快速控制注塑模具溫度變化的裝置及控制方法

專利名稱：快速控制注塑模具溫度變化的裝置及控制方法
技術領域：
本發明涉及塑料制品加工中的模具，具體的講是一種通過實現注塑成型模具型腔 表面溫度周期性變化從而獲得高質量外觀的樹脂聚合物注射成型產品的溫控裝置及控 制方法。 現有技術
在常規的注射成型時，模具的溫度通常比較低， 一般在3(TC - 80 。C之間。但是 對很多表觀件來說，采用常規低溫模很難解決注射過程中出現的熔接痕、流痕、玻纖 外露等缺陷。通過在在注射成型時提高模具溫度和聚合物的溫度來解決這一問題是眾 所周知的方法，有時候模具溫度會超過15(TC ，但是由于不能在短時間將制品冷卻下來， 從而造成成型周期顯著地增長，從而導致生產成本高。在已經公開的中國專利文獻 CN1211194C、 CN1572460A，公開了一種為獲得高質量外觀注塑成型件的方法，即在注 射前，向模具內的一個管路內先通入加熱介質，具體地說是過熱蒸汽，將模具或型腔 表面快速加熱到熱塑性樹脂的軟化溫度或高于軟化溫度，然后再同一個管路中通入冷 卻介質，具體地說是冷卻水，將模具和制品快速冷卻到熱塑性樹脂的軟化溫度以下， 然后脫模獲得制品。但在上述兩個專利中僅提及加熱介質和冷卻介質在同一管道內流 通，而并未揭示如何具體實現模具溫度周期性變化的裝置和控制方法。無論采用這兩 種方法的任何一種，都由于高溫介質(如蒸汽)和較低溫度冷卻介質在模具內外的混 合，從而造成事實上成型周期較長。
公開的中國專利文獻CN1654185A則揭示了一種與上面所引述的兩個專利文獻相近 似的技術方法和所需要實現控制的裝置，也是將加熱介質和冷卻介質通過控制先后通 入模具內的同一管路中，并經過切換分別排出到模具以外的加熱介質或冷卻介質的緩 沖容器中，以降低能耗。但是由于兩種介質在同一管路中流通，不可避免存在混合； 而且在采用這種方法時采用了控制環節過于復雜，投資也大。

發明內容
本發明的目的就是在采用簡潔易行的裝置和方法，實現模具溫度的周期性變化， 獲得良好的外觀質量時，使成型周期最短，并最大限度地降低能耗。
本發明技術目的實現，由以下技術方案完成本發明所述的一種控制注塑模具溫度變化的方法，包括步驟l)在模具開始閉合 時，向模具的流體通路中通入高溫壓力蒸汽，將模具中型腔表面的溫度升高到一個設 定溫度，然后向注塑成型機發出可以射膠的信號；2)同時或延后一個射膠需要的時間， 關閉向模具中的蒸汽供應，同時向模具的流體通路中供應壓縮空氣，將模具冷卻通路 中的蒸汽吹出；3)而后立即向模具中的流體通路中供應冷卻水，將模具型腔表面的溫 度降低到一個設定溫度；4)向注塑成型機發送開模信號，同時停止向模具的流體通路 中供應冷卻水，并向模具的流體通路中供應壓縮空氣，將冷卻水從流體通路中吹出。
在另一種技術方案中，在上述步驟2)過程中，射膠開始或射膠完成后，停止供應 蒸汽，不再向模具的流體通路供給壓縮空氣，而直接切換到上述的步驟3)供應冷卻水。 所述控制注塑模具溫度變化的方法所用的裝置，包括
a) 蒸汽/冷卻水回路，包括通過管路將蒸汽發生器201、手動開關閥202、手動開 關閥203、受控開關閥204、手動開關閥502、模具501中的流體通路、手動開關閥503、 受控開關閥407、手動開關閥403、水溫調節器401、手動開關閥402、由馬達404驅 動的泵405、電磁切換閥406連接成一體的通路，和一個通過管道與電磁切換閥406 的一個出口端和受控開關閥407的兩端連接的冷凝器408;
b) 和壓縮空氣清掃通路和先導氣體通路，其中包括由壓縮空氣供應301、手動開關 閥302、受控開關闊303通過管路按順序連接，并且受控開關閥303的出口通過管道與 a)中所述蒸汽/冷卻水回路中的受控開關閥204和受控開關閥406以及手動開關閥502 之間的管路連接以后組成的壓縮空氣清掃通路，以及在手動開關閥302和受控開關閥 303之間的管路上用管道將壓縮空氣分別連接到電磁閥304、電磁閥305和電磁閥306 并進而分別連接到受控開關閥303、 407、 204組成的先導氣體通路；
c) 和中央控制單元701，由可編程處理器和操作界面組成，與電磁閥304、 305、 306及電磁切換閥406用通訊電纜連接，并與注塑成型機的控制系統702連接交換循環 信號，還與安裝在靠近模具501的型腔表面的測量高溫用的至少一個溫度傳感器103 和測量低溫用的至少一個溫度傳感器104連接來接收溫度信號。
本發明的優點是是在蒸汽和冷卻水交替通過模具中流體通路之間采用壓縮空氣將 流體通路中的蒸汽或冷卻水吹出，從而提高換熱效率和縮短成型周期。


附圖1為本發明系統示意附圖2使用本發明生產薄板制品的示意圖。 具體實施方案以下結合附圖對本發明技術特征及其相關特征作進一步詳述
如附圖l、 2示，附圖中的標號分別表示，103 -溫度傳感器、104 -溫度傳感 器；201-蒸汽發生器、202 -手動開關閥、203 -手動開關閥、204 -受控開關閥；301 -壓縮空氣供應、302 -手動開關閥、303 -受控開關閥、304 -電磁閥、305 -電 磁閥、306 -電磁閥；401 -水溫調節器、402 -手動開關閥、403 -手動開關閥、 404 -馬達、405 -泵、406 -電磁切換閥、407 -受控開關閥、408 -冷凝器；501 -模具、502 -手動開關閥、503 -手動開關閥；701 -中央控制單元、702 -注塑 機控制系統、801 -薄板制品。
參見附圖l，設置一付模具501，其中有型腔和冷卻介質通過的流體通路，并在靠 近型腔某個表面處安裝溫度傳感器103和104。模具501的流體通路的進出口管路上分 別安裝了手動開關閥502和503。手動開關閥502通過連接管路、受控開關閥204與蒸 汽發生器201的出口處手動開關閥202連接。蒸汽發生器201通過一個手動開關閥203 與現場的水供應管路連接。在手動開關閥503通過管路、受控開關閥407與水溫調節 器401的回水口處的手動開關閥403連接。而水溫調節器401的出水口處的手動開關 閥402通過連接管路、由馬達404.驅動的泵405連接到電磁切換閥406。電磁切換閥 406的其中一個出口通過連接管路連接到受控開關閥204和手動開關閥502之間管路 上，并連通。而電磁切換閥406的另外一個出口通過連接管路與冷凝器408連接。冷 凝器408的另外兩個連接口分別通過管路與手動開關閥503連接，以及通過連接管路 連接并連通到受控電磁閥407和手動開關閥之間的管路上。
本發明的一個具體特征之一是在蒸汽和冷卻水交替通過模具501中流體通路之間 采用壓縮空氣將流體通路中的蒸汽或冷卻水吹出，從而提高換熱效率和縮短成型周期。 具體實施方法是將現場的壓縮空氣供應301的出口手動開關閥302通過連接管路、受 控電磁閥303、然后直接連接并連通到電磁切換閥406和受控開關閥204之間的管路上。 而在受控開關閥303和手動開關閥302之間通過連接管路分別連接到電磁閥304，電磁 閥305和電磁閥306上。而電磁閥304的出口與受控開關閥303連接，電磁閥305和 受控開關閥407連接，電磁闊306與受控開關閥204連接。這樣整個系統就能在中央 控制單元701的控制之下進行運作。
中央控制單元701接收來自安裝在模具501的某個或全部需要快速加熱和冷卻的 型腔表面之下并靠近型腔表面的溫度傳感器103和溫度傳感器104傳來的溫度信號， 以及來自注塑成型機控制系統702的開合模信號以及射膠信號等。而且向電磁閥304、 電磁閥305、電磁閥306以及電磁切換閥406發送開關信號，以及向注塑機的控制系統702發送可射膠的信號。
整個裝置按上面描述的方式進行連接后，可以按下面描述的方法和步驟進行運轉和 控制，獲得所需要的效果。
首先將手動開關閥203、 302、 402、 403、 502、 503全部調到打開位置。待蒸汽發 生器201所生產的蒸汽達到設定的溫度(例如17(TC)和壓力(例如9 bar)后，打開手 動開關閥202。假設在循環開始時，模具501未閉合，注塑機的控制系統702向注塑機 合模單元和本發明裝置的中央控制單元701發出合模信號。本發明裝置的中央控制單 元701在收到信號后向電磁閥306發出信號，使開關閥204處于打開位置；同時向電 磁閥305發出信號，使開關閥407處于打開位置。這時蒸汽快速通過管道流入并通過 模具501的流體通路，使模具501的型腔的表面升溫到一個設定溫度，例如13(TC,安 裝在靠近型腔表面的溫度傳感器103將探測到的溫度信號反饋給中央控制單元701。當 溫度傳感器103檢測到的溫度達到設定的溫度值時，中央控制單元701向注塑機的控 制系統702發出射膠可以開始的信號，這時注塑機執行射膠動作。同時或延后一個射 膠完成需要的時間，中央控制單元701向電磁閥306發出信號，使開關閥204處于關 閉的位置；同時發出信號到電磁閥304，使開關閥303處于打開狀態。此時，壓縮空氣 會快速地將模具501中的流體通路中的蒸汽吹出。然后中央控制單元701向電磁閥304 發出信號使開關閥303處于關閉狀態，同時或短暫延時向電磁切換閥406發出信號使 冷卻水切換流向手動開關閥502方向，冷卻水通過馬達404驅動泵405被送到模具501 的流體通路中，將模具501的型腔表面降低到一個設定溫度，例如8(TC。與此同時安 裝在靠近模具501型腔表面的溫度傳感器104將溫度信號反饋給中央控制單元701。當 溫度傳感器104檢測到的溫度降到設定溫度時，中央控制單元701向注塑機的控制系 統702發出可以開模信號；并同時向電磁閥304發出信號使開關閥303處于打開位置， 向電磁切換閥406發出信號使之將冷卻水流向冷凝器408方向。此時壓縮空氣將模具 501流體通道中的冷卻水吹出，等待下一個循環通入高溫蒸汽，同時注塑機完成開模取 件等工序。這樣通過反復向模具501的流體通路中交替通入高溫蒸汽和冷卻水，是模 具501的型腔表面的溫度交替變化，實現生產具有表面質量高的制品。由于本發明的 裝置中應用了壓縮空氣在蒸汽/冷卻水交替進入模具流體通路之間進行清掃，使加熱和 冷卻的效率大大提高，從而使成型循環時間縮短。
比如成型一個壁厚為2. 5毫米、長為350毫米、寬為350毫米的框形零件，邊 框的寬度為80毫米，形狀如附圖2所示。采用一種PC/ABS混合料來成型，這種材料 的軟化點溫度為90°C。模具內有一個型腔。在定模的靠近型腔表面的位置安裝有4個溫度傳感器(所述的103和104)，大致在每個邊框的中間位置。將溫度傳感器連接到 中央控制單元701。將定模的冷卻水進出口按照前面所述與本發明的裝置連接好，而動 模的冷卻水進出口僅與冷水機連接。將本發明的中央控制單元與注塑機的有關信號輸 出和輸入口連接。連接完畢后，開起注塑機和本發明裝置的動力供應。進行對比試驗。 第一種方案，通過中央控制單元701編程或參數調整的方法將開關閥303置于永 久關閉的位置，即在定模中的蒸汽/冷卻水通路中不使用壓縮空氣清掃。當注塑機發出 合模信號時，開關閥204打開，向模具中輸入高溫蒸汽加熱模具型腔表面，使之加熱 到12(TC。當溫度傳感器檢測到的溫度達到120T時，中央控制單元701向注塑成型機 發出可射膠信號。當中央控制單元701接到射膠完成信號后發出指令關閉開關閥204， 并發出指令使切換閥406將冷卻水泵送到定模的冷卻通道中，對模具的型腔表面進行 冷卻。當溫度傳感器檢測到溫度達到8(TC時，中央控制單元701向注塑機發出可開模 信號。此后注塑機完成開模取件工作。并將通過切換閥406的冷卻水切換到流向冷凝 器方向。然后注塑機開始下一個合模注塑工序。按這種方案，整個循環時間需要95秒。 但是在定模成型的制品的表面光亮，無熔接痕，流痕等缺陷。
第二種方案，按照本發明中所描述的方法和步驟，在通入蒸汽加熱之前和在通入 冷卻水冷卻之前，均打開開關閥303用壓縮空氣對定模中的流體通路進行清掃。采用 這種方案，整個成型循環時間僅需要78秒，且在定模成型的表面具有光亮，無熔接痕， 流痕等缺陷。
第三種方案，僅對本發明中所描述的方法和步驟進行少許的修改，在切斷蒸汽的 供應之后和通入冷卻水之前，不用壓縮空氣對定模中的流體通路進行清掃，而直接用 冷卻水進行冷卻。采用這種方案，整個成型循環時間僅需要79秒。且在定模成型的表 面具有光亮，無熔接痕，流痕等缺陷。
對比上述三種方案，本發明的兩種方案可以縮短成型周期大約20%，相比第一個方 案具有明顯的優越性。
雖然以上已經參照附圖對按照本發明目的的構思和實施例作了詳盡說明，但本領 域普通技術人員可以認識到，在沒有脫離權利要求限定范圍的前提條件下，仍然可以 對本發明作出各種改進和變換，而這種改進和變換仍然應當屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1、一種控制注塑模具溫度變化的方法，其特征是，包括步驟1)在模具開始閉合時，向模具的流體通路中通入高溫壓力蒸汽，將模具中型腔表面的溫度升高到一個設定溫度，然后向注塑成型機發出可以射膠的信號；2)同時或延后一個射膠需要的時間，關閉向模具中的蒸汽供應，同時向模具的流體通路中供應壓縮空氣，將模具冷卻通路中的蒸汽吹出；3)而后立即向模具中的流體通路中供應冷卻水，將模具型腔表面的溫度降低到一個設定溫度；4)向注塑成型機發送開模信號，同時停止向模具的流體通路中供應冷卻水，并向模具的流體通路中供應壓縮空氣，將冷卻水從流體通路中吹出。
2、 根據權力要求l所述一種控制注塑模具溫度變化的方法，其特征是，歩驟2)和步 驟3)之間停止蒸汽供應后，可以直接供應冷卻水。
3、 根據權力要求l所述一種控制注塑模具溫度變化的方法所用的裝置，包括-a) 蒸汽/冷卻水回路，包括通過管路將蒸汽發生器201、手動開關閥202、手 動開關閥203、受控開關閥204、手動開關閥502、模具501中的流體通路、手動開關 閥503、受控開關閥407、手動開關閥403、水溫調節器401、手動開關閥402、由馬 達404驅動的泵405、電磁切換閥406連接成一體的通路，和一個通過管道與電磁切 換閥406的一個出口端和受控開關閥407的兩端連接的冷凝器408;b) 和壓縮空氣清掃通路和先導氣體通路，其中包括由壓縮空氣供應301、手動 開關閥302、受控開關閥303通過管路按順序連接，并且受控開關閥303的出口通過 管道與a)中所述蒸汽/冷卻水回路中的受控開關閥204和受控開關閥406以及手動開 關閥502之間的管路連接以后組成的壓縮空氣清掃通路，以及在手動開關閥302和受 控開關閥303之間的管路上用管道將壓縮空氣分別連接到電磁閥304、電磁閥305和 電磁閥306并進而分別連接到受控開關閥303、 407、 204組成的先導氣體通路；c) 和中央控制單元701，由可編程處理器和操作界面組成，與電磁閥304、 305、 306及電磁切換閥406用通訊電纜連接，并與注塑成型機的控制系統702連接交 換循環信號，還與安裝在靠近模具501的型腔表面的測量高溫用的至少一個溫度傳感 器103和測量低溫用的至少一個溫度傳感器104連接來接收溫度信號。
全文摘要
本發明涉及塑料制品加工中的模具，具體的講是一種通過實現注塑成型模具型腔表面溫度周期性變化從而獲得高質量外觀的樹脂聚合物注射成型產品的溫控裝置及控制方法。本發明包括步驟1)在模具開始閉合時，向模具的流體通路中通入高溫壓力蒸汽，將模具中型腔表面的溫度升高到一個設定溫度，然后向注塑成型機發出可以射膠的信號；2)同時或延后一個射膠需要的時間，關閉向模具中的蒸汽供應，同時向模具的流體通路中供應壓縮空氣，將模具冷卻通路中的蒸汽吹出；3)而后立即向模具中的流體通路中供應冷卻水，將模具型腔表面的溫度降低到一個設定溫度；4)向注塑成型機發送開模信號，同時停止向模具的流體通路中供應冷卻水，并向模具的流體通路中供應壓縮空氣，將冷卻水從流體通路中吹出。本發明的優點是是在蒸汽和冷卻水交替通過模具中流體通路之間采用壓縮空氣將流體通路中的蒸汽或冷卻水吹出，從而提高換熱效率和縮短成型周期。
文檔編號B29C45/78GK101444952SQ20071017102
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月27日 優先權日2007年11月27日
發明者玨 侯, 唐慶華, 桓鎖成, 范汝富 申請人:北京中拓機械有限責任公司