具有热电元件的注射模具的制作方法

文档序号:10662475阅读:304来源:国知局
具有热电元件的注射模具的制作方法
【专利摘要】在一些实施方式中,一种注射模制装置包括:第一模部,其包括第一模制表面,其中该第一模部被配置用于附接至加压器;第二模部,其与第一模部相对地布置;热电器件,其布置在第一模部和第二模部中的一个中且与第一模制表面和第二模制表面中的至少一个热连通;电气控制系统,其被布置为与热电器件电连通;加压器,其与第一模部机械连通且被配置为使第一模部和第二模部中的至少一个朝向另一个移动以限定模制空间;以及注射器,其用于将待模制的材料引入到模制空间中;其中,第一模部和第二模部中的至少一个是由陶瓷材料形成的。
【专利说明】
具有热电元件的注射模具
【背景技术】
[0001]在注射模制中,可以通过重力将细粒状模制材料从料斗给料至加热筒中。细粒可以通过螺杆缓慢前进,这可以由于材料内的剪切力引起的摩擦热辅助熔融模制材料。可以将模制材料压入加热腔体,在该加热腔体中模制材料可以熔融。熔化的模制材料可以经由支撑在模具上的注射器压入,使得该材料可以经由浇口和浇道系统进入模具到达模腔。通过使传热流体经由与腔体相邻的模具壁循环来维持模具的低温,因此随着填充模具而使模制材料固化。
[0002]模具可以具有多个重要部分。称为熔体的熔融材料可以通过形成在模具中的注料口或通道(例如沿着模具表面或通过模具部分的注料口或通道)进入模具。注料口套管可以抵靠注射装置的注射器紧密密封。通道可以称为浇道。浇道可以与注料口连接。浇道可以将熔体引导至部件形成模腔。熔融材料进入部件形成模腔的位置被称为浇口。填充模具的注料口、浇道、以及部件形成模腔或腔体所需的量有时被称为一次“注射(shot)”。随着热熔体沿着模部和/或在模部内流动,当其流至部件形成模腔时可以冷却。从熔体散发的热能可以传递到辅助冷却系统。辅助冷却系统可以包括与模部热连通的流体换热器环路。辅助冷却系统可以包括与模部流体连通的流体换热器环路。辅助冷却系统可以包括与模部流体连通和热连通的流体换热器环路。随着熔体冷却,离冷却模具壁较远的熔体的内部部分可以继续流动并填充模腔。注射器可以向熔体加压以除去气泡。注射器可以迫使冷却熔体紧贴模腔壁。在部件固化的同时,注射器压力可以得到保持。在部件固化的同时,注射器压力可以升高。在部件固化的同时,注射器压力可以降低。
[0003]注射模制中的挑战可以来自在过程的每个阶段期间和在与塑料接触的每个区域中控制模具的温度。如果不能适当地控制温度,那么可导致各种部件缺陷。如果不能均匀地控制温度,那么可导致各种部件缺陷。用于模制操作的温度控制系统可以是复杂的且可以是耗资巨大的。用于模制操作的温度控制系统可以对特定的模具设计显著专用化。用于模制操作的温度控制系统可能效率低。因此,本领域需要可以改善对模制温度的控制、改善效率、且可以降低资本成本的模具设计。
【发明内容】

[0004]本发明人格外认识到待解决的问题可包括有效控制注射模制装置中的模具温度。 本主题因素可以帮助提供该问题的解决方案,如通过提供基于通过设备的电流方向可加热或冷却模具表面的热电设备。热电设备可通过比如将温度控制功能局部化到模部,来降低温度控制系统的热损失。
[0005]在一些实施方式中,注射模制装置可以包括:第一模部,其包括第一模制表面,其中该第一模部被配置用于附接至加压器;第二模部,其包括第二模制表面且与第一模部相对布置,其中该第一模制表面和第二模制表面彼此面对;热电器件,其布置在第一模部和第二模部中的一个中且与第一模制表面和第二模制表面中的至少一个热连通;电气控制系统,其被布置为与热电器件电连通;加压器,其与第一模部机械连通且被配置使第一模部和第二模部中的至少一个朝向另一个移动来限定模制空间;和注射器,其用于将待模制的材料引入到模制空间中;其中,第一模部和第二模部中的至少一个是由陶瓷材料形成的。
[0006]在一些实施方式中,注射模制方法可以包括:在两个模部之间形成模制空间,其中,至少一个模部是由陶瓷材料制成的;利用热电器件,通过使电流以第一方向流经热电器件来加热至少一个模部;将待模制的材料引入到模制空间中;冷却待模制的材料以形成模制件;使部件从部件形成模腔中退出。
[0007]在一些实施方式中,注射模制装置可以包括:第一模部,其包括第一模制表面,其中该第一模部被配置用于附接至加压器;第二模部,其包括第二模制表面且与第一模部相对布置,其中该第一模制表面和第二模制表面彼此面对;第一热电器件,其布置在第一模部中且与第一模制表面热连通;第二热电器件,其布置在第二模部中且与第二模制表面热连通;电气控制系统,其被布置为与第一热电器件和第二热电器件两者电连通;加压器,其与第一模部机械连通且被配置为使第一模部朝向第二模部移动来限定模制空间,其中第二模制表面是固定的;和注射器,其用于将待模制的材料引入到模制空间中;其中,第一模部和第二模部中的至少一个是由陶瓷材料形成的。
[0008]该概要旨在提供本专利申请的主旨的概要。并不旨在提供本发明的排他性的或详尽的解释。所包括的详细描述用于提供关于本专利申请的进一步信息。【附图说明】
[0009]现在参考附图,它们是示例性的实施方式,并且其中相似的要素用同样的参考标号来表不。[〇〇1〇]图1是部分打开的具有热电器件的注射模制装置的侧视图。
[0011]图2是闭合的具有热电器件的注射模制装置的侧视图。
[0012]图3是热电器件的示意图。
[0013]图4是打开的具有热电器件的注射模制装置的侧视图。
[0014]附图仅是示例性的而并非是以具体比例画出的。【具体实施方式】
[0015]本文公开了包括热电器件的模具,如陶瓷模具。该器件可以控制模腔内的表面温度。该器件可以自主控制温度,如通过使用反馈。它们还可以被动地控制表面温度。以精确方式控制模具温度可以改善部件质量(例如,部件与部件之间的尺寸一致性)。快速控制模具温度可以有助于缩短循环时间。
[0016]在模制塑料部件中,可以将两个或更多个模部(每个模部都具有可拆卸的或一体化的模制表面)压在一起来限定模制空间,该模制空间包括部件形成模腔和注射通路或通道。可以通过注射通路将熔融塑料材料引入到一个或多个部件形成模腔,有时将注射通路称为浇道。在浇道中,随着熔融塑料行进至部件形成模腔,熔融塑料可以沿着通路的表面流动。在模制过程的引入阶段期间,塑料是流动相。在塑料流经通路时,其与一个或多个浇道内的通路壁接触并冷却。与通路壁相邻的部分流固化并使在通路内的流动面积变小。这可以限制进入模腔的剩余塑性材料的流动。为克服这种流动面积的减小,可以增加注射压力以继续将熔融塑料推入模具中。这可以导致高注射压力。在一个实例中,当熔体通过浇道并进入模腔时,注射压力可以从50bar(巴)上升到170bar。
[0017]当熔融塑料与模制表面接触时,其将热量传递到模部中。模部可以包括冷却通道或通路以使传热流体经由模部循环而将模制表面维持在希望的温度下。在这种类型的换热环路中,来自模部的热能可以传递到传热流体。传热流体可以将热能传递到单独的换热器中的第二传热流体。使用基于该类换热器的流体,可能难以调解模制表面上的温度曲线,至少是因为流经每个通路的流体可与总流体流动具有固定的关系。为了解决该缺点,可以使换热器环路复杂化。
[0018]复杂的环路可以包括阀门、孔、栗、温度传感器、控制器等,以及在模部内的交叉或卷曲流路。可以将这些环路设计为以可理想地控制模制表面温度(例如沿着部件形成模腔和一个或多个注射通道的表面的温度)的方式来分配传热流体。因此,传热流体能够用于在整个模部中、特别是沿着部件形成模腔的表面维持希望的温度分布。这些环路可以被有效地依尺寸制造并且被精确地设计以实现希望的模制表面温度,但是设计和制造的价格可能会很高。
[0019]某些实例将模制表面保持为几乎等温。这种方法可依赖于增加成本并可以降低循环时间的大的流体流、二次换热器,和其他方法。
[0020]这些利用柔性金属模部的传热方法运行良好,因为可以容易地利用包括但不限于机械处理、钻孔、冲压、压制等的常规技术将传热环路成形为金属部,还因为金属模部可以提供熔体和传热流体之间的高热传导。
[0021]除了可成形性和传热外,在选择构建模部的材料时会考虑的另一重要性质是模部的使用寿命。由于与硬化钢相比它们相对较低的耐磨性,软金属(例如铝)能够用于相对短期的制造操作,但是可能不适合长期制造用途。相似地,与陶瓷材料相比,硬化钢能够具有较低的耐磨性和展延性(导致模制件长期尺寸控制的问题)。[〇〇22]可以由其将成品形状维持在部件尺寸要求范围内的能力来确定模制表面的使用寿命。通过如在表面-表面的接触和压制中反复的热循环和使用,金属模制表面会磨损并且会最终产生超出公差的部件,即与模制件的既定的尺寸公差不一致的部件。与金属相比,陶瓷材料能够提供优良的硬度和耐磨性,这些性质可以归因于陶瓷材料的微结构。这些性质可以有助于优良的耐久性和优异的耐磨性,对于由陶瓷制造的模制表面来说,产生了与由金属制造的模制表面相比较长的使用寿命。
[0023]当陶瓷处于负荷下时,与能够降低挠曲和/或变形的金属相比,陶瓷提供了高刚度或硬度(即杨氏模量(Young’ s modulus))。这种性质使陶瓷具有在长时间内保持小尺寸公差的能力,以及模制薄横截面和复杂形状的能力。[〇〇24]陶瓷的另一种能够用于模制操作的性质是金属不具有的多种表面光洁度。
[0025]然而,尽管具有这些有益的性质,但是陶瓷不能很好的导热,并且至少部分地由于高硬度和耐磨性,在陶瓷模部中形成传热环路是困难的和/或价格高的。因为这些性质,尽管具有优于金属的其他优点如优良的耐磨性、尺寸控制,和多种表面光洁度,但是并未见到在模制操作中大范围采用陶瓷。为了克服这些缺点,陶瓷模部可以包括能够用于控制整个模部温度的热电器件。
[0026]在某些热电器件中,当直流电(DC)通过不同种类导体的电路时,热可以在导体结点处被释放或吸收。被释放或被吸收的热量与通过导体的电流成比例。结点是“热”还是“冷”取决于电流的方向,即电路的极性。在热电偶中利用了这种现象,其中温度梯度驱使电流流经器件并且得到的电压差能够与结点处的温度相关联。
[0027]如在本文中所使用的热电器件指的是能够将电压梯度转化为温度梯度(并且反之亦然)的器件。热电器件可以包括在不同材料之间的界面。这些不同的材料可以包括金属、 陶瓷、半导体,和任何表现出帕尔帖效应(在两种不同导体的带电结点出现加热或冷却)的材料。热电器件可以包括纳米材料,如纳米结构超晶格、量子阱,和单晶硅纳米线。利用热隧穿运行的热电器件在本范围内。
[0028]模部可以包括布置为与在模制过程中能够与熔体接触的模制表面热连通的热电器件。
[0029]热电器件能够用于形成在模制过程中能够与熔体接触的模部的模制表面或面。可替代地,热电器件能够插入模部中、腔体中,其中热电器件能够与在模制过程中能够与熔体接触的模部和模制表面(即,部件形成模腔和注射通路的壁)热连通。这样,能够以向熔体提供加热或冷却的方式布置和/或配置热电器件。热电器件可以是堆叠的,一个在另一个的顶部、与另一个相邻、和/或附着至另一个上,或是被配置为与另一个热连通以扩大冷却和/或加热效果。
[0030]热电器件可以被放置在陶瓷模部内,仅与模制表面的选取部分热连通,以向模制表面的局部提供不连续的温度控制。这样,可以按希望的顺序大致上快速地将熔体的体积和/或面积(和/或以与熔体的其他体积和/或面积不同的速率)冷却和/或加热至不同的温度。
[0031]可以在陶瓷模部中、从包括部的模制表面的模部的任何一侧形成用于容纳热电器件嵌件的腔体。具体地,在维修或更换时,可以容易地例行维护和/或检修布置在形成在模部中的腔体中的热电器件。随着与熔体处于较近或较远的距离,热电器件可以位于模部的体积内,以对模部位置的温度和/或热能在热电器件和熔体之间传递的速率产生影响。
[0032]陶瓷模部可以形成有金属嵌件。这些金属嵌件可以提供模部的面积/体积之间的传热途径。这些途径能够用于在模部的体积或面积(例如模制表面、布置在模部中的热电器件、和/或在模部内的传热流体通路)之间传递热能。
[0033]陶瓷和金属的混合模部可以有利地组合各种材料的特性。金属嵌件可以提供陶瓷模部内的限定的热流途径。既然陶瓷部分可以提供,尤其是向模制表面或其他在模具装置内的接触部件提供高硬度和耐磨性,因此模具装置可以满足对与具有等效金属部分的模具装置相比更长使用寿命的部件公差要求。
[0034]热电器件可以被布置在模部内与传热流体热连通,以使热电器件和/或热电器件的单侧冷却或加热。在模制操作中,传热流体可以与热电器件结合(一起)使用,使得热电器件和传热流体两者可以同时与模制表面(和熔体)交换热能。在这种情况下,对于热电器件和传热流体来说,热能的交换可以是不同的,例如,在传热流体使熔体或部分熔体冷却的同时,热电器件可以使其加热,反之亦然。
[0035]在引入熔体阶段期间,热电器件可以发挥保持模部或模制表面绝热或接近绝热的作用,其中没有或极少热量从熔体传递至模制表面。这样,热电器件可以用于使熔体保持在液态、熔融态或流动态,以保证整个模腔被待模制的材料填充。换句话说,热电器件可以用于减少在模制表面固化的熔体的量,由此减少被固化的熔体所阻塞的流动面积的量,并且降低填充部件形成模腔的全部体积所需的压力。
[0036]例如,在熔体引入阶段,可以以第一极性(即电流方向)运行热电器件以在被称为 “热”结点的热电器件结点产生热。“热”结点可以与模制表面热连通。这样,热电器件可以将热能传递至包括注料口、浇道、浇口、和部件形成模腔的模具的流动通路中,并且可以使熔体保持流动(例如在熔融态、液态、或流动态),以减少沿模制表面的熔体固化的发生。因此, 可用于熔体的流动面积,例如注料口、浇道、浇口、和部件形成模腔,可以不含因固化的材料而引起的阻塞或堵塞。换句话说,加热可以使恪体保持流动,特别是在一个或多个流动通路中或沿着模制表面。因为在熔体引入期间由于流动面积较大并且固化的材料的量减少,熔体可以更自由地流动,所以可以在不引入部件缺陷的情况下降低注射压力。降低注射压力可以通过减少压制相关设备(例如液压栗、电动机、空气栗等)的能量消耗来降低运行成本。 降低注射压力可以通过降低模部、加压器、注射器和模制装置的其他部件的设计压力来减少资本成本。降低注射压力可以通过减少每个循环的模制表面的磨损来增加模具装置的使用寿命。[〇〇37] 一旦完成熔体引入,就可以以与第一极性相反的第二极性(即电流的第二方向)运行热电器件以反转横跨热电器件的温度梯度。因此同时冷却前述“热”结点和加热前述“冷” 结点。这样,可以与模制表面热连通的前述“热”结点的温度开始变凉并且接下来使模制表面冷却。这样可以将热能从模具和待模制的材料(即熔体)中引出。
[0038]通过提供模制表面温度、快速响应时间和窄温度运行范围的直接、局部的控制,热电器件可以改善热控制而无需复杂和较慢的流体控制(阀门、栗、加热器、风扇等)。由于陶瓷缺乏导电性,所以在陶瓷模部内使用热电器件会更有优势。与金属不同的是,由陶瓷制成的模部不会使热电器件短路,并且因此在陶瓷模部内使用热电器件不会导致模具设计或热电器件设计过度复杂。
[0039]热电器件可以被布置为与电气控制系统电连通。电气控制系统可以提供电力和对流向和/或流经热电器件的电流的调节。电气控制系统通常可以包括电源、功率调节器、和控制器,以及用于导电的配线、通讯系统、传感器、和/或控制信号。电气控制系统可以更确切地包括变压器、交流(AC)电源、AC/DC转换器、DC电源、电压转换器、功率调节器、电流调节器、电压调节器、反馈信号(例如温度、压力、材料流、电流、电压、功率等)、和微处理器、控制器、可编程逻辑控制器、或其他类型的逻辑控制器。
[0040]反馈信号可以来源于直接测量器件(例如热电偶、电压表、质量流量计、体积流量计、电流钳等)或可以来源于计算参数或性质(例如热焓、粘度、密度等)。反馈信号可以用来改善准确性、响应时间并最终改善热电器件的效率,并且可以用于电气控制系统来控制流经热电器件的电流的量和/或方向。
[0041]温度测量器件可以包括热电偶、热敏电阻、电阻温度计、UV传感器、和其他温度测量器件。
[0042]控制器可以用来促使希望的温度(即温度选点)与热电器件结点温度、模制表面温度、或其指示温度、或任何希望的控制温度之间的误差为零。控制器可以使用任何适合的控制算法来促使选点和实际测量参数之间的误差为零,例如算法可以包括比例误差、积分误差、微分误差,或包括上述中至少一种的组合,例如比例积分微分(PID)控制算法。控制器可以使用任何类型的智能控制技术,包括例如神经网络、贝叶斯概率(Bayesianprobabi 1 ity)、模糊逻辑、机器学习,和进化计算。可替代地,可以手动控制电气控制系统。
[0043]本文公开的陶瓷模具可以用于模制许多不同类型的模制材料,包括金属、玻璃、热塑性聚合物、热固性聚合物,和包括上述中的至少一种的组合。模制材料可以包括聚合材料。聚合材料的一些实例包括热塑性材料如聚对苯二甲酸丁二醇酯(P B T);聚醚酰亚胺 (PEI);丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS);聚碳酸酯(PC);聚碳酸酯/PBT共混物;聚碳酸酯/ABS 共混物;共聚碳酸酯-聚酯;聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/PBT的共混物;以及包括上述中的至少一种的组合。聚合物材料可以包括添加剂,如抗冲击改性剂、紫外线吸收剂、颜料,或上述中的至少一种的组合。模制材料可以包括增强材料,如玻璃、碳、玄武岩、芳香族聚酰胺,或包括上述中的至少一种的组合。增强材料可以包括切割的、短切的、绳股纤维、或包括上述中的至少一种的组合。例如,材料可以是PC/PBT、聚烯烃(例如聚丙烯,如玻璃填充的聚丙烯、长玻璃纤维聚丙烯等)以及包括上述中的至少一种的组合。
[0044]在模制操作中,可以在为注射而制备一次注射(填充通路和部件形成模腔所需的模制材料的量)的熔体(例如,加热和移动到注射器)的同时使模部闭合。在此预注射阶段期间,可以借助电气控制系统以第一极性运行热电器件以便加热与模制表面热连通的热电器件的结点。可以控制流经热电器件的电流的量,使得热电器件的热结点处于大于或等于待模制材料的玻璃转化温度的温度,以使材料在引入期间保持流动。
[0045]随着将一次注射的熔体引入至模腔中,热电器件可以继续以第一极性运行,SP加热模制表面或保持模制表面的温度,以使大部分熔体保持非固态、减少固化量、并使模制空间保持基本上不存在因固化而引起的限制/堵塞。在该情况下,基本上不存在是指,热电器件可以运行以保持小于或等于5%的总流动面积减少量,例如在熔体注射通路中0.1 %至 2 %或0.1 %至1 %的总流动面积减少量。[〇〇46] 一旦将该次注射引入至模具中,并且部件形成模腔充满材料,则随着熔体固化成为模制件的形状,注射器维持在模制空间内的熔体的压力;该阶段被称为固化。在固化期间,可以使经过热电器件的来自电气控制系统的电流流动反转,使得可以以第二极性(与第一极性相反)运行热电器件。这样,热电器件的结点(在熔体引入阶段期间是热的)可以开始冷却。在固化过程期间,这些与模制表面热连通并且与熔体接触的结点可以将热能从熔体移除。
[0047]在模制操作的任何阶段期间,可以运行换热流体环路以在热电器件、包括模制表面的模部、或模制装置的其他组件与传热流体之间交换热能。
[0048]可以使与熔体接触的模制表面的温度降低至待模制材料的玻璃转化温度以下。热电器件和/或流体换热环路可以一起或单独运行,以在固化期间冷却熔体。一旦熔体的温度降至待模制材料的玻璃转化温度以下,则可以打开模具并使模制部件从模腔中退出,即移除或顶出。[〇〇49]在退出模具后,模制件可以冷却至室温和/或经历进一步处理。一旦模制件形成, 可以进一步处理或表面光洁处理该部件以形成成品。表面光洁处理操作可以包括从部件移除材料,和/或化学、机械、和/或热重组部件,例如后固结处理可以包括喷砂、折断、抛光、磨光、切割、钻孔、蚀刻、腐蚀、磨削、印凹痕、机械加工、标记、打磨、铺砂、刻痕、成形、穿线、修整、滚动、振动、和/或其他创建表面处理的方式,或包括上述中的至少一种的组合。表面光洁处理操作还可以包括向部件添加材料,例如包覆模制(overmolding)、重塑(remolding)、背模制(back-molding),向部件添加(即施加)如在密封剂、釉料、油漆、功能层、印记、和/或其他表面添加剂中的涂覆物,或包括上述中至少一种的组合。涂覆物的类型可以包括耐磨的、粘性的、抗菌的、催化性的、装饰性的、导电或导热的、不导电或不导热的、光敏的、无粘性的、光学的、底漆、紫外防护性的、防水的,或包括上述中至少一种的组合。
[0050]图1示出了其中布置有热电器件30的注射模制装置10的示意图。两个陶瓷模部20 附接于台板18上,后者附连于压制器件上。压制器件可以是液压的、气压的、电动的、机械的等,并且可以发挥使台板18聚集到一起的作用以形成模制空间,该模制空间包括在陶瓷模部20之间的部件形成模腔22。模部20包括换热流体通路28或通道。通道可以布置为与换热环路流体连通。通道可以布置为与换热环路热连通。通道可以布置为与换热环路流体连通和热连通。换热环路可以包括用于在换热流体之间传递热能的单独的换热器。[〇〇51]可以将两个热电器件30布置为与电气控制系统40电连通。电气控制系统40使用控制器50来解读来自温度传感器46的温度测量,并且控制来自电源42、经过功率调节器48、并到达热电器件30的电流(即电力)的输送。[〇〇52] 热电器件30与模制表面23和换热流体通路28热连通。金属嵌件可以布置在热电器件30和换热流体通路28之间的部分,以提供特定的传热途径,从而增大热电器件30和换热流体之间的热能交换。[〇〇53]图2示出了具有压在一起形成模制空间25(被虚线所包围的区域)的陶瓷模部20的模制表面23的注射模制装置10的侧视图。模制空间由在相应的模部20的模制表面23之间形成的两个部件形成模腔22、注料口 26、两个浇道29和两个浇口 24限定。注料口套管14布置在注料口 26和注射器12之间。随着熔体从注射器12注入,其流经注料口 26,流经浇道29,流经浇口 24、并且进入部件形成模腔22。热电器件30可以用于在熔体引入期间加热模制材料以及在固化期间使模制材料冷却成固体部件。[〇〇54]图3示出了一类热电器件30的示意图。在这种情况下,热电器件30是具有N型半导体38和P型半导体39的半导体器件。
[0055] N型半导体和P型半导体指的是已掺杂而具有不同电性能的非本征半导体。N型半导体具有比空穴浓度(电子空穴、缺负质量电子、或缺在顶价带附近的电子)高的电子浓度, 然而P型半导体正好相反,其具有比电子浓度高的空穴浓度。[〇〇56]在图3中,示出了电流流动方向44,通常其是从电连接36至电连接37。当电流沿着这条路径流动时,电连接36是负极,并且电连接37是正极。在这种情况中,电流在邻近上表面31的结点33中从P型半导体流向N型半导体,而在邻近下表面32的结点34中从N型半导体流P型半导体。从P型半导体流向N型半导体的电流释放热能,而从N型半导体流向P型半导体的电流吸收热能。因此,在这种配置中,电流流动将会产生邻近上表面31的、将会变热的 “热”结点33,和邻近下表面32的、将会变冷的“7令”结点34。
[0057]可以通过反转流经热电器件的电流的方向来反转“热”结点和“7令”结点,例如通过使电流从电连接37流向电连接36。这是因为当电流被反转时,电流在邻近上表面31的结点 33中将会从N型半导体流向P型半导体,而在邻近下表面32的结点34中将会从P型半导体流N 型半导体。[〇〇58]图4示出了具有彼此间隔一定距离的模部20的模制表面23(由虚线表示)的注射模制装置的侧视图。加压器16可以布置为与第一模部20机械连通且配置为使第一模部和第二模部20中的至少一个朝向另一个移动来限定模制空间25。一旦模部合并在一起,则相应的模部20的模制表面23限定模制空间25。定位成靠近穿过模部20的通道的注射器12用于引入待模制的模制材料。随着从注射器12注射熔体,该熔体流入模制空间25。热电器件30可以用于在引入熔体期间加热模制表面23并在固化期间冷却模制表面23。电气控制系统40可以布置为与热电器件30电连通。
[0059]实施方式1: 一种注射模制装置,包括:第一模部,其包括第一模制表面,其中第一模部被配置用于附接至加压器;第二模部,其包括第二模制表面且与第一模部相对布置,其中第一模制表面和第二模制表面彼此面对;热电器件,其布置在第一模部和第二模部中的一个中且与第一模制表面和第二模制表面中的至少一个热连通;电气控制系统,其被布置为与热电器件电连通;加压器,其与第一模部机械连通且被配置为使第一模部和第二模部中的至少一个朝向另一个移动来限定模制空间;和注射器,其用于将待模制的材料引入到模制空间中;其中第一模部和第二模部中的至少一个是由陶瓷材料形成的。
[0060]实施方式2:根据实施方式1的注射模制装置,其中将加压器配置为使第一模部朝向第二模部移动,并且其中第二模部是固定的。
[0061]实施方式3:根据实施方式1的注射模制装置,其中加压器使第一模部和第二模部两者共同移动。
[0062]实施方式4:根据实施方式1至3中任一项的注射模制装置,其中第一模部和第二模部两者都是由陶瓷材料形成的。
[0063]实施方式5:根据实施方式1至4中任一项的注射模制装置,其中将电气控制系统配置为使流经热电器件的电流方向反转。
[0064]实施方式6:根据实施方式1至5中任一项的注射模制装置,其中,第一模部和第二模部中的至少一个包括换热流体通路,该换热流体通路被布置为与第一模制表面和第二模制表面中的至少一个热连通。[〇〇65]实施方式7:根据实施方式1至6中任一项的注射模制装置,其中第一模部和第二模部中的至少一个包括换热流体通路和金属材料,并且其中金属材料被布置为与热电器件和换热流体通路热连通。
[0066]实施方式8:根据实施方式1至7中任一项的注射模制装置,其中第一模部和第二模部中的至少一个包括金属材料,并且其中金属材料被布置为与热电器件和模制表面热连通。
[0067]实施方式9:根据实施方式1至8中任一项的注射模制装置,其中第一模部和第二模部中的至少一个进一步包括其中的腔体,并且其中热电器件布置在腔体中。
[0068]实施方式10:根据实施方式1至8中任一项的注射模制装置,其中第一模部包括布置其中且与第一模制表面热连通的热电器件,并且第二模部包括布置其中且与第二模制表面热连通的热电器件。
[0069]实施方式11:根据实施方式1至10中任一项的注射模制装置,其中电气控制系统包括电源、功率调节器、控制器,或上述中至少一种的组合。
[0070]实施方式12:根据实施方式1至11中任一项的注射模制装置,其中热电器件包含金属、陶瓷、半导体、纳米结构超晶格、量子阱、单晶硅纳米线,或包括上述中至少一种的组合。
[0071]实施方式13:—种注射模制方法,包括:在两个模部之间形成模制空间,其中至少一个模部是由陶瓷材料制成的;利用热电器件,通过使电流以第一方向流经热电器件来加热至少一个模部;将待模制的材料引入到模制空间中;冷却待模制的材料以形成模制部件; 使部件从部件形成模腔中退出。
[0072]实施方式14:使用实施方式1至12中任一项的装置的注射模制方法,包括:利用热电器件,通过使电流以第一方向流经热电器件来加热至少一个模部;将待模制的材料引入到模制空间中;冷却待模制的材料以形成模制部件;使部件从部件形成模腔中退出。
[0073]实施方式15:根据实施方式13至14中任一项的方法,其中冷却待模制的材料的步骤包括:使传热流体流经形成在至少一个模部中的传热通路,使电流以与第一方向相反的第二方向流经热电器件,或包括上述中的至少一种的组合。
[0074]实施方式16:根据实施方式13至15中任一项的方法,其中冷却待模制的材料的步骤,包括使电流以与第一方向相反的第二方向流经热电器件。[〇〇75]实施方式17:根据实施方式13至16中任一项的方法,其中待模制的材料是塑性材料。
[0076]实施方式18: —种注射模制装置,包括:第一模部,其包括第一模制表面,其中第一模部被配置用于附接至加压器;第二模部,其包括第二模制表面且与第一模部相对布置,其中第一模制表面和第二模制表面彼此面对;第一热电器件,其布置在第一模部中且与第一模制表面热连通;第二热电器件,其布置在第二模部中且与第二模制表面热连通;电气控制系统,其布置为与第一热电器件和第二热电器件两者电连通;加压器,其与第一模部机械连通且配置为使第一模部向第二模部移动来限定模制空间,其中第二模制表面是固定的;和注射器,其用于将待模制的材料引入到模制空间中;其中第一模部和第二模部中的至少一个是由陶瓷材料形成的。
[0077]实施方式19:根据实施方式18的注射模制装置,其中第一模部和第二模部两者都是由陶瓷材料形成的。[〇〇78]实施方式20:根据实施方式18至19中任一项的注射模制装置,其中,第一模部和第二模部中的至少一个包括换热流体通路,该换热流体通路布置为与第一模制表面和第二模制表面中的至少一个热连通。
[0079]实施方式21:根据实施方式18至20中任一项的注射模制装置,其中将电气控制系统配置为使流经第一热电器件和第二热电器件中的至少一个的电流方向反转。
[0080]通常,本发明可以交替地包括本文中公开的适当的组分、由这些适当的组分组成、 或基本上由这些适当的组分组成。本发明可以另外地或可替代地构造,以不含或基本上不含在现有技术的组合物中使用的或不是实现本发明的功能和/或目的所必需的任何组分、 材料、成分、辅剂或物质。
[0081]在本文中公开的所有范围包括端点,并且端点是可彼此单独结合的(例如,“直至 25wt.%,或,更具体地,5wt.%至20wt.%”的范围包括范围“5wt.%至25wt.%”等的端点和所有的中间值)。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。此外,术语“第一”、“第二” 等在本文中不表示任何顺序、数量、或重要性,而是用于表示区分一个要素与另一要素。本文中的术语“一个”和“一种”以及“该”不表示限制数量,而应被解释为包括单数和复数两者,除非本文另有指明或者上下文明显矛盾。“或者”是指“和/或”。如本文中所用的后缀 “(s)(表示英文的复数)”旨在包括其修饰的术语的单数和复数两者,从而包括该术语的一个或多个(例如,膜(film(s))包括一个或多个膜)。如在本文中使用的后缀“(一种或多种)” 旨在包括该术语修饰的单数和复数两者,因此包括该术语的一种或多种(例如,膜(一种或多种)包括一种或多种薄膜)。贯穿说明书提及的“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一些实施方式”等是指所描述的特定要素(例如,特征、结构、和/或特性)连同该实施方式被包含在本文中所描述的至少一个实施方式中,并且可以存在或可以不存在于其它实施方式中。 此外,应理解所描述的要素可以以任何合适的方式合并至多种实施方式中。
[0082]虽然已经描述了特定的实施方式,但是对于
【申请人】或本领域的技术人员,可以提出目前未预见的或可能未预见的替换物、修改、变化、改进以及实质等价物。因此,提交且可以修改的所附权利要求旨在包括所有这些替换物、修改、变化、改进和实质等价物。[〇〇83]我/我们要求保护:
【主权项】
1.一种注射模制装置,包括:第一模部,包括第一模制表面,其中,所述第一模部配置为用于附接至加压器;第二模部,包括第二模制表面且与所述第一模部相对地布置,其中,所述第一模制表面和所述第二模制表面彼此面对;热电器件,布置在所述第一模部和所述第二模部中的一个中且与所述第一模制表面和 所述第二模制表面中的至少一个热连通;电气控制系统,布置为与所述热电器件电连通;所述加压器,与所述第一模部机械连通且配置为使所述第一模部和所述第二模部中的 至少一个朝向另一个移动以限定模制空间;以及注射器,用于将待模制的材料引入到所述模制空间中;其中,所述第一模部和所述第二模部中的至少一个是由陶瓷材料形成的。2.根据权利要求1所述的注射模制装置,其中,所述加压器配置为使所述第一模部朝向 所述第二模部移动,并且其中,所述第二模部是固定的。3.根据权利要求1所述的注射模制装置,其中,所述加压器使所述第一模部和所述第二 模部两者共同移动。4.根据权利要求1至3中任一项所述的注射模制装置,其中,所述第一模部和所述第二 模部两者都是由陶瓷材料形成的。5.根据权利要求1至4中任一项所述的注射模制装置,其中,所述电气控制系统配置为 使流经所述热电器件的电流方向反转。6.根据权利要求1至5中任一项所述的注射模制装置,其中,所述第一模部和所述第二 模部中的至少一个包括换热流体通路,所述换热流体通路布置为与所述第一模制表面和所 述第二模制表面中的至少一个热连通。7.根据权利要求1至6中任一项所述的注射模制装置,其中,所述第一模部和所述第二 模部中的至少一个包括换热流体通路和金属材料,并且其中,所述金属材料布置为与所述 热电器件和所述换热流体通路热连通。8.根据权利要求1至7中任一项所述的注射模制装置,其中,所述第一模部和所述第二 模部中的至少一个包括金属材料,并且其中,该金属材料布置为与所述热电器件和所述模 制表面热连通。9.根据权利要求1至8中任一项所述的注射模制装置,其中,所述第一模部和所述第二 模部中的至少一个进一步包括在其中的腔体,并且其中,所述热电器件布置在所述腔体中。10.根据权利要求1至8中任一项所述的注射模制装置,其中,所述第一模部包括布置在 所述第一模部中且与所述第一模制表面热连通的热电器件,并且所述第二模部包括布置在 所述第二模部中且与所述第二模制表面热连通的热电器件。11.根据权利要求1至10中任一项所述的注射模制装置,其中,电气控制系统包括电源、 功率调节器、控制器,或包括上述中至少一种的组合。12.根据权利要求1至11中任一项所述的注射模制装置,其中,所述热电器件包含金属、 陶瓷、半导体、纳米结构超晶格、量子阱、单晶硅纳米线,或包括上述中至少一种的组合。13.—种注射模制方法,包括:在两个模部之间形成模制空间,其中,至少一个所述模部是由陶瓷材料制成的;利用热电器件,通过使电流以第一方向流经所述热电器件来加热至少一个所述模部; 将待模制的材料引入到所述模制空间中;冷却所述待模制的材料,以形成模制的部件;使所述部件从部件形成模腔中退出。14.根据权利要求13所述的方法,其中,冷却所述待模制的材料的步骤包括:使换热流 体流经形成在至少一个所述模部中的换热通路,使电流以与所述第一方向相反的第二方向 流经所述热电器件,或包括上述中的至少一个的组合。15.根据权利要求13至14中任一项所述的方法,其中冷却所述待模制的材料的步骤包 括:使电流以与所述第一方向相反的第二方向流经所述热电器件。16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法,其中,所述待模制的材料是塑性材料。17.—种注射模制装置,包括:第一模部,包括第一模制表面,其中,所述第一模部配置用于附接至加压器;第二模部,包括第二模制表面且与所述第一模部相对地布置,其中,所述第一模制表面和所述第二模制表面彼此面对;第一热电器件,布置在所述第一模部中且与所述第一模制表面热连通;第二热电器件,布置在所述第二模部中且与所述第二模制表面热连通;电气控制系统,布置为与所述第一热电器件和所述第二热电器件两者电连通;所述加压器,与所述第一模部机械连通且配置为使所述第一模部朝向所述第二模部移 动以限定模制空间,其中,所述第二模制表面是固定的;和 注射器,用于将待模制的材料引入到所述模制空间中;其中,所述第一模部和所述第二模部中的至少一个是由陶瓷材料形成的。18.根据权利要求16所述的注射模制装置,其中,所述第一模部和所述第二模部两者都 是由陶瓷材料形成的。19.根据权利要求17至18中任一项所述的注射模制装置,其中,所述第一模部和所述第 二模部中的至少一个包括换热流体通路,所述换热流体通路布置为与所述第一模制表面和 所述第二模制表面中的至少一个热连通。20.根据权利要求17至19中任一项所述的注射模制装置,其中,所述电气控制系统配置 为使流经所述第一热电器件和所述第二热电器件中的至少一个的电流方向反转。
【文档编号】B29C45/73GK106029323SQ201580009905
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年3月19日
【发明人】晏伟, 曹时普, 沈晴雅, 孔欣
【申请人】沙特基础工业全球技术有限公司
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