TWI750679B

TWI750679B - 共射成型結構及其製法

Info

Publication number: TWI750679B
Application number: TW109118162A
Authority: TW
Inventors: 林豐欽; 蘇宗陽; 黃俊欽
Original assignee: 南亞塑膠工業股份有限公司
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-12-21
Also published as: TW202144156A

Abstract

本發明公開一種共射成型結構及其製法。在一預備步驟中，提供一共射成型裝置以及一控溫系統。共射成型裝置包括一模具，模具內部形成有一成型空間，模具形成有與成型空間相連通的一澆口，模具上由澆口向外延伸的位置為一端部。控溫系統鄰近設置於模具的端部，以調控模具位於端部處的模溫為10°C至80°C。在一第一射出步驟中，將一第一塑料射入成型空間。在一第二射出步驟中，將一第二塑料射入成型空間，第二塑料是一發泡材料，第二塑料推動第一塑料流動至模具的端部，以使第二塑料充填成型空間，第一塑料包覆第二塑料。

Description

共射成型結構及其製法

本發明涉及一種共射成型結構及其製法，特別是涉及一種用於管件的共射成型結構及其製法。

塑膠因優良的延展性和可塑性，在其熔融後可通過鑄造或擠壓的方式，形成各種形狀的產品，而成為現今生活中不可或缺的材料。常見的塑膠成型方式包括射出成型（injection molding）、吹塑成型（blow molding）和壓縮成型（compression molding），但不限於上述。在製造塑膠產品時，可根據產品的結構設計模具，並根據產品的結構和特性選用不同的成型方式。

管件（pipe fitting）在管路系統（pipeline system）中通常扮演連接、改變方向、分流、密封和支撐的角色。為了防止管路系統中的流體外露，管件的尺寸規格必需標準化製造，並且，管件還需要具備良好的結構強度以及耐腐蝕性，以因應不同的管路設計並可承載不同的流體。

然而，現有技術中的管件仍有一些待改善之處。為了使管件具有足夠的機械強度，而需使用大量原料，造成管件的重量較重而不易運送。並且，現有的管件的吸音效果較差，一旦流體流經管件會明顯產生聲響。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種共射成型結構及其製法。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種共射成型結構的製法。共射成型結構的製法包括一預備步驟、一第一射出步驟和一第二射出步驟。在預備步驟中，提供一共射成型裝置和一控溫系統。共射成型裝置包括一模具，模具具有一成型空間、一澆口和一端部。成型空間形成於模具的內部。澆口與成型空間相連通。端部位於模具上且由澆口向外延伸。控溫系統鄰近設置於模具的端部，以調控模具位於端部處的模溫為10°C至80°C。在第一射出步驟中，通過澆口，將一第一塑料射入成型空間。在第二射出步驟中，通過澆口，將一第二塑料射入成型空間，第二塑料是一發泡材料，第二塑料推動第一塑料流動至模具的端部，以使第二塑料充填成型空間，且使第一塑料包覆第二塑料。

於本發明的其中一實施例中，共射成型的製法還進一步包括一第三射出步驟，第三射出步驟包括：通過澆口，將第一塑料射入成型空間，以使第一塑料完全包覆第二塑料，形成一夾層結構。

於本發明的其中一實施例中，第一射出步驟還進一步包括：停止第一塑料的射出，冷卻一部分的第一塑料，並維持另一部分的第一塑料是可流動狀態。

於本發明的其中一實施例中，第二射出步驟還進一步包括：第二塑料推動可流動狀態的第一塑料，並取代原本可流動狀態的第一塑料所在的位置。

於本發明的其中一實施例中，端部包括一第一端部、一第二端部和一結合端部，第一端部、第二端部和結合端部分別位於模具上由澆口沿三個不同方向向外延伸；其中，控溫系統包括一第一溫控單元、一第二溫控單元和一第三溫控單元，第一溫控單元鄰近設置於模具的第一端部，第二溫控單元鄰近設置於模具的第二端部，第三溫控單元鄰近設置於模具的結合端部。

於本發明的其中一實施例中，模具為一管狀模具，澆口形成於模具的一周面上；其中，第一端部和第二端部分別位於模具在一軸向方向上的相對兩端；結合端部位於模具的周面上與澆口相對的位置。

於本發明的其中一實施例中，第一溫控單元和第二溫控單元環形套設於模具外，第三溫控單元與模具平行設置。

於本發明的其中一實施例中，共射成型裝置包括一第一入料管、一第二入料管、一匯聚管和一分流管；其中，匯聚管連通第一入料管和第二入料管，分流管分別與模具的澆口連通。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種共射成型結構。共射成型結構是由前述的方法製成，共射成型結構作為一管件，共射成型結構包括由第一塑料所製成的一皮層和由第二塑料所製成的一芯層；其中，芯層是由一發泡材料所形成，皮層和芯層的體積比為3：7至7：3。

於本發明的其中一實施例中，皮層的材料為聚氯乙烯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或其組合物，芯層的材料為聚氯乙烯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或其組合物，皮層的材料與芯層的材料相同或不同。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的共射成型結構及其製法，其能通過“調控模具位於端部處的模溫為10°C至80°C”以及“第二塑料是一發泡材料”的技術方案，以平衡模具各處的溫度，使第一塑料及第二塑料具有良好的流動性，而可製得輕量化且隔音效果良好的共射成型結構。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“共射成型結構及其製法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

本發明提供一種共射成型結構的製法，其包括一預備步驟、一第一射出步驟、一第二射出步驟和一第三射出步驟。並且，通過共射成型結構的製法，可製造得一共射成型結構，本發明的共射成型結構具有輕量化及隔音效果良好的優點，有利於應用於管件。

請參閱圖1至圖3所示，在預備步驟中，提供一共射成型裝置1和一控溫系統2，控溫系統2與共射成型裝置1相鄰設置。

共射成型裝置1包含一第一入料管11、一第二入料管12、一匯聚管13、兩個分流管14以及一副模具15。第一入料管11與第二入料管12各自連接一射出機（圖未示），射出機可將一樹脂原料熔融，並定量輸送至第一入料管11或第二入料管12。匯聚管13流體連通第一入料管11與第二入料管12。兩個分流管14流體連通匯聚管13，兩個分流管14沿一平行於地面的方向彼此遠離向外延伸，以便與對應的模具15流體連通。也就是說，分流管14可將樹脂原料輸送至不同的模具15進行共射成型。值得注意的是，分流管14的數量和模具15的數量相互對應，但不限於圖1所例示。

模具15的具體結構請參閱圖3所示，模具15的形狀可依產品種類設計。本實施例中的模具15呈圓柱管狀，使用此模具15可製造得一圓柱形管件。模具15內部形成有一成型空間150，成型空間150的形狀對應於產品的形狀，於本實施例中，成型空間150為一圓柱管。模具15的一外表面形成有一澆口151，澆口151位於圓柱管於軸向上的中點。澆口151與成型空間150相互連通，如此，分流管14輸送的樹脂原料便可經由澆口151進入成型空間150內。

請合併參閱圖4、5所示，在第一射出步驟中，將一第一塑料M1投入前述其中一射出機中，於加熱熔融後，第一塑料M1會經由第一入料管11、匯聚管13、分流管14和澆口151進入成型空間150中，沿著模具15的一內壁面（鄰近成型空間150的表面）移動，並根據成型空間150的形狀，由澆口151為起點逐步填充於模具15的成型空間150內。

待射出適當量的第一塑料M1後，停止第一塑料M1的射出，靜置等待一部分的第一塑料M1冷卻。具體來說，第一塑料M1的溫度會與離開熱源的時間呈負相關，並且，接觸到模具15內壁面的第一塑料M1相較於未接觸到模具15內壁面的第一塑料M1更容易冷卻。因此，在靜置的步驟中，第一塑料M1會由遠離澆口151且接觸於模具15內壁面的部分開始冷卻。

接著，請合併參閱圖6、7所示，在第二射出步驟中，將一第二塑料M2投入前述另外一射出機中，於加熱熔融後，第二塑料M2會經由第二入料管12、匯聚管13、分流管14和澆口151進入成型空間150中。

在第一射出步驟時，第一塑料M1已佔據匯聚管13、分流管14和成型空間150，因此，在射出第二塑料M2後，第二塑料M2會先推動部分殘留在匯聚管13、分流管14和澆口151中的第一塑料M1，使第一塑料M1在成型空間150中繼續沿著模具15的內壁面移動，接著，第二塑料M2才會通過澆口151進入成型空間150中。

在第一射出步驟時，停止射出第一塑料M1後靜置了一段時間，一部分的第一塑料M1已經冷卻，而具有較低的流動性。因此，在第二射出步驟中，第二塑料M2並非推動全部的第一塑料M1移動，第二塑料M2會傾向推動流動性較高的第一塑料M1，繼續沿著模具15的內壁面移動，並取代原本流動性較高的第一塑料M1所在的位置。

也就是說，流動性較低的第一塑料M1會停留在原位置，與模具15的內壁面接觸；流動性較高的第一塑料M1會被第二塑料M2推動，繼續沿著模具15的內壁面往圓柱管的周向、軸向和徑向移動；第二塑料M2會填補原本流動性較高的第一塑料M1所在的位置。值得注意的是，第二塑料M2在推動第一塑料M1時不會與模具15的內壁面接觸，因此，第二塑料M2會被第一塑料M1所包覆（如圖9所示）。

接著，請參閱圖8所示，在第三射出步驟中，再次射出第一塑料M1，將所有的第二塑料M2推動進入成型空間150內。並且，第一塑料M1會沿著模具15的內壁面移動，最後完整包覆第二塑料M2，而製備得一夾層結構（又稱三明治結構（sandwich structure）），如圖10所示，即本發明的共射成型結構3。

本發明的共射成型結構3包含由第一塑料M1所形成的一皮層31以及由第二塑料M2所形成的一芯層32，皮層31包覆於芯層32外。皮層31和芯層32的體積比為3：7至7：3。

具體來說，形成皮層31的材料可以是但不限於：聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物（acrylonitrile butadiene styrene，ABS）、聚丙烯（polypropylene，PP）、聚乙烯（polyethylene，PE）、聚苯乙烯（polystyrene，PS）或其混合物。形成芯層32的材料可以是但不限於：聚氯乙烯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或其混合物。並且，形成皮層31的材料可以與形成芯層32的材料相同或不同。較佳的，形成皮層31的材料與形成芯層32的材料相同，以使皮層31和芯層32之間具有良好的相容性，而可提升共射成型結構3的結構強度。

於一較佳實施例中，形成皮層31的材料與形成芯層32的材料都是聚氯乙烯；或者，形成皮層31的材料是聚氯乙烯，而形成芯層32的材料是丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或其混合物。選用聚氯乙烯作為皮層31的材料，可使共射成型結構3具有較佳的耐腐蝕性。

值得注意的是，形成芯層32的材料是一發泡材料，但形成皮層31的材料非發泡材料。也就是說，在射出第二塑料M2前，可於第二塑料M2中添加一化學發泡劑，或者通過物理發泡的方式，使芯層32為發泡材料。通過添加化學發泡劑或使用物理發泡的方式，可使發泡材料（芯層32）具有不同的比重。於本實施例中，在第二塑料M2中添加了化學發泡劑，使得第二塑料M2形成的芯層32中包含了二氧化碳或氮氣。然而，本發明不以上述為限。

如此一來，本發明的共射成型結構3可具有輕量化的特性。另外，當共射成型結構3應用於管件時，芯層32具有吸震的效果，可吸收水管輸送液體時產生的震動，而具有吸音的效果。由於外層31完全包覆了芯層32，因此，共射成型結構3仍可具備適當的結構強度。

一般來說，塑料（第一塑料M1和第二塑料M2）的流動性會與塑料的溫度呈正相關，因此，塑料經熱源加熱熔融後具有最佳的流動性，接著，塑料的流動性便會隨時間的增加而降低。另外，除了溫度之外，模具15的結構（或成型空間150的形狀）也會影響塑料的流動性，一般來說，流道（成型空間150）的寬度會和塑料的流動性呈正相關，流道較窄時塑料越不易通過。

本發明通過控溫系統2的設置，可提升共射成型裝置1中塑料的流動性。控溫系統2可包含一個或多個溫控單元，溫控單元鄰近設置於模具15遠離澆口151的一端部152，以維持模具15的端部152的模溫為10°C至80°C。具體來說，10°C至80°C的溫度範圍是根據第一塑料M1和第二塑料M2的熔點進行調整，以使第一塑料M1和第二塑料M2具有良好的流動性，而可均勻地充填於成型空間150。

具體來說，端部152的數量不限於一個或多個，端部152的數量會因模具15的結構形狀而有所不同，總括來說，端部152位於模具15上且由澆口151向外延伸。請再參閱圖3所示，於本實施例中，模具15是一圓柱管，且澆口151位於圓柱管的外表面的中點。因此，端部152至少包含分別位於圓柱管的軸向上相對的第一端部1521和第二端部1522，以及位於圓柱管的周向上與澆口151相對的結合端部1523，第一端部1521和第二端部1522各自為一環形面，結合端部1523為一弧面。於實際操作時，第一端部1521、第二端部1522和結合端部1523因遠離澆口151，因此，塑料較不易抵達端部152。

於其他實施例中，模具15的形狀並不限於圓柱管狀，澆口151的形成位置也不限於位於中點。針對其他形狀的模具15，端部152所在的位置並不限於上述，亦可能是位於模具15上由澆口151沿徑向延伸至最遠的位置。類似的，若模具15的形狀是適用於直角坐標（Cartesian coordinate system）或球座標（Spherical coordinate system），亦可根據類似於上述的方式定義端部152。

由於控溫系統2的設置，在第二射出步驟時，第二塑料M2可均勻地流動至第一端部1521、第二端部1522和結合端部1523，形成品質良好且特性均勻的共射成型結構3。

具體來說，控溫系統2的數量可以大於、小於或等於端部152的數量，為了提升共射成型結構3的品質，在本實施例中，控溫系統2的數量與端部152的數量對應。在本實施例中，控溫系統2包括一第一溫控單元21、一第二溫控單元22和一第三溫控單元23。第一溫控單元21和第二溫控單元22環狀套設於模具15外，且分別鄰近模具15的第一端部1521和第二端部1522；第三溫控單元23與模具15的軸向平行設置，且鄰近結合端部1523（如圖1所示）。

第一溫控單元21、第二溫控單元22和第三溫控單元23各自與一模溫機24連接，模溫機24可分別調整第一溫控單元21、第二溫控單元22和第三溫控單元23的設定溫度，以製得品質優良的共射成型結構3。若未使用控溫系統2，則第二塑料M2難以抵達端部152，而無法形成品質良好的共射成型結構3。進一步來說，第一溫控單元21、第二溫控單元22和第三溫控單元23可各自再細分為更小的單元，以便於更精細地控制模溫。

需特別說明的是，在實際操作時，並不限定溫控單元（第一溫控單元21、第二溫控單元22和第三溫控單元23）一定是對模具15進行加熱，溫控單元也可以使模具15降溫。以圖1中所例示的共射成型裝置1為例，由於共射成型裝置1上方可具有一熱源，因此，模具15中第一端部1521的溫度會明顯高於第二端部1522的溫度。為了使第二塑料M2可以在成型空間150中均勻流動，第一溫控單元21和第三溫控單元23可分別調控第一端部1521和結合端部1523的溫度，第二溫控單元22可調控第二端部1522的溫度。如此一來，便可維持模具15的端部152的模溫為10°C至80°C，以平衡模具15各處的溫度。

於其他實施例中，溫控單元的種類選擇以及設置的位置，會因不同的共射成型設備1的配置而有所不同，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的共射成型結構及其製法，其能通過“調控模具15位於端部152處的模溫為10°C至80°C”以及“第二塑料M2是一發泡材料”的技術方案，以平衡模具15各處的溫度，使第一塑料M1及第二塑料M2具有良好的流動性，而可製得輕量化且隔音效果良好的共射成型結構。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

1:共射成型裝置 11:第一入料管 12:第二入料管 13:匯聚管 14:分流管 15:模具 150:成型空間 151:澆口 152:端部 1521:第一端部 1522:第二端部 1523:第三端部 2:控溫系統 21:第一溫控單元 22:第二溫控單元 23:第三溫控單元 24:模溫機 3:共射成型結構 31:皮層 32:芯層 M1:第一塑料 M2:第二塑料

圖1為本發明共射成型結構的製法中預備步驟的立體示意圖。

圖2為本發明共射成型結構的製法中預備步驟的側視示意圖。

圖3為本發明共射成型結構的製法中模具的立體示意圖。

圖4為本發明共射成型結構的製法中第一射出步驟的說明示意圖。

圖5為本發明共射成型結構的製法中第一射出步驟的再一說明示意圖。

圖6為本發明共射成型結構的製法中第二射出步驟的說明示意圖。

圖7為本發明共射成型結構的製法中第二射出步驟的再一說明示意圖。

圖8為本發明共射成型結構的製法中第三射出步驟的說明示意圖。

圖9為本發明共射成型結構的製法中第二射出步驟的另外一說明示意圖。

圖10為本發明共射成型結構的立體剖面示意圖。

1:共射成型裝置 11:第一入料管 12:第二入料管 13:匯聚管 15:模具 2:控溫系統 21:第一溫控單元 22:第二溫控單元 23:第三溫控單元

Claims

一種共射成型結構的製法，其包括：一預備步驟，其包括提供一共射成型裝置和一控溫系統，所述共射成型裝置包括一模具，所述模具具有一成型空間、一澆口和一端部，所述成型空間形成於所述模具的內部，所述澆口與所述成型空間相連通，所述端部位於所述模具上且由所述澆口向外延伸，所述控溫系統鄰近設置於所述模具的所述端部，以調控所述模具位於所述端部處的模溫為10℃至80℃；一第一射出步驟，其包括通過所述澆口，將一第一塑料射入所述成型空間，其中，所述第一塑料為聚氯乙烯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或其組合物；以及一第二射出步驟，其包括通過所述澆口，將一第二塑料射入所述成型空間，所述第二塑料是一發泡材料，所述第二塑料推動所述第一塑料流動至所述模具的所述端部，以使所述第二塑料充填所述成型空間，且使所述第一塑料包覆所述第二塑料，其中，所述第二塑料為聚氯乙烯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或其組合物，所述第二塑料與所述第一塑料相同或不同。
如請求項1所述的製法，其中，所述共射成型的製法還進一步包括一第三射出步驟，其包括通過所述澆口，將所述第一塑料射入所述成型空間，以使所述第一塑料完全包覆所述第二塑料，形成一夾層結構。
如請求項1所述的製法，其中，所述第一射出步驟還進一步包括：停止所述第一塑料的射出，冷卻一部分的所述第一塑料，並維持另一部分的所述第一塑料是可流動狀態。
如請求項3所述的製法，其中，所述第二射出步驟還進一步包括：所述第二塑料推動可流動狀態的所述第一塑料，並取代原本可流動狀態的所述第一塑料所在的位置。
如請求項1所述的製法，其中，所述端部包括一第一端部、一第二端部和一結合端部，所述第一端部、所述第二端部和所述結合端部分別是位於所述模具上且由所述澆口沿三個不同的方向向外延伸；其中，所述控溫系統包括一第一溫控單元、一第二溫控單元和一第三溫控單元，所述第一溫控單元鄰近設置於所述模具的所述第一端部，所述第二溫控單元鄰近設置於所述模具的所述第二端部，所述第三溫控單元鄰近設置於所述模具的所述結合端部。
如請求項5所述的製法，其中，所述模具為一管狀模具，所述澆口形成於所述模具的一周面上；其中，所述第一端部和所述第二端部分別位於所述模具在一軸向方向上的相對兩端；其中，所述結合端部位於所述模具的周面上與所述澆口相對的位置。
如請求項5所述的製法，其中，所述第一溫控單元和所述第二溫控單元環形套設於所述模具外，所述第三溫控單元與所述模具平行設置。
如請求項1所述的製法，其中，所述共射成型裝置包括一第一入料管、一第二入料管、一匯聚管和一分流管；其中，所述匯聚管連通所述第一入料管和所述第二入料管，所述分流管與所述模具的所述澆口連通。
一種共射成型結構，其是由如申請專利範圍第1至8項中任一項所述的製法製成，所述共射成型結構作為一管件，所述共射成型結構包括由所述第一塑料所製成的一皮層和由所述第二塑料所製成的一芯層，所述皮層完整包覆所述芯層；其中，所述芯層是由一發泡材料所形成，所述皮層和所述芯層的體積比為3：7至7：3。
如請求項9所述的共射成型結構，其中，所述皮層的材料為聚氯乙烯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或其組合物，所述芯層的材料為聚氯乙烯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或其組合物，所述皮層的材料與所述芯層的材料相同或不同。