CN106079262A - 成型产品的制造方法和成型用模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种成型产品的制造方法和成型用模具，包括向入料放入原料，设定成型条件；填充装置接受并加工处理所述原料；将模具的模芯进行隔热处理；温控部为所述模具的模芯加热；填充装置向模具内填充原料至饱和；恢复模具模芯的热交换，并开始对模芯温度可控的制冷；从模具中却出成型的制品；将模具的模芯进行隔热处理后，通过温控部为所述模具的模芯加热，其温度上升快，能耗小，减少了成型产品的成型周期；产品性能的改善更加的明显；快速的对模芯温度可控的制冷，使得成型后的制品表面层能在较快的时间内冷却成为硬壳，结构稳定，外观尺寸稳定性。
Description
技术领域
本发明属于注塑成型技术领域，特别是涉及一种注塑成型方法及注塑成型用模具。
背景技术
注塑成型又称注射模塑成型，它是一种注射兼模塑的成型方法，是在一定温度下，通过螺杆搅拌完全熔融的塑料材料，用高压射入模腔，经冷却固化后，得到成型品的方法，大致可分为合模、射胶、保压、冷却、开模、制品取出几个阶段，通过反复的重复以上工艺，可批量周期性生产出制品。该方法适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的加工方法之一，注塑成型方法的优点是生产速度快、效率高，操作可实现自动化，花色品种多，形状可以由简到繁，尺寸可以由大到小，而且制品尺寸精确，产品易更新换代，能成形状复杂的制件，注塑成型适用于大量生产与形状复杂产品等成型加工领域。
注塑成型加工过程中是一个涉及模具设计、模具制造、原材料特性和原材料预处理方法、成型工艺、注塑机操作等多方面因素，并与加工环境条件、制品冷却时间、后处理工艺密切相关的复杂加工流程。因此，制品质量的好坏就不单取决于注塑机的注塑精度、计量精度，或是仅仅由模具设计的优劣和模具加工的精度级别决定，通常，它还会受到上述的其他因素的影响和制约，在如此众多的复合因子约束下，直接影响注塑成型塑料制品内在性能优劣，和缩短成型周期、提高注塑成型效率的关键因素为温度控制和压力控制。
温度控制主要包括料筒温度、喷嘴温度、模具温度，其中，特别是模具温度对制件的内在性能和表观质量有着决定性的影响，同时也制约注塑的速度、注射压力，以及模塑周期；成型周期为完成一次注射模塑过程所需的时间，在整个成型周期内，以注射时间和冷却时间最重要，它们对制品的质量均有决定性的影响，注射时间中的充模时间直接反比于充模速率，注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间，它依赖于料温、模温，冷却时间主要决定于制品的厚度，塑料的热性能和结晶性能，以及模具温度。
易于周知的是，在注射过程中，从注射机加热后的料流温度远高于模具温度，料流在充模的过程中与模具之间的热交换，使得其温度逐渐下降，导致料流前端的流动性越来越低，使得充模速度越到后期越慢，所需要的充填压力也越来越大，在制造薄壁和薄厚不均的制品时表现尤为突出，同时，由于料流温度的下降，导致制品的内在性能和表观质量下降，比如常见的成型困难、结合线、流痕、烧焦等产品问题。
现有技术中，通常将模具加热，提高模温，以使得料流和模具之间的热交换尽量的少，比如RHCM(Rapid Heat Cycle Molding)高速高温成型技术，利用高温高压水蒸气为快速加热媒体，冷冻水为冷却媒体，再用空气气管气压，通过RHCM设备控制在模仁及滑场内水路中进行切换，加热，冷却模具。这种高速高温的成型方法对模具材料、模具加工提出了更高的要求；需要其它的辅助加热设备，以实现模具加热，延长了成型周期；通过急速的对模具加热，模具本身的问题提高不明显，而且会影响模具的寿命，并且，RHCM整个成型产品的制造方法良率低，成本高，并且安全性低，能耗大。
因此，亟需一种成本低、良率高，安全且环保，能够使产品尺寸稳定、产品表面外观好、能够制造薄壁和薄厚不均的制品、尽量消除变形和后变形、没有夹水线、制品不需要表面喷涂、无烧焦现象的成型产品的制造方法及成型用模具。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明第一方面提供一种成型产品的制造方法，包括：向入料放入原料，设定成型条件；填充装置接受并加工处理所述原料；将模具的模芯进行隔热处理；温控部为所述模具的模芯加热；填充装置向模具内填充原料至饱和；恢复模具模芯的热交换，并开始对模芯温度可控的制冷；从模具中却出成型的制品；将模具的模芯进行隔热处理后，通过温控部为所述模具的模芯加热，其温度上升快，能耗小，且与外界无热交换，缩短了模芯温度升高所用的时间，减少了成型产品的成型周期；将模温加热后，再通过填充装置填充原料，较高温度的型腔表面，使得加入料流中的填充物能够与原材料更均匀的熔合，使得填充物更加容易的进入产品聚合物组成的产品内部，使得其对产品性能的改善更加的明显；快速的对模芯温度可控的制冷，使得成型后的制品表面层能在较快的时间内冷却成为硬壳，接近表层的区域先结晶，有利于制品内层晶体的生长，使得制品内部的晶体结晶完整，结构稳定，外观尺寸稳定性好。
优选地，所述隔热处理包括以下步骤：隔热组件在模芯之间形成密封空间；对所述密封空间抽真空处理。
优选地，所述模芯温度控制在所述原料的玻璃化温度上进行冷却。
本发明的第二方面提供一种成型产品的成型用模具，包括：入料口，与入料口连通的制品，和用来容纳和成型容纳制品型腔的模芯，以及用来固定模芯的型腔板，所述模芯收纳在型腔板的内部固定，其特征在于，还包括贴合模芯设置的加热部，所述加热部紧贴模芯远离制品的端侧面，与型腔板紧固成一体，将加热部贴合模芯，与型腔板紧固成一体，能够方便、及时的将加热部产生的热量传递给模芯，热量经过模芯传递给成型腔内的融料，减少融料料流前端热量在成型过程中的损失，保持高温下料流的高流动性，由于料流温度的下降，导致制品的内在性能和表观质量下降，比如常见的成型困难、结合线、流痕、烧焦等产品问题。
优选地，为了避免过高的温度使得注射充模过程原材料发生分解，同时，显著降低制品填充过程中的压力，所述加热部将模芯的温度保持在成型制品原材料的流动温度之上，分解温度之下。
优选地，所述模芯的温度在成型填充过程中，温度范围控制在190°～300°之间，提供一个跨度较大的温度控制区间，可供根据原材料的不同选着最佳的温度。
优选地，所述加热部包括依次在型腔板上的基板，和夹设在基板和模芯之间的隔热组件，以及固定在基板上朝模芯延伸的加热组件，通过加热组件在成型的填充阶段，不断的给模芯提供热量，使得模芯内部型腔的表层温度较高，从而避免了高温融料在模芯内部型腔流动过程中的热量散失，保持高温下料流的高流动性，使得料流在充填过程中变得更加容易，有效降低了充填过程所需要的压力，从而实现了较小吨位的成型机台能够成型较大尺寸的制品，同时，在高温成型过程中，产品的表面结晶比例增加，因此，可以形成光滑的表面，而且可以做发光表面的产品。
优选地，为了提高控制模芯温度上升或者下降的灵敏度，实现有效控制加热的能耗，所述加热组件埋设在隔热组件内部，与基板和型腔板热隔绝的布置。
优选地，所述隔热组件设置为可隔离热量传递的空腔隔热板，以用来隔绝模芯与基板之间的热传递。
优选地，所述隔热组件为基板和模芯镶嵌在型腔板上，共同围成内部密封的内部型腔，通过将将密封的隔热组件抽真空后，能够很好的隔离模芯与基板之间的热交换。
优选地，所述加热部还包括设置在隔热组件固定面上的密封组件，确保隔热组件能够保持持久的真空密封，确保隔热的效果。
优选地，所述密封组件包括第一密封件和第二密封件，所述第一密封件夹设在模芯和型腔板之间，所述第二密封件夹设在基板和型腔板之间，以此，通过夹设的密封件，减少了因为温度差异而使得空气容易从固定面之间的配合面进入的可能。
优选地，所述密封组件采用不锈钢制成的金属橡胶密封圈，确保能够在高真空、高低温下的环境下，能够保持正常工作，其密封强度高、效果好。
优选地，所述加热组件为直接加热的加热线圈，和/或间接加热的电磁感应加热装置或者热辐射加热装置，能够为模芯提供足够的热量，实现快速的升温。
优选地，所述加热组件由石英辐射加热单元组成，所述石英辐射加热单元包括反光板和石英加热管，所述反光板(整体为弧形，固定在石英加热管的下方，朝向模芯延伸，通过反光板对石英加热管发出的红外辐射光聚合反射到模芯，为模芯持续的提供热源。
优选地，所述反光板为角度可调的弧形反光板堆砌而成，以此，可以通过控制系统调控各自的反射角度，从而用以区分快速加热与持久保温之间状态的切换。。
优选地，为了提高预设部热量传递的效率，减少制件冷却的时间，从而缩短整个成型的周期，所述模芯选用导热系数高的材料制作而成。
优选地，所述模芯采用紫铜加工制作而成。
优选地，所述模芯还包括设置在内部的冷却组件，所述冷却组件为外接冷却源的镶嵌组件，和/或是外接冷却介质的冷却管路，以此方便模腔充填完成后，更加便捷的将模芯的热量转移，实现对成型制品快速的冷却。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：通过温控部为所述模具的模芯加热，其温度上升快，能耗小，且与外界无热交换，缩短了模芯温度升高所用的时间，减少了成型产品的成型周期；将模温加热后，再通过填充装置填充原料，较高温度的型腔表面，使得加入料流中的填充物能够与原材料更均匀的熔合，使得填充物更加容易的进入产品聚合物组成的产品内部，使得其对产品性能的改善更加的明显；快速的对模芯温度可控的制冷，使得成型后的制品表面层能在较快的时间内冷却成为硬壳，接近表层的区域先结晶，有利于制品内层晶体的生长，使得制品内部的晶体结晶完整，结构稳定，外观尺寸稳定性好。。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了一种根据本发明实施例所实现的一种成型用模具的示意图；
图2示出了另一种根据本发明实施例所实现的一种成型用模具的示意图；
图3示出了一种适用于本发明实施例中所实现的成型产品的制造方法的流程图；
图4示出了另外一种适用于本发明实施例中所实现的适合制造方法的隔热处理的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
请参考图1至图4，图1示出了一种根据本发明实施例所实现的一种成型用模具的示意图；图2示出了另一种根据本发明实施例所实现的一种成型用模具的示意图；图3示出了一种适用于本发明实施例中所实现的成型产品的制造方法的流程图；图4示出了另外一种适用于本发明实施例中所实现的适合制造方法的隔热处理的流程图。
为了实现成型过程中的低成本、高良率，安全且环保，能使产品尺寸稳定、产品表面外观好，能够制造薄壁和薄厚不均的制品，尽量消除变形和后变形、没有夹水线的制品，本发明提供了一种产品成型用模具。
如图1所示，依照本发明专利原理设计的成型用模具，包括入料口10，与入料口10连通的制品20，和用来容纳和成型制品20型腔的模芯30，以及用来固定模芯30的型腔板40，模芯30收纳在型腔板40的内部固定，还包括贴合模芯30设置的加热部50，加热部50紧贴模芯30远离制品20的端侧面，与型腔板40紧固成一体，将加热部50贴合模芯30，与型腔板40紧固成一体，能够方便、及时的将加热部50产生的热量传递给模芯30，热量经过模芯30传递给成型腔内的融料，减少融料料流前端热量在成型过程中的损失，保持高温下料流的高流动性，由于料流温度的下降，导致制品的内在性能和表观质量下降，比如常见的成型困难、结合线、流痕、烧焦等产品问题。
在本发明的实施例中，如图2所示，加热部50包括依次在型腔板40上的基板51，和夹设在基板51和模芯30之间的隔热组件52，以及固定在基板51上朝模芯30延伸的加热组件54，通过加热组件54在成型的填充阶段，不断的给模芯30提供热量，使得模芯30内部型腔的表层温度较高，从而避免了高温融料在模芯30内部型腔流动过程中的热量散失，保持高温下料流的高流动性，使得料流在充填过程中变得更加容易，有效降低了充填过程所需要的压力，从而实现了较小吨位的成型机台能够成型较大尺寸的制品，同时，在高温成型过程中，产品的表面结晶比例增加，因此，可以形成光滑的表面，而且可以做发光表面的产品。较佳地，为了避免过高的温度使得注射充模过程原材料发生分解，同时，显著降低制品填充过程中的压力，加热部50将模芯30的温度保持在用来成型制品20原材料的流动温度(Tf)之上，分解温度(Td)之下；进一步地，模芯30的温度在成型填充过程中，温度范围控制在190°～300°之间，以此，提供一个跨度较大的温度控制区间，可供根据原材料的不同选着最佳的温度，例如，用来完成原材料中加入有填充物的成型工艺，可选择较高的模芯温度，以此，通过较高温度的型腔表面，使得加入料流中的填充物能够与原材料更均匀的熔合，使得填充物更加容易的进入产品聚合物组成的产品内部，使得其对产品性能的改善更加的明显。
较佳地，为了提高控制模芯30温度上升或者下降的灵敏度，实现有效控制加热的能耗，加热组件54埋设在隔热组件53内部，与基板51和型腔板40热隔绝的布置，通过加热组件54的加热，从而实现对模芯30内部的成型融料均匀的加热，避免了局部加热热量分配不均的问题，从而克服了成型过程中，原料受热不均，出现热点或者冷点的难题。
一种优选的实施例中，为了提高预设部热量传递的效率，减少制件冷却的时间，从而缩短整个成型的周期，较佳地，模芯30选用导热系数高的材料制作而成，进一步地，模芯30采用紫铜加工制作而成。
优选地，模芯30还包括设置在内部的冷却组件60，以此方便模腔充填完成后，更加便捷的将模芯30的热量转移，实现对成型制品20快速的冷却，其中，冷却组件60可以为外接冷却源的镶嵌组件，和/或是外接冷却介质的冷却管路，关于具体的冷却组件设计，这对于本领域技术人员应当是易于构想到的，只需满足制件冷却阶段，能够快速地将热量转移出加热板即可，故在此不再一一赘述。
在本发明的实施例中，隔热组件52设置为可隔离热量传递的空腔隔热板，以用来隔绝模芯30与基板51之间的热传递，当然，隔热组件52也可以为隔热材料组成的填充部件，只需满足能够隔绝模芯30与基板51之间的热交换即可。
一种优选的实施例中，如图2所示，隔热组件52为基板51和模芯30镶嵌在型腔板40上，共同围成内部密封的内部型腔。通过将将密封的隔热组件52抽真空后，能够很好的隔离模芯30与基板51之间的热交换。
进一步地，加热部50还包括设置在隔热组件52固定面上的密封组件53，以此，确保隔热组件52能够保持持久的真空密封，确保隔热的效果，优选地，密封组件53采用不锈钢制成的金属橡胶密封圈，确保能够在高真空、高低温下的环境下，能够保持正常工作，其密封强度高、效果好，具体地，密封组件53包括第一密封件531和第二密封件532，第一密封件531夹设在模芯30和型腔板40之间，第二密封件532夹设在基板51和型腔板40之间，以此，通过夹设的密封件，减少了因为温度差异而使得空气容易从固定面之间的配合面进入的可能。
在本发明的实施例中，加热组件54为可以提供热量的发热源，可以理解的是，加热组件54可以直接加热的加热线圈，和/或是间接加热的电磁感应加热装置、热辐射加热装置，能够为模芯30提供足够的热量，实现快速的升温即可。
以间接加热的热辐射加热为例进一步的做说明，为了便于精准的实现对模芯30区域性的加热控制，优选地，加热组件54为多个石英辐射加热单元组成，石英辐射加热单元包括反光板541和石英加热管542，反光板541整体为弧形，固定在石英加热管542的下方，朝向模芯30延伸，通过反光板541对石英加热管542发出的红外辐射光聚合反射到模芯30，为模芯30持续的提供热源。较佳地，反光板541为多块可调节角度的弧形反光板堆砌而成，以此，可以通过控制系统调控各自的反射角度，从而用以区分快速加热与持久保温之间状态的切换。
图3示出了一种适用于本发明实施例中所实现的成型产品的制造方法的流程图，如图3所示，包括以下步骤。
在步骤110中，向入料放入原料，设定成型条件。
在步骤120中，填充装置接受并加工处理所述原料。
在步骤130中，将模具的模芯进行隔热处理。
在步骤140中，温控部为所述模具的模芯加热。
在步骤150中，填充装置向模具内填充原料至饱和。
在步骤160中，恢复模具模芯的热交换，并开始对模芯温度可控的制冷。
在步骤170中，从模具中却出成型的制品。
较佳地，在步骤160中，模芯的温度控制在所述原料的玻璃化温度上进行冷却，以利于制品内层晶体的生长，使得制品内部的晶体结晶完整，结构稳定，外观尺寸稳定性好。
综上所述，本公开实施例中提供的成型产品的制造方法，将模具的模芯进行隔热处理后，通过温控部为所述模具的模芯加热，其温度上升快，能耗小，且与外界无热交换，缩短了模芯温度升高所用的时间，减少了成型产品的成型周期；将模温加热后，再通过填充装置填充原料，较高温度的型腔表面，使得加入料流中的填充物能够与原材料更均匀的熔合，使得填充物更加容易的进入产品聚合物组成的产品内部，使得其对产品性能的改善更加的明显；快速的对模芯温度可控的制冷，使得成型后的制品表面层能在较快的时间内冷却成为硬壳，接近表层的区域先结晶，内层因在较长的时间内处于Tg(玻璃化温度)以上的温度范围，有利于制品内层晶体的生长，使得制品内部的晶体结晶完整，结构稳定，外观尺寸稳定性好。
在本发明的实施例中，还公开了对模具模芯隔热处理流程，即，快速地、方便的将模具模芯与周围进行热隔绝的设置，如图4所示，该隔热处理的方法包括但不限于形成密闭空间的隔热方式，还可以是通过填充隔热材料来实现，本实施例中，仅以密闭的真空隔热方式做范例性的说明，该隔热处理的方法包括以下步骤。
在步骤131中，隔热组件在模芯之间形成密封空间。
在步骤132中，对所述密封空间抽真空处理。
综上所述，本公开实施例中提供的成型产品的制造方法，通过将模芯与加热组件之间形成真空，以此隔绝与模芯之间的热交换，使得模芯温升速度快，加热能耗低。
本发明专利虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明专利，任何本领域技术人员在不脱离本发明专利的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明专利技术方案的内容，依据本发明专利的技术实质对以上实施例所作的任何简单的修改、等同变化及修饰，均属于本发明专利技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种成型产品的制造方法，其特征在于，包括：
向入料放入原料，设定成型条件；
填充装置接受并加工处理所述原料；
将模具的模芯进行隔热处理；
温控部为所述模具的模芯加热；
填充装置向模具内填充原料至饱和；
恢复模具模芯的热交换，并开始对模芯温度可控的制冷；
从模具中却出成型的制品。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述隔热处理包括以下步骤：
隔热组件在模芯之间形成密封空间；
对所述密封空间抽真空处理。
3.一种成型产品的成型用模具，包括入料口(10)，与入料口(10)连通的制品(20)，和用来成型容纳制品(20)型腔的模芯(30)，以及用来固定模芯(30)的型腔板(40)，所述模芯(30)收纳在型腔板(40)的内部固定，其特征在于，还包括贴合模芯(30)设置的加热部(50)，所述加热部(50)紧贴模芯(30)远离制品(20)的端侧面，与型腔板(40)紧固成一体。
4.根据权利要求3所述的成型用模具，其特征在于，所述加热部(50)将模芯(30)的温度保持在成型制品(20)原材料的流动温度之上，分解温度之下。
5.根据权利要求3所述的成型用模具，其特征在于，所述加热部(50)包括依次在型腔板(40)上的基板(51)，和夹设在基板(51)和模芯(30)之间的隔热组件(52)，以及固定在基板(51)上朝模芯(30)延伸的加热组件(54)。
6.根据权利要求3所述的成型用模具，其特征在于，所述加热部(50)还包括设置在隔热组件(52)固定面上的密封组件(53)。
7.根据权利要求3所述的成型用模具，其特征在于，所述加热组件(54)为直接加热的加热线圈，和/或间接加热的电磁感应加热装置或者热辐射加热装置。
8.根据权利要求3所述的成型用模具，其特征在于，所述加热组件(54)由石英辐射加热单元组成，所述石英辐射加热单元包括反光板(541)和石英加热管(542)，所述反光板(541)整体为弧形，固定在石英加热管(542)的下方，朝向模芯(30)延伸。
9.根据权利要求3所述的成型用模具，其特征在于，所述模芯(30)选用导热系数高的材料制作而成。
10.根据权利要求3所述的成型用模具，其特征在于，所述模芯(30)还包括设置在内部的冷却组件(60)，所述冷却组件(60)为外接冷却源的镶嵌组件，和/或是外接冷却介质的冷却管路。
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