CN105666793B - 一种金-塑复合壳体成型模具及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金‑塑复合壳体成型模具及其成型方法，包括塑料注射板、金属放置板和外部控制单元；塑料注射板置于金属放置板一侧，金属放置板与外部控制单元连接；塑料注射板内部设置有注射通道，塑料注射板底部与注射通道相通的凹面作为容纳注塑熔体的空间；金属放置板上表面为凹面，可放置金属基材；金属放置板的内部设置有电热元件、冷却水通道和温度传感器；将经过表面处理的金属基材放置在金属放置板凹面，经过加热、注射、冷却等步骤制得金‑塑复合件。有效地将金属基材和塑料有机结合，且无需使用胶黏剂，可保证金属与塑料之间的连接强度，应用性强。
Description
技术领域
本发明属于金-塑复合产品技术领域，涉及一种金-塑复合壳体成型模具，本发明还涉及一种金-塑复合壳体成型方法。
背景技术
随着能源消耗与环境保护的不断提升，轻质、高强部件的制造与应用在航空航天、汽车制造、通讯等领域日益得到重视。利用铝/镁合金、高强度钢板、聚合物(塑料)等材料获取质量小、强度高的工程零件是近年来国内外研究的前沿热点。各类材料制造的零件都有其自身的优势和适用领域，金属-塑料复合高强件由于具有强度高、质量小、易成形复杂结构等优点，在飞机内仓件、汽车车身、计算机及通讯类产品的壳体等领域已得到逐步应用，显示出其广阔的前景。
众所周知，铝、镁、钛等轻质、高强材料由于具有高的比刚度、比强度和耐磨性在航空、汽车制造、通讯、家电等领域应用广泛，高强度钢板在汽车制造领域的研究和应用更是国内外学者研究的普遍热点。然而由于金属材料的固有特性，存在导热快、热膨胀系数大、难以成形复杂结构等缺点，限制了上述轻质、高强合金的应用领域。作为材料领域的后起之秀，塑料已成为现代社会生活中必不可少的材料，塑料注射成型是将高温下具有优良流动能力的熔融态液体注入模具型腔而成型制品，具有成形简单、成本低等优点，在生产复杂制品结构方面显示出了明显的优势，但塑料制品存在尺寸稳定性差、刚性以及机械强度低等缺点。摒弃金属基材和塑料材料的成形缺点，将二者的成形优点有机结合，生产获得满足使用要求和市场需求的轻质、高强的金属-塑料制品是近年来兴起的新的研究课题。
申请号200710200616.3的中国专利，公布了一种“金属件与塑料件的连接结构”，该结构是通过将塑料熔体填充在金属件内加工的锁合槽实现金属与塑件的连接。
申请号201010587963.8的中国专利，公开了一种“金属与塑料复合件的粘结方法及其成品”，该方法是通过在金属基板上上胶，再将塑料射出成型于金属基板具有胶的内表面上，从而实现金属与塑料的连接，制成金属与塑料制品。
申请号200810301527.2的中国专利，公布了一种“金属与塑料的结合件及其制造方法”，包括金属本体及塑料部。通过在金属本体与塑料部结合处形成定位结构，采用嵌入成型技术一体成型，实现金属与塑料的连接。
上述现有技术要么是通过在金属基体设置锁合槽或定位结构，要么是在金属基体表面涂粘结剂实现金属与塑料的连接，制成相应的制品，存在工序较多、环保性差和强度不稳定的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种金-塑复合壳体成型模具，有效地将金属基材和塑料有机结合，且无需使用胶黏剂，可保证金属与塑料之间的连接强度，应用性强。
本发明的另一目的是提供一种金-塑复合壳体成型模具的成型方法。
本发明所采用的技术方案是，一种金-塑复合壳体成型模具，包括塑料注射板、金属放置板和外部控制单元；塑料注射板置于金属放置板一侧，所述金属放置板与所述外部控制单元连接；塑料注射板内部设置有注射通道，塑料注射板底部与注射通道相通的凹面作为容纳注塑熔体的空间；金属放置板上表面为凹面，该凹面上设置有金属基材；所述金属放置板的内部设置有电热元件、冷却水通道和温度传感器，冷却水通道分别设有冷却水通道入口和冷却水通道出口；外部控制单元包括水泵、电动三通阀、电动两通阀、单向阀、过滤器、调压过滤器、继电器和温控主单元；水泵的进水端通过过滤器与冷却水池连接，水泵出水端通过电动三通阀与冷却水通道入口连接；电动三通阀的一个出口直接与冷却水池连接，电动两通阀的一端通过调压过滤器与压缩空气源连接，电动两通阀另一端与冷却水通道入口连接；冷却水通道出口通过单向阀与冷却水池相连；电热元件、温度传感器、温度显示仪分别与温控主单元连接，电热元件通过继电器与交流电源连接，继电器与温控主单元连接，电动三通阀与温控主单元连接。
进一步的，所述电热元件的轴线与冷却水通道的轴线分布在两个平面内并呈立体垂直排列，电热元件距离金属放置板表面的距离与冷却水通道距离金属放置板表面的距离不相等。
进一步的，所述温控主单元上设置有配电器；注塑机与温控主单元连接。
进一步的，所述温度传感器的直径为2-4mm，温度传感器贯穿金属放置板与金属基材直接接触；所述冷却水通道的直径为8-10mm，电热元件的直径为6-10mm。
进一步的，所述温控主单元包括监控设置器与PLC，信号输出模块、数字接收模块分别与PLC连接，A/D转换模块与数字接收模块连接。
进一步的，所述冷却水通道与电热元件间隔距离为15-20mm；冷却水通道距离塑料注射板或金属放置板凹面为10-12mm，电热元件距离金属放置板凹面的表面为2-6mm。
本发明所采用的另一技术方案是，金-塑复合壳体的成型方法，按照以下步骤进行：
步骤1：金属基材表面处理；
首先利用碱液腐蚀或阳极氧化或机械喷砂的方式在金属基材的成形表面形成纳米级微孔结构，孔径30纳米到1微米，然后将处理好的金属基材放入金-塑复合壳体成型模具中；
步骤2，加热阶段；
温控主单元控制电热元件加热金属基材，使其在15-30s内加热到85℃-115℃，同时，温度传感器获取金属基材表面温度并反馈到温控主单元中与设定的温度值进行比较，当金属基材的实际温度未达到设定值时，电热元件继续加热，当金属基材实际温度达到设定值时，电热元件停止加热；
步骤3，成形阶段；
利用注射机将注塑熔体通过模具内设定的注射通道，直接在金属基材表面形成塑料结构特征；注塑熔体的温度为230-270℃，注射压力为80-110MPa，注射完成后保压时间5-10s，冷却时间20s-30s，保证注塑熔体能充分进入金属基材表面的微孔结构；
步骤4，冷却阶段；
温控主单元控制冷却水通道冷却金属基材，直至达到设定的温度为止；
步骤5，制件取出；
注塑熔体在金属基材表面冷却固化后，与金属基材形成一体结构，牢固结合在一起，取出即得。
本发明的有益效果是利用埋在注塑模具内部的电热元件对金属基材进行加热，利用冷却水通道中通入的冷却水对模具和金属基材进行冷却，通过温度传感器了解模具内金属基材表面的温度变化，确定注塑过程加热、冷却、开模等阶段的时间，消除高温熔体与金属基材之间由于较大的温度差而在熔体表面产生的冷凝层，避免冷凝层对熔体浸入金属基材微小孔洞的影响。同时，该成形模具可提高成型金属基材与塑料表面之间的粘合强度，消除了由于金属与塑料熔体温差产生的材料间内应力，保证产品精度及质量。
附图说明
图1是本发明的金-塑复合壳体成型模具外部控制单元的结构示意图。
图2是温控主单元结构示意图。
图3是本发明的模具结构及其控制原理示意图。
图4是采用本发明的模具结构设计的金属放置板实例示意图
图5是图4侧视图。
其中：1、过滤器，2、水泵，3、电动三通阀，4、单向阀，5、调压过滤器，6、电动两通阀，7、温控主单元，8.配电器，9、继电器，11、电热元件，12、交流电源，13、温度传感器，14、温度显示仪，15、注塑机，16、压缩空气源，17、冷却水通道入口，18、冷却水通道出口，19、冷却水池，20、冷却水通道，21、金属放置板，22、塑料注射板，23、金属基材，24、注塑熔体，25、PLC，26、监控设置器，27、信号输出模块，28、数字接收模块，29、A/D转换模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的金-塑壳体的成型工艺就是在注塑成型之前，将参与成形的金属基材首先进行表面处理，获取具有一定形状和尺寸的微孔特征，然后将金属基材23置于模具的金属放置板21内，通过模具内的电热元件11将在金属基材23表面注射塑料的部位加热，然后对金属基材23表面进行温度检测和反馈调节，使之达到所需温度，再将塑料熔体注塑到金属基材23表面，然后进行后续的保压、冷却、开模取件等成形过程。
实现上述工艺的一种金-塑复合壳体成型模具，包括塑料注射板22、金属放置板21和外部控制单元。
如图3所示，金属放置板21的内部设置有电热元件11、冷却水通道20和温度传感器13。冷却水通道20分别设有冷却水通道入口17和冷却水通道出口18。电热元件11的轴线与冷却水通道20的轴线分布在两个平面内并呈立体垂直排列，电热元件11距离金属放置板21表面的距离与冷却水通道20距离金属放置板21表面的距离不相等。金属放置板21与外部控制单元连接，加热模具使金属基材23达到设定温度，通过外部控制单元的控制即可完成注塑成型。
为了准确控制生产过程中金属基材的温度，本发明的模具中还包含如图1所示的外部控制单元。水泵2的进水端通过过滤器1与冷却水池19连接，水泵2出水端通过电动三通阀3与冷却水通道入口17连接，以向冷却水通道内加入冷却水；电动三通阀3的一个出口直接与冷却水池19连接，以便在冷却水通道内不需要冷却水时，由水泵2流出的水直接由电动三通阀3回到冷却水池19，通过电动三通阀3控制冷却水的流向。电动两通阀6的一端通过调压过滤器5与压缩空气源16连接，电动两通阀6另一端与冷却水通道入口17连接，以便向冷却水通道20内通入空气将冷却水全部吹出。冷却水通道出口18通过单向阀4与冷却水池19相连。当模具加热时，单向阀4避免冷却水倒流入模具内部。电热元件11、温度传感器13、温度显示仪14均与温控主单元7连接，电热元件11通过继电器9与交流电源12连接，继电器9与温控主单元7连接，实现温控主单元7控制电热元件11的工作。温度显示仪14用于输入温度等控制参数。温控主单元7上设置有配电器8。电动三通阀3与温控主单元7连接。
其中，温控主单元7的结构如图2所示，包括监控设置器26与PLC25，信号输出模块27、数字接收模块28分别与PLC25连接，A/D转换模块29与数字接收模块28连接。
在成形过程中，温度显示仪14输入金属基材23的温度范围等控制参数，由埋在模具内部的温度传感器13测量金属基材23的温度，如果温度没有位于设定的高温范围之内(注塑熔体24与金属基材23最佳粘合强度温度，一般为80-180℃)，则温控主单元7控制继电器9给电热元件11供电，利用电热元件11对金属放置板21快速加热使金属基材23温度到达温度范围之内。在金属基材23的温度达到设定的温度后，温度显示仪14向温控主单元7发出准备就绪的信号，温控主单元7向注塑机15发出可以成型的信号，进行注塑，完成成型过程；完成注塑后，温控主单元7接收到注塑机15的信号后，控制电动三通阀3的开关状态，让冷却水进入金属放置板21的冷却水通道入口17，利用冷却水对金属放置板21进行快速冷却，当金属放置板21的温度被冷却到设定的温度范围之内时，温控主单元7向注塑机15发出可以打开模具的信号，取出成型零件。同时，温控主单元7接到注塑机15的开模信号，控制电动三通阀3的开关状态，让冷却水直接回到冷却水池19。同时控制电动两通阀6打开，压缩空气源16的空气经调压过滤器5和电动两通阀6由金属放置板21的冷却水通道入口17进入冷却水通道20，将金属放置板21中的残余冷却水通过冷却水通道出口18、单向阀4吹回到冷却水池19。在压缩空气进入金属放置板21中2-3秒后，外部控制单元给电热元件11供电，然后进入下一个成形循环。
图4给出了一种采用本发明结构的金-塑壳体成型模具金属放置板结构示意图。
其中温度传感器13的直径为2-4mm，温度传感器13贯穿金属放置板21与金属基材23直接接触；冷却水通道20的直径为8-10mm，电热元件11的直径为6-10mm。冷却水通道20距离塑料注射板22和金属放置板21凹面10-12mm，电热元件11距离金属放置板21的凹面2-6mm，冷却水通道20及电热元件11的布置间隔距离为15-20mm。
由于金属-塑料复合件成型过程中，当注塑熔体24(即塑料熔体)与金属基材23接触时，若金属基材23温度较低，塑料熔体与金属基材23表面间的热量传递会使与金属基材23接触的表层熔体迅速降低，造成表层的塑料熔体迅速固化而形成冷凝层。冷凝层的存在会阻碍塑料熔体向金属基材23的微孔浸入，从而影响塑料熔体与金属基材23的界面结合。此外，填充过程中若金属基材23温度过低，塑料熔体冷却速度不均，会使塑料熔体与金属基材23间的结合处存在较大的应力集中，进一步影响塑料熔体与金属基材23的界面结合。当金属基材23温度高于塑料熔体的玻璃化温度或熔点时，塑料熔体的表面冷凝层会变薄或消失。在一定范围内，随着金属基材23温度的升高，塑料熔体的粘度逐步降低，塑料熔体的流动性得到提高，有利于塑料熔体填充到金属基材23表面的微小孔洞，保证二者的界面结合。
根据以上金属-塑料成形工艺流程及对金属板材温度的要求，发明了一种金-塑复合壳体成型模具的成型方法。
具体如下：
步骤1：金属基材23表面处理；
首先利用碱液腐蚀或阳极氧化或机械喷砂的方式在金属基材23的成形表面形成纳米级微孔结构，孔径30纳米到1微米，然后将处理好的金属基材23放入本发明的金-塑复合壳体成型模具中；
步骤2，加热阶段
温控主单元7控制电热元件11加热金属基材23，使其在15-30s内加热到85-115℃，同时，温度传感器13获取金属基材23表面温度并反馈到温控主单元7中与设定的温度值(假定为110摄氏度)进行比较，当金属基材23的实际温度未达到设定值时，电热元件11继续加热，当金属基材23实际温度达到设定值时，电热元件11停止加热；
步骤3，成形阶段；
利用注射机15，将注塑熔体24通过模具内设定的浇注***，直接在金属基材23表面形成塑料结构特征。注塑熔体24的温度为230-270℃，注射压力为80-110MPa，注射完成后保压时间5-10s，冷却时间20s-30s，保证注塑熔体24能充分进入金属基材23表面的微孔结构，提高塑料与金属表面的结合强度；
步骤4，冷却阶段；
温控主单元7控制冷却水通道20冷却金属基材23，直至达到设定的温度(70℃)为止。温控主单元7既保证温控***自身的信号控制又能与注塑机15实现信号互动，保证成形过程的顺利进行；
步骤5，制件取出；
注塑熔体24在金属基材23表面冷却固化后，与金属基材23形成一体结构，牢固结合在一起。
通过该方法可以实现将金属基材23和塑料(注塑熔体24)有机结合，无需使用胶黏剂，避免了胶黏剂释放的有害气体对操作人员的身体伤害。利用金属基材23制得产品的外表面，能满足产品的壁厚、强度和外观要求。塑料制作产品内表面能起到减震隔热的作用，同时，由于注塑熔体24的易流动性，还能生产带有螺钉孔、加强筋等复杂结构的制品，满足产品后续的装配需求。
实施例1
首先利用碱液腐蚀或阳极氧化或机械喷砂的方式在金属基材的成形表面形成纳米级微孔结构，孔径30纳米到1微米，然后将处理好的金属基材放入金-塑复合壳体成型模具中；温控主单元控制电热元件加热金属基材，使其在15s内加热到85℃，同时，温度传感器获取金属基材表面温度并反馈到温控主单元中与设定的温度值110℃进行比较，当金属基材的实际温度未达到设定值时，电热元件继续加热，当金属基材实际温度达到设定值时，电热元件停止加热；利用注射机将注塑熔体通过模具内设定的浇注***，直接在金属基材表面形成塑料结构特征；注塑熔体的温度为230℃，注射压力为110MPa，注射完成后保压时间5s，冷却时间20s，保证注塑熔体能充分进入金属基材表面的微孔结构；温控主单元控制冷却水通道冷却金属基材，直至达到设定的温度70℃为止；注塑熔体在金属基材表面冷却固化后，与金属基材形成一体结构，牢固结合在一起，取出即得。
实施例2
首先利用碱液腐蚀或阳极氧化或机械喷砂的方式在金属基材的成形表面形成纳米级微孔结构，孔径30纳米到1微米，然后将处理好的金属基材放入金-塑复合壳体成型模具中；温控主单元控制电热元件加热金属基材，使其在30s内加热到115℃，同时，温度传感器获取金属基材表面温度并反馈到温控主单元中与设定的温度值110℃进行比较，当金属基材的实际温度未达到设定值时，电热元件继续加热，当金属基材实际温度达到设定值时，电热元件停止加热；利用注射机将注塑熔体通过模具内设定的浇注***，直接在金属基材表面形成塑料结构特征；注塑熔体的温度为270℃，注射压力为110MPa，注射完成后保压时间10s，冷却时间30s，保证注塑熔体能充分进入金属基材表面的微孔结构；温控主单元控制冷却水通道冷却金属基材，直至达到设定的温度70℃为止；注塑熔体在金属基材表面冷却固化后，与金属基材形成一体结构，牢固结合在一起，取出即得。
实施例3
首先利用碱液腐蚀或阳极氧化或机械喷砂的方式在金属基材的成形表面形成纳米级微孔结构，孔径30纳米到1微米，然后将处理好的金属基材放入金-塑复合壳体成型模具中；温控主单元控制电热元件加热金属基材，使其在20s内加热到100℃，同时，温度传感器获取金属基材表面温度并反馈到温控主单元中与设定的温度值110℃进行比较，当金属基材的实际温度未达到设定值时，电热元件继续加热，当金属基材实际温度达到设定值时，电热元件停止加热；利用注射机将注塑熔体通过模具内设定的浇注***，直接在金属基材表面形成塑料结构特征；注塑熔体的温度为250℃，注射压力为100MPa，注射完成后保压时间7s，冷却时间25s，保证注塑熔体能充分进入金属基材表面的微孔结构；温控主单元控制冷却水通道冷却金属基材，直至达到设定的温度70℃为止；注塑熔体在金属基材表面冷却固化后，与金属基材形成一体结构，牢固结合在一起，取出即得。
Claims (6)
1.一种金-塑复合壳体成型模具，其特征在于，包括塑料注射板(22)、金属放置板(21)和外部控制单元；塑料注射板(22)置于金属放置板(21)一侧，所述金属放置板(21)与所述外部控制单元连接；塑料注射板(22)内部设置有注射通道，塑料注射板(22)底部与注射通道相通的凹面作为容纳注塑熔体(24)的空间；金属放置板(21)上表面为凹面，该凹面上放置有金属基材(23)；所述金属放置板(21)的内部设置有电热元件(11)、冷却水通道(20)和温度传感器(13)，冷却水通道(20)分别设有冷却水通道入口(17)和冷却水通道出口(18)；所述外部控制单元包括水泵(2)、电动三通阀(3)、电动两通阀(6)、单向阀(4)、过滤器(1)、调压过滤器(5)、继电器(9)和温控主单元(7)；水泵(2)的进水端通过过滤器(1)与冷却水池(19)连接，水泵(2)出水端通过电动三通阀(3)与冷却水通道入口(17)连接；电动三通阀(3)的一个出口直接与冷却水池(19)连接，电动两通阀(6)的一端通过调压过滤器(5)与压缩空气源(16)连接，电动两通阀(6)另一端与冷却水通道入口(17)连接；冷却水通道出口(18)通过单向阀(4)与冷却水池(19)相连；电热元件(11)、温度传感器(13)、温度显示仪(14)分别与温控主单元(7)连接，电热元件(11)通过继电器(9)与交流电源(12)连接，继电器(9)与温控主单元(7)连接，电动三通阀(3)与温控主单元(7)连接；
所述电热元件(11)的轴线与冷却水通道(20)的轴线分布在两个平面内并呈立体垂直排列，电热元件(11)距离金属放置板(21)表面的距离与冷却水通道(20)距离金属放置板(21)表面的距离不相等；
其中，所述的金-塑复合壳体成型模具的成型方法，按照以下步骤进行：
步骤1：金属基材表面处理；
首先利用碱液腐蚀或阳极氧化或机械喷砂的方式在金属基材的成形表面形成微/纳米级微孔结构，孔径30纳米到1微米，然后将处理好的金属基材放入金-塑复合壳体成型模具金属放置板凹面中；
步骤2，加热阶段；
温控主单元控制电热元件加热金属基材，使其在15-30s内加热到85℃-115℃，同时，温度传感器获取金属基材表面温度并反馈到温控主单元中与设定的温度值进行比较，当金属基材的实际温度未达到设定值时，电热元件继续加热，当金属基材实际温度达到设定值时，电热元件停止加热；
步骤3，成形阶段；
利用注塑机将注塑熔体通过模具内注射通道，直接在金属基材表面形成塑料结构特征；注塑熔体的温度为230-270℃，注射压力为80-110MPa，注射完成后保压时间5-10s，冷却时间20s-30s，保证注塑熔体能充分进入金属基材表面的微孔结构；
步骤4，冷却阶段；
温控主单元控制冷却水通道冷却模具和金属基材，直至达到设定的温度为止；
步骤5，制件取出；
注塑熔体在金属基材表面冷却固化后，与金属基材形成一体结构，牢固结合在一起，取出即得。
2.根据权利要求1所述的一种金-塑复合壳体成型模具，其特征在于，所述温控主单元(7)上设置有配电器(8)；注塑机(15)与温控主单元(7)连接。
3.根据权利要求1所述的一种金-塑复合壳体成型模具，其特征在于，所述温度传感器(13)的直径为2-4mm，温度传感器(13)贯穿金属放置板(21)与金属基材(23)直接接触；所述冷却水通道(20)的直径为8-10mm，电热元件(11)的直径为6-10mm。
4.根据权利要求1所述的一种金-塑复合壳体成型模具，其特征在于，所述温控主单元(7)包括监控设置器(26)与PLC(25)，信号输出模块(27)、数字接收模块(28)分别与PLC(25)连接，A/D转换模块(29)与数字接收模块(28)连接。
5.根据权利要求1所述的一种金-塑复合壳体成型模具，其特征在于，所述冷却水通道(20)与电热元件(11)间隔距离为15-20mm；所述冷却水通道(20)距离塑料注射板(22)或金属放置板(21)凹面10-12mm，电热元件(11)距离金属放置板(21)凹面的表面为2-6mm。
6.一种如权利要求1所述的金-塑复合壳体成型模具的成型方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤1：金属基材表面处理；
首先利用碱液腐蚀或阳极氧化或机械喷砂的方式在金属基材的成形表面形成微/纳米级微孔结构，孔径30纳米到1微米，然后将处理好的金属基材放入金-塑复合壳体成型模具金属放置板凹面中；
步骤2，加热阶段；
温控主单元控制电热元件加热金属基材，使其在15-30s内加热到85℃-115℃，同时，温度传感器获取金属基材表面温度并反馈到温控主单元中与设定的温度值进行比较，当金属基材的实际温度未达到设定值时，电热元件继续加热，当金属基材实际温度达到设定值时，电热元件停止加热；
步骤3，成形阶段；
利用注塑机将注塑熔体通过模具内注射通道，直接在金属基材表面形成塑料结构特征；注塑熔体的温度为230-270℃，注射压力为80-110MPa，注射完成后保压时间5-10s，冷却时间20s-30s，保证注塑熔体能充分进入金属基材表面的微孔结构；
步骤4，冷却阶段；
温控主单元控制冷却水通道冷却模具和金属基材，直至达到设定的温度为止；
步骤5，制件取出；
注塑熔体在金属基材表面冷却固化后，与金属基材形成一体结构，牢固结合在一起，取出即得。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP0036763A1 (en) * | 1980-03-25 | 1981-09-30 | METAL BOX p.l.c. | Method and apparatus for forming a closure of plastics material in an aperture in a metal substrate |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0036763A1 (en) * | 1980-03-25 | 1981-09-30 | METAL BOX p.l.c. | Method and apparatus for forming a closure of plastics material in an aperture in a metal substrate |
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