CN103112130B - 一种塑胶模具及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑胶模具及其生产方法，塑胶模具包括上模和下模，成型模腔设置在下模上，成型模腔上设置有电热膜，所述电热膜由喷涂在成型模腔表面上的纳米陶瓷底涂层、镀在所述纳米陶瓷底涂层上的铟锡金属氧化物导电电阻膜层、喷涂在铟锡金属氧化物导电电阻膜层上的纳米陶瓷面涂层构成，成型模腔的左右两边缘上固定有两个与铟锡金属氧化物导电电阻膜层电连接的导电端子。利用本发明的塑胶模具生产出来的塑胶制品表面光泽度高、熔接痕少，大幅提升了塑胶制品的外观品质及生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种模具，特别是涉及一种模腔内表面能发热的塑胶模具。
背景技术
近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。然而在模具行业飞速发展的今天，注塑制品仍然存在许多缺陷，例如夹水纹、表面不光泽、缩水、毛边、气泡、熔接痕等。由于材料性能、模具制造技术等原因，这些注塑缺陷多年来一直存在，没有得到真正的解决。
发明内容
为了更好的克服现有技术所存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种塑胶模具及其生产方法。
本发明的塑胶模具包括上模和下模，成型模腔设置在下模上，成型模腔上设置有电热膜，所述电热膜由喷涂在成型模腔表面上的纳米陶瓷底涂层、镀在所述纳米陶瓷底涂层上的铟锡金属氧化物导电电阻膜层、喷涂在铟锡金属氧化物导电电阻膜层上的纳米陶瓷面涂层构成，成型模腔的左右两边缘上固定有两个与铟锡金属氧化物导电电阻膜层电连接的导电端子；纳米陶瓷底涂层的重量百分比构成为：无机纳米级溶胶-凝胶二氧化硅为20%-40%；IPA(异丙醇)为 40%-45%；ZrO2 (氧化锆) 10%-15%；正硅酸乙酯为10%-15%；乙酸为1%-3%；纳米陶瓷面涂层的重量百分比构成为：无机纳米级溶胶-凝胶二氧化硅为10%-40%；IPA(异丙醇)为 20%-25%；PMA(丙二醇甲醚醋酸酯)为15% -21%；ZrO2 (氧化锆) 为15%-20%；正硅酸乙酯为10%-15%；乙酸为1%-2%；高分子量硅油1%-3%，所述高分子量硅油的分子量在5000-11000g/mol范围内。
其中，纳米陶瓷底涂层和纳米陶瓷面涂层厚度均为10~30微米，优选地是，纳米陶瓷底涂层厚度为25微米，纳米陶瓷面涂层厚度为20微米。
更为优选地是，铟锡金属氧化物导电电阻膜层是利用磁控溅射工艺而形成的掺铟的SnO2导电膜，膜层厚度为150-350nm，优选250nm。
制造上述塑胶模具的方法具体为：对已机械加工完工的成型模腔进行表面除油除污清洁处理，然后喷砂，静电喷涂绝缘纳米陶瓷底层涂料，200℃下烘烤使纳米陶瓷底层涂料固化形成纳米陶瓷底涂层；利用磁控溅射工艺在纳米陶瓷底涂层上镀铟锡金属氧化物导电电阻膜层；烘干后再在铟锡金属氧化物导电电阻膜层上静电喷涂易脱模陶瓷不沾纳米陶瓷面涂料，之后280℃下烘烤，使易脱模陶瓷不沾纳米陶瓷面涂料固化形成纳米陶瓷面面涂层。
利用本发明的塑胶模具生产出来的塑胶制品表面光泽度高、熔接痕少，甚至没有熔接痕，大幅提升了塑胶制品的品质。此外，本发明的注塑工具结构简单，生产工艺简单，可解决由于材料原因、模具原因而导致的塑胶制品表面缺陷，使产品具有更高的附加值，采用电热膜辅助型腔加热,发热速度快,热惯性小,可减少注塑生产周期,提高生产效率与效益。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的模具结构示意图。
具体实施方式
为了更容易理解本发明，下面结合具体图示，进一步阐述本发明的精神实质。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例：某品牌多孔PC材料的家电面板注塑模具的应用。
一件注塑制品的加工质量很大程度上是由模具质量和注塑工艺决定的，本发明就是在通过改变塑胶模具的结构来实现注塑工艺的改变，进而提升注塑制品的质量。如图1所示，本发明的塑胶模具包括上模1和下模2，成型模腔设置在下模2上，成型模腔上设置有电热膜3。所述电热膜3由喷涂在成型模腔表面上的纳米陶瓷底涂层、镀在所述纳米陶瓷底涂层上的铟锡金属氧化物导电电阻膜层（ITO导电电阻膜层）、喷涂ITO导电电阻膜层上的纳米陶瓷面涂层构成，成型模腔的左右两边缘上固定有两个与ITO导电电阻膜层电连接的导电端子4。
纳米陶瓷涂层（包括纳米陶瓷底涂层和纳米陶瓷面涂层）具有优异的隔热保温绝缘效 果、不脱落、不燃烧、耐酸碱腐蚀，是由纳米陶瓷涂料经静电喷涂固化而成，固化后的纳米陶瓷底涂层和纳米陶瓷面涂层厚度均为10~30微米，可以选择底涂层的厚度大于面涂层的厚度，例如底涂层厚度为20微米，面涂层的厚度为10微米。
ITO导电电阻膜层可以是经磁控溅射而成的一种掺铟的SnO2半导体导电膜，膜层厚度为150-350nm，可根据需要的不同进行选择调整，如选用200nm、250nm或320nm等。此外，可以通过多次磁控溅射的方式形成所述电阻膜层，例如第一次溅射形成的膜层厚度为250nm左右，然后再通过二次局部磁控溅射来调整局部电阻膜层的膜层厚度。不同的膜层厚度具有不同的电阻，实际使用时可通过改变膜层厚度来改变电阻膜层的电阻大小进而调节电阻膜层的发热量，采用这种方法解决模具成型模腔内塑胶材料温度场的分布。在对成型模腔进行磁控溅射前，采用贴纸保护的方法，保持电阻模层与成型模腔本身金属材料的导电隔断，并引出导电电极。
利用本发明的模具进行注塑时，能解决注塑过程中制品光泽度不够高，塑胶材料在孔位熔合处产生熔接痕的问题。模具在注塑填充过程中，ITO导电电阻膜层通电发热，成型模腔内部温度升高，一方面能够补偿塑胶材料在填充型腔时的温度损失，增大塑胶材料的流动性，使塑胶材料快速畅通地充满成型模腔塑，生产出来的塑胶制品表面光泽度高；另一方面，由于导电电阻膜层还能够提高熔接痕处的塑胶材料的温度，熔合线处塑胶材料可以充分流动熔合，从而减少或消除熔接痕，大幅提升了塑胶制品的品质。此外，由于电热膜（纳米陶瓷涂层和ITO导电电阻膜层）本身厚度很薄，断电后，电热膜所携带的热量会很快被模具钢材与塑胶材料吸收，不会对塑胶材料产生影响。
纳米陶瓷底涂层的重量百分比构成为：无机纳米级溶胶-凝胶二氧化硅（（silica Sol-Gel)SiO2）为30%；IPA(异丙醇)为40%；ZrO2(氧化锆)15%；正硅酸乙酯为12%；乙酸为3%。纳米陶瓷底涂层在成型模腔表面上提供了密着、绝缘、耐腐蚀的高硬度底部涂层。
纳米陶瓷面涂层的重量百分比构成为：无机纳米级溶胶-凝胶二氧化硅（（silica Sol-Gel)SiO2）为20%；IPA(异丙醇)为25%；PMA(丙二醇甲醚醋酸酯)为20%；ZrO2(氧化锆)为15%；正硅酸乙酯为15%；乙酸为2%；高分子量硅油3%。纳米陶瓷面涂层为密着、绝缘、耐腐蚀、高表面张力、易脱模的高硬度面部涂层。
无机纳米级溶胶-凝胶二氧化硅涂层因其耐热、高硬度、绝缘符合本发明要求，但其无反应官能基，密着力较差，因而以无机纳米级溶胶-凝胶二氧化硅与有机树脂杂化来克服密着力问题，达到本发明耐热、高硬度、密着佳、绝缘要求，其分子式如下：
根据工艺和对涂层性能的要求，所述高分子量硅油的分子量可以选择在5000-11000g/mol范围内。
具体的成型模腔喷涂工艺如下：
对已机械加工完工的成型模腔进行表面除油除污清洁处理，然后喷砂，喷涂绝缘纳米陶瓷涂料，200℃下烘烤使纳米陶瓷涂料固化形成纳米陶瓷底涂层；利用磁控溅射工艺在纳米陶瓷底涂层上镀ITO导电电阻膜层；烘干后再在ITO导电电阻膜层上喷涂易脱模陶瓷不沾纳米陶瓷涂料，之后280℃下烘烤，使易脱模陶瓷不沾纳米陶瓷涂料固化形成纳米陶瓷面 涂层，这样成型模腔喷涂工序就完成了。将已经完工的成型模腔装配在模具上，注意装配过程中不得碰伤型腔表面，装配完模具后在电热膜接上导电端子。将已经完工的模具安装在注塑机上，模具的导电端子上接入直流电控箱，注塑调机时，调整电压大小，以调整模具型腔表面的温度，直到生产出优质的塑胶制品。
实践表明，本发明的模具技术在某品牌的家电面板上应用，在注塑PC材料时，可以得到高光泽，无熔接痕的高档面板。
Claims (5)
1. 一种塑胶模具，其包括上模（1）和下模（2），成型模腔设置在下模（2）上，其特征在于：成型模腔上设置有电热膜（3），所述电热膜（3）由喷涂在成型模腔表面上的纳米陶瓷底涂层、镀在所述纳米陶瓷底涂层上的铟锡金属氧化物导电电阻膜层、喷涂在铟锡金属氧化物导电电阻膜层上的纳米陶瓷面涂层构成，成型模腔的左右两边缘上固定有两个与铟锡金属氧化物导电电阻膜层电连接的金属端子（4）；所述纳米陶瓷底涂层为密着、绝缘、耐腐蚀的高硬度底部涂层；所述纳米陶瓷面涂层为密着、绝缘、耐腐蚀、高表面张力、易脱模的高硬度面部涂层；
所述纳米陶瓷底涂层的重量百分比构成为：无机纳米级溶胶-凝胶二氧化硅为20%-40%；IPA(异丙醇)为40%-45%；ZrO2(氧化锆)10%-15%；正硅酸乙酯为10%-15%；乙酸为1%-3%；纳米陶瓷面涂层的重量百分比构成为：无机纳米级溶胶-凝胶二氧化硅为10%-40%；IPA(异丙醇)为20%-25%；PMA(丙二醇甲醚醋酸酯)为15%-21%；ZrO2(氧化锆)为15%-20%；正硅酸乙酯为10%-15%；乙酸为1%-2%；高分子量硅油1%-3%，所述高分子量硅油的分子量在5000-11000g/mol范围内；
所述铟锡金属氧化物导电电阻膜层是利用磁控溅射工艺而形成的掺铟的SnO2导电膜，膜层厚度为150-350nm。
2. 如权利要求1所述的塑胶模具，其特征在于：纳米陶瓷底涂层和纳米陶瓷面涂层厚度均为10~30微米。
3.如权利要求2所述的塑胶模具，其特征在于：纳米陶瓷底涂层厚度为25微米，纳米陶瓷面涂层厚度为20微米。
4.如权利要求3所述的塑胶模具，其特征在于：铟锡金属氧化物导电电阻膜层厚度为250nm。
5.生产上述任一权利要求所述塑胶模具的方法，其特征在于：对已机械加工完工的成型模腔进行表面除油除污清洁处理，然后喷砂，静电喷涂绝缘纳米陶瓷底层涂料，200℃下烘烤使纳米陶瓷底层涂料固化形成纳米陶瓷底涂层；利用磁控溅射工艺在纳米陶瓷底涂层上镀铟锡金属氧化物导电电阻膜层；烘干后再在铟锡金属氧化物导电电阻膜层上静电喷涂易脱模陶瓷不沾纳米陶瓷面涂料，之后280℃下烘烤，使易脱模陶瓷不沾纳米陶瓷面涂料固化形成纳米陶瓷面面涂层。
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