CN102490376A - 一种树脂传递模塑成型装置及成型方法 - Google Patents

Abstract

一种树脂传递模塑成型装置及成型方法，所述装置包括：加热桶、原料缸、伺服电动缸、静态混合器、阀、温度传感器、控制系统，其中，所述加热桶与所述原料缸连接；所述伺服电动缸与所述原料缸连接；所述控制系统与所述加热桶、所述伺服电动缸、所述阀连接；所述加热桶、原料缸、伺服电动缸、阀、温度传感器组成注射单元；所述控制系统控制所述阀、所述伺服电动缸，使得多种原料通过多个所述注射单元进入所述静态混合器混合，冷却后，得到所需复合材料。采用本发明的树脂模塑装置可方便地调配树脂和添加剂的配比，精确控制注入模具中树脂混合物的流量，实现精确控制树脂混合物的注射量，同时有效地提高了树脂传递模塑工艺效率。

Description

一种树脂传递模塑成型装置及成型方法

技术领域

本发明涉及材料成型，尤其涉及一种树脂传递模塑(Resin TransferMoulding，简称RTM)装置及成型方法。

背景技术

树脂传递模塑是指预先在模具的型腔中放置好预铺料、增强材料等，闭模后，从设置于适当位置的注胶孔在一定压力下将配制好的一定温度的树脂混合物注入到模具型腔中使之浸透预铺料，然后固化、脱模而取得制品的一种成型工艺。

目前，树脂传递模塑工艺是近几年国内外开展研究工作最为活跃的领域之一，树脂传递模塑成型装置也相应地研制开发用来辅助研究工作，甚至用来进行小批量制件的生产。

传统的树脂传递模塑成型装置是由树脂组分室、添加剂或催化剂组分室、计量混合器、注射驱动元件等组成。树脂、催化剂等组分经过计量，确定对应比例后，在活塞或气体压力作用下进入混合器搅拌，然后根据需要将树脂混合物注入到模具中。

如图1所示，传统的树脂传递模塑成型装置由树脂组分室51、添加剂或催化剂组分室52、泵53、泵54、加热混合器55、搅拌器56、电磁阀57、计量泵58、模具59、温度传感器60组成。树脂、催化剂等组分经过计量，确定对应比例后，在泵53和泵54作用下进入加热混合器55进行加热，同时搅拌器56通电进行搅拌使之充分混合，当树脂混合物达到预定温度时，温度传感器60便会发出一个信号，随之开启电磁阀57，然后根据需要计量泵58将树脂混合物注入到模具中。

这种树脂传递模塑成型装置无法精确控制树脂混合物的注射量，无法连续注射，且树脂和催化剂的配比单一，树脂和催化剂只能事先进行配比。

发明内容

本发明的目的是提供一种可精确控制树脂混合物的注射量，可连续注射并可根据需要任意配比树脂和添加剂或催化剂的树脂传递模塑成型装置及复合材料成型方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种树脂传递模塑成型装置，包括：加热桶、原料缸、伺服电动缸、静态混合器、阀、进料管道、出料管道、温度传感器、控制系统，其中，

所述加热桶与所述原料缸通过所述进料管道连接；

所述伺服电动缸与所述原料缸连接；

所述控制系统与所述温度传感器、所述伺服电动缸、所述阀连接；

所述加热桶、原料缸、伺服电动缸、阀、进料管道、出料管道、温度传感器组成注射单元；

所述控制系统控制所述阀、所述伺服电动缸，使得原料通过一个或多个所述注射单元进入所述静态混合器混合，并然后将混合后的原料注入模具中。

优选地，本发明的树脂传递模塑成型装置还包括压力传感器，所述压力传感器安装在所述静态混合器与模具之间的管道上，并与所述控制系统连接，用于为所述控制系统提供注入模具时树脂混合物的压力值。

优选地，本发明的树脂传递模塑成型装置的注射单元还包括压力开关，所述压力开关安装在所述原料缸中，并与所述控制系统连接，用于保证所述原料缸内处于一定范围内的压力，防止压力过载。

优选地，所述控制系统通过电缆与所述伺服电动缸、所述阀、所述温度传感器连接。

优选地，所述所述伺服电动缸与所述原料缸通过法兰机械连接。

优选地，所述原料缸内设有活塞，所述活塞通过推杆与所述伺服电动缸连接。

优选地，所述阀是电磁阀。

优选地，所述注射单元个数是2个或3个。

优选地，所述原料为树脂、添加剂或催化剂。

本发明还提供一种树脂成型方法，所述方法利用了上述树脂传递模塑成型装置并包括：

将树脂和添加剂分别放置于所述加热桶中；

接通电源使所述树脂和添加剂加热至预定温度；

所述树脂和添加剂都到达给定温度之后，所述温度传感器发送给所述控制系统一个控制信号，所述控制系统收到信号后，控制所述阀开启和关闭；

所述控制系统驱动所述伺服电动缸推动活塞使所述树脂和添加剂进入所述原料缸；

足量的所述树脂和添加剂进入所述原料缸后，所述控制系统控制所述阀的关闭和开启，再驱动所述伺服电动缸推动活塞并控制所述活塞行程和速度，使所述树脂和添加剂按比例匀速进入所述静态混合器中混合；

将混合后的树脂和添加剂注入模具中，在模具中形成复合材料。

由于本发明的树脂传递模塑成型装置采用了相对独立的注射单元，且各注射单元可通过控制系统实现精确控制，因此，可方便地调配树脂和添加剂的配比，精确控制注入模具中树脂混合物的流量，实现精确控制树脂混合物的注射量，而且无需事先配比树脂和各添加剂组分就能实现不同比例配比的树脂混合物，并可连续注射，有效地提高了树脂传递模塑工艺效率。同时，由于可根据需要设置不同数量的注射单元，即根据树脂、添加剂或者催化剂的种类数确定注射单元的数量，因此，可以方便地用于生产不同类型的复合材料。

附图说明

图1是传统的树脂传递模塑成型装置的结构示意图；

图2是本发明的树脂传递模塑成型装置的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明的树脂传递模塑成型装置的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

图2是本发明的树脂传递模塑成型装置的一个实施例的结构图。如图所示，本发明的树脂传递模塑成型装置包括：加热桶1、加热桶2、伺服电动缸3、伺服电动缸4、原料缸5、原料缸6、控制系统7、静态混合器8、模具9、温度传感器10、温度传感器11、电磁阀12、电磁阀13、压力开关14、压力开关15、温度传感器16、温度传感器17、电磁阀18、电磁阀19、温度传感器20、压力传感器21、进料管道、出料管道。

其中，温度传感器10、加热桶1、电磁阀12、伺服电动缸3、原料缸5、温度传感器16、压力开关14、电磁阀18、进料管道、以及出料管道组成第一注射单元。温度传感器11、加热桶2、电磁阀13、伺服电动缸4、原料缸6、温度传感器17、和压力开关15、电磁阀19、进料管道、以及出料管道组成第二注射单元。注射单元的数量可根据树脂和催化剂或者添加剂的种类数确定，本实施例含有两个注射单元。

第一注射单元中，安装有温度传感器10的加热桶1通过进料管道连接与伺服电动缸3机械法兰连接的原料缸5，该管道上装有电磁阀12。原料缸5内设有活塞，活塞通过连杆与伺服电动缸连接。原料缸5中还安装有压力开关14并通过出料管道与电磁阀18连接。原料缸5与电磁阀18之间的出料管道上安装有温度传感器16。伺服电动缸3、温度传感器10、电磁阀12和电磁阀18、温度传感器16、压力开关14均与控制系统7通过电缆连接(为清楚起见，图中仅示出控制系统与伺服电动缸的连接)，控制系统7以PLC控制器作为主控单元。

与第一注射单元类似，第二个注射单元中，安装有温度传感器11的加热桶2通过进料管道连接与伺服电动缸4机械法兰连接(或螺栓连接)的原料缸6，该管道上装有电磁阀13。原料缸6内设有活塞，活塞通过连杆与伺服电动缸连接。原料缸6还安装有装有压力开关15并通过出料管道与电磁阀19连接。原料缸6与电磁阀19之间的出料管道上装有温度传感器17。伺服电动缸4、温度传感器11、电磁阀13和电磁阀19、温度传感器17、压力开关15均与控制系统7通过电缆连接(为清楚起见，图中仅示出控制系统与伺服电动缸的连接)。

两个注射单元均通过出料管道与静态混合器8连接，静态混合器最后连接模具9的注胶口，混合器出口端与注胶口之间的管道上装有温度传感器20和压力传感器21(温度传感器20和压力传感器21亦通过电缆连接到控制系统7)。

使用时，树脂和添加剂分别放置于加热桶1和加热桶2，接通电源使其加热至预定温度，两者都到达给定温度之后，温度传感器10和温度传感器11发送给控制系统7一个控制信号，控制系统7收到信号后，控制电磁阀12和电磁阀13开启，并关闭电磁阀18和电磁阀19。控制系统7调入预先设置的伺服电动缸运行参数，驱动伺服电动缸3和伺服电动缸4推动活塞使树脂和催化剂分别进入原料缸5和原料缸6。足量的树脂和催化剂进入原料缸5和原料缸6内后，控制系统7关闭电磁阀12和电磁阀13，并开启电磁阀18和电磁阀19，再驱动伺服电动缸3和伺服电动缸4推动活塞并控制其行程和速度，使树脂和催化剂按比例匀速进入静态混合器8中混合，混合后注入模具9中，冷却后，最终得到所需的复合材料。当原料缸5或原料缸6内的树脂或催化剂不足时，控制系统7立即停止驱动伺服电动缸3和驱动伺服电动缸4，并关闭电磁阀18和电磁阀19，停止注射。而后，可以操作控制系统7选择停止或者重复注射。

温度传感器16、温度传感器17和温度传感器20为控制系统7提供树脂、催化剂和树脂混合物在其位置的温度。压力开关14和压力开关15为保证原料缸5或原料缸6内处于一定范围内的压力，防止压力过载。压力传感器21为系统提供将树脂混合物注入模具9时树脂混合物的压力值。

图3示出本发明的另一实施例，示出当树脂、添加剂或者催化剂的种类为3种时，本发明的树脂传递模塑成型装置的结构图。与前述实施例不同之处在于，在图2的基础上，增加了第三个注射单元。第三注射单元与第一、第二注射单元结构相同，并连接到控制系统7。

使用时，树脂和添加剂分别放置与树脂加热桶1、加热桶2和加热桶22，接通电源使其加热至预定温度，三者都到达指定温度之后，温度传感器10、温度传感器11和温度传感器25给控制系统7一个信号，控制系统7收到信号后，控制电磁阀12、电磁阀13和电磁阀29开启，同时关闭电磁阀18、电磁阀19和电磁阀28。控制系统7驱动伺服电动缸3、伺服电动缸4和伺服电动缸23推动活塞使树脂和催化剂分别进入原料缸5、原料缸6和原料缸24。足量的树脂和催化剂进入原料缸5、原料缸6和原料缸24内后，控制系统7关闭电磁阀12、电磁阀13和电磁阀29，开启电磁阀18、电磁阀19和电磁阀28，再分别驱动伺服电动缸3、驱动伺服电动缸4和伺服电动缸23推动各自的活塞并控制其行程和速度，使树脂和催化剂按比例匀速进入静态混合器8中混合，混合后的树脂混合物注入模具9中，冷却后，最终得到所需的复合材料。

需要指出的是，虽然以上实施例分别示出含有2个和3个注射单元，但是，可根据树脂、添加剂或者催化剂的种类数确定注射单元的数量，比如4个或5个注射单元。而且，较佳的是，各注射单元分别形成相对独立的模块，使用时，可根据需要连接不同数量的注射单元。此外，上述实施例中的电磁阀可用其他工控阀来代替，上述的控制系统也可以单片机、ARM、FPGA等嵌入式系统作为主控单元。

由于本发明的树脂传递模塑成型装置采用了相对独立的注射单元，且各注射单元可通过控制系统实现精确控制，因此，可方便地调配树脂和添加剂的配比，精确控制注入模具中树脂混合物的流量，实现精确控制树脂混合物的注射量，而且无需事先配比树脂和各添加剂组分就能实现不同比例配比的树脂混合物，并可连续注射，有效地提高了树脂传递模塑工艺效率。同时，由于可根据需要设置不同数量的注射单元，即根据树脂、添加剂或者催化剂的种类数确定注射单元的数量，因此，可以方便地用于生产不同类型的复合材料。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种树脂传递模塑成型装置，包括：加热桶、原料缸、伺服电动缸、静态混合器、阀、进料管道、出料管道、温度传感器、控制系统，其中，

所述加热桶与所述原料缸通过所述进料管道连接；

所述伺服电动缸与所述原料缸连接；

所述控制系统与所述温度传感器、所述伺服电动缸、所述阀连接；

所述加热桶、原料缸、伺服电动缸、阀、进料管道、出料管道、温度传感器组成注射单元；

所述控制系统控制所述阀、所述伺服电动缸，使得原料通过一个或多个所述注射单元进入所述静态混合器混合，并然后将混合后的原料注入模具中。

2.如权利要求1所述的树脂传递模塑成型装置，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器安装在所述静态混合器与模具之间的管道上，并与所述控制系统连接，用于为所述控制系统提供注入模具时树脂混合物的压力值。

3.如权利要求1所述的树脂传递模塑成型装置，其特征在于，所述注射单元还包括压力开关，所述压力开关安装在所述原料缸中，并与所述控制系统连接，用于保证所述原料缸内处于一定范围内的压力，防止压力过载。

4.如权利要求1所述的树脂传递模塑成型装置，其特征在于，所述控制系统通过电缆与所述伺服电动缸、所述阀、所述温度传感器连接。

5.如权利要求1所述的树脂传递模塑成型装置，其特征在于，所述所述伺服电动缸与所述原料缸通过法兰机械连接。

6.如权利要求1所述的树脂传递模塑成型装置，其特征在于，所述原料缸内设有活塞，所述活塞通过推杆与所述伺服电动缸连接。

7.如权利要求1-6中任一项所述的树脂传递模塑成型装置，其特征在于，所述阀是电磁阀。

8.如权利要求1-6中任一项所述的树脂传递模塑成型装置，其特征在于，所述注射单元个数是2个或3个。

9.如权利要求1-6中所述的树脂传递模塑成型装置，其特征在于，所述原料为树脂、添加剂或催化剂。

10.一种复合材料成型方法，其特征在于，利用了权利要求1-6中任一项所述的树脂传递模塑成型装置，所述方法包括：

将树脂和添加剂分别放置于所述加热桶中；

接通电源使所述树脂和添加剂加热至预定温度；

所述树脂和添加剂都到达给定温度之后，所述温度传感器发送给所述控制系统一个控制信号，所述控制系统收到信号后，控制所述阀开启和关闭；

所述控制系统驱动所述伺服电动缸推动活塞使所述树脂和添加剂进入所述原料缸；

足量的所述树脂和添加剂进入所述原料缸后，所述控制系统控制所述阀的关闭和开启，再驱动所述伺服电动缸推动活塞并控制所述活塞行程和速度，使所述树脂和添加剂按比例匀速进入所述静态混合器中混合；以及

将混合后的树脂和添加剂注入模具中，在所述模具中形成树脂基复合材料。

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