CN109878111A - 叠夹碳纤维成型模的升降温装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠夹碳纤维成型模的升降温装置，由一对完封空腔水箱、数红外线加热器，及红外线加热器座架所构成，完封空腔水箱穿透设置冷流入管及热流出管，完封空腔水箱朝碳纤维成型模具夹叠的箱壳面上，排列凹设能置入红外线加热器的容置槽，并于容置槽两旁之箱壳面壁上，固设红外线加热器座架，以一一撑架起红外线加热器，使每只红外线加热器全部加热段，落入对应装设位置的容置槽中，与容置槽壁间保持悬空架固，复从红外线加热器座架连接受控电源，适时向红外线加热器导入电力。采用上述方案达成了加快碳纤维成型生产效率的功效。

Description

叠夹碳纤维成型模的升降温装置

技术领域

本发明涉及一种叠夹碳纤维成型模的升降温装置，尤指一种用于碳纤维成型模外附加叠设的新颖升降温装置。

背景技术

碳纤维制品需仰赖模具加压加热以黏塑成型，制作上分为两阶段，第一阶段将碳纤维布或碳纤维原料的工件1放置二片式成型模具10,11,20,21的模穴2内加压加温，传统对此成型模具10,11,20,21升降温之结构上，如图1所示，二片式成型模具10,11,20,21外模外侧各外挂一具加热板30,40，待成型模具10,11,20,21固定后，将二片加热板30,40加热，加热方式通常是使用热蒸汽加热，或热媒油加热，将蒸汽或热煤油自加热板30,40上内建之渠道31,32,41,42灌入，往受包夹的成型模具10,11,20,21传热升温，另外或有用镍铬合金的加热板30,40，则对镍铬合金板通电加热，总之仰赖热蒸汽或热媒油或电热等热源，使成型模具10,11,20,21先加热至摄氏150度后，维持20～30分钟，让夹入模穴2内之碳纤维布料表面之粘着剂热熔含浸到纤维布料内而粘塑成形，即热塑型，此阶段整个时间温度变化对应关系即如图2的时间温度趋势曲线图所示。

当工件1在第一阶段完成热塑形后，即进入第二阶段，须将成型模具10,11,20,21降温促使成型模具10,11,20,21内之碳纤维冷却定形，早期作法系将未开启的成型模具10,11,20,21整组搬离加热板30,40移置到预定降温位置，再将成型模具10,11,20,21置入降温机台冷却，使成型模具10,11,20,21降温到摄氏50度左右，使成型模具10,11,20,21内碳纤维的工件1冷却定型。

当工件1在第二阶段完成冷却定型后，即进入第三阶段再加热硬化成型阶段，因树酯在成型模具里20～30分钟时间仅可约略定型，碳纤维布与树酯未完全融合反应完成，所以须等冷却定型后再将工件1自模穴中取出，再将工件1移到预定位置的电热烘箱，使用电热烘箱第2次加热到150度约1.5小时到2小时，方能完全将工件1硬化成型。

这种对成型模具升降温结构及制程有以下缺失：

1.蒸汽加热或煤油加热均须大型锅炉，很占空间，且蒸汽超过摄氏120度后会过于饱和而热气爆危险；煤油加热亦会有积碳问题，且热效能不高；而加热镍铬合金的加热板因外挂加热板与模具间仍有缝隙，故传导方式加热效能不佳，耗能又效益不高。

2.且蒸气加热、煤油加热等如果超过摄氏150度，容易引以热气爆等危险或积碳问题，所以此种加热方式都仅加热至摄氏150度，而工件1在摄氏150度时，需加热约3～4小时方得以完全融合并硬化成型，时间冗长，所以，业界实际操作上均是将工件1在模穴内加热25～30分钟后，再将成型模具10,11,20,21移出到降温位置降温使碳纤维工件冷却定型，时间约1～2小时，再将工件1自模穴内取出，移到电热烘箱以摄氏150度以上加热1.5小时到2小时，使工件1硬化成型，如此虽可以节省使用成型模具时间，但同时造成加工程序繁琐、设备繁杂、时间冗长的情形。

3.工件1热塑形后，还要将成型模具10,11,20,21移到预定位置再冷却成型模具10,11,20,21冷却定型，而每组成型模具10,11,20,21均数百公斤至数千公斤重，必得搬来搬去不但耗时耗能耗工，且需占用更多空间，更常造成人员不慎受伤等工安问题。

而随后如图3所示，有另种对成型模具升降温结构出现，其结构主要是在成型模具10,11,50,51的外模内，开设渠道52,53,54以灌入冷水等冷却流体，使成型模具10,11,50,51降温，如此在降温硬化出碳纤维定形制品阶段，就可以无需将成型模具10,11,50,51撤离加温设备55,56，就导入冷却流体降温，达到节省搬运人力免花搬运时间的功效，但此构成方式仍有以下缺失：

1.受限于成型模具50,51内开设渠道52,53,54细小，导致降温不彰，况且除非使用甚为干净之纯水，否则稍用一段时日后，细小的渠道52,53,54管壁很容易积卡水垢，大大降低流通性及传温效果，且穿入成型模具50,51内的细小渠道52,53,54也不容易用细刷完全刷入清洗干净，另且渠道52,53,54管壁卡垢后流动性更加不足，就算从流入渠道52,53,54之流水加入水垢清洗剂除水垢也要费时良久，总之很难定期保养回复成未积卡水垢的良好状态。

2.另且在成型模具50,51内部到处开设一道道的渠道52,53,54，也容易削落成型模具30,31的强度，使成型模具30,31耐压性降低不耐久用。

发明内容

有鉴于现有对碳纤维成型模升降温的装置有上述种种缺失，本发明人乃积极构思解决之道，经过多次地实验探讨，终于有本发明产生。

因此，本发明即提供一种叠夹碳纤维成型模的升降温装置，由一对完封空腔水箱、数红外线加热器，及红外线加热器座架所构成，其中该对完封空腔水箱皆穿透设置冷流入管及热流出管，且该对完封空腔水箱朝碳纤维成型模具夹叠之箱壳面上，排列凹设能置入红外线加热器的容置槽，并于容置槽两旁的箱壳面壁上，固设红外线加热器座架，一一撑架起红外线加热器，使每只红外线加热器全部加热段，落入对应装设位置的容置槽中，与容置槽壁间保持悬空架固，复从红外线加热器座架连接受控电源，适时向红外线加热器导入电力，由此构成，每回模制调控升降温度压黏塑造碳纤维制品时，即采用该红外线加热器对成型模升温充分热塑并直接加热至摄氏180度使模穴内工件1加热随即硬化成形后，并随即将冷流体经冷流入管灌入完封空腔水箱，让冷流体吸除成型模具热温转成热流体经热流出管流出，使完封空腔水箱对成型模传导降温后完成成品，改进现有对碳纤维成型模升降温处理上，加热只能达摄氏150度左右、降温阶段必须从加热装置搬出成型模具再置入降温机台降温、二次加热需再将工件1自模穴取出后移到电热烘炉加热的耗时费力情形，达成加快碳纤维成型生产效率的功效，此为本发明的首要目的。

又，本发明此种叠夹碳纤维成型模的升降温装置，由于其导入冷流体降温，灌入成型模上下夹叠的完封空腔水箱内，再透过成型模具壁对成型模具传导降温，因此不需对成型模具本体开设渠道，也就没有渠道细小降温效能不彰，且容易削落成型模具强度之缺失，且整个完封空腔水箱内部均为流滞冷流体空间，比渠道管壁有更宽阔地内壁空间更少地卡垢死角，得以大幅减低水垢积厚速度，只要一段时日后稍加注入水垢清洗剂，就能彻底清除箱内水垢，保养回复功能容易，此为本发明的又一目的。

再者，本发明此种叠夹碳纤维成型模的升降温装置，由于倚靠数红外线加热器排列加热成型模具，因此可以很容易搭配控制电路方式选控特定点特定局部数目的红外线加热器通电，产生作用或不作用区别，以及诸如升温最高热度、加温时间、定温时间等等温控差异性设定，以因应现场当下用模状况，例如工作周围气温高低变化、改换不同成型模具下，各成型模具自有特定易积热点、不同批碳纤维工件不同成形厚度要求等等，调变加热强度或加热范围，且若搭配成型模本身内部有嵌埋温度传感器传出测温电讯，就得以据此更精确地管控局部数目的红外线加热器作用与否、升温最高热度、加温时间、定温时间等等温控差异感应回馈驱控设定，做到升温调控温度精确细致效果，此即为本发明的再一目的。

至于本发明的详细构造﹑应用原理﹑作用与功效，则参照下列依附图所作的说明即可得到完全的了解。

附图说明

图1是现有对碳纤维成型模的升降温装置的一种结构剖视图。

图2是图1装置的时间温度趋势曲线图。

图3是现有对碳纤维成型模的升降温装置的结构剖视图。

图4是本发明叠夹碳纤维成型模的升降温装置的结构剖视图。

图5是本发明叠夹碳纤维成型模的升降温装置的实施立体图。

图6是图5装置的正视图。

图7是图5装置的侧视图。

图8是图5装置的俯视图。

图9是图5装置的时间温度趋势曲线图。

图10是本发明叠夹碳纤维成型模的升降温装置的结构另一施作剖视图。

其中、1、工件，2、模穴，10,11,20,21,50,51、成型模具，30,40、加热板，31,32,41,42、渠道，52,53,54、渠道，55,56、加热设备，100,110、完封空腔水箱，101,111、冷流入管，102,112、热流出管，103,104,113,114、容置槽，200,210,220、红外线加热器，300,301,302,303、红外线加热器座架，400、冷流体，500、控制电路，600,601、温度传感器。

具体实施方式

现有结构组成及其作用缺失已如上述，于此不再赘述。

请参照图5至8所示，可知本发明此种叠夹碳纤维成型模的升降温装置，主要由一对完封空腔水箱100,110、数红外线加热器200,210,220，及红外线加热器座架300,301,302,303所构成，其中该对完封空腔水箱100,110皆穿透设置冷流入管101,111及热流出管102,112，且该对完封空腔水箱100,110朝碳纤维成型模具具20,21夹叠的箱壳面上，排列凹设能置入红外线加热器200,210,220的容置槽103,104,113,114，并于容置槽103,104,113,114两旁的箱壳面壁上，固设红外线加热器座架300,301,302,303，一一撑架起红外线加热器200,210,220，使每只红外线加热器200,210,220全部加热段，落入对应装设位置的容置槽103,104,113,114中，与容置槽103,104,113,114壁间保持悬空架固，复从红外线加热器座架300,301,302,303连接受控电源，适时向红外线加热器200,210,220导入电力，而该些红外线加热器200,210,220可为红外线加热管，且该些红外线加热器200,210,220，可视工件1厚薄、大小，及温度需求，在红外线加热器座架300,301,302,303架装无虞下，选择所需对应红外线波长规格。

由此构成，每回模制调控升降温度压黏塑造碳纤维的工件1时，即采用红外线加热器200,210,220对成型模具升温，一经充份融塑工件1时间过后，随即将冷流体400经冷流入管101,111灌入完封空腔水箱100,110内，让冷流体400吸除成型模具10,11,20,21热温转成热流体经热流出管流出，使完封空腔水箱100,110对成型模具10,11,20,21传导降温后完成成品，冷流体400常以水为之，但也不排除采用其他更高致冷性流体冷媒，其升降温与时间关系即如图9时间温度趋势曲线图所示，该图与前图2在相同条件下相比，本结构于第一阶段各升温及保温时点所耗工时都明显缩短，请与前图所示结构一同参考，可以说本发明结构用红外线加热器200,210,220对成型模具10,11,20,21加温速度比传统结构快，且如图中标示A部分升温至摄氏150度的定温热塑形时段后，再直接使用红外线加热器200,210,220加热至摄氏180度，使工件1直接硬化定型，因此不需再将模穴内的工件1取出并移到电热烘箱以摄氏150度加热1.5～2小时的加热硬化程序，因此可节省取出工件1、二次加热工件1的时间而大大缩短生产时间；且须强调的，本发明随的进行的第二阶段又由于完封空腔水箱100,110与成型模具10,11,20,21有大范围地接触传导降温面积，让降温速度也快，达成加快碳纤维成型生产效率的功效，且免除现有对碳纤维成型模具10,11,20,21升降温处理上，降温阶段必须从加热装置搬出成型模再置入降温机台降温的耗时费力情形，另外也不必对成型模具10,11,20,21内再开设冷流降温渠道，也就没渠道细小降温效能不彰，容易削落成型模具强度的缺失。

再者，本发明此种叠夹碳纤维成型模的升降温装置，由于倚靠数红外线加热器200,210,220排列加热成型模具10,11,20,21，因此如图10所示，可以很容易搭配控制电路500方式选控特定点特定局部数目的红外线加热器200,210,220通电，产生作用或不作用区别，以及诸如升温最高热度、加温时间、定温时间等等温控差异性设定，以因应现场当下用模状况，例如工作周围气温高低变化、改换不同成型模具下，各成型模具10,11,20,21自有特定易积热点、不同批碳纤维工件1不同成形厚度要求等等，调变加热强度或加热范围，且若搭配成型模具10,11,20,21本身内部嵌埋有温度传感器600,601传出测温电讯，就得以据此设定控制电路500更精确地管控局部数目的红外线加热器200,210,220作用与否，升温最高热度、加温时间，定温时间等等温控差异感应回馈驱控设定，做到升温调控温度精确细致效果做到升温调控温度精确细致效果。

另且，该对完封空腔水箱100,110箱壳面上，排列凹设的容置槽103,104,113,114于制作实务上，可视工件1大小、面积、厚薄等等差异，因应凹设调变对应工件1的位置及数量，用以装置对应的红外线加热器200,210,220，又，随着实际现况变化，当某局部容置槽103,113位置不设红外线加热器200,210,220就能充分均匀加热成型模具10,11,20,21时，该些容置槽103,113也可不安置红外线加热器200,210,220放空施行。

以上所述是本发明较佳具体的实施例，若依本发明的构想所作的改变，或其产生的功能作用，仍未超出说明书与附图所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种叠夹碳纤维成型模的升降温装置，其特征在于：由一对完封空腔水箱、数红外线加热器，及红外线加热器座架所构成，其中完封空腔水箱穿透设置冷流入管及热流出管，且完封空腔水箱朝碳纤维成型模具夹叠的箱壳面上，排列凹设能置入红外线加热器的容置槽，并于容置槽两旁的箱壳面壁上，固设红外线加热器座架，一一撑架起红外线加热器，使每只红外线加热器全部加热段，落入对应装设位置的容置槽中，与容置槽壁间保持悬空架固，从红外线加热器座架连接受控电源，适时向红外线加热器导入电力，回模制调控升降温度压黏塑造碳纤维制品时，即红外线加热器对成型模具升温热塑成形后，随即将冷流体经冷流入管灌入完封空腔水箱，让冷流体吸除成型模具热温转成热流体经热流出管流出，使完封空腔水箱对成型模传导降温后完成碳纤维成品。

2.如权利要求1所述的叠夹碳纤维成型模的升降温装置，其特征在于，完封空腔水箱壳面上，排列凹设的容置槽视成型模具模穴内不同工件的各项差异，因应凹设对应工件的位置及数量，用以装置对应的红外线加热器。

3.如权利要求1所述的叠夹碳纤维成型模的升降温装置，其特征在于，红外线加热器视成型模具模穴内的工件厚薄、大小，及温度需求，在红外线加热器座架架装下，选择所需对应红外线波长规格。

4.如权利要求1所述的叠夹碳纤维成型模的升降温装置，其特征在于，红外线加热器为红外线加热管。

5.如权利要求1所述的叠夹碳纤维成型模的升降温装置，其特征在于，成型模具本身内部嵌埋有温度传感器。

6.如权利要求1所述的叠夹碳纤维成型模的升降温装置，其特征在于，冷流体为水。