TWI821941B

TWI821941B - 共射成型結構

Info

Publication number: TWI821941B
Application number: TW111108517A
Authority: TW
Inventors: 林順福
Original assignee: 瑞皇精密工業股份有限公司
Priority date: 2022-03-09
Filing date: 2022-03-09
Publication date: 2023-11-11
Also published as: TW202335828A

Abstract

本發明提供一種共射成型結構，主要包括：一共射成型裝置及一成型模具，該共射成型裝置包含一缸體、一閥針、一第一料管及一第二料管，該缸體設一噴嘴，該閥針設於該缸體內部並可操作性往復位移，且該閥針更具有一通道連通該噴嘴以及一第一閥門及一第二閥門，該第一料管及該第二料管分別連通該通道，該成型模具設一模穴及一澆道連通該噴嘴，藉此讓該閥針於一第一位置時，該第二閥門封閉該第二料管，使該第一料管內之一第一材料進入該通道，並由該噴嘴射入該模穴；當該閥針由該第一位置位移至一第二位置時，該第一閥門封閉該第一料管，使該第二料管內之一第二材料進入該通道，並由該噴嘴射入該模穴，且受該第一材料包覆，並推動該第一材料流動到該模穴的末端至填充完畢。

Description

共射成型結構

本發明係關於一種射出成型結構，尤指一種共射成型之結構者。

按，在我們的日常生活中無處不見塑膠製品的存在，而塑膠製品最普遍的生產方式就是射出成型，不僅如此，在傳統的射出成型上還不斷出現了改良，提高了射出成型製程的性能、適用性、產量等，而共射成型便是此下誕生的產物。共射成型的特點是將兩種相同或相異塑膠材料或相異顏色的樹脂，以間接/連續的由同一澆口充填入模穴，使成品形成外層包覆內層的結構。

而既有的共射成型結構係由兩組獨立可分別控制的射出機分別連接於模具的澆口，並分別控制各該射出機內的材料射出充填入模穴的時間及順序。然而，各別獨立的射出機需要佔據大量的空間，且其結構及各別操作控制亦過於繁複。

再者，共射成型的特點是能夠用外層材料將內層材料包覆起來，其先將外層材料射入模穴中，由於熔融材料在接觸模壁後凝固使外層慢慢成型，而外層材料的中心則仍保持熔融狀態，接著射入內層材料時，內層材料在表面已凝固的外層材料內流動，將未凝固的外層材料推往模穴末端，直至充填完畢，由於必須考慮材料特性(例如：熔點、黏度、流動性)，故模具需加熱至預設溫度才能讓外層材料在模穴內保持其流動性，且在外層材料進入模穴後模具再降溫讓外層表面逐漸凝固硬化，藉以使得內層材料注入外層材料內部時，不會衝破外層。然而，因為模具的溫度需急熱急冷，所以非常耗能，且製程時間長，成品表面亦會有流痕、不美觀，此乃是共射出製程中最常出現的問題。

有鑒於現有技術的缺點及不足，本發明主要目的係在改善既有結構的缺失，本發明另一目的係在改善耗能、製程時間長及成品表面流痕的問題。

為達上述之目的，本發明所採用的技術手段為一種共射成型結構，主要包括：

一共射成型裝置，包含一缸體、一閥針、一第一料管及一第二料管，該缸體內部軸向設一容置空間，該容置空間對外相通有一第一流道、一第二流道及一噴嘴，該閥針設於該容置空間，且可操作性於該缸體軸向的一第一位置及一第二位置之間往復移動，該閥針軸向設一通道連通該噴嘴，且該閥針設一第一開口對應該第一流道、一第二開口對應該第二流道以及一第一閥門、一第二閥門，該第一料管內部可供容納一第一材料並連通該第一流道，該第二料管內部可供容納一第二材料並連通該第二流道。以及

一成型模具，包含可操作性相對合或分離之一第一模具與一第二模具，且該第一模具與該第二模具相對合形成一模穴，且該模穴具有一澆道連通該共射成型裝置之該噴嘴。

藉此，控制該閥針於該第一位置時，該第二閥門封閉該第二流道，而該第一料管之該第一材料操作性地由該第一流道及該第一開口進入該通道，並由該噴嘴射入該模穴，接著該閥針由該第一位置位移至該第二位置，使該第一閥門封閉該第一流道，而該第二料管之第二材料操作性地由該第二流道及該第二開口進入該通道，並由該噴嘴射入該模穴，且受該第一材料包覆，並推動該第一材料流動到該模穴的末端至填充完畢。

在一實施例中，該模穴內鑲嵌一模仁，該模仁為透氣金屬所製，使得該模仁內部佈滿相連結之微孔，該模仁內部設有一隨形風路，其係與該模仁的微孔相連通，該隨形風路係隨該模穴形狀間隔繞設於該模穴周圍，且該隨形風路連通外部一氣控裝置，其控制氣體由該隨形風路進入並由該模仁的微孔擴散至該模穴，或者控制將該模穴內的氣體由該模仁的微孔經該隨形風路排出外部。

在一實施例中，該第一材料進入該模穴後，該氣控裝置控制氣體經由該隨形風路及該模仁的微孔擴散出，將該第一材料表面冷卻為一表皮層，且當該第二材料進入該模穴後，該氣控裝置則控制對該模穴排氣，使流動的該第一材料及該第二材料受排氣的引力而填充至該模穴的末端。

在一實施例中，該隨形風路具有一主風道及複數次風道，該主風道係間隔設於該模穴周圍，而各該次風道係間隔連接於該模穴與該主風道之間。

在一實施例中，該透氣金屬係由三維列印方式形成。

在一實施例中，該第二材料為發泡材，該氣控裝置可操作性地使排氣速度與該發泡材之發泡速度一致，令該第二材料可發泡完全。

在一實施例中，該共射成型裝置之該缸體及該閥針係設於該成型模具內部，而該第一料管及該第二料管係設於該成型模具外部。

在一實施例中，該缸體設一加熱器其係用以讓該缸體內部保持預設之溫度，以維持熔融狀態的該第一材料及該第二材料的流動性。

藉以上述之結構，而讓本發明除了解決結構及操作控制過於繁複之問題，更以氣體調節該模穴溫度及該第一材料、該第二材料流動導向、速度，以解決耗能、製程時間長之問題，同時減少成品表面有流痕、不美觀的現象。

(1):共射成型裝置

(11):缸體

(111):容置空間

(112):第一流道

(113):第二流道

(114):噴嘴

(12):閥針

(121):通道

(122):第一開口

(123):第二開口

(124):第一閥門

(125):第二閥門

(13):第一料管

(131):第一料斗

(132):第一推送機構

(133):第一加熱器

(14):第二料管

(141):第二料斗

(142):第二推送機構

(143):第二加熱器

(15):加熱器

(16):動力裝置

(2):成型模具

(21):第一模具

(22):第二模具

(23):模穴

(24):澆道

(25):模仁

(25a):第一模仁

(25b):第二模仁

(26):隨形風路

(261):主風道

(262):次風道

(3):氣控裝置

(A):第一材料

(A1):表皮層

(B):第二材料

(G):氣體

(L1):第一位置

(L2):第二位置

圖1係顯示本發明之閥針於第一位置示意圖。

圖2係顯示本發明之閥針於第二位置示意圖。

圖3、4、5係顯示本發明之第一材料及第二材料射入模穴內之連續示意圖。

圖6係顯示本發明之成型模具實施例示意圖。

圖7係顯示本發明之實施例示意圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

請參閱圖1及圖2所示，係本發明一較佳實施例之共射成型結構，其主要包括：一共射成型裝置(1)以及一成型模具(2)，其中

該共射成型裝置(1)包含一缸體(11)、一閥針(12)、一第一料管(13)及一第二料管(14)，該缸體(11)內部軸向設一容置空間(111)，該容置空間(111)對外相通有一第一流道(112)、一第二流道(113)及一噴嘴(114)，該噴嘴(114)係位於該缸體(11)的前端，而該第一流道(112)及該第二流道(113)較佳係位於該缸體(11)中後段，再者，該缸體(11)外緣設有一加熱器(15)，其係用以讓該缸體(11)內部保持預設之溫度，以確保內部材料的流動性。

該閥針(12)係設於該容置空間(111)，且受一動力裝置 (16)操作而於該缸體(11)軸向的一第一位置(L1)及一第二位置(L2)之間往復移動，該閥針(12)軸向更設有一通道(121)連通該缸體(11)之該噴嘴(114)，且該閥針(12)設一第一開口(122)對應該第一流道(112)、一第二開口(123)對應該第二流道(113)以及一第一閥門(124)、一第二閥門(125)，且該第一開口(122)與該第二開口(123)隨該閥針(12)的移動，而對應或錯位於該第一流道(112)與該第二流道(113)。

該第一料管(13)一端係連通該第一流道(112)，另一端設有一第一料斗(131)可連通內部，一第一材料(A)可由該第一料斗(131)倒入，而該第一料管(13)內部設有一第一推送機構(132)將第一材料(A)推往該第一流道(112)，且該第一料管(13)更設有一第一加熱器(133)，藉以將該第一材料(A)加熱呈流動的狀態，該第一材料(A)可為泛用之射出塑料，例如：PE(聚乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)…等或其組合物。

該第二料管(14)一端係連通該第二流道(113)，另一端設有一第二料斗(141)可連通內部，一第二材料(B)可由該第二料斗(141)倒入，而該第二料管(14)內部設有一第二推送機構(142)將該第二材料(B)推往該第二流道(113)，且該第二料管(14)更設有一第二加熱器(143)，藉以將該第二材料(B)加熱呈流動的狀態，而該第二材料(B)可與該第一材料(A)相同或相異，且可為回收的二次塑料或是發泡材，例如：PU(發泡聚氨酯)、EPS(發泡聚苯乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、EPE(發泡聚乙烯)、EPP(發泡聚丙烯)…等或其組合物。

該成型模具(2)包含可操作性相對合或分離之一第一模具(21)與一第二模具(22)，且該第一模具(21)與該第二模具(22)相對合形成一模穴(23)，且該模穴(23)具有一澆道(24)連通該共射成型裝置(1)之該噴嘴(114)。

藉由上述之結構，令該閥針(12)於該第一位置(L1)時，該第二閥門(125)會封閉該第二流道(113)，讓該第一料管(13)內的該第一材料(A)由該第一開口(122)進入該通道(121)，並由該噴嘴(114)射入該模穴(23)，接著該閥針(12)受控由該第一位置(L1)位移至該第二位置(L2)，使該第一閥門(124)封閉該第一流道(112)，而該第二料管(14)內的第二材料(B)由該第二開口(123)進入該通道(121)，並由該噴嘴(114)射入該模穴(23)，且受該第一材料(A)包覆，並推動該第一材料(A)流動至該模穴(23)的末端。

續請配合參閱圖3至圖5，該模穴(23)內鑲嵌一模仁(25)，本實施例之圖式係將該模仁(25)設於該第二模具(22)，但非以此為限，其亦可將該模仁(25)鑲嵌於該第一模具(21)，且本發明不限制該模仁(25)之數量，圖3係以一個模仁為例作說明。該模仁(25)為透氣金屬所製，使得該模仁(25)內部均勻佈滿相連結之微孔，但其較佳係由三維列印形成，而三維列印亦會使該模仁(25)自然佈滿微孔，本發明之圖式未將該微孔顯示出；該模仁(25)內部設有一隨形風路(26)，其係與該模仁(25)的微孔相連通，該隨形風路(26)具有至少一主風道(261)及複數次風道(262)，該主風道(261)隨該模穴(23)形狀間隔繞設於該模穴(23)周圍，而各該次風道(262)係間隔連接於該模穴(23)與該主風道(261)之間，且該隨形風路(26)連通外部一氣控裝置(3)，該氣控裝置(3)係控制氣體(G)由該隨形風路(26)進入並藉由該模仁(25)的微孔擴散至該模穴(23)，或者控制氣體由該模穴(23)經該模仁(25)的微孔及該隨形風路(26)排出外部，其中該氣體(G)可視材料特性、需求而變化溫度。

以下內容將具體說明本發明實際作動之狀態及程序，而該些程序及作動週期可集結成一自動序列，並受一控制單元控制，該控制單元使用態樣較多，且不在本發明申請範圍內，故不詳述其特徵。配合圖3至圖5所示，本發明實際作動時係該第一模具(21)與該第二模具(22)相對合，且控制該閥針(12)位於該第一位置(L1)，同時，該第二閥門(125)係封閉該第二流道(113)，該第一加熱器(133)將該第一料管(13)內之第一材料(A)加熱，使該第一材料(A)呈流動狀態，並藉由該第一推送機構(132)將呈流動之該第一材料(A)推送至該第一流道(112)，且由該第一開口(122)進入該閥針(12)之該通道(121)，再由該噴嘴(114)經該澆道(24)將該第一材料(A)射入該模穴(23)中，當該第一材料(A)射入預設的量至該模穴(23)後，該氣控裝置(3)會送入預設溫度之氣體(G)由該隨形風路(26)之該主風道(261)進入各該次風道(262)並由該模仁(25)的微孔擴散到該模穴(23)內，藉此讓該第一材料(A)的表面凝固形成一表皮層(A1)，但中心仍呈流動的狀態，其中該氣體(G)預設之溫度係視該第一材料(A)的特性所調整。

當該第一材料(A)所預設的量完成射出後，則控制該閥針(12)由該第一位置(L1)軸向位移至該第二位置(L2)，同步帶動該第一閥門(124)封閉該第一流道(112)以及該第二閥門(125)與該第二流道(113)形成錯位，使得該第二開口(123)對應該第二流道(113)，而該第二加熱器(143)將該第二料管(14)內之第二材料(B)加熱，使該第二材料(B)呈流動狀態，並藉由該第二推送機構(142)將呈流動之該第二材料(B)推送至該第二流道(113)，且由該第二開口(123)進入該閥針(12)之該通道(121)，再由該噴嘴(114)經該澆道(24)將該第二材料(B)射入該模穴(23)中。

該第二材料(B)射入該模穴(23)後係受該第一材料(A)包覆，且於該第一材料(A)的內部持續射入該第二材料(B)，使該第一材料(A)膨脹並可流動至填充該模穴(23)的末端，而為了使流動的該第一材料(A)及該第二材料(B)可以完全填充該模穴(23)，該氣控裝置(3)控制將該模穴(23)內之空氣經由該模仁(25)的微孔、各該次風道(262)及該主風道(261)至該氣控裝置(3)排出外部，藉由排氣的引力使該第一材料(A)可以流動到該模穴(23)末端，而該第二材料(B)在包覆的狀態下，隨該第一材料(A)流動到該模穴(23)末端至填充完畢。再者，該第二材料(B)為發泡材時，可控制排氣速度與發泡速度一致，讓該第二材料(B)可發泡完全，避免因該氣控裝置(3)排氣速度過快，導致發泡被拉成空洞，或者避免因該氣控裝置(3)排氣速度太慢，導致該第二材料(B)已發泡完成，但卻有該模穴(23)末端填充不全的問題。此外，該氣控裝置(3)控制氣體(G)進入該模穴(23)中可形成反壓的效果，可避免流痕產生，改善成品表面外觀，以解決成品表面缺陷之問題。

再者，當該第二材料(B)射入程序完成後，再控制該閥針(12)由該第二位置(L2)軸向移動至該第一位置(L1)，同步帶動該第二閥門(125)封閉該第二流道(113)、該第一閥門(124)與該第一流道(112)錯位，使該第一開口(122)對應該第一流道(112)，並再度射出該第一材料(A)至該模穴(23)，讓該第二材料(B)被完全包覆，使該澆道(24)、該通道(121)、該噴嘴(114)清除該第二材料(B)，令下一次成型時該第二材料(B)不會出現在成品的外層表面。而當該第一材料(A)及該第二材料(B)完成射出程序後，該氣控裝置(3)可控制氣體(G)進入該模穴(23)中，讓成品可以快速冷卻，且該第一模具(21)及該第二模具(22)開模後，可控制該氣控裝置(3)進氣而讓成品藉由氣體(G)的推動完成脫模之程序。

呈上所述，共射成型的塑膠成品具有降低成本、結構輕量化及材料循環使用的優勢，當成品內部中心使用發泡材而外層為泛用之射出塑料作實心表層時，可使成品具有輕量化的優勢。再者，一般高性能或特殊的工程塑料價格較為昂貴，在某些特定應用上還是需要的，因此，當成品的內部中心沒有要求使用高性能材料的狀態下，共射成型就可發揮其效益，可以使用低成本或是回收的二次料作為內部中心的填充材料，同時保有高性能的表層材料。

續請配合圖3至圖6所示，當該隨形風路(26)的路徑形狀如圖3至圖5所示為直線而無曲線狀態時，該模仁(25)可視需求能以透氣鋼將該隨形風路(26)之該主風道(261)及各該次風道(262)以加工方式形成或是以三維列印方式形成。當該模穴(23)及該隨形風路(26)如圖6具有多重曲線狀態無法以加工方式形成時，三維列印形成之模仁(25)則可以滿足高難度結構的需求，在本實施例中，該模穴(23)內鑲嵌一第一模仁(25a)及一第二模仁(25b)，其分別對應鑲嵌於該第一模具(21)及該第二模具(22)內，該第一模仁(25a)及該第二模仁(25b)皆設有隨形風路(26)，各該隨形風路(26)具有至少一主風道(261)及複數次風道(262)，各該次風道(262)係連接於該模穴(23)與該主風道(261)之間，該第一模仁(25a)及該第二模仁(25b)之該隨形風路(26)可如圖式分別連接一氣控裝置(3)，讓其可以藉由將氣體(G)排出時的引力，將該第一材料(A)及該第二材料(B)填充至該模穴(23)的末端，藉此，解決填充不全之問題。

下面將介紹其他態樣的一種共射成型結構，需說明的是，在下面的實施例中，與前一實施例相同或相似的元件以相同的符號表示，不再多加贅述，僅說明不同實施例之間的差異。

請參閱圖7所示，該共射成型裝置(1)之該缸體(11)及該閥針(12)係設於該成型模具(2)內部，而該第一料管(13)對應接設於該第一流道(112)且於該成型模具(2)的外部，該第二料管(14)係對應接設於該第二流道(113)且於該成型模具(2)的外部，藉此，讓本發明可輕易地將該第一料管(13)或該第二料管(14)拆卸或組裝。

綜上所述，本發明共射成型結構，透過該共射成型裝置配合該成型模具的隨形風路結構，具以下優點：

一、透過氣控裝置以氣體讓第一材料(外層)先冷卻塑形，節省能源的消耗。

二、透過氣控裝置控制氣體於模穴內形成反壓，避免流痕產生，改善成品表面外觀。

三、使成品在體積相同情況下，可大幅節省材料，且減輕成品重量以及降低成本，減少能源的消耗，而深具經濟環保效益。

四、改善成品填充不全的問題。

然而，上述實施例僅例示性說明本發明之功效，而非用於限制本發明，任何熟習此項技術之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。此外，在上述該些實施例中之元件的數量僅為例示性說明，亦非用於限制本發明。因此本發明之權利保護範圍，應如以下之申請專利範圍所列。