塑料成形方法及其设备与流程

本发明涉及一种塑料成形方法，特别涉及一种将含有流体塑料及导磁纤维的材料原料固化成形的方法。

背景技术：

现今的产品制造具有多种方法，其中部分方法以塑料作为原料制造。塑料以为常见的产品的制造原料，然而塑料的结构强度仍与所需强度有一段差距，因此现今制造方法中，多于塑料原料中添加纤维令整体产品强度提升。

然而，纤维于塑料原料中的分布位置及角度亦会影响产品的强度。现今塑料产品的制造方式多以射出成形、挤出成形等，然而目前该些制造都仅能使用流速、温度的方法推测纤维的分布，然其无法调整纤维的角度，因此塑料产品的机械性质仍难以被掌控。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种塑料成形方法及其设备，使得塑料制造方法可调整导磁纤维位置角度，制造者可依照所需调整产品的机械性质。

为达到上述目的，本发明提供一种塑料制造方法，步骤包括将一材料原料置入一成形区，该材料原料包括一流体塑料及多个导磁纤维；形成一磁场于该成形区，借此调整该些导磁纤维于该流体塑料的位置；固化该材料原料。

本发明还提供另一实施例，其中该材料原料由一材料提供区注入该成形区。

本发明还提供另一实施例，其中该些导磁纤维选自金属纤维、碳纤维及镀镍玻璃纤维组成的群组。

本发明还提供另一实施例，其中当调整该些导磁纤维于该流体塑料的位置时，控制该成形区的温度与压力。

本发明还提供另一实施例，其中该流体塑料的黏度系数与该磁场强度共同决定该导磁纤维的角度。

本发明还提供另一实施例，其中该流体塑料为热塑性塑料，借由冷却固化该材料原料。

本发明还提供另一实施例，进一步包括一步骤，当固化该材料原料后，量测该固化后材料原料的穿透导电度或机械强度。

本发明还提供一种塑料成型设备，包括一成形区及一磁力区。成形区用以容置一材料原料，该材料原料包含一流体塑料及多个导磁纤维。磁力区设置于该成形区周围，该磁力区产生一磁场，该磁场通过该成形区。

本发明还提供另一实施例，其中流体于第一流道的流动方向大致平行于热交换面的法线方向。

本发明还提供另一实施例，进一步包括一材料提供区，该材料提供区以流体能够通过的形式连接于该成形区，该材料提供区注射该材料原料至该成形区。

本发明还提供另一实施例，进一步包括一模具，该模具包括该成形区及该磁力区，该磁力区包括一对磁铁及一对间隔块，该对间隔块设置于该对磁铁与该成形区之间。

本发明还提供另一实施例，其中该成形区由一模仁定义形成，该成形区还包括一注入口，该材料提供区由该注入口提供该材料原料至该模仁内部。

本发明还提供另一实施例，其中该磁力区包括一对滑块，该对磁铁分别设置于该对滑块，借由该对滑块的移动调整该磁铁之间的距离。

本发明还提供另一实施例，其中该磁铁为一电磁铁或一永久磁铁。

借由上述实施例，本发明塑料成形方法至少可达到以下优点：借由磁场调整导磁纤维于流体塑料中的角度位置，使得固化后的材料原料的导磁纤维可被控制，进而令制造者更易掌控塑料产品的机械性质。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明塑料成形设备的立体示意图。

图2为本发明塑料成形设备的立体示意图。

图3为本发明塑料成形方法的步骤示意图。

图4a为本发明塑料成形方法的导磁纤维示意图(无磁性的状态)。

图4b为本发明塑料成形方法的导磁纤维示意图(顺磁性的状态)。

图4c为本发明塑料成形方法的导磁纤维示意图(反磁性的状态)。

图5为本发明塑料成形方法的纤维配向张量示意图。

其中，附图标记：

1塑料成形设备10模具

11成形区111模仁

112注入口12磁力区

121滑块122磁铁

123间隔块20材料提供区

9材料原料91流体塑料

92导磁纤维h磁场

具体实施方式

为能让本领域技术人员能更了解本发明的技术内容，特举较佳具体实施例说明如下。

如图1、图2所示，本发明提供一种塑料成形方法及塑料成形设备1，其应用于将流态的材料原料9固化成形，其中材料原料9包含流体塑料91及多个导磁纤维92。以下先行叙述塑料成形设备1。流体塑料91可以为热塑性塑料。导磁纤维92可以为金属纤维、碳纤维或镀镍玻璃纤维，金属纤维包含：不锈钢纤维、铁纤维及镍纤维等，碳纤维包含：碳纤维表面包覆金属(镀镍碳纤维0.7μm)及沉积石墨碳粒等。

参图1所示，塑料成形设备1包括一模具10及一材料提供区20，模具10包括一成形区11及一磁力区12，磁力区12设置于成形区11的周围，磁力区12产生一磁场h，磁场h通过成形区11。

成形区11由一模仁111形成，意即模仁111的内部空间即为成形区11，模仁111的内部轮廓即为成形后产品的外型。成形区11还包括一注入口112，注入口112分别连接于模仁111的内部空间及材料提供区20。磁力区12包括一对滑块121、一对磁铁122及一对间隔块123。滑块121、磁铁122及间隔块123分别设置于成形区11的两侧。间隔块123设置于模仁111并靠近于模仁111的内部空间，间隔块123由可穿透磁场的材质制成，如：塑料、铁、铝等。两磁铁122分别设置于两滑块121上，磁铁122可为永久磁铁或电磁铁。滑块121可滑动地设置于成形区11的两侧。于本发明实施例中，磁铁122为永久磁铁，其可借由滑动块121调整成形区11的磁场h的大小，或令磁铁122于成形区11的磁场h为零。

上述为塑料成形设备1的描述，参照图3，以下说明塑料成形方法的步骤。

步骤1：将材料原料9由材料提供区20注入成形区11。材料提供区20供存放大量的材料原料9，材料原料9通过注入口112注入模仁111内部空间。

于本发明实施例中，塑料成形方法应用于射出成形的制造方法，因此步骤1即为射出成形中的充填(filling)步骤，其材料原料9由材料提供区20的喷嘴(图未示)射出，经由注入口112注入模仁111的内部空间，直到充满整个模仁111内部空间。制造者可于注射材料原料9时，计算喷速对导磁纤维92于流态塑料91的分布位置的影响。

步骤2：形成一磁场h于成形区11，借此调整材料原料9中的导磁纤维92于流体塑料91的位置。参图4a至图4c所示，于流体塑料91初注入成形区11时，磁场h可影响导磁纤维92的位置角度，当磁场h方向为由左至右时(仅为图面上的方向，不限于现实中的方向)，导磁纤维92为顺磁性物质时，导磁纤维92顺着磁场h方向转动。而当导磁纤维92为反磁性物质时，导磁纤维92逆着磁场h方向转动。制造者可依照所需调整角度的方向决定磁场h方向。

如前述，本发明的塑料成形方法为射出成形，步骤2即为保压的阶段，借由材料原料9的流体塑料91仍保持于流态，使得导磁纤维92具有可移动、旋转的调整欲度。制造者可依照所需的纤维配向决定导磁纤维92的较佳角度位置。

导磁纤维92于流体塑料91中的角度位置调整幅度，还受流体塑料91的黏度系数影响，流体塑料91的黏度系数与其温度、压力有关，制造者可借由调整成形区11的温度及压力，调整导磁纤维92的位置及角度可调整的幅度。

如前述，于本发明实施例中，磁铁122设置于滑块121，制造者可借由滑块121调整磁铁122与形成区11之间的距离，即可调整磁铁122于成形区11的磁场h大小。磁铁122亦可以为电磁铁，制造者即借由调整电力调整磁场h大小。

步骤3：固化材料原料9。如前述，于本发明实施例，材料原料9为热塑性塑料，可借由冷却模仁111将成形区11内的材料原料9冷却成形，即流体塑料91固化，导磁纤维92的位置亦固定。

步骤4：将固化后的材料原料9脱离成形区11。即将固化成形的材料原料9脱模，从模具10中取出。

步骤5：量测固化后材料原料9的穿透导电度或机械强度。导磁纤维92其制成材质不仅可导磁，亦多可导电，故导磁纤维92彼此碰触可令固化后材料原料9具有导电性质，因此借由量测固化后材料原料9的穿透导电度，掌握导磁纤维92于材料原料9的角度。或借由量测固化后材料原料9的机械强度，确认旋转后的导磁纤维92对固化后材料原料的影响。

另外，制造者可借由纤维配向张量(fiberorientationtensior,fot)计算磁场h对导磁纤维92的影响度。纤维配向张量由当纤维配向张量为零时，导磁纤维92平行于磁场h方向，即导磁纤维92不被磁场h影响而转向。当纤维配向张量为1时，导磁纤维92垂直于磁场方向，即导磁纤维92可被磁场h影响而转向。纤维配向张量为导磁纤维旋转角度的余弦函数的平均，其公式表示如下。

n为导磁纤维92的数量，θ为导磁纤维92与磁场h的夹角。

于本发明实施例中，塑料成形方法以固化后材料原料9的剖面量测纤维配向张量，当剖面仍保留导磁纤维92，则直接以量测导磁纤维92与磁场h之间的夹角。如图5所示，若导磁纤维92未留在量测的剖面上，则以导磁纤维92旋转后产生的孔洞量测。图5为导磁纤维92旋转后产生的孔洞，由图5可见导磁纤维92旋转后产生的孔洞大致为椭圆形，夹角θ由孔洞的长轴径m与短轴径m量测获得，并可由仪器量测获得导磁纤维92的垂直中心点vc及水平中心点hc，即获得导磁纤维92的所在位置。制造者可借由该些数值调整下次的塑料制造的磁场h大小及喷嘴的流速。

由上述可得知，本发明所提供塑料制造方法，借由磁场调整导磁纤维于流体塑料中的角度位置，使得固化后的材料原料的导磁纤维可被控制，进而令制造者更易掌控塑料产品的机械性质。

本实施方式仅例示本发明的较佳实施例，为避免赘述，并未详加记载所有可能的变化组合。然而，本领域技术人员应可理解，上述各模块或元件未必皆为必要。且为实施本发明，亦可能包含其它较细节的现有模块或元件。各模块或元件皆可能视需求加以省略或修改，且任两模块间未必不存在其它模块或元件。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。