用于加熱模具或工具的裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本披露涉及適用于將樹脂或塑性材料成形的裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 已有人建議在用于將塑性材料成形的工具中提供加熱特征。通過感應加熱，即借 助于提供有高頻AC脈沖的線圈，可以提供加熱。這可以用于注射成型以及塑性坯料的壓花 /壓制中。通過感應渦電流，該線圈產生一個振蕩磁場，該振蕩磁場在將要面向有待再成形 的塑性材料的表面的附近加熱該模具或工具。
[0003] 借助于在該工具或模具表面的附近流動的流體如水，也可以提供冷卻。
[0004] 實現這種加熱的不同方式已經有所披露。在US-2009/0068306-A中示出了一種結 構，該結構具有提供磁場的一個線圈載體部分。該線圈載體用作一個軟鐵氧體并且包括相 互電絕緣的磁性顆粒，如PERMEDYN MFl中的磁性顆粒。更靠近該模具或工具表面有一個頂 部部分，例如處于一個奧氏體鋼的形式，該奧氏體鋼并不特別是鐵磁體，并且具有一個適合 的電阻率，例如約7*10- 7Ωπι，以便從由該線圈感應的渦電流中產熱。如從該頂部部分所見 的，該線圈載體的另一側上有一個例如由銅制成的背板，該背板具有比該頂部部分低得多 的一個電阻率。該背板使該線圈后側上的感應渦電流短路。在該頂部部分的頂部上有一個 壓膜，該壓膜包括有待復制到該模具或工具中的樹脂或坯料上的圖案。材料的這種堆疊具 有靠近該頂部部分的冷卻導管。
[0005] 在US-2009/0239023-A中，示出了另一個開發結構，其中上面描述的該材料堆疊 設有一個附加層，該附加層將該線圈載體部分與該頂部部分分離。這個中間層可以由陶瓷 材料組成，該陶瓷材料或多或少是磁和電無源的，但是具有高機械阻力。這些冷卻導管可以 放置在這個中間層中。該中間層的高機械阻力意味著該頂部部分可以是薄的并且因此具有 一個較低的比熱。因此，周期可以更短，因為該頂部部分可以被快速冷卻和加熱。另外，由 于這些冷卻導管可以被移動以與該頂部部分脫離接觸，所以可以使用更高的溫度而不使這 些導管中的水沸騰。
[0006] 與已知技術相關聯的一個問題是如何進一步改善涉及這種工具的工藝的效率，以 及如何以一種具有成本效益的方式去做這件事。
【發明內容】
[0007] 因此本披露的一個目的是獲得一種工具，該工具具有一個改善的效率。
[0008] 這個目的借助于一種工具來實現，如一個注射成型工具或者一個壓花/壓制工 具，該工具包括一個加熱裝置，該加熱裝置包括用于加熱一個有效工具表面的一個層堆疊。 該堆疊包括：一個線圈載體層，該線圈載體層包括用于產生一個振蕩磁場的至少一個纏繞 線圈；一個導電頂層，該導電頂層鄰近該有效工具表面；以及如從該頂層所見的定位在該 線圈載體層下方的一個背襯層，該背襯層在該線圈的繞組在其處轉彎的邊緣處電連接至該 頂層，并且具有比該頂層低的一個電阻率。一個導電中間層位于該線圈載體層與該頂層之 間，其中該中間層具有比該頂層低的一個電阻率。一個熱阻層放置在該中間層與該頂層之 間，該熱阻層包括一種阻熱塑料，如聚酰亞胺。當設有這種熱阻層時，在一個周期結束時，該 工具的冷卻可以更快地進行，從而產生具有更短的生產周期的一個總體更有效的裝置。
[0009] 該目的借助于一種工具進一步實現，如一個注射成型工具或者一個壓花/壓制工 具，該工具包括用于在一個有效表面處將塑料成形的裝置，該工具具有一個導電頂層，該導 電頂層借助于由如從該有效表面所見的放置在該頂層下方的一個線圈感應的電流被加熱； 以及如從該有效表面所見的放置在該線圈下方的一個背襯層，該背襯層具有比該頂層低的 一個電阻率，并且至少在該線圈的繞組在其處轉彎的相對邊緣處連接至該頂層。至少一個 鐵磁鋼吸收層放置在該頂層表面的一部分與該線圈之間的一個圖案中，這樣使得在該有效 表面處產生的熱量在整個該有效表面上變化，在該鐵磁鋼吸收層位于其中的該圖案上是較 低的。這允許使用一個鐵磁鋼頂層，同時保持一個高精度的產熱圖案。該鐵磁鋼吸收層可 以被一個絕緣涂層圍繞，并且可以被層壓成多個子層。該鐵磁鋼吸收層可以例如是處于鐵 磁鋼片條的形式。其他適合的電磁吸收層材料包括軟磁材料，如燒結的軟鐵氧體和軟磁復 合材料SMC。
[0010] 該目的借助于一種工具進一步實現，如一個注射成型工具或者一個壓花/壓制工 具，該工具包括一個加熱裝置，該加熱裝置包括用于加熱一個有效工具表面的一個層堆疊。 該堆疊包括：一個線圈載體層，該線圈載體層包括用于產生一個振蕩磁場的至少一個纏繞 線圈；一個導電頂層，該導電頂層鄰近該有效工具表面；以及如從該頂層所見的定位在該 線圈載體層下方的一個背襯層，該背襯層在該線圈的繞組在其處轉彎的邊緣處電連接至該 頂層，并且具有比該頂層低的一個電阻率。一個導電中間層位于該線圈載體層與該頂層之 間，并且該中間層具有比該頂層低的一個電阻率。還考慮了一種相應的生產方法。
[0011] 在這樣一個堆疊中，該中間層可以以一種非常有效的方式向該頂層傳送能量，并 且在發生壓制/壓花時，可以同時承受相當大的機械負載。
[0012] 一個熱阻層可以放置在該中間層與該頂層之間。這樣一種例如由玻璃或一種阻熱 塑性材料如聚酰亞胺制成的層在一個生產周期中在一定程度上減慢了熱量從該頂層的移 除，從而增加了該頂層溫度峰值。
[0013] 該中間層可以設有用于輸送冷卻介質的冷卻導管。這可以縮短生產周期。
[0014] 該頂層電阻率可以是在- 1*10-6Ωπι之間的范圍內，并且該中間層可以具有 在1-3*10-8Ωπι之間的范圍內的一個電阻率。
[0015] 該目的借助于一種工具進一步實現，該工具用于在一個有效表面處壓花/壓制一 個坯料，其中該工具具有一個導電頂層，該導電頂層利用由如從該有效表面所見的放置在 該頂層下方的一個線圈感應的電流進行加熱。如從該有效表面所見的，一個背襯層放置在 該線圈的下方，該背襯層具有比該頂層低的一個電阻率，并且至少在該線圈的這些繞組在 其處轉彎的相對邊緣處連接至該頂層。提供了一種導電框架，該導電框架具有比該頂層低 的一個電阻率并且圍繞該有效表面，這樣使得該頂層至少在其一些邊緣附近擱置在該導電 框架上。還考慮了一種相應的生產方法。
[0016] 這提供了在該背襯層與該頂層之間的良好接觸，以便改善該頂層的加熱，然而同 時允許該頂層浮動在該導電框架的頂部上。
[0017] 該頂層可以在該線圈的這些繞組在其處轉彎的一個邊緣處擱置在該導電框架上， 與該頂層的該邊緣有一定的距離，這樣使得當電流被從該背襯層引導并進入該頂層中時， 該頂層的這個邊緣被加熱至比該頂層的內部部分更小的一個程度。這可能是有利的，例如 當生產一個導光板時，其中熔融的邊緣可能以其他方式引入光學缺陷，這降低加工產率。
[0018] 如從該有效表面所見的，一個夾持裝置可以放置在該導電框架的下方。該夾持裝 置相對于它擱置在其上的該層可以是可移動的，這樣使得在當電流被從該背襯層引導至該 頂層時的一個階段期間，可以抵靠該頂層夾持該導電框架。這改善了在該導電框架與該頂 層之間的導電。
[0019] 該夾持裝置可以設計成一個框架，該框架具有兩個壓縮密封環，一個壓縮密封環 圍繞另一個壓縮密封環并且二者都圍繞該工具的該有效表面，這樣使得在這些密封環之間 形成一個封閉空間；以及用以迫使流體進入所述封閉空間中以便增加其中的壓力，從而升 高這些密封環以獲得夾緊運動的裝置，如一個導管。
[0020] 該頂層可以分成一個上頂層和一個下頂層，其中該上頂層包括一種具有均勻電阻 率的金屬，該電阻率比該背襯層的該電阻率高，并且該下頂層具有一個圖案，該圖案具有可 變電阻率，這樣使得在該有效表面處產生的熱量在整個該有效表面上變化。這允許整個該 有效表面上的產熱的一個有意變化。
[0021] 該目的還利用一種工具來實現，該工具用于利用該工具的一個有效表面來壓花/ 壓制一個坯料，其中該工具具有一個層堆疊，該層堆疊包括在該有效表面處的一個頂層，并 且該頂層在壓花/壓制過程中被加熱。如從該有效表面所見的，一個空腔被限定在該頂層 下方的該堆疊中的兩個層之間，并且該空腔在該有效表面的一個更大部分的下方延伸，并 且至少部分填充有流體。由于壓力在整個該空腔中將是均勻的，這使施加到該工具的該有 效表面上的壓力均衡。還考慮了一種相應的生產方法。
[0022] 已經處于其中該有效表面不接觸一個坯料的一個狀態下時，可以升高該空腔中的 壓力，這樣使得該壓力高于大氣壓力，從而使得該頂層在一定程度上凸起。這用于從該工具 的該有效表面與一個坯料相交的地方排空任何氣穴。
【附圖說明】
[0023] 圖1示意性地示出一種用于壓花/壓制一個坯料的工具。
[0024] 圖2示意性地示出一個注射成型工具。
[0025] 圖3示意性地示出一個層堆疊，該層堆疊被設計來提供一個工具表面的有效加 熱。
[0026] 圖4示出了一個壓花/壓制工具半部的透視圖。
[0027] 圖5示出了圖4中的該工具半部的頂視圖，指示出兩個橫截面A-A和B-B的位置。
[0028] 圖6示意性地示出圖3的這些層中的電流的感應。
[0029] 圖7示出來自圖4的該工具半部的在該工具表面的一個短邊緣處的該橫截面A-A。
[0030] 圖8示出來自圖4的該工具半部的在該工具表面的一個長邊緣處的該橫截面B-B。
[0031] 圖9A和圖9B示出圖8的該橫截面的多個細節。
[0032] 圖10示出圖7的該橫截面的一個細節。
[0033] 圖11示出頂層如何能夠擱置在一個導電框架上以便建立在該頂層與一個背襯層 之間的良好的電接觸。
[0034] 圖12A和12B示出一