CN106985338A - 基于急冷急热高光无痕注塑的微发泡工艺 - Google Patents

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Abstract

一种基于急冷急热高光无痕注塑的微发泡工艺，该工艺包括如下步骤，步骤S1，关模升温，利用模具温控系统对模具进行快速加温，使所述模具温度迅速上升到高分子材料玻璃化转变温度Tg以上；步骤S2，熔融，将原材料送入注塑机筒中加热熔融，形成热熔胶；步骤S3，溶解，通入超临界流体并搅拌，使所述热熔胶与超临界流体均匀混合，形成单相熔体；步骤S4，注塑，将所述单相熔体注入急速升温的模具中进行注塑成型；步骤S5，冷却，利用所述模具温控系统对模具进行快速冷却，使模具温度迅速下降到树脂变形的温度以下，以冷却成型制品；步骤S6，开模顶出制品。本发明相比现有技术，能得到尺寸稳定、重量轻、高质量外观品质的塑胶制件。

Description

基于急冷急热高光无痕注塑的微发泡工艺
技术领域
本发明涉及注塑领域，尤其涉及一种基于急冷急热高光无痕注塑的微发泡工艺。
背景技术
相对于普通注塑而言，微发泡注塑技术在成型相同类型制品时，能大大降低成型所需的合模力，降低生产成本，降低成型能耗，因而，在现有技术中使用越来越广泛。
如申请号为CN101746014A的中国发明专利《一种微发泡注射成型机及其成型工艺》公开的微发泡工艺，该工艺先将塑料原材料通过螺杆旋转输送到储料区，输送过程中原材料被熔融，在熔融的塑料进入储料区后，向储料区注入气体，以形成均相溶液，然后将均相溶液注射冷却定型，完成模具制作。
该微发泡工艺解决了以往普通注塑周期长、成型的制品尺寸稳定性差、制品不够轻质等问题，但该方法不适用于透明部件，因为外观的局限，只能常常用于非外观件上。
急冷急热高光无痕注塑成型技术采用特殊的速冷速热温控设备，能在减轻翘曲和缩痕、缩短成型周期的同时，有效消除产品表面溶接线、溶接痕、波纹及银丝纹，彻底解决塑料产品的表面缩水现象，并使产品表面光洁度达到镜面水平，几乎完全再现模具的表面状态，达到无痕的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状而提供一种既能有效减小能耗，加快成型周期，保证制品尺寸稳定性，又能适用于透明部件等要求的微发泡工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于急冷急热高光无痕注塑的微发泡工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤，
步骤S1，据工艺需求时机对模具升温，利用模具温控系统对模具进行快速加温，使所述模具温度迅速上升到高分子材料玻璃化转变温度Tg以上；
步骤S2，熔融，将原材料送入注塑机筒中加热熔融，形成热熔胶；
步骤S3，溶解，通入超临界流体并搅拌，使所述热熔胶与超临界流体均匀混合，形成单相熔体；
步骤S4，注塑，将所述单相熔体注入快速升温后的模具中进行注塑成型；
步骤S5，冷却，利用所述模具温控系统对模具进行快速冷却，使模具温度迅速下降到树脂变形的温度以下，以冷却成型制品；
步骤S6，开模顶出制品。
进一步的，所述步骤S1的升温是通过向模具通入高温水或蒸汽来完成；所述步骤S5的冷却是通过向模具打入高压冷却水来完成。模具升温到接近树脂熔融状态温度，能够保持注射进来的熔体处于粘流状态，成型时没有汇线，表面品质良好，而注塑完成后再对模具进行急速冷却，能加快树脂的固化速度，缩短成型周期，解决翘曲、下陷问题；若是模具表面是蚀纹处理，则会因为模具的高温使得注塑时在塑胶表面形成一层高密度的薄膜，进而使得产品表面纹理更加清晰美观。
进一步的，在进行步骤S3之前，还进行了步骤S30，将所需气体通入超临界流体控制系统处理，得到超临界流体，并将所述超临界流体输入到超临界流体射入界面。
进一步的，所述步骤S3的溶解包括所述超临界流体射入界面将超临界流体注入机筒内，机筒内的螺杆将超临界流体切碎，在螺杆的搅拌下与所述热熔胶充分溶解，形成单相熔体。
进一步的，所述步骤S2的熔融包括将原材料经注塑机筒上的输入口输入，在机筒内的螺杆带动下送入机筒下游，输送过程中对机筒进行加热，以将原材料熔融。
进一步的，所述步骤S4的注塑包括通过所述注塑机上的封闭式喷嘴将单相熔体射入模具内，超临界流体在模具内的低压环境下持续产生细胞，直至步骤S5冷却成型。
基于急冷急热高光无痕注塑的微发泡工艺的系统，包括注塑系统、与注塑系统后端相连的微发泡系统、与所述注塑系统前端相连的合模系统，其特征在于：还包括模具温控系统，与所述合模系统相连，用于对合模系统进行快速升温和急速降温。
进一步的，所述模具温控系统为高光无痕机，包括冷却水部分、水质调节部分、空压机部分；
所述冷却水部分提供供所述合模系统快速升温或急速降温的水源；
所述水质调节部分用于将硬水转成软水；
所述空压机部分提供向所述合模系统输入水源的动力。
进一步的，所述微发泡系统包括气体供应系统、超临界流体控制系统、超临界流体射入界面；
所述气体供应系统提供所需气体，并输送至超临界流体控制系统；
所述超临界流体控制系统对输入的气体进行处理，产生超临界流体，并输送至超临界流体射入界面；
所述超临界流体射入界面与所述注塑系统前端的注入装置相连，提供超临界流体至所述注塑系统内。
进一步的，所述注塑系统为普通注塑机，包括入料部、搅拌部、射胶部；
所述入料部为位于所述注塑机简体上的输入口，供原材料输入；
所述搅拌部位于机筒内部，用于将所述超临界流体切碎，并与经熔融的原材料搅拌混合均匀，形成单相熔体；
所述射胶部位于机体末端，并伸入所述合模系统内，用于射出单相熔体。
与现有技术相比，本发明的优点在于：将MuCell微发泡技术与急冷急热高光无痕注塑技术结合，能充分发挥各自的优点，使得在设计塑件壁厚时，只需考虑发挥材料的最大功能，而无用担心注塑成型的工艺问题。利用MuCell微发泡的泡孔成长代替注塑机保压阶段，制作出的零件尺寸稳定性强，成型周期更短，翘曲变形更小；成型时模具接近树脂熔融的温度使得塑胶表面形成一层致密的塑胶模，并在成型后对模具进行迅速降温，使产品冷却，能进一步减小成品的翘曲变形，这样就会形成没有结合线且表面高光亮的产品，解决微发泡无法用于透明部件的难题。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细描述。
本发明将微发泡技术同急冷急热高光无痕技术结合，用于注塑，以提高产品的成品率、尺寸稳定性、降低原料消耗，并解决塑胶成型件的外观质量问题，达到产品的高质量的外观。其具体工艺方式如下：
步骤S1，据工艺需求时机对模具升温，利用模具温控系统对模具进行快速加温，使所述模具温度迅速上升到高分子材料玻璃化转变温度Tg以上；
步骤S2，熔融，将原材料送入注塑机筒中加热熔融，形成热熔胶；
步骤S3，溶解，通入超临界流体并搅拌，使所述热熔胶与超临界流体均匀混合，形成单相熔体；
步骤S4，注塑，将所述单相熔体注入快速升温的模具中进行注塑成型；
步骤S5，冷却，利用所述模具温控系统对模具进行快速冷却，使模具温度迅速下降到树脂变形的温度以下，以冷却成型制品；
步骤S6，开模顶出制品。
在步骤S1中，通过高光无痕机向模具内通入高温水或蒸汽来快速提高模具的温度；在步骤S5中，通过高光无痕机向模具内打入高压冷却水来实现急速降温。模具升温到接近树脂熔融状态温度，能够保持注射进来的熔体处于粘流状态，保证成型时没有汇线，表面品质良好，而注塑完成后再对模具进行急速冷却，能加快树脂的固化速度，缩短成型周期，解决翘曲、下陷问题；若是模具表面是蚀纹处理，则会因为模具的高温使得注塑时在塑胶表面形成一层高密度的薄膜，进而使得产品表面纹理更加清晰美观。
微发泡的工艺主要体现在，在进行步骤S3之前，还进行了步骤S30，将所需气体通入超临界流体控制系统处理，得到超临界流体，并将所述超临界流体输入到超临界流体射入界面。该所需气体可以是N2，也可以是CO2。
在步骤S2中，原材料经注塑机上的输入口输入后，在机体内特殊螺杆的旋转带动下向机体下游输送，在输送过程中，注塑机的机体被加热，以将原材料熔融。
在步骤S3中，由超临界流体射入界面将超临界流体注入注塑机内，机体内的特殊螺杆将超临界流体切碎，在螺杆的搅拌下将切碎的流体与热熔胶充分混合溶解，形成单相熔体。
在步骤S4中，注塑包括通过注塑机上的封闭式喷嘴将单相熔体射入模具内，模具内的低压环境使得超临界流体持续产生细胞，直至步骤S5冷却成型。
为了保持超临界流体SCF与单相熔体不离析，注塑机内的压力保持一定的高压状态，在熔体经喷嘴射入模具内后，模具内的压力低于注塑机内压力，使得SCF开始发泡，直到模具被冷却。
在本发明中，塑胶模具按照急冷急热高光模具的工艺要求结合微发泡工艺要求制作，其中，注塑设备采用常用注塑机本体结合微发泡注射系统单元，模具控温系统采用急冷急热高光模温机对注塑模具进行加热和冷却。这样，产品注塑时模具表面温度接近树脂的熔融状态温度而在产品表面形成一层高密度的薄膜，微发泡系统提供的气体物质使产品重量降低，同时微发泡工艺使注塑件的尺寸稳定、变形减小，从而得到尺寸稳定、重量轻、高质量外观品质的塑胶制件，而若模具表面是蚀纹处理，则其产品纹理更加清晰美观。
与该工艺相对应的是，本发明还公开了一种基于急冷急热高光无痕注塑的微发泡工艺的系统，该系统包括注塑系统、与注塑系统后端相连的微发泡系统、与注塑系统前端相连的合模系统、模具温控系统，模具温控系统与合模系统相连，用于对合模系统进行快速升温和急速降温。
在本发明中，所述模具温控系统为高光无痕机，该高光无痕机包括冷却水部分、水质调节部分、空压机部分；其中，冷却水部分提供供合模系统快速升温或急速降温的水源；水质调节部分用于将硬水转成软水；空压机部分则提供向合模系统输入水源的动力。高光无痕机工作，注塑前，冷却水部分经空压机部分的动力驱动而将水源输送至水质调节部分，水质调节部分将硬质水过滤转换成软水后，在空压机部分的继续驱动下经高温高压加热后注入到合模系统中，使得合模系统的温度快速升高到高分子材料玻璃化转变温度Tg以上；注塑成型后，冷却水由空压机部分驱动、水质调节部分过滤转换后经高压打入合模系统中，使合模系统的温度又迅速下降到树脂变形的温度以下，从而完成成品的迅速凝固。
本发明中的微发泡系统采用常用的构成模块，包括气体供应系统、超临界流体控制系统、超临界流体射入界面；气体供应系统提供气体，并输送至超临界流体控制系统；超临界流体控制系统对输入的气体进行处理，产生超临界流体，并输送至超临界流体射入界面；超临界流体射入界面与注塑系统前端的注入装置相连，提供超临界流体至所述注塑系统内。当然，不同的塑件有不同的要求，因此，微发泡系统在实际工艺操作中可根据需要调节SCF的气泡量和流速，且微发泡系统也会存在进一步的改进，在此不再赘述。
本发明中的注塑系统为普通注塑机，包括入料部、搅拌部、射胶部；该入料部供原材料输入；搅拌部位于机体内部，用于将超临界流体切碎，并与经熔融的原材料搅拌混合均匀，形成单相熔体；射胶部位于机体末端，并伸入合模系统内，用于射出单相熔体。

Claims (10)

1.一种基于急冷急热高光无痕注塑的微发泡工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤，
步骤S1，据工艺需求时机对模具升温，利用模具温控系统对模具进行快速加温，使所述模具温度迅速上升到高分子材料玻璃化转变温度Tg以上；
步骤S2，熔融，将原材料送入注塑机筒中加热熔融，形成热熔胶；
步骤S3，溶解，通入超临界流体并搅拌，使所述热熔胶与超临界流体均匀混合，形成单相熔体；
步骤S4，注塑，将所述单相熔体注入快速升温后的模具中进行注塑成型；
步骤S5，冷却，利用所述模具温控系统对模具进行快速冷却，使模具温度迅速下降到树脂变形的温度以下，冷却成型制品；
步骤S6，开模顶出制品。
2.一种根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述步骤S1的升温是通过向模具通入高温水或蒸汽来完成；所述步骤S5的冷却是通过向模具打入高压冷却水来完成。
3.一种根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：在进行步骤S3之前，还进行了步骤S30，将所需气体通入超临界流体控制系统处理，得到超临界流体，并将所述超临界流体输入到超临界流体射入界面。
4.一种根据权利要求3所述的工艺，其特征在于：所述步骤S3的溶解包括所述超临界流体射入界面将超临界流体注入注塑机筒内，机筒内的螺杆将超临界流体切碎，在螺杆的搅拌下与所述热熔胶充分溶解，形成单相熔体。
5.一种根据权利要求4所述的工艺，其特征在于：所述步骤S2的熔融包括将原材料经注塑机上的输入口输入，在机筒内的螺杆带动下送入机筒下游，输送过程中对机筒进行加热，以将原材料熔融。
6.一种根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：所述步骤S4的注塑包括通过所述注塑机上的封闭式喷嘴将单相熔体射入模具内，超临界流体在模具内的低压环境下持续产生细胞，直至步骤S5冷却成型。
7.一种基于急冷急热高光无痕注塑的微发泡工艺的系统，包括注塑系统、与注塑系统后端相连的微发泡系统、与所述注塑系统前端相连的合模系统，其特征在于：还包括模具温控系统，与所述合模系统相连，用于对合模系统进行快速升温和急速降温。
8.一种根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述模具温控系统为高光无痕机，包括冷却水部分、水质调节部分、空压机部分；
所述冷却水部分提供供所述合模系统快速升温或急速降温的水源；
所述水质调节部分用于将硬水转成软水；
所述空压机部分提供向所述合模系统输入水源的动力。
9.一种根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述微发泡系统包括气体供应系统、超临界流体控制系统、超临界流体射入界面；
所述气体供应系统提供所需气体，并输送至超临界流体控制系统；
所述超临界流体控制系统对输入的气体进行处理，产生超临界流体，并输送至超临界流体射入界面；
所述超临界流体射入界面与注塑系统前端的注入装置相连，提供超临界流体至所述注塑系统内。
10.一种根据权利要求9所述的系统，其特征在于：所述注塑系统为普通注塑机，包括入料部、搅拌部、射胶部；
所述入料部为位于所述注塑机简体上的输入口，以供原材料输入；
所述搅拌部为位于机筒内部的螺杆，用于将所述超临界流体切碎，并与经熔融的原材料搅拌混合均匀，形成单相熔体；
所述射胶部为位于机体末端的封闭式喷嘴，，伸入所述合模系统内，用于射出单相熔体。
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