[发明专利]模穴气体反压与温度控制装置

说明书

技术领域

本发明有关于一种塑胶射出成型的技术领域，尤指一种用于超临界流体微细发泡射出成型中协同控制反压气体压力与模温的控制装置。

背景技术

在塑胶产业中以射出成型技术应用范围最为广泛，为因应产品的多元化设计，制品设计必须具有美观、精细短小、轻薄与功能性，而塑胶射出成型技术的因应趋势也更加成熟而多元化，特别是汽车外观组件、电子或家电外观组件等，由于体积较大需轻量化且通常必须具有较好的机械强度与尺寸稳定性，因此气体辅助射出成型与超临界微细发泡射出成型即是在此背景下发展而出的技术。

超临界流体微细发泡射出成型(MuCell Process)是发泡塑胶的一种，此制程是由美国麻省理工学院(MIT)与Trexel公司共同研发出的革新性技术，它是利用惰性气体当发泡剂，像是二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，优点是能提高发泡剂的成核速率且获得更细小而均匀的气泡尺寸。由于氮气与二氧化碳是随手可得的大气组成成分，价钱相对低廉，本制程可节省塑胶材料消耗率达30％以上并可扩增产品的应用类型，相较于传统发泡制品也可提升机械性质，因此兼顾低成本与制品品质的优势。

虽然超临界微细发泡射出成型具有众多优点，但其产品表面的气痕与雾点等外观缺陷却是目前尚待突破的限制与瓶颈。为克服这些问题，气体反压法(Gas Counter Pressure Technology，简称GCP)便于1980年后开始被应用于工业用途上。

2000年日本旭化成工业(Asahi Kase Corporation)使用二氧化碳作为反压气体于射出成型中并于2003年申请专利(JPA2004-223879)，其主要是在模穴中注入二氧化碳做为反压气体，以降低射出的熔胶的粘度并对熔胶形成反向压力，反向压力在模穴内预先建立一定值的压力，若高于发泡压力，则可抑制发泡产生；若低于发泡压力，则可利用不同反压压力形成不同尺寸均匀分布的成品，并可改善产品表面品质与收缩翘曲的问题。

气体反压法(GCP)于射出成型制程中的原理为：

(1)成型周期开始，将气体注入模穴中，气体种类为不易与熔胶反应的惰性气体；

(2)熔胶射出至模穴中，同时对流动熔胶施予稳定固定的反向气体压力；

(3)气体于模穴内的出口以压力控制元件调整模穴内气体压力维持固定，直至射出动作结束；

(4)冷却、开模顶出。

此制程在模具内凿通一管路使的可从模具外连结至模穴内，管路所经的处必须有防止漏气的机构设计与止泄元件。

反向压力对于熔胶的流动波前具有保压效果，故逐渐被应用在产品表面品质与收缩翘曲的改善。2004年Ohshima利用CO2、GCP分别使用于PP与LDPE的射出成型中，从产品表面分子量降低发现CO2会微幅溶解于熔胶波前；Andrzej K等人在PC/SCN2微细发泡射出成型中搭配GCP成型拉伸试片，其表面粗糙度由23.11μm降低至0.85μm，产品减重比虽由12.8％降低至10.2％，但气泡分布更为均匀。2006年Michaeli与Cramer在PP的Mucell制程中搭配GCP，以解决微细发泡射出成型制品中常见的外观缺陷。

此外，中国发明专利公开第CN101007437A号“反压法化学发泡高速注塑成型方法”案，即揭露一种反压法化学发泡高速注塑成型方法，其首先把模具紧闭，向模腔内注入气体，然后熔料注入模腔，经内部发泡熔体充满模腔，使熔料表面紧贴模腔金属壁面，模腔内熔料经冷却固化成型，再打开动模、定模，即可获得表面光滑致密、而内部均匀分布泡孔的塑胶制件。其所揭露的技术与前述的JPA2004-223879号专利的技术类似。

为使微细发泡射出成型制品能有更佳的外观与表面品质，本发明人经不断的实验与研究得知，反压气体除了可以改善表面品质之外，也可控制发泡的大小与分布的均匀度，并且模温的控制也有助于改善表面品质。

从而如何利用动态的模温系统与气体反压压力协同控制，来得到较佳的表面品质佳及控制发泡的大小便成为本发明的主要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于解决上述的问题而提供一种可获致较佳的表面品质及控制发泡大小与均匀性的模穴气体反压与温度控制装置。