[发明专利]用于模具注塑系统的模具加热装置

说明书

本发明涉及用于模具注塑系统的模具加热装置，特别涉及用高频或微波加热的模具加热装置。

模具注塑法包括将处于熔融态、准备注入模具的对材料进行塑化的塑化，并使塑化了的注模材料(以下称为“树脂流体”)流进并填满模腔的流动和填充过程。有关热塑模产品精密成形的模具注塑法范例见美国专利No5376317。

流动和填充过程包括用柱塞将树脂流体推入模腔内的加压阶段，和使模具保持在恒定压力下直至流入模腔内的树脂流体凝固的保持阶段。在加压阶段，通过注塑设备的喷嘴和模具进口，树脂流体流入模腔内。

在流动阶段，树脂流体是在高压下流入模腔的，因而会产生反作用力，此力的方向与树脂流体的流动方向相反。该反作用力可驱动树脂流体向相反方向流动。因此，需要采用辅助压力阻止树脂流体在填充模腔时回流。由于树脂流体冷却时体积也会收缩，因此，必须补充体积的收缩量。保持阶段是防止模腔内树脂流体的回流并补充因冷却造成的体积收缩量。保持阶段时间不足会使产品表面产生凹陷并使产品难以达到要求的尺寸。

在流入和填充过程之后，模具冷却(冷却阶段)并且通过顶出阶段，完成符合要求的外形和尺寸的产品。在顶出阶段，产品完全成形时，模具沿分离线打开，产品从模内顶出。

上述流入和填充过程期间，如果树脂流体流入模腔时，模具的温度低于模塑材料的温度，流动的树脂流体的前端就会变冷而凝固。由于此原因，树脂流体的流动性就会减弱，树脂流体不能完全填充到模腔内。模具预先出现低温会损坏产品的光泽并会出现明显的流痕和焊线。

因此，当模具温度低至使树脂流体的流动性减弱时，必须增加注塑压力来提高流动性。然而，注塑压力的增加会导致树脂流体内产生应力。在冷却和凝固阶段，此应力一直保持在树脂流体内(残余应力)，由此会造成产品变形。

改善树脂流体流动性的另一种途径是提高模具的温度。提高模具温度能够阻止流动的树脂流体的冷却，保持树脂流体的流动性，因而不需要增加注塑压力。

在模具内安装加热管是用于解决上述问题而不需要增加注塑压力的一种装置的例子。此方法是在树脂流体填充模具之前，利用加热管预热模具并在树脂流体填充时，不断加热模具。这样，尽管注塑压力没有增加，也能够改善树脂流体的流动性。图1是装有加热管的模具说明。

图1示出了装有传统加热管的传统模具。用于模具注塑的传统模具10包括一固定板20(该固定板有一加工成型的注口22，树脂流体通过注塑设备(未示出)的喷嘴40被注入注口22)，和一可移动板30，该板30与固定板20成对构成模具腔24。此外，用于加热可移动板30的加热管32装在可移动板30内。

加热线圈28绕固定板20的注口22安装以防止当树脂流体从喷嘴40被注入并填充模具10时，树脂流体冷却。在树脂流体填充之前，加热线圈28预热固定板20的注口22，并且当树脂流体填充时，连续进行加热。

装在可移动板30内的加热管32加热可移动板30，特别是加热模腔24的内壁26。在树脂流体通过注口22注入之前，加热管32预热注口22并连续加热模具10的模腔24内壁26，这样就防止了树脂流体通过注口22流入模具10时的冷却。

热流体在加热管32内流动。热流体由模具外的流体加热器(未示出)加热并用一泵体(未示出)使热流体在加热管32内循环流动。热流体为一种油类物质。

热流体在加热管32中流动以加热可移动板30，从而防止了由于模具10和树脂流体之间的温差使注入模具10模腔24内的树脂流体冷却。

根据注塑设备注塑树脂流体的全过程，将执行包括在规定压力下对模具10内部加压的保持阶段，冷却阶段和顶出阶段等几个阶段。

然而，由于在加热管32中流动的热流体的温度相对较低，上述传统模具10存在不能被加热管32充分加热的缺点。因此，未充分加热的模具10使树脂流体前端冷却，导致上述提到的质量降低。

需要长时间加热模具10，直至能够达到使树脂流体前端不会被冷却的温度。如果用延长模具10的加热时间来提高温度，那么就会带来模具注塑周期延长的不利影响。

另外，带有加热管32的传统模具10面临这样一些问题：如注料量不足、凹痕、焊线、流痕、光泽差及表面剥落(层状缺陷)。带来的后果是当使用装有加热管32的传统模具10时，不能生产出高精度的注塑产品。

图2A和2B是感应加热原理的图示。在图2A中，第一个回路50有第一电阻R1，第一线圈L1和电源V，第二个回路42有第二线圈L2和第二电阻R2。