一种高压射流联合负压空腔的快速注塑模具及方法技术

本发明专利技术公开了一种高压射流联合负压空腔的快速注塑模具及方法，包括喷头、上模和下模，所述的喷头包括从外到内依次设置的碳钢外腔壁、透气钢内腔壁，所述的碳钢外腔壁、透气钢内腔壁之间形成高压空腔，所述的碳钢外腔壁上设有气体注入口，高压气体通过气体注入口注入，通过透气钢内腔壁内的微孔传递高压，将高压传递到透气钢内腔壁形成的浆料型腔中；在透气钢内腔壁和碳钢外腔壁上还设有同轴设置的喷口，该喷口与浆料型腔连通，且喷口与上模之间密封连接，在上模和下模之间形成模具型腔，在下模的工作面上设有负压空腔，负压空腔的负压可传递至模具型腔；利用上下模之间的高压与负压的压力差，实现高粘度浆料的快速注塑。实现高粘度浆料的快速注塑。实现高粘度浆料的快速注塑。

【技术实现步骤摘要】
一种高压射流联合负压空腔的快速注塑模具及方法


[0001]本专利技术属于模具领域，具体涉及一种高压射流联合负压空腔的快速注塑模具及方法。

技术介绍

[0002]为破解塑料制品带来的环境问题，学者们研发了多种可生物降解的绿色材料。淀粉是自然界极为丰富的生物质原材料，其价格低廉，易于获取，可再生。发展淀粉基生物质绿色材料具有良好的市场价值和社会效益。然而，天然高分子材料的加工成型困难，生产效率低，严重限制了其工业化生产和应用。淀粉分子质量较大，分子链较长，且分子间分布大量的氢键结构，导致淀粉在低水量或无水条件下的黏度较高，高黏度特征使浆料难以在机械挤出力作用下顺畅流动，淀粉注塑加工困难。因此，如何实现热熔性淀粉基生物质材料的快速输送是其注塑加工过程中亟待解决的关键问题。

技术实现思路

[0003]由于淀粉热解温度相对较低，难以通过提高温度来降低热熔性淀粉浆料的黏度，使其具有高黏度特征。为解决热熔性淀粉基生物质全降解材料注塑成型过程中浆料难以输送，无法适用于市场中现有注塑机的工艺要求，难以实现快速注塑成型的问题，本专利技术专利具体公开了一种高压射流联合负压空腔的快速注塑喷头，该喷头适用淀粉基生物质低水浆料高黏度特征，大幅提升了热熔性淀粉基生物质材料制品的生产效率，具有良好的实际效用与工程应用价值。
[0004]为实现上述目的及解决上述主要的技术问题，本专利技术通过以下具体的技术方案来实现：
[0005]本专利技术公开的高压射流联合负压空腔的快速注塑模具，包括喷头、上模和下模，所述的喷头包括从外到内依次设置的碳钢外腔壁、透气钢内腔壁，所述的碳钢外腔壁、透气钢内腔壁之间形成高压空腔，所述的碳钢外腔壁上设有气体注入口，高压气体通过气体注入口注入，通过透气钢内腔壁内的微孔传递高压，将高压传递到透气钢内腔壁形成的浆料型腔中；在透气钢内腔壁和碳钢外腔壁上还设有同轴设置的喷口，该喷口与浆料型腔连通，且喷口与上模之间密封连接，在上模和下模之间形成模具型腔，在下模的工作面上设有负压空腔，负压可传递至模具型腔。
[0006]本专利技术的喷头最外部用碳钢包裹，通过外部的压力泵经压力阀向空腔内注入气体，形成高压空腔；高压空腔与浆料型腔之间用透气钢材料，通过透气钢内的微孔传递高压，将高压传递到浆料型腔中，可在均匀传导高压的同时，浆料又能在挤出内腔内自由流动，不溢入高压空腔，使高压空腔保持整洁；注塑喷头与模具之间用密封圈保持密封结构的高压状态。下模的负压空腔连接外部真空泵，通过抽真空使连通式空腔呈负压状态。上下模具闭合后，负压通过透气钢的微孔结构传递到模具型腔，形成负压空腔。高压注射喷头与负压空腔之间形成的巨大压力差，推动高粘度淀粉浆料快速注射入模具型腔。之后通过冷却
系统快速冷却成型，再次通过透气钢镶嵌吹入高压气体实现快速脱模，最终，实现热熔性淀粉基生物质材料的快速成型，制备出热熔性淀粉生物质注塑成型的产品。
[0007]作为进一步的技术方案，在所述的浆料型腔内设置有螺杆，所述螺杆的转速可控。
[0008]作为进一步的技术方案，在上模和下模上还设有冷却系统。
[0009]作为进一步的技术方案，在上模上设有流道，所述的流道与所述的喷口连通。
[0010]作为进一步的技术方案，在下模的工作面上设有一个凹槽，该凹槽与镶嵌的透气钢共同组成一个空腔，该空腔用于连接外部真空泵，通过抽真空使该空腔形成负压空腔。
[0011]作为进一步的技术方案，所述喷头与模具之间用锥形的密封圈，保持生物质材料成型空腔保持高压状态。
[0012]作为进一步的技术方案，所述的气体注入口连接压力泵和压力阀。
[0013]第二方面，本专利技术还基于所述的高压射流联合负压空腔的快速注塑模具成型热熔性淀粉基生物质材料方法，如下：
[0014]外部的压力泵经压力阀向空腔内注入气体，形成高压空腔；通过透气钢内腔壁内的微孔传递高压，将高压传递到浆料型腔中；浆料能在浆料型腔内自由流动，不溢入高压空腔，使高压空腔保持整洁；
[0015]下模负压空腔连接外部真空泵，通过抽真空使负压空腔呈负压状态；上下模具闭合后，负压传递到模具型腔，形成负压状态；
[0016]高压注射喷头与负压空腔之间形成的巨大压力差，推动高粘度淀粉浆料快速注射入模具型腔；之后通过冷却系统快速冷却成型，再次向模具型腔吹入高压气体实现快速脱模，最终，实现热熔性淀粉基生物质材料的快速成型，制备出热熔性淀粉生物质注塑成型的产品。
[0017]作为进一步的技术方案，通过控制高粘度淀粉浆料的温度、高压空腔与负压空腔的压力差、热熔淀粉的剪切速率，满足不同的浆料流变特性。
[0018]本专利技术的有益效果如下：
[0019]对传统注塑工艺过程进行研究后，突破现有注塑工艺及注塑喷头不能满足热熔性淀粉基生物质材料注塑工艺要求，本专利技术创新设计了高压射流联合负压空腔的快速注塑模具。该快速注塑模具有效的解决了热熔性淀粉基生物质全降解材料注塑成型过程中高粘度特征导致的浆料难以输送的问题。将淀粉基生物质材料注塑成型效率提高了20倍以上，单品注塑时间由原来的2分钟，缩短到5秒钟。同时，根据不同的温度和剪切速率，本专利技术喷头可柔性调节高压与负压的压力差大小满足各种不同粘度的热熔性淀粉浆料流变特性。
[0020]此外，注塑喷头采用碳素钢包裹透气钢，中留高压空腔的巧妙设计，可在均匀传导高压的同时，浆料又能在挤出内腔内自由流动，不溢入高压空腔，使高压空腔保持整洁，提高注塑喷头的使用寿命。下模采用连通式空腔，在注塑成型阶段连通式空腔为负压状态，有利于和上模配合形成较大压力差，推动浆料注塑成型；等开模后，下模的连通式空腔又可变为高压，有利于高粘度淀粉基生物质材料的成型后快速脱模。
附图说明
[0021]图1是高压射流联合负压空腔的快速注塑喷头、模具剖面设计图；
[0022]图2是透气钢的示意图；
[0023]图3是上模和下模的示意图；
[0024]图中：1、压力阀，2、碳钢外腔壁，3、透气钢内腔壁，4、螺杆，5透气钢凸台，6、连通式负压空腔，7、下模，8、注塑型腔，9、上模，10、锥形密封圈，11、高压空腔，12、浆料型腔，13、冷却系统，14、连通式脱模空腔，15、热熔性淀粉生物质注塑成型产品
具体实施方式
[0025]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0026]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本专利技术另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
[0027]本专利技术在热熔性淀粉基生物质材料的流变特性及其温度压力协同输送机制的基础上，创新设计理念，首次提出一种适用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压射流联合负压空腔的快速注塑模具，其特征在于，包括喷头、上模和下模，所述的喷头包括从外到内依次设置的碳钢外腔壁、透气钢内腔壁，所述的碳钢外腔壁、透气钢内腔壁之间形成高压空腔，所述的碳钢外腔壁上设有气体注入口，高压气体通过气体注入口注入，通过透气钢内腔壁内的微孔传递高压，将高压传递到透气钢内腔壁形成的浆料型腔中；在透气钢内腔壁和碳钢外腔壁上还设有同轴设置的喷口，该喷口与浆料型腔连通，且喷口与上模之间密封连接，在上模和下模之间形成模具型腔，在下模的工作面上设有负压空腔，负压空腔的负压可传递至模具型腔；利用上下模之间的高压与负压的压力差，实现高粘度浆料的快速注塑。2.如权利要求1所述的高压射流联合负压空腔的快速注塑模具，其特征在于，在所述的浆料型腔内设置有螺杆。3.如权利要求1所述的高压射流联合负压空腔的快速注塑模具，其特征在于，在上模和下模上还设有冷却系统。4.如权利要求1所述的高压射流联合负压空腔的快速注塑模具，其特征在于，在上模上设有流道，所述的流道与所述的喷口和模具型腔连通。5.如权利要求1所述的高压射流联合负压空腔的快速注塑模具，其特征在于，在下模的工作面上设有一个凹槽，该凹槽与镶嵌的透气钢共同组成一个所述的负压空腔。6.如权利要求1所述的高压射流联合负压空腔的快速注塑模具，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张传伟，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：