專利名稱：運動器材的制造方法及其產品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種塑料運動器材的制造方法及其產品。
背景技術：
習知的運動器材，如護具、蛙鞋、運動用墊、器械的把手等大多 用純塑料以注塑方式制成，這種方式消耗的塑料較多，隨著石油價格 高漲，人們渴望節(jié)省原材料。此外，純塑料制品的質量重、抗沖擊性 差，導致運動器材攜帶不便、吸震性差、壽命短。
采用發(fā)泡塑料制造運動器材既不影響運動器材的使用，又可明顯 節(jié)省原材料，并且發(fā)泡塑料抗沖擊性能好，能夠使運動器材牢固耐用、 減輕重量。但是習知的發(fā)泡塑料技術不適應于制造運動器材。
習知的發(fā)泡技術乃是使用物理發(fā)泡劑或化學發(fā)泡劑與熔融塑料 以獲得發(fā)泡成型的方法。其中，化學發(fā)泡為采用分解性化學發(fā)泡劑與 熔融塑料混合制造，此類發(fā)泡劑一般是固體粉末，并于加熱時分解放 出氣體，而使塑料發(fā)泡，并減輕重量。此類化學發(fā)泡劑多為有機的偶
氮化合物，如偶氮雙甲酰胺(Azodicarbonamide)、偶氮雙異丁晴 (Azobisisobutyro-nitrile簡稱AIBN)。例如Azodicarbonamide發(fā)泡齊U 在制造受熱過程中，會產生可能致癌物質「鹽酸氨基脲semicarbazide (SEM)」；故有許多國家已禁止銷售或進口以Azodicarbonamide發(fā)泡劑 作為與食品接觸之材料及產品。因而，此類化學發(fā)泡劑與熔融塑料混 合制成之發(fā)泡塑料，在類該化學發(fā)泡劑分解時具有毒性殘留物存在發(fā)泡塑料內，而造成人體接觸不安全情形，且該殘留毒物具有不環(huán)保及 污染隱憂。
前述物理發(fā)泡劑可以是低沸點的有機化合物，如丁垸、戊烷、石 油醚、二氟二氯甲烷等；但該發(fā)泡劑有易燃性和毒物危險，并有潛在 空氣污染問題，因而此種發(fā)泡劑技術使用受到限制。
此外為改善前述缺失，而有以無毒性的氣態(tài)惰性氣體作為物理發(fā) 泡劑的提出，并該氣態(tài)的惰性氣體僅由加入熔融塑料方式不易與熔融 塑料穩(wěn)定混合，并產生發(fā)泡不均勻產品。因而，以前述氣態(tài)惰性氣體 作為物理發(fā)泡劑的方式并非可行，習知的發(fā)泡材料無法以此種氣態(tài)惰 性氣體的發(fā)泡技術獲得發(fā)泡均勻的發(fā)泡塑料材料。
為了改善氣態(tài)的惰性氣體作為物理發(fā)泡劑不易獲得質量均勻的 發(fā)泡產品，有許多提出以超臨界流體狀態(tài)的惰性氣體作為物理發(fā)泡劑 的發(fā)泡方法，然而藉由設定壓力、溫度產生超臨界惰性氣體將造成制 造成本增加情形，且為了該發(fā)泡產品有均勻的氣孔與良好外觀而無癟 泡，常需額外使用添加劑，或化學發(fā)泡劑。
故而，因前述的單純物理發(fā)泡劑運用至射出發(fā)泡成型時，仍存在 許多技術問題未解決，所以化學發(fā)泡劑運用至射出發(fā)纟包成型仍不得不 被繼續(xù)采用。
此外，因習知的發(fā)泡材料為了該發(fā)泡產品有均勻的氣孔與良好外 觀而無癟泡，常需額外使用添加劑，使得塑料產品中多少有些許額外 的添加物，而使塑料產品無法有效回收再利用。
運動器材常采用塑料材質成型制造以降低生產成本，然而許多完全采用塑料或添加少許添加物成型，造成用料成本較高成品較重情 形。
為了獲得發(fā)泡材料具有的優(yōu)良特性，與產品的外觀平整，以及為 了使發(fā)泡產品具有良好的表面外觀而無癟泡，前述物理發(fā)泡劑的發(fā)泡 方法，常需額外使用添加劑，或化學發(fā)泡劑。此種狀況，對人體與發(fā) 泡產品接觸時，仍會有安全的隱憂。
此外，發(fā)泡材料若是僅使用單純的物理發(fā)泡劑而無額外使用添加 劑以獲得發(fā)泡成型，也有助于環(huán)境保護的需要。
緣是有一種需求，僅使用單純的物理發(fā)泡劑而無額外添加劑，使 獲得的發(fā)泡塑料材料，不含額外的添加劑，以避免因添加劑而產生殘 留的安全隱憂，與避免造成環(huán)境污染之問題；因而，可以充分利用發(fā) 泡塑料之優(yōu)點，提升運動器^"產品實用功效。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決現有技術的上述缺點，提供一種無毒環(huán)保、發(fā)泡均 勻、緩沖吸震性好、使用壽命長的運動器材制造方法及其產品。 本發(fā)明所述的運動器材的制造方法，包括如下步驟
(1) 制作塑料運動器材的注塑模具;
(2) 注入塑料、氣體至加料機筒，通過加熱和螺桿攪拌，令前 述塑料熔融并與前述氣體混合形成混合之發(fā)泡塑料熔液；
(3) 將前述混合之發(fā)泡塑料熔液導入第一儲料機筒；
(4) 將適合一次射出的容量的塑料熔液壓出所述的第一儲料機 筒，同時對所述的第一儲料機筒容腔內進行壓力控制和補償，保持所述的第一儲料機筒容腔內壓力穩(wěn)定；
(5) 通過第一單向閥將被壓出所述的第一儲料機筒的塑料熔液 導入射出機筒；
(6) 對射出機筒加壓，射出至所述的模具成型，使塑料熔液的 表面先冷卻；
(7) 測量射出機筒的當次射出量、加料機筒的當前輸出速度；
(8) 按照射出機筒的當次射出量，調整加料機筒的輸出速度， 使之與射出機筒的當次射出量相等調整加料機筒上螺桿的轉速以控 制塑料的加入速度，同時調整進氣速度以配合塑料加入速度，以保證 氣體在塑料中的均勻度。
進一步，所述的步驟(5)分為2步進行
(5.1) 通過第一單向閥將被壓出所述的第一儲料機筒的塑料熔 液導入第二儲料機筒；
(5.2) 通過第二單向閥將被壓出所述的第二儲料機筒的塑料熔 液導入射出機筒，對被壓出所述的第二儲料機筒的塑料熔液第二次注 氣，并攪拌，再壓入所述的射出機筒；同時，所述的加料機筒內的螺 桿持續(xù)轉動，所述的加料機筒向所述的第一儲料機筒補料；
依照本發(fā)明所述的運動器材的制造方法所得到的產品，其特征在 于包括不含氣泡或含少量氣泡的外層、含氣泡的內芯，所述的內芯 被所述的外層包覆。
本發(fā)明在射出成型工序中，利用氣泡在塑料熔液中的溶解度受溫 度影響的特點，對模具里的熔液先表后里進行冷卻，外層的氣泡被驅趕到內芯，外層不含氣泡或含少量氣泡，表觀挺括、堅固耐磨，防水 性好，含氣泡的內芯則提供了吸震、減重等優(yōu)點。
發(fā)泡塑料中的氣泡的均勻度與氣體含量有關，含氣量越低，則越 不容易達成氣泡均勻分布。但是向塑料熔液中注氣過快，則不能使氣 泡融入塑料熔液，導致氣體與塑料分離。本發(fā)明采用2次注氣法向塑 料熔液中注氣，能夠在保證氣泡均勻融入塑料熔液的情況下，提高塑 料熔液中氣體含量，從而制造出氣泡細膩、均勻的運動器材，氣泡細 而均勻則有助于提高運動器材的強度、抗沖擊性。
本發(fā)明具物理發(fā)泡塑料材料的運動器材，具塑料、氣態(tài)氣體，其 氣態(tài)氣體可為氣態(tài)空氣或純氣態(tài)惰性氣體，而該惰性氣體可以是氮 氣、二氧化碳、...等，并該氣態(tài)氣體與塑料混合形成發(fā)泡塑料材料， 而且該發(fā)泡塑料材料具外層、內層，并該內層由外層包覆，并外層為 塑料、內層為塑料包覆氣泡，使得該發(fā)泡塑料材料可減少塑料用量， 并可由內層之氣泡提升隔熱性，且可具質輕功效，又該發(fā)泡塑料材料 不需額外使用添加劑或化學發(fā)泡劑，可確保無殘留有毒物質，可避免 人體接觸時危害人體，并可回收再利用，可具環(huán)保功效。
本發(fā)明之塑料可為無毒之PC聚碳酸脂，并該發(fā)泡塑料材料的發(fā)泡
比例氣態(tài)氣體為塑料之20% 40%，并使運動器材可兼具質輕、隔熱 性好、減少塑料用量及具足夠強度功效。
本發(fā)明的優(yōu)點是無毒環(huán)保、發(fā)泡均勻、緩沖吸震性好、使用壽
命長o


圖1是本發(fā)明所制造的運動器材的剖面圖 圖2是本發(fā)明方法所使用的設備的示意圖 圖3是射出機筒的采用電動頂推裝置的示意圖 圖4是儲料機筒的采用電動頂推裝置的示意圖
圖5是可以螺桿的旋轉驅動動力源的油壓馬達 圖6是螺桿與塑料顆粒的作用力示意圖 圖7是本發(fā)明的料管管體的橫截面圖 圖8是本發(fā)明采用螺旋槽的管體示意圖
具體實施例方式
參照附圖l-8:
本發(fā)明所述的運動器材的制造方法，包括如下步驟
1. 制作運動器材的注塑模具；
2. 注入塑料、氣體至加料機筒1，通過加熱和螺桿12攪拌，令 前述塑料熔融并與前述氣體混合形成混合之發(fā)泡塑料熔液；
3. 將前述混合之發(fā)泡塑料熔液導入第一儲料機筒2;
4. 將適合一次射出的容量的塑料熔液壓出所述的第一儲料機筒 2，同時對所述的第一儲料機筒2容腔內進行壓力控制和補償，保持
所述的第一儲料機筒2容腔內壓力穩(wěn)定；
5. 通過第一單向閥5將被壓出所述的第一儲料機筒2的塑料熔
液導入第二儲料機筒31;
6. 通過第二單向閥32將被壓出所述的第二儲料機筒31的塑料 熔液導入射出機筒4，對被壓出所述的第二儲料機筒31的塑料熔液第二次注氣，并攪拌，再壓入所述的射出機筒4;詞時，所述的加料 機筒1內的螺桿12持續(xù)轉動，所述的加料機筒1向所述的第一儲料 機筒2補料；
7. 對射出機筒4加壓，射出至所述的模具成型，使塑料熔液的表 面先冷卻；
8. 測量射出機筒4的當次射出量、加料機筒1的當前輸出速度；
9. 按照射出機筒4的當次射出量，調整加料機筒1的輸出速度， 使之與射出機筒4的當次射出量相等調整加料機筒1上螺桿12的 轉速以控制塑料的加入速度，同時調整進氣速度以配合塑料加入速 度，以保證氣體在塑料中的均勻度。
依照本發(fā)明所述的運動器材的制造方法所得到的產品，包括不含 氣泡或含少量氣泡的外層101、含氣泡的內芯102，所述的內芯102 被所述的外層101包覆。
本發(fā)明所述的塑料可為PC聚碳酸脂、PP聚丙烯、ABS、 PE聚乙烯， 并該發(fā)泡塑料材料的發(fā)泡比例氣態(tài)氣體為塑料之20% 40% ，并使運 動器材可兼具質輕、減少塑料用量及具足夠強度功效，且因氣體本身 膨脹使^"品表面平整，可避爭Jt出保壓時表面不平整情況，并減少內 應力，又可減少產品在運送或使用中因溫度變化產生變形情況。
本發(fā)明所述的純物理發(fā)泡塑料材料之運動器材，該發(fā)泡塑料材料 完全不須采用化學發(fā)泡劑，可確保無殘留毒性物質，可避免人體接觸 時危害人體，并可回收再利用，可具環(huán)保功效。
本發(fā)明成品因具設定比例之氣態(tài)氣體，因而可減低運動器材重量，前述實施形態(tài)系作為一例示，并非本創(chuàng)作限制，本創(chuàng)作可依需求 采用其它塑料或其它發(fā)泡比例，而且本創(chuàng)作可在本創(chuàng)作類似之范圍內 改變及修正。
實施本發(fā)明方法的專用設備發(fā)泡塑料射出成型裝置，包括一用于 注入塑料、氣體以形成含氣泡塑料熔液的加料機筒l，加料機筒l上 連接有第一輸氣裝置11、料斗、加熱裝置，加料機筒1的內腔裝有 螺桿12，螺桿12連接旋轉驅動機構；
所述的加料機筒1內腔的前端連通第一儲料機筒2的內腔，所述 的第一儲料機筒2還有第一壓出機構、第一容量測量機構21;
所述的第一儲料機筒1的容腔的前端通過第一止回閥5、補氣裝 置3連通射出機筒4;
所述的補氣裝置3包括第二儲料機筒31，所述的第二儲料機
筒31上有連通上級機構的物料進口 312、第二壓出機構、第二容量
測量機構311;所述的第二儲料機筒31的容腔的前端通過第二止回
閥32連通下級機構，所述的第二止回閥32后連接有第二輸氣裝置 33;
所述的射出機筒4還裝有和第三容量測量機構41，射出機筒前 端裝有噴嘴；
所述的射出機筒4的射出機構和第三容量測量機構41、第一儲 料機筒2的第一壓出機構和第一容量測量機構21、加料機筒1的螺 桿12的旋轉驅動機構均連接于一中央控制器，所說的中央控制器比較射出機筒4的當次射出量和螺桿12的轉速所對應的輸出量，在兩 者不相等的情況下發(fā)出調整命令信號到加料機筒1上螺桿12的旋轉 驅動機構，以控制塑料的加入速度，使加料機筒1的輸出速度與射出
機筒4的當次射出量相適配。
或者，調節(jié)儲料機筒2的活塞桿23的行程以調節(jié)儲料機筒2的 下次進料量。
所述的第一輸氣裝置11的進氣機構的控制端連接于所述的中央 控制器，所述的中央控制器根據塑料加入量調整所述進氣機構的進氣 速度。
所述的第二止回閥后32的第二輸氣裝置33后，設置有攪拌裝置34。
所述的第二輸氣裝置33可以采用如圖8所示的液氮高壓汽化注 氣裝置。使用液氮高壓汽化注汽裝置向發(fā)泡塑料溶液種注汽，可以精 確計量氣體量，準確控制注入的氣體量。
所述的第一儲料機筒2上還裝有用于檢測容腔內壓力的壓力檢 測裝置，所述的壓力檢測裝置連接所述的中央控制器，所述的中央控 制器接收壓力檢測裝置的信號并根據信號調整第一壓出機構的壓力。
所述的加料機筒內腔的前端通過第三止回閥連通第一儲料機筒 的內腔。
所述的儲料機筒2的第一壓出機構具有如下結構第一儲料機筒 2的容腔內裝有一第一環(huán)形支承座22，第一活塞桿23可滑動地安裝 在第一支承座22內，第一活塞桿23與第一支承座22密封配合，第一活塞桿23與容腔壁之間有間隙；第一活塞桿23后部與第一推力部 件配合。
所述的射出機筒的射出機構具有如下結構射出機筒的射出容腔 內裝有第二環(huán)形支承座42，第二活塞桿43可滑動地安裝在第二支承 座42內，第二活塞桿43與第二支承座42密封配合，第二活塞桿43 與射出容腔壁之間有間隙；第二活塞桿43后部與第二推力部件配合。
所述的儲料機筒2的容腔的物料進口緊靠所述的第一支承座22; 所述的射出機筒的容腔的物料進口緊靠所述的第二支承座42。
所述的第一推力部件、第二推力部件可以是圖1所示的油缸44， 也可以是圖3、 4所示的伺服電機驅動絲桿的電動頂推裝置7的形式。 圖3、 4中的電動頂推裝置包括基座71,絲桿72穿設在基座71上， 還包括相互嚙合的絲桿72和螺母73，絲桿72前端是頂推端，基座 71上連接一外轉子永磁式伺服電機74，所述的螺母73固定在外轉子 永磁式伺服電機74的轉子741上；絲桿72前部設置有限制絲桿72 轉動但允許絲桿平移的限位件。采用圖3、 4所示的伺服電機驅動絲 桿的推動方式可以提高推力控制的精度，從而提高機筒內的壓力控制 的精度。
所述的旋轉驅動機構的動力源是伺服電機。
本發(fā)明通過設立儲料機筒2作為中間過渡站，兼顧了射出成型法 的間歇式進料與發(fā)泡塑料的連續(xù)式生成的矛盾，實現了發(fā)泡塑料的射 出法生產。擴展了發(fā)泡塑料的應用范圍，可以節(jié)約塑料，促進環(huán)保， 降低塑料制品的成本。同時，本發(fā)明對輸向射出機筒4的塑料熔液進行二次注氣，在確 保氣體均勻地溶入塑料熔液的情況下，提升了氣體與塑料的比例，可 以制造高減重比的發(fā)泡注塑件。
現有的注塑機上的定量射出(壓出)機構的機筒都是活塞式的。 注射料管的前端有噴嘴，活塞后部連接一液壓缸?；钊辉谶M料時， 依靠液態(tài)料的壓力使活塞后退，以增大活塞腔的容積。活塞的反復移 動容易磨損容腔內壁，另一方面活塞腔依靠活塞與容腔壁來密封，兩 者之間必須有精確的尺寸配合，加工要求很高，由此，機筒和活塞使 用不長的時間就需要大修，糾正活塞與機筒內壁的配合尺寸，使用成 本大增。最后，活塞需要與機筒內壁密封，還造成注射速度慢，活塞 只能低速在機筒內推進，否則會刮傷機筒內壁。
本發(fā)明的定量射出(壓出)機構的活塞桿與容腔壁不存在摩擦、 不需要密封， 一方面降低了容腔壁加工精度的要求，另一方面消除了 容腔壁的磨損，延長了機筒的使用壽命，還可以免除頻繁的大修，降 低維護成本，提高生產效率。最后，本發(fā)明還能夠在提高注射速度時 保證容腔壁不被磨損。
注塑機上的定量射出(壓出)機構采用活塞式機筒時，在注射時， 料液不是完全被射出的，在活塞端面上總會殘留物料，而活塞腔的進 料是前端注入式，因此，活塞端面附近形成物料死角，此處的物料總 是留在活塞端面上，由此造成物料端面的物料碳化。
本實施例的定量射出(壓出)機構的容腔的入料方式是后進式的， 保證了不存在物料死角，能有效地防止物料碳化由于二次注氣時的壓力很高，如果任由其反向傳導到螺桿12， 容易導致螺桿12轉不動，因此本發(fā)明設置了補氣裝置，第二輸氣裝
置33設置在補氣單元3下方的第二逆止閥32后，并且補氣裝置與第 一儲料機筒2之間設置了第一逆止闊5。當補氣單元3向射出機筒4 輸送物料時，第二輸氣裝置33的高壓被引入流道，雖然此時第二逆 止閥32被打開了， 二次輸氣的高壓傳導到補氣裝置，但是由于此時 第一逆止閥5是關閉的，高壓不能傳導到螺桿12，可有效地避免二 次注氣的壓力對螺桿12的干擾，確保螺桿12持續(xù)運轉。 所述的料管的的內腔壁上開有前后延伸的線槽13。 所述的線槽13開設在所述料管內腔壁對應于塑料顆粒熔化前的 段落。
所述的線槽13是直線槽，或者螺旋槽，或者斜線槽。 本實施例的線槽13對于提升本發(fā)明的效能有積極效果當螺桿 12轉動時，處于管體內腔壁的塑料顆粒被線槽13卡住，不會隨螺桿 12轉動，增加了塑料與管壁的摩擦阻力。有利于增大螺桿12的螺紋 部與塑料顆粒之間的作用力，從而迅速地將塑料料向前推動，提高工 作效率。同時，由于螺桿12退桿時受到的頂推力增大，得以在螺桿 尾部設置較大的保壓力，可以提高料管前端的塑料熔液的壓力值，提 升產品的質量。
而本發(fā)明當然亦可由其它機具制造由氣態(tài)氣體作為發(fā)泡劑之物 理發(fā)泡運動器材。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現形式的列 舉，本發(fā)明的保護范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形 式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據本發(fā)明構思所能夠 想到的等同技術手段。
權利要求
1. 運動器材的制造方法，包括如下步驟(1)制作塑料運動器材的注塑模具；(2)注入塑料、氣體至加料機筒，通過加熱和螺桿攪拌，令前述塑料熔融并與前述氣體混合形成混合之發(fā)泡塑料熔液；(3)將前述混合之發(fā)泡塑料熔液導入第一儲料機筒；(4)將適合一次射出的容量的塑料熔液壓出所述的第一儲料機筒，同時對所述的第一儲料機筒容腔內進行壓力控制和補償，保持所述的第一儲料機筒容腔內壓力穩(wěn)定；(5)通過第一單向閥將被壓出所述的第一儲料機筒的塑料熔液導入射出機筒；(6)對射出機筒加壓，射出至所述的模具成型，使塑料熔液的表面先冷卻；(7)測量射出機筒的當次射出量、加料機筒的當前輸出速度；(8)按照射出機筒的當次射出量，調整加料機筒的輸出速度，使之與射出機筒的當次射出量相等調整加料機筒上螺桿的轉速以控制塑料的加入速度，同時調整進氣速度以配合塑料加入速度，以保證氣體在塑料中的均勻度。
2. 如權利要求1所述的運動器材的制造方法，其特征在于步驟(5) 分為2步進行(5.1)通過第一單向閥將被壓出所述的第一儲料機筒的塑料熔液導入第二儲料機筒；(5.2)通過第二單向閥將被壓出所述的第二儲料機筒的塑料熔液導入射出機筒，對被壓出所述的第二儲料機筒的塑料熔液第二次注氣，并攪拌，再壓入所述的射出機筒；同時，所述的加料機筒內的螺 桿持續(xù)轉動，所述的加料機筒向所述的第一儲料機筒補料；
3.依照權利要求1所述的運動器材的制造方法所得到的產品，其 特征在于包括不含氣泡或含少量氣泡的外層、含氣泡的內芯，所述 的內芯被所述的外層包覆。
全文摘要
本發(fā)明所述的運動器材的制造方法，包括如下步驟制作塑料運動器材的注塑模具、制備混合之發(fā)泡塑料熔液、將熔液導入射出機筒、同時加料機筒向第一儲料機筒補料、對射出機筒加壓，射出至所述的模具成型，使塑料熔液的表面先冷卻、測量射出機筒的當次射出量、加料機筒的當前輸出速度；調整加料機筒的輸出速度、調整加料機筒上螺桿的轉速以控制塑料的加入速度、同時調整進氣速度以配合塑料加入速度。依照本方法所得到的產品，包括不含氣泡或含少量氣泡的外層、含氣泡的內芯，所述的內芯被所述的外層包覆。
文檔編號B29C45/58GK101417491SQ200810162458
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權日2008年11月14日
發(fā)明者陸孝庭, 陸緯庭 申請人:聯塑(杭州)機械有限公司;陸孝庭