[发明专利]快速加热冷却成形系统及其成形模具

说明书

【技术领域】

本发明有关于快速加热冷却成形系统，特别是关于一种可重新分配加热流 体及冷却流体流量的快速冷却成形系统，通过加速成形模具的加热及冷却速率。

【背景技术】

射出成形制程主要包含注入塑料液于模具及冷却模具至开模温度等两个步 骤。注入塑料液于模具的过程中，塑料液必须充分地于模穴中流动，才能充满 整个模穴。为了维持塑料液的流动，塑料液填充过程中，其平均温度维持在融 熔温度以上为最佳。针对黏性高的塑料液，例如热塑性塑料，其温度提升后也 可以降低粘滞系数，通过改善流动性。因此，塑料液于注塑于模具之前，就必 须被加热至相对高温，以避免塑料液接触相对低温的模具之后迅速地降温固化， 否则塑料液将流动缓慢，甚至流动路径将被阻断。加热塑料至相对高温代表塑 料原料必须在注塑机构中停留相对较长的时间，以及采用较低的流速进行注塑， 因而延长了塑料液的注塑速率。当塑料液填充于模具之后，塑料液及模具必须 冷却至塑料的软化温度以下，才能进行开模取出射出成形的塑料件，此一软化 温度通常在摄氏80度以下。在自然冷却过程下，冷却模具需要很长的时间等待。

参阅图1及图2所示，针对塑料射出成形的主要步骤，现有技术中提出一 种快速加热冷却成形系统，包含模具1、高温蒸汽源2、冷却流体体源3、及高 压气体源4。模具1内部设有一通道1a，蜿蜒曲折地穿过模具1内部，用以供 流体通过。此快速加热冷却成形系统先以高温蒸汽源2提供高温的蒸汽，通入 通道1a中，以高温蒸汽对模具1加热，将模具1加热至相对高温。接着模具1 进行合模，以注塑机构注入高温塑料液。被加热的高温的模具1维持塑料液于 注塑过程中的流动性，加速塑料液填充于模具1的模穴，同时避免塑料液因接 触低温的模具1而提早固化。当塑料液完成注塑之后，以冷却流体源3提供低 温的冷却流体，例如冷却水，通入通道1a中，对模具1进行强制冷却，以使模 具1的温度迅速降低至开模温度。通入高温流体或冷却流体之后(完成加热及 冷却之后)，于通道1a中通入由高压气体源4提供的高压且干燥的空气，以排 除通道1a中的残存流体，避免残存流体影响加热或是冷却效果。于此快速加热 冷却成形系统中，模具1于注塑前预先被加热，且于注塑之后被强制冷却，因 此大幅缩短塑料射出成形作业中注塑及冷却所需时间。

因为模穴的型态变化，模具1每一局部区域的肉厚不同，因此每一局部区 域的热容量也不同。于加热模具1时，热容量相对低的模具1的局部区域，会 较快速升温至所需的温度，热容量相对高的模具1局部，较晚升温至所需的温 度。升温慢的区域，导致整体加热时间延长，且在升温慢的局部区域被加热的 过程中，已到达预定温度的局部区域也仍然被持续加温中，额外消耗了加热所 需要的能量。同样地，于冷却模具时，热容量相对低的模具1局部，会较快速 降温至开模温度，热容量相对高的模具1局部，较晚降温至开模温度。升温慢 的区域，导致整体冷却时间延长，且在降温慢的局部区域被冷却的过程中，已 到达开模温度的局部区域也仍然被持续冷却中，额外消耗了冷却所需要的能量。

因此，快速加热冷却成形方法消耗了过多的能量进行加热冷却，不符合降 低能量损耗以减少制造成本的需求。

【发明内容】

鉴于上述问题，本发明提出一种快速加热冷却成形系统及其成形模具，可 加速加热及冷却速率，并降低加热及冷却所消耗的能量。

为了达成上述目的，本发明提出一种快速加热冷却成形系统，包含一成形 模具、一高温流体源、一冷却流体源、及一排液装置。成形模具用以供塑料液 被注塑于其中并冷却固化成形，其中成形模具包含若干个独立的通道，各通道 分别具有一进入端及一出口端。高温流体源用以提供高温流体，高温流体源通 过若干个加热分流阀连接于各通道的入口端，使高温流体通过各加热分流阀分 别进入各通道，其中各加热分流阀独立地被开启或是关闭。冷却流体源用以提 供冷却流体，冷却流体源通过若干个冷却分流阀连接于各通道的入口端，使冷 却流体通过各加热分流阀分别进入各通道，其中各冷却分流阀独立地被开启或 是关闭。排液装置用以提供高压气体以排除各该通道中残存的冷却流体或高温 流体。

通过加热分流阀或冷却分流阀的开启或关闭，以独立关闭已完成加热或冷 却作业的通道，通过重新分配高温流体及冷却流体至其余通道中，加速成形模 具其余局部区域的加热或冷却速率。