CN102120352A - 一种旋转模塑成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用恒温喷气式加热的旋转模塑装置，属于旋转模塑技术领域。该装置是利用旋转模塑技术来制造大中型和形状复杂的塑料制品，该装置主要包括：空气加热系统、成型模具、气体回收外罩、保温层、热空气分配管、喷嘴、旋转主轴筒、曲臂、热空气进气管和热空气分配管出气管，能够应用于旋转模塑成型的聚合物都能使用本装置加工生产塑料制品。本发明一定程度上解决了旋转模塑成型设备中应用比较广泛的几种旋转模塑中存在的不足，提供了一种温度控制精度高、温度均匀性好、换热效率高且模具成本低的新型旋转模塑装置，克服了旋转模塑成型设备的能量损耗大，生产周期长、生产效率低等缺点。

Description

一种旋转模塑成型装置

技术领域

本发明涉及一种应用恒温喷气式加热的旋转模塑装置，属于旋转模塑技术领域。

背景技术

旋转模塑是一种成型中空塑料制品的工艺方法，也称旋转成型或滚塑。旋转模塑过程是将塑料粉末加入模具中，然后加热模具并使之沿两相互垂直的轴连续旋转，模具内树脂在重力和热量的作用下逐渐均匀地涂布、熔融黏附于模具内表面上，形成所需要的形状，然后再冷却获得制品。旋转模塑工艺相对于塑料成型所常用的挤出、注塑和吹塑等工艺具有设备和模具投资少，适合于大中型和薄壁的塑料制品的生产，产品几乎无内应力等优点，其最突出的优点是其对制品在形状和尺寸方面具有广泛的适应性。目前采用旋转模塑生产的塑料制品种类繁多、应用广泛。旋转模塑在国外发达国家的应用相当广泛，20世纪70年代就已经成为主要的塑料加工手段之一，近年来更是以10%~20%的年增长率持续的发展。

旋转模塑设备有不同的类型，根据旋转方式分摇摆旋转式、单轴旋转式和双轴旋转式，其中摇摆旋转式和双轴旋转式模塑设备使用较多。摇摆旋转模塑设备是旋转模塑起初的形式，其所能生产的制品形状受限，想要生产更加复杂的制品就需要完全的双轴旋转设备，因此双轴旋转模塑是旋转模塑设备的发展方向，单轴旋转模塑设备的应用较少。模具的加热方式有直火加热式、热室空气加热式、夹套加热式、红外线加热式和电加热式等。直火加热式主要应用于摇摆旋转模塑设备，其控制精度及温度均匀性较差，但所能成型的制品的体积范围大。热室空气加热式温度控制好、可使用自动化控制技术，实际应用广泛。夹套加热式温度控制精确，但模具造价很高，实际应用受限。其他加热方式应用很少。旋转模塑法具有共同的缺点就是生产效率低，能耗较大，成型每一个制品都需要把模具和原料加热到原料的熔融温度以上，然后冷却至室温，生产周期较长，所以生产效率低；成型中模具和支架反复经受高、低温的交替变换，使得能量损耗较大。如果能够采用一种新型的旋转模塑装置实现在高效加热冷却模具同时减少辅助装置引起的热量损耗，对旋转模塑成型的发展将会起到重要作用。

发明内容

本发明提出了一种旋转模塑成型装置，采用恒温喷气式加热方法，预克服当前用于旋转模塑设备中几种应用较广泛的旋转模塑装置存在的缺点：直火加热式主要用于摇摆旋转模塑设备中，温度控制精度和温度均匀性较差；热室空气加热式主要用于双轴旋转模塑设备中，其在热室中存在着不被模具占据的额外体积而导致热量损失，在加热室的外壁和每次开关加热室门的过程中会有能量损失，而且热室中模具表面的热空气流动差引起换热效率较低；夹套加热式加热效率高但是模具造价很高，实际应用受到限制。本发明一定程度上解决了旋转模塑成型设备中的应用比较广泛的这几种旋转模塑中存在的不足，提供了一种温度控制精度高、温度均匀性好、换热效率高且模具成本低的新型旋转模塑装置，克服了旋转模塑成型设备的能量损耗大，生产周期长、生产效率低等缺点。

本发明的技术方案是，提出了一种旋转模塑成型装置，主要包括温度控制系统、成型模具、运动控制系统，运动控制系统与成型模具连接，使成型模具获得所需要的摇摆运动或双轴转动，运动控制系统、成型模具与传统的旋转模塑成型装置的相同，温度控制系统主要包括空气加热系统、输气管、气体回收罩、保温层、热空气分配管、喷嘴、热空气分配管进气管和热空气分配管出气管，热空气加热系统通过输气管与热空气分配管连接，热空气分配管、热空气分配管进气管和热空气分配管出气管安装于成型模具外侧形成热空气分配管道网将成型模具包络在内，热空气分配管与成型模具之间有间隙，喷嘴安装于热空气分配管道上且位于热空气分配管道与成型模具之间的间隙中，气体回收罩安装在热空气分配管道网外，将热空气分配管道和成型模具封闭在气体回收罩的型腔内。模具合模后，成型模具、热空气分配管和气体回收罩三者相对位置固定。气体回收罩通过输气管与空气加热系统连接，使得从气体回收罩排出的气体再回收利用。

本发明一种旋转模塑装置，其中空气加热系统主要用于将空气加热至设定的温度，并将恒温热空气输送给热空气分配管道网，热空气经过安装于热空气分配管上的喷嘴喷出后加热成型模具。空气加热系统的主要装置包括：高压鼓风机、空气加热器、空气过滤器、耐高温排风风机、输气管等。空气加热系统的工作原理为由高压鼓风机形成一定风量和压力的空气气流提供给空气加热器，空气流经空气加热器后被加热到设定的温度值，高温热空气通过输气管输送到热空气分配管道网中，在热空气分配管道网的管道内热空气均匀分布，最终在喷嘴喷出均匀的热空气气流加热成型模具。热空气气流发挥完其作用后由耐高温排风风机将热空气排出，排出的热空气循环使用以节约能源。在原料塑化完成之后空气加热系统输送常温或低温气体对模具进行冷却，常温空气不经过空气加热器，避免了对空气加热器进行冷却而造成能源的浪费。

本发明一种旋转模塑装置，其中热空气分配管根据成型模具的形状来确定排布方式，为适应模具的变化，热空气分配管采用耐温的软管，并安装于成型模具外侧，或通过支架固定在模具外侧，使成型模具和热空气输送管道间保持适当的间隙，这样既避免了未被模具占据的额外空间造成热能损耗，缩减了设备占用的空间，同时在输送管道内的热空气温度和压力相同时能够使成型模具受热更加均匀，成型的制品质量更好。由于热空气分配管是软管，当模具变化时，调整热空气分配管的布置，使其适应新模具的加热要求，使得温度控制系统适应能力强。

本发明一种旋转模塑装置，其中喷嘴安装于热空气分配管上，位于热空气分配管和成型模具之间，喷嘴根据成型制品的位置及壁厚来确定分布密度，同时喷嘴上有喷气流量可调装置，保证制品在不同壁厚处得到所需的热量，减少热量损耗。喷嘴与成型模具外壁之间保持适当的距离使得加热过程中成型模具的外壁都能被喷嘴喷出的热空气直接加热，这样不仅能够使得模具受热均匀、提高温度控制精度，同时还能增加成型模具外壁表面的空气流动速度，避免在成型模具外壁表面形成空气隔热层，提高了换热效率。

本发明一种旋转模塑装置，其中的空气加热系统也可以同时配有加热装置和冷却装置，加热装置与冷却装置之间有转换开关，加热装置能提供恒温的热风，冷却装置能够提供常温的风或经制冷的低温恒温风，在物料加入模具后开始对成型模具进行加热时，空气加热系统的加热装置工作，提供恒温热空气；当物料塑化成型完成后对成型模具进行冷却时空气加热系统的冷却装置工作，提供恒温冷空气，对模具进行冷却，加快模具冷却速度，缩短制品的生产周期。

本发明一种旋转模塑装置，较目前旋转模塑设备中常用的旋转模塑装置具有更加出色的温控性能，在旋转模塑方面会得到广泛的应用。本装置采用喷嘴喷气式加热方式，而且热空气分配管的分布、喷嘴的分布及喷气流量可以根据制品的形状及壁厚进行调节，所以设备的温度控制精度高，温度均匀性好，加热效率高。由于装置中采用的是对模具进行直接加热及冷却的方式，设备占用的空间小。本装置的加热冷却效率高，所以制品的生产周期短，设备的生产效率高。本装置不被模具占据的额外体积小，热空气流动速度快，换热效率高，热气体关停及冷热气体转换快捷方便，所以设备的能量损失低、能耗小，节约能源。

附图说明

图1是本发明一种旋转模塑装置示意图的主视图剖视图。

图2是本发明一种旋转模塑装置的示意图的A-A向视图。

图3是本发明一种旋转模塑装置的喷嘴示意图的剖视图

图中：1-成型模具，2-气体回收罩，3-保温层，4-热空气分配管，5-喷嘴，6-旋转主轴筒，7-上曲臂，8-下曲臂，9-热空气分配管进气管，10-热空气分配管出气管，11-流量调节螺钉，12-上模板，13-下模板，14-气体回收上罩，15-气体回收下罩，16-热空气输送孔。

具体实施方式

本发明提出了一种旋转模塑装置，成型模具采用喷气式加热。以双轴旋转模塑设备为例进行说明，该装置主要包括温度控制系统、成型模具1、运动控制系统，运动控制系统与成型模具1连接，使成型模具1获得所需要双轴转动，运动控制系统、成型模具1与传统的旋转模塑成型装置的相同，温度控制系统主要包括空气加热系统、气体回收罩2、保温层3、热空气分配管4、喷嘴5、热空气分配管进气管9和热空气分配管出气管10，见图1和图2所示。空气加热系统将空气加热到设定的温度后通过运动控制系统的旋转主轴筒6及下曲臂8内的输气管和热空气分配管进气管9输送到热空气分配管4内，热空气在热空气分配管4内均匀分布，各处压力及温度相同，装置中热空气分配管4的分布和形状根据成型模具1的形状确定，热空气通过安装于热空气分配管4上的喷嘴5喷向成型模具1的外表面，直接对成型模具1进行加热，成型模具1的温度由温度控制系统控制。其中喷嘴5的喷气流量可通过喷嘴5上的流量调节螺钉11来调节，见图3所示，在制品壁厚较小的位置喷嘴5的喷气流量小，在制品壁厚较大的位置喷嘴5的喷气流量大。由热空气分配管进气管9、热空气分配管4和热空气分配管出气管10组成的热空气分配管道网将成型模具1包络在内，在热空气分配管道网的外侧安装了气体回收罩2，气体回收罩2用于回收从喷嘴5喷出的热空气，热空气喷在成型模具1外表面后分散在气体回收罩2的型腔内，发挥完作用的热空气通过热空气分配管出气管10、上曲臂7和旋转主轴筒6内的输气管回收循环使用。为减少加热过程中热量通过气体回收罩2散热损耗，在气体回收罩2的外表面安装了保温层3。

本实施例中成型模具1由上模板12和下模板13组成，气体回收罩2由气体回收上罩14和气体回收下罩15组成，相应的保温层3也分为上下两部分。生产过程中向成型模具1内添加物料时成型模具1处于开模状态，上模板12和下模板13分离，加料完成后上模板12和下模板13对应合模并且采取适当的紧固方式进行紧固，合模时上模板12和下模板13的热空气输送孔16要对正，将上模板12和下模板13上相应的热空气分配管4连通，实现热空气在热空气分配管道内的输送顺畅及均匀分布。成型模具1合模后将气体回收上罩14和气体回收下罩15对合封闭，防止成型过程中热空气泄露。模具安装完成后开始对物料进行加热并塑化，同时模具绕旋转主轴筒6的轴线和热空气分配管进气管9的轴线做双轴转动，物料涂布、熔融黏附于成型模具1内表面上，形成所需要的形状。塑化完成后空气加热系统通过与输送热空气相同的通道开始输送常温空气或是低温空气对成型模具1进行冷却，冷却完成后脱模取出制品，完成一个制品的加工。

Claims (4)

1.一种旋转模塑成型装置，主要包括温度控制系统、成型模具、运动控制系统，运动控制系统与成型模具连接，使成型模具获得所需要的摇摆运动或双轴转动，运动控制系统、成型模具与传统的旋转模塑成型装置的相同，其特征在于：温度控制系统主要包括空气加热系统、输气管、气体回收罩、保温层、热空气分配管、喷嘴、热空气分配管进气管和热空气分配管出气管，空气加热系统通过输气管与热空气分配管连接，热空气分配管、热空气分配管进气管和热空气分配管出气管安装于成型模具外侧形成热空气分配管道网将成型模具包络在内，热空气分配管与成型模具之间有间隙，喷嘴安装于热空气分配管道上且位于热空气分配管道与成型模具之间的间隙中，气体回收罩安装在热空气分配管道网外，将热空气分配管道和成型模具封闭在气体回收罩的型腔内，气体回收罩通过输气管与空气加热系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种旋转模塑成型装置，其特征在于：热空气分配管采用耐温的软管。

3.根据权利要求1所述的一种旋转模塑成型装置，其特征在于：喷嘴上有喷气流量可调装置。

4.根据权利要求1所述的一种旋转模塑成型装置，其特征在于：空气加热系统同时配有加热装置和冷却装置，加热装置与冷却装置之间有转换开关。

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