一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具及其成型方法技术

本发明专利技术涉及一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具及成型方法，该成型模具包括型腔、组合浇道、型芯压缩机构和嵌套式脱模机构，采用该注塑成型模具，经物料熔融塑化阶段、合模阶段、“喷射流”注射充模阶段、压缩粘结成孔阶段、制品冷却定型阶段、开模阶段和制品脱模阶段组成的成型周期，可实现柱状、管状甚至更复杂形状的超高分子量聚乙烯微孔材料的注塑成型。成型。成型。

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具及其成型方法


[0001]本专利技术涉及一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具及其成型方法，适用于超高分子量聚乙烯微孔材料的注塑成型，也适用于其他高分子材料的注射压缩成型。

技术介绍

[0002]超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是粘均分子量高达150万以上的线性结构聚乙烯，拥有优异的综合性能，具有其他工程塑料所无法比拟的抗冲击性、耐磨损性、耐化学腐蚀性、耐低温性、耐应力开裂、抗粘附能力、优良的电绝缘性、安全卫生及自润滑性等性能，且无毒、不易吸水、不易粘附、无表面吸引力，力学性能和化学性能独特。但超高分子量聚乙烯熔融时呈类固体的高粘弹态，粘度极高，成型加工特别困难。
[0003]目前超高分子量聚乙烯微孔材料的制备方法，主要有以下几种：颗粒烧结法、热致相分离法、无机物颗粒填充法、熔融挤压拉伸法、热致相分离法、添加致孔剂法、粉末烧结法等。这些成型方法有各自不同的成型机理，但是都存在一些自身的局限性，比如流程长、周期长、效率低、能耗高或环保性差等不足。目前超高分子量聚乙烯微孔滤芯成型采用传统的粉末烧结法间歇生产工艺，存在以人工操作为主、成型周期长、生产效率低、能耗高、劳动强度高等缺点。因此需要寻求更加高效、节能的新方法，注塑成型无疑是一种高效的成型方法。
[0004]利用超高分子量聚乙烯熔体在极高剪切速率下产生“喷射流”粉末颗粒的特性，使注塑机喷嘴高速射出的“喷射流”粉末颗粒在固定容积的注塑成型模具型腔内粘接堆积成孔隙结构。在这种常规注塑成型过程中，是通过高注射压力在成型过程中克服固定型腔的高阻力，推动“喷射流”粉末颗粒粘结和堆积成孔，因此会产生压力梯度，从而导致制品的结构和性能沿流动方向（制品的轴向）存在较大的梯度变化。而通过设计具有大流长比可变容积型腔的专用注塑模具，使“喷射流”粉末颗粒从喷嘴注入模具时，充入大容积的型腔空间，以减小“喷射流”粉末颗粒的充模流动阻力及其注射压力带来的压力梯度，然后缩小模具容积使得颗粒均匀受压而粘结，从而显著改善微孔结构制品的孔隙均匀性。
[0005]常规金属模具型腔，无法观察到熔体在模具型腔中的流动状态。为了了解超高分子量聚乙烯“喷射流”粉末颗粒在模具型腔内部的压缩粘结、堆积的动态成型演化过程，需要通过可视化技术，对模具型腔内部的运动进行在线观察。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具及成型方法，该模具及成型方法能够改善超高分子量聚乙烯微孔结构制品的孔隙均匀性，成型复杂形状的微孔结构制品，并能对超高分子量聚乙烯“喷射流”粉末颗粒在模具型腔内部的压缩粘结、堆积的动态成型演化过程进行在线观察。
[0007]为了实现专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具，包括型腔、组合浇道、型芯压缩机
构和嵌套式脱模机构，所述组合浇道设置在型腔上方并与型腔相通，通过组合浇道可向型腔内喷射熔融物料；所述型腔底部设置有可更换的推件块，所述推件块在型芯压缩机构的推动下在型腔内部移动使型腔成为活动式型腔；所述嵌套式脱模机构设置在推件块的下方，用于推动推件块将型腔中已成型的微孔结构制品从型腔中顶出以取出制品。
[0008]所述组合浇道由设置在定模座板上的浇口套和设置在浇口固定板上可更换的浇口块组成，所述浇口套的出口与所述浇口块的入口相连接；所述浇口块出口端的进浇口为针状浇口；所述浇口块的圆柱体外壁装有加热圈。针状浇口有助于充模时提供极高剪切速率以形成微细的超高分子量聚乙烯“喷射流”粉末颗粒，加热圈用以防止熔融物料在浇口处提前冷却固化而阻塞针状浇口。
[0009]所述型腔包括可更换的模腔体，所述模腔体通过压块固定在型腔固定板的中心部位，所述浇口块从型腔入口端插入所述模腔体的内孔，所述推件块从型腔末端插入所述模腔体的内孔；所述浇口块、推件块与模腔体之间的封闭空间形成活动式型腔；所述浇口块的底面与所述推件块的顶面之间的距离为所述活动式型腔的型腔高度C2。当推件块向模具型腔的入口端滑动运动，活动式型腔的型腔高度C2减小，即型腔的容积减小。所述推件块可更换为不同厚度，将改变型腔高度C2的初始尺寸。
[0010]所述模腔体为柱状活动式型腔或管状活动式型腔。
[0011]当所述活动式型腔是柱状活动式型腔时，可更换的所述模腔体通过所述压块固定在所述型腔固定板的中心部位，所述浇口块的外壁以滑动配合从型腔入口端插入所述模腔体的内孔，可更换的所述推件块的外壁以滑动配合从型腔末端插入所述模腔体的内孔；所述浇口块、所述推件块与所述模腔体之间形成的封闭空间形成柱状活动式型腔，可用于成型柱状制品。
[0012]当所述活动式型腔是管状活动式型腔时，更换的管状制品浇口块的外壁以滑动配合从型腔入口端插入所述模腔体的内孔，更换的管状制品推件块的外壁以滑动配合从型腔末端插入所述模腔体的内孔，固定在所述管状制品浇口块出口端中心的管状制品成孔芯轴以滑动配合插入所述管状制品推件块的中心孔和更换的管状制品活动型芯的中心孔。所述管状制品浇口块、所述管状制品推件块、所述管状制品成孔芯轴与所述模腔体之间形成的封闭空间形成管状活动式型腔，可用于成型管状制品。
[0013]所述模腔体的材质为透明石英玻璃，所述型腔固定板在垂直于模腔体轴线的一侧开设有观察窗口，另一侧设置有与所述模腔体上具有的熔体压力测试孔相通的熔体压力传感器安装孔，所述熔体压力传感器安装孔中安装有熔体压力传感器，熔体压力传感器采集超高分子量聚乙烯“喷射流”粉末颗粒压缩成型过程中的熔体压力变化。结合透过透明石英玻璃材质的模腔体对型腔内部进行拍摄，可以对模具型腔内部的运动过程进行在线观察。
[0014]所述型芯压缩机构设置在位于型腔固定板下方的动模垫板上，包括液压缸、液压缸连接杆和活动型芯，所述活动型芯由圆形底板和设置在圆形底板中心的圆柱体组成，所述液压缸固定在所述动模垫板下表面中心部位，其活塞杆端通过所述液压缸连接杆与放置在所述动模垫板上表面的所述活动型芯的圆形底板相连接；所述推件块就放置在所述活动型芯中心的圆柱体顶面上。当所述推件块在所述活动型芯的带动下向型腔入口端前进，实现对型腔内物料的压缩作用。
[0015]所述活动型芯上还设有压缩限位调节机构，所述压缩限位调节机构包括限位调节
螺钉和压缩限位块，限位调节螺钉穿过所述动模垫板底部的通孔，通过所述活动型芯的圆形底板上的螺纹孔与所述活动型芯圆形底板上沉孔中的压缩限位块相连接；所述压缩限位块的顶面与所述型腔固定板的底面之间的距离为压缩间隙C1。当通过限位调节螺钉使压缩限位块轴向上升，压缩间隙C1将减小，即推件块的压缩行程将减小。
[0016]所述嵌套式脱模机构设置在位于动模垫板下方的支撑板和动模座板之间，包括推板、推杆固定板、复位杆、复位弹簧和推件板，所述推件板包括工字形底板和设置在工字形底板中心的管状体，所述推杆固定板固定在所述推板上；所述复位杆均匀分布在所述液压缸周围，所述复位杆的一端固定在所述推杆固定板上，另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具，包括型腔、组合浇道、型芯压缩机构和嵌套式脱模机构，其特征在于：所述组合浇道设置在型腔上方并与型腔相通，通过组合浇道可向型腔内喷射熔融物料；所述型腔底部设置有可更换的推件块（14），所述推件块（14）在型芯压缩机构的推动下在型腔内部移动使型腔成为活动式型腔；所述嵌套式脱模机构设置在推件块（14）的下方，用于推动推件块（14）将型腔中已成型的微孔结构制品从型腔中顶出以取出制品。2.如权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具，其特征在于，所述组合浇道由设置在定模座板（20）上的浇口套（22）和设置在浇口固定板（19）上可更换的浇口块（23）组成，所述浇口套（22）的出口与所述浇口块（23）的入口相连接；所述浇口块（23）出口端的进浇口为针状浇口；所述浇口块（23）的圆柱体外壁装有加热圈。3.如权利要求2所述的一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具，其特征在于，所述型腔包括可更换的模腔体（16），所述模腔体（16）通过压块（17）固定在型腔固定板（13）的中心部位，所述浇口块（23）从型腔入口端插入所述模腔体（16）的内孔，所述推件块（14）从型腔末端插入所述模腔体（16）的内孔；所述浇口块（23）、推件块（14）与模腔体（16）之间的封闭空间形成活动式型腔；所述浇口块（23）的底面与所述推件块（14）的顶面之间的距离为所述活动式型腔的型腔高度C2。4.如权利要求3所述的一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具，其特征在于，所述模腔体（16）为柱状活动式型腔或管状活动式型腔，当所述模腔体（16）为管状活动式型腔时，所述模腔体（16）中心设置有成孔芯轴（44）。5.如权利要求4所述的一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具，其特征在于，所述模腔体（16）的材质为透明石英玻璃，所述型腔固定板（13）在垂直于模腔体（16）轴线的一侧开设有观察窗口，另一侧设置有与所述模腔体（16）上具有的熔体压力测试孔相通的熔体压力传感器安装孔（43），所述熔体压力传感器安装孔（43）中安装有熔体压力传感器。6.如权利要求3所述的一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具，其特征在于，所述型芯压缩机构设置在位于型腔固定板（13）下方的动模垫板（12）上，包括液压缸（26）、液压缸连接杆（25）和活动型芯（9），所述活动型芯（9）由圆形底板和设置在圆形底板中心的圆柱体组成，所述液压缸（26）固定在所述动模垫板（12）下表面中心部位，其活塞杆端通过所述液压缸连接杆（25）与放置在所述动模垫板（12）上表面的所述活动型芯（9）的圆形底板相连接；所述推件块（14）就放置在所述活动型芯（9）中心的圆柱体顶面上。7.如权利要求6所述的一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具，其特征在于，所述活动型芯（9）上还设有压缩限位调节机构，所述压缩限位调节机构包括限位调节螺钉（11）和压缩限位块（10），限位调节螺钉（11）穿过所述动模垫板（12）底部的通孔，通过所述活动型芯（9）的圆形底板上的螺纹孔与所述活动型芯（9）圆形底板上沉孔中的压缩限位块（10）相连接；所述压缩限位块（10）的顶面与所述型腔固定板（13）的底面之间的距离为压缩间隙C1。8.如权利要求7所述的一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具，其特征在于，所述嵌套式脱模机构设置在位于动模垫板（12）下方的支撑板和动模座板（1）之间，包括推板
（2）、推杆固定板（3）、复位杆（4）、复位弹簧（8）和推件板（29），所述推件板（29）包括工字形底板和设置在工字形底板中心的管状体，所述推杆固定板（3）固定在所述推板（2）上；所述复位杆（4）均匀分布在所述液压缸（26）周围，所述复位杆（4）的一端固定在所述推杆固定板（3）上，另一端与所述推件板（29）的工字形底板的两端通过螺纹相连接；所述复位杆（4）上装有复位弹簧（8），所述推件板（29）的工字形底板的对称一字长柱，以滑动配合嵌入所述活动型芯（9）的圆形底板上对应的对...

【专利技术属性】
技术研发人员：何继敏，安紫娟，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
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