[发明专利]预热模具的方法和装置，尤其适用于喷射成型

说明书

技术领域

本发明涉及预热模具的方法和装置。本发明特别适合但不限于喷射成型液态或糊状的塑料或金属的方法中所用到的模具的预热，更特别适用于含有短纤维之类的补强物的材料的喷射成型。

背景技术

与现有技术相关的图1A是大规模生产的喷射成型的薄工件100的示意图。例如，此薄工件是电子设备的外壳。当电子设备体积比较大时，比方说大屏电视的外壳，所述薄工件由填充了纤维状或球状加强物的聚合物制成。一般情况下，此薄工件100包括称作完工面的表面，此表面光滑或带有纹理，当所述薄工件装配到电子设备上时，所述完工面是对外可见的。在一个实施例中，完工面上有装饰，通过将塑料注入模具同时，在所述模具内部放置装饰膜形成。薄工件100还包括称作技术面的表面120，此表面包括诸多外形要素，如肋拱121、螺丝孔122和凹槽123等。参照图1B，薄工件100通过在模具150腔室153中热注入含有补强填充剂的塑料的方式制成。因此，模具包含固定件151和移动件152。注入的材料通过在固定件内制成的导管161进入腔室153中，所述导管与注入装置160(如螺杆)相连。为确保填充整个腔室153并保证外观均匀，尤其是薄工件的完工面，模具150必须在注入前预热，以使与注入的聚合物接触的腔室的表面温度均匀。在大规模生产的方法中，预热和冷却模具所需的时间应尽量缩短。根据现有技术，模具的成型表面，尤其是位于所述模具固定件上的成型表面，是通过置于所述成型表面下方的凹槽或孔内的加热装置预热的。这些配置在大型模具上难以制造，且使模具表面易碎。预热通过模具预热部件内部传导实施，大量材料预热导致高能量消耗，从而难以达到高预热速度。

现有技术条件下，为提高预热速度，腔室两个表面上的模具成型表面都可以通过感应加热。

图2中，所述预热方法在WO2010046582文件中有所描述。根据现有技术下的方法，模具的固定件和移动件151,152由导电铁磁材料制成，如含铁素体相比例高的钢。优选地，每个部件由非磁性导电材料—如铜(Cu)—制成的骨架围绕，但是称作成型表面的表面261,262不在骨架围绕范围内，此表面界定了模具的腔室。感应电路210由一个或多个线圈构成，环绕模具的两个部件151,152。称作核的中间部件270，由导电材料制成，放置在模具的两个部件151,152之间。核和模具的两个部件151,152之间为电绝缘。依照上述配置，核270包括两个与模具的两个部件151,152的成型表面261,262分开一小段距离的表面271,272，这两个表面界定了与所述成型表面之间的两个绝缘间隙e1,e2。

当高频交流电在感应电路中流过，感应电流流过核的侧壁261,271,262,272、相对的成型表面以及每个间隙的侧壁，使得铁磁成型表面261,262快速加热。铁磁钢的高导磁率使得感应电流只在表面流过，因此电流不会深入成型表面。当模具开放时，把核270插入成型表面之间，从而将热量集中在成型表面上，这种预热方法使快速感应加热成型表面能够实现。实施注入的时候，把核移除，并使模具的两个部件151,152靠近以闭合模具150，然后将液态或糊状材料通过一个或多个导管(图未示出)注入成型腔室。预热温度通过传送到感应回路的电功率以及预热时间控制。所选预热温度恰好足够使注入的材料容易流过整个腔室；然后，所述材料的热量被模具本身带走。优选地，模具还包括冷却回路；例如，冷却回路在模具的每个部件中延伸直到接近成型表面下方，液体循环于模具的每个部件的冷却回路281,282中。这样，只加热成型表面的小范围的厚度的可能性使得加热和冷却的效率都得到了提高。

现有技术对预热相对于所述薄工件的完工面的成型表面是有效的；然而，现有技术对于预热相对于所述薄工件的技术面的成型表面却不合适。技术面的很多外形要素和工艺排布，如抽屉或滑轨，使核和对应的成型表面之间不容易形成恒定的间隙；另外，这些形状特征扰乱了感应电流的流动，导致局部过热或甚至电弧现象。

文件AT 504784公开了一种预热适用于塑料的喷射成型模具的方法和装置，包括通过热辐射预热模具某一成型表面的装置。为了实现快速预热所述成型表面，所述成型表面由所述模具处于开放位置时，远离模具的薄工件的侧壁构成，从而减少了必须由辐射加热的材料的量。然而，这个实施例太复杂，而且不适用于相对于技术面的成型表面。文件DE 102008060496也公开了一种预热方法和装置，是把模具的成型表面那一部份移到模具外面来实施预热。

发明内容