CN104487226A - 真空注射成型设备及使用该设备的注射成型方法 - Google Patents

Abstract

一种真空注射成型设备，根据本发明的一个实施例，其包括：第一模具，其被连接到注射喷嘴以接收树脂；第二模具，其与第一模具结合以形成注射腔；第一和第二密封元件，它们围绕在第一模具及第二模具的接触面外侧，并且它们密切接触从而连接在一起；以及真空泵，其通过排出注射腔内的气体而形成注射腔的真空状态，其中气体排出路径被形成为通过第一密封元件和/或第二密封元件连接到注射腔，且真空泵通过气体排出路径排出注射腔的气体。

Description

真空注射成型设备及使用该设备的注射成型方法

技术领域

本发明涉及一种将高压气体注入真空状态的注射腔且继而注入树脂以形成产品的真空注射成型设备及使用该设备的注射成型方法。

背景技术

通常注射成型设备是塑料成型设备的一种，且为加热及熔化被除湿及干燥的树脂并将树脂注入模具，且冷却树脂以凝固来形成成型产品的机械设备。

具体而言，作为原材料的固态树脂通过使用电热、机械摩擦热等被熔化，且熔化的树脂被注入具有需求形状的模具中，且继而凝固以形成具有需求形状的成形产品。

然而，在这样的注射成型设备中，当树脂经过高温塑性加工且然后被注入大气压的注射腔时，水分被蒸发从而阻碍树脂的流动及树脂粘附于模具，从而表面特性可能被损坏。

为了解决这个问题，存在减少树脂中包含的水的方法。更为具体地，一种干燥树脂的方法被使用，该方法被用于在高温下持续较长时间的注射成型中。

然而，对于这种方法，专门制造的干燥设备是必要的，且该设备造成高的初始成本且也消耗大量的电，从而制造成本增加且产品成本也增加。

此外，由于树脂不能由干燥设备的干燥过程完全地干燥，且水在成形过程中蒸发，这可能会造成产品外部形状的变形及质量问题。

此外，由于重复的成形工艺，异物或气体可能会留在形成注射腔的模具内，模具需要经常清洁且这增加了维护成本并降低了生产率。

发明内容

技术问题

本发明尽力提供一种真空注射成型设备，其当高温熔化的树脂被注入时，大气压的注射腔被加压以便阻止树脂中的水分被蒸发，且以便在注射成型前除去模具内的异物及气体，且以便在其内部制成真空状态，并且高压气体被注入从而模具及成型产品彼此不接触，因此提高了成型产品的外部质量；以及提供了一种使用该设备的注射成型方法。

技术解决方法

根据本发明实施例的真空注射成型设备包括：第一模具，其被连接到注射喷嘴并且被供给树脂；第二模具，其与第一模具结合以形成注射腔；第一密封元件及第二密封元件，它们围绕在第一模具及第二模具的接触面外侧且彼此面对以彼此接触；以及真空泵，其排出注射腔内的气体以在注射腔内形成真空状态。气体排出通道被设置以通过第一密封元件及第二密封元件中的一个或多个与注射腔相通，且真空泵通过气体排出通道排出注射腔内的气体。

第一密封元件及第二密封元件可以通过固定夹具被固定到第一模具及第二模具，并且固定夹具可以围绕且夹紧第一密封元件与第二密封元件的接触部的外表面，使得第一密封元件及第二密封元件的接触面被密封。

第一密封元件及第二密封元件的接触模具的部分可以由具有抗热性的聚氨酯材料制成，并且第一密封元件及第二密封元件的彼此接触的部分可以由硅材料制成。

真空注射成型设备还包括气体喷嘴，其被设置在注射喷嘴上并且通过注射喷嘴将高压气体注入注射腔内。

注射喷嘴可以包括被设置为与第一模具相通的头部、从头部沿着长度方向被拉伸而被形成的主体部以及被设置为贯通头部及主体部的状态的供给管。气体喷嘴被设置为在头部和主体部之间与供给管相通。

高压气体可以为压力在30巴及40巴之间的空气或二氧化碳。

气体排出通道可以被形成在第一密封元件及第二密封元件的其中之一上。

根据本发明的实施例的注射成型方法，包括：将第二模具结合到第一模具以在它们中间形成注射腔；使用真空泵除去注射腔内的异物及气体且接着在注射腔内形成真空；通过连接到注射喷嘴的气体喷嘴将高压气体注入注射腔内；通过注射喷嘴将树脂注入注射腔内；凝固注入注射腔内的树脂；以及从第一模具及第二模具分离凝固的树脂以完成成型产品。

有益效果

根据本发明，由于在注射成型前通过真空泵除去了注射腔的异物及气体，因此能够增加用来清洁模具的清洁周期，从而使得维护成本降低及生产率提高。

另外，由于注射腔被维持在真空状态，在形成成型产品中保持压力及冷却的效果能够被获得。

另外，由于在大气压状态的注射腔被加压到预定压力，从而使得当树脂被注射时水分的蒸发被抑制，因此，产品的外部质量能够被提高，且回收物能够被重复利用而不用使用减湿器及干燥机，从而使得制造成本能够被降低。

此外，由于气体通过被连接到注射喷嘴的气体喷嘴而不是通过为了将气体注射到注射腔内的模具内的单独的气体通道被注射，工作流程能够被减少且工作性能及生产率能够被提高。

附图说明

图1是示意性地示出了根据本发明的实施例的真空注射成型设备的剖视图；

图2是根据本发明的实施例的第一密封元件及第二密封元件被施加到的真空注射成型设备的模具的剖视图。

图3是根据本发明的实施例的注射成型设备的气体喷嘴的部分的剖视图；

图4是用于说明使用根据本发明的实施例的真空注射成型设备的注射方法流程图。

附图标记

1：真空注射成型设备

101：第一模具

1011：固定侧板

1013：系杆

1015：注射孔

103：第二模具

1031：移动侧板

1033：冷却水通道

105：注射腔

30：漏斗

50：注射喷嘴

501：头部

503：主体部

505：供给管

70：熔化设备

90：螺旋部件

110：第一密封元件

130：第二密封元件

150：固定夹具

170：真空泵

190：气体喷嘴

210：聚氨酯材料

230：硅材料

300：气体排出通道

S100：使用真空注射成型设备的注射成型方法

具体实施方式

本发明的实施例将在下文中参考附图具体描述。

图1是示意性地示出了根据本发明的实施例的真空注射成型设备的剖视图，及图2是根据本发明的实施例的第一密封元件及第二密封元件被施加到的真空注射成型设备的模具的剖视图。

参考图1及图2，根据本发明的实施例的真空注射成型设备1(在下文中称作‘真空注射成型设备1’)为将熔化的树脂注入形成在模具内的注射腔105中并且冷却及凝固(固化)以形成成型产品的注射成型设备，并且包括第一模具101及第二模具103。

具体而言，真空注射成型设备1包括被连接到注射喷嘴50以被供给树脂的第一模具101以及与第一模具101结合以在它们中间形成注射腔105的第二模具103。

典型地，真空注射成型设备1的第一模具101可以为固定模具，且第二模具103可以为移动模具。此时，固定模具可以为接收熔化的树脂且形成成型产品的外部的一侧的模具，且移动模具可以为结合固定模具，即，第一模具101，以形成成型产品的外部的另一侧的模具。具体而言，第一模具101被安装到固定侧板1011且被供给来自漏斗30的树脂以形成成型产品的外部的一侧，且第二模具103被安装到能够沿着固定侧板1011的系杆1013移动的移动侧板1031且与第一模具101结合以形成成型产品的外部的另一侧。此时，被安装到固定侧板1011的第一模具101以及被安装到移动侧板1031的第二模具103的结合内表面可以形成通过注射喷嘴50接收熔化树脂且形成成型产品的注射腔105。另外，注射孔1015可以被形成在第一模具101内，通过该注射孔1015树脂被从漏斗30供给到注射腔105中，冷却及固化被注入注射腔105的树脂的冷却水通道1033可以形成在第二模具103中。

此外，真空注射成型设备1包括第一密封元件110及第二密封元件130。具体而言，真空注射成型设备1包括在围绕第一模具101与第二模具103彼此接触的接触部的外侧的状态中彼此面对以彼此接触的第一密封元件110及第二密封元件130。

典型地，参考图1及图2，第一密封元件110及第二密封元件130可以由双材料形成。这里，根据施加位置，双材料可以由不同材料形成。具体而言，第一密封元件110及第二密封元件130在与模具接触的部分可以由具有抗热性的聚氨酯材料210制成，且第一密封元件110及第二密封元件130在彼此接触的部分可以由硅材料制成。然而，用于连接到第一模具101及第二模具103的结构、形状、材料等可以根据使用中的需求而变化。

另外，至少通过第一密封元件110及第二密封元件130的其中之一与注射腔105连通的气体排出通道300被设置。例如，气体排出通道300可以被形成于第一密封元件110及第二密封元件130的至少一个上。

参考图1及图2，气体排出通道300可以被形成为与注射腔105相通以使用真空泵170排出由第一模具101及第二模具103结合而形成的注射腔105内的气体。

另外，参考图1及图2，真空注射成型设备1的第一密封元件110及第二密封元件130可以由固定夹具150固定。

典型地，被配置于第一模具101及第二模具103的外围以在彼此面对的状态中彼此接触的第一密封元件110及第二密封元件130通过固定夹具150被固定，固定夹具150被形成为围绕且夹紧第一密封元件110及第二密封元件130的接触部的外表面，从而使得第一密封元件110及第二密封元件130的接触面被密封。

另外，参考图1及图2，真空注射成型设备1包括真空泵170，以通过排出注射腔105内的气体在注射腔105内形成真空状态。

真空泵170通过气体排出通道300排出注射腔105内的气体以在注射腔105内形成真空。

典型地，真空泵170通过管子被连接到气体排出通道且使用泵的抽吸功能排出注射腔105内的气体。此外，真空泵170也可以使用抽吸作用执行除去由于重复操作留在注射腔105内的物质的功能。然而，真空泵170可以由能够执行相同功能的不同的设备及方法代替。

图3是真空注射设备1的气体喷嘴190被施加的部位的剖视图。

参考图3，真空注射成型设备包括气体喷嘴190。具体而言，气体喷嘴190被设置到注射喷嘴50上并通过注射喷嘴50将高压气体注入注射腔105内。

作为例子，注射喷嘴50可以包括被设置为与第一模具101相通的头部501，从头部501沿着纵向方向延伸的主体部503，以及被形成为贯通头部501及主体部503且熔化的树脂通过其被供给的供给管505。气体喷嘴190在注射喷嘴50的头部501及主体部503之间被连接到供给管505。此时，在头部501及主体部503之间的供给管505的部分可以被形成为内径变小然后变大的文丘里管的形状。此时，供给管505可以具有通过在供给管505内造成压差来增强树脂流动性的形状，即，两端宽中间部分狭窄的形状。气体喷嘴190被连接至具有文丘里管形状的供给管505的中部。根据此结构，当树脂通过文丘里管形状的供给管505时，树脂的速度迅速地增大且同时压力迅速地减小(伯努利定律：流体的速度增大的同时压力减小，并且相反地，流体速度减小的同时压力增大)，从而树脂及气体能够被均匀地混合。此时，从气体喷嘴190供给的高压气体可以是具有在30巴至40巴之间的压力的空气或二氧化碳。然而，这可能根据使用需要而改变。

另外，控制单元(未显示)可以被设置于气体喷嘴190外。

典型地，气体喷嘴190可以根据控制单元的控制指令将高压气体注入真空注射成型设备的注射腔105以起到加压注射腔105的作用。因此，控制单元可以包括用于执行允许气体喷嘴190起到此作用的功能的驱动设备，以及控制这些设备的控制器。然而，控制单元可以包括用于真空注射成型设备1的整体控制而不是局限于气体喷嘴190的控制的单元，并且这可以根据使用需求而改变。

同时，图4是使用真空注射成型设备1的注射成型方法S100的流程图。

在下文中，使用上述真空注射成型设备1的注射成型方法S100(在下文中被称作注射成型方法S100)将被描述。在注射成型方法S100的描述中，对于真空注射成型设备1的部件，相同的附图标记将会被使用，并且相同或者类似的部件的描述将会简短或者被省略。

参考图1和图4，注射成型方法S100包括第二模具103被结合到第一模具101以在它们中间形成注射腔105的步骤S10。

如果移动侧板1031沿着系杆1013朝固定侧板101移动，第二模具103被结合到第一模具101从而成型产品被形成在其中的空间，即，注射腔105，被形成。

继而，注射成型方法S100包括使用真空泵除去注射腔105内的异物与气体并且接着在注射腔105内形成真空状态的步骤S20。

通过第二模具103及第一模具101的结合形成注射腔105，并且通过管子被连接到形成在密封元件内的气体排出通道300的真空泵170与注射腔105相通，以便除去注射腔105内的异物及气体且形成真空状态。

继而，注射成型方法S100包括将高压气体通过被连接到注射喷嘴50的气体喷嘴190注入注射腔105的步骤S30。

典型地，被注入注射腔105内的高压气体可以起到使得成型产品的外部表面不直接接触注射腔105的内部表面的垫子的作用。

继而，注射成型方法S100包括通过注射喷嘴50将树脂注入注射腔105内的步骤S40。

从漏斗30供给的固态树脂在注射喷嘴50内由熔化设备70熔化，且熔化的树脂通过螺旋部件90经由与第一模具101相通的注射喷嘴50注入注射腔105内。具体而言，当被设置在注射喷嘴50的中部的螺旋部件90旋转时，将从漏斗30供给的固态树脂移向第一模具101。此时，固态树脂通过设置在注射喷嘴50外围的熔化设备70被熔化并且接着通过螺旋部件90的旋转产生的压力被注入注射腔105内。

继而，注射成型方法S100包括将被注入注射腔105内的树脂凝固的步骤S50。

如果注射腔105完全地被树脂填充满，冷却水被供给到形成在第二模具103的冷却水通道1033，使得树脂被凝固。

最后，注射成型方法S100包括将凝固的树脂从第一模具101及第二模具103分离以完成成型产品的步骤S60。

如果注入注射腔105内的树脂完全地凝固，移动侧板1031向后移动使得第二模具103从第一模具102分离以形成成型产品。

同样地，由于在注射成型前异物及气体被真空泵从注射腔105除去，因此，清洁模具的周期能够被减小，从而维护成本降低且生产率提高。

另外，由于注射腔105能够被维持在真空状态，因此，在形成成型产品中保持压力及冷却的效果能够被获得。

另外，由于在大气压状态的注射腔105被加压到预定压力使得当树脂被注射时水分的蒸发被抑制，产品的外部质量能够被提高且回收物能够被重复利用，而不用使用减湿器及干燥机，从而制造成本能够被降低。

此外，由于气体通过被连接到注射喷嘴50的气体喷嘴190而不是通过为了将气体注射到注射腔105内的模具内的单独的气体通道被注射，因此，工作流程能够被减少且工作性能及生产率能够被提高。

虽然此发明被描述为与目前被认为实用典型的实施例相关，但应理解为本发明不局限于上述实施例，然而，相反，其意在覆盖包含于从属权利要求的精神与范围内的多种变形及等同设置。

工业适用性

本发明涉及一种真空注射成型设备及方法，且能够被应用到不同产品的注射成型，因此，本发明具有工业适用性。

Claims (8)

1.一种真空注射成型设备，其包括：

第一模具，其被连接到注射喷嘴并且被供给树脂；

第二模具，其与所述第一模具结合以形成注射腔；

第一密封元件和第二密封元件，它们围绕在所述第一模具及所述第二模具的接触面外侧，且彼此面对以彼此接触；以及

真空泵，其排出所述注射腔内的气体以在所述注射腔内形成真空状态；

其中，气体排出通道被设置为通过所述第一密封元件和所述第二密封元件中的一个或多个与所述注射腔相通，并且

其中，所述真空泵通过所述气体排出通道排出所述注射腔内的气体。

2.根据权利要求1所述的真空注射成型设备，其中，所述第一密封元件及所述第二密封元件通过固定夹具被固定到所述第一模具及所述第二模具上，并且所述固定夹具围绕且夹紧所述第一密封元件与所述第二密封元件的接触部的外表面，使得所述第一密封元件及所述第二密封元件的接触面被密封。

3.根据权利要求1所述的真空注射成型设备，其中，所述第一密封元件及所述第二密封元件的接触模具的部分由具有抗热性的聚氨酯材料制成，所述第一密封元件及所述第二密封元件的彼此接触的部分由硅材料制成。

4.根据权利要求1所述的真空注射成型设备，还包括气体喷嘴，所述气体喷嘴被设置在所述注射喷嘴上，并且通过所述注射喷嘴将高压气体注入所述注射腔内。

5.根据权利要求4所述的真空注射成型设备，其中，所述注射喷嘴包括被设置为与所述第一模具相通的头部、从所述头部沿着长度方向被拉伸而形成的主体部以及被设置为贯通所述头部及所述主体部的状态的供给管，其中，所述气体喷嘴被设置为在所述头部和所述主体部之间与所述供给管相通。

6.根据权利要求4所述的真空注射成型设备，其中，所述高压气体为压力在30巴和40巴之间的空气或二氧化碳。

7.根据权利要求1所述的真空注射成型设备，其中，所述气体排出通道被形成在所述第一密封元件和所述第二密封元件的其中之一上。

8.一种注射成型方法，包括：

将第二模具结合到第一模具以在它们中间形成注射腔；

使用真空泵除去所述注射腔内的异物及气体，并且接着在所述注射腔内形成真空；

通过连接到注射喷嘴的气体喷嘴将高压气体注入所述注射腔内；

通过所述注射喷嘴将树脂注入所述注射腔内；

凝固注入所述注射腔内的树脂；以及

从所述第一模具及所述第二模具分离凝固的树脂以完成成型产品。