CN102785338B - 高光注塑模具加热冷却装置及其加热冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高光注塑模具加热冷却装置及其加热冷却方法，其中的加热冷却装置包括模具型腔、电加热棒、泵、热交换媒介存储容器和控制器；在模具型腔上设置有管道，电加热棒设置在管道内，电加热棒与管道的内壁之间留有用于通入热交换媒介的间隙，管道的一端设置有一号控制阀，另一端设置有二号控制阀；在模具型腔上设置有温度传感器，在管道中设置有压力传感器；温度传感器、压力传感器接入控制器，泵、控制阀、电加热棒均由控制器控制。本发明不需要外置高压锅炉和固定的连接管，就可以将模具型腔加热到较高温度，并且其热能的传递速率和效率都很高；具有更加安全可靠，能源的转换效率更高，以及注塑周期可以进一步缩短等特点。

Description

高光注塑模具加热冷却装置及其加热冷却方法

技术领域

本发明涉及一种高光注塑模具加热冷却装置，以及一种高光注塑模具加热冷却装置的加热冷却方法。

背景技术

注射成型作为塑料加工中重要的成型方法之一，在工业生产的各个领域都有广泛的应用。随着塑料制品应用的日益广泛，人们对塑料制品的精度、表面质量和强度的要求越来越高，但是，对于注塑过程中的一些缺陷，如：焊接痕、流痕、塑料制品外观质量差等，普通注塑成型工艺无法根本解决。在实际生产过程中，主要通过塑料喷涂技术提高塑料制品的表面质量和表面强度，用来掩饰塑料制品的表面缺陷。表面喷涂是对塑料制品的二次加工，采用表面喷涂技术，不仅浪费生产原料、浪费能源，增加塑料制品的生产成本，而且会造成严重的环境污染，危害操作人员的人身健康。

近两年出现的蒸汽高光无熔痕注塑模具可以获得高光、无熔痕的产品，该模具所采用的工艺是在注射成型过程中，将注塑模具的型腔或模芯快速加热至接近或者高于聚合物的热变形温度，然后将聚合物注射到模具型腔中，在注射和保压过程中就开始快速冷却模具型腔或者模芯，当模具温度被冷却到一定程度后打开模具，取出产品。但是该模具要求使用高温蒸汽，能耗高，而且安全性低，模具生产复杂，同时冷热交替的使用状态使型腔的寿命及保养都存在一定的缺陷。

发明内容

本发明的任务在于解决现有技术中注塑模具加热冷却方式存在的缺陷，提供一种高光注塑模具加热冷却装置，以及一种高光注塑模具加热冷却装置的加热冷却方法。

其技术解决方案是：

一种高光注塑模具加热冷却装置，包括模具型腔、电加热棒、泵、热交换媒介存储容器和控制器；在模具型腔上设置有管道，电加热棒设置在管道内，电加热棒与管道的内壁之间留有用于通入加热或冷却热交换媒介的间隙，管道的一端为热交换媒介的流入端，在流入端设置有一号控制阀，管道的另一端为热交换媒介的流出端，在流出端设置有二号控制阀；在模具型腔上设置有温度传感器，在管道中设置有压力传感器；上述温度传感器、压力传感器接入控制器，上述泵、一号控制阀、二号控制阀、电加热棒均由控制器控制。

上述管道有若干条，各管道与型腔表面之间的距离为6mm～15mm，管道的直径为8mm～16mm；电加热棒的直径比管道的直径小2mm～8mm。

上述管道分成四个管道组，分别布设在模具型腔的四周边上；对于任何一个管道组来说，该管道组中的管道共用一个一号控制阀和一个二号控制阀。

一种高光注塑模具加热冷却装置的加热冷却方法，包括以下步骤：

a在注塑开始前，打开一号控制阀和二号控制阀，通过泵将加热热交换媒介注入到电加热棒与管道内壁之间的间隙中，当压力传感器测得间隙中的加热热交换媒介的压力达到设定压力值时，由控制器关闭一号控制阀、二号控制阀和泵，此时在管道中形成一密闭空间，然后控制电加热棒开始对密闭空间中的加热热交换媒介进行加热，在加热过程中密闭空间中的加热热交换媒介压力不断升高，在压力不断升高的过程中，沸点也随之升高，电能转化为热能，并通过加热热交换媒介迅速地传递到模具型腔，对模具型腔进行加热；

b当模具型腔表面的温度达到设定上限值时，此时控制电加热棒停止加热，注塑开始；待熔融的塑料填充满模具型腔后，进入冷却阶段，同时打开一号控制阀、二号控制阀和泵，使冷却热交换媒介持续不断地通过电加热棒与管道内壁之间的间隙；当温度传感器测得型腔表面温度达到设定下限值时，同时关闭一号控制阀、二号控制阀和泵，结束冷却。

上述加热热交换媒介为水；冷却热交换媒介为低温水。

本发明可具有以下有益技术效果：

本发明中，在模具型腔壁与电加热棒之间通入加热热交换媒介，在电加热棒加热时，在管道中形成密闭空间，使得液体的沸点随着压力的升高不断提升，从而大大提高模具型腔的加热效率；冷却时，由于电加热棒的存在，减小了管道截面面积，从而提高了冷却热交换媒介的流速，提高了模具型腔的冷却效率。本发明不需要外置高压锅炉和固定的连接管，就可以将模具型腔加热到较高温度，并且其热能的传递速率和效率都很高。

本发明的优点具体表现在如下几个方面：

1、制件表面光泽度高，免除了后续的喷涂工序。

2、消除了制件表面的融合线。

3、不需要传统工艺的高压锅炉来为注塑模具加热，更加安全可靠。

4、能源的转换效率更高。

5、注塑周期可以进一步缩短。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作更进一步说明：

图1为本发明中一种高光注塑模具加热冷却装置一种实施方式的结构原理示意图，示出了其平面结构。

图2为图1方式的一种局部剖示结构原理示意图，示出了一种分解状态。

图3为图1方式的另一种局部剖示结构原理示意图。

图4为图1方式中模具型腔的截面结构原理示意图。

具体实施方式

结合图1至图4，一种高光注塑模具加热冷却装置，包括模具型腔1、电加热棒2、泵、热交换媒介存储容器和控制器。在模具型腔上设置有管道3，电加热棒设置在管道内，电加热棒与管道的内壁之间留有用于通入加热或冷却热交换媒介的间隙4，管道的一端为热交换媒介的流入端，在流入端设置有一号控制阀5，管道的另一端为热交换媒介的流出端，在流出端设置有二号控制阀6。在模具型腔上设置有温度传感器，在管道中设置有压力传感器。上述温度传感器、压力传感器接入控制器，上述泵、一号控制阀、二号控制阀、电加热棒均由控制器控制。

上述控制器也可称为中心控制单元。

优选地，上述管道有若干条，各管道与型腔表面之间的距离为6mm～15mm，管道的直径为8mm～16mm；电加热棒的直径比管道的直径小2mm～8mm。

更为优选地，上述管道可分成四个管道组，分别布设在模具型腔的四周边上；对于任何一个管道组来说，该管道组中的管道共用一个一号控制阀和一个二号控制阀。

一种上述高光注塑模具加热冷却装置的加热冷却方法，包括以下步骤：

在注塑开始前，打开管道两端的阀门即一号控制阀和二号控制阀，通过泵的运动，将加热热交换媒介（以水为例）不断注入到电加热棒与管道内壁之间的间隙当中。当管道中的压力传感器反馈信号到中心控制单元，间隙中的水的压力达到设定压力值时，关闭阀门和泵，此时在管道中形成一密闭空间。然后电加热棒开始在电力的作用下加热密闭空间中的水（电加热棒本身对水绝缘）。密闭空间中的水，在压力不断升高的过程中，沸点也随之升高（类似高压锅的原理），温度可以达到摄氏200度以上。此时在密闭空间中电能得以有效地转化为了热能，并通过热交换媒介迅速地传递到模具型腔，对模具型腔进行加热，从而使模具型腔表面的温度迅速达到设定上限值（通常模具型腔的设定上限温度高于100C）。

当模具型腔表面的温度达到设定上限值时，注塑开始。待熔融的塑料填充满模具型腔后，进入冷却阶段。此时控制电加热棒停止加热，管道两端的阀门和泵同时打开，将冷却热交换媒介（如低温水）持续不断地通过电加热棒与管道内壁之间的间隙。在泵的功率一定的情况下，由于电加热棒的存在，管道中供水通过的截面面积大大减小，使得低温水的流速提高。从而可以在同样的时间内带走更多的热量，迅速降低模具型腔表面的温度。当温度传感器测得模具型腔表面温度达到设定下限值时，同时关闭管道两侧的阀门和泵，结束冷却过程。

为了更好的利用能源，通常加热热交换媒介和冷却热交换媒介是分开储存（循环）在相应的热交换媒介存储容器当中的。热交换媒介储存容器位于模具外部，一号控制阀和二号控制阀之间的循环管路上。另外，应在冷却热交换媒介存储容器上配备对应的冷却设备，用来降低冷却热交换媒介的温度。

上述热交换媒介还可选用其他适宜的液体。

上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

虽然以上已经参照附图，对本发明的构思进行了详尽的说明，但本领域技术人员也可以认识到，在没有脱离权利要求限定的前提下，仍可以对本发明做出各种改进和变换，而该种改进和变换仍应当属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高光注塑模具加热冷却装置的加热冷却方法，所述高光注塑模具加热冷却装置包括模具型腔、电加热棒、泵、热交换媒介存储容器和控制器；在模具型腔上设置有管道，电加热棒设置在管道内，电加热棒与管道的内壁之间留有用于通入加热或冷却热交换媒介的间隙，管道的一端为热交换媒介的流入端，在流入端设置有一号控制阀，管道的另一端为热交换媒介的流出端，在流出端设置有二号控制阀；在模具型腔上设置有温度传感器，在管道中设置有压力传感器；上述温度传感器、压力传感器接入控制器，上述泵、一号控制阀、二号控制阀、电加热棒均由控制器控制；其特征在于包括以下步骤：

a在注塑开始前，打开一号控制阀和二号控制阀，通过泵将加热热交换媒介注入到电加热棒与管道内壁之间的间隙中，当压力传感器测得间隙中的加热热交换媒介的压力达到设定压力值时，由控制器关闭一号控制阀、二号控制阀和泵，此时在管道中形成一密闭空间，然后控制电加热棒开始对密闭空间中的加热热交换媒介进行加热，在加热过程中密闭空间中的加热热交换媒介压力不断升高，在压力不断升高的过程中，沸点也随之升高，电能转化为热能，并通过加热热交换媒介迅速地传递到模具型腔，对模具型腔进行加热；

b当模具型腔表面的温度达到设定上限值时，此时控制电加热棒停止加热，注塑开始；待熔融的塑料填充满模具型腔后，进入冷却阶段，同时打开一号控制阀、二号控制阀和泵，使冷却热交换媒介持续不断地通过电加热棒与管道内壁之间的间隙；当温度传感器测得型腔表面温度达到设定下限值时，同时关闭一号控制阀、二号控制阀和泵，结束冷却。

2.根据权利要求1所述的高光注塑模具加热冷却装置的加热冷却方法，其特征在于：所述加热热交换媒介为水；冷却热交换媒介为低温水。

3.根据权利要求1所述的高光注塑模具加热冷却装置的加热冷却方法，其特征在于：所述高光注塑模具加热冷却装置，其管道有若干条，各管道与型腔表面之间的距离为6mm～15mm，管道的直径为8mm～16mm；电加热棒的直径比管道的直径小2mm～8mm。

4.根据权利要求1所述的高光注塑模具加热冷却装置的加热冷却方法，其特征在于：所述高光注塑模具加热冷却装置，其管道分成四个管道组，分别布设在模具型腔的四周边上；对于任何一个管道组来说，该管道组中的管道共用一个一号控制阀和一个二号控制阀。