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TWI780575B - 超臨界流體押料射出成形機 - Google Patents

超臨界流體押料射出成形機 Download PDF

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TWI780575B
TWI780575B TW110101790A TW110101790A TWI780575B TW I780575 B TWI780575 B TW I780575B TW 110101790 A TW110101790 A TW 110101790A TW 110101790 A TW110101790 A TW 110101790A TW I780575 B TWI780575 B TW I780575B
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Taiwan
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TW110101790A
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TW202228979A (zh
Inventor
田文森
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大田油壓機工業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種超臨界流體押料射出成形機,其包含押料單元、超臨界流體供給單元及射出單元,押料單元和射出單元皆有管體及導料桿,各管體內有腔室供導料桿伸設,押料單元之導料管內的腔室區分導料區及混合區,押料單元之導料桿導引發泡原料經導料區而呈熔融狀再傳送至混合區,超臨界流體供給單元導入超臨界流體至混合區與發泡原料混合,混合後之發泡原料被導入射出單元之腔室,且續經導料桿傳送而存積在腔室前端,俾供射入模具後以物理發泡而成形,藉此構成本發明。

Description

超臨界流體押料射出成形機
本發明係關於一種射出成形機,尤指一種超臨界流體押料射出成形機。
目前市面上有許多用品是以發泡成形所製成,常見的像是運動鞋的鞋底、拖鞋、地墊及瑜珈墊等物品,由於是以發泡材料所成形,因此具有軟質的特性,所以在穿戴或使用時有較為舒適的感覺,因而受到許多消費者的喜愛。
然而,用以發泡成形的發泡材料,例如聚乙烯(Polyethylene,PE)或乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate,EVA),皆須添加發泡劑以及架橋劑等有機溶劑,始能在製程中發生化學發泡的反應以發泡成形,雖能藉此而製成前述物品,但也因大量使用有機溶劑而造成污染,而如何解決此問題,即為本發明之主要重點所在。
為解決上述課題,本發明提供一種超臨界流體押料射出成形機, 係將發泡原料混合超臨界流體,而透過物理發泡以完成發泡成形。
本發明之一項實施例提供超臨界流體押料射出成形機,其主要包含一押料單元、一超臨界流體供給單元,及一射出單元。押料單元包括一第一管體及一第一導料桿,第一管體內有一沿其長度方向貫通之第一腔室,第一導料桿伸設於第一腔室內且可被驅動旋轉,第一腔室區分一導料區及一混合區,第一導料桿導引發泡原料經導料區而呈熔融狀再傳送至混合區;超臨界流體供給單元連接第一管體且直接導通混合區,以導入超臨界流體至混合區,且以第一導料桿被驅動旋轉而與發泡原料混合;射出單元包括一第二管體及一第二導料桿,第二管體內有一沿其長度方向貫通之第二腔室,第二導料桿伸設於第二腔室內且可被驅動而旋轉,第二腔室與混合區連通,在混合區經與超臨界流體混合之發泡原料被導入第二腔室,且續經第二導料桿傳送而存積在第二腔室前端,俾供射入一模具後以物理發泡而成形。
藉此,在不添加發泡劑以及架橋劑等有機溶劑之情況下,發泡原料可藉由在混合區與超臨界流體混合後,再被射入模具,並以物理發泡的方式而成形模具預定之成品,進而解決添加發泡劑以及架橋劑等有機溶劑會造成污染的問題,以達到發泡製程環保之功效。
100:超臨界流體押料射出成形機
10:押料單元
11:第一管體
111:料斗
12:第一導料桿
121:螺桿段
122:混拌段
123:凸塊
124:斜錐部
125:斜錐部
13:第一腔室
131:導料區
132:混合區
14:止逆環
141:通道
142:斜凹部
15:擋件
151:通孔
16:電動馬達
20:超臨界流體供給單元
21:瓶體
22:管路
23:加壓泵浦
24:儲氣瓶
30:射出單元
31:第二管體
32:第二導料桿
321:斜錐部
33:第二腔室
34:止逆環
341:通道
342:斜凹部
35:油壓馬達
36:驅動缸
37:導軌
40:氣閥
A:發泡原料
M:模具
圖1係本發明實施例之超臨界流體押料射出成形機之示意圖。
圖2係本發明實施例之導料區中有發泡原料入料及經螺桿段傳送示意圖。
圖3係本發明實施例之混合區中導入超臨界流體與發泡原料混合之示意圖。
圖4係圖3於4-4剖線所見之剖視示意圖。
圖5係本發明實施例之射出單元有發泡原料被導入第二腔室之示意圖。
圖6係圖3中所示a區塊之局部放大圖。
圖7係圖3中所示b區塊之局部放大圖。
圖8係圖5中所示c區塊之局部放大圖。
圖9係本發明實施例之射出單元將發泡原料射入模具中之示意圖。
為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想,茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪,而非按實際元件的比例予以繪製,合先敘明。
請參閱圖1至圖9所示,本發明提供一種超臨界流體押料射出成形機100,其包含一押料單元10、一超臨界流體供給單元20,以及一射出單元30,且於本實施例中進一步包括一氣閥40,其中:所述押料單元10,其包括一第一管體11及一第一導料桿12,第一管體11內有一沿其長度方向貫通之第一腔室13,第一導料桿12伸設於第一腔室13內且可被驅動旋轉,第一腔室13區分一導料區131及一混合區132,第一導料桿12用以導引發泡原料經導料區131而呈熔融狀再傳送至混合區132。所述原料經導料區131而呈熔融狀,乃係第一管體11設加熱器(圖中未示)而對發泡原料進行加熱所致,所述加熱器例如沿著第一管體11的外周均勻設置。
於本實施例中,第一導料桿12於導料區131中具有一螺桿段121,且於混合區132中具有一混拌段122,所述螺桿段121係藉其螺紋而導引發泡原料 往混合區132之方向傳動,而混拌段122則供混合所述發泡原料及所述超臨界流體,混拌段122於本實施例係複數凸塊123於第一導料桿12間隔佈滿所形成,藉由具有間隔之凸塊123,而可對所述發泡原料及所述超臨界流體充分攪拌而達到均勻混合的效果,惟混拌段122以凸塊123間隔佈滿僅為一種較佳實施態樣,本發明不以此為限。
於本實施例中,第一導料桿12於螺桿段121之前端具有一斜錐部124,且於混拌段122之前端亦具有一斜錐部125,斜錐部124及斜錐部125皆往所述發泡原料之傳送方向由寬至窄而呈漸縮狀。本實施例之第一導料桿12對應斜錐部124及斜錐部125則分別套設一止逆環14,各止逆環14具有一通道141及一斜凹部142(如圖3、6所示),各止逆環14之通道141在供所述發泡原料呈熔融狀時得以流通,而各止逆環14之斜凹部142則相對止擋於所對應之斜錐部124或斜錐部125。
承上,本實施例之第一導料桿12於螺桿段121之前端具有一擋件15,而設於螺桿段121之前端的止逆環14,是可前後位移地設在斜錐部124和擋件15之間,擋件15沿螺桿段121之徑向呈輻射狀(如圖4所示),因而形成複數通孔151以供所述發泡原料通過。當發泡原料受螺桿段121導引而向混合區132流動時,止逆環14因受發泡原料推動而往混合區132的方向移動,直至止逆環14會被擋件15阻擋而停止,此時發泡原料藉被推送的力量而可由止逆環14之通道141中通過,並再通過擋件15之通孔151而進入混合區132。
所述超臨界流體供給單元20,其連接第一管體11且直接導通混合區132,以導入超臨界流體至混合區132,且以第一導料桿12被驅動旋轉而與所述發泡原料混合。所述超臨界流體,於本實施例中係以二氧化碳(CO2)為例,但 不以二氧化碳(CO2)為限,例如水(H2O)或甲烷(CH4)亦可為本發明所述超臨界流體。
於本實施例中,超臨界流體供給單元20包括一瓶體21,此瓶體21於本實施例中為鋼瓶以儲存所述超臨界流體;本實施例之超臨界流體供給單元20並設一管路22,以管路22之設置而連通瓶體21和混合區132,並在瓶體21和混合區132之管路22中途設有一加壓泵浦23,透過加壓泵浦23驅動加壓而使瓶體21所釋放之超臨界流體經管路22而被導入混合區132,以和發泡原料在混合區132受混拌段122之作動而充分混合。較佳地,本實施例在加壓泵浦23和混合區132之管路22中途設有一儲氣瓶24,在加壓泵浦23驅動加壓時,可在儲氣瓶24中蓄壓,以確保超臨界流體維持在高壓下而輸送至混合區132。
所述射出單元30,其包括一第二管體31及一第二導料桿32,第二管體31內有一沿其長度方向貫通之第二腔室33,第二導料桿32伸設於第二腔室33內且可被驅動而旋轉,第二腔室33與混合區132連通,在混合區132經與所述超臨界流體混合之發泡原料被導入第二腔室33,且續經第二導料桿32傳送而存積在第二腔室33前端,俾供射入一模具M後以物理發泡而成形。於本實施例中,第二導料桿32和螺桿段121同為螺桿。
於本實施例中,第二導料桿32前端具有一斜錐部321,此斜錐部321係往所述發泡原料之傳送方向由寬至窄而漸縮,第二導料桿32對應斜錐部321套設有一止逆環34,此止逆環34具有一通道341和一斜凹部342(如圖8所示),所述通道341係可供發泡原料流通,而止逆環34之斜凹部342則可相對止擋於斜錐部321。
於本實施例中,第一導料桿12和第二導料桿32分別連結一驅動馬 達而被驅動旋轉。較佳地,本實施例之第一導料桿12係連結一電動馬達16(例如交流馬達),第一導料桿12藉電動馬達16供電而被其驅動旋轉;本實施例之第二導料桿32則連結一油壓馬達35,此油壓馬達35係連結一油壓系統(圖中未示),第二導料桿32則藉油壓馬達35而被其驅動旋轉。本實施例之第二導料桿32並連結一驅動缸36,此驅動缸36於本實施例中亦為油壓缸,且驅動缸36係結合在油壓馬達35,油壓馬達35則架設於一對導軌37,藉由驅動缸36之作動而可帶動第二導料桿32於第二腔室33內直線位移。
上述實施例之超臨界流體押料射出成形機100於實際操作時,係於第一管體11所設之料斗111倒入發泡原料A,第一導料桿12受電動馬達16帶動而旋轉,發泡原料A便在導料區131中經螺桿段121導引而往混合區132的方向傳送(如圖2所示),發泡原料A在傳送的過程中逐漸呈熔融狀而通過止逆環14之通道141以及擋件15之通孔151(如圖4所示)。
承上,當發泡原料A進入混合區132時,超臨界流體也隨著加壓泵浦23驅動加壓以及儲氣瓶24之蓄壓而導入混合區132(如圖3所示),此時超臨界流體為液態,並藉由第一導料桿12受電動馬達16帶動而旋轉,混拌段122便對混合區132中之發泡原料A及液態狀的超臨界流體攪拌混合,且隨著第一導料桿12持續旋轉,而將混合超臨界流體之發泡原料A導入第二腔室33(如圖4所示)。
當混合超臨界流體之發泡原料A被導入第二腔室33後,由於第二導料桿32受油壓馬達35之驅動而旋轉,發泡原料A因而被存積在第二腔室33的前端(如圖5所示),而在存積的發泡原料A到達一預設重量時,電動馬達16和油壓馬達35即停止對第一導料桿12和第二導料桿32之帶動,止逆環14和止逆環34所受發泡原料A之推送力量隨即消失,反因超臨界流體所含的高壓狀態而對止逆環14 和止逆環34形成逆推動作,使止逆環14之斜凹部142分別止擋在斜錐部124及斜錐部125(如圖6、7所示),且止逆環34之斜凹部342也止擋在斜錐部321(如圖8所示),藉止逆環14及止逆環34產生之止逆作用,使第二腔室33內之發泡原料A維持在高壓狀態,便可控制驅動缸36帶動第二導料桿32推擠發泡原料A,使發泡原料A射入模具M內(如圖9所示),且待一預定時間即將到達時,可控制氣閥40在開模前先洩壓排氣,而在預定時間到達時,發泡原料A開模即可產生物理發泡而成形模具M之模穴所預設成形之成品(圖中未示)。
由上述之說明不難發現本發明之特點在於,上述超臨界流體押料射出成形機100於發泡製程中,係藉由發泡原料A在混合區132與超臨界流體進行混合後再被射入模具M,即以物理發泡的方式而成形模具預定之成品,完全不添加任何如發泡劑以及架橋劑等有機溶劑,藉以解決發泡劑以及架橋劑等有機溶劑造成污染的問題,即可達到發泡製程環保之功效。
以上所舉實施例僅用以說明本發明而已,非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化,俱屬本發明意欲保護之範疇。
100:超臨界流體押料射出成形機       10:押料單元 11:第一管體                                       111:料斗 12:第一導料桿                                    121:螺桿段 122:混拌段                                         123:凸塊 124:斜錐部                                         125:斜錐部 13:第一腔室                                       131:導料區 132:混合區                                         14:止逆環 15:擋件                                               16:電動馬達 20:超臨界流體供給單元                    21:瓶體 22:管路                                               23:加壓泵浦 24:儲氣瓶                                           30:射出單元 31:第二管體                                       32:第二導料桿 321:斜錐部                                         33:第二腔室 34:止逆環                                           35:油壓馬達 36:驅動缸                                           37:導軌 40:氣閥                                               M:模具

Claims (8)

  1. 一種超臨界流體押料射出成形機,其包含:一押料單元,其包括一第一管體及一第一導料桿,該第一管體內有一沿其長度方向貫通之第一腔室,該第一導料桿伸設於該第一腔室內且可被驅動旋轉,該第一腔室區分一導料區及一混合區,該第一導料桿導引發泡原料經該導料區而呈熔融狀再傳送至該混合區;一超臨界流體供給單元,其連接該第一管體且直接導通該混合區,以導入超臨界流體至該混合區,且以該第一導料桿被驅動旋轉而與所述發泡原料混合;以及一射出單元,其包括一第二管體及一第二導料桿,該第二管體內有一沿其長度方向貫通之第二腔室,該第二導料桿伸設於該第二腔室內且可被驅動而旋轉,該第二腔室與該混合區連通,在該混合區經與所述超臨界流體混合之發泡原料被導入該第二腔室,且續經該第二導料桿傳送而存積在該第二腔室前端,俾供射入一模具後以物理發泡而成形;其中,該第一導料桿於該導料區中具有一供導引所述發泡原料之螺桿段,且於該混合區中具有一供混合所述發泡原料及所述超臨界流體之混拌段,該第一導料桿分別於該螺桿段和該混拌段之前端具有一往所述發泡原料之傳送方向漸縮之斜錐部,該第一導料桿分別對應各該斜錐部而套設一止逆環,各該止逆環具有一供所述發泡原料流通之通道,且具有一可相對止擋於所對應之斜錐部的斜凹部,該第一導料桿於該螺桿段之前端具有一擋件,設於該螺桿段之前端的止逆環位在所對應之斜錐部和該擋件之間,該擋件沿該螺桿段之徑向呈輻射狀而形成複數可供所述發泡原料通過之通孔。
  2. 如請求項1所述之超臨界流體押料射出成形機,其中,該混拌段係複數凸塊於該第一導料桿間隔佈滿所形成。
  3. 如請求項1所述之超臨界流體押料射出成形機,其中,該超臨界流體供給單元包括一儲存所述超臨界流體之瓶體,且設一管路連通該瓶體和該混合區,在該瓶體和該混合區之該管路中途設有一加壓泵浦,該加壓泵浦驅動加壓而使該瓶體所釋放之所述超臨界流體經該管路而被導入該混合區。
  4. 如請求項3所述之超臨界流體押料射出成形機,其中,在該加壓泵浦和該混合區之該管路中途設有一儲氣瓶,該加壓泵浦驅動加壓而在該儲氣瓶中蓄壓。
  5. 如請求項1所述之超臨界流體押料射出成形機,其中,該第一導料桿和該第二導料桿分別連結一驅動馬達而被驅動旋轉。
  6. 如請求項5所述之超臨界流體押料射出成形機,其中,該驅動馬達為電動馬達或油壓馬達。
  7. 如請求項5所述之超臨界流體押料射出成形機,其中,該第二導料桿連結一驅動缸,所述發泡原料被導入而存積在該第二腔室前端後,以該驅動缸帶動該第二導料桿推擠所述發泡原料而射入該模具。
  8. 如請求項1所述之超臨界流體押料射出成形機,進一步在該模具設一氣閥,俾供該模具在開模前洩壓排氣。
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