CN1507999A - 热流道注射成型动态保压装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种热流道注射成型动态保压装置。它由动态保压注射成型模具、液压泵站和计算机控制系统三部分组成。其中注射成型模具主要包括双浇口的模具型腔、型腔板和定模板及其上的冷却水孔、热流道板及其上的料筒和加热器等部件；液压泵站主要有油泵、三位四通换向阀、调节阀等部件；计算机控制系统与三位四通换向阀连接。本发明具有体积小，加热功率小，故耗热少的特点；并能在高分子材料注射成型的保压阶段，在模具型腔内造成剪切应力场或拉伸应力场或拉伸剪切复合应力场，从而改变成型制件的凝聚态结构及性能；本发明既可用来生产高性能的自增强制品，也可用来研究高分子材料在外力场中凝聚态结构和性能变化等高分子物理问题。

Description

热流道注射成型动态保压装置

一、技术领域

本发明涉及高分子材料注射成型技术，特别是涉及用于高分子材料成型加工的热流道注射成型动态保压装置。

二、背景技术

普通注射成型技术被广泛地用于高分子材料成型加工。但是它存在着一些固有的缺点：

1、普通注射成型时高分子材料的晶区生成球晶，非晶区的大分子紊乱排列，在这种凝聚态结构下制品强度还不及理论强度的1％，不能表现出材料潜在的力学性能；

2、生产厚壁塑件时，对于收缩率大的塑料，难以克服表面缩痕、内部缩孔，塑件尺寸精度差；

3、加工纤维和高分子液晶增强复合材料时，基体中纤维随机分布，不能充分展现纤维或高分子液晶的高模量和高强度性能。

为了克服以上缺点，一些新的特种加工方法及装置便应运而生，如振动注射成型，推-拉注射成型和多浇道注射成型等。在这些技术中，由英国人研制的多浇道注射成型技术是在保压阶段用动态保压替代了传统的静止不动的静态保压，该技术在生产厚壁塑件时优于传统的注射成型技术。如由英国P.S.Allen和B.J.Bevis等人1992年研制开发的Multi-Live Feed Moulding即多路进料模塑装置，又叫剪切控制取向注塑模塑装置。英国专利British Patene 2170-140-13。该多路进料模塑装置独立于模具之外，其结构较复杂，体积庞大，该装置只能安装在注塑机喷嘴与注塑机定模板之间。一般来说该空间的位置比较小，特别是小型注塑机无法安装该装置，而小型注塑机恰好是实验研究聚合物形态采用最多的机型。此外，上述装置需要加热部分的体积庞大，因此耗热多。

三、发明内容

本发明的目的正是针对上述多路进料模塑装置所存在的缺陷，提供一种单型腔双浇口的热流道注射成型动态保压装置，该装置能够在高分子材料注射成型的保压阶段在模具型腔内造成剪切应力场或拉伸应力场，或拉伸剪切复合应力场，从而改变成型制品的凝聚态结构，进而大幅度地改变成型制品的物理力学性能，且本装置体积小、需加热部分体积也小，加热功率小，耗热则少、节约能源。

本发明是采用下述技术方案实现的：本发明热流道注射成型动态保压装置由动态保压注射成型模具、液压驱动泵站和计算机控制系统三大部分组成。其中动态保压注射成型模具主要包括模具型腔板、模具型腔、定模板、浇口及流动通道、料筒、液压油缸及油缸活塞等部件；注塑机的喷嘴与注射成型模具中的主流道紧密接触；液压泵站包括三位四通换向阀、流量调节阀、压力调节阀、油泵、油箱及冷却器等部件；计算机控制系统与液压泵站中三位四通换向阀连接。由编程软件控制整个系统的保压模式和动作程序。

本装置为单型腔双浇口热流道模具。动态保压注射成型模具中的浇口为设置在定模板上对称布置的双浇口，在注射成型模具中设置有热流道板，热流道板上加工有对称布置的两个料筒，料筒内有压料柱塞，压料柱塞通过连轴节与活塞杆连接，活塞置于液压油缸内，液压油缸安装在油缸支架上，每个液压油缸上设有液压油进出口，液压油缸与活塞杆之间用密封环密封，两料筒底端通过流动通道分别与双浇口的一端相连接，两浇口的另一端分别与模具型腔两端连接，模具型腔上设置有两根以上的顶杆，全部顶杆用顶杆固定板和顶出板夹紧固定，用来顶出成型好的试样或制品。

在热流道板上还设置有加热器，加热器均匀地分布在热流道板内，并使被加热的塑料加热到塑料的熔融温度以上，模具定模板和模具型腔板上设置有冷却水孔，冷却水孔均匀地布置于其中，用以冷却所注射成型的制品。此外，在注射成型模具型腔内距浇口约5毫米处安装有物料的压力传感器和温度传感器，压力传感器和温度传感器通过外接压力指示仪和温度指示仪控制，显示或记录型腔内的压力变化和温度变化。

本装置由一个独立的液压泵站来驱动，模具上的液压油缸里的活塞按设定程序和不同模式作往复运动。液压泵站中流量调节阀是用来调节控制流量的，压力调节阀用以调节控制压力。

计算机控制系统由计算机或单片机进行控制，通过编程可预设各种动态保压模式的动态保压方案，操作中可根据需要从一种动态保压模式变换到另一种动态保压模式。

本装置中动态保压注射成型模具的型腔所成型的试样可以是哑铃形、长条形、正方形、矩形等试样，也可以是其它形状的制品。

本发明热流道注射成型动态保压装置与现有技术相比具有如下特点：

1、本热流道注射成型动态保压装置体积小，需加热部分的体积也小，加热功率小，因此耗热少，节约能源。

2、本热流道注射成型动态保压装置能够在高分子材料注射成型的保压阶段，在模具型腔内造成剪切应力场或拉伸应力场或拉伸剪切复合应力场，从而改变成型制件的凝聚态结构，进而大幅度地改变所成型制品的物理力学性能。

3、本热流道注射成型动态保压装置克服了生产厚壁制件时难以克服的表面缩痕、内部缩孔的问题。

4、本热流道注射成型动态保压装置既可以用来生产高性能的自增强制品，也可以用来研究聚合物在外力场中凝聚态结构和性能变化等高分子物理问题。

四、附图说明

图1是本发明热流道注射成型动态保压装置中注射成型模具及其与注塑机喷嘴接触的剖示结构示意图。

图2是本发明热流道注射成型动态保压装置系统连接示意图。

五、具体实施方式

下面结合附图通过对本发明的结构、工作过程及实施例作进一步的说明。

本发明热流道注射成型动态保压装置由动态保压注射成型模具、液压驱动泵站和计算机控制系统三大部分组成。

图1中，本装置为单型腔双浇口的热流道模具。注塑机22的喷嘴与注射成型模具中热流道板7上的主流道1紧密接触。动态保压注射成型模具的浇口9为设置在定模板15上对称布置的双浇口，在注射成型模具中设置有热流道板7，热流道板7上加工有对称布置的两个料筒20，两个料筒内都有压料柱塞19，两个压料柱塞19分别在两个料筒内作往复运动，压料柱塞19通过连轴节18与活塞杆17连接，两活塞4分别置于两液压油缸3内，液压油缸3安装在油缸支架2上，每个液压油缸上设有液压油进出口5，液压油缸3与活塞杆17之间用密封环6密封。两料筒的底端通过两流动通道8分别与两浇口的一端相连接，两浇口的另一端分别与模具型腔14两端相接，模具型腔14上设有两根以上顶杆11，全部顶杆用顶杆固定板13和顶出板12夹紧固定。在热流道板7上还设置有加热器21，加热器21均匀地分布于整个热流道板内，在模具型腔板10和模具定模板15上设置有冷却水孔16，冷却水孔均匀地分布在模具型腔板和模具定模板中，用以冷却所成型的制品。

图2中，液压驱动泵站部分由三位四通换向阀23、流量调节阀24、压力调节阀25、油泵26及油箱27构成，它通过管道与注射成型模具相连接。液压驱动泵站泵出的高压油驱动注射成型模具上液压油缸内的活塞，使其按设定程序和不同的保压模式作往复运动。在注射成型模具型腔14内距浇口9约5毫米处安装有物料的压力传感器31和温度传感器32，压力传感器和温度传感器通过外接压力指示仪29和温度指示仪30控制，显示或记录型腔内的压力变化和温度变化。

本装置由计算机控制系统28控制，计算机控制系统28与液压驱动泵站中三位四通换向阀23连接。通过编程可预设各种动态保压模式的动态保压方案，操作中可根据需要从一种动态保压模式变换到另一种动态保压模式。

使用本装置，其工作过程是由注塑机22进来的物料在注射充模阶段先进入注射成型模具的热流道板7上的主流道1，然后分成两个支路分别从热流道板7上的两个对称布置的料筒20的开口端进入，物料在料筒内压料柱塞19作用下，再分别从两料筒底端经两个流动通道8进入型腔14的两端。因此在充模阶段必须通过液压油缸将两个活塞中一个或两个同时抽到适当位置，使来自注塑机22喷嘴的熔融物料，能够经支路流经一个料筒或同时流经两个料筒进入型腔14，并使型腔14充满物料，然后按驱动程序由液压油缸活塞4驱动物料作往复剪切流动或施压释压运动，直至物料完全冻结成制品或试样，然后打开模具，由顶杆11，顶杆固定板13及顶出板12联合动作将制品或试样顶出模外。模具定模板15和模具型腔板10上的冷却水孔16是用来冷却所成型制品的，冷却水孔16使模具型腔处于低温，使进入型腔的物料能冷却固化。而热流道板7利用加热器21加热，使流道和料筒内的物料处于高温熔融状态，能够畅通地流入模具型腔。

动态保压模式的确定：在众多的动态保压模式中有一种采用最多的基本动态保压模式，即两活塞一进一出反复运动的剪切振动动态保压模式。除此之外，还有热流道板上的两活塞同时压入同时抽出，造成模具型腔内压力时高时低的压力振动动态保压模式。

使用本装置来进行注射成型制品的加工，采用剪切振动动态保压模式，所用原料为高密度聚乙烯(HDPE)，型腔压力0～5MPa，熔体温度180℃，在热流道板7上的两个压料柱塞19轮流地一进一出，两活塞4中一个将物料压入料筒20时，物料从一个流道浇口9进入型腔14，另一活塞抽出料筒，物料从另一流道浇口由型腔14进入料筒20，当达到极限位置时两活塞同时开始反向运动，如此往复不停，物料在型腔内往返流动形成剪切应力场，如果型腔的断而尺寸有变化，也可能形成拉伸应力场或拉伸剪切复合应力场。当型腔内的物料逐渐冻结到断流时活塞方停止运动，打开模具，顶出试样或成型制品。当采用高密度聚乙烯(HDPE)成型哑铃形试样时，其拉伸强度从普通成型的26MPa提高到93MPa，模量从1GPa提高到5GPa，达到明显的自增强效果，成型10mm的厚壁制品时表面无缩痕，内部无缩孔，明显优于普通注射成型。

本装置既可用来生产高性能的自增强制品，也可以用来研究聚合物在外力场中凝聚态结构和性能变化等高分子物理问题。

Claims (5)

1、一种热流道注射成型动态保压装置，由动态保压注射成型模具、液压泵站和计算机控制系统三大部分组成，其中动态保压注射成型模具主要包括模具型腔板(10)、模具型腔(14)、定模板(15)、浇口及流动通道(8)、料筒、液压油缸(3)及油缸活塞(4)等部件；注塑机(22)的喷嘴与注射成型模具中的主流道(1)紧密接触；液压泵站包括三位四通换向阀(23)、流量调节阀(24)、压力调节阀(25)、油泵(26)、油箱(27)及冷却器等部件；计算机控制系统(28)与液压泵站中三位四通换向阀(23)连接，其特征在于动态保压注射成型模具中的浇口为设置在定模板(15)上对称布置的双浇口(9)，注射成型模具中设置有热流道板(7)，热流道板(7)上加工有对称布置的两个料筒(20)，料筒内有压料柱塞(19)，压料柱塞(19)通过连轴节(18)与活塞杆(17)连接，两个料筒的底端通过流动通道(8)分别与双浇口的一端相连接，两浇口的另一端分别与模具型腔(14)的两端相接，模具型腔(14)上设置有两根以上的顶杆(11)，全部顶杆用顶杆固定板(13)和顶出板(12)夹紧固定，用来顶出成型好的试样或制品。

2、按照权利要求1所述的热流道注射成型动态保压装置，其特征在于热流道板(7)上设置有加热器(21)，加热器(21)均匀地分布在热流道板(7)内，并使被加热的塑料加热到塑料的熔融温度以上。

3、按照权利要求1所述的热流道注射成型动态保压装置，其特征在于模具型腔板(10)和定模板(15)上设置有冷却水孔(16)，冷却水孔(16)均匀地布置于型腔板(10)和定模板(15)内。

4、按照权利要求1所述的热流道注射成型动态保压装置，其特征在于液压油缸(3)与活塞杆(17)之间用密封环(6)密封。

5、按照权利要求1所述的热流道注射成型动态保压装置，其特征在于在注射成型模具型腔(14)内距浇口(9)约5毫米处安装有物料的压力传感器(31)、和温度传感器(32)，并通过外接压力指示仪(29)和温度指示仪(30)控制。

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