振動(dòng)注塑成型機(jī)及其用途
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種振動(dòng)注塑成型機(jī)及其用途，其特點(diǎn)是該振動(dòng)注塑成型機(jī)包括液壓馬達(dá)(1)，聯(lián)軸器(2)，軸承系統(tǒng)Ⅰ(3)，軸承系統(tǒng)Ⅱ(4)，塑化螺桿(5)，料筒(6)，加熱圈組(7)，閥門(mén)(8)，熔體流動(dòng)通道(9)，定位套(10)，儲(chǔ)料缸(11)，防護(hù)罩(12)，支撐架(13)，振動(dòng)注射系統(tǒng)(14)，機(jī)座(15)，加料料斗(16)，注射噴嘴(17)；液壓馬達(dá)(1)和料筒(6)通過(guò)支撐架(13)固定在機(jī)座(15)上，液壓馬達(dá)(1)通過(guò)聯(lián)軸器(2)與塑化螺桿(5)連接；塑化螺桿(5)由軸承系統(tǒng)Ⅰ(3)和軸承系統(tǒng)Ⅱ(4)支撐；加料漏斗(16)固定在料筒(6)上；料筒(6)，熔體流動(dòng)通道(9)，儲(chǔ)料缸(11)，注射噴嘴(17)外設(shè)加熱圈組(7)；熔體流動(dòng)通道(9)上設(shè)閥門(mén)(8)；熔體流動(dòng)通道(9)嵌在定位套(10)里，定位套(10)固定在儲(chǔ)料缸(11)上部；注射噴嘴(17)固定在儲(chǔ)料缸(11)前端。
【專(zhuān)利說(shuō)明】振動(dòng)注塑成型機(jī)及其用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種振動(dòng)注塑成型機(jī)及其用途，具體地說(shuō)是一種在聚合物注塑成型過(guò)程中對(duì)聚合物熔體施加振動(dòng)，并由此產(chǎn)生的剪切作用來(lái)改善聚合物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和性能的注塑成型機(jī)，用于高聚物的加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]塑料，從一個(gè)世紀(jì)前被人類(lèi)合成出來(lái)，就受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注，以其豐富的種類(lèi)，優(yōu)異的使用性能和低廉的價(jià)格，被廣泛地使用在人類(lèi)的生產(chǎn)和生活中。塑料的加工，一直伴隨著塑料的產(chǎn)生而不斷的發(fā)展。目前，關(guān)于塑料加工已經(jīng)有了很多比較成熟的成型方法，其中包括擠出、注塑、壓制、熱成型、吹塑成型等。在眾多成型方法中，注塑成型能生產(chǎn)款式多樣、外形復(fù)雜、尺寸精確的塑料制品，是聚合物加工最重要的方法之一。
[0003]對(duì)于注塑成型，最基礎(chǔ)也是最重要的成型設(shè)備就是注塑成型機(jī)。注塑機(jī)又稱(chēng)之為注射成型機(jī)或注射機(jī)，它是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。注塑機(jī)通過(guò)料筒外部加熱和螺桿剪切的作用使塑料融化，從而使塑料熔體具有一定的流動(dòng)性，再利用注塑機(jī)上的螺桿(或柱塞)對(duì)熔融塑料施加壓力，使得塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴射出而充滿(mǎn)模具型腔。
[0004]普通的注射成型存在一些比較突出的缺點(diǎn)。由于塑料制品的性能是由其凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)所決定的，而凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)又強(qiáng)烈的依賴(lài)于注射成型過(guò)程中塑料熔體所受到的應(yīng)力場(chǎng)作用。在普通注射成型過(guò)程中，塑料熔體“被動(dòng)”的受到一個(gè)相對(duì)短暫的剪切作用，因此難以控制制品的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)而不能獲得性能優(yōu)良的制品。此外，對(duì)于粘度比較高的聚合物或成型薄壁制品時(shí)，普通注射成型都存在沖模困難的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種注塑成型機(jī)及其用途，其特點(diǎn)在高分子材料注射成型的注射和保壓階段，對(duì)模具流道或型腔內(nèi)的塑料熔體施加振動(dòng)作用，通過(guò)振動(dòng)作用產(chǎn)生的剪切應(yīng)力場(chǎng)來(lái)調(diào)控成型制件的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)而獲得力學(xué)性能優(yōu)良的制品，或提高復(fù)合材料的其他性能(如聚合物/導(dǎo)電粒子復(fù)合材料的導(dǎo)電性能)，同時(shí)剪切作用還可以降低塑料熔體的粘度，提高材料的可模塑性。本發(fā)明既可用來(lái)生產(chǎn)高性能的自增強(qiáng)制品，也可用來(lái)研究高分子材料在外立場(chǎng)中的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和性能變化等高分子物理問(wèn)題，該注塑機(jī)具有性能穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，可控性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn):
[0007]振動(dòng)注塑成型機(jī)包括液壓馬達(dá)，聯(lián)軸器，軸承系統(tǒng)I，軸承系統(tǒng)II，塑化螺桿，料筒，加熱圈組，閥門(mén)，熔體流動(dòng)通道，定位套，儲(chǔ)料缸，防護(hù)罩，支撐架，振動(dòng)注射系統(tǒng)，機(jī)座，加料料斗，注射噴嘴；電機(jī)和料筒通過(guò)支撐架固定在機(jī)座上，電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器和塑化螺桿尾部連接；塑化螺桿中部由軸承系統(tǒng)I和軸承系統(tǒng)II支撐；加料漏斗通過(guò)螺釘固定在料筒上；料筒，熔體流動(dòng)通道，儲(chǔ)料缸，注射噴嘴外設(shè)有加熱圈組；熔體流動(dòng)通道上設(shè)有閥門(mén)；熔體流動(dòng)通道嵌在定位套里，定位套固定在儲(chǔ)料缸上部；注射噴嘴由螺紋固定在儲(chǔ)料缸前端。
[0008]振動(dòng)注射系統(tǒng)包括柱塞，注射推桿，注射活塞，注射油缸，中間隔板，振動(dòng)活塞，振動(dòng)油缸；其中柱塞通過(guò)螺紋固定在注射推桿上，注射推桿通過(guò)螺紋固定在注射活塞上。
[0009]塑化螺桿為常規(guī)螺桿，通用性強(qiáng)。
[0010]注射油缸內(nèi)通過(guò)液壓油的進(jìn)和出，控制注射活塞的前進(jìn)和后退，帶動(dòng)注射推桿和柱塞前進(jìn)和后退，實(shí)現(xiàn)注射操作；
[0011 ] 振動(dòng)油缸內(nèi)通過(guò)液壓油的快速換向，控制振動(dòng)活塞周期性的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)注射活塞周期性的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)注射的操作。
[0012]振動(dòng)注塑成型機(jī)用于高聚物的注塑加工領(lǐng)域。
[0013]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1.采用來(lái)回振動(dòng)剪切，優(yōu)化了聚合物熔體的內(nèi)部凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)；提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能，有更好的工業(yè)化前景。
[0015]2.操作簡(jiǎn)單、可控性較好。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為振動(dòng)注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為振動(dòng)注射系統(tǒng)內(nèi)部示意圖；
[0018](I)液壓馬達(dá)，⑵聯(lián)軸器，(3)軸承系統(tǒng)I，⑷軸承系統(tǒng)II，(5)塑化螺桿，(6)料筒，(7)加熱圈組，(8)閥門(mén)，(9)熔體流動(dòng)通道，(10)定位套，(11)儲(chǔ)料缸，(12)防護(hù)罩，
(13)支撐架，(14)振動(dòng)注射系統(tǒng)，(15)機(jī)座，(16)加料料斗，(17)注射噴嘴，(18)柱塞，
[19]注射推桿，(20)注射活塞，(21)注射油缸，(22)中間隔板，(23)振動(dòng)活塞，(24)振動(dòng)油缸。
[0019]圖3為低倍偏光顯微鏡下一半試樣的整體觀察圖:
[0020]Ca)普通注塑樣條(b)振動(dòng)注塑樣條。其中A皮層；B過(guò)渡層；C芯層；D形如串晶和柱晶(shish-kebab)的區(qū)域。
[0021]圖4為不同區(qū)域(040)晶面衍射的方位角統(tǒng)計(jì)圖，
[0022]a標(biāo)準(zhǔn)試樣的芯層和過(guò)渡層，b振動(dòng)試樣的芯層，c振動(dòng)試樣的過(guò)渡層，d標(biāo)準(zhǔn)試樣的皮層，e振動(dòng)試樣的皮層。流動(dòng)方向?yàn)榇怪狈较颉?br> [0023]圖5為二維廣角衍射圖，
[0024]a標(biāo)準(zhǔn)試樣的皮層,b振動(dòng)試樣的皮層,c標(biāo)準(zhǔn)試樣的過(guò)渡層,d振動(dòng)試樣的過(guò)渡層，e標(biāo)準(zhǔn)試樣的芯層，f振動(dòng)試樣的芯層。振動(dòng)試樣加工參數(shù):頻率為0.5赫茲，振動(dòng)壓力為75兆帕，熔體溫度為2300C ο
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例
[0026]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0027]振動(dòng)注塑成型機(jī)，如圖1所示，該振動(dòng)注塑成型機(jī)包括以下部分:液壓馬達(dá)1，聯(lián)軸器2，軸承系統(tǒng)I 3，軸承系統(tǒng)II 4，塑化螺桿5，料筒6，加熱圈組7，閥門(mén)8，熔體流動(dòng)通道9，定位套10，儲(chǔ)料缸11，防護(hù)罩12，支撐架13，振動(dòng)注射系統(tǒng)14，機(jī)座15，加料料斗16，注射噴嘴17 ;
[0028]其中，液壓馬達(dá)I和料筒6通過(guò)支撐架13固定在機(jī)座15上，液壓馬達(dá)I通過(guò)聯(lián)軸器2與塑化螺桿5尾部連接；塑化螺桿5中部由軸承系統(tǒng)I 3和軸承系統(tǒng)II 4支撐；加料漏斗16通過(guò)螺釘固定在料筒6上；料筒6，熔體流動(dòng)通道9，儲(chǔ)料缸11，注射噴嘴17外設(shè)有加熱圈組7 ;熔體流動(dòng)通道9上設(shè)有閥門(mén)8 ;熔體流動(dòng)通道9嵌在定位套10里面，定位套10通過(guò)螺紋固定在儲(chǔ)料缸11上部；注射噴嘴17由螺釘固定在儲(chǔ)料缸11前端；振動(dòng)注射系統(tǒng)
14包括柱塞18，注射推桿19，注射活塞20，注射油缸21，中間隔板22，振動(dòng)活塞23，振動(dòng)油缸24 ;其中柱塞18通過(guò)螺紋固定在注射推桿19上，注射推桿19通過(guò)螺紋固定在注射活塞20上。
[0029]塑化螺桿5為常規(guī)螺桿，通用性強(qiáng)。
[0030]注射油缸21內(nèi)通過(guò)液壓油的進(jìn)和出，控制注射活塞20的前進(jìn)和后退，帶動(dòng)注射推桿19和柱塞18前進(jìn)和后退，實(shí)現(xiàn)注射操作。
[0031]振動(dòng)油缸24內(nèi)通過(guò)液壓油的快速換向，控制振動(dòng)活塞23周期性的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)注射活塞20周期性的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)注射的操作。
[0032]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:啟動(dòng)電源，液壓馬達(dá)I通過(guò)聯(lián)軸器2與塑化螺桿5連接，驅(qū)動(dòng)塑化螺桿5轉(zhuǎn)動(dòng)，原料從加料漏斗16進(jìn)入，塑化螺桿5轉(zhuǎn)動(dòng)并輸送原料，通過(guò)料筒6外的加熱套7加熱和塑化螺桿5剪切的雙重作用下，物料融化為熔體，打開(kāi)閥門(mén)8，塑料熔體通過(guò)熔體流動(dòng)通道9進(jìn)入儲(chǔ)料缸11內(nèi)，當(dāng)熔體積聚到設(shè)定量后，關(guān)閉閥門(mén)8，開(kāi)啟振動(dòng)注塑系統(tǒng)14，將熔體通過(guò)注射噴嘴17注入到模具型腔內(nèi)，在振動(dòng)剪切的作用下，達(dá)到優(yōu)化模具內(nèi)塑料制品內(nèi)部凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的效果。
[0033]應(yīng)用實(shí)例I
[0034]將等規(guī)聚丙烯分別采用常規(guī)注塑成型和振動(dòng)注塑成型制得樣條，對(duì)樣條沿熔體流動(dòng)方向超薄切片，制得10微米薄片進(jìn)行偏光顯微鏡觀察。
[0035]測(cè)試結(jié)果如圖3所示，經(jīng)過(guò)比較兩組試樣內(nèi)部的形態(tài)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)普通等規(guī)聚丙烯注塑試樣是典型的皮芯結(jié)構(gòu)，芯層厚度較大，且絕大部分是由無(wú)規(guī)分布的球晶組成；而施加振動(dòng)剪切后，試樣的內(nèi)部出現(xiàn)了明顯的取向結(jié)構(gòu)，生成了豐富的串晶和柱晶結(jié)構(gòu)(shish-kebab)，且取向結(jié)構(gòu)所占比例比較大。由此說(shuō)明，通過(guò)振動(dòng)后，試樣內(nèi)部的晶型發(fā)生了變化，由于這些新的晶體結(jié)構(gòu)存在，才使得制品的力學(xué)等性能得到了提高。
[0036]通過(guò)二維廣角衍射對(duì)聚丙烯試樣內(nèi)部晶型的轉(zhuǎn)變進(jìn)行更深入的研究發(fā)現(xiàn)，如圖5所示，施加振動(dòng)剪切后，使得原來(lái)呈現(xiàn)無(wú)規(guī)取向的高分子鏈發(fā)生了較高的取向，這與通過(guò)偏光觀察到的結(jié)果是一致的。
[0037]經(jīng)過(guò)量化分析，結(jié)果詳見(jiàn)表I所示，施加振動(dòng)后制品內(nèi)部的過(guò)渡層(或剪切層)和芯層，晶體的取向程度都比較高，這歸咎于施加振動(dòng)剪切后，高分子鏈沿著振動(dòng)方向排列，誘導(dǎo)生成晶體，同時(shí)，生成的晶體又使得這種取向結(jié)構(gòu)得以保存下來(lái)。
[0038]表I從2維廣角中(040)晶面的衍射圖樣得到的取向度
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種振動(dòng)注塑成型機(jī)，其特征在于該振動(dòng)注塑成型機(jī)包括:液壓馬達(dá)(1)，聯(lián)軸器(2)，軸承系統(tǒng)I (3)，軸承系統(tǒng)II (4)，塑化螺桿(5)，料筒(6)，加熱圈組(7)，閥門(mén)(8)，熔體流動(dòng)通道(9)，定位套(10)，儲(chǔ)料缸(11)，防護(hù)罩(12)，支撐架(13)，振動(dòng)注射系統(tǒng)(14)，機(jī)座(15)，加料料斗(16)，注射噴嘴(17);其中，液壓馬達(dá)(I)和料筒(6)通過(guò)支撐架(13)固定在機(jī)座(15)上，液壓馬達(dá)(I)通過(guò)聯(lián)軸器(2)與塑化螺桿(5)尾部連接；塑化螺桿(5)中部由軸承系統(tǒng)I (3)和軸承系統(tǒng)II (4)支撐；加料漏斗(16)通過(guò)螺釘固定在料筒(6)上；料筒出)、熔體流動(dòng)通道(9)、儲(chǔ)料缸(11)和注射噴嘴(17)的外部設(shè)有加熱圈組(7);熔體流動(dòng)通道(9)上設(shè)有閥門(mén)(8);熔體流動(dòng)通道(9)嵌在定位套(10)里，定位套(10)通過(guò)螺紋固定在儲(chǔ)料缸(11)上部；注射噴嘴(17)由螺紋固定在儲(chǔ)料缸(11)前端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)注塑成型機(jī),其特征在于振動(dòng)注射系統(tǒng)(14)包括柱塞(18)，注射推桿(19)，注射活塞(20)，注射油缸(21)，中間隔板(22)，振動(dòng)活塞(23)，振動(dòng)油缸(24);其中柱塞(18)通過(guò)螺紋固定在注射推桿(19)上，注射推桿(19)通過(guò)螺紋固定在注射活塞(20)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)注塑成型機(jī)，其特征在于塑化螺桿(5)為常規(guī)螺桿，通用性強(qiáng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動(dòng)注塑成型機(jī)，其特征在于注射油缸(23)內(nèi)通過(guò)液壓油的進(jìn)和出，控制注射活塞(20)的前進(jìn)和后退，帶動(dòng)注射推桿(19)和柱塞(18)前進(jìn)和后退，實(shí)現(xiàn)注射操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動(dòng)注塑成型機(jī)，其特征在于振動(dòng)油缸(24)內(nèi)通過(guò)液壓油的快速換向，控制振動(dòng)活塞(23)周期性的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)注射活塞(20)周期性的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)注射的操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)注塑成型機(jī)的用途，其特征在于該振動(dòng)注塑成型機(jī)用于高聚物的加工領(lǐng)域。
【文檔編號(hào)】B29C45/46GK103921391SQ201410134169
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】張 杰, 王飛飛, 申開(kāi)智 申請(qǐng)人:四川大學(xué)