TWI721733B

TWI721733B - 熱塑性材料成型方法

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Publication number: TWI721733B
Application number: TW108147855A
Authority: TW
Inventors: 郭家豪; 戴銘伸; 陳思銘; 李勇震
Original assignee: 復盛應用科技股份有限公司
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-03-11
Also published as: CN113043522A; TW202124120A

Abstract

一種熱塑性材料成型方法，用以解決習知模具升溫及模具降溫速率不佳的問題。係包含：分別加熱一上模仁及一下模仁至一工作溫度；將該具有該工作溫度的上模仁定位於一上模具，將具有該工作溫度的下模仁定位於一下模具；由該上模具及該下模具對該上模仁及該下模仁施予相對方向的壓力，並對位於該上模仁及該下模仁之間的一熱塑性材料進行塑形，以形成一預定形狀；及對該上模具及該下模具進行冷卻，以使該熱塑性材料固化。

Description

熱塑性材料成型方法

本發明係關於一種材料成型方法，尤其是一種以模具押壓熱塑性材料的成型方法。

一般在進行模壓成型時，係將模具以及熱塑性材料進行升溫，再以該模具對熱塑性材料進行押壓，以使該熱塑性材料受到模具的加熱而形成可塑形之樣態，藉此以符合模具上具有預定外型的模穴，並經過冷卻固化後形成預定形狀，習知將模具升溫及降溫的方法，係將熱水或冷水通入模具預設的內流道以將模具進行加熱及冷卻，惟，習知模具須設有內流道而形成整體較大的體積，造成加熱及冷卻的時間過長，而使得生產速率難以得到提升。

有鑑於此，習知的模壓成型確實仍有加以改善之必要。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種熱塑性材料成型方法，係可以在升溫及降溫過程中，達到快速升溫效果與快速降溫效果者。

本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。

本發明全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語，主要包含連接後仍可不破壞構件地分離，或是連接後使構件不可分離等型態，係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇者。

本發明的熱塑性材料成型方法，包含：分別加熱一上模仁及一下模仁至一工作溫度；將該具有該工作溫度的上模仁定位於一上模具，將具有該工作溫度的下模仁定位於一下模具；由該上模具及該下模具對該上模仁及該下模仁施予相對方向的壓力，並對位於該上模仁及該下模仁之間的一熱塑性材料進行塑形，以形成一預定形狀；及對該上模具及/或該下模具進行冷卻，以使該熱塑性材料固化。

據此，本發明的熱塑性材料成型方法，係藉由將該上模仁由該上模具分離，以及將該下模仁由該下模具分離，以分別對該上模仁及該下模仁進行加熱，係可以大幅縮減需要進行加熱的體積，以提升該上模仁及該下模仁的升溫速度，並且，將該上模仁及該下模仁分別結合於該上模具及該下模具後，係可以藉由該上模具及該下模具具有較大的體積，當對該上模具及該下模具進行降溫時，係可以更容易帶走該上模仁及該下模仁的溫度，而使該上模仁及該下模仁可以快速降溫，藉此，可以達到提升整體作業效率的功效。

其中，分別加熱該上模仁及該下模仁，使該上模仁升溫至60 ~180℃以及使該下模仁升溫至200~400℃。如此，該上模仁能夠以相對較低的作業溫度進行作業，係具有提升後續降溫效率的功效。

其中，分別加熱該上模仁及該下模仁，使該上模仁及該下模仁升溫至60~400℃，其中對該上模仁及該下模仁加熱時的升溫速率為1~9℃/秒。如此，係可以大幅縮減需要進行加熱的體積，以提升該上模仁及該下模仁的升溫速度。

其中，係將該熱塑性材料升溫至150~350℃，再由該上模仁及該下模仁對該熱塑性材料進行塑形。如此，係具有提升該熱塑性材料形成可塑形樣態的速率的功效。

其中，係以紅外線、高週波或高溫熱風、烤箱或電阻加熱對該上模仁、該下模仁及該熱塑性材料進行加熱。如此，使熱傳導率高，且不會在傳導介質上浪費能量，因此係具有較佳的熱傳導速率的功效。

其中，將該具有該工作溫度的上模仁及/或該具有該工作溫度的下模仁於1~10秒內分別定位於該上模具以及該下模具。如此，係具有避免該上模仁及該下模仁的熱量散失於空氣中而降溫，對後續該熱塑性材料的塑形作業產生影響的作用。

其中，係以該上模仁及該下模仁進行壓抵該熱塑性材料30~180秒，以將該熱塑性材料進行塑形並形成該預定形狀。如此，係可以對該熱塑性材料進行塑形並確實形成該預定形狀的功效。

其中，對該上模具的一第一水路及/或該下模具的一第二水路通入冷卻液體，以1~7℃/秒的速率對該上模具及該下模具進行降溫。如此，係具有確保該熱塑性材料的可以確實固化定型的功效。

其中，使該熱塑性材料的的溫度降低至150℃以下以固化形成該預定形狀。如此，係具有確保該熱塑性材料可以確實固化定型的功效。

1:上模仁

11:上結合部

12:上塑形部

2:下模仁

21:下結合部

22:下塑形部

3:上模具

31:上定位部

32:第一水路

4:下模具

41:下定位部

42:第二水路

H:熱塑性材料

〔第1圖〕本發明熱塑性材料成型方法之模具的立體示意圖。

〔第2圖〕本發明熱塑性材料成型方法之模具的側視圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，其係本發明熱塑性材料成型方法，係包含分別加熱一上模仁1及/或一下模仁2，及將該上模仁1及該下模仁2分別藉由一上模具3及一下模具4對一熱塑性材料H進行塑形。

該上模仁1可以具有相對的一上結合部11及一上塑形部12，該上結合部11能夠用以將該上模仁1固定於上模具3，以帶動該上模仁1的該上塑形部12可以朝該熱塑性材料H移動。該上塑形部12係可以具有一預定形狀的模穴或沖頭等構造，以對該熱塑性材料H塑形成該預定形狀，其中，該熱塑性材料H可以為具有加熱軟化及冷卻硬化特性的材料，例如，樹脂、纖維或塑膠等材料，當該熱塑性材料H具有預定溫度而軟化時，即可以被塑形成該預定形狀，係為本領域人員可以瞭解，本發明在此不作贅述。

該下模仁2可以具有相對的一下結合部21及一下塑形部22，該下結合部21能夠用以將該下模仁2固定於下模具4，以使該下模仁2可以穩定被固定而不會產生位移，藉此以承接該熱塑性材料H。該下塑形部22係可以具有模穴或沖頭，且該下塑形部22係與該上模仁1之上塑形部12相對應，藉此，該上模仁1及該下模仁2係可以分別作為公模及母模，以對該熱塑性材料H塑形成該預定形狀。本實施例中，係可以於該下模仁2具有模穴，以使該熱塑性材料H可以放置於該下模仁2，並藉由該下模仁2的模穴形成較佳的定位效果。

詳言之，係可以分別加熱該上模仁1及該下模仁2，以使該上模仁1及該下模仁2分別形成一作業溫度，以使該上模仁1及該下模仁2可以壓抵該熱塑性材料H，以對該熱塑性材料H進行升溫，舉例而言，係可以分別加熱該上模仁1及該下模仁2，例如能夠以1~9℃/秒的速率加熱該上模仁1及該下模仁2至60~400℃。值得注意的是，該下模仁2係具有該模穴而容易對該熱塑性材料H形成定位，因此，較佳地係將該熱塑性材料H置於該下模仁2，以由上模仁1朝該熱塑性材料H施予壓力來進行塑形，此時，該上模仁1的作業溫度較佳可以低於該下模仁2的作業溫度，即，主要由該下模仁2提供該熱塑性材料H升溫所需的溫度，藉此，該上模仁1能夠以相對較低的作業溫度進行作業，以提升後續降溫的效率(容後詳述)。本實施例中，係可以分別對該上模仁1及該下模仁2進行加熱，使該上模仁1升溫至60~180℃，以及使該下模仁2升溫至200~400℃，藉此，該熱塑性材料H可以被該上模仁1及該下模仁2所具有的模穴及沖頭塑形成該預定外型。另，係可以對該熱塑性材料H進行加熱後，再由該上模仁1及該下模仁2對該熱塑性材料H進行塑形，例如，係可以將該熱塑性材料H升溫至150~350℃，藉此，可以提升該熱塑性材料H形成可塑形樣態的速率。

對該上模仁1、該下模仁2及該熱塑性材料H的加熱，較佳能夠以非接觸式加熱法來進行，由於非接觸式加熱法的熱傳導率高，且不會在傳導介質上浪費能量，因此係具有較佳的熱傳導速率的作用，舉例而言，係能夠以紅外線、高週波、高溫熱風或烤箱等方式對該上模仁1、該下模仁2及該熱塑性材料H進行加熱，較佳地，能夠以紅外線進行加熱，因為，紅外線係通過傳遞電磁波來進行加熱，而電磁輻射的部份會在被加熱物品內部被吸收，部分則被反射，剩餘部分則穿透材料，如此，係可以藉由調整紅外線的發射頻譜來配合該上模仁1、該下模仁2及該熱塑性材料H的吸收頻譜，以使電磁輻射能夠完全被加熱物品所吸收，而達到最佳加熱效率的作用。或者，亦可以由接觸式加熱法，例如電阻加熱，對該上模仁1、該下模仁2及該熱塑性材料H進行加熱，亦可以具有較佳加熱速率的作用。

該上模具3係用以帶動該上模仁1，使該上模仁1可以朝該熱塑性材料H移動，該上模具3可以具有一上定位部31，該上模仁1係可以由該上結合部11成可拆裝地結合於該上定位部31，藉此，使該上模仁1可以固定於該上模具3而不會在該上模具3帶動該上模仁1的過程中脫落。舉例而言，該上結合部11與該上定位部31結合方式可以為嵌合或卡合等可拆裝的方式，本實施例中，該上結合部11可以為一嵌合部，該上定位部31可以為一嵌合槽，該上結合部11可滑移地嵌合於該上定位部31，藉此，係可以對該上模仁1進行升溫後再簡易快速地結合於該上模具3之上定位部31，以由該上模具3帶動該上模仁1，而不須對該上模具3進行升溫。該上模具3另可以具有一第一水路32，該第一水路32係可以通入工作液體以調控該上模具3的溫度，舉例而言，通入該第一水路32的工作液體溫度係可以低於該上模具3的溫度，以吸收並帶走該上模具3的熱量，藉此對該上模具3進行降溫，或者，係可以通入具有一預定溫度的該工作液體，以使該上模具3維持該預定溫度。據此，當加熱後的上模仁1結合至該上模具3後，係可以通過該第一水路32調整該上模具3的溫度，來達到間接調整該上模仁1之溫度，即，係可以藉由該第一水路32來達到使該上模仁1的溫度維持穩定以及降溫的作用。

該下模具4係用以定位該下模仁2，該下模具4可以具有一下定位部41，該下模仁2的下結合部21係可拆裝地結合於該下定位部41，以使該下模仁2與該上模仁1形成對位時不會產生位移，同樣地，該下結合部21與該下定位部41結合方式可以為嵌合或卡合等可拆裝的方式，本實施例中，該下結合部21可以為一嵌合部，該下定位部41可以為一嵌合槽，該下結合部21可滑移地嵌合於該下定位部41，藉此，係可以對該下模仁2進行升溫後再簡易快速地結合於該下模具4之下定位部41，而不須對該下模具4進行升溫。該下模具4另可以具有一第二水路42，該第二水路42係可以通入工作液體以調控該下模具4的溫度，例如，通入該第二水路42的工作液體溫度係可以低於該下模具4的溫度，以吸收並帶走該下模具4的熱量，藉此對該下模具4進行降溫，並可以間接地帶走該下模仁2之溫度。

請參照第1、2圖所示，係將升溫後的該上模仁1結合該上模具3，以及將升溫後的下模仁2結合該下模具4，並使該熱塑性材料H被夾持於該上模仁1及該下模仁2之間，由該上模具3及該下模具4對該上模仁1及該下模仁2施予相對方向的壓力後，該上模仁1及該下模仁2可以壓抵該熱塑性材料H，以對該熱塑性材料H進行升溫，藉此使該熱塑性材料H形成可塑形的樣態，較佳地係可以將升溫後的該上模仁1及該下模仁2於1~10秒內分別結合於該上模具3以及該下模具4，藉此，係可以避免該上模仁1及該下模仁2的熱量散失於空氣中而降溫，對後續該熱塑性材料H的塑形作業產生影響。本實施例中，係以該上模仁1及該下模仁2進行壓抵該熱塑性材料30~180秒，以將該熱塑性材料H進行塑形並形成該預定形狀。續對該熱塑性材料H進行降溫，以使該熱塑性材料H可以固化定型，例如，係可以對該上模具3的第一水路32或者該下模具4的第二水路42通入冷卻液體，以間接帶走該熱塑性材料H的熱量以進行降溫，本實施例中，係可以對該第一水路32及該第二水路42通入該冷卻液體，較佳可以通入該冷卻液體持續 30~240秒，以使該熱塑性材料H的溫度可以降低至150℃以下，以確保該熱塑性材料H可以確實固化定型。

綜上所述，本發明的熱塑性材料成型方法，係藉由將該上模仁由該上模具分離，以及將該下模仁由該下模具分離，以分別對該上模仁及該下模仁進行加熱，係可以大幅縮減需要進行加熱的體積，以提升該上模仁及該下模仁的升溫速度，並且，將該上模仁及該下模仁分別結合於該上模具及該下模具後，係可以藉由該上模具及該下模具具有較大的體積，當對該上模具及該下模具進行降溫時，係可以更容易帶走該上模仁及該下模仁的溫度，而使該上模仁及該下模仁可以快速降溫，藉此，可以達到提升整體作業效率的功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。