CN111284041A - 一种胶液循环的注胶设备及工艺 - Google Patents

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刘�东
祝颖丹
杨玉
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Abstract

本发明公开了一种胶液循环的注胶设备，包括带有支座的注胶桶、出胶桶、压力罐、真空泵以及模具，注胶桶带有密封桶盖，密封桶盖上设有出料口、进气口和抽气口，出料口中设有插入底部的出胶管，压力罐与进气口连接，真空泵与抽气口连接；注胶桶底部接有进料管连通至出胶桶中，模具设有模具进胶管和模具出胶管，模具进胶管与出胶管连接，模具出胶管的另一端插入出胶桶中。上述注胶设备专用部件少，部件为常用零件，通用性强，不易损坏，方便更换且价格便宜。本发明还公开了根据上述注胶设备所使用的胶液循环的注胶工艺，包括真空脱泡、充模和树脂胶液回流，实现了对原材料的回收利用，节约资源，减少了废弃物的排放，有效降低了生产成本。

Description

一种胶液循环的注胶设备及工艺
技术领域
本发明涉及注胶成型工艺领域，具体涉及一种胶液循环的注胶工艺及设备。
背景技术
如今，RTM(树脂传递模塑)注射成型方法及其注射系统已经有较多应用，但这些注射系统设备通常结构复杂、成本较高。目前，进口设备一般都在70万元以上，国产设备也要在20万元以上。此外，注射系统设备的结构复杂，导致清洗困难；管道太长，导致材料的浪费率高；管路的阀门不易清洗和更换，导致使用成本较高。
在复合材料的RTM产品成型过程中，由于工艺特点在排气泡过程中会伴随大量的树脂胶液流出，流出的树脂胶液通常作为废液倒掉，批产越多、数量越大。如能对流出的树脂胶液加以回收利用，将产生非常可观的经济效益，同时也会减少废弃物的排放，产生节能减排的环保效益。
排出的树脂胶液中包含有气泡、促进剂、固化剂等固化体系，以及增强材料的碎屑，如果再使用往复泵式或齿轮泵式注射机注射，如果控制不好时间，将可能导致注射机的堵塞甚至报废，所以流出的树脂胶液不得不作为废液直接倒掉，造成了原材料的大量损耗。
另外，往复泵式注射机易损零配件较多且价格昂贵，而齿轮泵式注射机注射速度慢，设备清洗困难，树脂凝胶极易导致设备损坏，并且不能实时显示真空桶剩余树脂量及模腔内的压力，容易导致注过现象，造成充模不充分、产品缺胶及压力过大损坏模具等现象的发生。
公告号为CN 101439570 B的专利说明书公开了一种复合材料RTM成型过程中排气泡流出树脂胶液的再注射工艺及设备，所述的工艺包括：将树脂胶液经筛网过滤后收集至加有缓凝剂的原料桶内搅拌；用真空吸力将搅拌均匀的树脂胶液吸入罐体中，将该罐体抽成真空状态，树脂胶液脱泡；向脱泡后的树脂胶液存放的罐体内注入压力，在该压力的作用下，将经过脱泡处理的树脂胶液注射至模具中；最后将充模后的空罐体及连接模具与罐体之间的管路中残存的树脂胶液清洗干净。所述的设备包括一密封的罐体、与罐体链接的出料管、进气管路、模具和原料桶。此发明可有效降低生产成本，减少废弃物的排放，具有显著的经济效益和社会效益。
公开号为CN 107310852 A的专利说明书公开了一种树脂基复合材料导入用注胶桶，包括桶体、桶盖，在桶体的下方焊接有支架，在桶体的外壁设置有加热带，在桶盖上设置有进料阀门和抽泣阀门，在桶体的底部设置有数个出料阀门。此发明能提高树脂的利用率，降低注胶漏气等风险，减少注胶树脂内的气泡，保持树脂粘度的稳定性，最终实现连续化注胶。
发明内容
针对本领域现有注射系统设备成本高昂，不适用于小批量制件的成型，注胶成型时排气泡流出的大量树脂胶液原料浪费，污染环境，设备难以清洗等问题，本发明提供了一种胶液循环的注胶设备，实现了对原材料的回收利用，节约资源，减少了废弃物的排放，有效降低了生产成本。
一种胶液循环的注胶设备，包括带有支座的注胶桶、出胶桶、压力罐、真空泵以及模具，所述的注胶桶带有密封桶盖，密封桶盖上设有出胶口、进气口和抽气口，出胶口中设有插入底部的出胶管，压力罐与进气口连接，真空泵与抽气口连接；注胶桶底部接有进胶管连通至出胶桶中，所述的模具设有模具进胶管和模具出胶管，模具进胶管与出胶管连接，模具出胶管的另一端插入出胶桶中。
所述的桶盖设有环形卡槽，卡槽内嵌有密封胶条，有利于提高注胶桶的密封性。
所述的注胶桶可以为圆柱形，内腔为倒圆台形，桶底为球形或圆锥形，有利于出胶和清理注胶桶内的残余树脂胶液。
所述的注胶桶带有弓形夹，可将桶盖与注胶桶桶体夹紧，实现注胶桶密闭。
所述的注胶桶带有气压检测装置，具体可以为气压表，用于实时显示注胶桶内的气压，方便注胶桶内气压的调节，防止注胶时注胶桶内的气压过大，也可以检测抽真空时注胶桶内的真空度。
所述的注胶桶的外壁包覆有与温度控制器相连的加热套，用于注胶桶的加热和保温，温度控制器可以控制和显示加热温度，实现不同温度下的恒温注胶。
为防止锈蚀，注胶桶的材质可以为不锈钢或玻璃钢，主要是根据不同注胶温度和不同用途来选择。当注胶温度不大于100℃时，可以选择全钢化玻璃材质，便于观察注胶桶内树脂胶液的真空脱泡过程和余量变化；当注胶温度大于100℃时，可以选择全不锈钢材质，但无法直观地观察到树脂胶液的真空脱泡过程和余量变化。
所述的出胶桶放置在重量显示仪上，可以用于计算注胶速度，还可以实现对注胶桶内树脂胶液余量的控制，防止过注现象的发生。
所述的出胶管一端插入注胶桶内，另一端安装有胶枪，可以通过调节压力实现不同压力下的自动打胶，替代了人工手挤胶的方式，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。
所述的出胶桶中的进胶管和模具出胶管的管口均带有滤网，可以过滤掉散状纤维，以保证回收的树脂胶液的纯度。
所述的压力罐可以控制出气的气体流速，从而调整注胶桶内的气压变化。
所述的压力罐中的气体为高纯氮气或高纯空气。
本发明还提供了根据所述的胶液循环的注胶设备所使用的胶液循环的注胶工艺，包括：
(1)真空脱泡：将装有树脂胶液的注胶桶密封后抽真空，进行树脂胶液的真空脱泡处理；
(2)充模：真空脱泡结束后，增加注胶桶内气压，树脂胶液在气压作用下注射到模具中，从模具流出的树脂胶液进入出胶桶中；
(3)树脂胶液回流：对注胶桶进行抽真空，出胶桶中的树脂胶液在气压作用下回流至注胶桶中；
(4)重复步骤(1)～(3)，直至充模完成，完成胶液循环的注胶。
为了提高回收的树脂胶液的纯度，避免树脂胶液污染、管路堵塞以及设备损坏等问题的发生，优选地，所述的胶液循环的注胶工艺，包括：
(1)第一次真空脱泡：将装有树脂胶液的注胶桶密封后抽真空，进行树脂胶液的第一次真空脱泡处理；
(2)树脂胶液过滤：第一次真空脱泡结束后，增加注胶桶内气压，树脂胶液在气压作用下经滤网过滤后进入出胶桶中；
(3)树脂胶液回流：对注胶桶进行抽真空，出胶桶中的树脂胶液在气压作用下回流至注胶桶中；
(4)第二次真空脱泡：待树脂胶液回流至注胶桶后，将注胶桶密封，抽真空，进行树脂胶液的第二次真空脱泡处理；
(5)充模：第二次真空脱泡结束后，增加注胶桶内气压，树脂胶液在气压作用下注射到模具中，从模具流出的树脂胶液经滤网过滤后进入出胶桶中；
(6)重复步骤(3)～(5)，直至充模完成，完成胶液循环的注胶。
所述的真空脱泡过程中注胶桶的真空度为-0.09～-0.1MPa，真空脱泡的时间为10～30min。所述树脂胶液的脱泡时间与树脂胶液的稠度、数量成正比，与树脂胶液的温度成反比。
如果发现设备故障等原因导致回收的树脂胶液不足，可在回收后补充加入树脂胶液，如有需要也可再补充加入促进剂、消泡剂等助剂进行充分混合，减少气泡的产生，提高产品质量，还可避免现有技术中因设备故障、进量不足、计量不准或混合不均等产生废品的现象。
如果树脂胶液的凝胶时间过短，可以在树脂胶液的配制过程中加入缓凝剂，缓凝剂的加入量以乙酰丙酮为例，约占树脂胶液总重量的0.15％。
完成充模后，可利用注胶桶内的气压排出注胶桶内和管路中的残余树脂胶液，然后向注胶桶内加入丙酮等清洗剂，对注胶桶、出胶桶和管路等进行清洗。清洗过程可重复多次进行，还可在清洗过程中更换新的清洗剂，以便剩余的树脂胶液被彻底清洗干净。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：
(1)所述的胶液循环的注胶设备专用部件少，部件为常用零件，通用性强，不易损坏，方便更换且价格便宜。
(2)实现了对原材料的回收利用，节约资源，减少了废弃物的排放，有效降低了生产成本。
附图说明
图1为实施例1的胶液循环的注胶设备的结构示意图；
图中：1-注胶桶；2-桶盖；3-支座；4-弓形夹；5-密封胶条；6-进气管开关；7-出胶管开关；8-真空管开关；9-气压表；10-第一出胶管快接阀；11-第二出胶管快接阀；12-出胶管；13-进胶管开关；14-真空泵；15-模具进胶管；16-模具快接阀；17-模具；18-出胶桶；19-模具出胶管滤网；20-进胶管滤网；21-压力罐；22-压力罐快接阀；23-进气管；24-真空表；25-电子秤；26-模具出胶开关；27-加热套。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，本发明的实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
如图1所示的胶液循环的注胶设备，包括带有支座3的注胶桶1、出胶桶18、压力罐21、真空泵14以及模具17。
注胶桶1为圆柱形，材质为玻璃钢，外壁包覆有与温度控制器相连的加热套27，内腔为倒圆台形，桶底为球形。温度控制器可以控制和显示加热温度。
注胶桶1带有弓形夹4和桶盖2。弓形夹4可将桶盖2与注胶桶1桶体夹紧，实现注胶桶2密闭。
桶盖2设有环形卡槽，卡槽内嵌有密封胶条5，实现注胶桶2的密封。桶盖2的中心设有出胶口，出胶口中设有插入注胶桶1底部的出胶管12，出胶管12依次通过第二出胶管快接阀11、出胶管开关7以及第一出胶管快接阀10与模具进胶管15连接，模具进胶管15通过模具快接阀16与模具17连接。
桶盖2上还设有进气口，接有进气管23。进气管23靠近进气口处设有进气管开关6，另一端通过压力罐快接阀22与压力罐21连接。压力罐21中的气体为高纯氮气，可控制气压和出气流速。
桶盖2上还设有抽气口，接有真空管。真空管靠近抽气口处设有真空管开关8，另一端通过真空表24与真空泵14连接。真空表24用于显示注胶桶1内的真空度，真空管开关8还可以起到注胶桶1的泄压作用。
桶盖2上还设有压力检测口，连接有气压表9，用于检测注胶桶1内气压。
注胶桶1底部设有进胶口，接有进胶管。进胶管靠近进胶口处设有进胶管开关13，另一端带有进胶管滤网20插入出胶桶18中。
模具17带有模具出胶开关26，连接有模具出胶管，模具出胶管的另一端带有模具出胶管滤网19插入出胶桶18中。
出胶桶18放置在电子秤25上，可实现对注胶桶1内树脂胶液余量和注胶速度的控制，防止过注现象的发生。
根据上述胶液循环的注胶设备所使用的胶液循环的注胶工艺，包括：
(1)真空脱泡：将配好的树脂胶液倒入注胶桶1中，盖上桶盖2，并使用弓形夹4夹紧密封，关闭进气管开关6、出胶管开关7和进胶管开关13，打开真空管开关8和真空泵14，抽真空，进行树脂胶液的真空脱泡处理；真空脱泡过程中注胶桶1内的真空度为-0.09～-0.1MPa，真空脱泡时间为30min；
(2)充模：真空脱泡结束后，关闭真空管开关8和真空泵14，打开进气管开关6，观察气压表9的示数，待桶内气压稳定后，打开出胶管开关7，再缓慢打开模具出胶开关26，树脂胶液流经模具17后，经模具出胶管滤网19过滤后进入出胶桶18中，观察电子秤25的示数及其变化，保证注胶桶1内剩余一定量的树脂胶液，关闭进气管开关6和出胶管开关7；
(3)树脂胶液回流：依次打开真空泵14和真空管开关8，待真空表24显示真空度后，打开进胶管开关13，出胶桶18内的树脂胶液在气压差的作用下经进胶管滤网20过滤后回流到注胶桶1中；
(4)重复步骤(1)～(3)，直至充模完成，完成胶液循环的注胶。
完成充模后，关闭进气管开关6、出胶管开关7、模具快接阀16和模具出胶开关26。拔出与模具快接阀16连接的模具进胶管15，伸入出胶桶18中，打开进胶管开关13和出胶管开关7，利用注胶桶1内的气压排出注胶桶1内和管路中的残余树脂胶液。关闭进胶管开关13，打开弓形夹4和桶盖2，向注胶桶1内加入清洗剂丙酮，重复步骤(2)、(3)，完成对注胶桶1、出胶桶18和管路等的清洗。清洗过程重复2次，每次清洗过程更换新的丙酮。
如需要真空辅助注胶，在步骤(1)之后，关闭出胶管开关7，打开模具快接阀16和模具出胶开关26，将模具17的出胶口与真空泵14连接，进行抽真空。在模具17内部实现真空后，关闭模具出胶开关26，再进行步骤(2)。
如需要非常温注胶，开启加热套27，将注胶桶1内的树脂胶液加热至所需温度，待温度稳定后再进行胶液循环的注胶工艺。
上述胶液循环的注胶设备还可以改造为打胶设备，出胶管12一端插入注胶桶1内，另一端安装有胶枪，可以通过调节压力实现不同压力下的自动打胶，替代了人工手挤胶的方式，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。
上述胶液循环的注胶设备专用部件少，部件为常用零件，通用性强，不易损坏，方便更换且价格便宜，所使用的胶液循环的注胶工艺实现了对原材料的回收利用，节约资源，减少了废弃物的排放，有效降低了生产成本。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种胶液循环的注胶设备，包括带有支座的注胶桶、出胶桶、压力罐、真空泵以及模具，其特征在于，所述的注胶桶带有密封桶盖，密封桶盖上设有出胶口、进气口和抽气口，出胶口中设有插入底部的出胶管，压力罐与进气口连接，真空泵与抽气口连接；注胶桶底部接有进胶管连通至出胶桶中，所述的模具设有模具进胶管和模具出胶管，模具进胶管与出胶管连接，模具出胶管的另一端插入出胶桶中。
2.根据权利要求1所述的胶液循环的注胶设备，其特征在于，所述的桶盖设有环形卡槽，卡槽内嵌有密封胶条。
3.根据权利要求1所述的胶液循环的注胶设备，其特征在于，所述的注胶桶带有气压检测装置。
4.根据权利要求1所述的胶液循环的注胶设备，其特征在于，所述的注胶桶的外壁包覆有与温度控制器相连的加热套。
5.根据权利要求1所述的胶液循环的注胶设备，其特征在于，所述的出胶桶放置在重量显示仪上。
6.根据权利要求1所述的胶液循环的注胶设备，其特征在于，所述的出胶管一端插入注胶桶内，另一端安装有胶枪。
7.根据权利要求1所述的胶液循环的注胶设备，其特征在于，所述的出胶桶中的进胶管和模具出胶管的管口均带有滤网。
8.根据权利要求1～7任一权利要求所述的胶液循环的注胶设备所使用的胶液循环的注胶工艺，其特征在于，包括：
(1)真空脱泡：将装有树脂胶液的注胶桶密封后抽真空，进行树脂胶液的真空脱泡处理；
(2)充模：真空脱泡结束后，增加注胶桶内气压，树脂胶液在气压作用下注射到模具中，从模具流出的树脂胶液进入出胶桶中；
(3)树脂胶液回流：对注胶桶进行抽真空，出胶桶中的树脂胶液在气压作用下回流至注胶桶中；
(4)重复步骤(1)～(3)，直至充模完成，完成胶液循环的注胶。
9.根据权利要求7所述的胶液循环的注胶设备所使用的胶液循环的注胶工艺，其特征在于，包括：
(1)第一次真空脱泡：将装有树脂胶液的注胶桶密封后抽真空，进行树脂胶液的第一次真空脱泡处理；
(2)树脂胶液过滤：第一次真空脱泡结束后，增加注胶桶内气压，树脂胶液在气压作用下经滤网过滤后进入出胶桶中；
(3)树脂胶液回流：对注胶桶进行抽真空，出胶桶中的树脂胶液在气压作用下回流至注胶桶中；
(4)第二次真空脱泡：待树脂胶液回流至注胶桶后，将注胶桶密封，抽真空，进行树脂胶液的第二次真空脱泡处理；
(5)充模：第二次真空脱泡结束后，增加注胶桶内气压，树脂胶液在气压作用下注射到模具中，从模具流出的树脂胶液经滤网过滤后进入出胶桶中；
(6)重复步骤(3)～(5)，直至充模完成，完成胶液循环的注胶。
10.根据权利要求8或9所述的胶液循环的注胶工艺，其特征在于，所述的真空脱泡过程中注胶桶的真空度为-0.09～-0.1MPa，真空脱泡的时间为10～30min。
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