TWI686283B

TWI686283B - 厚件塑膠射出成型模具

Info

Publication number: TWI686283B
Application number: TW106123464A
Authority: TW
Inventors: 鄭峻璋
Original assignee: 城翊科技有限公司
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2020-03-01
Also published as: TW201908098A

Abstract

本發明係關於一種厚件塑膠射出成型模具，最主要使用於超過厚度4mm的厚件等塑膠件之成型，係於一成型模具同時建置至少一初胚模穴及一成品模穴，其中該初胚模穴的厚度必須小於成品件厚度；且於該成型模具開模後，得將該初胚件從該初胚模穴移入該成品模穴內；然後再對該成品模穴內的初胚件及該初胚模穴同時進行射出全包覆及射出成型，經合模保壓與冷卻後，同時生產出該初胚件、成品件；藉由上述射出成型方式，可大幅縮短射出成型時的保壓與冷卻時間，因此可大幅降低生產成本，並提高產能。

Description

厚件塑膠射出成型模具

本發明係關於光學塑膠成型技術領域，尤指超過厚度4mm的厚件等塑膠件之射出成型模具之範疇。

按，一般的塑膠射出成型，係於一副成型模具內射有至少一模穴、一流道及一注入口，將顆粒狀的塑膠原料經加熱後成為流體後，以螺旋機構式方式將流體塑料注入於該成型模具內，即該流體塑料得經該注入口、流道，最後才抵達並充滿著該模穴，再經該成型模具內所設的一冷卻水路據以冷卻該模穴內的流體塑料，讓該流體塑料最後成型為固體後脫模後即為一成品塑膠件，如此便完成塑膠射出成型的一循環。

再者，一般對於厚件的塑膠射出成型都是以一台射出機台配合使用一套模具，用一段式射出成型、保壓防止收縮、冷卻固化後再開模取出，由於成品厚度使得必須要用很久的保壓時間與冷卻固化時間，用以避免產品表面有「縮水痕跡」，因此使整個射出成型循環時間長，使得生產厚件產品的製程成本高，生產量也低，使得厚件塑膠件成品單價高昂。

鑑於上述一般厚件的塑膠射出成型方式的問題點，於是本發明人乃窮盡心思開發出本發明厚件塑膠射出成型模具，故本發明主要目的在於：提供針對厚件塑膠成型產品以使用同一台射出成型機，並搭配一套創新結構的模具設計，藉以達到快速生產以降低成本的模具；本發明次要目的在於：兼具全自動或或半自動化的厚件塑膠射出成型模具。

為達上述目的，故本發明厚件塑膠射出成型模具運用了下述技術手段：本發明一種厚件塑膠射出模具，係包含有：一成型模具，係包含有一動模側及一靜模側，且於該動模側設有一凹槽，又於該凹槽內底部設有一初胚模穴、一成品模穴、位於該二模穴之間的一流道及一定位錐；及一移動定位機構，係包含一承板及其二定位孔，其中該承板得沉入於該動模側的凹槽內，其中一定位孔得套入於該凹槽內的定位錐，又於該承板對應該初胚模穴、成品模穴設有二承托孔。

上述該初胚件、成品件得可設為熱塑性工程塑膠，其聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LHPE)、熱塑性橡膠(TPE)、熱塑性聚胺基甲酸酯(TPU)、聚碳酸酯+丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)、工業化液晶聚合物(LCP)、聚苯乙烯(PS)、聚醚醚酮(PEEK)或聚醚碸(PES)之塑膠原料；又，該成品件的最小厚度設為至少4mm。

上述該動模側的凹槽內的一邊是初胚模穴，其另一邊是可埋入初胚的成品模穴。

上述該流道設為冷流道，其包含有一豎澆道與一橫流道，而該橫流道設為一邊流入該初胚模穴，而另一邊則流入該成品模穴，又於流往該初胚模穴的橫流道上有一第一流量調節裝置，另一邊流往該成品模穴的橫流道上亦設有一第二流量調節裝置。

上述該流道設為熱澆道，係包含有一熱澆道(Hot runner)與一橫向熱分流板(manifold)，又該橫向熱分流板一邊流入該初胚模穴方向後，再連接熱澆道注入該初胚模穴，另一邊流入該成品模穴方向後，再連接該熱澆道而注入該成品模穴。

上述該動模側內設有該自動化裝置，而該自動化裝置係包含有一驅動裝置、一轉軸，其中該驅動裝置得驅動該轉軸，又該轉軸得接設於該凹槽內承板所設二承托孔之間。

上述該驅動裝置得設為以電動馬達、迴轉缸、齒輪與齒條組或齒輪與鏈條組，藉以驅動該轉軸及承板。

上述該動模側、靜模側內設有一封閉循環冷卻水路，各封閉循環冷卻水路得對該初胚模穴、成品模穴及其周圍進行冷卻。

本發明厚件塑膠射出成型模具運用了下述技術手段：

1.本發明係使用相同一台射出成型機搭配一套新模具設計裝置，將原始設計成品厚度分拆成一初胚件與一成品件，再將該初胚模穴與成品模穴同時設計在同一套模具上，可同時做初胚與成品的射出成型，初胚的厚度小於原始設計成品厚度，使得初胚在射出成型時的保壓與冷卻時間可大幅縮短，因此可大幅降低「厚件塑膠件」的射出成型生產成本，並提高其產能，同時可以避免成品件產品表面有「縮水痕跡」，以提升產品品質及其良率。

2.本發明係藉由其中一承托孔得以承托住第一次射出成型固化後的初胚件，且於開模後，將該承板以自動化裝置方式頂出、旋轉後，再將該初胚件移入該成品模穴內，並作第二次射出成型，藉以全包覆該初胚件於該成品模穴內，而完成一成品件。

A:厚件塑膠射出成型方法

B:厚件塑膠射出模具

1:成型模具

2:動模側

20:凹槽

21:初胚模穴

22:成品模穴

24:定位錐

3:靜模側

31:初胚模穴

32:成品模穴

4:移動定位機構

41:承板

410:承托孔

411:定位孔

42:自動化裝置

421:驅動裝置

422:轉軸

423:迴轉缸

5:三板模冷流道

50:二板模冷流道

500:熱澆道

51:豎澆道

52:橫流道

53:第一流量調節裝置

54:第二流量調節裝置

6:封閉循環冷卻水路

7:初胚件

8:成品件

T0:成品件的最小厚度

T1:初胚件的最小厚度

T21、T22:包覆厚度

圖1：係為本發明厚件塑膠射出成型模具之合模狀態圖。

圖2：係為本發明厚件塑膠射出成型模具之開模狀態圖。

圖3：係為初胚件、成品件之外觀圖暨成品件之組合剖面圖。

圖4：係為本發明厚件塑膠射出成型方法之流程圖。

圖5：係為本發明厚件塑膠射出成型模具之三板模冷流道之示意圖。

圖6：係為本發明厚件塑膠射出成型模具之二板模冷流道之示意圖。

圖7：係為本發明厚件塑膠射出成型模具之熱澆道系統流道之示意圖。

圖8：係為本發明厚件塑膠射出成型模具之自動化裝置示意圖。

圖9：係為本發明厚件塑膠射出成型模具之另一自動化裝置示意圖。

首先，請參閱圖1及圖2所示，係為本發明關於一種厚件塑膠射出成型模具，其實施例包含：本發明所要製造光學的一成品件8，配合如圖3所示，其可以分拆成一初胚件7與內含初胚件7的一成品件8。而本發明成型模具1係設為一組，其中一側設為一靜模側3(又稱母模)，另側則設為一動模側2(又稱公模)，且該靜模側3所設的一初胚模穴31得對應該動模側2所設的一初胚模穴21，而該靜模側3所設的一成品模穴32得對應該動模側2所設的一成品模穴22。

又在本發明成型模具1的靜模側3所設的一三板模冷流道5係包含有一豎澆道51，之後從該豎澆道51分叉設有一邊流往該初胚模穴31的橫流道 52，且在該初胚模穴31的橫流道52上有一個第一流量調節裝置53，另一邊流往該成品模穴32的橫流道52，且該成品模穴32的橫流道52上設有一個第二流量調節裝置54，特別一提，通常流道可為三板模冷流道5設計(如圖5)、二板模冷流道50設計(如圖6)或使用熱流板的熱澆道500系統流道設計(如圖7)。

請配合參閱圖8及圖9所示，而在模具動模側2則設有一移動定位機構4，該移動定位機構4係包含有一承板41、一自動化裝置42，而該自動化裝置42得接設該承板41；又該自動化裝置42係更包含有一驅動裝置421及一轉軸422，而該驅動裝置421的動力源可設為「電動馬達」、「油壓液壓缸」、「氣壓缸驅動齒輪與鍊條組」、「齒輪與皮帶組」或「電動馬達」直接轉動。特別一提，圖9所示者，係由一迴轉缸423接設該承板41及轉軸422。

若欲轉動該初胚件7則須致動該承板41，此承板41乃將所射出成型的初胚件7承載避免脫落，然後先頂出於其凹槽20後，再旋轉180度到該動模側2的成品模穴22處，該承板41則收回入該凹槽20內，即讓該初胚件7入於該動模側2的成品模穴22內；特別一提，在該動模側2的初胚模穴21附近設有一定位錐24和該承板41所設一定位孔411作配合定位，以避免該承板41和該動模側2的成品模穴22錯位。而該承板41頂出於凹槽20、180度旋轉、後退收回入凹槽20等之循環作動模示，均可由前述該自動化裝置42方式為之，但不侷限該自動化裝置42，亦可由人工帶隔熱手套後，以手來180度來旋轉該承板41，讓該初胚件7入於該動模側2的成品模穴22內。

因此，本發明成型模具1可搭配一般單射射出成型機即可同時成型該初胚件7與該成品件8，其作動方式請配合圖2、圖4、圖8如下說明：

動作一：合模。該動模側2的承板41復位緊靠該動模側2的初胚模穴21與成品模穴22，而該成型模具1的動模側2向該靜模側3移動合模並緊靠鎖模。

動作二：射出成型。塑料經由射出成型機料管加熱的一螺桿旋轉摩擦熔化，熔融塑料經由該料管螺桿擠壓作定量射出，而該熔融塑料流經該靜模側3的豎澆道51再分叉經該橫流道52分別流入該初胚模穴31與該成品模穴32，在初期幾次射出成形時可利用該初胚模穴31橫流道52上的第一流量調節裝置53與該成品模穴32橫流道52上的第二流量調節裝置54，據以調整其流量平衡。

動作三：保壓與冷卻。射出成型機的機螺桿維持一定壓力保壓以補償塑膠料冷卻收縮，直到熔融塑料冷卻固化為止。即該動模側2、靜模側3內設有一封閉循環冷卻水路6，各封閉循環冷卻水路6得對該初胚模穴、成品模穴及其周圍進行加速冷卻。

動作四：開模取出該成品件8。當該動模側2遠離該靜模側3側作開模，退回原始位置後才會停止，若該靜模側3的流道設計為三板模冷流道5，則該三板模冷流道5會被拉斷與該初胚件7及成品件8分離。即該動模側2退回原始位置後，該動模側2的承板41經由該射出成型機該自動化裝置42做頂出於該凹槽20動作或由人工取出於該凹槽20，此時該成品件8完成品與該三板模冷冷流道5可經由射出成型機上的機械手夾取或人工作取出動作。

之後，該動模側2的承板41經由該成型模具1上的自動化裝置42，例如使用迴轉缸423、電動馬達或人工將該承板41作180度旋轉，可經由該定位錐24與定位孔411做定位配合，以便讓該初胚件7入於該動模側2的成品模穴22 內。之後，該動模側2的承板41經由射出成型機的自動化裝置42、電動馬達或人工做復位動作使該承板41緊靠該動模側2的初胚模穴21與成品模穴22，進而回到動作一的初始位置。

依上述動作一到動作四可不斷重複循環動作做生產以達到量產產品的目的。

請参閱圖3所示，因為所要製造的成品件8的厚度T0太厚的因素，為了獲得完美的成品表面，盡可能的減少表面縮水痕跡，使得厚件塑膠射出成型品最大的生產時間是在動作三保壓與冷卻行程，但本發明成型模具1設計上將所製造的成品件8的最小厚度T0拆成該初胚件7的最小厚度T1的初胚模穴，與該成品件8的包覆厚度T2的成品模穴，又該包覆厚度T2等於厚度T21加T22厚度之和，故設計成品件8的最小厚度T0等於T1加T2之和，使本發明成型模具1的二個不同模穴可同時作冷卻，因此可大幅降低動作三保壓與冷卻的時間，進而降低整個射出成型的循環時間(Cycle time)，使厚件塑膠成品的生產成本降低，並增加機台產能。

特別一提，在前述實施例中厚件塑膠射出成型塑膠件基材可以是一般熱塑性工程塑膠，可設為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LHPE)、熱塑性橡膠(TPE)、熱塑性聚胺基甲酸酯(TPU)、聚碳酸酯+丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)、工業化液晶聚合物(LCP)、聚苯乙烯(PS)、聚醚醚酮(PEEK)或聚醚碸(PES)等塑膠原料。

因此，本發明之優點及功效可歸納如下：[1]本厚件塑膠產品射出成型方式將原始設計成品樣式分拆成初胚樣式與成品樣式，如此可減少射出成型的成型厚度，進而可減少保壓與冷卻時間，可大幅減少射出成型製程成本與提高生產產能。[2]本厚件產品射出成型模具裝置可將初胚樣式與成品樣式同時設計在同一套模具裏，此模具可同時射出成形初胚與內含初胚的成品塑膠件，此模具可搭配單射射出成形機或雙射射出成形機即可作生產。

綜上所述個實施例，本發明係關於一種厚件塑膠射出成型模具，又其且其構成要件均未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合專利申請要件，懇請鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱；需陳明者，以上所述乃是本專利申請案之具體實施例及所運用之技術原理，若依本專利申請案之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本專利申請案之範圍內，合予陳明。