CN101444952B - 控制注塑模具温度变化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑料制品加工中的模具，具体的讲是一种通过实现注塑成型模具型腔表面温度周期性变化从而获得高质量外观的树脂聚合物注射成型产品的控制注塑模具温度变化的方法。本发明包括步骤：1）在模具开始闭合时，向模具的流体通路中通入高温压力蒸汽，将模具中型腔表面的温度升高到一个设定温度，然后向注塑成型机发出可以射胶的信号；2）同时或延后一个射胶需要的时间，关闭向模具中的蒸汽供应，同时向模具的流体通路中供应压缩空气，将模具冷却通路中的蒸汽吹出；3）而后立即向模具中的流体通路中供应冷却水，将模具型腔表面的温度降低到一个设定温度；4）向注塑成型机发送开模信号，同时停止向模具的流体通路中供应冷却水，并向模具的流体通路中供应压缩空气，将冷却水从流体通路中吹出。本发明的优点是是在蒸汽和冷却水交替通过模具中流体通路之间采用压缩空气将流体通路中的蒸汽或冷却水吹出，从而提高换热效率和缩短成型周期。

Description

控制注塑模具温度变化的方法

技术领域

本发明涉及塑料制品加工中的模具，具体的讲是一种通过实现注塑成型模具型腔表面温度周期性变化从而获得高质量外观的树脂聚合物注射成型产品的温控装置及控制方法。

现有技术     

在常规的注射成型时，模具的温度通常比较低，一般在30℃ - 80 ℃之间。但是对很多表观件来说，采用常规低温模很难解决注射过程中出现的熔接痕、流痕、玻纤外露等缺陷。通过在在注射成型时提高模具温度和聚合物的温度来解决这一问题是众所周知的方法，有时候模具温度会超过150℃，但是由于不能在短时间将制品冷却下来，从而造成成型周期显著地增长，从而导致生产成本高。在已经公开的中国专利文献CN1211194C、CN1572460A，公开了一种为获得高质量外观注塑成型件的方法，即在注射前，向模具内的一个管路内先通入加热介质，具体地说是过热蒸汽，将模具或型腔表面快速加热到热塑性树脂的软化温度或高于软化温度，然后再同一个管路中通入冷却介质，具体地说是冷却水，将模具和制品快速冷却到热塑性树脂的软化温度以下，然后脱模获得制品。但在上述两个专利中仅提及加热介质和冷却介质在同一管道内流通，而并未揭示如何具体实现模具温度周期性变化的装置和控制方法。无论采用这两种方法的任何一种，都由于高温介质（如蒸汽）和较低温度冷却介质在模具内外的混合，从而造成事实上成型周期较长。公开的中国专利文献CN1654185A则揭示了一种与上面所引述的两个专利文献相近似的技术方法和所需要实现控制的装置，也是将加热介质和冷却介质通过控制先后通入模具内的同一管路中，并经过切换分别排出到模具以外的加热介质或冷却介质的缓冲容器中，以降低能耗。但是由于两种介质在同一管路中流通，不可避免存在混合；而且在采用这种方法时采用了控制环节过于复杂，投资也大。

发明内容

本发明的目的就是在采用简洁易行的装置和方法，实现模具温度的周期性变化，获得良好的外观质量时，使成型周期最短，并最大限度地降低能耗。

本发明技术目的实现，由以下技术方案完成：

本发明所述的一种控制注塑模具温度变化的方法，包括步骤：1）在模具开始闭合时，向模具的流体通路中通入高温压力蒸汽，将模具中型腔表面的温度升高到一个设定温度，然后向注塑成型机发出可以射胶的信号；2）同时或延后一个射胶需要的时间，关闭向模具中的蒸汽供应，同时向模具的流体通路中供应压缩空气，将模具冷却通路中的蒸汽吹出；3）而后立即向模具中的流体通路中供应冷却水，将模具型腔表面的温度降低到一个设定温度；4）向注塑成型机发送开模信号，同时停止向模具的流体通路中供应冷却水，并向模具的流体通路中供应压缩空气，将冷却水从流体通路中吹出。 

在另一种技术方案中，在上述步骤2）过程中，射胶开始或射胶完成后，停止供应蒸汽，不再向模具的流体通路供给压缩空气，而直接切换到上述的步骤3）供应冷却水。

所述控制注塑模具温度变化的方法所用的装置，包括：

a)蒸汽/冷却水回路，包括通过管路将蒸汽发生器201、手动开关阀202、手动开关阀203、受控开关阀204、手动开关阀502、模具501中的流体通路、手动开关阀503、受控开关阀407、手动开关阀403、水温调节器401、手动开关阀402、由马达404驱动的泵405、电磁切换阀406连接成一体的通路，和一个通过管道与电磁切换阀406的一个出口端和受控开关阀407的两端连接的冷凝器408;

b)和压缩空气清扫通路和先导气体通路，其中包括由压缩空气供应301、手动开关阀302、受控开关阀303通过管路按顺序连接，并且受控开关阀303的出口通过管道与a)中所述蒸汽/冷却水回路中的受控开关阀204和受控开关阀406以及手动开关阀502之间的管路连接以后组成的压缩空气清扫通路，以及在手动开关阀302和受控开关阀303之间的管路上用管道将压缩空气分别连接到电磁阀304、电磁阀305和电磁阀306并进而分别连接到受控开关阀303、407、204组成的先导气体通路；      

c)和中央控制单元701，由可编程处理器和操作界面组成，与电磁阀304、305、306及电磁切换阀406用通讯电缆连接，并与注塑成型机的控制系统702连接交换循环信号，还与安装在靠近模具501的型腔表面的测量高温用的至少一个温度传感器103和测量低温用的至少一个温度传感器104连接来接收温度信号。

本发明的优点是是在蒸汽和冷却水交替通过模具中流体通路之间采用压缩空气将流体通路中的蒸汽或冷却水吹出，从而提高换热效率和缩短成型周期。

本发明的优点是是在蒸汽和冷却水交替通过模具中流体通路之间采用压缩空气将流体通路中的蒸汽或冷却水吹出，从而提高换热效率和缩短成型周期。

附图说明

附图1 为本发明系统示意图；

附图2 使用本发明生产薄板制品的示意图。

具体实施方案

以下结合附图对本发明技术特征及其相关特征作进一步详述：

如附图1、2示，附图中的标号分别表示，103 – 温度传感器、104 – 温度传感器；201 - 蒸汽发生器、202 - 手动开关阀、203 - 手动开关阀、204 - 受控开关阀;301 - 压缩空气供应、302 - 手动开关阀、303 - 受控开关阀、304 - 电磁阀、305 - 电磁阀、306 - 电磁阀;  401 - 水温调节器、402 - 手动开关阀、403 - 手动开关阀、404 - 马达、405 - 泵、406 - 电磁切换阀、407 - 受控开关阀、408 - 冷凝器;501 - 模具、502 - 手动开关阀、503 - 手动开关阀；701 – 中央控制单元、702 – 注塑机控制系统、801 – 薄板制品。

参见附图1，设置一付模具501，其中有型腔和冷却介质通过的流体通路，并在靠近型腔某个表面处安装温度传感器103和104。模具501的流体通路的进出口管路上分别安装了手动开关阀502和503。手动开关阀502通过连接管路、受控开关阀204与蒸汽发生器201的出口处手动开关阀202连接。蒸汽发生器201通过一个手动开关阀203与现场的水供应管路连接。在手动开关阀503通过管路、受控开关阀407与水温调节器401的回水口处的手动开关阀403连接。而水温调节器401的出水口处的手动开关阀402通过连接管路、由马达404驱动的泵405连接到电磁切换阀406。电磁切换阀406的其中一个出口通过连接管路连接到受控开关阀204和手动开关阀502之间管路上，并连通。而电磁切换阀406的另外一个出口通过连接管路与冷凝器408连接。冷凝器408的另外两个连接口分别通过管路与手动开关阀503连接，以及通过连接管路连接并连通到受控电磁阀407和手动开关阀之间的管路上。

本发明的一个具体特征之一是在蒸汽和冷却水交替通过模具501中流体通路之间采用压缩空气将流体通路中的蒸汽或冷却水吹出，从而提高换热效率和缩短成型周期。具体实施方法是将现场的压缩空气供应301的出口手动开关阀302通过连接管路、受控电磁阀303、然后直接连接并连通到电磁切换阀406和受控开关阀204之间的管路上。而在受控开关阀303和手动开关阀302之间通过连接管路分别连接到电磁阀304，电磁阀305和电磁阀306上。而电磁阀304的出口与受控开关阀303连接，电磁阀305和受控开关阀407连接，电磁阀306与受控开关阀204连接。这样整个系统就能在中央控制单元701的控制之下进行运作。中央控制单元701接收来自安装在模具501的某个或全部需要快速加热和冷却的型腔表面之下并靠近型腔表面的温度传感器103和温度传感器104传来的温度信号，以及来自注塑成型机控制系统702的开合模信号以及射胶信号等。而且向电磁阀304、电磁阀305、电磁阀306以及电磁切换阀406发送开关信号，以及向注塑机的控制系统702发送可射胶的信号。整个装置按上面描述的方式进行连接后，可以按下面描述的方法和步骤进行运转和控制，获得所需要的效果。首先，将手动开关阀203、302、402、403、502、503全部调到打开位置。待蒸汽发生器201所生产的蒸汽达到设定的温度（例如170℃）和压力(例如9 bar)后，打开手动开关阀202。假设在循环开始时，模具501未闭合，注塑机的控制系统702向注塑机合模单元和本发明装置的中央控制单元701发出合模信号。本发明装置的中央控制单元701在收到信号后向电磁阀306发出信号，使开关阀204处于打开位置；同时向电磁阀305发出信号，使开关阀407处于打开位置。这时蒸汽快速通过管道流入并通过模具501的流体通路，使模具501的型腔的表面升温到一个设定温度，例如130℃, 安装在靠近型腔表面的温度传感器103将探测到的温度信号反馈给中央控制单元701。当温度传感器103检测到的温度达到设定的温度值时，中央控制单元701向注塑机的控制系统702发出射胶可以开始的信号，这时注塑机执行射胶动作。同时或延后一个射胶完成需要的时间，中央控制单元701向电磁阀306发出信号，使开关阀204处于关闭的位置；同时发出信号到电磁阀304，使开关阀303处于打开状态。此时，压缩空气会快速地将模具501中的流体通路中的蒸汽吹出。然后中央控制单元701向电磁阀304发出信号使开关阀303处于关闭状态，同时或短暂延时向电磁切换阀406发出信号使冷却水切换流向手动开关阀502方向，冷却水通过马达404驱动泵405被送到模具501的流体通路中，将模具501的型腔表面降低到一个设定温度，例如80℃。与此同时安装在靠近模具501型腔表面的温度传感器104将温度信号反馈给中央控制单元701。当温度传感器104检测到的温度降到设定温度时，中央控制单元701向注塑机的控制系统702发出可以开模信号；并同时向电磁阀304发出信号使开关阀303处于打开位置，向电磁切换阀406发出信号使之将冷却水流向冷凝器408方向。此时压缩空气将模具501流体通道中的冷却水吹出，等待下一个循环通入高温蒸汽，同时注塑机完成开模取件等工序。这样通过反复向模具501的流体通路中交替通入高温蒸汽和冷却水，是模具501的型腔表面的温度交替变化，实现生产具有表面质量高的制品。由于本发明的装置中应用了压缩空气在蒸汽/冷却水交替进入模具流体通路之间进行清扫，使加热和冷却的效率大大提高，从而使成型循环时间缩短。比如：成型一个壁厚为2.5毫米、长为350毫米、宽为350毫米的框形零件，边框的宽度为80毫米，形状如附图2所示。采用一种PC/ABS混合料来成型，这种材料的软化点温度为90^oC。模具内有一个型腔。在定模的靠近型腔表面的位置安装有4个温度传感器（所述的103和104），大致在每个边框的中间位置。将温度传感器连接到中央控制单元701。将定模的冷却水进出口按照前面所述与本发明的装置连接好，而动模的冷却水进出口仅与冷水机连接。将本发明的中央控制单元与注塑机的有关信号输出和输入口连接。连接完毕后，开起注塑机和本发明装置的动力供应。进行对比试验。第一种方案，通过中央控制单元701编程或参数调整的方法将开关阀303置于永久关闭的位置，即在定模中的蒸汽/冷却水通路中不使用压缩空气清扫。当注塑机发出合模信号时，开关阀204打开，向模具中输入高温蒸汽加热模具型腔表面，使之加热到120℃。当温度传感器检测到的温度达到120℃时，中央控制单元701向注塑成型机发出可射胶信号。当中央控制单元701接到射胶完成信号后发出指令关闭开关阀204，并发出指令使切换阀406将冷却水泵送到定模的冷却通道中，对模具的型腔表面进行冷却。当温度传感器检测到温度达到80℃时，中央控制单元701向注塑机发出可开模信号。此后注塑机完成开模取件工作。并将通过切换阀406的冷却水切换到流向冷凝器方向。然后注塑机开始下一个合模注塑工序。按这种方案，整个循环时间需要95秒。但是在定模成型的制品的表面光亮，无熔接痕，流痕等缺陷。第二种方案，按照本发明中所描述的方法和步骤，在通入蒸汽加热之前和在通入冷却水冷却之前，均打开开关阀303用压缩空气对定模中的流体通路进行清扫。采用这种方案，整个成型循环时间仅需要78秒，且在定模成型的表面具有光亮，无熔接痕，流痕等缺陷。第三种方案，仅对本发明中所描述的方法和步骤进行少许的修改，在切断蒸汽的供应之后和通入冷却水之前，不用压缩空气对定模中的流体通路进行清扫，而直接用冷却水进行冷却。采用这种方案，整个成型循环时间仅需要79秒。且在定模成型的表面具有光亮，无熔接痕，流痕等缺陷。对比上述三种方案，本发明的两种方案可以缩短成型周期大约20%，相比第一个方案具有明显的优越性。

虽然以上已经参照附图对按照本发明目的的构思和实施例作了详尽说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，而这种改进和变换仍然应当属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种控制注塑模具温度变化的方法，其特征是，包括步骤：1）在模具开始闭合时，向模具的流体通路中通入高温压力蒸汽，将模具中型腔表面的温度升高到一个设定温度，然后向注塑成型机发出可以射胶的信号；2）同时或延后一个射胶需要的时间，关闭向模具中的蒸汽供应，同时向模具的流体通路中供应压缩空气，将模具冷却通路中的蒸汽吹出；3）而后立即向模具中的流体通路中供应冷却水，将模具型腔表面的温度降低到一个设定温度；4）向注塑成型机发送开模信号，同时停止向模具的流体通路中供应冷却水，并向模具的流体通路中供应压缩空气，将冷却水从流体通路中吹出。