CN110126226B - 一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统及其加热方法 - Google Patents

一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统及其加热方法 Download PDF

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一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统及其加热方法，本发明涉及聚合物成型技术领域。本发明要解决现有微纳注塑模具加热技术采用模具整体加热的方式，热损失大，且存在型腔温度控制不准确的技术问题。该系统包括空气压缩机、过滤器、水分离器、空气干燥器、储气罐、球阀、加热器、带孔的模具镶块、冷却器；加热器出气口与带孔的模具镶块进气口连通，带孔的模具镶块出气口与冷却器进气口连通。方法：用加热的气体预热模具镶块，然后让高压气流通过模具型腔镶块底部贯穿孔，加热模具型腔。本发明通过调整气体压力，控制模具型腔温度恒定。采用高速气流产生剪切摩擦热，局部加热模具，从而达到节能的目的。本发明用于加热模具型腔。

Description

一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统及其加热方法
技术领域
本发明涉及聚合物成型技术领域。
背景技术
随着微纳米技术的快速发展，微纳注塑成型是最具发展潜力的聚合物微/纳器件制造技术之一。聚合物熔体微纳米注塑成型时，由于型腔表体比大导致熔体的热量极易散失，为了保证充模质量，通常需要将模具加热到一定温度。这个温度要比传统注塑模具温度高。微纳米型腔通常做成镶块被安装在模架上，其特点在于尺寸较小，需加热面积小。而目前现有微纳注塑模具加热技术采用模具整体加热的方式，热损失大，且存在型腔温度控制不准确的技术问题。
发明内容
本发明要解决现有微纳注塑模具加热技术采用模具整体加热的方式，热损失大，且存在型腔温度控制不准确的技术问题，而提供一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统及其加热方法。
一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统，包括空气压缩机、过滤器、水分离器、空气干燥器、储气罐、球阀、加热器、带孔的模具镶块、冷却器；其中，空气压缩机与过滤器进气口连通，过滤器出气口与水分离器进气口连通，水分离器出气口与空气干燥器进气口连通，空气干燥器出气口与储气罐进气口连通，储气罐出气口与加热器进气口连通，储气罐与加热器之间设有球阀，加热器出气口与带孔的模具镶块进气口连通，带孔的模具镶块出气口与冷却器进气口连通；其中带孔的模具镶块为在模具镶块底部开设至少一个横向贯穿孔，贯穿孔的直径≤1mm。。
本系统中贯穿孔孔径较小，在小孔径条件下，气体流动时速度梯度变化大，以增大气体与管壁之间的剪切摩擦，提高摩擦生热效率。
进一步的，带孔的模具镶块开设多个贯穿孔时，多个贯穿孔单排设置，与模具镶块底边平行，孔间距为3～5mm。
设置多个贯穿孔可进一步实现模具型腔均匀受热，提高加热效果。
进一步的，贯穿孔距离模具型腔底部6～10mm。
贯穿孔在距离模具型腔底部6～10mm的范围内，能够保证熔体充模时模具镶块的刚度以及强度符合成型要求。
进一步的，储气罐设有气压表和调压阀。
采用球阀控制气路的通断。
所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统的加热方法，具体按以下步骤进行：
一、采用空气压缩机将空气输入过滤器中过滤，然后通入水分离器中分离水分，再通入空气干燥器中干燥，然后输入储气罐中；
二、将储气罐中的气体加压，通入加热器中，进行加热；
三、将步骤二加热后的气体通入带孔的模具镶块中，预热模具，然后调整调压阀，通过储气罐对气体施加强压产生高压气体，高压气体先通过加热器后再通过模具镶块的贯穿孔并产生剪切摩擦热加热模具型腔。
进一步的，步骤二中气体通入加热器加热至50～100℃。
进一步的，步骤二中气体加压至0.5～1MPa。
进一步的，步骤三中高压气体的强度＞3M Pa。
进一步的，步骤三中通过控制高压气体的流动速度和压力，控制模具型腔的温度。
本发明的技术方案是首先用加热的气体预热模具镶块，使模具达到一定温度，然后让高压气流通过模具型腔镶块底部小孔，利用气体与孔壁的剪切摩擦热在短时间加热模具型腔。
本发明的有益效果是：
本发明型腔加热系统在模具镶块底部开设至少一个横向贯穿孔，其中贯穿孔孔径较小，在小孔径条件下，气体流动时速度梯度变化大，以增大气体与管壁之间的剪切摩擦，提高摩擦生热效率。并且限定贯穿孔在距离模具型腔底部6～10mm的范围内，保证熔体充模时模具镶块的刚度以及强度符合成型要求。
本发明方法首先采用加热气体预热模具，达到一定的初始温度，然后利用高压气体通过模具镶块底部小孔，利用气体与通道剪切摩擦热加热模具能使模具型腔快速升温，避免模具整体升温。此外通过调整气体压力，能使型腔温度恒定，从而控制模具型腔温度。并且采用高速气流产生剪切摩擦热，局部加热模具，避免传统模具整体被加热，从而达到节能的目的。通过本系统加热时热的利用率达到80％以上，在5-20秒内达到预定模具温度，控温误差为±5℃。
本发明用于加热模具型腔。
附图说明
图1为具体实施方式一所述微纳米注塑成型模具型腔加热系统的示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统，包括空气压缩机1、过滤器2、水分离器3、空气干燥器4、储气罐5、球阀6、加热器7、带孔的模具镶块8、冷却器9；其中，空气压缩机1与过滤器2进气口连通，过滤器2出气口与水分离器3进气口连通，水分离器3出气口与空气干燥器4进气口连通，空气干燥器4出气口与储气罐5进气口连通，储气罐5出气口与加热器7进气口连通，储气罐5与加热器7之间设有球阀6，加热器7出气口与带孔的模具镶块8进气口连通，带孔的模具镶块8出气口与冷却器9进气口连通；其中带孔的模具镶块8为在模具镶块底部开设至少一个横向贯穿孔，贯穿孔的直径≤1mm。
本实施方式型腔加热系统中贯穿孔孔径较小，在小孔径条件下，气体流动时速度梯度变化大，以增大气体与管壁之间的剪切摩擦，提高摩擦生热效率。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：带孔的模具镶块8开设多个贯穿孔时，多个贯穿孔单排设置，与模具镶块底边平行，孔间距为3～5mm。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式设置多个贯穿孔可进一步实现模具型腔均匀受热，提高加热效果。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：贯穿孔距离模具型腔底部6～10mm。其它与具体实施方式一或二相同。
本实施方式限定贯穿孔距离模具型腔底部6～10mm，以保证熔体充模时模具镶块的刚度以及强度符合成型要求。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：储气罐设有气压表10和调压阀11。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：实施方式一所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统的加热方法，具体按以下步骤进行：
一、采用空气压缩机将空气输入过滤器中过滤，然后通入水分离器中分离水分，再通入空气干燥器中干燥，然后输入储气罐中；
二、将储气罐中的气体加压，通入加热器中，进行加热；
三、将步骤二加热后的气体通入带孔的模具镶块中，预热模具，然后调整调压阀，通过储气罐对气体施加强压产生高压气体，高压气体先通过加热器后再通过模具镶块的贯穿孔并产生剪切摩擦热加热模具型腔。
本实施方式首先采用加热气体预热模具，达到一定的初始温度，然后利用高压气体通过模具镶块底部小孔，利用气体与通道剪切摩擦热加热模具能使模具型腔快速升温，避免模具整体升温。此外通过调整气体压力，能使型腔温度恒定，从而控制模具型腔温度。并且采用高速气流产生剪切摩擦热，局部加热模具，避免传统模具整体被加热，从而达到节能的目的。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：步骤二中气体通入加热器加热至50～100℃。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是：步骤二中气体加压至0.5～1.0MPa。其它与具体实施方式五或六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同的是：步骤三中预热模具至100～250℃。其它与具体实施方式五至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五至八之一不同的是：步骤三中高压气体的强度＞3MPa。其它与具体实施方式五至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式五至九之一不同的是：步骤三中通过调压阀控制高压气体的流动速度和压力，控制模具型腔的温度。其它与具体实施方式五至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统，包括空气压缩机1、过滤器2、水分离器3、空气干燥器4、储气罐5、球阀6、加热器7、带孔的模具镶块8、冷却器9；其中，空气压缩机1与过滤器2进气口连通，过滤器2出气口与水分离器3进气口连通，水分离器3出气口与空气干燥器4进气口连通，空气干燥器4出气口与储气罐5进气口连通，储气罐5出气口与加热器7进气口连通，储气罐5与加热器7之间设有球阀6，加热器7出气口与带孔的模具镶块8进气口连通，带孔的模具镶块8出气口与冷却器9进气口连通；其中带孔的模具镶块8为在模具镶块底部开设两个横向贯穿孔，贯穿孔的直径为1mm。
两个贯穿孔单排设置，与模具镶块底边平行，孔间距为5mm。
贯穿孔距离模具型腔底部6mm。
储气罐设有气压表和调压阀。
本实施例型腔加热系统在模具镶块底部开设横向贯穿孔，其中贯穿孔孔径较小，在小孔径条件下，气体流动时速度梯度变化大，以增大气体与管壁之间的剪切摩擦，提高摩擦生热效率。并且限定贯穿孔距离模具型腔底部位置，保证熔体充模时模具镶块的刚度以及强度符合成型要求。
所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统的加热方法，具体按以下步骤进行：
一、采用空气压缩机将空气输入过滤器中过滤，然后通入水分离器中分离水分，再通入空气干燥器中干燥，然后输入储气罐中；
二、将储气罐中的气体加压，通入加热器中，进行加热；
三、将步骤二加热后的气体通入带孔的模具镶块中，预热模具，然后调整调压阀，通过储气罐对气体施加强压产生高压气体，高压气体先通过加热器后再通过模具镶块的贯穿孔并产生剪切摩擦热加热模具型腔。
步骤二中气体通入加热器加热至80℃。
步骤二中气体加压至0.6MPa。
步骤三中高压气体的压强为10MPa。
通过本实施例系统加热时热的利用率达到80％以上，在10秒内达到预定模具温度110℃，控温误差为±5℃。本实施例首先采用加热气体预热模具，达到一定的初始温度，然后利用高压气体通过模具镶块底部小孔，利用气体与通道剪切摩擦热加热模具能使模具型腔快速升温，避免模具整体升温。此外通过调整气体压力，能使型腔温度恒定，从而控制模具型腔温度。

Claims (10)

1.一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统，其特征在于该系统包括空气压缩机(1)、过滤器(2)、水分离器(3)、空气干燥器(4)、储气罐(5)、球阀(6)、加热器(7)、带孔的模具镶块(8)、冷却器(9)；其中，空气压缩机(1)与过滤器(2)进气口连通，过滤器(2)出气口与水分离器(3)进气口连通，水分离器(3)出气口与空气干燥器(4)进气口连通，空气干燥器(4)出气口与储气罐(5)进气口连通，储气罐(5)出气口与加热器(7)进气口连通，储气罐(5)与加热器(7)之间设有球阀(6)，加热器(7)出气口与带孔的模具镶块(8)进气口连通，带孔的模具镶块(8)出气口与冷却器(9)进气口连通；其中带孔的模具镶块(8)为在模具镶块底部开设至少一个横向贯穿孔，贯穿孔的直径≤1mm。
2.根据权利要求1所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统，其特征在于带孔的模具镶块(8)开设多个贯穿孔时，多个贯穿孔单排设置，与模具镶块底边平行，孔间距为3～5mm。
3.根据权利要求1所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统，其特征在于贯穿孔距离模具型腔底部6～10mm。
4.根据权利要求1所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统，其特征在于储气罐设有气压表(10)和调压阀(11)。
5.如权利要求1所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统的加热方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
一、采用空气压缩机将空气输入过滤器中过滤，然后通入水分离器中分离水分，再通入空气干燥器中干燥，然后输入储气罐中；
二、将储气罐中的气体加压，通入加热器中，进行加热；
三、将步骤二加热后的气体通入带孔的模具镶块中，预热模具，然后调整调压阀，通过储气罐对气体施加强压产生高压气体，高压气体先通过加热器后再通过模具镶块的贯穿孔并产生剪切摩擦热加热模具型腔。
6.根据权利要求5所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统的加热方法，其特征在于步骤二中气体通入加热器加热至50～100℃。
7.根据权利要求5所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统的加热方法，其特征在于步骤二中气体加压至0.5～1.0MPa。
8.根据权利要求5所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统的加热方法，其特征在于步骤三中预热模具至100～250℃。
9.根据权利要求5所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统的加热方法，其特征在于步骤三中高压气体的强度＞3MPa。
10.根据权利要求5所述的一种微纳米注塑成型模具型腔加热系统的加热方法，其特征在于步骤三中通过调压阀控制高压气体的流动速度和压力，控制模具型腔的温度。
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