CN108453995A - 板栅的注塑方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电池加工技术领域，具体公开了板栅的注塑方法，其包括如下步骤：(1)对膜腔侧壁进行清理，并组合上模和下模形成完整模腔；(2)使泵体与入口段断开连接，并将水流冷却通道与真空泵连接；(3)向模腔内注入物料，同时对射流通道抽真空；(4)使泵体与入口段连通，并持续向水流冷却通道内通入冷却水，直至模腔内的板栅冷却成型，关闭泵体停止向水流冷却通道内注水；(5)拆卸上模和下模，从模腔内取出成型后的板栅。该注塑方法在向模腔内注入物料时，模腔的空间大于注入冷却水时模腔的空间，完成向模腔内注入物料后，模腔缩小对物料具有挤压作用，可有利于物料进入狭小间隙内，以使成型后的板栅具有较清晰的棱角。

Description

板栅的注塑方法

技术领域

本发明涉及电池加工技术领域，具体涉及一种板栅的注塑方法。

背景技术

目前市面上大量使用的铅酸蓄电池是以铅作板栅，以硫酸作电解液，铅酸蓄电池应用至今已有150年历史。虽然铅酸蓄电池有污染大，体积大，重量大，充电慢的缺点；但其对于其它类型蓄电池来讲，也有成本低，安全，容量大的优点。因此，铅酸蓄电池仍然在各行各业广泛应用。

针对铅酸蓄电池的缺陷，国外发明了胶体铅酸蓄电池。它以气相二氧化硅做成胶，加上添加剂配成胶体电解液，取代纯硫酸电解液。胶体蓄电池提高了电池充放电能力，储存时间，使用寿命等指标；胶体电解液呈弱酸，减少对环境污染。胶体电池需要增加约1％-2％的成本，电池行业利润低，市场竞争激烈，因此胶体电池问世以来，虽然有一定的优点，但却一直无法推广。并且胶体电池虽然在一定程度对铅酸蓄电池进行改良，但没有根本上改变铅酸蓄电池体积大、重量重的缺陷。

为了解决上述问题，目前提出了一种碳纤维复合板栅取代传统铅酸蓄电池的铅板栅，碳纤维复合板栅。该碳纤维复合板栅通过注塑加工而成，由于该碳纤维复合板栅以多种纤维为原料，注塑时需将多种纤维混合并熔融为混合物料，由于混合物料为胶体状，其流动性较差，且混合物料的表面张力也较大，因此混合物料不易进入模腔内的一些狭小凹槽；而该碳纤维复合板栅需要较尖锐的棱角，因此按照目前的注塑方法加工出的栅板棱角不清晰。

发明内容

本发明的目的在于提高一种板栅的注塑方法，以使加工出的板栅具有较清晰的棱角。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

板栅的注塑方法包括如下步骤：

步骤(1)：对膜腔侧壁进行清理，并组合上模和下模形成完整模腔，将注塑机与注塑口连接；

步骤(2)：切换换向阀使泵体与入口段断开连接，并将水流冷却通道与真空泵连接；

步骤(3)：通过所述注塑机向模腔内注入物料，同时启动真空泵对射流通道抽真空；

步骤(4)：断开真空泵与水流冷却通道之间的连接，再切换换向阀使泵体与入口段连通，并持续向水流冷却通道内通入冷却水，直至模腔内的板栅冷却成型，关闭泵体停止向水流冷却通道内注水；

步骤(5)：拆卸上模和下模，从模腔内取出成型后的板栅。

本方案板栅的注塑方法的原理在于：

板栅注塑在一种注塑设备上进行，该注塑设备包括注塑机、上模和下模，上模和下模相互固定，上模内设有气流冷却通道，下模内设水流冷却通道；上模的中部设有注塑口，注塑口两侧设有冷却水喷射部。冷却水喷射部包括泵体和设在上模内的射流通道，射流通道包括依次连接的入口段、喉道和扩散段，喉道的截面积小于入口段和扩散段的截面积，泵体与入口段通过换向阀连通，扩散段与下模上设置的水流冷却通道连通，气流冷却通道与喉道连通。上模内还设有压力腔，压力腔内设有可沿压力腔滑动的活塞和两个分别与活塞两端相抵的平衡弹簧，压力腔的一端与入口段连通、压力腔另一端与喉道连通。上模的底部设有模板，模板通过连杆与活塞固定，模板与下模之间形成模腔，注塑口与模腔连通。上模内设有余料腔，余料腔位于模板外周，且余料腔通过楔口与模腔的边缘连通，向下挤压模板时，模板侧面可将楔口封堵；余料腔还与喉道连通。

在步骤(1)中组合上模和下模之前，先对模腔侧壁进行清理可以避免，灰尘或杂质吸附在模腔侧壁上，从而避免注塑成型后的板栅存在孔隙等缺陷。然后，再将注塑机与注塑口连通，则注塑机可通过注塑口向模腔内注入注塑浆料。

在步骤(2)中，切换换向阀使泵体与入口段断开连接，则入口段的一端封闭，入口段另一端与喉道连通，即入口段与水流冷却通道连通。将水流冷却通道与真空泵连接，则启动真空泵可对射流通道和水流冷却通道进行抽真空。

在步骤(3)中，向模腔内注入物料的同时，对射流通道和冷却水通道进行抽真空，由于上模内设有位于模板外周的余料腔，余料腔通过楔口与模腔的边缘连通，且余料腔与喉道连通；当射流通道呈真空状态时，则射流通道对楔口将产生吸力，因此当物料在模腔内流动的时，物料将被向模腔边沿吸引，从而促进物料的流动，并使物料能充分的填满模腔。

由于模板可相对与上模滑动连接，且模腔由上模和下模组成，因此模板上下滑动可改变模腔的大小。由于模板与活塞固定连接，而活塞设于压力腔内，压力腔的上端与入口段连通，则入口段内的压力增大时，将使活塞向下移动，同时活塞将驱动模板向下滑动；而当入口段的压力为常压时，活塞将在平衡弹簧的作用下恢复至平衡位置。在步骤(4)中，通过泵体持续向射流通道内注水时，由于射流通道从入口段至喉道的截面逐渐收缩，从而冷却水进入入口段流向喉道时，冷却水将受到较大的阻力，从而入口段内的压力将增大；由于入口段内的压力增大，则冷却水流入喉道的流速加快，因此喉道内的压强降低；从而通过注入冷却水向板栅进行冷却的同时，活塞还能推动模板下移。另外，在注入冷却水之前，模板的位置高于注入冷却水时的位置，即在向模腔注入物料时，模腔内的空间大于注入冷却水时模腔的空间。因此，进入模腔的物料比注塑板栅实际需要的物料多，从而在注入冷却水时，模板下移挤压物料时，有利于将挤压进狭小的凹槽内，另外多余的物料将通过楔口被挤入余料腔内。

在步骤(5)中，板栅冷却后，通过拆卸上模和下模，由于板栅本身的冷缩，则可将板栅取下。

本方案产生的有益效果是：

(一)向模腔内注入物料时，模腔的空间大于注入冷却水时模腔的空间，即在完成向模腔内注入物料后，模腔对物料具有挤压作用，从而可有利于物料进入狭小间隙内，保证注塑成型的板栅的完整，使板栅具有较清晰的棱角。

(二)向射流通道内注入冷却水的同时，不仅可以使冷却水进入水流冷却通道内对板栅进行冷却，同时还可以使活塞推动板栅向下移动，从而对模腔内的物流进行挤压，促进物料进入狭小间隙内。

(三)在向模腔内注入物料的同时，对射流通道进行抽真空，则楔口对进入模腔的物料具有吸引力，从而可促进物料向模腔的边缘流动，以使物料填满模腔。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述步骤(3)中，向模腔内注入的物料包括塑料PP、活性聚合物聚苯胺和碳纤维，塑料PP、活性聚合物聚苯胺和碳纤维的质量份数比为45-55：15-25：25-35。通过以上物料配比，可使板栅获得较好的韧性和导电性。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，所述步骤(4)中，向水流冷却通道内持续通入冷却水5-10min。冷却水通入时间过短将导致模腔内的板上没有完全固化，在取出板栅时，易导致板栅变形；而冷却水通入的时间过长，将降低加工效率。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述步骤(4)中，通过泵体向入口段注入冷却水时，入口段压强控制1-1.5MPa。通过对入口段的压力进行限制，可保证活塞被挤压到位，即可使模板下移至预定位置，从而才能生产出尺寸合格的板上。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述步骤(3)中，对射流通道抽真空时，射流通道内的压强控制在0.02MPa以下。由于用于注塑板栅的物料是混合熔浆，其流动性较差，射流通道内的压强控制在0.02MPa以下，混合熔浆在模腔内的流动速度就有明显提高；另外，在对射流通道抽真空时，所要求的真空泵越低，则泵体需要更大的功率，抽真空的时间也需延长，因此对射流通道的压强要求过低，将增大功耗、降低效率。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，所述步骤(3)中，向膜腔内注入物料前，先对上模和下模进行预热，预热温度为150-175℃。对上模和下模进行预热，可避免物料进入模腔后，与模腔侧壁接触的物料迅速出现固化现象，导致物料在模腔内的流动速度降低，且不利于物料进行狭小的间隙内。

附图说明

图1为本发明板栅的注塑方法实施例的结构示意图；

图2为图1中A部分的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：下模10、水流冷却通道11、上模20、注塑口21、模板22、入口段23、喉道24、扩散段25、二位二通电磁换向阀27、模腔30、压力腔41、活塞42、平衡弹簧43、余料腔44、楔口45。

本实施例的板栅的注塑方法采用一种注塑设备对板栅进行注塑。如图1、图2所示，该注塑设备包括注塑机、上模20和下模10，上模20和下模10通过螺栓相互固定，从而使得上模20和下模10可拆卸。上模20内设有气流冷却通道，下模10内设水流冷却通道11，即外部空气可进入到上模20内的气流冷却通道内，冷却水可进入下模10内的水流冷却通道11内，从而对上模20和下模10进行冷却。上模20的中部设有注塑口21，注塑口21两侧设有冷却水喷射部。

冷却水喷射部包括泵体、冷却水箱和设在上模20内的射流通道，射流通道从上至下包括依次连接的入口段23、喉道24和扩散段25，且喉道24的截面积小于入口段23和扩散段25的截面积，从而使射流通道形成文丘里管的结构，即当有流体从而入口段23进入并向扩散段25流动时，由于入口段23至喉道24的截面逐渐收缩，则流体进入入口段23流向喉道24时，将受到较大的阻力，从而入口段23内的压力将增大，则流体流入喉道24的流速加快，因此喉道24内的压强降低。泵体与入口段23通过二位二通电磁换向阀27连通，扩散段25与下模10上设置的水流冷却通道11连通，气流冷却通道与喉道24连通。二位二通电磁换向阀27的三个接口分别与入口段23、泵体和冷却水箱连通；二位二通电磁换向阀27具有两个切换工位，二位二通电磁换向阀27处于第一切换位时，泵体与射流通道连通，泵体可向射流通道内泵入冷却水；二位二通电磁换向阀27处于第二切换位时，冷却水返回冷却水箱内，则冷却水在冷却水箱内循环。

上模20内还设有压力腔41，压力腔41内设有可沿压力腔41滑动的活塞42和两个分别与活塞42两端相抵的平衡弹簧43，压力腔41的上端与入口段23连通、压力腔41下端与喉道24连通。上模20的底部设有模板22，模板22通过连杆与活塞42固定。当有流体注入入口段23时，入口段23的压力增大，而喉道24内的压强降低，则活塞42上表面受到的压力增大，而压力腔41下端与喉道24连通，则活塞42下方的压力腔41空间将呈负压，因此活塞42下移。模板22与下模10之间形成模腔30，注塑口21与模腔30连通，活塞42推动模板22下移时，模腔30的空间将减小。上模20内设有余料腔44，余料腔44位于模板22外周，且余料腔44通过楔口45与模腔30的边缘连通；活塞42推动模板22下移时，模板22侧面将逐渐将楔口45封堵，且余料腔44也与喉道24连通；向射流通道内注入流体时，喉道24对余料腔44将产生吸力。

以上注塑设备的工作原理：

组合上模20和下模10，并切换二位二通电磁换向阀27至第二切换位，则入口段23的上端封闭，入口段23下端与水流冷却通道11连通。向模腔30内注入物料，同时对射流通道和冷却水通道抽真空，由于射流通道通过余料腔44和楔口45与模腔30连通，则射流通道将对楔口45将产生吸力，因此在物料在模腔30内流动的时，物料将被吸引至模腔30的边缘，从而促进物料的流动，并使物料能充分的填满模腔30。

完成向模腔30注入物料后，将二位二通电磁换向阀27切换至第一切换位，并通过泵体持续向射流通道内注水时，则入口段23内的压力将增大，而喉道24内的压强降低；则入口段23内的冷却水将推动活塞42向下移动，活塞42将推动模板22向下移动，即模腔30的空间将缩小；模腔30空间缩小将有利于物料被挤压进狭小的凹槽内，以保证板栅棱角清晰。在模腔30空间缩小时，多余的物料将通过楔口45被挤入余料腔44内；而余料腔44与喉道24连通，且在注入冷却水时，喉道24将对余料腔44产生吸力，从而被挤入余料腔44内的多余物料将被吸入喉道24，并随冷却水一同排出。另外，冷却水经过射流通道后将进入水流冷却通道11内，从而可对板栅进行冷却降温；另外，喉道24还与气流冷却通道连通，由于在向射流通道内注入冷却水时，喉道24将对气流冷却通道产生吸力，因此外部空气不断被吸入气流冷却通道内，以对板栅进行降温，使板栅冷却成型。板栅冷却后，通过拆卸上模20和下模10，由于板栅本身的冷缩，则可将板栅取下。

板栅注塑的具体步骤如下：

步骤(1)：对膜腔侧壁进行清理，并组合上模20和下模10形成完整模腔30，将注塑机与注塑口21连接；

步骤(2)：切换换向阀使泵体与入口段23断开连接，并将水流冷却通道11与真空泵连接；

步骤(3)：将重量比分别为45％、20％和35％的塑料PP、活性聚合物聚苯胺和碳纤维均匀混合，并熔融为混合物料；对上模20和下模10进行预热，预热温度为175℃，然后通过注塑机向模腔30内注入混合物料，同时启动真空泵对射流通道抽真空，且射流通道内的压强控制在0.02MPa以下；

步骤(4)：将二位二通电磁换向阀27切换至第二切换位，使泵体将入口段23连通，并将真空泵与水流冷却通道11断开连接，再持续通过射流通道向水流冷却通道11内通入冷却水10min，且在泵体向射流通道持续注水时，入口段23的压力控制在1.5MPa，以使模腔30内的板栅冷却成型，然后关闭泵体停止向水流冷却通道11内注水；

步骤(5)：拆卸上模20和下模10，从模腔30内取出成型后的板栅。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.板栅的注塑方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤(1)：对膜腔侧壁进行清理，并组合上模和下模形成完整模腔，将注塑机与注塑口连接；

步骤(2)：切换换向阀使泵体与入口段断开连接，并将水流冷却通道与真空泵连接；

步骤(3)：通过所述注塑机向模腔内注入物料，同时启动真空泵对射流通道抽真空；

步骤(4)：断开真空泵与水流冷却通道之间的连接，再切换换向阀使泵体与入口段连通，并持续向水流冷却通道内通入冷却水，直至模腔内的板栅冷却成型，关闭泵体停止向水流冷却通道内注水；

步骤(5)：拆卸上模和下模，从模腔内取出成型后的板栅。

2.根据权利要求1所述的板栅的注塑方法，其特征在于：所述步骤(3)中，向模腔内注入的物料包括塑料PP、活性聚合物聚苯胺和碳纤维，塑料PP、活性聚合物聚苯胺和碳纤维的质量份数比为45-55：15-25：25-35。

3.根据权利要求2所述的板栅的注塑方法，其特征在于：所述步骤(4)中，向水流冷却通道内持续通入冷却水5-10min。

4.根据权利要求3所述的板栅的注塑方法，其特征在于：所述步骤(4)中，通过泵体向入口段注入冷却水时，入口段压强控制1-1.5MPa。

5.根据权利要求4所述的板栅的注塑方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对射流通道抽真空时，射流通道内的压强控制在0.02MPa以下。

6.根据权利要求5所述的板栅的注塑方法，其特征在于：所述步骤(3)中，向膜腔内注入物料前，先对上模和下模进行预热，预热温度为150-175℃。