TWI707761B - 射出成型設備及射出成型方法 - Google Patents

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Abstract

一種射出成型設備，包括一模具、一氣體提供裝置及一射出裝置。模具具有一模穴。氣體提供裝置適於提供一氣體至模穴內，以藉由氣體將模穴內的壓力從一未加壓狀態調整為一加壓狀態。射出裝置適於射出一材料至模穴內，其中材料包括超臨界流體，加壓狀態阻止超臨界流體氣化，且未加壓狀態使超臨界流體氣化。此外，一種射出成型方法亦被提及。

Description

射出成型設備及射出成型方法
本發明是有關於一種成型設備及成型方法，且特別是有關於一種射出成型設備及射出成型方法。
超臨界發泡技術因其發泡之特性，使得藉其所製造出的產品具有高減重比、高耐衝擊強度及高彈性等特點，從而其已廣泛應用至許多領域當中。但也因為其發泡之特性，使得產品表面易產生缺陷，且產品內部之泡體控制不易，容易有大形氣泡產生而影響產品的機械性質，無法達到預期的產品品質及良率。
本發明提供一種射出成型設備及射出成型方法，可藉由超臨界發泡技術製作出具有良好品質及良率的產品。
本發明的射出成型設備包括一模具、一氣體提供裝置及一射出裝置。模具具有一模穴。氣體提供裝置適於提供一氣體至模穴內，以藉由氣體將模穴內的壓力從一未加壓狀態調整為一加壓狀態。射出裝置適於射出一材料至模穴內，其中材料包括超臨界流體，加壓狀態阻止超臨界流體氣化，且未加壓狀態使超臨界流體氣化。
在本發明的一實施例中，上述的模具具有一氣體注入通道，氣體注入通道連通模穴內及模穴外，氣體提供裝置適於透過氣體注入通道提供氣體至模穴內。
在本發明的一實施例中，上述的射出成型設備更包括一壓力感測元件，其中壓力感測元件配置於氣體注入通道。
在本發明的一實施例中，上述的模具包括一固定部及一可動部，固定部與可動部之間形成模穴，可動部適於相對於固定部移動以改變模穴的體積。
本發明的射出成型方法包括以下步驟。藉由一氣體提供裝置提供一氣體至一模具的一模穴內，以藉由氣體將模穴內的壓力從一未加壓狀態調整為一加壓狀態。藉由一射出裝置射出一材料至模穴內，其中材料包括超臨界流體，加壓狀態阻止超臨界流體氣化。氣體提供裝置停止提供氣體，以使模穴內的壓力回復至未加壓狀態，其中未加壓狀態使超臨界流體氣化。
在本發明的一實施例中，在提供氣體至模具的模穴內之後，藉由射出裝置射出材料至模穴內。
在本發明的一實施例中，在藉由射出裝置射出材料至模穴內之後並經過一預定時間長度，氣體提供裝置停止提供氣體。
在本發明的一實施例中，上述的模具包括一固定部及一可動部，固定部與可動部之間形成模穴，所述方法包括使可動部相對於固定部移動以改變模穴的體積。
在本發明的一實施例中，在使可動部相對於固定部移動以縮小模穴的體積之後，藉由射出裝置射出材料至模穴內。
在本發明的一實施例中，在藉由射出裝置射出材料至模穴內之後並經過一預定時間長度，使可動部相對於固定部移動以增加模穴的體積。
基於上述，本發明在將材料射出至模具內之前，先利用氣體提供裝置提供氣體至模穴內以增加模穴的壓力，從而可抑制射出至模具內的材料中的超臨界流體發泡。待射出至模具內的材料的表面冷卻而凝固後，不再藉由氣體提供裝置增加模穴的壓力，使材料中的超臨界流體所形成的多個氣泡核隨著壓力的下降而同時開始發泡。藉此，可避免材料的表面在尚未凝固的狀態下因超臨界流體的發泡而產生缺陷，且可使超臨界流體的發泡均勻，進而製作出具有良好品質及良率的產品。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是本發明一實施例的射出成型設備的示意圖。請參考圖1，本實施例的射出成型設備100包括一模具110、一射出裝置120及一氣體提供裝置130。模具110包括一固定部112及一可動部114，固定部112與可動部114之間形成一模穴110a，可動部114適於相對於固定部112移動以改變模穴110a的體積。
模具110具有一氣體注入通道110b，氣體注入通道110b連通模穴110a內及模穴110a外，氣體提供裝置130適於透過氣體注入通道110b提供氣體至模穴110a內。其例如是應用氣體反壓(Gas Counter Pressure)技術來達成，所述氣體可為惰性氣體。射出成型設備100更包括一壓力感測元件140，壓力感測元件140配置於氣體注入通道110b而可用於感測氣體注入模穴110a時的壓力，據以控制氣體提供裝置130將氣體注入模穴110a時的注入壓力。
藉由可動部114的移動位置以及氣體提供裝置130提供氣體至模穴110a內與否，可將模穴110a內的壓力調整為未加壓狀態或加壓狀態。射出裝置120適於射出一材料M至模穴內，材料M例如是塑料且其中包含超臨界流體，以藉超臨界流體在材料M中氣化而達到發泡的效果。所述加壓狀態會阻止所述超臨界流體氣化，且所述未加壓狀態會使所述超臨界流體氣化。所述超臨界流體例如是由氮氣或惰性氣體經過加壓而製成，並在射出裝置120處混合於塑料而成為材料M。
圖2A至圖2D繪示圖1的射出成型設備100的操作流程。詳細而言，在進行射出成型製程之前，可先利用控制單元50對驅動機構60進行控制，以藉由驅動機構60將圖1的可動部114驅動至圖2A所示位置，使模穴110a的體積縮小以增加模穴110a內的壓力。並且，藉由氣體提供裝置130提供氣體至模穴110a內以增加模穴110a內的壓力。從而，使模穴110a內的壓力從圖1所示的未加壓狀態被調整為圖2A所示的加壓狀態。所述控制單元50例如是電腦或其他可供使用者操作的控制裝置，所述驅動機構60例如是藉由馬達、氣缸或其他適當驅動源而被驅動的連桿或其他適當機構，本發明不對此加以限制。
在使可動部114相對於固定部112移動以縮小模穴110a的體積並藉由氣體提供裝置130提供氣體至模穴110a內之後，如圖2B至圖2C所示藉由射出裝置120射出材料M至模穴110a內。此時，由於模穴110a內的壓力處於加壓狀態，故可抑制模具110內的材料M中的超臨界流體所形成的氣泡核N發泡。
在藉由射出裝置120射出材料M至模穴110a內之後並經過一預定時間長度，待射出至模具110內的材料M的表面冷卻而凝固後，氣體提供裝置130停止提供氣體而不再藉由氣體提供裝置130增加模穴的壓力，且使圖2C的可動部114相對於固定部112移動至圖2D所示位置以增加模穴110a的體積，藉以使模穴110a內的壓力回復為未加壓狀態。從而，材料M中的超臨界流體所形成的多個氣泡核N隨著壓力的下降而同時開始發泡，以形成多個氣泡B。藉此，可避免材料M的表面在尚未凝固的狀態下因超臨界流體的發泡而產生缺陷，且可使超臨界流體的發泡均勻，進而製作出具有良好品質及良率的產品。
在其他實施例中，當使模具110a內的壓力由加壓狀態回復至未加壓狀態時，依據所需的產品的尺寸，可不將可動部114完全復位至圖2D所示位置，而是使可動部114移動至圖2C所示位置與圖2D所示位置之間的適當位置，據以控制產品的尺寸。此外，在其他實施例中，可先讓可動部114往左移動以增加模穴110a的體積，使材料M被射出至模穴110a時藉由較小的壓力而提升成型性並發泡而形成多個氣泡，然後再讓可動部114往右移動而壓縮材料，使這些氣泡相連而成為通孔，以改變產品的彈性。
在其他實施例中，可僅利用可動部114的移動來改變模穴110a內的壓力，或僅利用氣體提供裝置130提供氣體與否來改變模穴110a內的壓力，本發明不對此加以限制。以下藉由圖式對此舉例說明。
圖3A及圖3B繪示本發明另一實施例的射出成型設備的操作流程。圖4是圖3A及圖3B的射出成型設備的射出成型方法流程圖。圖3A及圖3B所示射出成型設備100A與圖1及圖2A至圖2D所示射出成型設備100的不同處在於，圖3A、圖3B所示實施例僅利用可動部114的移動來改變模穴110a內的壓力，其操作流程相同或相似於圖1及圖2A至圖2D所示實施例的可動部114的操作流程，配合圖4簡述如下。首先，提供模具110，其中模具110包括固定部112及可動部114，固定部112與可動部114之間形成模穴110a(步驟S602)。接著，使可動部114相對於固定部112移動至圖3A所示狀態以縮小模穴110a的體積，而將模穴110a內的壓力從未加壓狀態調整為加壓狀態(步驟S604)。藉由射出裝置120射出材料M至模穴110a內，其中材料M包括超臨界流體，圖3A所示的加壓狀態阻止超臨界流體氣化(步驟S606)。使可動部114相對於固定部112移動以如圖3B所示增加模穴110a的體積，而將模穴110a內的壓力回復為未加壓狀態，其中圖3B所示的未加壓狀態使超臨界流體氣化而發泡。
圖5A及圖5B繪示本發明另一實施例的射出成型設備的操作流程。圖6是圖5A及圖5B的射出成型設備的射出成型方法流程圖。圖5A及圖5B所示射出成型設備100B與圖1及圖2A至圖2D所示射出成型設備100的不同處在於，圖5A、圖5B所示實施例僅利用氣體提供裝置130提供氣體與否來改變模穴110a內的壓力，其操作流程相同或相似於圖1及圖2A至圖2D所示實施例的氣體提供裝置130的操作流程，配合圖6簡述如下。首先，藉由氣體提供裝置130提供氣體至模具110的模穴110a內，以藉由氣體將模穴內的壓力從未加壓狀態調整為加壓狀態(步驟S702)。接著，藉由射出裝置120射出材料M至模穴內，其中材料M包括超臨界流體，圖5A所示的加壓狀態阻止超臨界流體氣化(步驟S704)。氣體提供裝置130停止提供氣體，以使模穴110a內的壓力回復至未加壓狀態，圖5B所示的未加壓狀態使超臨界流體氣化而發泡(步驟S706)。
綜上所述，本發明在將材料射出至模具內之前，先利用氣體提供裝置提供氣體至模穴內以增加模穴的壓力，及/或先利用模具的可動部的移動來增加模穴的壓力，從而可抑制射出至模具內的材料中的超臨界流體發泡。待射出至模具內的材料的表面冷卻而凝固後，不再藉由氣體提供裝置增加模穴的壓力，使材料中的超臨界流體所形成的多個氣泡核隨著壓力的下降而同時開始發泡。藉此，可避免材料的表面在尚未凝固的狀態下因超臨界流體的發泡而產生缺陷，且可使超臨界流體的發泡均勻，進而製作出具有良好品質及良率的產品。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
50:控制單元60:驅動機構100、100A、100B:射出成型設備110:模具110a:模穴110b:氣體注入通道112:固定部114:可動部120:射出裝置130:氣體提供裝置140:壓力感測元件B:氣泡M:材料N:氣泡核
圖1是本發明一實施例的射出成型設備的示意圖。 圖2A至圖2D繪示圖1的射出成型設備100的操作流程。 圖3A及圖3B繪示本發明另一實施例的射出成型設備的操作流程。 圖4是圖3A及圖3B的射出成型設備的射出成型方法流程圖。 圖5A及圖5B繪示本發明另一實施例的射出成型設備的操作流程。 圖6是圖5A及圖5B的射出成型設備的射出成型方法流程圖。
50:控制單元
60:驅動機構
100:射出成型設備
110:模具
110a:模穴
110b:氣體注入通道
112:固定部
114:可動部
120:射出裝置
130:氣體提供裝置
140:壓力感測元件

Claims (8)

  1. 一種射出成型設備，包括：一模具，包括一固定部及一可動部，該固定部與該可動部之間形成一模穴，該可動部適於相對於該固定部移動以改變該模穴的體積；一氣體提供裝置，適於提供一氣體至該模穴內，以藉由該氣體將該模穴內的壓力從一未加壓狀態調整為一加壓狀態；以及一射出裝置，適於射出一材料至該模穴內，其中該材料包括超臨界流體，該加壓狀態阻止該超臨界流體氣化，且該未加壓狀態使該超臨界流體氣化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的射出成型設備，其中該模具具有一氣體注入通道，該氣體注入通道連通該模穴內及該模穴外，該氣體提供裝置適於透過該氣體注入通道提供該氣體至該模穴內。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的射出成型設備，更包括一壓力感測元件，其中該壓力感測元件配置於該氣體注入通道。
  4. 一種射出成型方法，包括：藉由一氣體提供裝置提供一氣體至一模具的一模穴內，以藉由該氣體將該模穴內的壓力從一未加壓狀態調整為一加壓狀態，其中該模具包括一固定部及一可動部，該固定部與該可動部之間形成該模穴，該方法包括使該可動部相對於該固定部移動以改變該模穴的體積； 藉由一射出裝置射出一材料至該模穴內，其中該材料包括超臨界流體，該加壓狀態阻止該超臨界流體氣化；以及該氣體提供裝置停止提供該氣體，以使該模穴內的壓力回復至該未加壓狀態，其中該未加壓狀態使該超臨界流體氣化。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的射出成型方法，其中在提供該氣體至該模具的該模穴內之後，藉由該射出裝置射出該材料至該模穴內。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的射出成型方法，其中在藉由該射出裝置射出該材料至該模穴內之後並經過一預定時間長度，該氣體提供裝置停止提供該氣體。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的射出成型方法，其中在使該可動部相對於該固定部移動以縮小該模穴的體積之後，藉由該射出裝置射出該材料至該模穴內。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的射出成型方法，其中在藉由該射出裝置射出該材料至該模穴內之後並經過一預定時間長度，使該可動部相對於該固定部移動以增加該模穴的體積。
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