CN101077610A - 发泡塑胶射出成型方法及其射出装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发泡塑胶射出成型方法及其射出装置，该方法包含以下步骤：a.注入塑料、气体至容室，令前述塑料熔融并与前述气体混合形成混合的发泡塑胶；b.前述混合的发泡塑胶导入另一容室；c.对含有前述混合的发泡塑胶的前述另一容室加压；d.射出成型。而其射出装置具有第一次混合机构及加压混合机构，使得本发胆可借由加压使塑料与气泡稳固混合，并可借由压力控制气泡大小，使本发明可具较佳质量及制品变化性。

Description

发泡塑胶射出成型方法及其射出装置

技术领域

本发明涉及一种射出成型机，尤指一种发泡塑胶射出成型方法及其射出装置。

背景技术

发泡塑胶产品主要系于塑料混合气泡，并可依据塑料种类及气泡体积、密度不同作为各种应用，例如建材、断热材、轻质材料、缓冲材等。

现有塑料加工成型发泡的方式一般具有射出、挤出、模塑、压延、粉末、喷涂等方式，而射出方式为目前较佳的成型方式，就现有发泡塑胶射出成型方法而言，其一般成型步骤包括：

a.注入塑料；将塑料原料注入密闭的容室内。

b.塑料熔融；将容室内的塑料熔融呈液态。

c.注入气体或发泡剂与熔融的塑料搅拌混合；将如氮气、二氧化碳等气体或发泡剂注入前述容室内，并与熔融的塑料混合，并使塑料包覆数气泡形成发泡塑胶。

d.射出成型；将前述具气泡的发泡塑胶由容室射出至模腔成型。

请参阅图8，其为现有配合前述方法的发泡机射出结构，主要包括一料管1’、一料斗2’、一螺杆3’、一注气装置4’、一喷嘴5’，其中该料斗2’、注气装置4’连通料管1’，且注气装置4’可导入发泡剂或高压气体(图中未标示)；又螺杆3’具搅拌叶31’，并设于料管1’的容室11’内；另喷嘴5’具通道51’，并设于料管1’的容室11’前端，且未射出动作时，该通道51’闭合以密合容室11’，再者该料管1’具有加热装置(图中未标示)。

当成型动作时，先由料斗2’注入塑料至该容室11’内(图中未标示)，并由加热装置加热熔融使塑料呈液态稠状，然后于注气装置4’注入发泡剂或气体至容室11’内，并借由螺杆3’旋转及搅拌叶31’搅拌，使得由发泡剂分解产生的气体或高压气体与熔融的塑料混合，而当混合一段时间，使气体与塑料均匀混合后，再令料管1’前进，并令喷嘴5’的通道51’打开，使螺杆3’可输送混合的发泡塑胶再由喷嘴5’注入模具6’成型。

前述令发泡剂分解产生气体的化学发泡方式将使发泡塑胶具有毒性及具不易回收的缺点，而直接注气的物理发泡方式可具有使发泡塑胶无毒及可回收的优点，但前述发泡成型方式仍具有以下缺失：

1.塑料与气体仅于料管1’的容室11’内由搅拌方式一次混合，使得气泡不易均匀分布于塑料内。

2.容室11’内的塑料，气体结合力不足，易造成如图9所示塑料7’不能稳固包覆气泡8’，并造成相邻的气泡8’互相结合形成大气泡，将降低制品的质量，且不利微孔发泡作业。

3.搅拌混合方式不易控制发泡塑胶的气泡比例及大小，成品稳定性不佳。

4.搅拌混合方式无法形成高压高密度的发泡混合体。

5.无法将较大量的高压气体混合熔融的塑料内，因高压气体无法与塑料均匀混合，因而无法产生高密度发泡塑胶产品。

针对前述料管1’容室11’内混合不均匀情形，如美国专利第6284810号，该专利案系于其螺杆设计断开的螺纹，使得该断开螺纹可助于切破气泡，但该结构亦仅能使塑料、气体于容室内作一次混合，仍具有混合效果不理想的缺失。

又中国公开号第2668374号专利，具有送料管、螺杆、料斗，并料斗连通送料管，而螺杆设于料管内，又于送料管前端连接管体至下方射料管，且于管体上设置落料开关阀，所述射料管具有贮料腔、逆止阀、推杆，该推杆由射料油缸推动前进，又射料管前端具射嘴，该射嘴具射嘴开关阀针，并该射嘴开关阀针由曲柄、连杆、射嘴开关油缸连动。

当成型动作时，塑料及发泡剂由料斗导入送料管内，并于送料管内加热使塑料熔融并与气体混合，再打开落料开关阀、关闭射嘴开关阀针，使送料螺杆将混合气体的发泡塑胶输送至射料管的贮料腔内，而该不断输送的发泡塑胶将推动推杆后退，直到设定贮量为上；然后再关闭落料开关阀，而当射嘴与模具接合时，由射嘴开关油缸带动连杆、曲柄打开射嘴开关阀针，再令射料油缸推动推杆前进使发泡塑胶由射嘴射出。

前述结构因额外增加一具贮料腔的射料管，可增加一次成型的贮料量及射出量，然而其成型方式仍具有以下缺失：

a.塑料与气体主要于送料管内由螺杆搅拌混合，仍具有混合均匀度不佳情形。

b.因贮料腔的压力须小于螺杆送料的推力，使得该混合气体与塑料的发泡塑胶才可导入射料管的贮料腔内，并使推杆可后退，但将造成塑料与气体的结合压力不足，导致塑料不能稳固包覆气泡，并导致相邻气泡互相结合形成大气泡而影响制品的质量。

c.发泡塑胶导入射料管内的气体仍会由送料管及螺杆间向后逸出，造成塑料内气泡密度不足情形。

d.不易控制发泡塑胶的气泡比例及大小，成品稳定性不佳。

e.当射料管与模具接合时须同时令射嘴开关油缸动作，并使射嘴开关阀针可开启射嘴，然而由电控制的射嘴开关油缸与机械带动位移的射料管不易同步动作，易造成气体、发泡塑胶溢出于模具外侧及射出作业不顺畅情形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发泡塑胶射出成型方法及其射出装置，可借由加压使塑料与气泡稳固混合，并可借由压力控制气泡大小以配合需求制造多种不同密度的发泡塑胶。

为实现上述目的，本发明提供一种发泡塑胶射出成型方法，该成型方法包含以下步骤：

a.注入塑料、气体至容室，令前述塑料熔融并与前述气体混合形成混合的发泡塑胶。

b.前述混合的发泡塑胶导入另一容室。

c.对含有前述混合的发泡塑胶的前述另一容室加压。

d.射出成型。

前述步骤a为，设定前述注入塑料、气体至容室的塑料与气体的比例，又令前述塑料熔融，以及借由搅拌使该气体与该熔融的塑料混合，并使塑料与气体混合形成第一次混合的发泡塑胶。

前述步骤b为，将该混合的发泡塑胶由通道导入另一容室内，而该另一容室有设定背压使前述混合的发泡塑胶可稳定导入该另一容室内，且导入后令该另一容室呈密闭，又该另一容室具有喷口，该喷口未射出时呈密闭。

前述步骤c为，借由加压减少前述另一容室的容积，并迫使塑料与气体更稳固均匀结合形成第二次混合发泡塑胶。

前述步骤d为，加压后瞬间令前述另一容室的喷口打开，并令前述另一容室内经加压混合发泡塑胶由喷口射出成型。

此外，本发明配合前述方法的发泡塑胶射出装置包括一第一次混合机构及一加压混合机构；该第一次混合机构具有第一容室，该第一容室具有出口，并第一容室连设加热装置，又于第一容室内设置搅拌装置；所述加压混合机构连通前述第一容室的出口，其具有第二容室，该第二容室的出口连接喷嘴，并于第二容室内设置活塞，该活塞可于第二容室内往复动作，而且塑料、气体可导入第一容室内，且塑料由加热装置熔融且借由搅拌装置作第一次混合再导入第二容室，并由第二容室的活塞加压作第二次混合再由喷嘴射出，其可借由加压使塑料与气泡稳固混合，并可借由压力控制气泡大小，使发明可具较佳质量及制品变化性。

再者，本发明的发泡塑胶射出装置还可为：包括第一次混合机构及加压混合机构，该第一次混合机构包括料管、螺杆、注气装置，其中料管具有第一容室，第一容室前方具有出口，并于出口通道位置设置逆止阀，又于料管连设料斗，并于料管设置加热装置；所述螺杆为搅拌装置，并设于料管的第一容室内，且于螺杆设置搅拌叶，并由驱动装置带动旋转；所述注气装置连通料管第一容室，其具有气针、气体分配器，并可将外界气体导入料管的第一容室内；所述加压混合机构包括加压座、加压缸、活塞、喷嘴、喷嘴逆止阀、开关装置，其中加压座具有第二容室，该第二容室入口连通料管出口，且其具有出口连通喷嘴，又于加压座设置压力传感器、定位装置、温度控制装置；所述活塞设于第二容室内，该活塞连设加压缸，并由加压缸带动往复动作；所述喷嘴设于加压座的出口位置，其具有喷口与第二容室的出口连通，又于喷嘴设置喷嘴逆止阀、开关装置，该喷嘴逆止阀设于喷口的通道上，又开关装置具有阀针、弹性元件，该阀针具顶持部，该顶持部设于对应喷嘴逆止阀一侧，且该阀针由弹性元件顶持而使顶持部不顶持喷嘴逆止阀；借之，使塑料可由料斗注入料管的第一容室，再令高压气体由注气装置注入料管的第一容室内，又塑料由料管的加热装置加热熔融呈液态稠状，再借由螺杆旋转使搅拌叶可对塑料、气体作第一次混合以形成发泡塑胶，并使第一次混合的发泡塑胶可由螺杆输送至加压混合机构的第二容室内，而该出口通道的逆止阀可防止第一次混合的发泡塑胶及气体逆流；又令加压缸动作使活塞位移，并使第二容室的空间减小，使第二容室内的发泡塑胶受挤压而作第二次混合，又该发泡塑胶经第二次混合可使气体与塑料更稳固均匀结合，且压力愈大时可使气泡愈小，并经预先设定的塑料与高压气体的发泡依压缩比例进行压缩，可形成不同需求的发泡倍数的发泡体形成微孔发泡；又令射出装置位移使喷嘴位移至模座时，可由模座抵压开关装置的阀针，并使阀针抵压喷嘴逆止阀使喷口的通道开启，再令加压缸动作使活塞前移，使发泡塑胶可由喷嘴射出，而该喷嘴位移至模座时可借由机械式动作使喷嘴逆止阀同步开启，其具有较佳动作稳定性；该种结构方式同样借由加压使塑料与气泡稳固混合，并可借由压力控制气泡大小，使本发明可具较佳质量及制品变化性。

附图说明

图1系本发明发泡塑胶成型方法的示意图；

图2系本发明第一实施例发泡塑胶射出装置的结构示意图；

图3系本发明第一实施例发泡塑胶的射出装置注料、注气及第一次混合示意图；

图4系本发明第一实施例发泡塑胶射出装置的发泡塑胶导入容室示意图；

图5系本发明第一实施例发泡塑胶射出装置的加压混合示意图；

图6系本发明第一实施例发泡塑胶射出装置的射出动作示意图；

图7系本发明第二实施例发泡塑胶射出装置的结构示意图；

图8系现有发泡塑胶射出装置的结构示意图；

图9系现有发泡塑胶的气泡增大示意图。

主要元件符号说明

5     第一次混合机构  51料管            511第一容室

512   出口            513逆止阀         514料斗

52    螺杆            521搅拌叶         53注气装置

531   气针            532气体分配器     6加压混合机构

61    加压座          611第二容室       612入口

613   出口            614压力传感器     615定位装置

616   温度控制装置    62加压            63活塞

64    喷嘴            641喷口           65喷嘴逆止阀

66    开关装置        661阀针           6611顶持部

662   弹性元件        7塑料             8气泡

90    模座            91第一次混合机构  92加压混合机构

93    连接座          931通道           1’料管

11’  容室            2’料斗           3’螺杆

31’  搅拌器          4’注射装置       5’喷嘴

51’  通道            6’模具           7’塑料

8’   气泡

具体实施方式

请参阅图1，本发明的成型方法包含以下步骤：

a.注入塑料、气体至容室，令前述塑料熔融，并与前述气体混合形成混合的发泡塑胶。

b.前述混合的发泡塑胶导入另一容室。

c.对含有前述混合的发泡塑胶的前述另一容室加压。

d.射出成型。

前述a.注入塑料、气体至容室，令前述塑料熔融，并与前述气体混合形成混合的发泡塑胶步骤为：将设定比例的塑料、高压气体注入容室内，而该高压气体可为氮气、二氧化碳或其它气体，又该塑料借由加热形成液态稠状，再借由搅拌或其它方式使得气体可与熔融的塑料混合，并使塑料可包覆气体形成第一次混合的发泡塑胶，前述的塑料、气体可同时或不同时注入容室内，又第一次混合时可依后续的需要将需要压缩的高压气体注入容室内以供后续加压使用，并依需要发泡的比例来注入高压气体。

b.前述混合的发泡塑胶导入另一容室步骤为：将该混合的发泡塑胶由通道导入另一容室内，而该容室可设定各种背压使该混合的发泡塑胶可依需要稳定导入另一容室，且导入后令该另一容室呈密闭，又该另一容室具有喷口，该喷口未射出时呈密闭。

c.对含有前述混合的发泡塑胶的前述另一容室加压步骤为：借由加压减少前述另一容室的容积，并将第一次混合的发泡塑胶依设定压缩比例加压，使第一次高压气体及塑料结合的发泡塑胶紧密压合，并迫使塑料与气体更稳固均匀结合形成第二次混合发泡塑胶，且可借由设定加压的压力大小控制发泡塑胶内气泡大小，当压力愈大时气泡愈小，并依注入高压气体与塑料比例来进行压缩。

d.射出成型步骤为：加压第二次混合后瞬间令该另一容室的喷口打开，并令该另一容室内的第二次混合发泡塑胶由喷口射出至模具成型。

请参阅图2，本发明配合前述方法的第一实施例射出装置包括一第一次混合机构5、一加压混合机构6。该第一次混合机构5包括料管51、螺杆52、注气装置53，其中料管51具有第一容室511，该第一容室511前方具有出口512，并于出口512通道位置设置逆止阀513，又于料管51连设料斗514，且于料管51设置加热装置(图中未标示)；所述螺杆52为搅拌装置，并设于料管51的第一容室511内，并于螺杆52设置搅拌叶521，且由驱动装置(图中未标示)带动旋转；所述注气装置53连通料管51的第一容室511，并具有气针531、气体分配器532，且可将外界气体导入料管51的第一容室511内。

所述加压混合机构6包括加压座61、加压缸62、活塞63、喷嘴64、喷嘴逆止阀65、开关装置66；其中加压座61具有第二容室611，该第二容室611的入口612连通料管511的出口512，其还具有出口613连通喷嘴64，又于加压座61设置压力传感器614、定位装置615及温度控制装置616；所述活塞63设于第二容室611内，该活塞63连设加压缸62，并由加压缸62带动往复动作；所述喷嘴64设于加压座61的出口613位置，其具有喷口641与第二容室611的出口613连通，又于喷嘴64设置喷嘴逆止阀65、开关装置66，并该喷嘴逆止阀65设于喷口641的通道上；所述开关装置66具有阀针661、弹性元件662，该阀针661具有顶持部6611，该顶持部6611设于对应喷嘴逆止阀65一侧，并该阀针661由弹性元件662顶持而使顶持部6611不抵压喷嘴逆止阀65。

请参阅图3，成型作业时，塑料7可由料斗514注入料管51的第一容室511，同时高压气体由注气装置53注入料管51的第一容室511内(如箭头所示)，且对应制品需求设定注入塑料7与气体的比例，而该气体可为氮气、二氧化碳或其它适当气体；又塑料7由料管51的加热装置(图中未标示)加热熔融呈液态稠状，并借由螺杆52旋转使搅拌叶521可对塑料7、气体作第一次混合以形成具有气泡8的发泡塑胶。

请参阅图4，本发明第一次混合的发泡塑胶可由螺杆52输送至加压混合机构6的第二容室611内，且加压缸62可对活塞63施予适当压力，使得第一次混合具塑料7、气泡8的发泡塑胶可借由背压稳定导入第二容室611内，而该出口512通道的逆止阀513可防止第一次混合的发泡塑胶及气体逆流。

请参阅图5，本发明加压混合作业系令加压缸62动作使活塞63位移，并使第二容室611的空间减小，并使第二容室611内的发泡塑胶受挤压而作第二次混合，而该活塞63位移距离可预先对应制品需求设置，并可由压力传感器614或定位装置615控制活塞63位移的距离以控制容室611的压力，而该发泡塑胶经第二次混合可使气泡8与塑料7更稳固结合，且压力愈大时可使气泡8愈小形成稳固混合高倍数发泡体，又第二容室611内加压时因第二容室611的入口612连接通道具有逆止阀513，并出口613具喷嘴逆止阀65，使得第二容室611可为密闭状并具设定压力，且可再借由温度控制装置616使第二容室611内的发泡塑胶具设定温度。

请参阅图6，本发明令射出装置位移使喷嘴64位移至模座90时，可由模座90抵压开关装置66的阀针661，并使阀针661的顶持部6611抵压喷嘴逆止阀65使喷口641的通道开启，并使加压缸62动作使活塞63下移，令发泡塑胶可由气体压力配合受挤压由喷嘴64射出至模具(图中未标示)成型，而该喷嘴64位移至模座90时，系由机械式动作使喷嘴逆止阀65同步开启，可具较佳动作稳定性。

请参阅图7，本发明第二实施例对应第一实施例具第一次混合机构91、加压混合机构92，该加压混合机构92呈横向设于第一次混合机构91下方，且该第一次混合机构91、加压混合机构92由连接座93连结，并该连接座93具有通道931以连通第一次混合机构91及加压混合机构92，并使本发明的第二实施例可具如第一实施例的功效，又该第二实施例的加压混合机构为横向设置，因而可较第一实施例的整体高度降低，可具较佳空间适用性。

本发明的加压混合机构不一定须对应第一次混合机构呈垂直或水平设置，亦可令加压混合机构对应第一次混合机构为其它不同角度设置，例如30°、45°、60°，而该加压混合机构可依据需求作适当组合角度。

本发明的定位装置、温度控制装置、气体分配器为非必要性结构；且注气装置可具有一个以上；又逆止阀可设于第一次混合机构与加压混合机构的相连通道位置，不一定须设于料管的出口上；另活塞可由其它机构带动往复动作；本发明的注气装置可依气体需要压缩的倍数将高压气体经由注气装置注入料管的容室内，而此气体可以均匀或不均匀的进入混合，并决定未来的发泡倍率；又本发明的容室压力可因应需求作低压至高压等不同压力条件动作，使得制品可具有多种不同气泡大小、密度变化。而前述实施例为本发明的例示，并非本发明申请专利范围限制，凡依据本发明精神所为的等效改变亦应属于本发明范畴内。

Claims (8)

1、一种发泡塑胶射出成型方法，其特征在于它包含以下步骤：

a.注入塑料、气体至容室，令前述塑料熔融并与前述气体混合形成混合的发泡塑胶；

b.前述混合的发泡塑胶导入另一容室；

c.对含有前述混合的发泡塑胶的前述另一容室加压；

d.射出成型。

2、如权利要求1所述的发泡塑胶射出成型方法，其特征在于：前述步骤a为，设定前述注入塑料、气体至容室的塑料与气体的比例，又令前述塑料熔融，以及借由搅拌使该气体与该熔融的塑料混合，并使塑料与气体混合形成第一次混合的发泡塑胶。

3、如权利要求1所述的发泡塑胶射出成型方法，其特征在于：前述步骤b为，将该混合的发泡塑胶由通道导入另一容室内，而该另一容室有设定背压使前述混合的发泡塑胶可稳定导入该另一容室内，且导入后令该另一容室呈密闭，又该另一容室具有喷口，该喷口未射出时呈密闭。

4、如权利要求1所述的发泡塑胶射出成型方法，其特征在于：前述步骤c为，借由加压减少前述另一容室的容积，并迫使塑料与气体更稳固均匀结合形成第二次混合发泡塑胶。

5、如权利要求3所述的发泡塑胶射出成型方法，其特征在于：前述步骤d为，加压后瞬间令前述另一容室的喷口打开，并令前述另一容室内经加压混合发泡塑胶由喷口射出成型。

6、一种发泡塑胶射出装置，其特征在于它包含：

一第一次混合机构，具有第一容室，该第一容室具有出口，且第一容室连设加热装置，又于第一容室内设置搅拌装置；

一加压混合机构，连通前述第一容室出口，其具有第二容室，该第二容室的出口连接一喷嘴，并于第二容室内设置可于第二容室内往复动作的活塞；而且，

塑料、气体可导入第一容室内，并塑料配合加热装置加热熔融且由搅拌装置作第一次混合再导入第二容室，并由第二容室的活塞加压作第二次混合再由喷嘴射出。

7、如权利要求6所述的发泡塑胶射出装置，其特征在于：所述第一次混合机构的第一容室设于一料管内，该料管可导入塑料，并设置所述加热装置；所述搅拌装置具有螺杆并设于料管的第一容室内，并于螺杆设置搅拌叶，且由驱动装置带动旋转；又于第一容室设置注气装置，其可将外界气体导入料管的第一容室内；所述加压混合机构的第二容室设于一加压座内，该加压座的第二容室入口连通前述第一容室出口，并于其通道上设置逆止阀，又该加压座的第二容室出口连通喷嘴；所述活塞设于加压座的第二容室内，并可于加压座的第二容室内往复动作；所述喷嘴具有喷口与加压座第二容室的出口连通，又于喷嘴设置喷嘴逆止阀、开关装置，该喷嘴逆止阀设于喷口的通道上，又开关装置可启闭喷嘴逆止阀。

8、如权利要求7所述的发泡塑胶射出装置，其特征在于：所述活塞连设加压缸，并由加压缸带动往复动作。

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