TWI531460B - 模具構件 - Google Patents

Description

模具構件

本發明係關於一種模具構件，且特別係關於一種具有彈性接觸件的模具構件，特別適合於埋入成型異質材料零件等應用領域。

第1圖及第2圖為習知模具之剖面示意圖。剛性模具100係用以模塑成型一零件10，例如異質材料零件，其中剛性模具100之材質例如為鋁、鐵、鋼等金屬。剛性模具100具有一上模110及一下模120，且上模110及下模120之間形成有一模穴130。零件10可包含一非彈性組件2，例如金屬、陶瓷、玻璃、塑膠等非高分子彈性體，以及與非彈性組件2結合之一彈性組件4，例如各類合成橡膠、矽膠等高分子彈性體。一般形成零件10的方法係先將非彈性組件2置於模穴130中，接著將高分子彈性體注入模穴130，並固化成型完成零件10。

然而，上述習知作法的缺點在於，受限於非彈性組件2自身之尺寸公差、受高溫熱膨脹形變或硬度等影響，而造成與剛性模具100之間的間隙或干涉現象或外觀受損等問題。舉例來說，如第1圖的圓圈放大圖處所示，當非彈性組件2之尺寸過小時，非彈性組件2與下模120之間會產生間隙140。此間隙140將導致後續填入的高分子彈性體溢料，而嚴重者將不易以後加工方式清除，致使製程良率下降。再者，當非彈性組件2之尺寸過大，如第2圖圓圈放大圖處所示，非彈性組件2會與下模具120之間產生干涉，造成非彈性組件2外觀受損。在高溫成型反應時，因模具或零件材料之熱膨脹，亦會產生零件與模具的干涉現象，同樣有可能使零件外觀受損。

第3圖繪示另一種習知模具結構。彈性組件4係結合於非彈性組件2之兩端面，而非彈性組件2的上、下二表面A1及A2則分別直接與上模110及下模120接觸。由於非彈性組件2、上模110及下模120三者材質缺乏彈性及形變能力做緩衝的情形下，非彈性組件2容易因尺寸過大而受到上模110及下模120壓傷或損壞，或者另一方面，如第4圖所示，非彈性組件2因尺寸較小，合模後產生間隙，導致溢料。

因此，亟需一改良的模具，其可形成具有精確尺寸之零件，且又能不損害零件本身結構或外觀。

於是，本發明提出一種具有彈性接觸件的模具構件，可解決上述先前技藝之問題與缺點。

本發明提供一種用於埋入成型異質材料零件之模具構件，包含有一上模以及一下模。上模包含有一凹穴用來容置一埋入件(insert object)以及下模包含有一剛性本體與一彈性接觸件，其中埋入件係置於彈性接觸件(resilient contact member)上，俾使彈性接觸件在埋入成型過程中能吸收埋入件自身的尺寸公差。

本發明提供一種模具構件包含有一上模以及一下模。上模包含有一第一剛性本體與一第一彈性接觸件。下模包含有一第二剛性本體與一第二彈性接觸件。上、下模密合時定義出一模穴，用來容置一埋入件，其中埋入件同時接觸第一彈性接觸件與第二彈性接觸件，藉以吸收埋入件自身的尺寸公差。

基於上述，本發明提出一種模具構件，其具有至少一彈性接觸件，用以接觸容置於模具構件內的一埋入件，而使埋入件不直接與模具構件之剛性材質部分接觸。當高分子彈性體注入模具構件中而形成接合一埋入件以及一高分子彈性體的異質材料零件時，不會因埋入件之公差所產生之間隙或干涉而導致溢料或埋入件損傷之情形。

第5圖為依據本發明第一實施例所繪示之模具構件剖面示意圖。第6圖繪示在合模後之模具構件剖面示意圖。如第5及6圖所示，模具構件200包含一上模210以及一下模220。下模220包含有一剛性本體222與一彈性接觸件224，其中彈性接觸件224位於剛性本體222的一內面S1。上模210包含有一凹穴212用來容置一埋入件24。埋入件24係置於彈性接觸件224上。在上模210與下模220密合後，即定義出一模穴230。當然，在其他實施例中，模具構件200可不僅僅包含上模210以及下模220，其可視實際需求改變模件的數量；此外，上模210以及下模220之相對位置亦可視實際需求改變。高分子彈性體22注入模穴230，填滿模穴230並待其固化後，與埋入件24緊密結合成為一異質材料零件20。在埋入成型的過程中，由於彈性接觸件224為一彈性材料，因此能吸收埋入件24的尺寸公差，其中埋入件24的尺寸公差可能是因為製造過程中產生或者在埋入成型的過程中因熱脹冷縮而產生。當埋入件24的尺寸過小時，彈性接觸件224因具有彈性，故可接受埋入件24稍微擠壓的力道而填滿埋入件24下方的空間，不致使埋入件24下方產生間隙的情形，進而防止注入之高分子彈性體22溢流。相對地，彈性接觸件224具有壓縮性，故即使在埋入件24的尺寸過大時亦可接受比剛性材料更大的形變，進而吸收埋入件24所產生干涉的尺寸公差，且不使埋入件24的結構或外觀受損害。因此，本發明提出的模具構件200，用於埋入成型異質材料零件20，能大幅提高良率。

具體而言，上模210及剛性本體222例如為鋁、鋼、金屬合金等剛性材質。在一較佳的實施例中，上模210以及剛性本體222一般為耐高溫之材質，以抵抗模內成型之溫度。彈性接觸件224以及高分子彈性體22係由矽膠、塑膠、合成橡膠或各類樹脂等高分子彈性材料所組成。需注意的是，彈性接觸件224以及高分子彈性體22係由不同材料所構成，使其在成型過程中不會結合在一起。舉例而言，當高分子彈性體22由矽膠構成，彈性接觸件224則可由橡膠所構成，或者當高分子彈性體22由橡膠構成，彈性接觸件224則可由矽膠所構成。但其二者不可同時為矽膠或同時為同類可結合橡膠，這是因為在埋入成型過程中所注入之高分子彈性體22為熔融態，其固化後可與埋入件24貼合，假使高分子彈性體22與彈性接觸件224的材質相同，則二者將熔融為一體至無法分離，而導致成形後之異質材料零件20無法脫膜。

第7圖例示一異質材料零件的立體側視示意圖。在本實施例中，異質材料零件20可以是如筆記型電腦或手機等的殼體為例，其具有一高分子彈性體22與一埋入件24，其中埋入件24例如為筆記型電腦或手機的部分外殼而高分子彈性體22例如為包覆於外殼上之軟性膜層。當然，在其他實施例中，異質材料零件20亦可為其他零件，本發明不以此為限。高分子彈性體22的圖案化表面S2與埋入件24的圖案化表面S3彼此相對應地緊密接合，其中高分子彈性體22之材質例如為矽膠或者橡膠等高分子彈性材料，而埋入件24之材料例如為鋁合金、塑鋼、塑膠、陶瓷或玻璃等非高分子彈性材料。當然，高分子彈性體22與埋入件24之相對位置亦可改變，但本發明不以此為限，只要高分子彈性體22與埋入件24之材質不同。此外，高分子彈性體22與埋入件24藉以緊密貼合之圖案P，其形狀、尺寸與數量視產品需要而定。

更進一步而言，如第6圖所示，在一較佳的實施態樣中，彈性接觸件224之一接觸面S4輪廓完全契合埋入件24的一底面S5輪廓。如此一來，可使埋入件24與彈性接觸件224以最大面積接觸而緊密貼合，進而防止埋入件24滑動移位，或者產生間隙或干涉，導致模內成型製程中高分子彈性體材料溢料或埋入件24損傷的情形。當然，在一較佳的實施例中，埋入件24不會接觸到上模210或者剛性本體222，因此可防止埋入件24、上模210以及剛性本體222的剛性材質由於缺乏彈性及形變的能力，致使成形過程中產生空隙或干涉。

再者，在一較佳的實施例中，可將彈性接觸件224固定於剛性本體222的內面S1上，如此可防止高溫製程中或者溫度變化的環境下，彈性接觸件224因熱脹冷縮而錯位，所導致於其上之埋入件24的對不準問題。具體而言，彈性接觸件224可以利用耦合劑與剛性本體222結合，其中耦合劑的結合原理，例如第8圖所示，其中例如矽烷類耦合劑水解後產生的-OH基能夠與金屬、陶瓷、玻璃、塑膠等非高分子彈性體鍵結，可使彈性接觸件224與剛性本體222強力結合，並在反覆操作埋入成型後仍使彈性接觸件224與剛性本體222具有良好的尺寸安定性，如此以增加模具構件200的耐用性。當然，本發明亦可不在彈性接觸件224與剛性本體222之間使用耦合劑。當欲成型的形狀不會太複雜時，可直接將耐高溫的彈性接觸件224先成型反應好，再植入模具構件200內作為模具材料的一部份，如此做法的優點是耐高溫的彈性接觸件224如使用次數久後有受損，要更換新品較快。此外，埋入件24與高分子彈性體22之間亦可以如第6圖所示之耦合劑的成分結合。如此一來，可使埋入件24與高分子彈性體22穩定成形，並在成形後亦可維持尺寸的精密度，且因埋入件24與高分子彈性體22強力結合故可提高異質材料零件20的耐用性。在此一提，用於彈性接觸件224與剛性本體222之耦合劑與用於埋入件24與高分子彈性體22之耦合劑不一定相同，視各元件之材料特性選用。

第9圖為依據本發明第二實施例所繪示之模具構件剖面示意圖。如第9圖所示，本實施例中之模具構件300具有一上模310以及一下模320。上模310包含有一第一剛性本體312與一第一彈性接觸件314，且下模320亦包含有一第二剛性本體322與一第二彈性接觸件324。在本實施例中，上模310以及下模320可以為上、下對稱，但在其他實施例中，亦可為非對稱的結構，其可視實際製程需求而定。當然，在其他實施例中，模具構件300可不僅僅包含上模310以及下模320，其可視實際需求改變模件的數量；此外，上模310以及下模320之相對位置亦可視實際需求改變。當上、下模310及320相互密合時，定義出一模穴330，用來容置一埋入件24’。模穴330在置入埋入件24’後，則注入一高分子彈性體22’填滿模穴330之剩餘空間，如此以與埋入件24’結合形成一異質材料零件20’。在本實施例中，第一彈性接觸件314與第二彈性接觸件324夾置埋入件24’，以此可吸收埋入件24’的尺寸公差。如此，當埋入件24’尺寸過小而與上模310或下模320產生間隙時，或者當埋入件24’尺寸過大而與上模310或下模320產生干涉時，都可藉由第一彈性接觸件314與第二彈性接觸件324的彈性來避免高分子彈性體22’溢料或埋入件24’的外觀受損。

同樣地，第一剛性本體312、第二剛性本體322可例如以金屬或其他合金等剛性材質所組成。埋入件24’包含有金屬、塑膠、陶瓷或玻璃等非高分子材料。第一彈性接觸件314、第二彈性接觸件324以及高分子彈性體22’可為矽膠、塑膠、各類合成橡膠或各種樹脂類等高分子彈性材料。當然，第一彈性接觸件314與第二彈性接觸件324可以不同材料構成，而第一剛性本體312與第二剛性本體322亦可以不同材料構成，視當時製程需要而定。但必須強調的是，由於高分子彈性體22’與第一彈性接觸件314以及高分子彈性體22’與第二彈性接觸件324部分接觸，故高分子彈性體22’之材質選用不可與第一彈性接觸件314或第二彈性接觸件324相同。例如，當高分子彈性體22’由矽膠所構成，第一、第二彈性接觸件314及324則可由各類合成橡膠所構成，或者當高分子彈性體22’由各類合成橡膠所構成，第一、第二彈性接觸件314及324則可由矽膠所構成，但本發明不以此為限。因為當高分子彈性體22’與第一彈性接觸件314或第二彈性接觸件324之材質相同時，在膜內成形導入熔融態之高分子彈性體材料時，會與第一彈性接觸件314或第二彈性接觸件324結合成一體致使無法分離，而導致成形後異質材料零件20’無法脫膜的情形。

再者，在一較佳的實施例中，第一彈性接觸件314與第二彈性接觸件324係分別與埋入件24’之接觸面S6及S7輪廓契合，以固定埋入件24’與第一彈性接觸件314及第二彈性接觸件324的相對位置，進而避免在第一彈性接觸件314與埋入件24’之間或第二彈性接觸件324與埋入件24’之間產生間隙，或者因埋入件24’滑動而與第一剛性本體312或第二剛性本體322產生干涉的問題。

另外，在一較佳的實施例中，第一彈性接觸件314係固定在第一剛性本體312的內面S8上，或者第二彈性接觸件324固定在第二剛性本體322的內面S9上。如此，可防止高溫製程中或者溫度變化的環境下，第一彈性接觸件314或者第二彈性接觸件324因熱脹冷縮而產生錯位，以避免埋入件24的對不準問題。當然，可如第一實施例所述，第一彈性接觸件314或第二彈性接觸件324可以利用耦合劑分別與第一剛性本體312或第二剛性本體322結合，其中耦合劑可使第一彈性接觸件314或第二彈性接觸件324分別與第一剛性本體312或第二剛性本體322強力結合，並在反覆操作模內成形的製程中仍使第一彈性接觸件314或第二彈性接觸件324與第一剛性本體312或第二剛性本體322具有良好的尺寸安定性。如此一來，可增加模具構件300的耐用性。當然，本發明亦可不在第一彈性接觸件314或第二彈性接觸件324與第一剛性本體312或第二剛性本體322之間使用耦合劑。此外，埋入件24’與高分子彈性體22’之間亦可利用如第6圖所示之耦合劑結合原理。用於第一彈性接觸件314或第二彈性接觸件係324與第一剛性本體312或第二剛性本體322之耦合劑以及用於埋入件24’與高分子彈性體22’之耦合劑不一定相同，視各元件之材料特性選用。

此外，又一較佳的實施例中，埋入件24’不與第一剛性本體312或第二剛性本體322接觸，如此可避免各剛性材料間因缺乏彈性及形變的能力而產生間隙或干涉的問題。

綜上所述，本發明提供一種模具構件，其具有一上模以及一下模。至少一彈性接觸件，尤其是一高分子彈性接觸件，位於上模或下模的內面，用以接觸容置於模具構件內的一埋入件，而使埋入件不直接與模具構件之剛性材質部分接觸，以在高分子彈性體注入模具構件中而形成接合一埋入件以及一高分子彈性體的異質材料零件時，不會因埋入件之公差所產生之間隙或干涉而導致溢料或埋入件損壞之情形，其中高分子彈性接觸件與所注入之高分子彈性體為不同材質，因而可避免二者在高溫時結合為一體而難以脫膜的情形。此外，本發明更提供結合高分子彈性體與埋入件以及結合高分子彈性接觸件與剛性本體的耦合劑，俾使高分子彈性體與埋入件以及高分子彈性接觸件與剛性本體之間強力結合，以此具有高度的尺寸穩定性，進而提升零件或模具的耐用性。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

2．．．非彈性組件

4．．．彈性組件

10、20、20’．．．零件

22、22’．．．高分子彈性體

24、24’．．．埋入件

100．．．剛性模具

110．．．上模

120．．．下模

130．．．模穴

140．．．間隙

200、300．．．模具構件

210、310．．．上模

212．．．凹穴

220、320．．．下模

222．．．剛性本體

224．．．彈性接觸件

230、330．．．模穴

312．．．第一剛性本體

314．．．第一彈性接觸件

322．．．第二剛性本體

324．．．第二彈性接觸件

A1、A2、S2、S3．．．表面

S1、S8、S9．．．內面

S4、S6、S7．．．接觸面

S5．．．底面

P．．．圖案

第1圖及第2圖為習知模具之剖面示意圖。

第3圖及第4圖繪示另一種習知模具結構。

第5圖為依據本發明第一實施例所繪示之模具構件剖面示意圖。

第6圖繪示在合模後之模具構件剖面示意圖。

第7圖例示一異質材料零件的立體側視示意圖。

第8圖為耦合劑的結合原理示意圖。

第9圖為依據本發明第二實施例所繪示之模具構件剖面示意圖。

20．．．零件

22．．．高分子彈性體

24．．．埋入件

200．．．模具構件

210．．．上模

212．．．凹穴

220．．．下模

222．．．剛性本體

224．．．彈性接觸件

230．．．模穴

S1．．．內面

S4．．．接觸面

S5．．．底面

Claims (21)

1. 一種用於埋入成型異質材料零件之模具構件，包含有：一上模，包含有一凹穴用來容置一埋入件(insert object)；以及一下模，包含有一剛性本體與一彈性接觸件，之間以一耦合劑(primer)產生一架橋交聯反應，其中該埋入件係置於該彈性接觸件(resilient contact member)上，俾使該彈性接觸件在埋入成型過程中能吸收該埋入件自身的尺寸公差。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該上模與該下模密合後，定義出一模穴，並於該模穴注入一高分子彈性體，其與該埋入件結合成該異質材料零件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該高分子彈性體與該彈性接觸件係由不同材料所構成者。
4. 如申請專利範圍第3項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該高分子彈性體係由矽膠所構成者，而該彈性接觸件係由各類合成橡膠所構成者。
5. 如申請專利範圍第3項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該高分子彈性體係由各類合成橡膠所構成者，而該彈性接觸件係由矽膠所構成者。
6. 如申請專利範圍第1項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該上模係為一金屬上模。
7. 如申請專利範圍第1項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該剛性本體係包含金屬。
8. 如申請專利範圍第1項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該埋入件包含有金屬、塑膠、陶瓷或玻璃。
9. 如申請專利範圍第1項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該彈性接觸件係固定在該剛性本體的一內面上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該彈性接觸件係藉由該耦合劑(primer)結合於該內面上。
11. 如申請專利範圍第1項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該埋入件置於該彈性接觸件上時，不會接觸到該剛性本體。
12. 如申請專利範圍第1項所述之用於埋入成型異質材料零件之模具構件，其中該彈性接觸件之一接觸面輪廓可完全契合或部分貼合 該埋入件的一底面輪廓。
13. 一種模具構件，包含有：一上模，包含有一第一剛性本體與一第一彈性接觸件；以及一下模，包含有一第二剛性本體與一第二彈性接觸件，之間以一耦合劑產生一架橋交聯反應，其中該上、下模密合時，定義出一模穴，用來容置一埋入件，其中該埋入件同時接觸該第一彈性接觸件與該第二彈性接觸件，藉以吸收該埋入件自身的尺寸公差。
14. 如申請專利範圍第13項所述之模具構件，其中該第一彈性接觸件係固定在該第一剛性本體的內面上。
15. 如申請專利範圍第13項所述之模具構件，其中該第二彈性接觸件係固定在該第二剛性本體的內面上。
16. 如申請專利範圍第13項所述之模具構件，其中另於該模穴注入一高分子彈性體，其與該埋入件結合成該異質材料零件。
17. 如申請專利範圍第16項所述之模具構件，其中該高分子彈性體與該第一、第二彈性接觸件係由不同材料所構成者。
18. 如申請專利範圍第17項所述之模具構件，其中該高分子彈性體係由矽膠所構成者，而該第一、第二彈性接觸件係由各類合成橡膠 所構成者。
19. 如申請專利範圍第17項所述之模具構件，其中該高分子彈性體係由各類合成橡膠所構成者，而該第一、第二彈性接觸件係由矽膠所構成者。
20. 如申請專利範圍第13項所述之模具構件，其中該埋入件不會接觸到該剛性本體。
21. 如申請專利範圍第13項所述之模具構件，其中該埋入件包含有金屬、塑膠、陶瓷或玻璃。