包括各向异性热扩散板的塑模组件制造技术

公开了一种在模塑过程中确保模腔（９０）中均匀温度调节的方法和装置。采用各向异性扩散构件（１００）来在优选的方向上提供快速热传导。一种各向异性扩散构件（１００）和模腔（９０）安装在一起或者沿着模腔（９０）安装，以确保热量沿着模腔（９０）的目标壁均匀而快速地传导。该各向异性扩散构件（１００）可以通过叠置具有以相同方向排列例如具有特征纹理的各条纤维（１０１）的石墨纤维增强复合材料而制造。由于热量沿扩散构件（１００）的各条纤维（１０１）的长度（纹理）方向传播较与之有角度的方向快，操作者可以控制热传导以确保热量沿模腔（９０）壁均匀地传播而避免不必的温度梯度或热点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及塑模和模塑过程，更特别涉及一种采用各向异性扩散构件在模塑模具中均匀分布热量的模塑过程中使用的方法和装置。
技术介绍
模塑材料的过程是一种需要精确时控压力应用和精确均一的温度应用的精确操作过程。任何对所需参数的偏差经常引起所得产品中的裂痕和/或不良的树脂状流动。该
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包括调节模塑过程温度的相关控制方案的几个实例。例如，Maruyama等的序号为3,933,335的美国专利中描述了一种浇铸金属的铸模，其包括用作位于铸模中的熔融金属和铸模内表面之间的衬垫的混有有机纤维或浆料的像纸一样的碳纤维片。为了防止不理想的应力和熔融金属与铸模内表面之间接触导致的胶住，该碳纤维片包括至少35重量％的碳纤维。Suh等的序号为4,388,068的美国专利，其整体均引入以供参考；其描述了一种注射模塑装置和方法，包括使用不同热导率的管子来分别独立控制模腔表面的各部分的冷却速度。该模塑装置和方法固有地依赖于在该塑模的不同位置的众多子部分的个性化的积极的温度调节和温度近似值。Vatant等的序号为5,154,221的美国专利描述了一种固定和冷却塑模石墨壁的石墨砖的装置。模腔由多个垂直导向的石墨砖构成模腔壁而形成。各个石墨砖包含相对于模腔壁表面平行排列的垂直孔。每个孔允许冷却液体的喷雾喷射流进入该砖的内部而使模腔冷却。然而，Vatant等的该装置需要一个冷却液体的收集和传输系统和/或附加的为了生成每块石墨砖的垂直孔的部件加工和冷却系统。McDonald的序号为5,609,922、5,746,966和5,783,259的美国专利描述了在模塑过程中引入使用热喷涂而在模腔内表面施加的热涂层的方法和塑模。该涂层可以包括陶瓷、金属基复合物、陶瓷基复合物、树脂和它们的各种组合。选用该热涂层是为了使该模腔的内表面具有理想的孔隙率从而将有助于迅速冷却并且将增加该塑模本身的结构强度。然而，McDonald的该方法和装置依赖于制造技术的精确性，其必须要在各种尺寸和形状的模腔组件上涂覆可控的热喷涂涂层。Kimura的序号为5,811,135的美国专利，其整体均引入以供参考，描述了一种具有带热膨胀构件的传统模塑盒结构的模塑装置。图1为根据
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的模塑装置的侧视图。图2为图1的模塑装置的塑模构件的正视图。图3为图1中的模塑装置的塑模构件的分解透视图。图4为根据
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的模塑装置中的熔融材料装填机构的剖视图。如图1到图4所示，模塑盒结构10包括水平放置的支撑元件11、螺杆12和多个螺母13。塑模构件20(显示为两个部分，如上半部分21和下半部分22)，加压板30，热膨胀构件40和辅助加压机构50以此顺序从上到下垂直排列于较低的两个支撑元件11之间。该热膨胀构件40包括温度调节机构60。该温度调节机构60用来控制由热膨胀构件40给予塑模构件20从而密封接合该塑模构件的上半部分21和下半部分22的压力。该温度调节机构60还包括圆柱形加热器(未显示)来加热和膨胀该热膨胀构件40。冷却油回路(未显示)用来接触和冷却该热膨胀构件40。在传统的模塑过程中，塑模构件20位于加压板30和支撑元件11a2其一之间。上塑模21和下塑模22分别具有预定形状的相互面对的凹面。塑模21和22每个都还有多个定位栓23，以防止横向位移。如图4所示，上塑模21具有一个穿过其中而形成的和穿过支撑板11a而形成的中心圆柱形孔71相对应的加料孔21a。推进活塞72可推入圆柱形孔71并且和安装在最上面的支撑板11b上并延伸穿过其中心部分的油-水压力缸的活塞73a相连。活塞73a的移动使推进活塞72垂直移动，以致容纳于圆柱形孔71中的熔融材料可通过上塑模21的加料孔21a填充入塑模构件20的内部。根据所采取的模塑过程的类型，完成的模塑产品在要求的冷却过程或者模塑过程完成后脱模。然而，上述的
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的方案缺少一种简单的确保消除温度梯度如沿着模腔的不同部分的热点或者其它温度变化的方法。这些温度梯度将可能导致表面破裂、凹陷、翘曲和其它形式的变形或者表面不规则。当该模腔被加热到例如熔融物的温度以获得适当的模腔时，对模腔的热传导必须在控制均匀地进行，以确保温度控制不造成不理想的对熔融物的加热，这种加热可能导致塑模冷却时间和整个过程周期时间的增加。
技术实现思路
本专利技术克服了
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的缺点并且获得了
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中未实现的其它优点。本专利技术部分认为在模塑过程中在模塑模具或者模腔中均匀分布热量具有优势。本专利技术部分认为纤维增强复合材料如果具有预定的形状，其独特特性可被用来产生精确温度控制和热传导。本专利技术部分提供一种模塑过程中使用的包括一个塑模构件和一个各向异性扩散构件的塑模组件，该扩散构件包括一个纤维状复合物，其具有多条纤维，每条纤维具有独立的长度，这些纤维在扩散构件中基本上按每条纤维的长度方向一致地叠置排列，其中该扩散构件被安装在允许热量沿着每条纤维的长度方向向塑模构件快速传导的位置。本专利技术还部分提供一种塑模组件中使用的各向异性扩散板，该扩散板包括一个具有多条纤维的纤维状复合物，每条纤维具有独立的长度，这些纤维在扩散构件中基本上按每条纤维的长度方向一致地叠置排列，其中该扩散构件被安装在允许沿着每条纤维的长度方向快速热传导的位置。本专利技术还部分提供一种在模塑装置中控制过程温度的方法，该方法包括通过热源控制塑模构件温度的步骤；和沿着塑模构件表面安置各向异性扩散构件以沿着该各向异性扩散构件的长度方向均匀分布热量。附图说明通过以下详细描述和仅供作示例因而并不限制本专利技术的附图将更全面地理解本专利技术。图1为根据
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的模塑装置的侧视图；图2为图1中的模塑装置的塑模构件的正视图；图3为图1中的模塑装置的塑模构件的分解透视图；图4为根据
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的模塑装置中的熔融材料装填机构的剖视图；图5为根据本专利技术一个实施方案的各向异性扩散构件的部分侧视图；图6为根据本专利技术一个实施方案的包括各向异性扩散构件的塑模构件的正视图；图7为根据本专利技术一个实施方案的包括各向异性扩散构件的塑模构件的正视图；和图8为根据本专利技术的一个实施方案的包括各向异性扩散构件的塑模构件的正视图。具体实施例方式本专利技术现将参照附图详细描述。图5为根据本专利技术一个实施方案的各向异性扩散构件的部分侧视图。图6为根据本专利技术一个实施方案的包括各向异性扩散构件的塑模构件的正视图。图7为根据本专利技术一个实施方案的包括各向异性扩散构件的塑模构件的正视图。图8为根据本专利技术的一个实施方案的包括各向异性扩散构件的塑模构件的正视图。图1到图4中所示的模塑装置10为典型的可应用的模塑装置和方法，它们可以很好地适用于本专利技术。然而，本
的专业人员将理解本专利技术将对很多装置10和模塑过程特别有优势。进一步，虽然附图中显示了一个由两部分组成的塑模构件20，本
的专业人员将理解可以容易地采用由多部分组成的塑模以满足特定模塑应用的需要。如上所述，模塑过程经常利用加热器或者其它温度控制方法来确保模塑模具或者模腔中的温度均匀。然而，根据加热器沿着或在模塑模具或者模腔中安置的位置，遍及该模腔可能有显著的温差。本专利技术显著降低这些因对模腔的不均衡加热而可能出现的热梯度。本专利技术利用纤维增强复合材料的独特特性以在模塑过程中对塑模模具中的热量进行均匀分配。纤维增强复合材料可被设计成沿着模具的长度方向而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模塑过程的塑模组件（１０），包括：　　　　一个塑模构件（２０）；和　　　　一个各向异性扩散构件（１００），所述扩散构件（１００）包括一个具有多条纤维（１０１）的纤维复合材料，每条纤维分别具有长度（Ｌ），所述纤维（１０１）在所述扩散构件（１００）中基本上按每条纤维（１０１）的所述长度（Ｌ）方向一致地叠置排列，其中所述扩散构件（１００）被安装在允许热量沿着每条纤维（１０１）的所述长度（Ｌ）方向向所述塑模构件（２０）快速传导的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KS卢卡斯，CE殷，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]