CN103267355B - 一种储水式电热水器内胆及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储水式电热水器内胆及其成型方法，该内胆包括沿轴向对接在一起的两内胆单体，两内胆单体为对称结构。每一内胆单体均为一端敞口，另一端设置有端盖的圆筒形结构，每一内胆单体的端盖中心位置处均开设有一加热管连接口。每一内胆单体外壁前端且靠近端盖处均设置有一侧向卡扣，每一侧向卡扣均连接一悬挂件。每一内胆单体外壁上端且靠近敞口端处均设置有一进出水口内嵌件。该内胆采用长纤维增强热塑性复合材料运用精密注塑成型方法加工成型。本发明由于采用新型材料、运用新的加工成型方法，大幅度降低了生产能耗，整个生产过程及环境较之前金属材料更适合国家对环保性的要求，极大幅度提高了生产能力及生产效率，降低了环境污染及制造成本。

Description

一种储水式电热水器内胆及其成型方法

技术领域

本发明涉及一种热水器内胆及其成型方法，特别是关于一种储水式电热水器的长纤维增强热塑性复合材料内胆及其成型方法。

背景技术

随着电热水器的快速普及，储水式电热水器越来越广泛的应用于家庭及各大行业。国内外生产的现有储水式电热水器内胆一般采用不锈钢或金属内衬搪瓷制作工艺，该工艺首先将金属板材机加工后焊接成型，后续还需表面处理及内衬涂覆。但是，该工艺存在工艺复杂，焊缝易存在夹渣、气孔，机械切削加工慢，单日产能低，生产能耗大，生产效率低，存在超高温度、有毒有害的粉尘作业，生产环境条件恶劣，触碰尖锐边角容易造成工伤等缺陷。除此之外，还存在产品易腐蚀，内衬搪瓷易开裂及脱落，产品自重大，使用寿命短等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于储水式电热水器的长纤维增强热塑性复合材料新型内胆以及精密注塑成型方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种储水式电热水器内胆，它包括沿轴向对接在一起的两内胆单体，两内胆单体为对称结构。每一内胆单体均为一端敞口，另一端设置有端盖的圆筒形结构。每一内胆单体的端盖中心位置处均开设有一加热管连接口。每一内胆单体外壁前端且靠近端盖处均设置有一侧向卡扣，每一侧向卡扣均连接一悬挂件。每一内胆单体外壁上端且靠近敞口端处均设置有一进出水口内嵌件。

每一内胆单体外壁上均均匀设置有若干周向加强主筋和轴向加强辅筋。

每一内胆单体的敞口端连接处均采用能够保证密封要求的迷宫式水封设计。

每一敞口端连接处两侧均开设有能够保证外形美观的溢胶槽。

每一内胆单体均采用长纤维增强热塑性复合材料运用精密注塑成型方法加工成型。

长纤维增强热塑性复合材料是由热塑性树脂基体、增强纤维和加工助剂有机结合所得。热塑性树脂基体含量为45-80wt%，增强纤维含量为15-45wt%，且增强纤维在热塑性树脂基体中呈现三维网络缠绕结构，加工助剂含量为5-10wt%。

热塑性树脂基体选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯、聚酰胺、热塑性聚氨酯、聚苯硫醚、聚砜、聚醚醚酮中的一种或者几种按比例混配成的聚合物合金。增强纤维选用玻璃纤维、碳纤维或者两种纤维混杂形成的混合纤维。加工助剂选用增塑剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、阻燃剂、耐磨剂中的一种或几种所组成的混合助剂。

储水式电热水器内胆的成型方法，其包括以下步骤：1)成型前准备：①对粉状或粒状长纤维增强热塑性复合材料进行检验、干燥，并清洗注塑机料筒；②对内嵌件进行预热，并准备注塑模具。2)注射过程：①将干燥处理后的粉状或粒状长纤维增强热塑性复合材料倒入所述注塑机料筒中，并在注塑机中将长纤维增强热塑性复合材料加热到230℃以上熔融成液体；②将熔融液体经100～201MPa高压注射到密闭的注塑模模腔内，并在注塑模内保压3分钟；③经过冷却定型后开模、推出得到一内胆单体；④对注塑模具重新进行清洗，然后重复上述步骤2）和步骤3），得到另一内胆单体。3)塑件后处理：①对两内胆单体进行去除凝料以及表面毛刺处理；②对两内胆单体进行退火、调湿处理。4)组装成型：①运用震动摩擦焊接技术将注塑得到的两内胆单体沿轴向对称焊接在一起；②采用精铸或冲压成型制作得到的悬挂件，与两内胆单体的侧向卡口采用所述螺栓连接或快装卡扣连接，最终成型。

所述4)步骤中，振动摩擦焊接是指在两内胆单体连接处之间施加压力的状态下，通过震动焊接头左右振动产生摩擦热溶化树脂，然后停止振动，加压固化，使两内胆单体结合的焊接方法。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明使用的长纤维增强热塑性复合材料由于具有强度高、刚性大、比重低、翅曲变形小、部件尺寸稳定、吸水吸潮低、耐低温冲击韧性、耐化学溶剂腐蚀、阻燃性、绝缘性能、可以100%回收再循环利用等优异性能，大幅度延长了储水式电热水器内胆的使用寿命、减轻了自身重量、降低了生产、运输与组装成本。2、本发明由于采用精密注塑成型方法，一次成型，工艺简单、成型周期短且内胆仅有周向一处焊接接口，更重要的是接口部位采用迷宫式水封设计，大大优于金属材料单面焊接的强度及可靠性，成型后不需表面处理及涂覆工序。3、本发明由于使用了新型材料、采用了新的加工成型方法，大幅度减少了生产能耗，整个生产过程及环境较之前金属材料更适合国家对环保性的要求，极大幅度提高了生产能力及生产效率，降低了制造成本。更重要的是解决了现有国内外采用不锈钢或金属内嵌搪瓷工艺制作生产的储水式电热水器内胆存在的缺点和不足之处。

附图说明

图1是本发明的储水式电热水器内胆的结构示意图

图2是本发明的内胆单体的外侧结构示意图

图3是本发明的内胆单体的右视示意图

图4是本发明焊接处溢胶槽结构示意图

图5是本发明的内胆单体的成型工艺过程示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

如图1所示，本发明的储水式电热水器内胆包括沿轴向对接在一起的左内胆单体1和右内胆单体2。由于左内胆单体1和右内胆单体2为对称结构，故仅以左内胆单体1为例进行说明。

如图2所示，左内胆单体1为一端敞口，另一端设置有端盖的圆筒形结构。左内胆单体1的端盖中心位置处开设有一加热管连接口3。左内胆单体1外壁前端且靠近端盖处设置有一侧向卡扣4，侧向卡扣4采用螺栓连接或快装卡扣连接一金属悬挂件5(如图1所示)，以使金属悬挂件5与左内胆单体1紧密结合，保证电热水器整体的安装强度要求。左内胆单体1外壁上端且靠近敞口端处设置有一进出水口内嵌件6，进出水口内嵌件6为水暖建材行业所用通用嵌件，可方便与民用供水系统相连，安装简单方便。左内胆单体1采用传统外形，不同的是为了避免受脉冲压力及自重影响而变形，在左内胆单体1外壁上均匀设置有若干周向加强主筋7和轴向加强辅筋8。

如图3所示，左内胆单体1的敞口端连接处采用迷宫式水封9，以保证密封要求。如图4所示，为了保证外形美观，左内胆单体1的敞口端连接处两侧开设有溢胶槽10。

如图5所示，本发明还提供一种上述储水式电热水器内胆的精密注塑成型方法，该方法包括以下步骤：

1)成型前准备

①对粉状或粒状长纤维增强热塑性复合材料进行检验、干燥，并清洗注塑机料筒；

②对内嵌件6进行预热，并准备注塑模具。

2)注射过程

①将干燥处理后的粉状或粒状长纤维增强热塑性复合材料倒入注塑机料筒中，并在注塑机中将长纤维增强热塑性复合材料加热到230℃以上直至熔融成液体；

②将熔融液体经100～201MPa高压注射到密闭的注塑模模腔内，并在注塑模内保压3分钟左右；

③经过冷却定型后开模、推出得到左内胆单体1；

④对注塑模具重新进行清洗，然后重复上述步骤2）和步骤3），得到右内胆单体2。

3)塑件后处理

①对左内胆单体1和右内胆单体2进行去除凝料以及表面毛刺处理；

②对左内胆单体1和右内胆单体2进行退火、调湿等处理。

4)组装成型

①运用震动摩擦焊接技术将注塑得到的左内胆单体1和右内胆单体2沿轴向对称焊接在一起。所谓振动摩擦焊接是指在两内胆单体连接处之间施加压力的状态下，通过震动焊接头左右振动产生摩擦热溶化树脂，然后停止振动，加压固化，使两内胆单体结合的焊接方法；

②采用精铸或冲压成型制作得到金属悬挂件5，并与左内胆单体1和右内胆单体2的侧向卡口4采用螺栓连接或快装卡扣连接，最终成型。

在上述实例中，本发明左内胆单体1和右内胆单体2的原材料均采用长纤维增强热塑性复合材料(LFT),这种复合材料是由热塑性树脂基体、增强纤维和加工助剂有机结合所得。其中，热塑性树脂基体含量为45-80wt%，热塑性树脂基体可以选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯、聚酰胺、热塑性聚氨酯、聚苯硫醚、聚砜、聚醚醚酮等聚合物中的一种或者几种聚合物按比例混配成的聚合物合金。增强纤维含量为15-45wt%，且在热塑性树脂基体中呈现三维网络缠绕结构，增强纤维可以选用玻璃纤维、碳纤维或者两种纤维混杂形成的混合纤维，复合材料中的增强纤维保留长度呈现较长尺寸，一般会在3-35mm范围。除此之外，复合材料中还需添加含量为5-10wt%的加工助剂，加工助剂可以选用增塑剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、阻燃剂、耐磨剂等助剂中的一种或几种助剂所组成的混合助剂。

下面列举一个具体实施例，以对本发明有进一步的了解。

实施例：一种用于储水式电热水器的长纤维增强热塑性聚碳酸酯(PC)复合材料内胆。长纤维增强热塑性聚碳酸酯(PC)复合材料是由45-80wt%聚碳酸酯、15-45wt%玻纤以及5-10wt%的混合加工助剂配制而成，长纤维增强热塑性聚碳酸酯(PC)复合材料粒子尺寸是10-25mm。

依据上述具体实施方式中精密注塑成型方法中的1)～4)步骤加工、组装储水式电热水器的长纤维增强热塑性聚碳酸酯(PC)复合材料内胆，其中2)步骤中长纤维增强热塑性聚碳酸酯(PC)复合材料经注塑机加热270-295℃。长纤维增强热塑性聚碳酸酯(PC)复合材料内胆中的纤维保留长度呈现较长，可以达到：6-23mm，并且形成相互缠结的三维网状结构特征，使长纤维增强热塑性聚碳酸酯(PC)复合材料新型内胆具有高强度、高刚性、高抗冲击性、耐高低温冲击性，高耐腐蚀性等优越性能。储水式电热水器长纤维增强热塑性聚碳酸酯(PC)复合材料新型内胆的物理及机械力学性能实验测试结果如下(如表1所示)：

表1.复合材料新型内胆的物理及机械力学性能实验测试结果

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种储水式电热水器内胆，其特征在于：它包括采用长纤维增强热塑性复合材料运用精密注塑成型方法加工成型的两内胆单体，两所述内胆单体为对称结构，每一所述内胆单体均为一端敞口，另一端设置有端盖的圆筒形结构，每一所述内胆单体的端盖中心位置处均开设有一加热管连接口；每一所述内胆单体外壁前端且靠近所述端盖处均设置有一侧向卡扣，每一所述侧向卡扣均连接一悬挂件；每一所述内胆单体外壁上端且靠近敞口端处均设置有一进出水口内嵌件，两所述内胆单体通过震动摩擦焊接技术沿轴向对称焊接在一起，每一所述内胆单体的所述敞口端连接处均采用能够保证密封要求的迷宫式水封设计。

2.如权利要求1所述的一种储水式电热水器内胆，其特征在于：每一所述内胆单体外壁上均均匀设置有若干周向加强主筋和轴向加强辅筋。

3.如权利要求1所述的一种储水式电热水器内胆，其特征在于：每一所述敞口端连接处两侧均开设有能够保证外形美观的溢胶槽。

4.如权利要求1所述的一种储水式电热水器内胆，其特征在于：所述长纤维增强热塑性复合材料是由热塑性树脂基体、增强纤维和加工助剂有机结合所得；所述热塑性树脂基体含量为45-80wt％，所述增强纤维含量为15-45wt％，且所述增强纤维在所述热塑性树脂基体中呈现三维网络缠绕结构，所述加工助剂含量为5-10wt％。

5.如权利要求4所述的一种储水式电热水器内胆，其特征在于：所述热塑性树脂基体选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯、聚酰胺、热塑性聚氨酯、聚苯硫醚、聚砜、聚醚醚酮中的一种或者几种按比例混配成的聚合物合金；所述增强纤维选用玻璃纤维、碳纤维或者两种纤维混杂形成的混合纤维；所述加工助剂选用增塑剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、阻燃剂、耐磨剂中的一种或几种所组成的混合助剂。

6.一种如权利要求1到5任一项所述的储水式电热水器内胆的成型方法，其包括以下步骤：

1)成型前准备

①对粉状或粒状长纤维增强热塑性复合材料进行检验、干燥，并清洗注塑机料筒；

②对内嵌件进行预热，并准备注塑模具；

2)注射过程

①将干燥处理后的粉状或粒状长纤维增强热塑性复合材料倒入所述注塑机料筒中，并在注塑机中将长纤维增强热塑性复合材料加热到230℃以上熔融成液体；

②将熔融液体经100～201MPa高压注射到密闭的注塑模模腔内，并在所述注塑模内保压3分钟；

③经过冷却定型后开模、推出得到一内胆单体；

④对注塑模具重新进行清洗，然后重复上述步骤2)和步骤3)，得到另一内胆单体；

3)塑件后处理

①对两内胆单体进行去除凝料以及表面毛刺处理；

②对两内胆单体进行退火、调湿处理；

4)组装成型

①运用震动摩擦焊接技术将注塑得到的两内胆单体沿轴向对称焊接在一起；

②采用精铸或冲压成型制作得到的悬挂件，与两内胆单体的侧向卡扣采用螺栓连接或快装卡扣连接，最终成型。

7.如权利要求6所述的储水式电热水器内胆的成型方法，其特征在于：所述4)步骤中，振动摩擦焊接是指在两内胆单体连接处施加压力的状态下，通过震动焊接头左右振动产生摩擦热溶化树脂，然后停止振动，加压固化，使两内胆单体结合的焊接方法。