TWI551420B - TPU forming method and device thereof - Google Patents

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TPU成型方法及其裝置
本發明係有關一種TPU成型方法及其裝置，特別是指一種環保節能減碳TPU成型方法及其裝置。
按，現有之TPU(Thermoplastic Polyurethane，熱塑性聚胺基甲酸酯)成型方法多是將一含有NCO之異氰酸鹽聚合物與一含有OH之羥化合物先混合成一TPU後，再送入造粒機內進行造粒形成一母粒，之後將該母粒送往下游之射出成型工廠，使該射出成型工廠加熱融化該母粒後，再進一步送入一射出成型機進行加壓射模，以完成一TPU成品。
惟，上述TPU成型方法，造粒與加熱融化母粒皆須要消耗大量能源，根據實務經驗，造粒所消耗之能源約為600KW，而加熱融化母粒所消耗之能源約為60至200KW，消耗之能源極為龐大，不僅無法滿足現代社會所要求之環保、節能、減碳訴求，且於油電雙漲之年代更會大幅增加生產成本，此外因為每種TPU成品之硬度要求不一，所以上述TPU成型方法需要利用不同硬度之母粒來進行硬度調配，導致使用者必須常備數種不同硬度之母粒，而徒增使用者備料之不便，是以，本案發明人在觀察到上述缺點後，認為現有的TPU成型方法仍有進一步改進之必要，而遂有本發明之產生。
本發明之目的係在提供一種環保節能減碳TPU成型方法及其裝置，其係可省略造粒及加熱融化母粒之能源消耗，以達到環保、節能、減碳等效果。
為達上述目的，本發明所提供之環保節能減碳TPU成型方法，係包含有一備料步驟：準備一含有NCO之異氰酸鹽聚合物、一含有OH之羥化合物以及一鏈延長劑；以及一一次混合步驟：混合該含有NCO之異氰酸鹽聚合物、該含有OH之羥化合物以及該鏈延長劑，形成一混合物；以及一捏合反應步驟：捏合該混合物，使該混合物反應形成一TPU；以及一加壓射模步驟：將該TPU射入一模具內，並閉鎖該模具；還有一冷卻脫模步驟：待該TPU冷卻後，脫模取得一TPU成品。
為達上述目的，本發明所提供之環保節能減碳TPU成型裝置，係包含有：一料桶單元，係具有複數個主料桶；以及一第一混合單元，係連接於該料桶單元之主料桶，並具有一第一管體，且該第一管體內係樞設有一第一押送桿，該第一押送桿係連接有一第一馬達；以及一捏合單元，係連接於該第一混合單元，並具有一第二管體，且該第二管體內係平行樞設有二第二押送桿，該等第二押送桿係連接有一第二馬達；以及一射出單元，係連接於該捏合單元，並具有一第三管體，且該第三管體內係樞設有至少一第三押送桿，該第三押送桿係連接有一第三馬達；以及一鎖模機構，係連接於該射出單元，並具有一本體，且該本體內 係設有一流道，該流道內係設有一控制閥，可供啟閉該流道；還有一模具，係連接於該鎖模機構。
本發明所提供之環保節能減碳TPU成型方法及其裝置，可將該含有NCO之異氰酸鹽聚合物、該含有OH之羥化合物以及該鏈延長劑先混合形成該混合物，再捏合該混合物，使該混合物反應形成該TPU，然後藉由該混合物於捏合反應形成該TPU之過程中會發熱而熔融之特性，不用再對該TPU進行加熱，即可直接將該TPU進行加壓射模以形成該TPU成品，藉此，使本發明可透過一貫化之生產流程完成TPU之製造，而與習知先造粒再射出成型之製程相較，可省略造粒及加熱融化母粒之能源消耗，以達到環保、節能、減碳等效果。
100‧‧‧環保節能減碳TPU成型裝置
10‧‧‧料桶單元
11‧‧‧主料桶
111‧‧‧計量輸出器
12‧‧‧副料桶
121‧‧‧計量輸出器
20‧‧‧第一混合單元
21‧‧‧第一管體
211‧‧‧混合段
212‧‧‧第一押送段
213‧‧‧第一凸塊
22‧‧‧第一押送桿
221‧‧‧第二凸塊
222‧‧‧螺旋葉片
23‧‧‧第一馬達
30‧‧‧捏合單元
31‧‧‧第二管體
311‧‧‧第二押送段
312‧‧‧捏合段
32‧‧‧第二押送桿
321‧‧‧螺旋凸塊
322‧‧‧滾片
33‧‧‧第二馬達
40‧‧‧射出單元
41‧‧‧第三管體
411‧‧‧前段
412‧‧‧後段
42‧‧‧第三押送桿
421‧‧‧螺旋葉片
43‧‧‧第三馬達
50‧‧‧鎖模機構
51‧‧‧本體
52‧‧‧流道
521‧‧‧第一流道
522‧‧‧第二流道
523‧‧‧連接流道
53‧‧‧控制閥
531‧‧‧壓缸
532‧‧‧閥桿
533‧‧‧閥片
60‧‧‧模具
70‧‧‧第二混合單元
71‧‧‧第四管體
72‧‧‧第四押送桿
721‧‧‧螺旋凸塊
73‧‧‧第四馬達
第1圖係本發明第一較佳實施例之步驟流程圖。
第2圖係本發明第一較佳實施例之裝置示意圖。
第3圖係本發明第二較佳實施例之步驟流程圖。
第4圖係本發明第二較佳實施例之裝置示意圖。
請參閱第1圖所示，係本發明第一較佳實施例之步驟流程圖，其係揭示有一種環保節能減碳TPU成型方法，該環保節能減碳TPU成型方法係包含有下列步驟：備料步驟：準備一含有NCO之異氰酸鹽聚合物、一 含有OH之羥化合物以及一鏈延長劑。
一次混合步驟：混合該含有NCO之異氰酸鹽聚合物、該含有OH之羥化合物以及該鏈延長劑，形成一混合物。
捏合反應步驟：捏合該混合物，使該混合物反應形成一TPU。
加壓射模步驟：將該TPU射入一模具內，並閉鎖該模具。
冷卻脫模步驟：待該TPU冷卻後，脫模取得一TPU成品。
請再同時參閱第2圖所示，係本發明第一較佳實施例之裝置示意圖，為了配合上述方法，係另提供一種環保節能減碳TPU成型裝置100，該環保節能減碳TPU成型裝置100係包含有：一料桶單元10，係具有複數個主料桶11，且該等主料桶11係各連接有一計量輸出器111。
一第一混合單元20，係具有一第一管體21，且該第一管體21係區分成一混合段211與一第一押送段212，該混合段211係連接於該料桶單元10之主料桶11，同時該第一管體21之內壁對應該混合段211處係更間隔環設有複數個第一凸塊213，另，該第一管體21內係樞設有一第一押送桿22，且該第一押送桿22對應該混合段211處係環設有複數個第二凸塊221，該等第二凸塊221係分別設於每二第一凸塊213間，而該第一押送桿22對應該 第一押送段212處則沿軸向環設有一螺旋葉片222，又，該第一押送桿22係連接有一第一馬達23。
一捏合單元30，係具有一第二管體31，且該第二管體31係區分成一第二押送段311與一捏合段312，該第二押送段311係連接於該第一混合單元20之第一押送段212，另，該第二管體31內係平行樞設有二第二押送桿32，且該等第二押送桿32對應該第二押送段311處係沿軸向各設有一螺旋凸塊321，該螺旋凸塊321係與另一第二押送桿32之螺旋凸塊321呈交錯設置，而該等第二押送桿32對應該捏合段312處則由複數個偏心設置之滾片322疊設組成，又，該等第二押送桿32係連接有一第二馬達33。
一射出單元40，係具有一第三管體41，且該第三管體41係區分成一前段411與一後段412，該前段411係與該捏合單元30之捏合段312相連接，另，該第三管體41內係樞設有至少一第三押送桿42，且該第三押送桿42係沿軸向環設有一螺旋葉片421，又，該第三押送桿42係連接有一第三馬達43。
一鎖模機構50，係連接於該射出單元40之後段412，並具有一本體51，且該本體51內係設有一流道52，該流道52內係設有一控制閥53，可供啟閉該流道52，於本實施例中，該鎖模機構50之流道52係可區分成平行設置之一第一流道521、一第二流道522，以及垂直連接於該第一流道521與該第二流道522間之一連接流道523，而該控制閥53則具有設於該本體51外之一壓缸531，且該壓缸531係連接有穿設於該連接流道523之一閥桿532， 該閥桿532之另端係連接有一閥片533，該閥片533係位於該第一流道521處，且該閥片533之直徑係大於該連接流道523。
一模具60，係連接於該鎖模機構50。
為供進一步瞭解本發明構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本發明使用方式加以敘述，相信當可由此而對本發明有更深入且具體之瞭解，如下所述：請再繼續參閱第1圖及第2圖所示，使用者只要先將該含有NCO之異氰酸鹽聚合物、該含有OH之羥化合物以及該鏈延長劑分別存放於該等主料桶11，並透過該等計量輸出器111計量輸出至一第一混合單元20，即可透過該第一押出桿22之攪拌，讓該含有NCO之異氰酸鹽聚合物、該含有OH之羥化合物以及該鏈延長劑，在通過該第一凸塊213與該第二凸塊221所構成之曲折通道時，混合形成該混合物，之後再透過該第一押出桿22之螺旋葉片222押送該混合物至該捏合單元30內，並藉由該等第二押出桿32之螺旋凸塊321繼續往前押送，然後透過該等滾片322之偏心擠壓，捏合該混合物，即可讓該混合物反應形成該TPU，接著趁該混合物於反應形成該TPU時會發熱而熔融之特性，不用再對該TPU進行加熱，即可直接將該TPU押送至該射出單元40，並透過該第三押出桿42將該TPU押送通過該流道52注入該模具60內，需注意的是，因為該TPU本身具有一定壓力，所以必須操作該控制閥53，使該壓缸531帶動該閥桿532連動該閥片533擋止於該連接流道523，以閉鎖該模具60，避免射模後該模具60之 入模孔散開，最後待該TPU冷卻後，對該模具60脫模即可取得該TPU成品，藉此，使本發明可透過一貫化之生產流程完成TPU之製造，而與習知先造粒再射出成型之製程相較，可省略造粒及加熱融化母粒之能源消耗，以達到環保、節能、減碳等效果。
值得一提的是，因為本發明於混成該TPU後，係直接將該TPU進行射模，所以本發明係可於該一次混合步驟時，藉由調整該含有NCO之異氰酸鹽聚合物、該含有OH之羥化合物以及該鏈延長劑之比例，來調整該TPU成品之硬度，而可有效解決習知製程需要購買不同硬度之母粒來進行硬度調配之缺點。
請再參閱第3圖，係本發明之第二較佳實施例之步驟流程圖，該環保節能減碳TPU成型方法與前述第一較佳實施例不同之處係在於，於該捏合反應步驟與該加壓射模步驟間係進一步包含有下列步驟：二次混合步驟：將該TPU進一步混合有色料、發泡劑以及添加劑之其中一種或其組合，其中，該發泡劑係選自水、發泡粉、空氣以及瓦斯之其中一種，而該添加劑則可為一氫氧化鈣。
請再同時參閱第4圖所示，係本發明之第二較佳實施例之裝置示意圖，為配合上述步驟，該環保節能減碳TPU成型裝置100係進一步包含有：該料桶單元10更進一步包含有複數個副料桶12，該等副料桶12係各連接有一計量輸出器121。
一第二混合單元70，係連接於該捏合單元30與該射出單元40間，並與該等副料桶12相連接，且該第二混合單元70係具有一第四管體71，該第四管體71內係平行樞設有二第四押送桿72，該等第四押送桿72上係沿軸向各設有一螺旋凸塊721，且該螺旋凸塊721係與另一第四押送桿72之螺旋凸塊721呈交錯設置，同時該等第四押送桿72係連接有一第四馬達73。
藉此，使該TPU可進一步先於該第二混合單元70內混合有色料、發泡劑以及添加劑後，再送入該射出單元40進行加壓射模，而能夠提升該TPU成品之物性。
茲，再將本發明之特徵及其可達成之預期功效陳述如下：
1、本發明之環保節能減碳TPU成型方法及其裝置，可將該含有NCO之異氰酸鹽聚合物、該含有OH之羥化合物以及該鏈延長劑先混合形成該混合物，再捏合該混合物，使該混合物反應形成該TPU，然後藉由該混合物於捏合反應形成該TPU之過程中會發熱而熔融之特性，不用再對該TPU進行加熱，即可直接將該TPU進行加壓射模以形成該TPU成品，藉此，使本發明可透過一貫化之生產流程完成TPU之製造，而與習知先造粒再射出成型之製程相較，可省略造粒及加熱融化母粒之能源消耗，以達到環保、節能、減碳等效果。
2、本發明之環保節能減碳TPU成型方法及其裝置，因為於混成該TPU後，係直接將該TPU進行射模，所以係可於該 一次混合步驟時，藉由調整該含有NCO之異氰酸鹽聚合物、該含有OH之羥化合物以及該鏈延長劑之比例，來調整該TPU成品之硬度，而可有效解決習知製程需要購買不同硬度之母粒來進行硬度調配之缺點。
綜上所述，本發明在同類產品中實有其極佳之進步實用性，同時遍查國內外關於此類結構之技術資料，文獻中亦未發現有相同的構造存在在先，是以，本發明實已具備發明專利要件，爰依法提出申請。
惟，以上所述者，僅係本發明之一較佳可行實施例而已，故舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

Claims (10)

  1. 一種TPU成型方法，係包含有下列步驟：備料步驟：準備一含有NCO之異氰酸鹽聚合物、一含有OH之羥化合物以及一鏈延長劑；一次混合步驟：混合該含有NCO之異氰酸鹽聚合物、該含有OH之羥化合物以及該鏈延長劑，形成一混合物；捏合反應步驟：捏合該混合物，使該混合物反應形成一TPU；加壓射模步驟：將該TPU射入一模具內，並閉鎖該模具；冷卻脫模步驟：待該TPU冷卻後，脫模取得一TPU成品。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之TPU成型方法，其中，於該捏合反應步驟與該加壓射模步驟間係進一步包含有下列步驟：二次混合步驟：將該TPU進一步混合有一色料。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之TPU成型方法，其中，於該捏合反應步驟與該加壓射模步驟間係進一步包含有下列步驟：二次混合步驟：將該TPU進一步混合有一發泡劑，其中，該發泡劑係選自水、發泡粉、空氣以及瓦斯之其中一種。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之TPU成型方法，其中，於該捏合反應步驟與該加壓射模步驟間係進一步包含有下列步驟：二次混合步驟：將該TPU進一步混合有一添加劑，其中，該 添加劑係為一氫氧化鈣。
  5. 一種TPU成型裝置，係包含有：一料桶單元，係具有複數個主料桶，該等主料桶係分別存放有一含有NCO之異氰酸鹽聚合物、一含有OH之羥化合物以及一鏈延長劑；一第一混合單元，係連接於該料桶單元之主料桶，並具有一第一管體，且該第一管體內係樞設有一第一押送桿，該第一押送桿係連接有一第一馬達；一捏合單元，係連接於該第一混合單元，並具有一第二管體，且該第二管體內係平行樞設有二第二押送桿，該等第二押送桿係連接有一第二馬達；一射出單元，係連接於該捏合單元，並具有一第三管體，且該第三管體內係樞設有至少一第三押送桿，該第三押送桿係連接有一第三馬達；一鎖模機構，係連接於該射出單元，並具有一本體，且該本體內係設有一流道，該流道內係設有一控制閥，可供啟閉該流道；一模具，係連接於該鎖模機構。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述之TPU成型裝置，其中，該第一管體係區分成一混合段與一第一押送段，且該混合段係連接於該料桶單元，同時該第一管體之內壁對應該混合段處係更間隔環設有複數個第一凸塊，而該第一押送桿對應該混合段處則環設有複數個第二凸塊，且該等第二凸塊係分別設於每二第一凸塊 間，同時該第一押送桿對應該第一押送段處則沿軸向環設有一螺旋葉片。
  7. 依據申請專利範圍第5項所述之TPU成型裝置，其中，該第二管體係區分成一第二押送段與一捏合段，且該第二押送段係連接於該第一押送段，而該等第二押送桿對應該第二押送段處則沿軸向各設有一螺旋凸塊，且該螺旋凸塊係與另一第二押送桿之螺旋凸塊呈交錯設置，同時該等第二押送桿對應該捏合段處則由複數個偏心設置之滾片疊設組成。
  8. 依據申請專利範圍第5項所述之TPU成型裝置，其中，該第三管體係區分成一前段與一後段，且該前段係與該捏合段相連接，而該第三押送桿則沿軸向環設有一螺旋葉片。
  9. 依據申請專利範圍第5項所述之TPU成型裝置，該鎖模機構之流道係可區分成平行設置之一第一流道、一第二流道，以及垂直連接於該第一流道與該第二流道間之一連接流道，而該控制閥則具有設於該本體外之一壓缸，且該壓缸係連接有穿設於該連接流道之一閥桿，該閥桿之另端係連接有一閥片，該閥片係位於該第一流道處，且該閥片之直徑係大於該連接流道。
  10. 依據申請專利範圍第5項所述之TPU成型裝置，其中：該料桶單元更進一步包含有複數個副料桶；一第二混合單元，係連接於該捏合單元與該射出單元間，並與該等副料桶相連接，且該第二混合單元係具有一第四管體，該第四管體內係平行樞設有二第四押送桿，該等第四押送桿上係沿 軸向各設有一螺旋凸塊，且該螺旋凸塊係與另一第四押送桿之螺旋凸塊呈交錯設置，同時該等第四押送桿係連接有一第四馬達。
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