專利名稱：微波加熱的滾塑模具設(shè)備和一種滾塑產(chǎn)品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料化工領(lǐng)域，特別涉及一種滾塑模具，以及使用這種模具制造滾塑 產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
滾塑(rotational moulding ；plastic rotational casting ； roto-molding ； rotomould)，又稱旋轉(zhuǎn)成型、旋轉(zhuǎn)澆鑄成型，是一種熱塑性塑料中空成型方法。即先將粉狀 或糊狀物料注入模內(nèi)，通過對模具的加熱和縱橫向的滾動旋轉(zhuǎn)，使物料借自身重力作用和 離心力作用均勻地布滿模具內(nèi)腔并且熔融，待冷卻后脫模而得中空制品。由于滾塑的轉(zhuǎn)速不高，設(shè)備比較簡單，產(chǎn)品幾乎無內(nèi)應(yīng)力，不易發(fā)生變形、凹陷等 優(yōu)點(diǎn)，所以得到了廣泛的推廣應(yīng)用。最初主要用于聚氯乙烯糊塑料生產(chǎn)玩具、皮球、瓶罐等 小型制品，近來在大型制品上也有較多應(yīng)用，所用樹脂已有聚酰胺、聚乙烯、改性聚苯乙烯 聚碳酸酯等。在滾塑工業(yè)中，滾塑模具制作常用鋼板焊接或者鋁合金鑄造而成。滾塑成型對模 具材質(zhì)強(qiáng)度要求不高，但必須具有良好的熱傳導(dǎo)性，并能抵擋頻繁加熱與冷卻過程中的應(yīng) 力交替，因此低碳鋼、鋁等都是理想的制模材料。選擇模具制作方法時通?？紤]以下幾個方 面構(gòu)造的復(fù)雜程度，滾塑制品的形狀和尺寸。同時，在制造模具時，成本是另外的一個重要 因素。模具制作成本包括制模具厚度、模具數(shù)量和生產(chǎn)工時等等。合理的滾塑模具制造工 藝和正確選用模具材料是獲取優(yōu)質(zhì)滾塑制品的首要保證。目前，滾塑模具制作最為常用的生產(chǎn)方式是手工制備。其存在必然缺陷是1)對 操作工人的個人經(jīng)驗(yàn)要求較高；2)對于較為復(fù)雜形狀的模具手工難以制備；3)模具精度較 低；4)生產(chǎn)周期較長；5)成本較高。現(xiàn)行滾塑工藝的熱源多采用火焰直接加熱、熱氣室恒溫、套層熱油等幾種方式加 熱模具外殼。實(shí)際使用中大部分采用的熱氣室空氣加熱一般采用燃料、電熱空氣、熱油間接 加熱，由于模具熱傳導(dǎo)的效率限制，致使熱能的利用率極低；套層熱油由于高溫油的泵送和 旋轉(zhuǎn)密封等問題，使得實(shí)際應(yīng)用中工藝難度和運(yùn)行成本極高。同時，由于溫度控制反應(yīng)的滯 后，造成塑脂在涂布、熔融、黏附時難以調(diào)節(jié)所需溫度，導(dǎo)致塑材過熱碳化或理化性能劇降， 因此滾塑件難以重復(fù)回收利用。同時，高溫?zé)崾业沫h(huán)境造成旋轉(zhuǎn)支撐、模具附件等氧化銹蝕 和支撐件的選材局限，限制了滾塑自動化的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是，針對背景技術(shù)所述現(xiàn)有的滾塑模具設(shè)備的缺陷，發(fā)明一種 采用微波加熱的滾塑模具和一種利用本發(fā)明模具來制造滾塑產(chǎn)品的方法。本發(fā)明的微波加熱的滾塑模具設(shè)備含有微波源1、微波傳輸管2、傳動裝置3、模具 上模4、上模法蘭5、下模法蘭6、可移動的恒溫加熱箱7、模具下模8、測溫儀11、底座鉸鏈 12、模具夾具13、底座搖擺機(jī)構(gòu)14、底座15和電機(jī)16。
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模具下模8上固定有卡槽9，卡槽9和支撐滾輪10配合支撐起模具下模8，模具下 模8上的上模法蘭5與模具上模4的下模法蘭6由模具夾具13鎖緊組成模具整體。模具 上模4通過傳動裝置3與電機(jī)16連接形成軸向旋轉(zhuǎn)。微波熱源1通過微波傳輸管2與模 具上模4連接將微波輸入模具腔內(nèi)。可移動的恒溫加熱箱7設(shè)置在模具整體旁，并可移動 至包覆在模具上模4和模具下模8組成的模具整體的外圍，所述可移動的恒溫加熱箱7上 設(shè)有測溫儀11 ；包覆恒溫加熱箱7的模具整體、傳動裝置3、電機(jī)16、微波源1及微波傳輸 管2整體安裝到底座15上，底座15兩端分別與底座鉸鏈12和底座搖擺機(jī)構(gòu)14連接形成 搖擺結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的所述的底座搖擺機(jī)購含有凸輪，底座一端與底座搖擺機(jī)構(gòu)的凸輪連接。利用本發(fā)明設(shè)備進(jìn)行滾塑產(chǎn)品的制造方法是
步驟1，加料將稱好量的塑料以粉料的形式裝入模具下模8內(nèi)腔，蓋上模具上模4，模 具夾具13緊固上模法蘭5和下模法蘭6構(gòu)成模具整體，可移動恒溫保溫箱橫向移動至模具 整體的外圍，呈包覆狀；
步驟2，加熱以電機(jī)驅(qū)動搖擺機(jī)構(gòu)14使底座15上下擺動，同時啟動電機(jī)16使模具軸 向旋轉(zhuǎn)。使用PLC控制微波源1產(chǎn)生微波，同時設(shè)定加熱時間，微波通過微波傳輸管2導(dǎo)入 模具腔體加熱粉體塑料，所有的塑料黏附并燒結(jié)于模腔的內(nèi)表面；測溫儀對溫度進(jìn)行采集 反饋給PLC實(shí)時調(diào)整；
步驟3，冷卻加熱周期結(jié)束，繼續(xù)保持模具的旋轉(zhuǎn)同時停止微波加熱，在空氣中模具 冷卻，將模具內(nèi)塑料冷卻到室溫；
步驟4，停止模具的旋轉(zhuǎn)，移開可移動的恒溫保溫箱，打開模具，脫模。本發(fā)明的有益效果是
(1)由于常規(guī)火焰加熱是利用熱傳導(dǎo)將熱量首先傳遞到模具進(jìn)而傳遞到被加熱物料的 表面并逐步使內(nèi)部溫度升高，因此要使被加熱物料內(nèi)部達(dá)到所需的溫度，需要一定的熱傳 導(dǎo)時間，對于熱傳導(dǎo)率差的物料所需的時間就更長。采用本發(fā)明的微波加熱則使用物體內(nèi) 部加熱方式，電磁能直接作用于介質(zhì)分子并轉(zhuǎn)換成熱，且透射使介質(zhì)內(nèi)外同時受熱，不需要 熱傳導(dǎo)，所以可在短時間內(nèi)快速加熱，熱傳導(dǎo)效率明顯提高。采用其它外部加熱方式加熱時，為提高加熱速度，需要升高外部溫度來加深溫差 梯度，由此很容易產(chǎn)生加熱不均勻現(xiàn)象。采用微波加熱則對加熱物料形狀無具體要求，微波 能均勻滲透并產(chǎn)生熱量，因此加熱均勻性大大改善。并且微波加熱作為極度成熟的商業(yè)化 技術(shù)，成本較套層熱油加熱低很多。(2 )應(yīng)用PLC，可進(jìn)行加熱過程和加熱工藝規(guī)范的可編程控自動化控制從而控制微 波功率，實(shí)現(xiàn)對被加熱物料的立即加熱和終止，無熱慣性，極大地提高加熱自動化程度和溫 控精度。利用測溫儀掃描模具外壁溫度信號控制微波加熱，可以精確控制模具溫度，進(jìn)而有 效控制產(chǎn)品質(zhì)量。(3)由于微波是控制在金屬制成的模具加熱腔體和波導(dǎo)管中工作，無微波泄漏，因 此微波只能被加熱物料吸收。腔內(nèi)的空氣與模具本身都不會被加熱，因此加熱效率高，設(shè)備 向外散熱少，噪音小，同時極大改善工作環(huán)境。


圖1，本發(fā)明的微波加熱的滾塑模具設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式如圖，本發(fā)明的設(shè)備包括微波源1，微波傳輸管2，傳動裝置3，模具上模4，上模法 蘭5，下模法蘭6，可移動的恒溫加熱箱7，模具下模8，卡槽9，支撐滾輪10，測溫儀11，底座 鉸鏈12，模具夾具13，底座搖擺機(jī)構(gòu)14，底座15，電機(jī)16。采用金屬板材無模單點(diǎn)漸進(jìn)成形技術(shù)拉伸制備滾塑模具下模8的各拼接件，然后 通過焊接將拼接件拼裝成下模整體，模具上、下模通過模具夾具13夾緊組成模具整體，用 扁鋼條制作下模8的法蘭6焊接到下模8上口周圍，采用同樣方法制作上模4和上模法蘭 5。支撐滾輪10固定在底座15上，下模8上固定有卡槽9，將支撐滾輪10與卡槽9配 合支撐定位模具整體。電機(jī)16安裝在底座15上，通過傳動裝置3將上模4和電機(jī)16連接， 電機(jī)動力經(jīng)過傳動裝置傳輸?shù)缴夏Ｊ鼓＞哒w作軸向旋轉(zhuǎn)。微波源1安裝在底座15上，微 波穿過微波傳輸管2導(dǎo)入模具腔體。可以移動的恒溫加熱箱7上裝有測溫儀11，模具加熱 時加熱箱移動到模具上方包覆模具整體保持溫度，測溫儀11監(jiān)測模具和加熱箱溫度，保證 模具溫度得到有效控制。底座15 —端與底座鉸鏈12焊接固定，另一端與底座搖擺機(jī)構(gòu)14 的凸輪接觸，搖擺機(jī)構(gòu)凸輪由電機(jī)驅(qū)使轉(zhuǎn)動使模具作左右擺動。利用上述結(jié)構(gòu)滾塑模具制造相關(guān)滾塑產(chǎn)品過程如下
步驟1，加料將稱好量的塑料以粉料的形式裝入模具下模8內(nèi)腔，蓋上模具上模4，模 具夾具13緊固上模法蘭5和下模法蘭6構(gòu)成模具整體；可移動的恒溫加熱箱7橫向移動至 模具整體的外圍，呈包覆狀態(tài)；
步驟2，加熱電機(jī)16驅(qū)動底座搖擺機(jī)構(gòu)14使底座15上下擺動，同時啟動電機(jī)16使模 具軸向旋轉(zhuǎn)。使用PLC控制微波源1產(chǎn)生微波，同時設(shè)定加熱時間，微波通過微波傳輸管2 導(dǎo)入模具腔體加熱粉體塑料，所有的塑料黏附并燒結(jié)于模腔的內(nèi)表面；測溫儀對溫度進(jìn)行 采集反饋給PLC實(shí)時調(diào)整；
步驟3，冷卻加熱周期結(jié)束，模具繼續(xù)保持旋轉(zhuǎn)同時停止微波加熱，在空氣中模具冷 卻，將模具內(nèi)塑料冷卻到室溫；
步驟4，脫模模具停止旋轉(zhuǎn)，移開可移動的恒溫保溫箱7，打開模具，取出制品。
權(quán)利要求
1.微波加熱的滾塑模具設(shè)備，其特征是含有微波源(1)、微波傳輸管(2)、傳動裝置 (3)、模具上模(4)、上模法蘭(5)、下模法蘭(6)、可移動的恒溫加熱箱(7)、模具下模(8)、測 溫儀(11)、底座鉸鏈(12)、模具夾具(13)、底座搖擺機(jī)構(gòu)(14 )、底座(15 )和電機(jī)(16 )；模具下模(8)上固定有卡槽(9)，卡槽(9)和與之配合連接的支撐滾輪(10)支撐起模具 下模(8)，模具下模(8)上的上模法蘭(5)可以與模具上模(4)的下模法蘭(6)通過模具夾具 (13)鎖緊組成模具整體；模具上模(4)通過傳動裝置(3)與電機(jī)(16)連接形成軸向旋轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)；微波熱源(1)通過微波傳輸管(2)與模具上模(4)連接，可移動的恒溫加熱箱(7)設(shè)置 在模具整體旁，并可移動至包覆在模具整體的外圍，且該加熱箱(7)上設(shè)置有測溫儀(11)； 包覆了可移動的恒溫加熱箱(7)的模具整體、傳動裝置(3)、電機(jī)(16)、微波源(1)及微波傳 輸管(2)形成整體設(shè)置到底座(15)上，底座(15)的兩個支撐點(diǎn)分別與底座鉸鏈(12)和底 座搖擺機(jī)構(gòu)(14)連接形成搖擺結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波加熱的滾塑模具設(shè)備，其特征是底座搖擺機(jī)購(14)含 有凸輪，底座(15)的一個支撐點(diǎn)與該凸輪連接。
3.—種滾塑產(chǎn)品的制造方法，其特征是步驟如下步驟1，加料將稱好量的塑料以粉料的形式裝入模具下模(8)內(nèi)腔，蓋上模具上模4， 模具夾具(13)緊固上模法蘭(5)和下模法蘭(6)，構(gòu)成模具整體；可移動的恒溫加熱箱(7) 移動到套置在該模具整體外圍，形成包覆狀態(tài)；步驟2，加熱以電機(jī)驅(qū)動搖擺機(jī)構(gòu)(14)使底座(15)上下擺動，同時啟動電機(jī)(16)使 模具軸向旋轉(zhuǎn)，使用PLC控制微波源(1)產(chǎn)生微波，同時設(shè)定加熱時間，微波通過微波傳輸 管(2)導(dǎo)入模具腔體加熱粉體塑料，所有的塑料黏附并燒結(jié)于模腔的內(nèi)表面；測溫儀(11) 對溫度進(jìn)行采集反饋給PLC實(shí)時調(diào)整；步驟3，冷卻加熱周期結(jié)束，繼續(xù)保持模具的旋轉(zhuǎn)同時停止微波加熱，在空氣中模具 冷卻，將模具內(nèi)塑料冷卻到室溫；步驟4，停止模具的旋轉(zhuǎn)，移開可移動的恒溫加熱箱(7)，打開模具，脫模。
全文摘要
微波加熱的滾塑模具設(shè)備，涉及化工機(jī)械，其特征是含有微波源、模具上模、上模法蘭、下模法蘭、可移動恒溫加熱箱。模具下模上固定有卡槽，卡槽和支撐滾輪配合支撐起模具下模，模具下模上的上模法蘭與下模法蘭由模具夾具鎖緊成模具整體。模具上模通過傳動裝置與電機(jī)連接形成軸向旋轉(zhuǎn)。微波熱源通過微波傳輸管與模具上模連接將微波輸入模具腔內(nèi)，安裝測溫儀的恒溫加熱箱包覆在模具上模和模具下模組成的模具整體上，以上部件整體設(shè)置在底座上，底座兩端分別與底座鉸鏈和底座搖擺機(jī)構(gòu)連接形成搖擺結(jié)構(gòu)。本發(fā)明熱傳導(dǎo)效率高、加熱均勻，成本低、噪音低。
文檔編號B29C39/08GK102107479SQ20101059978
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者沈堅(jiān), 錢政 申請人:無錫市澳富特精密快速成形科技有限公司