TWI697395B - 發泡高分子物之模製加工系統 - Google Patents

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Abstract

本發明所提供發泡高分子物之模製加工系統乃係使高分子原料與發泡劑之混合物以模具所提供之模室空間予以容納並模製成型為具預定形狀之模製物品,而其技術上之特徵係在於使該模室空間在該混合物充滿空間前係具有一形狀不同於該模製物品之注模形狀,而於該混合物充滿該模室空間後,則改變該模室空間之局部形狀,據以使該該模室空間之形狀自該注模形狀改變至與該模製物品相同之一模製形狀,俾以藉由該模室空間局部形狀之改變所造成該局部之容積變動,改變對所容納之該混合物所施加之表面力(Surface force)。

Description

發泡高分子物之模製加工系統
本發明係與高分子加工技術有關,特別是關於一種發泡高分子物之模製加工系統。
按,習知之高分子發泡技術,係藉由發泡劑在高分子內部因化學反應、熱分解或相變化等方式產生氣泡,從而於高分子內部形成多數之泡孔,使之形成發泡體,而具有低密度、低成本、隔熱、隔音、耐衝擊等諸多之特性,以供產業上之利用。
先前之研究中指出,發泡體之物性係受泡孔之大小及密度所影響,而泡孔之成長則與溫度、壓力、洩壓速率、含浸時間與發泡劑之擴散係數等有關,其中,成核理論中指出,越大之壓力在瞬間洩壓時之所造成之壓降越大,使得體積自由能下降,而令發泡劑越容易進入高分子基材中,同時,壓降速率之改變亦會造成泡孔密度之改變,在先前研究中亦指出壓降速率與成核速率間亦存在著正向之關聯,在實驗中,當壓降速率從0.0162MPa/s增快到0.5MPa/s時,將使得所形成泡孔之密度增加106倍,由此可知,透過壓降大小及速率之控制,係得以改變泡孔之大小與密度,惟於習知技術中,控制壓降大小與速率,雖能改變發泡體內部之泡孔大小與密度,但其控制係就發泡體之整體為之,因 此,其所形成之泡孔密度與大小仍僅為單一之分佈,尚難以在同一成型程序中所製造之發泡體整體之內部中,形成不同尺度或不同密度之泡孔。
而為使發泡體之內部得以具有不同尺寸之泡孔,在中國第103128973號專利前案中,即揭露有先將使高分子原料熔融並成型為初胚,並置入高壓釜後,再將超臨界流體注入高壓釜內,而分別在一較低之飽和溫度以及一較高之發泡溫度上,分別維持若干之時間後,進行快速之洩壓,據以使發泡體之內部形成不同尺寸之泡孔,提昇發泡體之若干物性,是等藉由洩壓與升溫之協同作用在發泡體內部造成不同尺寸泡孔之技術雖可達成其目的,惟其必需藉由高壓釜且需耗費較鉅之能源進行溫度之調控者,則顯非經濟,同時,其雖得以在發泡體之內部形成不同尺寸之泡孔,但該等相異尺寸之泡孔仍係分佈於發泡體整體之內部,而無法受控制地分別分佈在發泡體之不同區塊中。
因此,本發明之主要目的乃係在提供一種發泡高分子物之模製加工系統,其係得使發泡高分子物在一次成型之發泡體整體的不同區塊部位中,具有不同尺寸或不同密度之泡孔,從而使發泡體整體之不同區塊部位之物性,彼此間具有差異。
緣是,為達成上述目的,本發明所提供發泡高分子物之模製加工系統乃係使高分子原料與發泡劑之混合物以模具所提供之模室空間予以容納並模製成型為具預定形狀之模製物品,而其技術上之特徵係在於使該模室空間在該混合物充滿空間前係具有一形狀不同於該模製物品之注模形狀,而於該混合物充滿該模室空間後,則改變該模室空間之局部形狀,據以使該該模室空間之 形狀自該注模形狀改變至與該模製物品相同之一模製形狀,俾以藉由該模室空間局部形狀之改變所造成該局部之容積變動,改變對所容納之該混合物所施加之表面力(Surface force)。
其中,該表面力之改變係藉由該模室空間形狀改變之局部的室壁,因位置變動所形成者。
其中,當該模室空間局部形狀之變動造成該局部容積之增加,從而降低所施加之該表面力。
其中,當該模室空間局部形狀之變動造成該局部容積之減少,從而增加所施加之該表面力。
為使該模製物品整體之不同區塊部位所具之物性得以因應實際使用之所需,係可使該模室受有形狀改變之局部為多數,並使該些受形狀改變之多數局部之容積變動,可同為增加或同為減少,或一部分為增加而他部分為減少者。
另外,該發泡劑係可為化學性或物理性之發泡劑,其中,以超臨界流體為發泡劑而與高分子原料為單相溶液之混合物者,係可作為本發明之具體較佳應用例。
(10):模具
(20):第一模身
(21):第一身部
(22):第一模面
(30):第二模身
(31):第二身部
(32):第二模面
(40):模室
(41):局部部位
(50):活動部
(51):基體
(52):調整端面
(53):周側塊面
(a):混合物
(a’):部分混合物
第一圖係本發明一較佳實施例之模具分解圖。
第二圖係本發明一較佳實施例之模具立體圖。
第三圖係本發明一較佳實施例之模具剖視圖。
第四圖係本發明一較佳實施例之一流程示意圖。
第五圖係本發明一較佳實施例之另一流程示意圖。
茲即舉以本發明較佳之實施例,並配合圖式為詳細之說明。
首先,請參閱第一圖至第三圖所示,本發明較佳實施例中所提供發泡高分子物之模製加工系統係藉由一模具(10)以實施者,該模具(10)係為高分子模製成型加工技術中習見之多層模具,而在構造上包含了有一第一模身(20)、一第二模身(30)、二模室(40)以及二活動部(50)。
該第一模身(20)係具有一板塊狀之第一身部(21),一第一模面(22)係位於該第一身部(21)之一側板面上。
該第二模身(30)則具有一板狀塊之第二身部(31),一第二模面(32)位於該第二身部(31)之一側板面上。
其中,該第一模身(20)與該第二模身(30)彼此間係可於一合模位置與一開模位置間相對位移,當位於該合模位置上時,該第一模身(20)與該第二模身(30)間係以該第一模面(22)相向於該第二模面(32)地彼此疊接貼合,且於該第一模面(22)與該第二模面(32)間形成各該模室(40),並使該些模室(40)均呈封閉狀,而當位於該開模位置上時,則使該第一模身(20)與該第二模身(30)彼此分離,據以使該第一模面(22)與該第二模面(32)彼此遠離地使該些模室(40)均呈開放狀態。
該些活動部(50)係分別具有一塊狀之基體(51),滑設於該第一身部(21)中,並可於一注模位置與一模製位置間往復位移,一調整端面(52)係位於該基體(51)之一側上,並與該第一模面(22)相鄰; 在該第一模身(20)與該第二模身(30)位於該合模位置之合模狀態下,當該些基體(51)位於該模製位置上時,係如第三圖所示位於右側之活動部, 各該調整端面(52)係分別與該些第一模面(22)共同地構成該些模室(40)之一側室壁,且使該些模室(40)具有與預設之模製品相同之一模製形狀,反之,當該基體(51)位於該注模位置上時,則如第三圖所示位於左側之活動部,係使該調整端面(52)突出於該第一模面(22)外,從而使該模室(40)之一側室壁除包含有該第一模面(22)與該調整端面(52)外,更包含有位於該基體(51)上,與該調整端面(52)相鄰接之周側塊面(53),進而使該模室(40)之空間形狀為不同於該模製形狀之一注模形狀。
藉此,該發泡高分子物之模製加工系統在實施時,係如第四圖所示般,使該第一模身(20)與該第二模身(30)位於合模狀態下,同時令該基體(51)位於該注模位置上,據以使該模室(40)之空間形狀為該注模形狀,再藉由外部如射出機或押出機,將已混合之高分子原料與發泡劑之混合物(a)送入該模室(40)中,直到充滿該模室(40)空間,繼之,再使該基體(51)自該注模位置往該模製位置移動,從而使該基體(51)沉入該第一身部(21)中,以改變該模室(40)對應於該基體(51)所在部位之局部形狀,使該模室(40)之空間形狀為該模製形狀,而使該模室(40)之局部部位(41)容積因該基體(51)沉入該第一身部(21)中而被擴大,從而使得位於該局部部位(41)中之部分混合物(a’)因該局部部位(41)容積之增加而減少承受來自該模室局部部位(41)之室壁所施加之表面力,在表面力降低之情況下,該部分混合物(a’)內部之泡孔即可因外部壓力之降低而減少泡孔成核或成長之阻力,如此一來,即可使由該模室(40)所模製之模製品,因應該局部部位(41)形狀之變動,而在整體之不同部位中形成不同尺寸或不同密度之泡孔,以產生相異之物性,是等多物性之模製品即可被作成如運動護具般之產品,使之形成中間具較佳彈性而周側具較佳硬度之多物性護具,兼及耐用與保護效果。
前述所揭者係使該模室(40)在其位於注模形狀時之整體容積,小於其在位於該模製形狀時之容積,而以增加該模室(40)局部容積為其局部形狀變化之結果。
反之,亦可使位於該注模形狀下之模室容積,大於位於該模製形狀下之模室容積,其具體地即有如第五圖所示般,模具(10)具有之模室(40)空間,於在注模形狀下,呈中空框狀之基體(51)係呈沉降狀態,而使模室(40)之容積大於位於該模製形狀下之模室(40)容積,繼之,藉由該基體(51)上升之位置變動,使該模室之局部部位(41)形狀變動,造成該局部部位(41)之容積減少,從而增加該模室局部部位(41)之室壁對所容納之部分混合物(a’)所施加之表面力,據以增加該部分混合物(a’)內部之泡孔成核或成長之阻力,據此,亦得以達成使模製之模製品整體在不同部位上具有不同物性之效果者。
綜上所陳,本發明所提供發泡高分子物之模製加工系統中,該混合物中之高分子原料與發泡劑之種類,並非主要影響本發明具體功效達成之關鍵技術內容,加以無論發泡劑採用化學性或物理性,其泡體成核與成長在理論上並無不同,而本發明透過對已充滿模室之定量混合物,透過模室形狀局部之改變所造成之部分容積之減少、增加,或使一部分減少而他部分為增加等之容積變動,係可對所擬模製之特定形狀模製品在特定之位置上進行,以控制模製品在預期的部位上具有預期之物性,相對於習知技術而言,本發明所提供之技術內容確能有效地補足習知技術之不足,而使發泡高分子物在未來得以具有更為廣泛之應用。
(20):第一模身
(30):第二模身
(40):模室
(41):局部部位
(51):基體
(a):混合物
(a’):部分混合物

Claims (1)

  1. 一種發泡高分子物之模製加工系統,係包含有:取用一模具,該模具係包含有一第一模身、一第二模身與二活動部,該第一模身係具有一第一模面,該第二模身係可疊接於該第一模身上,並具有相向於該第一模面之一第二模面,並使一模室形成於該第一模面與該第二模面之間,各該活動部係分別可於一注模位置及一模製位置間往復位移,且分別具有一基體與一調整端面,各該基體係各自滑設於該第一模身中,各該調整端面係分別位於各該基體之一側,並與該第一模面共同構成該模室之同一側室壁,當各該活動部位於該模製位置上時,係使該模室之空間形狀係為一模製形狀,當各該活動部位於該注模位置上時,則使該模室之空間形狀為一注模形狀;其中,各該基體自該注模位置往該模製位置移動時,係使各該調整端面之一者往相背於該第二模面之方向移動,而另一者則係往相向於該第二模面之方向移動;使高分子原料與由超臨界流體為主成分的物理性發泡劑之混合物於該模室之空間內受模製成型為具預定形狀之模製物品,其中,在該混合物充滿該模室之空間前,係使該模室之整體空間形狀為不同於該模製物品形狀之該注模形狀,並於該混合物充滿該模室空間後,始改變該模室之局部形狀,而使該模室之整體空間形狀為相同於該模製物品形狀之該模製形狀,並以各該活動部分別改變該模室二不同部位之局部形狀,使受改變之各該局部的容積一者增加、另一者減少,以改變對所容納之該混合物所施加之表面力。
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