控制塑料射出製品翹曲的模具結構及其製品的製作方法
2023-08-04 05:07:51 1
專利名稱：控制塑料射出製品翹曲的模具結構及其製品的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種塑料射出成型的技術領域，尤其涉及一種能控制因模溫差異或產品結構所造成的翹曲問題的模具結構及其製品。
背景技術：
近年來由於質輕與成型自由度廣等特性，射出成型產品已廣泛應用於許多領域， 例如計算機產業、電子通訊、汽機車、連結器、高精密度產品等等。在塑料射出製品製造過程中，翹曲是常見的缺陷問題。塑料射出製品在成型的過程中，公、母模的溫度會因為水路設計，而造成模溫不均，尤其是對平板狀的射出成型製品而言，公、母模的溫度差異會在生產過程中造成塑料射出製品翹曲的問題。請參閱圖1，其為塑料射出製品兩側模溫差異造成產品翹曲的示意圖。在圖1中 (a)部分顯示當塑料射出製品80a上、下兩側的模具溫度為相同溫度(50°C)的狀態下，塑料射出製品80a冷卻後不會發生變形，而圖1中(b)部分顯示，當塑料射出製品80b上、下兩側的模具溫度不相同的狀態下，塑料射出製品80b冷卻後則會發生翹曲變形的問題。為克服因公、母模的溫度差異所造成的翹曲問題，常見的做法是改進公、母模的冷卻系統，例如透過冷卻水路的設計及溫度控制，避免公、母模在冷卻過程中產生溫差，目的是由此消除溫差所帶來的塑料射出製品翹曲的問題。但是，由於產品設計使模具結構必須設置斜銷、頂針等不同的機構，使冷卻水路的設計受到許多限制。模內裝飾射出成型αη-Mold Decoration ；IMD)製程是一種是在薄膜表面上施以印刷、熱壓成型、衝切，最後與塑料結合成型的製程，其可免除二次作業程序及其人力工時， 其所製造的塑料射出製品可滿足3C、家電、LOGO銘板及汽車零件的塑料產品，特別是目前流行的手機外殼及各式儀表面板等輕、薄、短小的製品。但是IMD製程中熔融塑料與薄膜接觸側會產生積熱，使得公、母模之間容易產生溫差，若使用傳統的冷卻水路設計及溫度控制的方法來解決塑料射出製品翹曲的問題，在模具溫度拉高后，可能會使模具結構發生問題。綜上可知，公、母模之間的模溫差異與產品結構差異等，都可能造成塑料射出製品翹曲的問題。因此，如何以更低的成本、更簡便的製程來解決一般塑料射出製品或IMD製品的翹曲問題，便成為本發明的主要課題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種控制塑料射出製品翹曲的模具結構，從而解決現有技術中存在的缺陷。本發明是通過以下技術方案來實現的一種控制塑料射出製品翹曲的模具結構，其特徵在於，包括
一第一半模，該第一半模具有一第一模穴；一第二半模，該第二半模具有一第二模穴，且該第二模穴與該第一模穴對合而成塑料射出製品的形狀；一澆道，該澆道形成於該第一半模及/或該第二半模中，且該澆道由外向內貫通至該第一模穴與該第二模穴所形成的空間中，以將塑料經該澆道注入；及至少一突變厚度結構，該突變厚度結構形成於該第一半模與該第二半模其中之一所對應的該第一模穴或該第二模穴的一面。其中，該突變厚度結構為一凸肋或一凹槽。該凸肋或該凹槽的橫斷面略呈梯形。本發明還提供了一種可控制翹曲的塑料射出製品結構，該塑料射出製品在其中一側具有至少一突變厚度結構。其中，該突變厚度結構為一凸肋或一凹槽。該凸肋或該凹槽的橫斷面略呈梯形。本發明的控制塑料射出製品翹曲的模具結構在模具的模穴中設置突變厚度結構， 使射出成型的製品具有突變厚度構造，因此可改變翹曲方向，而達到控制塑料射出製品翹曲的目的。由於突變厚度可改變流動及冷卻模式，且局部中斷製品上的連續收縮，而能改變翹曲方向及翹曲程度，如此便能由模具上的突變厚度結構及其於製品上所產生的突變厚度部分來控制因為兩半模的模溫差異或產品結構所產生的翹曲問題，以解決一般塑料射出製品或IMD製品的翹曲問題。
圖1為塑料射出製品兩側模溫差異造成產品翹曲的示意圖；圖2為本發明的模具的結構示意圖；圖3為本發明的塑料射出成型製品的結構示意圖；圖4為突變厚度結構測試例的結構示意圖；圖5為不同模具溫度下具有不同數量的突變厚度結構的塑料射出成型製品產生的翹曲量圖表。附圖標記說明第一半模-1 ；第一模穴-11 ；第二半模-2 ；第二模穴-21 ；澆道_3 ； 突變厚度結構-4 ；塑料射出成型製品-5、5ajb、5c、5d ；突變厚度結構_51、51a、51b、51c、 51d ；塑料射出製品_80a、80b ；突變厚度部位深度_t ；塑料射出成型製品厚度_tc。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特徵和優點作更詳細的說明。請參考圖2與圖3，圖2為本發明的模具的結構示意圖；圖3為本發明的塑料射出成型製品的結構示意圖。本發明控制塑料射出製品翹曲的模具結構主要是由一第一半模1與一第二半模2 所組成，該第一半模具有一第一模穴11，該第二半模2對應該第一模穴11具有一第二模穴 21，且該第二模穴21與該第一模穴11對合而成塑料射出製品的形狀。在本實施例中，該第一半模1為母模的形態，而該第二半模2則為公模的形態，且於該第一半模1與該第二半模2間設有一澆道3，該澆道3是由該第一半模1的頂面向下延伸後再彎曲連通至該第一模穴11中，而該澆道3亦有部分位於該第二半模2與該第一半模 1的接合面上，並且貫通至該第二模穴21，使射出成型用的塑料可經由該澆道3注入該第一模穴11與該第二模穴21中。而於該第一半模1的第一模穴11遠離該第二半模2的一面設有至少一突變厚度結構4，在本實施例中，是以四道突變厚度結構4為例說明，且各該突變厚度結構4為橫斷面略呈梯形凸肋形態。當然在實施時，模具的結構形式並不限於以上所述的結構，且該突變厚度結構4 並不限於凸肋的形態，也可將該突變厚度結構設計為一凹槽形態，且其橫斷面也可為梯形， 或是其它便於脫模的形狀。而模具中的突變厚度結構4可根據需要設置在其中任一半模的模穴的一面，而影響突變厚度結構4設置位置的因素包括模溫差異與產品結構差異等會引起塑料射出製品翹曲的因素。而上述控制塑料射出製品翹曲的模具結構所成型的塑料射出成型製品5對應於塑料射出成型模具的第一半模1的突變厚度結構4具有至少一突變厚度部位51，在本實施例中具有四道突變厚度部位51，且各突變厚度部位51均為與前述突變厚度結構4的形狀配合，且橫斷面略呈梯形的凹槽結構形式。而若模具部分採用凹槽形態的突變厚度結構，則該塑料射出成型製品5的突變厚度部位即為橫斷面為略呈梯形的凸肋結構。再請參考圖3，各突變厚度結構4對塑料射出成型製品5所形成的突變厚度部位 51的深度為t，而塑料射出成型製品5的厚度為t。，則深度變化比(D^th Change Ratio) tr =t/tc。由於厚度突變結構的體積變化會形成不連續的收縮，而有助於溫度的傳遞、擴散， 進而能改善因為公、母模溫差所造成的翹曲問題，因此和厚度突變結構的體積相關的製程條件，如深度變化比與數量、位置的數值變化都會影響射出成型製品的翹曲程度，且可依所需對這些製程條件作不同的調整變化。以下舉例說明以突變厚度結構控制塑料射出製品翹曲的技術。經研究，前述的突變厚度結構會影響塑料射出成型製品的翹曲程度，請參閱圖4， 其為具有不同數量突變厚度部位的塑料射出成型製品的結構示意圖。圖4中(a)的塑料射出成型製品如具有一道突變厚度部位51a ； (b)的塑料射出成型製品恥具有二道突變厚度部位51b ； (c)的塑料射出成型製品5c具有三道突變厚度部位51c ；而(d)的塑料射出成型製品5d具有四道突變厚度部位51d ；當塑料射出成型製品fe、5b、5c與5d是由溫度相同的兩個半模所製成時，由於其中一面具有突變厚度部位51a、51b、51c或51d，因此所製成的塑料射出成型製品如、513、5(3與5(1都會有翹曲的現象發生。由此可知突變厚度部位會對塑料射出成型製品產生翹曲的作用。請參閱圖5，其為不同模具溫度下，具有不同數量的突變厚度結構的塑料射出成型製品產生的翹曲量圖表。圖5中的(a)是兩個半模的模具溫度都為25°C時，塑料射出成型製品fe、5b、5c與5d的翹曲量變化圖；圖5的(b)是兩個半模的模具溫度都為50°C時，塑料射出成型製品fe、5b、5c與5d的翹曲量變化圖；圖5的(c)是兩個半模的模具溫度都為 75°C時，塑料射出成型製品fe、5b、5c與5d的翹曲量變化圖。
經研究得知，突變厚度可改變流動及冷卻模式，且局部中斷連續收縮，而能改變翹曲方向及翹曲量。而由圖4與圖5的測試結果可驗證，不同數量的突變厚度部位確實會對不同模具溫度下製成的塑料射出成型製品造成不同的翹曲量變化，並且翹曲量的變化也會隨著突變厚度結構的位置不同而有變化，即如圖5中的虛線箭頭所示的變化。據此，將突變厚度結構設置於模具的第一半模1中，使成型的塑料射出成型製品5 對應於第一半模1的一面成型突變厚度部位51。如此一來，便能由突變厚度部位所產生的翹曲量來控制因為兩半模的模溫差異或產品結構所產生的翹曲量，以解決一般塑料射出製品或IMD製品的翹曲問題。以上所述僅為本發明的較佳實施例，對本發明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變， 修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種控制塑料射出製品翹曲的模具結構，其特徵在於，包括一第一半模，該第一半模具有一第一模穴；一第二半模，該第二半模具有一第二模穴，且該第二模穴與該第一模穴對合而成塑料射出製品的形狀；一澆道，該澆道形成於該第一半模及/或該第二半模中，且該澆道由外向內貫通至該第一模穴與該第二模穴所形成的空間中，以將塑料經該澆道注入；及至少一突變厚度結構，該突變厚度結構形成於該第一半模與該第二半模其中之一所對應的該第一模穴或該第二模穴的一面。
2.如權利要求1所述的控制塑料射出製品翹曲的模具結構，其特徵在於，該突變厚度結構為一凸肋。
3.如權利要求2所述的控制塑料射出製品翹曲的模具結構，其特徵在於，該凸肋的橫斷面略呈梯形。
4.如權利要求1所述的控制塑料射出製品翹曲的模具結構，其特徵在於，該突變厚度結構為一凹槽。
5.如權利要求4所述的控制塑料射出製品翹曲的模具結構，其特徵在於，該凹槽的橫斷面略呈梯形。
6.一種可控制翹曲的塑料射出製品結構，其特徵在於，該塑料射出製品在其中一側具有至少一突變厚度結構。
7.如權利要求6所述可控制翹曲的塑料射出製品結構，其特徵在於，該突變厚度結構為一凸肋。
8.如權利要求7所述可控制翹曲的塑料射出製品結構，其特徵在於，該凸肋的橫斷面略呈梯形。
9.如權利要求6所述可控制翹曲的塑料射出製品結構，其特徵在於，該突變厚度結構為一凹槽。
10.如權利要求9所述可控制翹曲的塑料射出製品結構，其特徵在於，該凹槽的橫斷面略呈梯形。
全文摘要
一種控制塑料射出製品翹曲的模具結構及其製品，該模具結構是由第一半模和第二半模組成，而第一、二半模相應設有第一模穴與第二模穴，而第一半模與第二半模其中之一所對應的第一模穴或第二模穴的一面設有至少一突變厚度結構，且所製成的塑料射出製品相應具有突變厚度部位。據此，可通過突變厚度結構改變流動及冷卻模式，且局部中斷連續收縮，而改變翹曲方向及翹曲量來控制因模溫差異或產品結構所產生的翹曲問題。
文檔編號B29C45/37GK102441966SQ20101050518
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月9日 優先權日2010年10月9日
發明者張英, 陳夏宗 申請人:私立中原大學