口套鞘668被置于穿过内衬48的构造中。浇口套鞘668具有形成有凹槽668a的上游和下游侧表面，所述凹槽668a沿着热媒通道48a的方向彼此相对，并且基本垂直于热媒通道48a，从而凹槽668a分别在浇口套鞘668的上游和下游侧处限定支管，该支管分别在所述凹槽和内衬孔648的内周边表面之间实现热媒的会聚和分布。而且，穿过浇口套鞘668的热媒连通通道668b基本垂直于相对的凹槽668a设置以由此将它们相互连通，由此当将浇口套鞘668置于内衬48中时，利用凹槽668a限定热媒迂回通道106。
在该实施例的浇口套鞘668的情形中，从浇口套鞘568上游的热媒通道48a流动来的热媒流入热媒迂回通道106中，热媒迂回通道106包括：沿着热媒通道48a的方向彼此相对，并且基本垂直于热媒通道48a的凹槽668a；以及热媒连通通道668b，所述热媒连通通道668b穿过浇口套鞘668、基本垂直于凹槽668a以由此分别将相对的凹槽668a相互连通；在与浇口套鞘668交接的位置处，由此基本围绕浇口套鞘668迂回流动。热媒迂回通道106具有连接到位于浇口套鞘668下游的热媒通道48a的下游部分，从而热媒流出所述迂回通道并且被分配到热媒通道中。这能够减轻由于浇口套鞘引起的热媒流速偏差，由此能够保持内衬的温度分布均匀性。而且，除了上述公共效果外，还能够在所述浇口套鞘处保证用作支管的更宽的空间，由此能够有效地改进流速分布。
将参考实例而不限制于此处所述的实施例地详细地进一步描述本发明。
(示例性构造#1)
利用具有图1和图3所示内衬的用于注模的模具模制物品。该模制物体为厚度2mm的264mm×350mm(17.26英寸的对角线尺寸)形状的平坦扩散板。
由Hitachi Metals Ltd.制造的用于镜面精整的耐腐蚀不锈钢HPM38(导热率：25.1W/(m·K))被用作模具的内衬。
每一个模具内衬均具有16mm的厚度“t”，并且每一个内衬均在其中均匀地形成有热媒通道，该热媒通道具有6mm的内径，10mm的间距。所述热媒通道的中心与每一个内衬的型腔表面相隔9.5mm的距离“c”，从而c/t大约为0.59。还分别在内衬和相关模具母体之间使用绝热板(导热率：0.21W/(m·K))，所述绝热板的每一个均具有3mm的厚度。
固定侧内衬具有形成有用于光线扩散的90度顶角的棱镜图案的表面。
使用具有350吨力的模具夹紧力的注模机。还使用中温媒介供应设备、低温媒介供应设备以及中温媒介/低温媒介转换设备。
根据测试条件，中温媒介供应设备被任意地设定为在95℃和110℃之间的规定温度，而低温媒介供应设备被设定为30℃。
分别利用结合在内衬中的热电偶测量可移动侧内衬和固定侧内衬的温度。
COP(环烯烃聚合物：ZEON公司的ZEONOR(商标)1060R，具有100℃的玻璃化转变点)被采用作为树脂材料，以执行扩散板的模制。
进行示例性配置#1以用于根据内衬温度比较模制物体的质量和模制周期。
固定侧内衬和可移动侧内衬被供给中温媒介，从而当内衬的温度已经达到95℃时，使得中温媒介绕过温度调整回路并且将其封装在内衬中，然后开始注入树脂。此时，注模机的缸体温度被设定为280℃。在转换为保压过程时，注入的完成导致向低温媒介的转换，以开始冷却模制物体。冷却进行22秒，然后将模制物体取出。
此时，利用结合在内衬中的热电偶，确认在注入树脂之后，来自树脂的热量将内衬温度最高升高到108℃。
如此获得的物品展示出优良的外观、不产生翘曲和收缩。在此情形中模制周期为58秒。而且，利用由KEYENCE公司制造的Super DepthSurface Profile Measurement Microscope VK-8550测量模制物体在其表面上的棱镜图案，并且该模制物体在模制物体的整个表面上展示出90％或者更高的转印率。注意转印率是被转印图案的高度与在可贴附模具上形成的图案的高度的比率。
[转印率(％)]＝[模制物体的图案的高度]/[模具上的图案的高度]×100
在以上条件下进行模制，并且表1示出在不同内衬材料以及注入时的不同内衬温度下的结果。
作为对照实例1，通过将内衬加热到86℃的温度而进行模制，示出频繁地产生变形，使得模制物体表面的转印性为70％到99％。
当在100℃的内衬温度下进行注入时，在注入树脂之后内衬温度最高被升高到109℃。在此情形中的模制物体展示出90％或者更高的优良转印率(实例2)。
顺次地，当在105℃的内衬温度下进行注入时，内衬温度最高被升高到111℃并且转印率也优良地为90％或者更高，但是确实存在滑移的情况，即图案沿着并且在模制物体的表面上滑移(对照实例2)。
这是因为在注入树脂之后由于模具的更高温度而引起皮层的形成不充分，从而先形成的图案由于来自快速连续流动的树脂的剪切力的影响而滑移。
而且，在该实例中，在注入时内衬的温度被设定为玻璃化转变点或者更低，由此与内衬温度高于玻璃化转变点的情形相比，在加热和冷却时能够降低内衬温度的变化幅度，由此展示出这样的效果，即用于加热和冷却模具的内衬所需的能量可被减少，并且模制周期可被缩短。
表1
[对照实例1、2，实例1、2]
  内衬材料1   内衬温度   冷却开始时刻   冷却时间 转印率 滑移   模制周期
对照实例1 HPM38 86℃ 当完成注入时 22秒   70到99％ 无 58秒
实例1 HPM38 95℃ 当完成注入时 22秒   90％或者更高 无 58秒
实例2 HPM38 100℃ 当完成注入时 22秒   90％或者更高 无 60秒
对照实例2 HPM38 105℃ 当完成注入时 22秒   90％或者更高 无 62秒
(示例性构造#2)
该示例性构造是用于设定95℃的内衬温度并且采用具有不同导热率的内衬材料的测试。因此，将采用以下材料解释本发明的效果：由Daido Steel Co.，Ltd.制造的NAK80(导热率：39.3W/(m·K))，它是一种用于基于塑料模具的沉积硬化型钢；以及由Kobe Steel Ltd.制造的S50C(导热率：50.5W/(m·K))，它是用于基于塑料模具的高碳钢；除了(in addition to)HPM38。
在注入时的内衬温度被保持在95℃的恒温，并且对于各个材料进行测试，由此评估所获得的模制物体的可转印性。在具有比HPM38导热率更高的NAK80中获得了优良的模制物体。所述内衬的最高温度为106℃。
下面，在将模具内衬材料转换为S50C时进行注入并且采用95℃的相同内衬温度，结果温度最高升高到104℃，但是所获得的模制物体部分地展示出最低至85％的可转印性。结果在表2中示出。
表2
[对照实例3，实例1、3]
  内衬材料1   内衬温度   冷却开始时刻   冷却时间   转印率   滑移   模制周期
对照实例3   S50C   95℃   当完成注入时   22秒   85到99％   无   57秒
实例1   HPM38   95℃   当完成注入时   22秒   90％或者更高   无   58秒
实例3   NAK80   95℃   当完成注入时   22秒   90％或者更高   无   58秒
从以上实例，已经认识到：在内衬具有较低导热率的情形中，来自树脂的热量有效地用于升高内衬表面的温度，而在内衬具有较高导热率的情形中，来自树脂的热量被内衬吸收并且沿着内衬的深度方向传导从而展示出升高内衬表面温度的功能不充分，并且因此不利地影响到模制物体的转印率；以及通过降低模具温度的变化幅度，选择具有适当导热率的型模钢材料能够同时地实现能量的节约和可转印性的提高。
(示例性构造#3)
该示例性构造被提供用于解释本发明的涉及以下方面的效果：从内衬表面到热媒通道中心的距离“c”；在相邻热媒通道之间的距离(间距)“p”以及模具内衬的厚度“t”。表3示出非固定热传递分析的结果，其中内衬的初始温度被设定为80℃，并且中温媒介的温度被设定为110℃。
如从表3可见，当热媒通道布置在内衬的厚度中心处时，如在对照实例5和对照实例7的情形中，在内衬加热过程中在内衬表面上显示出2.5℃或者更高的温差，由此减弱了表面温度的均匀性，从而使得模制物体具有模制缺陷例如由于这种温差引起的收缩。
而且，关于从内衬表面到热媒通道中心的距离“c”和在相邻热媒通道之间的距离“p”，显示出如在实例1、3和4中的1.11或者更低的p/c比率，这导致内衬表面具有1.0℃或者更低的最大温差，而在所有的对照实例5到8中的更大的p/c比率导致内衬表面具有2.5℃或者更高的最大温差从而不利地影响表面温度的均匀性。
从该结果，认识到对于从内衬表面到热媒通道中心的距离“c”、在相邻热媒通道之间的距离(间距)“p”以及内衬的“t”，建立0.58或者更高，优选0.59或者更高的c/t，以及1.1或者更低，优选1.05或者更低的p/c是有利的，从而消除内衬表面温度对于模制物体质量的影响，同时尽可能薄地降低内衬的厚度从而由此降低其热容量。
表3
[实例1、3、4，对照实例4、5、6、7、8]
  内衬材料1   t*1   c*2   p*3   c/t   p/c   最大表面温差   评价
实例1   HPM38   16.0mm   9.5mm   10.0mm   0.59   1.05   0.9℃   理想
对照实例4   HPM38   15.5mm   9.0mm   10.0mm   0.58   1.11   1.3℃   普通
对照实例5   HPM38   15.5mm   7.7mm   10.0mm   0.5   1.29   2.9℃   不理想
对照实例6   HPM38   16.0mm   9.5mm   15.0mm   0.59   1.58   4.9℃   不理想
实例3   NAK80   16.0mm   9.5mm   10.0mm   0.59   1.05   0.7℃   理想
实例4   NAK80   15.5mm   9.0mm   10.0mm   0.58   1.11   1.0℃   理想
对照实例7   NAK80   15.5mm   7.7mm   10.0mm   0.5   1.29   2.5℃   不理想
对照实例8   NAK80   16.0mm   9.5mm   15.0mm   0.59   1.58   4.1℃   不理想
*1：内衬的厚度
*2：从内衬表面到热媒通道中心的距离
*3：在相邻热媒通道之间的距离
(示例性构造#4)
基于表4解释本发明对于冷却开始时刻的效果。
在实例1中，内衬冷却开始时刻被设定为保压开始时刻。保压起始点被选择为相对于其体积90％或者更多的树脂被注入型腔中的时刻。结果，所获得的模制物体展现出90％或者更高的图案转印率。
接下来，在冷却开始时刻为当完成保压时的情形中，同样获得具有90％或者更高的转印率的模制物体。然而，因为冷却开始时刻比实例1延迟，模制周期为63秒或者更长。
对照实例4是其中冷却开始时刻与开始注入同时的情形。在该情形中，在型腔被树脂全部填充之前，在部分模具处开始冷却，由此引起70到99％的图案转印率的变化。
[表4]
[实例1、模具母体5，对照实例4]
  内衬材料1   内衬温度   冷却开始时刻   冷却时间   转印率   滑移   模制周期
  实例1   HPM38   95℃   当完成注入时   22秒   90％或者更高   无   58秒
  实例5   HPM38   95℃   当完成保压时   22秒   92％或者更高   无   63秒或者更高
  对照实例4   HPM38   95℃   当开始注入时   22秒   70到99％   无   57秒
注意到通过分别制造与以上结构相同、但是尺寸成比例增加的32和45英寸对角线尺寸的扩散板作为模制物体而执行相同的模制方法，结果利用基本相同的模制周期能够获得具有90％或者更高转印率的模制物体。

Claims (16)

1.一种模具，其包括：
配置有固定侧模具母体的固定侧半模以及配置有可移动侧模具母体的可移动侧半模；
附着在所述固定侧模具母体的固定侧内衬以及附着在所述可移动侧模具母体的可移动侧内衬，所述固定侧内衬和可移动侧内衬分别具有形成型腔表面的开口侧，所述固定侧内衬和可移动侧内衬分别具有在与所述型腔表面恒定间距的位置上形成于所述内衬中的多个热媒通道，所述固定侧内衬和可移动侧内衬为具有15到30mm厚度的矩形板形状，并且由热导率为20到40W/(m·K)的金属制成；
分别放入在所述内衬和所述模具母体之间的绝热板，所述绝热板的每个具有5W/(m·K)或更低的热导率；
多对热媒支管，所述热媒支管以分别与内衬的所述热媒通道连通的方式分别附着到所述内衬的与型腔表面相反的那些表面的两侧；
多个保持部件，所述多个保持部件用于分别保持所述内衬中的每个的四个边，以将所述内衬固定到所述模具母体。
2.如权利要求1所述的模具，其中所述内衬的每个是由包括不锈钢的材料制成，
其中所述绝热板的每个是由玻璃纤维加强隔热树脂或陶瓷制成。
3.一种模具温度调整设备，其包括：如权利要求1所述的模具；中温调整装置，用于将热媒的温度以热方式调整到接近用于模制物品的树脂的玻璃化转变点的规定温度；低温调整装置，用于将热媒的温度以热方式调整到规定低温；所述模具温度调整设备配置为有选择地在由中温调整装置以热方式调整的热媒和由低温调整装置以热方式调整的热媒之间变化，由此以将所选择的热媒供应到内衬的所述热媒通道，从而执行内衬的温度控制；
其中所述模具温度调整装置还包括：
多个内衬温度探测装置，分别用于探测所述固定侧半模和移动侧半模的内衬温度；
内衬温度设定装置，用于设定中温热媒温度、低温热媒温度、用于开始将熔融树脂注入所述模具的内衬温度、用于停止供应所述低温热媒并开始封装所述低温热媒的内衬温度、以及用于完成所注入树脂的冷却并开始打开模具的内衬温度；
内衬温度控制装置，分别用于将内衬温度控制到规定温度；
计时器，该计时器用于设定保压限制时间；
计时器，该计时器用于设定从开始保压直至打开热媒出口以将低温热媒供应到所述内衬的时间段；
计时器，该计时器用于设定从在所述内衬中封装低温热媒直至结束所述封装并且开始供应中温热媒的时间段；以及
显示装置，能够在屏幕上显示模制工艺的与内衬温度曲线相关的规定值，并能够切换屏幕以显示实际模制工艺中内衬温度的实际测量值，同时带有规定值或仅有实际测量值。
4.一种采用了权利要求3所述的模具温度调整设备的注模方法，所述方法用于在填充熔融树脂之前加热模具的内衬并用于在填充熔融树脂之后冷却所述内衬，所述方法包含以下步骤：
向所述内衬提供中温热媒，所述热媒具有与Tg大致相同的温度，这里Tg是所述树脂的玻璃化转变点；
在当内衬温度达到TH＝Tg-5℃至Tg-10℃的温度时停止供应所述中温热媒，其中温度TH是开始填充工艺的内衬温度；
关闭热媒出口以将所述中温热媒封装在所述内衬之中，并在此状态下由模制机开始注入以将熔融树脂填充到所述模具中；
开始所述树脂的保压，并利用所述熔融树脂的热量保持被升高到TS＝Tg至Tg+10℃的温度的内衬温度；
从开始保压逝去规定的时间之后，打开热媒出口并将低温热媒供应到所述内衬之中以进行内衬的冷却工艺，由此以排出积聚在所述内衬的热媒通道之中的中温热媒，同时继续供应低温热媒；
在保压限制时间逝去之后，或当模具温度达到Tg或更低时，终止所述树脂的保压；
在所述内衬温度达到TM＝Tg-5℃至Tg-15℃之后，停止供应低温热媒到所述内衬，与此同时，关闭所述热媒出口以将所述低温热媒封装在所述内衬之内以由此执行该内衬的退火；
当所述内衬温度达到模制物品的热变形温度TL或更低时，打开所述模具将所述模制物品从中取出；以及
随后，转变到中温热媒，并打开所述热媒开口以将低温热媒从所述内衬排出，由此将所述内衬温度再次升高到开始填充工艺的温度TH。
5.一种采用如权利要求1所述的模具通过如权利要求4所述的注模方法生产的绝热树脂薄板，其中所述模具上的可贴合型腔表面上的棱镜以棱镜的平均高度的90％或更高的比例转印到所述模制物品的表面上。
6.一种采用如权利要求3所述的模具温度调整设备的模具温度调整方法，所述方法包含以下步骤：
在所述注模机的所述显示装置的屏幕上，为注入工艺的每个周期，显示在根据如权利要求4所述的注模方法的模制工艺中的实际测量的模具内衬温度；
调整规定的中温热媒温度值(THW)、低温热媒温度值(TLW)、注入开始的模具内衬温度(TH)、低温热媒供应停止温度(TM)、以及模具打开开始的内衬温度(TL)，由此以优化树脂通过注模机的模制状态以由此获得最短的模制循环时间；以及
在注入过程期间监视所述模具内衬温度。
7.一种具有如权利要求3所述的模具温度调整设备的注模机，其中所述注模机包括用于设定注入/填充工艺条件的显示视图，所述显示视图可显示在所述模具温度调整设备的显示装置的相同屏幕上，并可与所述模具温度调整设备的显示装置的显示视图互换。
8.如权利要求1或2所述的模具，其中所述型腔表面和所述热媒通道设置为使得：
c/t≥0.58，p/c≤1.1
其中“c”是每个型腔表面到相关联的热媒通道的中心的距离；
“t”是每个内衬的厚度；以及
“p”是所述热媒通道的间距。
9.如权利要求1、2或8所述的模具，其中在所述热媒通道和所述关联的支管彼此联通的位置，热媒通道和关联的支管设置为使得：
f≤3d
其中“d”是每个热媒通道的内径；以及
“f”是从关联的支管的连通孔的远边到所述热媒通道的关闭端的深度。
10.如权利要求1、2、8或9所述的模具，其中所述模具还包括穿过所述内衬中关联的一个的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中所述浇口套鞘具有在相应于所述关联的内衬的可贴合热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处形成有凹进的侧表面，从而避免在所述热媒通道内发生收缩。
11.如权利要求1、2、8或9所述的模具，其中所述模具还包括穿过所述内衬中关联的一个的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中所述浇口套鞘具有在相应于所述关联的内衬的可贴合的热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处形成有与所述浇口套鞘的中央轴线同心的凹槽的侧表面，从而限定围绕该浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
12.如权利要求1、2、8或9所述的模具，其中所述模具还包括穿过所述内衬中关联的一个的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中所述内衬具有穿过该内衬且所述浇口套鞘装配到其中的内衬孔，使得该内衬孔具有在相应于所述内衬的热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处形成有与所述浇口套鞘的中央轴线同心的凹槽的内表面，从而限定围绕所述浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
13.如权利要求1、2、8或9所述的模具，其中所述模具还包括
穿过所述内衬中关联的一个的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中所述内衬具有穿过该内衬且所述浇口套鞘装配到其中的内衬孔，使得均在相应于所述内衬的热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处，该浇口套鞘具有形成有与所述浇口套鞘的中央轴线同心的凹槽的侧表面，并且该内衬孔具有形成有也与该中央轴线同心的凹槽的内表面，从而当将所述浇口套鞘装配到该内衬孔中时，浇口套鞘的凹槽与内衬孔的凹槽共同限定围绕所述浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
14.如权利要求1、2、8或9所述的模具，其中所述模具还包括
穿过所述内衬中关联的一个的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中所述内衬具有穿过该内衬且所述浇口套鞘装配到其中的内衬孔，使得均在相应于所述内衬的热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置处，所述浇口套鞘具有如此侧表面，该侧表面具有大外径和小外径部分以在其间形成阶形部分，并且所述内衬孔也具有如此内表面，该内表面具有大内径和小内径部分以在其间形成阶形部分，从而所述浇口套鞘与内衬孔的阶形部分利用其间的位置差而共同限定围绕所述套鞘延伸的空间，并且当将所述浇口套鞘装配到该内衬孔中时，该空间限定围绕所述浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
15.如权利要求11、12、13或14所述的模具，其中在相应于所述内衬的热媒通道与所述浇口套鞘交接的位置或者高度处，穿过所述内衬的热媒通道分别设有靠近所述浇口套鞘的上游侧和下游侧的横向热媒通道，从而该通道分别横向地将所述热媒通道相互连通。
16.如权利要求1、2、8或9所述的模具，其中所述模具还包括穿过所述内衬中关联的一个的熔融树脂浇口套鞘；并且
其中所述浇口套鞘具有形成有被定位成围绕所述浇口套鞘的中央轴线沿着热媒通道的方向彼此相对并沿着基本垂直于所述热媒通道的方向定向的凹槽的侧表面，并且所述浇口套鞘分别地形成有穿过基本垂直于该相对凹槽的所述浇口套鞘从而将所述凹槽相互连通的热媒连通通道，由此限定基本围绕所述浇口套鞘延伸的热媒迂回通道。
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