注塑成型機及其噴嘴的製作方法
2023-07-24 09:09:06 1
專利名稱：注塑成型機及其噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種注塑成型機，且特別涉及一種噴嘴內部具有調質室之注塑成型機及其噴嘴。
背景技術：
塑料製品是現代不可或缺的工業產品之一，其在我們周圍的生活世界中隨處可見，所有容器、電器、汽車內部裝飾、玩具、電子產品，幾乎都會以塑料作為原料。與其它材料相比較，塑料的質量輕、不易碎裂、耐久性等特性，使得現代人的生活裡早已脫離不了塑料製品帶來的便利性。
塑料製品的成型方式在長久的技術發展歷史下，也早已開發出許多不同的成型方式，包括擠制(Extrusion)、吹氣(Blow)、壓縮(Compression)、輥軋(Calendar)、注塑成型(Injection Molding)等，而其中以注塑成型的應用最為廣泛。塑料件利用注塑成型機成型時，首先必須預先烘烤塑料原料以去除水分，而後將模具安裝於注塑成型機上，隨後通過加熱注塑成型機之料管，使其達到熔膠的溫度後，啟動送料導杆將熔膠經由噴嘴射出至模具內，最後冷卻拔模得到成品。
然而，在成型過程中，熔融態之塑料其流動會受到成型條件諸如溫度、射膠量、射出壓力、模具形狀、冷卻時間、噴嘴形狀等條件變動的影響，而導致成品出現不同形式的缺陷。
圖1為公知注塑成型機之射出端的結構剖面圖。請參照圖1，料管100外壁是設置有加熱片106，用以保持高溫熔融液態塑料原料116的溫度。噴嘴104之一端固定於止回閥102之出口端，而噴嘴104之另一端則固定於定位環112上。高溫熔融液態塑料原料116在料管100中經由送料導杆108的推壓而進入止回閥102，而後進入噴嘴104的送料流道110中，最後由送料流道110之出料端開口經定位環112送入母模114中。
圖2為公知的噴嘴104剖面結構放大圖。請參照圖2，噴嘴104內部之送料流道110在A處為單一管徑大小，也就是說，送料流道110在A處並無任何尺寸上的變化。然而，由於高溫熔融液態塑料原料的粘滯係數大，因此會導致在送料流道110之A處中的高溫熔融液態塑料原料在送料流道110中呈現低雷諾數(Reynold Number)的管流現象，並以層流(Laminar Flow)狀態流動。換言之，高溫熔融液態塑料原料在送料流道110之入口的能量與出口的能量相同，並無能量差的變化，使熔融液態塑料原料無法在密閉空間發生反覆性壓縮現象，如水中旋渦般進行材料壓縮性調質處理。因此，高溫熔融液態塑料原料在公知的注塑成型機技術中並無法獲得穩定較佳材料性質。
此外，塑料從固態熔融至液態，到通過送料導杆108推進的過程中，可能會有原殘留於塑料中之空氣，於高溫熔融液態塑料原料中形成氣泡，若氣泡無法自高溫熔融液態塑料中排出，則在成型產品中將會有氣泡生成。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的就是提供一種注塑成型機，其可在高溫熔融液態原料的流動過程中排出殘留之空氣，避免成型產品中有氣泡生成。
本發明的另一目的是提供一種注塑成型機，其可在高溫熔融液態原料的流動過程中，使高溫熔融液態原料得以進行調質處理現象，使材料物性穩定。
本發明的再一目的是提供一種噴嘴，其可在高溫熔融液態原料的流動過程中排出殘留之空氣，避免成型產品中有氣泡生成。
本發明的又一目的是提供一種噴嘴，其可在高溫熔融液態原料的流動過程中，使高溫熔融液態原料得以進行調質處理現象，使材料物性穩定。
為達成本發明之上述目的，本發明提出一種注塑成型機，包括供料裝置、料管、送料導杆、噴嘴、止回閥以及加熱裝置等。其中供料裝置是儲存原料，料管則連接至供料裝置，適於接收供料裝置所供給之原料，使原料通過料管流通至噴嘴內。噴嘴連通於料管之一端，止回閥則連接於料管與噴嘴之間。其中，噴嘴內部具有送料流道與至少一個調質室(texturalmodified cavity)，且此調質室靠近噴嘴的出料端處，而調質室之截面積大於送料流道之截面積。
為達成本發明之上述目的，本發明提出一種噴嘴，適於噴射出液態流體。此噴嘴內部具有送料流道與至少一個調質室，且調質室是靠近噴嘴之出料端，而調質室之截面積大於送料流道之截面積。在具有多個調質室的情況下，可以使這些調質室具有相同或不同的體積。
由於本發明之噴嘴具有至少一個調質室，因此可使流經調質室之高溫熔融液態原料因流體擠壓力作用，而產生調質現象，進而使材料物性穩定，並且擁有較佳的機械性能及熱性能。
此外，本發明之注塑成型機還可以使高溫熔融液態原料流經調質室後，因流體擠壓力作用而排出殘留於原料中的空氣，以避免在成型產品中生成氣泡。
為讓本發明的上述和其它目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。
圖1為公知注塑成型機之射出端的結構剖面圖。
圖2為公知的噴嘴104剖面結構放大圖。
圖3為依據本發明第一較佳實施例之注塑成型機剖面示意圖。
圖4為根據本發明之第二較佳實施例之注塑成型機的剖面示意圖。
圖5為根據本發明之第三實施例之注塑成型機的剖面示意圖。
主要元件標記說明100、300料管102、302止回閥
104、304噴嘴106、306加熱裝置108、308送料導杆110、310送料流道112、312定位環114、314母模116高溫熔融液態塑料原料310a出料端316高溫熔融液態流體原料318供料裝置320驅動裝置322、322a、322b調質室具體實施方式
圖3為依據本發明第一較佳實施例之注塑成型機剖面示意圖。請參照圖3，注塑成型機包括料管300，止回閥302、噴嘴304、加熱裝置306、送料導杆308以及供料裝置318。噴嘴304內部具有送料流道310與設置於靠近出料端310a處，並與送料流道310相連通之調質室322。特別的是，調質室322之截面積大於送料流道310之截面積。供料裝置318連接料管300，用以供應原料，而送料導杆308設置於料管300內。止回閥302用以連通料管300右方之出口端與噴嘴304內部之送料流道310之左方入口端。噴嘴304內部送料流道310之出料端310a則通過定位環312與母模314相連通。此外，加熱裝置306則設置於料管300之外壁上。
供料裝置318內可裝所欲使用之原料，如塑料粒。而且，圖3所示之注塑成型機在起動時，設置於料管300外壁上的加熱裝置306會預先將料管300加熱至原料的熔融溫度。其中，加熱裝置306可以是環狀的電阻式加熱器，其是通過通入之電流而發熱，進而對料管300加熱。值得一提的是，進料時必須確定料管300內部的溫度已達原料的熔融溫度，而在此實施例中，亦可將熱電耦(Thermal Couple)(未標示)安裝於料管300中，以測量料管300溫度，來確知料管300之溫度是否到達原料之熔融溫度。
當料管300到達原料之熔融溫度後，便可自供料裝置318開始進料。一般來說，原料通常為固體，以塑料原料為例，其可以是塊狀塑料粒。以金屬原料為例，其可以是金屬粉末。原料自供料裝置318進入料管300後，便可通過驅動裝置320將送料導杆308往前推進。在此，驅動裝置320例如是油壓缸推進裝置。當然，在其它實施例中，驅動裝置320也可以是電動馬達推進裝置。
送料導杆308被驅動裝置320往前推進後，原料將通過送料導杆308上的螺板向前推進，而在推進過程中，原料通過已被加熱裝置306加熱的料管300所產生之高溫所熔融，而呈現高溫熔融液態流體原料316，在此條件下即可進行注塑成型之後續步驟。於此實施例中，此高溫熔融液態流體原料316可以是高溫熔融液態流體塑料或是高溫熔融液態流體金屬。
承上所述，高溫熔融液態流體原料316隨後從料管300經由止回閥302進入噴嘴304之送料流道310中。特別的是，在噴嘴304將高溫熔融液態流體原料316從出料端310a射出之前，高溫熔融液態流體原料316會先從送料流道310流入調質室322。在此，若是使用塑料作為原料，則因高溫熔融液態流體塑料的粘滯性大，其在送料流道310中是呈現層流狀態。當高溫熔融液態流體原料316進入調質室322後，由於流道截面積的改變，致使高溫熔融液態流體原料316的層流結構遭受破壞，而使高溫熔融液態流體原料316發生紊流。在本實施例中，調質室322的形狀例如是球狀室體。
更詳細地說，高溫熔融液態流體原料316在送料流道310中處於層流狀態時，其在垂直於流動方向(亦即垂直於送料流道310的方向)上之流體速度呈現拋物線分布且各個原料分子皆朝向流動方向運動，因此不會有能量的交換作用。但是，在高溫熔融液態流體原料316流入調質室322後，高溫熔融液態流體原料316將產生紊流現象，導致有能量差的變化。此能量差將使高溫熔融液態流體原料316經密閉高壓產生材料性質變化，也就是材料學所謂的調質處理，以使高溫熔融液態流體原料316的材料特性更加穩定。
另外，原料在料管300內高溫熔融成高溫熔融液態流體原料316的過程中，料管300內可能會有原殘留於原料中的空氣在高溫熔融液態流體原料316中形成氣泡。此時，氣泡若無法自高溫熔融液態流體原料316中去除，將導致注塑成型之成品內部具有氣泡，而降低其強度，甚至有成品表面空洞的可能。但在本發明之注塑成型機中，當具有氣泡的高溫熔融液態流體原料316進入調質室322後，氣泡將會被擠出高溫熔融液態流體原料316之外，而無成品不良之虞。
請繼續參照圖3，高溫熔融液態流體原料316在流經調質室322後，將再進入送料流道310，最後由噴嘴304之出料端310a經定位環312而射出至母模314中。後續將母模314與注塑成型機分離的步驟為所屬技術領域的技術人員所熟知，此處不再贅述。
圖4為根據本發明之第二較佳實施例之注塑成型機的剖面示意圖。請參照圖4，加熱裝置306並不限於只設置在料管300之外壁，還可設置於噴嘴304及止回閥302之外壁上。增設加熱裝置306的優點在於可對高溫熔融液態流體原料316之溫度加以調整，進而控制高溫熔融液態流體原料316的特性如粘滯性等物理性質。若輔以對高溫熔融液態流體原料316射出壓力的控制，則可以通過調整上述條件的參數而達到最佳的成品成型條件。
特別注意的是，本發明並未限定噴嘴304內之調質室322的數量、形狀，及大小，以下將舉實施例說明之。
圖5為根據本發明之第三實施例之注塑成型機的剖面示意圖。值得注意的是，圖5所示之注塑成型機與圖3所示之注塑成型機的不同處僅在於噴嘴內部的調質室，故此處僅針對此不同處說明。請參照圖5，噴嘴304例如是具有兩個調質室322a與322b，且其截面積均大於送料流道310。值得注意的是，調質室322a與322b的體積可以相同也可以不同，且調質室322a與322b同樣可以是球狀室體。
圖5中所示之噴嘴僅是用以舉例說明本發明而已，其它若有不同數量、不同體積甚至不同形狀的調質室，只要能對高溫液態流體原料達成調質作用的目的，均符合本發明之精神。
綜上所述，由於本發明之噴嘴具有至少一個調質室，因此可使流經調質室之高溫熔融液態原料因流體擠壓力作用，而產生調質現象，進而使材料物性穩定，並且擁有較佳的機械性能及熱性能。
此外，本發明之注塑成型機還可以使高溫熔融液態原料流經調質室後，因流體擠壓力作用而排出殘留於原料中的空氣，以避免再成型產品中生成氣泡。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與改進，因此本發明的保護範圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種注塑成型機，其特徵是包括供料裝置，儲存有原料；料管，連接至該供料裝置，適於接收該供料裝置所供給之該原料；噴嘴，連通於該料管之一端，該原料通過該料管流通至該噴嘴內，其中該噴嘴內部具有送料流道與至少一個調質室，且該調質室是靠近該噴嘴之出料端，而該調質室之截面積大於該送料流道之截面積；及止回閥，連接於該料管與該噴嘴之間。
2.根據權利要求1所述之注塑成型機，其特徵是該調質室為球狀室體。
3.根據權利要求1所述之注塑成型機，其特徵是還包括送料導杆，設置於該料管內，適於將該原料由該料管推擠至該噴嘴內。
4.根據權利要求3所述之注塑成型機，其特徵是還包括驅動裝置，連接至該送料導杆，適於驅動該送料導杆。
5.根據權利要求1所述之注塑成型機，其特徵是包括加熱裝置，設置於該料管之外壁，用以對進入該料管之該原料進行加熱。
6.根據權利要求5所述之注塑成型機，其特徵是該加熱裝置還設置於該噴嘴與該止回閥之外壁。
7.根據權利要求1所述之注塑成型機，其特徵是該供料裝置包括液態塑料供給裝置。
8.根據權利要求1所述之注塑成型機，其特徵是該噴嘴具有不同體積的多個該調質室。
9.一種噴嘴，適於噴射出液態流體，其特徵是該噴嘴內部具有送料流道與至少一個調質室，且該調質室是靠近該噴嘴之出料端，而該調質室之截面積大於該送料流道之截面積。
10.根據權利要求9所述之噴嘴，其特徵是上述調質室為球狀室體。
11.根據權利要求9所述之噴嘴，其特徵是該噴嘴具有不同體積的多個該調質室。
全文摘要
一種注塑成型機及其噴嘴，此注塑成型機包括供料裝置、料管、噴嘴以及止回閥。供料裝置與料管連接，以供給原料至料管。噴嘴連通於料管之一端，止回閥則連接於料管與噴嘴之間。噴嘴內部具有送料流道與靠近噴嘴之出料端的至少一個調質室，且此調質室之截面積大於送料流道之截面積。利用上述注塑成型機及噴嘴所製成的產品其物性穩定且內部不會有氣泡殘留。
文檔編號B29C45/20GK1895872SQ200510083939
公開日2007年1月17日 申請日期2005年7月14日 優先權日2005年7月14日
發明者張木財, 林崇祺 申請人:華碩電腦股份有限公司