專利名稱：一種熱固性塑料的注壓成型方法及其模具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種塑料的成型方法及其所用的模具，是針對于熱固性塑料的一種成型方法及其所用的模具。
背景技術：
目前熱固性塑料已廣泛的運用到炊具、電器、汽車配件中。熱固性材料的生產工藝通常只有兩種，一種是壓制成型，另一種是注射成型，這兩種工藝各有各的優點及缺點。壓制成型是將原材料稱量后加入到壓制模具的加料腔內，模具閉合加熱，材料熔融流動，設備進一步加壓，熱固性材料在加溫的模具型腔內受壓受熱交聯固化成型。其優點是設備、模具、工藝簡單，由于模具沒有流道澆口，且稱量加料，材料利用率高，產品不存在澆口，外表美觀。但此工藝也存在很大的缺點由于材料需要人工稱料加料，且材料在型腔里還有一個加熱軟化的過程，導致成型周期長，生產效率低，工人在高溫模具前長期操作，勞動條件惡劣，勞動強度大。熱固性注射成型是在專用的注射機上完成的，原材料在注射機的料筒中加熱熔融，在螺桿旋轉壓力的作用下，熔融的熱固性塑料從噴嘴噴出，經模具的主澆道、流道、澆口注入模具型腔，在加熱的模具型腔內交聯固化成型。注射成型的優點明顯省去了加料、加溫熔融的周期，成型周期短，生產率高，勞動強度下降。但也存在一定的缺點由于熔融的熱固性塑料要經模具的主澆道、流道、澆口再注入模具型腔，主澆道、流道中的固化料就浪費掉了，以至于材料的利用率低；由于澆口的存在使產品表面存在缺陷，影響外觀；由于料從澆口進入，料流存在明顯的方向性，產品內應力大；由于澆口處的料流速大，模具此處極易磨損。特別強調的是熱固性塑料是不可以循環利用的材料，固化廢料處理困難，處理不當會造成環境污染。研發一種能取長補短的既材料利用率高，又生產效率高的綜合性工藝-注壓成型工藝來用于熱固性材料的生產是非常必要的。
申請號為CN200410051751.2的中國專利申請公開了一種塑料注射一壓制復合成型工藝，它包括有如下步驟(1)塑料原料在注射機料筒內加熱塑化；(2)在兩級閉模開模機構作用下，模具一級合模，形成封閉型腔；(3)在注射壓力作用下，熔融塑料從料筒前端的噴嘴噴出，經澆注系統注入到模具的封閉型腔，實現型腔定量充填；(4)模具二級合模，使凸模和凹模分型面之間距離進一步減小，實現壓制成型；(5)在冷卻的模具中塑料熔體溫度降到軟化點以下，完成冷卻定型；(6)在兩級閉模開模機構作用下，模具型腔沿分型面打開；在脫模機構作用下，完成塑件脫模。該專利申請還公開了完成這種工藝的一種模具的結構，該技術將注射和壓制工藝融合為一體，但仍然存在流道及澆口，一次循環后要棄掉澆道中殘存的廢料，浪費嚴重，同時它的技術方案中可以看出所述的塑料為熱塑性塑料，它和熱固性塑料的成型方法有很大的區別。
發明內容
本發明針對現有技術所存在的問題提供了一種新型熱固性塑料成型方法，它基于熱塑性塑料注射-壓制復合成型理論基礎上的另一種創新，材料利用率高，生產效率高，等同于注射成型的工作環境，產品的機械性能和外觀都優于注射成型的產品。
本發明另一個發明目的是提供了該熱固性塑料成型方法的模具，該模具的使用壽命長、結構緊湊、加工方便。
本發明的第一個目的可通過下列技術方案來實現一種熱固性塑料的注壓成型方法，包括以下步驟A、熔融熱固性塑料的原料在注射機料筒中加熱熔融；B、初步合模完全合模后將模具的頂桿滑塊復位，微開模使模具的上模芯和下模芯及料腔鑲環形成閉合的加料腔；C、注射將熔融的熱固性塑料原料經注射機噴嘴注入到加料腔；D、加壓合模通過加壓合模使得模具的上模芯和下模芯完全閉合再將加料腔中的塑料壓入型腔內；E、交聯固化使熱固性塑料的原料在型腔內保溫、保壓至交聯固化；交聯固化后開模頂出產品。
首先讓熱固性塑料在注射機的料筒中熔融，所述的注射機可以是螺桿注射也可以是活塞注射式的，所述的加熱熔融的原料應該合乎所采用的熱固性塑料的性能，注意控制塑料在料筒中的等待時間及溫度。一般采用的機型是螺桿式注射機。
初步合模后，上下兩模芯間存在一定的距離，該距離應該和所得產品的大小和料腔鑲環所圍的面積相關。料腔鑲環和上模芯以及下模芯形成閉合的加料腔，使得步驟C中所注入的熱固性塑料原料充分加入到加料腔中，同時還要保證步驟D中的加壓合模時所有料腔中的熱固性塑料原料全部被擠入模腔中。本發明所述的熱固性塑料原料在注射時通過注射機的噴嘴和設于模具中部的主澆道射入加料腔中。
在上述的熱固性塑料的注壓成型方法中，步驟B中所述的上模芯和下模芯間的距離為4～10mm，可根據產品的大小，材料的的流動性，模具的大小做適當的調整。具體而言，產品總重越重，模具越大、相對的模芯間的距離越大，材料的流動性越好模芯間距調節的范圍就越大，調節更方便。
在上述的熱固性塑料的注壓成型方法中，步驟E中熱固性塑料在型腔內的保溫固化時間為30～120秒，保溫溫度為150℃～190℃。在模芯中設有加熱溫控系統，控制熱固性塑料在型腔內的溫度為150℃～200℃。所述的溫控系統可以是電加熱裝置，并在上下兩模中設置溫度傳感器來控制模腔中的溫度，同時可以利用鎖模力來保證模腔中的壓力，根據所加工的塑料的不同讓塑料在模腔中保溫保壓一段時間，在這段時間中熱固性塑料完成交聯反應。
此外，本發明還提供了該熱固性塑料成型方法所用的模具，它包括上模、下模和導向機構，其中上模包括上模板、固定連接在上模板上的上模筒、鑲在上模筒上的上模芯，上模的中部鑲有澆口套；下模包括下模板、固定連接在下模板上的下模筒、鑲在下模筒上的下模芯，在下模筒與下模板之間設有一個用于頂出產品的頂出機構，其特征在于，在所述的上模芯和下模芯接觸處的外側面設有鑲環，鑲環與上模芯、鑲環與下模芯之間均密封配合，且鑲環、上模芯、下模芯三者圍成模具的加料腔。
為了保證產品在成形時的溫度，在上述的模具中，所述的上模筒和下模筒上設有若干用于裝設加熱部件的管孔。同時在上下模芯中各設有熱電偶以檢測模芯的溫度。
在上述的模具中，所述的鑲環是固定于下模筒上。通常，鑲環是通過螺釘固定于下模筒上的。本模具在使用過程中，鑲環與上模芯和下模芯均密封接觸，容易磨損造成密封不好。為了提高鑲環的耐磨性，鑲環的硬度要求為HRC50以上且將鑲環設計為可脫卸結構，為制作與維修提供了方便。
在上述的模具中，所述的下模筒和下模板之間設有兩塊墊塊，上述的頂出機構設于兩墊塊內。
在上述的模具中，在下模與澆口對應的部位裝設拉料桿，所述的拉料桿的近澆口端為鉤狀。在一次循環注壓后，通過拉料桿將澆口套中的固化料拉出清空。
在上述的模具中，所述的下模筒口沿內側開設凹槽，所述的料腔鑲環設置在凹槽中；所述的料腔鑲環可以通過螺釘固定在下模筒上。
在上述的模具中，所述的頂出機構包括設置在下模板上的推板和設置在推板上部的若干頂桿以及設置在推板下部的推桿，所述的頂桿一端為固定端，另一端為工作端，上述的固定端固定在推板上，上述的工作端穿過所述的下模筒可進入加料腔內，所述的推桿一端固定在推板下部，另一端與動力機構連接。
在產品成型后，由動力機構控制頂出機構來完成產品頂出模具和頂出機構復位的工作。當動力機構使推桿往模具內移動時，與推桿固連的推板以及與推板固連的頂桿也一起移動，直到產品脫出模具；當頂出機構需要復位時，動力機構使推桿往模具外移動，與推桿固連的推板以及與推板固連的頂桿也一起移動，直到頂出機構復位。頂出機構在完成產品頂出模具和頂出機構復位的工作后開始進入下一次的工作循環。
在上述的模具中，所述的推板上部設有一塊固定板，所述的頂桿穿過固定板，在頂桿的固定端設有凸肩，固定板將頂桿的固定端壓于推板上且與推板固連。通過這樣的結構，使頂桿與推板形成連動關系，從而通過推桿帶動頂桿移動。
因此，本發明的熱固性塑料成型方法及其模具與現有技術相比具有以下優點(1)、本發明的熱固性塑料成型方法是熔融的原料由噴嘴經主澆道直接進入半閉合的模具型腔，注射阻力小，注射速度可達到最快，節省了注料時間。注料完成后模具合模，產生瞬時高溫高壓，加快材料的固化成型，縮短成型周期。熱固性塑料批量生產時，注壓成型比注射總成型周期縮短25％左右；
(2)、本發明的熱固性塑料成型方法在注壓成型時無流道無澆口，大大節約了原材料的損耗，原材料利用率上升5％左右；(3)、通過本發明的熱固性塑料成型方法制備的熱固性塑料外觀無澆口缺陷，產品美觀大方；(4)、本發明的熱固性塑料成型方法在最后填充是通過壓制成型的，所制備的熱固性塑料不會出現熔接痕，密度大、尺寸穩定、機械強度高，內在質量大幅度提高。
(5)、利用本發明的模具熔融的熱固性塑料的原料是在初步合模的情形下低壓注射，不僅對料筒、螺桿、模具的型腔的磨損可大幅度的降低，而且本發明的模具無流道無澆口，不存在注射時對模具型腔的磨損，特別是澆口處的磨損，大大的提高了模具的使用壽命；(6)、本發明的模具無流道無澆口，注壓料注入半閉合模具，易把模具型腔里的氣體排出，簡化了模具的排氣機構，特別是一模多腔的模具，比注射模具結構更緊湊，加工更簡單。
圖1是本發明熱固性塑料的注壓成型方法的工藝流程圖。
圖2是本發明熱固性塑料的注壓成型方法使用的模具的結構示意圖。
圖中，1、下模板；11、料腔鑲環；12、上模筒；13、上模芯；14、上模板；15、拉料桿；16、定位圈；17、澆口套；18、電熱管；2、推板；21、導柱導套；22、螺釘；23、推桿；24、呈接孔；3、墊塊；4、固定板；5、頂桿；6、復位桿；7、下模筒；8、下模芯。
具體實施例方式
以下是本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。
實施例1一熱固性塑料的注壓成型方法的生產過程；所使用的材料為酚醛樹脂。
(1)將酚醛樹脂材料放入注射機料筒中加熱熔融；(2)合模后將模具的頂桿滑塊復位，微開模使模具的上模芯和下模芯以及料腔鑲環形成閉合的加料腔；其中控制上模芯下模板間的距離為4mm左右；(3)將熔融的酚醛樹脂材料經注射機噴嘴注入到加料腔；根據產品的毛重設置注入的酚醛樹脂的量；(4)通過加壓合模使得模具的上模芯和下模芯完全閉合將加料腔中的酚醛樹脂材料壓入型腔內；(5)使酚醛樹脂材料在190℃條件下于型腔內保溫、保壓120秒至交聯固化；(6)開模，頂出產品，用氣槍清理型腔。即可進行下一個循環的工作。
二上述方法所用的熱固性塑料注壓成型模具的結構如圖1所示，注壓模具主要由成形部分、導向機構、頂出機構、加熱系統、注料系統、模架等部分組成。成形部分主要由下模芯8、上模芯13組成。導向機構由導柱導套21、定位圈16組成。頂出裝置由推板2、固定板4、頂桿5、推桿23組成。所述的推板2設置在下模板上，三根頂桿5設置在推板2上部和一根推桿23設置在推板2下部，所述的固定板4固連在推板2上部。上述的頂桿5一端為固定端，另一端為工作端，該固定端具有凸肩的，固定板將上述的固定端壓于推板上且與推板固連，上述的工作端穿過所述的固定板4和下模筒后可進入加料腔內。所述的固定板4的槽設置在與推板2接觸的一側且與所述的固定端形狀相配合，所述的固定端設置在上述的槽中。固定端的端面頂在推板2上，在推板2向模具內移動時推板2可以推動頂桿5往模具內移動；在推板2向模具外移動時固定板4頂壓上述的凸肩使所述的頂桿5向模具外移動。所述的推桿23一端固定在推板2下部，另一端與動力機構連接。在產品成型后，動力機構使推桿23往模具內移動時，與推桿23固連的推板2以及與推板2固連的頂桿5也一起移動，直到產品脫出模具；頂出機構需要復位時，動力機構使推桿23往模具外移動，與推桿23固連的推板2以及與推板2固連的頂桿5也一起移動，直到頂出機構復位。頂出機構在完成產品頂出模具和頂出機構復位的工作后開始進入下一次的工作循環。
加熱系統主要由電熱管18及熱電偶組成，電熱管設置在上、下模筒的管孔中。注料系統主要由澆口套17、拉料桿15、料腔鑲環11及它與上型腔、下型腔組成的加料腔。作為標準件的模架包括下模板1、推板2、墊塊3、頂針板4、復位桿6、下模筒7、上模筒12、上模板14、導柱導套21以及固定螺絲。本發明的注壓模具無流道，熔融的料由主澆口直接注入到由上下型腔與料腔鑲塊構成的半閉合的料腔中。上模包括上模板14和固定連接在上模板14上的上模筒12，上模筒12的中部裝設有上模芯13，下模包括下模板1和固定連接在下模板1上的下模筒7，下模筒7和下模板1中設有兩個墊塊3，在兩墊塊3之間設有頂出機構，下模筒7口沿內側設有用于套合封閉上模芯13和下模芯8以形成加料腔的加料腔鑲環11，上模的中部鑲有澆口套17。上模筒12和下模筒7上設有若干用于裝設加熱部件的管孔。
在下模與澆口對應的部位上裝設拉料桿15，所述的拉料桿15的近澆口端為鉤狀，在每模結束時，通過上下兩模的分離，拉料桿通過末端的鉤狀部位拉走殘留在澆口套中的余料。
下模筒7口沿內側開設凹槽，所述的料腔鑲環11設置在凹槽中，料腔鑲環通過螺釘固定在下模筒7的凹槽中，料腔鑲環的內側與上下兩型芯的周邊密封配合，形成封閉的加料腔。
實施例2一熱固性塑料的注壓成型方法的生產過程；所使用的材料為三聚氰胺。
(1)將三聚氰胺材料放入注射機料筒中加熱熔融；(2)合模后將模具的頂桿滑塊復位，微開模使模具的上模芯和下模芯以及料腔鑲環形成閉合的加料腔；其中控制上模芯下模板間的距離為10mm左右；(3)將熔融的三聚氰胺材料經注射機噴嘴注入到加料腔；根據產品的毛重設置注入的三聚氰胺的量；(4)通過加壓合模使得模具的上模芯和下模芯完全閉合將加料腔中的三聚氰胺材料壓入型腔內；(5)使三聚氰胺材料在170℃條件下于型腔內保溫、保壓60秒至交聯固化；(6)開模，頂出產品，用氣槍清理型腔。即可進行下一個循環的工作。
二在該工藝中所采用的模具的結構同實施例1，將不再贅述。
實施例3一熱固性塑料的注壓成型方法的生產過程；所使用的材料為BMC(BMC是團狀不飽和聚脂的縮寫)。
(1)將BMC材料放入注射機料筒中加熱熔融；(2)合模后將模具的頂桿滑塊復位，微開模使模具的上模芯和下模芯以及料腔鑲環形成閉合的加料腔；其中控制上模芯下模板間的距離為7mm左右；
(3)將熔融的BMC材料經注射機噴嘴注入到加料腔；根據產品的毛重設置注入的酚醛樹脂的量；(4)通過加壓合模使得模具的上模芯和下模芯完全閉合將加料腔中的BMC材料壓入型腔內；(5)使BMC材料在150℃條件下于型腔內保溫、保壓30秒至交聯固化；(6)開模，頂出產品，用氣槍清理型腔。即可進行下一個循環的工作。
二在該工藝中所采用的模具的結構同實施例1，將不再贅述。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
盡管本文較多地使用了下模板1、料腔鑲環11、上模筒12、上模芯13、上模板14、拉料桿15、定位圈16、澆口套17、電熱管18、推板2等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。
權利要求
1.一種熱固性塑料的注壓成型方法，包括以下步驟A、熔融熱固性塑料的原料在注射機料筒中加熱熔融；B、初步合模完全合模后將模具的頂桿(5)滑塊復位，微開模使模具的上模芯(13)和下模芯(8)及料腔鑲環(11)形成閉合的加料腔；C、注射將熔融的熱固性塑料原料經注射機噴嘴注入到加料腔；D、加壓合模通過加壓合模使得模具的上模芯(13)和下模芯(8)完全閉合再將加料腔中的塑料壓入型腔內；E、交聯固化使熱固性塑料的原料在型腔內保溫、保壓至交聯固化；交聯固化后開模頂出產品。
2.根據權利要求1所述的熱固性塑料的注壓成型方法，其特征在于，所述的步驟B中所述的上模芯(13)和下模芯(8)間的距離為4～10mm，可根據產品的大小，材料的的流動性，模具的大小做適當的調整。
3.根據權利要求1或2所述的熱固性塑料的注壓成型方法，其特征在于，所述的步驟E中熱固性塑料在型腔內的保溫固化時間為30～120秒，保溫溫度為150℃～190℃。
4.一種熱固性塑料的注壓成型模具，它包括上模、下模和導向機構，其中上模包括上模板(14)、固定連接在上模板(14)上的上模筒(12)、鑲在上模筒(12)上的上模芯(13)，上模的中部鑲有澆口套(17)；下模包括下模板(1)、固定連接在下模板(1)上的下模筒(7)、鑲在下模筒(7)上的下模芯(8)，在下模筒(7)與下模板(1)之間設有一個用于頂出產品的頂出機構，其特征在于，在所述的上模芯(13)和下模芯(8)接觸處的外側面設有鑲環，鑲環與上模芯(13)、鑲環與下模芯(8)之間均密封配合，且鑲環、上模芯(13)、下模芯(8)三者圍成模具的加料腔。
5.根據權利要求4所述的熱固性塑料的注壓成型模具，其特征在于，所述的上模筒(12)和下模筒(7)上設有若干用于裝設加熱部件的管孔。
6.根據權利要求4或5所述的熱固性塑料的注壓成型模具，其特征在于，所述的鑲環是固定于下模筒(7)上。
7.根據權利要求4或5所述的熱固性塑料的注壓成型模具，其特征在于，所述的下模筒(7)和下模板(1)之間設有兩塊墊塊(3)，上述的頂出機構設于兩墊塊(3)內(間)。
8.根據權利要求6所述的熱固性塑料的注壓成型模具，其特征在于，所述的下模筒(7)口沿內側開設凹槽，所述的料腔鑲環(11)設置在凹槽中；所述的料腔鑲環(11)可以通過螺釘(22)固定在下模筒(7)上。
9.根據權利要求4或5所述的熱固性塑料的注壓成型模具，其特征在于，所述的頂出機構包括設置在下模板(1)上的推板(2)和設置在推板(2)上部的若干頂桿(5)以及設置在推板(2)下部的推桿(23)，所述的頂桿(5)一端為固定端，另一端為工作端，上述的固定端固定在推板(2)上，上述的工作端穿過所述的下模筒(7)可進入加料腔內，所述的推桿(23)一端固定在推板(2)下部，另一端與動力機構連接。
10.根據權利要求10所述的熱固性塑料的注壓成型模具，其特征在于，所述的推板(2)上部設有一塊固定板(4)，所述的頂桿(5)穿過固定板(4)，在頂桿(5)的固定端設有凸肩，固定板(4)將頂桿(5)的固定端壓于推板(2)上且與推板(2)固連。
全文摘要
本發明提供了一種熱固性塑料的注壓成型方法及其模具，屬于機械化工技術領域。它解決了現有的熱固性塑料的注壓成型方法存在流道及澆口中有殘存的廢料，浪費嚴重的問題。本熱固性塑料的注壓成型方法包括以下步驟A.熔融，B.初步合模，C.注射，D.加壓合模，E.交聯固化，交聯固化后開模頂出產品。本發明還提供了該熱固性塑料成型方法所用的模具，它包括上模、下模和導向機構，在下模筒與下模板之間設有一個用于頂出產品的頂出機構，在所述的上模芯和下模芯接觸處的外側面設有鑲環，且鑲環、上模芯、下模芯三者圍成模具的加料腔。本方法具有材料利用率高，生產效率高，該模具的使用壽命長、結構緊湊、加工方便。
文檔編號B29C45/26GK1962232SQ20061011879
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月27日 優先權日2006年11月27日
發明者林盛, 許道義 申請人:浙江蘇泊爾橡塑制品有限公司