[发明专利]采用使装置预热的感应加热的材料转变装置

说明书

技术领域

本发明涉及采用感应加热的装置和方法，旨在使材料特别是热塑性基质或热固性基质的复合材料进行转变，尤其通过模制方式进行转变。

背景技术

公知的一种装置，例如国际专利申请WO2005/094127提出的装置，可在表面上定位感应加热，以限定在模具/材料接合面的加热。

这种装置具有感应器部件，其围绕两个导电模具主体，且具有一加热区，用于与待转变材料接触，模具主体彼此电绝缘。因此，借助于两个模具主体之间的断电，面对着这两个模具主体的表面限定一个由磁场线圈产生的磁场经过的间隙。因此，磁场在模具主体的表面上，特别是在每个模具主体的加热区的表面产生电流，从而可在紧接待加热材料的附近在表面上定位加热。

这种装置可非常快和非常高地提高加热区的温度，因为磁场线圈产生的能在非常小的厚度上(通常为十分之几毫米)，直接“喷射”到加热区的表面。为了最大限度地有利于间隙作用，其宽度，即使用时面对着装置的表面之间的距离，应该尽可能小，约为数毫米。实际上，该宽度由待加热件的厚度确定，其在装置的两个部分之间起绝缘体的作用。因此，当该工件导电时，采用适于隔离装置两个部分的厚度绝缘衬垫，或在接触工件的接触面上采用绝缘涂层。

某些材料需要专门的成型技术。例如，长纤维热塑性材料就是这种情况，长纤维热塑性材料被称为LFT(″Long Fiber Thermoplastics″)。为了正确成型，这种材料应热布置在本身已具一定温度的模具上。但是，公知的模具因其热惯性不允许十分快速的加热/冷却周期，以使材料以理想的温度放置在模具上，然后冷却该模具，以获得固化工件，这完全是在有利的工业生产时间中。为了解决这个问题，目前的技术采用保持在不变的“中间”温度的模具，其为合乎要求的材料蠕变及其在模具中的正常固化之间的折衷方案。与此同时，材料以非常高的温度，接近其破坏极限的温度放置。例如，对于置于250℃长纤维热塑性材料，使用的模具处于中间温度，所述中间温度包括在80℃至100℃之间，这样，可使材料进行容许的蠕变，且同时在低于其固化点的温度下冷却。

为了实施这种步骤，公知地，使材料在模具外预热，例如在一红外加热炉中或在一加热台上预热，然后，在分成两部分的一模具上移动材料，在材料预热期间，所述模具保持在所需的温度。材料以可塑的软糊状物的形式置于模具中，其在模具的两个部分的压力下进行蠕变，占据整个模制空间，从而具有成品制件的形状。为了实施该步骤，模具的两个部分在其接触时，必须限定一压缩室，即确保密封，以便施加材料蠕变所需的压力，而不使其流出。模具的温度可使材料在其固化点以下逐渐冷却，以使工件能被注射。但是，模具的温度对于最佳冷却来说往往太高，工件在其取出时也往往较软，这就存在成品质量问题(变形、残余应力等)。

简而言之，目前使用的方法是折衷方案，其既不能获得合乎要求的材料蠕变，也不能充分冷却成品制件。

因此，重要的是，使用的模具(加热/冷却)周期时间短，可使材料在远大于“中间”温度的温度下放置在模具上(从而有利于工件蠕变，合乎要求地充填模具)，然后，以低于中间温度的温度快速冷却该模具(从而有利于成品制件的正常冷却)。

上述感应加热装置的升温/冷却周期非常短，但是，用于模制长纤维热塑性材料是不适合的。实际上，具有合乎要求的密封性的压缩室的需要，难以适应这种装置的工艺，其要求模具两个部分的电绝缘，以便使之加热。

发明内容

本发明旨在改进这种装置，使之适于模制上述材料。特别是，本发明确定，不能使这种敞开的模具预热，或者性能太低，因为间隙宽度可达到十厘米以上，因此，其作用可以忽略不计。

因此，本发明涉及用于转变材料的模制成型装置，其具有：

-下模主体或凹模，其用导电材料制成，且具有一模制区域，其用于与待转变材料进行接触；

-上模主体或凸模，其用导电材料制成，且具有一模制区域，用于与待转变材料进行接触；

-活动的中间构件或型芯，其用导电材料制成，用于间置在所述凹模和所述凸模之间；

-感应器部件，其适于产生包围所述凹模、所述凸模和所述中间构件的磁场；这三个元件两个两个地电绝缘，以致一方面所述中间构件和所述凹模相面对的表面、另一方面所述中间构件和所述凸模相面对的表面限定出两个间隙，磁场在所述两个间隙中循行，磁场在所述凹模和所述凸模的模制区域的表面产生电流，从而允许将所述感应器部件的作用局限在所述模制区域的表面上。