聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备及方法与流程

本发明涉及高分子材料加工成型领域，特指一种精密光学镜片的石墨烯模压成型设备及方法。

背景技术：

目前，光学镜片的制造多采用注射成型工艺，由于浇口及熔接痕的存在，注射成型镜片的内部微观纹理呈现非圆形形状，从而引起双折射缺陷，尽管近年来各种精密注射成型技术不断被开发，但采用注射成型时，这种问题始终无法得到彻底消除。

为解决上述问题，也有不少学者采用了新的成型技术，如热压成型(程文超，雷君相“热压成型参数对光学镜片内应力的影响”)，这样成型的镜片纹理呈现圆形，但是由于热压成型传热效率不高，镜片的内应力难以得到很好的控制，因此制品的尺寸精度不高。

石墨烯作为近几年国内外研究的热门材料，具有高导电、快速导热等一系列优点，在传热方面拥有广阔的应用前景。

为了解决光学镜片成型的一系列问题，本发明利用石墨烯材料，提出一种聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备及方法，用于成型高精密的光学镜片，能够避免传统注射成型镜片的双折射缺陷，高效地消除制品内应力。

技术实现要素：

本发明聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备及方法，目的是提供一种无双折射缺陷和内应力的精密光学镜片的成型方法。

实现上述目的的技术方案是，聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，由注塑系统、微球成型系统、机械臂系统、模具系统组成。注塑系统与微球成型系统通过法兰结构连接，机械臂系统将微球成形系统成型的微球夹送至模具的型腔中，模具系统闭合，冷却定型成型出制品。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，其注射系统与注塑机注塑系统类似，主要包含料斗、机筒、注射螺杆、加热圈、前料筒等结构，能够实现聚合物粒料的熔融塑化以及注射进入微球成型系统的功能。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，其微球成型系统主要包含成型室、螺旋辊、侧辊、驱动轴、出料槽等结构，螺旋辊、侧辊各有两个，成型原理与馒头机、药丸成型机类似，通过螺旋辊的计量挤出输送以及侧辊的约束作用，微球成型系统能够将注射系统送来的熔料精密计量，然后微分成形状大小均一的微球，通过出料槽输送出去。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，其模具系统设置有多个工位，每个工位有一对能够旋转的模具，第一个工位的模具进行模压完毕后马上开始第二个工位的模压，同时第一个工位开始保压冷却，这样大大的缩短了成型周期，单副模具由模压头、底模等组成，底模的显著特点是模腔周围镶嵌有石墨烯硅片，使得模具具备快变模温的特性。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型的具体实施过程是，聚合物料粒通过料斗加入到注射系统中，通过注射螺杆和加热圈的作用熔融塑化，熔料再经过前料筒注射进入微球成型系统；微球成型系统的两个螺旋辊旋转，将前端输送的熔料定量微分成大小形状均一的微球，并向前输送，在螺旋辊末端通过出料槽挤出，然后在机械臂系统的夹持下，放置在紧挨出料槽的模具型腔的正中央，然后底模顺时针旋转一个工位，模压头向下模压熔体微球，同时通过石墨烯硅片再次对聚合物微球进行加热，消除制件内部的内应力，冷却定型成后开模，模压的同时机械臂系统将第二个微球夹送到第二个工位的型腔中，如此往复工作。

本发明的有益效益是：

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，由于采用的是微分小球模压成型，制件上不会存在浇口凝料，因此形态结构纹理呈现圆形，避免了类似注射成型的双折射缺陷。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，采用机械臂系统将微球夹送至每个型腔的正中央，保证了模压过程制件成型的尺寸均一性。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，其底模的型腔周围镶嵌了石墨烯硅片，使得型腔能够快速升温和降温，能够极大地消除制件的内应力，而且模具系统旋转一个工位后，模压与第二次夹送同时进行，显著缩短了成型周期，具有高效率的特点。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，利用了石墨烯的高导热性能，结合微球成型系统，使得本发明在光学镜片的精密成型领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备的示意图。

图2是本发明聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备注射系统和微球成型系统结构图。

图中：1.注射系统，2.微球成型系统，3.机械臂系统，4.模具系统；4-1.模压头，4-2.底模(底模上装有石墨烯硅片)，1-1.机筒，1-2.料斗，1-3.注射螺杆，1-4.加热圈，1-5.前料筒，2-1.成型室，2-2.螺旋辊(上下共两个)，2-3.侧辊(前后共两个)，2-4.驱动轴，2-5.出料槽。

具体实施方式

本发明聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，如图1所示，由注射系统1、微球成型系统2、机械臂系统3、模具系统4组成。注射系统1与微球成型系统2通过法兰结构连接，机械臂系统3将微球成形系统2成型的微球夹送至模具系统4的型腔中，模具系统4闭合成型出制件。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，如图2所示，其注射系统1主要由机筒1-1、料斗1-2、注射螺杆1-3、加热圈1-4、前料筒1-5等组成，主要实现聚合物粒料的熔融塑化以及注射进入微球成型系统2的功能。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，如图2所示，其微球成型系统2主要包含成型室2-1、螺旋辊2-2、侧辊2-3、驱动轴2-4和出料槽2-5等结构，螺旋辊2-2、侧辊2-3各有两个，成型原理与馒头机、药丸成型机类似，通过螺旋辊2-2的计量挤出输送以及侧辊2-3的约束作用，微球成型系统2能够将注射系统1送来的熔料精密计量，然后微分成形状大小均一的微球，通过出料槽2-5输送出去。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型设备，如图1所示，其模具系统4设置有八个工位，即八对旋转模具，第一个工位的模具进行模压完毕后马上开始第二个工位的模压，同时第一个工位开始保压冷却，这样大大的缩短了成型周期，单副模具由模压头4-1、底模4-2等组成，底模4-2的显著特点是模腔周围镶嵌有石墨烯硅片，使得模具具备快变模温的特性。

聚合物熔体微分石墨烯模塑成型的具体实施过程是，聚合物料粒通过料斗1-1加入到注射系统1中，通过注射螺杆1-3和加热圈1-4的作用熔融塑化，同时熔料经过前料筒1-5注射进入微球成型系统2；微球成型系统2的螺旋辊2-2(两个)和侧辊2-3(两个)旋转，将前端输送的熔料定量微分成大小形状均一的微球，并向前输送，在螺旋辊2-2末端通过出料槽2-5挤出，然后在机械臂系统3的夹持下，放置在底模4-2上紧挨出料槽2-5的型腔的正中央，然后底模4-2顺时针旋转一个工位，模压头4-1向下模压熔体微球，同时通过石墨烯硅片再次对聚合物微球进行加热，消除制件内部的内应力，冷却定型后开模，模压的同时机械臂系统3将第二个微球夹送到第二个工位的型腔中，如此往复工作。最终成型的镜片微观纹理呈圆形，双折射现象得到显著地改善。

以上所述为本发明的具体设备及工艺情况，配合各图予以说明。但是本发明并不局限于以上所述的具体设备及工艺过程，任何基于上述所说的对于相关设备修改或替换，任何基于上述所说的对于相关工艺的局部调整，只要在本发明的精神领域范围内，均属于本发明。