CN104723525A

CN104723525A - 相变控温注射成型装备

Info

Publication number: CN104723525A
Application number: CN201510101102.7A
Authority: CN
Inventors: 杨卫民; 鉴冉冉; 阎华�; 焦志伟; 谢鹏程; 谭晶; 丁玉梅
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2015-06-24

Abstract

本发明公开了一种相变控温注射成型装备，主要由合模装置、注射装置、顶出装置、调模装置、注塑模、注塑模温度调节系统等部分组成，其中注塑模包括动模板、动模板模具、动模板模仁、相变材料、冷却通道、定模板模仁、定模板模具和定模板等；注塑模温度调节系统包括模温调节机、冷却通道、冷却介质和相变材料等，由模温调节机控制模具温度，在模具内开设孔或槽并加入相变材料，使用微胶囊封装的相变材料。本发明将相变控温技术应用到注塑模温度调节系统中，由于相变材料相变过程的恒温特性会减少温度波动，提高均匀性并且降低能耗、节能环保，制品成型质量更优；由于相变材料发生相变时间较短且迅速吸收大量热量，提高了冷却时间，缩短了成型周期。

Description

相变控温注射成型装备

技术领域

本发明属于注射成型领域，具体涉及一种相变控温注射成型装备。

背景技术

注塑模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却液通道，一般为水通道或油通道，通过模温调节机调节冷却介质的温度。也可在模具内插入加热棒或加热套来获得较高的温度。但是冷却液从模具一侧进从模具另一侧出的过程中，使得进出口模具温度不一致，降低了型腔壁的均匀性，影响制品成型质量。现有专利(专利号：02105482.7)提出的金属模温度调节装置，将多进出口改为单一进出口，但是进出口温度不均匀性依然存在。

同时，在对冷却液温度调节时也消耗大量的能量，不利于高效节能、绿色环保。相变蓄热作为一种重要的节能技术，被应用在航天、建筑、军事、服装等领域，它利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，蓄能密度大，蓄热装置简单、体积小，而且在蓄热过程中相变材料接近于恒温，容易实现对象的恒温控制。在专利(专利号：201110273000.5)中提到一种相变蓄热智能控温墙体材料，具有节能环保，温度恒定的效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决注塑模温度冷却不均的问题及满足节能环保高效的要求，提出一种相变控温注射成型装备。

为达到上述目的的技术方案为：通过利用相变材料在发生相变过程中自身迅速产生大量的相变潜热且温度恒定的特性，减少模具温度波动，提高均匀性并且减少能耗，对模具型腔起到均匀冷却的作用。

采用上述技术方案的相变控温注射成型装备主要有合模装置、注射装置、顶出装置、调模装置、注塑模、注塑模温度调节系统等部分组成，其中注塑模包括动模板、动模板模具、动模板模仁、相变材料、冷却通道、定模板模仁、定模板模具和定模板等。

采用上述技术方案的相变控温注射成型装备的注塑模温度调节系统包括模温调节机、冷却通道、冷却介质和相变材料等。其特点在于由模温调节机控制模具温度，且在模具内开设孔或槽并加入相变材料，通过其发生相态变化以减少温度波动，提高均匀性并且减少能耗。当熔体注入型腔后，由于熔体温度很高，使得模具温度升高，进而使模具中的相变材料发生相态变化，例如由固相到液相转变，同时在吸收大量的热能量过程中保持其温度恒定，起到保温蓄热作用，降低模具温度的波动，从而辅助冷却通道的冷却液，使模具温度下降，起到调节模温的作用。

为达到上述技术方案，需根据模具冷却系统的要求合理选择具有合适相变温度的相变材料。根据不同的要求，相变材料可灵活更换。

本发明相变控温注射成型装备，加入相变材料的孔和槽应保持合适的密封性，以免相变材料为液相或气相造成泄漏。也可使用微胶囊封装的相变材料，由于微胶囊外壳始终保持固态，相变材料在微胶囊内发生相态变化，效果更优，也降低了密封要求。

本发明相变控温注射成型装备的注塑模温度调节系统中所使用的相变材料可为有机或无机相变材料，应尽可能满足：(1)熔化潜热高，使其在相变中能贮藏或放出较多的热量；(2)相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少；(3)有合适的相变温度，能满足需要控制的特定温度；(4)导热系数大，密度大，比热容大；(5)相变材料无毒，无腐蚀性，成本低，制造方便。

本发明相变控温注射成型装备模具中放置相变材料的孔或槽的大小、形状及位置应根据实际冷却需要合理选择。

本发明相变控温注射成型装备，可将模具内冷却介质带走的热量引入到上料系统中，起到预热原料的作用，充分减少热能耗散。

本发明相变控温注射成型装备的模具冷却水道也可采用空气冷却，减少水冷出现管内结垢的能量损耗等。

本发明的有益效果是：将相变控温技术应用到注塑模温度调节系统中，由于相变材料相变过程的恒温特性会减少温度波动，提高均匀性并且降低能耗、节能环保，制品成型质量更优；采用空气冷却及冷却介质二次利用，也更加节能环保；由于相变材料发生相变的时间较短且迅速吸收大量热能量，提高了冷却时间，缩短了成型周期。

附图说明

图1为本发明相变控温注射成型装备的注塑机示意图；

图2为本发明相变控温注射成型装备的注塑模示意图；

图3为本发明相变控温注射成型装备的注塑模相变控温原理图；

图4为本发明相变控温注射成型装备的相变材料温度特性曲线。

图中：1.顶出装置，2.调模装置，3.注塑模温度调节系统，4.合模装置，5.注射装置。

其中，3-1.动模板，3-2.动模板模具，3-3.动模板模仁，3-4.相变材料，3-5.冷却通道，3-6.定模板模仁，3-7.定模板模具，3-8.定模板。

具体实施方式

本发明相变控温注射成型装备的注塑机及注塑模如图1和图2所示。该注射成型装备有合模装置4、注射装置5、顶出装置1、调模装置2、注塑模温度调节系统3等部分组成。其中注塑模包括动模板3-1、动模板模具3-2、动模板模仁3-3、相变材料3-4、冷却通道3-5、定模板模仁3-6、定模板模具3-7和定模板3-8等。该注塑模温度调节系统3包括模温调节机、冷却通道3-5、冷却介质和相变材料3-4等，由模温调节机控制模具温度。在定模板模具3-7和动模板模具3-2或动模板模仁3-3和定模板模仁3-6内分别开设孔或槽，并在孔或槽中加入相变材料3-4，通过其发生相态变化以减少温度波动，提高均匀性并且减少能耗。当熔体注入型腔后，由于熔体温度很高，使得模具温度升高，进而使模具中的相变材料3-4发生相态变化，例如由固相到液相转变，同时在吸收大量的热能量过程中保持其温度恒定，起到保温蓄热作用，降低模具温度的波动，从而辅助冷却通道3-5的冷却液，使模具温度下降，起到调节模温的作用。相变材料3-4的位置、排列及个数根据注塑模模温控制的实际需要确定，其注塑模相变控温原理图如图3(a～d)所示，其中(a)、(b)和(c)、(d)相变材料3-4的排布及个数不同，(a)、(c)代表锁模后熔体进入型腔时，相变材料3-4发生相变吸收热量，使制品迅速冷却，(b)、(d)代表制品冷却结束的开模过程，其相变材料温度特性曲线如图4所示。

基于本发明的相变控温注射成型装备，将模具的冷却介质带走的热量引入到上料系统中，起到预热原料的作用，充分减少热能耗散。

以上所述为本发明的具体设备及工艺情况，配合各图予以说明。但是本发明并不局限于以上所述的具体设备及工艺过程，任何基于上述所说的对于相关设备修改或替换，任何基于上述所说的对于相关工艺的局部调整，只要在本发明的精神领域范围内，均属于本发明。

Claims

1.相变控温注射成型装备，其特征在于：主要由合模装置、注射装置、顶出装置、调模装置、注塑模、注塑模温度调节系统等部分组成，其中注塑模包括动模板、动模板模具、动模板模仁、相变材料、冷却通道、定模板模仁、定模板模具和定模板等；注塑模温度调节系统包括模温调节机、冷却通道、冷却介质和相变材料等，由模温调节机控制模具温度，且在模具内开设孔或槽并加入相变材料。

2.根据权利要求1所述的相变控温注射成型装备，其特征在于：使用微胶囊封装的相变材料。