CN114147915B - 一种模内喷涂***及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模内喷涂***，包括注射机、PU注射装置和模温控制单元，注射机包括料斗、注射部件、前模板、动模板和合模机构，在所述的前模板上设置有第一半模，在所述的动模板上设置有第二半模和第三半模，第二半模和第三半模分别与第一半模合模后形成基材注射模腔和PU注射模腔，第三半模的侧面安装有一连接PU注射装置的双倾斜式混合喷头，双倾斜式混合喷头外部与第三半模的侧面倾斜密封连接并且在合模过程中与第一半模的侧面倾斜密封对接，双倾斜式混合喷头的内部喷射轴线与PU注射模腔内部注射流道所在的轴线倾斜设置。还公开了利用模内喷涂***进行喷涂的工艺方法。在第三半模的侧面倾斜安装一双倾斜式混合喷头，提高了质量稳定性与连贯性。

Description

一种模内喷涂***及其工艺方法

技术领域

本发明涉及注塑技术领域，尤其是一种模内喷涂***及其工艺方法。

背景技术

汽车内饰对色彩、触感、智能化提出了更高的要求，而聚氨酯（后文称PU）作为一种“智能”材料，以其可软可硬、耐磨、耐刮擦、自修复等特性，以及颜色自由搭配、色泽鲜艳，对“智能嵌件”友好等优势，被应用在如仪表板、中控台、门板等内饰部件和智能家电的制备中，采用量呈逐年增加的趋势。

现有的常规加工方法是将先注塑出半成品塑件，将半成品塑件再移送至其他工位上进行表面PU层的加工，这种工艺方法导致工位多，工艺繁琐，需要的设备生产线也比较繁杂，整个生产周期长。

针对PU涂层的喷涂也出现了不同的改进技术，例如：

（1）中国专利申请文件，申请号为CN201911320050.7的专利文件中，公开了一种多物料注塑机及其多物料注塑方法，提供一个动模组和一个定模组，定模组包括常规注射定模座和PU定模座，动模组包括常规注射动模座和PU定模座，首先第一次合模注出常规塑件a，第一次开模移动塑件a至PU定模座，第二次合模对塑件a进行PU层注塑，并注出常规塑件b，第二次开模移动b至PU定模座，第三次合模得到塑件a’，第三次开模取出a’。但是上述技术方案，塑件在定模座之间的移动过程靠机械手操作，更换了塑件的位置，PU射胶机构与PU定模座连通，设置在定模板上，塑件在定模座上还要靠夹具装夹，工艺过程比较麻复杂，效率较低。

上述技术方案，在塑件涂附PU涂层的过程中，需要将塑件的位置从原来的定模上换到另外一个定模上，中间存在一个换模的过程，且模具上需要设置夹具，操作和设备上都比较复杂。

（2）中国专利申请文件，申请号为CN201680058012.7的专利文件中，公开具有涂层装置的注射成型机，主要解决实现RIM（反应注射）涂层装置的显著改善的计量性能，具体方案是在注塑机上或周围安置第一产生压力机构（原料供给），第二产生压力机构随着模具夹紧板移动。但是该技术方案其需要两种不同的压力产生机构与混合料头连接，且混料喷头是和模板连接设置的。

上述技术方案为了提高注射成型件的质量，将涂层装置分成高压部和低压部，并将高压部与模具的夹紧板机械连接。技术背景里提到的是结构尺寸方面，比涂层装置的低压供料泵大且重得多的高压泵，与注塑机设置在一起，构造成紧凑和高度一体化的并且安置在一个底板上，会影响到最终形成的涂层质量。

（3）中国专利申请文件，申请号为CN200780009696.2的专利文件中，公开了一种用来制造被涂层的复合件的方法，主要制造PU涂层塑件的方法，以解决排气孔的限制性。但是其具体解决方案是将未反应硬化的聚氨酯层压紧或压印到热塑性塑料基材上以形成被涂覆的复合构件。

（4）中国专利申请文件，申请号为CN202011380788.5的专利文件中，公开了一种基于LFI技术的汽车饰板轻量化生产工艺及其生产设备，主要工艺为：1.模内喷涂色漆→2.在色漆上底涂→3.混料浇筑→4.合模固化→5.脱模→6.修整→7.包装；包括了一部分的工艺参数。装置主要在机械手上设置喷头，采用上下移动和水平移动进行合模和取件，装置比较有差异化。

（5）中国专利申请文件，申请号为CN201710368259.5的专利文件，公开了一种模内真空喷涂装置，旋转模板提供第一定模和第二定模与动模分别合模形成两个模腔，先对原料注射模腔注塑后成型后，在PU注射模腔内部进行表面喷涂，配合喷涂的还设有自动烘干装置和油漆分离***。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术方案中存在的：一、工艺和设备繁琐和问题；二、涂层装置和注塑机结构过于紧凑和配置问题带来的计量精度和质量问题；三、现有技术中塑件表面涂层需要换置工位，将塑件半成品转移到另外一套设备中去喷涂，工艺繁琐，并且导致产品喷涂质量不高等问题；四、现有的喷涂因注射阶段存在高压反推力，导致射流不稳定，从而使得制品质量存在不稳定等问题，而提供一种能够有效提高制品的稳定性和喷涂的连贯性，设备和工艺简单，操作方便，PU层表面质量高的模内喷涂***及工艺方法。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种模内喷涂***，包括注射机、PU注射装置和模温控制单元，所述的注射机包括料斗、注射部件、前模板、动模板和合模机构，在所述的前模板上设置有第一半模，在所述的动模板上设置有第二半模和第三半模，所述的第二半模和第三半模分别与第一半模合模后形成基材注射模腔和PU注射模腔，所述的第三半模的侧面安装有一连接PU注射装置的双倾斜式混合喷头，所述的双倾斜式混合喷头外部与第三半模的侧面倾斜密封连接并且在合模过程中与第一半模的侧面倾斜密封对接，所述的双倾斜式混合喷头的内部喷射轴线与PU注射模腔内部注射流道所在的轴线倾斜设置。该模内喷涂***，通过三个半模形成两个模腔，分两次注射，在基材注射模腔内注射形成基材，而在PU注射模腔内可形成表面质量高的PU涂层制品，无需将注塑好的制品放置到另外一套设备中进行表面喷涂加工，在一个工位实现两个工步，提高了生产效率。用PU注射装置的压力提供PU料的注射压力，不需要额外增设一个低压部，节省了设备成本，可以减小设备复杂程度对制品质量带来的影响。在第三半模的侧面倾斜安装一双倾斜式混合喷头，双倾斜式混合喷头外部与第三半模的侧面倾斜密封连接并且在合模过程中与第一半模的侧面倾斜密封对接，所述的双倾斜式混合喷头的内部喷射轴线与PU注射模腔内部注射流道所在的轴线倾斜设置，这样的设计结构，可以巧妙地利用注射机的合模动作，来实现侧面密封结构的闭锁，有效降低了双倾斜式混合喷头在注射阶段因高压反推力而导致的射流不稳定现象的影响，使流体能够更加顺利的充满型腔让射流的状态维持在一个相对稳定的范围内，从而进一步提高制品的质量稳定性与连贯性。

作为优选，所述的双倾斜式混合喷头通过一侧向密封结构与第三半模侧面倾斜固定连接并与第一半模侧面倾斜密封对接；所述的第一半模和第三半模的侧面分别设置有第一半模安装倾斜面和第三半模安装倾斜面，所述的侧向密封结构包括一安装板和密封件，所述的安装板固定在第三半模安装倾斜面上并且向第三半模的模腔内平面一侧延伸，所述的安装板与第三半模的模腔内平面形成95°～120°的侧面倾斜夹角，所述的密封件套设在双倾斜式混合喷头上并分别与双倾斜式混合喷头和安装板过渡配合，所述的第一半模安装倾斜面上设置有对接密封槽，所述的对接密封槽与安装板密封配合。侧向密封结构，是通过在双倾斜式混合喷头上套设一密封件，密封件优选为特氟龙圈，用于解决双倾斜式混合喷头和安装板之间的密封，密封件与安装板过渡配合，安装板通过螺钉固定安装在第三半模上，安装板与第三半模的接触面紧密贴合，并且安装板的平面与第三半模的模腔内平面形成95°～120°的侧面倾斜夹度，双倾斜式混合喷头和密封件以及安装板都是过渡配合，防止在PU料注射过程中泄露。同时，为了保证合模后的密封性，在第一半模的倾斜安装面上设置对接密封槽，合模时，安装板完全嵌入到对接密封槽内部实现连接处的过渡配合密封，同时，通过密封件实现对合模后形成的注射流道的密封。直接将双倾斜式混合喷头固定安置在第三半模的侧面，并且采用该独特的侧向密封结构，可以巧妙地利用注射机的合模动作，来实现密封结构的闭锁，降低双倾斜式混合喷头在注射阶段因高压造成的反推力，使反推力的影响被降到了极低，同时因反推力导致的射流不稳定影响也相应地降低，使流体能够更加顺利的充满型腔，让射流的状态维持在一个相对稳定的范围内，从而进一步提高制品的质量稳定性与连贯性。

作为优选，所述的双倾斜式混合喷头的内部喷射轴线与PU注射模腔内部注射流道所在的轴线之间的喷射倾斜夹角设置为5°～30°；所述的双倾斜式混合喷头上设置有喷嘴，所述的喷嘴的喷射轴线与第三半模用于合模形成PU注射模腔的内平面之间形成所述的喷射倾斜夹角；所述的喷嘴为变角度涡旋对撞式喷嘴。喷嘴的喷射轴线与第三半模用于合模形成PU注射模腔的内平面成之间的夹角为5°～30°，也就是说喷射的方向与PU注射模腔内部的注射流道呈倾斜结构设置，有效降低注射时的反推力，以稳定PU注射的射流，使流体能够更加顺利的充满型腔，让射流的状态维持在一个相对稳定的范围内，从而提高制品的质量稳定性与连贯性。为了更进一步保持流体的射流稳定性，对喷嘴进行了全新设计，将喷嘴设计为一可以随流体喷射而进行角度变换的变角度喷头，同时，该喷头内部呈涡旋对撞式结构设置。

作为优选，所述的双倾斜式混合喷头内部设置混合流道和组份流道，所述的组份流道为错轴对撞结构，且与混合流道连通，每道组份流道分别与PU注射装置内部形成独立循环***；所述的组份流道包括第一组份流道和第二组份流道，所述的第一组份流道和第二组份流道上分别设置有喷射腔，所述的第一组份流道的喷射腔轴线与第二组份流道的喷射腔轴线呈120°～150°交叉设置，并且两喷射腔轴线的交叉点设置在混合流道的轴线上形成所述的呈错轴对撞结构。对双倾斜式混合喷头作了全新设计，在双倾斜式混合喷头内部设置混合流道，以及与混合流道连通的组份流道，组份流道呈错轴对撞结构设置，中间设置为混合流道，两侧为组份流道，组份流道分别相对设置，且不在同一轴线上，两组份流道的轴线交叉设置，这样设置结构使得两侧组份流道内部的两组份液体分隔值最小，能有效地减少串料情况，在撞击后，其二者的混合组份将再次在混合流道的圆弧壁面腔室上产生第二次撞击，同时会发散涡旋，有利于最大程度上提升混合效果。而两道组份流道内部的两组份的原料分别从不同的管路进入双倾斜式混合喷头，在内部形成独立的流路循环，并分别从不同的管路回流至PU注射装置，独立的循环***使得在喷涂前互不混合，各自独立循环，避免了串料现象的发生。

作为优选，所述的第一组份流道和第二组份流道内部分别设置有原料活塞，所述的双倾斜式混合喷头上设置有与第一组份流道连通并形成独立循环***的第一组份进口和第一组份出口，所述的第一组份进口和第一组份出口分别连接PU注射装置；所述的双倾斜式混合喷头上设置有与第二组份流道连通并形成独立循环***的第二组份进口和第二组份出口，所述的第二组份进口和第二组份出口分别连接PU注射装置。在第一组份流道和第二组份流道内部分别设置原料活塞，其目的是在未进行PU注射时，原料活塞将组份流道堵住，使各组份相互之间独立流动，以第一组分为例，从第一组份进口进入第一组份流道，从第一组份出口流回PU注射装置，形成独立的循环；当原料活塞打开时，两个组分的原料就注入到混合流道内，开始混合反应。

作为优选，所述的PU注射装置包括第一组份PU注射装置和第二组份PU注射装置，所述的第一组份PU注射装置和第二组份PU注射装置分别包括压力泵、料罐、流量计、热风机、电控柜和保温箱体，所述的料罐拆卸式设置在保温箱体的内部上方，所述的压力泵设置在保温箱体的内部且通过管道与料罐连通，所述的流量计设置在保温箱体的一侧并通过管路与料罐连接，所述的热风机设置在保温箱体外的一侧下方，并向保温箱体内部持续通入循环热风，所述的电控柜设置在保温箱体的一侧控制压力泵的压力和设置流量计的流量。针对不同的组份原料分别设置一PU注射装置，而每一组份的PU注射装置均包括压力泵，料罐，流量计，热风机，电控柜和保温箱体，料罐以可机械拆卸的方式设置在保温箱体的内部上方，料罐可拆卸替换，不需要额外增加料罐进行换色注射，采用风冷制热，控制PU原料的温度，省去了水循环***以及相应的管网和水泵，更加环保且节约水资源，运行可靠，使用方便，维护保养费用极低。

作为优选，所述的第一半模上设置有顶针，所述的第三半模上设置有PU流道和排气中子；所述的模温控制单元控制第一半模、第二半模和第三半模的模具温度为60℃～85℃。在第一半模上设置顶针是为了方便将涂有PU层的工件顶出脱模；对工艺参数进行了改进，对模温进行控制，进一步控制了温度对PU料产生的影响，将模温设置在60℃～85℃范围，使得PU料进入模腔后不会反应迅速固化，影响后续的注射过程。

作为优选，所述的动模板上设置有一固定板，所述的固定板的底部设置有滑动槽，所述的滑动槽内部设置有滑动导轨，所述的滑动导轨固定安装在一模具安装板上，所述的第二半模和第三半模固定在模具安装板；所述的固定板上方设置有一模具油缸，所述的模具油缸的活塞杆连接有一移动板，所述的移动板与模具安装板固定连接并带动模具安装板沿滑动槽滑动。第二半模和第三半模固定安装在模具安装板上，模具安装板上设有滑动导轨，滑动导轨可在对应的固定板底部设有的滑动槽内滑动，固定板上固定设有模具油缸，油缸的活塞杆上固定连接移动板，移动板与模具安装板固定连接，固定板固定安装在动模板上，当模具油缸控制运动时，第二半模和第三半模随着模具安装板移动，来分别与第一半模合模，形成基材注射模腔和PU注射模腔。通过三个半模形成两个模腔，分别两次注射，可形成表面质量高的PU涂层制品，在一个工位实现两个工步，极大的提高了生产效率。

本发明实现其第二个发明目的所采用的技术方案是：一种利用模内喷涂***进行喷涂的工艺方法，包括以下步骤：

步骤1：设备开启准备：注射机和PU注射装置开机，模温控制单元加热第一半模、第二半模和第三半模至60℃～85℃，PU注射装置加热料罐内的原料至60～85℃，同时PU料的各组份原料分别在双倾斜式混合喷头内的组份流道内开始独立循环；

步骤2：第一次合模：第一半模和第二半模合模形成基材注射模腔，注射机对基材注射模腔进行PC或ABS的注射，注塑保压冷却得到基材；

步骤3：第一次开模：第一半模和第二半模开模，基材固定在第一半模上，模具油缸开始工作，将第二半模移动远离第一半模，第三半模移动靠近第一半模，达到与第一半模合模的对应位置；

步骤4：第二次合模：第一半模和第三半模合模形成PU注射模腔，合模机构提供1500～2500kN的锁模力，固定在第三半模侧面的双倾斜式混合喷头与第一半模侧面紧密贴合完成密封，并打开第三半模内部的排气中子；

步骤5：PU层喷涂：排气中子打开至少5秒以后，所有组份流道打开，PU原料由组份流道进入到混合流道并在混合流道内部混合，在PU注射装置的压力下注射到PU注射模腔内部；

步骤6：保压冷却脱模：保压、冷却70～90秒，第一半模的顶针将具有PU涂层的工件顶出脱模，得到具有PU层的塑料制品。

作为优选，步骤5中，第一组份流道内按照预设的流量和压力向混合流道内注入POLY原料，第二组份流道内预设的流量和压力向混合流道内注入ISO原料，两种原料在混合流道内混合形成PU料，并在压力泵的压力下，一边混合POLY和ISO两种原料一边经过PU流道注入到PU注射模腔内，在基材上形成PU层。

该工艺方法，利用三个半模形成两个模腔，分两次注射，形成表面质量高的PU涂层制品，在一个工位实现两个工步，生产效率高，而且PU注射装置的压力泵直接提供PU料的注射村力，节省了设备成本，减小了设备复杂程序对制品质量带来的影响，由于采用双倾斜式混合喷头设置在第三半模的侧面且设置有侧面密封结构，可以利用注射机的合模动作，来实现密封结构的闭锁，降低了因反推力导致射流不稳定现象的发生，使得流体能够更加顺利地充满型腔让射流的状态维持在一个相对稳定的范围内，从而提高了制品的质量稳定性和连贯性，对模温进行有效控制，使得PU料进入模腔后不会反应迅速固定，改善了PU层的表面质量，而且该工艺方法，操作方便，运行可靠。

本发明的有益效果是：（1）通过三个半模形成两个模腔，分别两次注射，可形成表面质量高的PU涂层制品，无需将注塑好的制品放置到另外一套设备中进行表面喷涂加工，在一个工位实现两个工步，提高了生产效率。

（2）对双倾斜式混合喷头作了全新设计，在双倾斜式混合喷头内部设置混合流道，以及与混合流道连通的组份流道，组份流道呈错轴对撞结构设置，中间设置为混合流道，两侧为组份流道，组份流道分别相对设置，且不在同一轴线上，两组份流道的轴线交叉设置，这样设置结构使得两侧组份流道内部的两组份液体分隔值最小，能有效地减少串料情况，在撞击后，其二者的混合组份将再次在混合流道的圆弧壁面腔室上产生第二次撞击，同时会发散涡旋，有利于最大程度上提升混合效果。

（3）用PU注射装置的压力泵提供PU料的注射压力，不需要额外增设一个低压部，由压力泵提供注射压力，PU注射装置的压力泵将PU料成分注入喷头混合并向PU注射模腔内进行注塑，节省了设备成本，可以减小设备复杂程度对制品质量带来的影响。

（4）直接将双倾斜式混合喷头固定安置在第三半模的侧面，采用独特的侧向密封结构，可以巧妙地利用注射机的合模动作，来实现密封结构的闭锁，降低了双倾斜式混合喷头在注射阶段因其高压可能会造成的反推力，避免了射流不稳定对PU层喷涂的影响，使流体能够更加顺利的充满型腔让射流的状态维持在一个相对稳定的范围内，从而进一步提高制品的质量稳定性与连贯性。

（5）PU注射装置的料罐可以直接更换，用装有混合组分和色母的混合料料罐将当前的无色母料罐进行替换，无需更换双倾斜式混合喷头，即可重新开始进行生产，实现了高效率的生产。

（6）本方案中对PU注射装置采用风冷加热，有效降低了PU设备的年度综合费用，同时省去了水循环***以及相应的管网和水泵，更加环保且节约水资源，运行可靠，使用方便，维护保养费用极低。

（7）本技术方案中，对工艺参数也进行了改进，对模温进行控制，进一步控制了温度对PU料产生的影响，将模温设置在60～85℃范围，使得PU料进入模腔后不会反应迅速固化影响后续的注射过程，同时调节了锁模力，改善了PU层的表面质量问题。

附图说明

图1是本发明模内喷涂***的一种结构示意图；

图2是本发明中PU注射装置的一种结构示意图；

图3是本发明中双倾斜式混合喷头与第三半模连接的第一视角结构示意图；

图4是本发明中双倾斜式混合喷头与第三半模连接的一种剖视图；

图5是本发明中双倾斜式混合喷头的内部结构示意图；

图6是本发明中双倾斜式混合喷头的另一角度结构示意图；

图7是本发明中双倾斜式混合喷头与第三半模连接的第二视角结构示意图；

图8是本发明中第一半模与第二半模合模状态的一种结构示意图；

图9是本发明中第一半模与第二半模开模状态的一种结构示意图；

图10是本发明中第一半模与第三半模合模状态的一种结构示意图；

图11是本发明中喷嘴的一种结构示意图；

图12是本发明中喷涂工艺方法的框图；

图中：1、料斗；2、注射部件；3、前模板；4、第一半模；41、顶针；42、对接密封槽；43、第一半模安装倾斜面；5、双倾斜式混合喷头；50、喷射腔，51、第一组份流道；52、混合流道；53、第二组份流道；54、第一组份出口；55、第一组份进口；56、第二组份出口；57、第二组份进口；58、原料活塞，59、喷嘴，591、旋转头，592、连接体，593、独立喷孔，6、第二半模；7、第三半模；71、排气中子；72、PU流道，73、第三半模安装倾斜面；8、PU注射装置；81、压力泵；82、料罐；83、流量计；84、热风机；85、电控柜；86、保温箱体；9、模温控制单元；10、动模板；11、合模机构；15、安装板；16、密封件； 18、油缸；19、滑动导轨；20、滑动槽；21、固定板；22、移动板；23、模具安装板；24、基材，25、型腔，α、侧面倾斜夹角，β、喷射倾斜夹角。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明各个方面进行详细描述。

实施例1：

在图 1所示的实施例中，一种模内喷涂***，整个***主要包括注射机100、三个半模、模温控制单元9、PU注射装置8和双倾斜式混合喷头5，所述的注射机100包括料斗1、注射部件2、前模板3、动模板10和合模机构11，模温控制单元9控制三个半模的温度，防止PU料在注射过程中快速固化。三个半模分别为第一半模4、第二半模6和第三半模7，在所述的前模板3上设置第一半模4，在所述的动模板10上设置第二半模6和第三半模7。所述的第一半模4上设置有顶针41，在第一半模上设置顶针是为了方便将涂有PU层的工件顶出脱模；如图7所示，所述的第三半模7上设置有PU流道72和排气中子71；所述的模温控制单元9控制第一半模4、第二半模6和第三半模7的模具温度为60℃～85℃。对工艺参数进行了改进，对模温进行控制，进一步控制了温度对PU料产生的影响，将模温设置在60℃～85℃范围，使得PU料进入模腔后不会反应迅速固化，影响后续的注射过程。

如图9所示，所述的动模板10上设置有一固定板21，所述的固定板21的底部设置有滑动槽20，所述的滑动槽20内部设置有滑动导轨19，所述的滑动导轨19固定安装在一模具安装板23上，所述的第二半模6和第三半模7固定在模具安装板23；所述的固定板21上方设置有一模具油缸18，所述的模具油缸18的活塞杆连接有一移动板22，所述的移动板22与模具安装板23固定连接并带动模具安装板23沿滑动槽20滑动。如图8、图10所示，当模具油缸18控制移动板运动时，移动板带动模具安装板运动，第二半模6和第三半模7随着模具安装板23移动，来分别与第一半模4合模。所述的第二半模6和第三半模7分别与第一半模4合模后形成基材注射模腔和PU注射模腔。第二半模和第三半模固定安装在模具安装板上，模具安装板上设有滑动导轨，滑动导轨可在对应的固定板底部设有的滑动槽内滑动，固定板上固定设有模具油缸，油缸的活塞杆上固定连接移动板，移动板与模具安装板固定连接，固定板固定安装在动模板上，当模具油缸控制运动时，第二半模和第三半模随着模具安装板移动，来分别与第一半模合模，形成基材注射模腔和PU注射模腔。通过三个半模形成两个模腔，分别两次注射，可形成表面质量高的PU涂层制品，在一个工位实现两个工步，极大的提高了生产效率。

如图4、图8所示，所述的第三半模7的侧面安装有一连接PU注射装置8的双倾斜式混合喷头5，所述的双倾斜式混合喷头5外部与第三半模的侧面倾斜密封连接并且在合模过程中与第一半模的侧面倾斜密封对接，所述的双倾斜式混合喷头5的内部喷射轴线与PU注射模腔内部注射流道所在的轴线倾斜设置。所述的第一半模和第三半模的侧面分别设置有第一半模安装倾斜面43和第三半模安装倾斜面73，所述的侧向密封结构包括一安装板15和密封件16，所述的安装板固定在第三半模安装倾斜面73上并且向第三半模的模腔内平面一侧延伸，所述的安装板15与第三半模7的模腔内平面形成95°～120°的侧面倾斜夹角α，所述的密封件16套设在双倾斜式混合喷头5上并分别与双倾斜式混合喷头5和安装板15过渡配合，所述的第一半模安装倾斜面43上设置有对接密封槽42，所述的对接密封槽42与安装板密封配合。本实施例中密封件16为一特氟龙圈，用于实现双倾斜式混合喷头和安装板之间的密封，以及与PU注射模腔之间的密封。密封件16与安装板15过度配合，安装板15通过螺钉固定安装在第三半模7上，安装板15与第三半模7的接触面紧密贴合，并且安装板15的平面与第三半模7的模腔内平面形成95°～120°的侧面倾斜夹角α，双倾斜式混合喷头5的喷头和密封件以及安装板都是过渡配合，配合公差为H6/m5，防止在PU料注射过程中泄露。直接将双倾斜式混合喷头固定安置在第三半模的侧面，并且采用该独特的侧向密封结构，可以巧妙地利用注射机的合模动作，来实现密封结构的闭锁，降低双倾斜式混合喷头在注射阶段因高压造成的反推力，使反推力的影响被降到了极低，同时因反推力导致的射流不稳定影响也相应地降低，使流体能够更加顺利的充满型腔25，让射流的状态维持在一个相对稳定的范围内，从而进一步提高制品的质量稳定性与连贯性。

如图5、图6所示，所述的双倾斜式混合喷头5的内部喷射轴线与PU注射模腔内部注射流道所在的轴线之间的喷射倾斜夹角β设置为5°～30°；所述的双倾斜式混合喷头5内部设置混合流道52和组份流道，所述的组份流道为错轴对撞结构，且与混合流道52连通。所述的组份流道包括第一组份流道51和第二组份流道53，并且第一组份流道51和第二组份流道53呈错轴对撞结构，每道组份流道分别与PU注射装置8内部形成独立循环***；所述的双倾斜式混合喷头5的喷射轴线与第三半模7用于合模形成PU注射模腔的内平面成夹角设置。所述的双倾斜式混合喷头5上设置有喷嘴59，所述的喷嘴59的喷射轴线与第三半模用于合模形成PU注射模腔的内平面之间形成所述的喷射倾斜夹角β，所述的喷嘴为变角度涡旋对撞式喷嘴。也就是说喷射的方向与PU注射模腔呈倾斜结构设置，有效降低注射时的反推力，以稳定PU注射的射流，使流体能够更加顺利的充满型腔25，让射流的状态维持在一个相对稳定的范围内，从而提高制品的质量稳定性与连贯性。为了更进一步保持流体的射流稳定性，对喷嘴进行了全新设计，如图11所示，本实施例中，将喷嘴设计为一可以随流体喷射而进行角度变换的变角度喷头，同时，该喷头内部呈涡旋对撞式结构设置。具体结构为喷嘴包括一旋转头591和一连接体592，所述的旋转头与连接体通过球形转动结构密封配合，球形转动结构包括设置在连接体上的转动球槽和设置在旋转头上的转动球头，所述的旋转头内部设置有涡旋对撞式结构，所述涡旋对撞式结构具体为设置在旋转头的喷出口为若干呈对撞式结构设置的独立喷孔593。若干独立喷孔的喷射轴线与旋转头的轴线相交。此时喷嘴的喷射轴线即为旋转头的轴线，而不是指独立喷孔的喷射轴线，也就是在安装时，旋转头的轴线与第三半模7用于合模形成PU注射模腔的内平面之间的夹角形成所述的喷射倾斜夹角β。而独立喷孔的喷射轴线则是相交与旋转头的轴线并在此进行对撞，从而能够持续维持并提高流体的混合率，对接后的流体以相对稳定的射流状态进入型腔。同时，旋转头在流体喷射压力的作用下自动旋转，此时，旋转头的轴线与第三半模7用于合模形成PU注射模腔的内平面之间的夹角β，是随着旋转头的转动而在5°～30°不断变化的，使得喷射流体在旋转头内既作旋转运动同时还射流运动，使得流体混合更均匀充分，能够进一步提高制品质量的稳定性。而且该喷嘴还可以根据不同的喷涂要求进行更换，以满足各种制品不同喷涂目的的要求。

如图3所示，双倾斜式混合喷头5上分别设有第一组份流道51，混合流道52，第二组份流道53，第一组份出口54，第一组份进口55，第二组份出口56，第二组份进口57，原料活塞58，在未进行PU注射时，原料活塞58将组份流道堵住。具体的，所述的第一组份流道51和第二组份流道53内部分别设置有原料活塞58，所述的双倾斜式混合喷头5上设置有与第一组份流道51连通并形成独立循环***的第一组份进口55和第一组份出口54，所述的第一组份进口55和第一组份出口54分别连接第一组份PU注射装置；所述的双倾斜式混合喷头5上设置有与第二组份流道53连通并形成独立循环***的第二组份进口57和第二组份出口56，所述的第二组份进口57和第二组份出口56分别连接份第二组份PU注射装置。本实施例以第二组分为例，从第二组份进口57进入第二组份流道53，从第二组份出口56流回PU注射装置，形成独立的循环，当原料活塞58打开时，两个组分的原料就注入到混合流道52内，开始混合反应。

具体的双倾斜式混合喷头5内部结构为120°～150°的错轴对撞结构，中间设置为混合流道，两侧为组份流道，组份流道分别相对设置，且不在同一轴线上，本实施例中，两组份流道的轴线交叉呈150°，这样设置两组份液体分隔值最小，可以能有效地减少串料情况，在撞击后，其二者的混合组份将再次在圆弧壁面腔室上产生第二次撞击，同时会发散涡旋，有利于最大程度上提升混合效果。

所述的组份流道包括第一组份流道51和第二组份流道53，所述的第一组份流道51和第二组份流道53上分别设置有喷射腔50，所述的第一组份流道的喷射腔轴线与第二组份流道的喷射腔轴线呈120°～150°交叉设置，并且两喷射腔轴线的交叉点设置在混合流道52的轴线上形成所述的呈错轴对撞结构。

如图2所示，所述的PU注射装置8包括第一组份PU注射装置和第二组份PU注射装置，所述的第一组份PU注射装置和第二组份PU注射装置分别包括压力泵81、料罐82、流量计83、热风机84、电控柜85和保温箱体86，所述的料罐82拆卸式设置在保温箱体86的内部上方，所述的压力泵81设置在保温箱体86的内部且通过管道与料罐82连通，所述的流量计83设置在保温箱体86的一侧并通过管路与料罐82连接，所述的热风机84设置在保温箱体86外的一侧下方，并向保温箱体86内部持续通入循环热风，所述的电控柜85设置在保温箱体86的一侧控制压力泵81的压力和设置流量计83的流量。针对不同的组份原料分别设置一PU注射装置，而每一组份的PU注射装置均包括压力泵，料罐，流量计，热风机，电控柜和保温箱体，料罐以可机械拆卸的方式设置在保温箱体的内部上方，料罐可拆卸替换，不需要额外增加料罐进行换色注射，采用风冷制热，控制PU原料的温度，省去了水循环***以及相应的管网和水泵，更加环保且节约水资源，运行可靠，使用方便，维护保养费用极低。

本实施例中，PU注射装置8通过压力泵81将不同组份的原料（多元醇（POLY）和异氰酸酯（ISO））输入到双倾斜式混合喷头5中，在双倾斜式混合喷头未打开的状态下，POLY和ISO分别在管道内形成独立回路，互不干涉；当双倾斜式混合喷头打开后，PU原料在双倾斜式混合喷头内混合以低粘度的状态注入PU注射模腔内部固化形成表面涂层。

两组份的原料分别从不同的管路进入双倾斜式混合喷头5，在内部形成独立的流路循环，并分别从不同的管路回流至PU注射装置的料罐。PU注射装置8的电控柜8-5分别对每个组份原料进入双倾斜式混合喷头的参数进行单独设置，包括流量，温度，注射时间，注射压力。

该模内喷涂***具体实施过程：料斗1进料，普通的PC料或ABS塑料，通过注射部件2将原料塑化储存，第一次合模，固定在前模板3上的第一半模4先与第二半模6合模形成原料注射模腔，注射部件2向原料注射模腔内注塑，保压冷却后形成基材24；第一次开模，基材24固定在第一半模4上，第二半模6随着前模板3后退，同时模具油缸18运动，带动模具安装板23移动，第二半模6远离第一半模4，第三半模7运动到第一次合模时第二半模6的位置上；第二次合模，第一半模4和第三半模7合模形成PU注射模腔，第三半模上的排气中子71打开，此时基材24位于PU注射模腔内部，PU注射装置8按照预设的流量和压力向双倾斜式混合喷头内注入POLY和ISO两种原料，两种原料在双倾斜式混合喷头内混合形成PU料，并在压力泵81的压力下，一边混合POLY和ISO两种原料一边经过PU流道72注入到PU注射模腔内，在基材上形成PU层，保压冷却后，第二次开模得到具有PU层的塑料制品。

该模内喷涂***，通过三个半模形成两个模腔，分两次注射，在基材注射模腔内注射形成基材，而在PU注射模腔内可形成表面质量高的PU涂层制品，无需将注塑好的制品放置到另外一套设备中进行表面喷涂加工，在一个工位实现两个工步，提高了生产效率。用PU注射装置的压力提供PU料的注射压力，不需要额外增设一个低压部，节省了设备成本，可以减小设备复杂程度对制品质量带来的影响。在第三半模的侧面安装一双倾斜式混合喷头，而且双倾斜式混合喷头的喷射轴线与第三半模用于合模形成PU注射模腔的内平面成夹角设置，这样的设计结构，可以巧妙地利用注射机的合模动作，来实现侧面密封结构的闭锁，有效降低了双倾斜式混合喷头在注射阶段因高压反推力而导致的射流不稳定现象的影响，使流体能够更加顺利的充满型腔让射流的状态维持在一个相对稳定的范围内，从而进一步提高制品的质量稳定性与连贯性。该模内喷涂***，对双倾斜式混合喷头作了全新设计，在双倾斜式混合喷头内部设置混合流道，以及与混合流道连通的组份流道，组份流道呈错轴对撞结构设置，中间设置为混合流道，两侧为组份流道，组份流道分别相对设置，且不在同一轴线上，两组份流道的轴线交叉设置，这样设置结构使得两侧组份流道内部的两组份液体分隔值最小，能有效地减少串料情况，在撞击后，其二者的混合组份将再次在混合流道的圆弧壁面腔室上产生第二次撞击，同时会发散涡旋，有利于最大程度上提升混合效果。而两道组份流道内部的两组份的原料分别从不同的管路进入双倾斜式混合喷头，在内部形成独立的流路循环，并分别从不同的管路回流至PU注射装置，独立的循环***使得在喷涂前互不混合，各自独立循环，避免了串料现象的发生。

本实施例中，如图12所示，利用模内喷涂***进行喷涂的工艺方法，包括以下步骤：

步骤1：设备开启准备：注射机和PU注射装置8开机，模温控制单元9加热第一半模4、第二半模6和第三半模7至60℃～85℃，PU注射装置8加热料罐82内的原料至60～85℃，同时PU料的各组份原料分别在双倾斜式混合喷头5内的组份流道内开始独立循环；

步骤2：第一次合模：第一半模4和第二半模6合模形成基材注射模腔，注射机对基材注射模腔进行PC或ABS的注射，注塑保压冷却得到基材24；

步骤3：第一次开模：第一半模4和第二半模6开模，基材24固定在第一半模4上，模具油缸18开始工作，将第二半模6移动远离第一半模4，第三半模7移动靠近第一半模4，达到与第一半模4合模的对应位置；

步骤4：第二次合模：第一半模4和第三半模7合模形成PU注射模腔，合模机构11中的锁模机构提供1500～2500kN的锁模力，固定在第三半模7侧面的双倾斜式混合喷头5与第一半模4侧面紧密贴合完成密封，并打开第三半模7内部的排气中子71；

步骤5：PU层喷涂：排气中子71打开至少5秒以后，所有组份流道打开，PU原料由组份流道进入到混合流道并在混合流道内部混合，在PU注射装置的压力下注射到PU注射模腔内部；具体的为：第一组份流道51内按照预设的流量和压力向混合流道52内注入POLY原料，第二组份流道53内预设的流量和压力向混合流道52内注入ISO原料，两种原料在混合流道52内混合形成PU料，并在压力泵81的压力下，一边混合POLY和ISO两种原料一边经过PU流道72注入到PU注射模腔内，在基材24上形成PU层。

步骤6：保压冷却脱模：保压、冷却70～90秒，第一半模4的顶针41将具有PU涂层的工件顶出脱模，得到具有PU层的塑料制品。

该工艺方法，利用三个半模形成两个模腔，分两次注射，形成表面质量高的PU涂层制品，在一个工位实现两个工步，生产效率高，而且PU注射装置的压力泵直接提供PU料的注射村力，节省了设备成本，减小了设备复杂程序对制品质量带来的影响，由于采用双倾斜式混合喷头设置在第三半模的侧面且设置有侧面密封结构，可以利用注射机的合模动作，来实现密封结构的闭锁，降低了因反推力导致射流不稳定现象的发生，使得流体能够更加顺利地充满型腔让射流的状态维持在一个相对稳定的范围内，从而提高了制品的质量稳定性和连贯性，对模温进行有效控制，使得PU料进入模腔后不会反应迅速固定，改善了PU层的表面质量，而且该工艺方法，操作方便，运行可靠。

上述实施例中的模内喷涂***，PU注射装置的料罐可替换，与常规技术相比不需要额外增加料罐进行换色注射；采用风冷制热，控制PU原料的温度； PU注射装置的压力泵不仅提供进料的压力，还提供了PU混合料的注射压力，双倾斜式混合喷头与模具之间斜面安装，保证密封的同时降低注射时的反推力，同时能够稳定PU注射的射流；模具的移动、排气中子的闭合、顶针顶出三个动作配合PU注射；优化了PU注射的工艺参数，包括冷却时间，温度，锁模力等。双倾斜式混合喷头的内部流道设置，包括角度设置，大大提高了制品质量的稳定性和连贯性。

应当指出，上述描述了本发明的实施例。然而，本领域技术的技术人员应该理解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明范围的前提下本发明还会有多种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明的范围内。基于本发明中所述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，在本申请的技术方案的基础上所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种模内喷涂***，包括注射机、PU注射装置（8）和模温控制单元（9），所述的注射机包括料斗（1）、注射部件（2）、前模板（3）、动模板（10）和合模机构（11），其特征在于：在所述的前模板（3）上设置有第一半模（4），在所述的动模板（10）上设置有第二半模（6）和第三半模（7），所述的第二半模（6）和第三半模（7）分别与第一半模（4）合模后形成基材注射模腔和PU注射模腔，所述的第三半模（7）的侧面安装有一连接PU注射装置（8）的双倾斜式混合喷头（5），所述的双倾斜式混合喷头（5）外部与第三半模的侧面倾斜密封连接并且在合模过程中与第一半模的侧面倾斜密封对接，所述的双倾斜式混合喷头（5）的内部喷射轴线与PU注射模腔内部注射流道所在的轴线倾斜设置；

所述的双倾斜式混合喷头（5）的内部喷射轴线与PU注射模腔内部注射流道所在的轴线之间的喷射倾斜夹角（β）设置为5°～30°；所述的双倾斜式混合喷头（5）上设置有喷嘴（59），所述的喷嘴（59）的喷射轴线与第三半模用于合模形成PU注射模腔的内平面之间形成所述的喷射倾斜夹角；所述的喷嘴为变角度涡旋对撞式喷嘴。

2.根据权利要求1所述的模内喷涂***，其特征在于：所述的双倾斜式混合喷头通过一侧向密封结构与第三半模侧面倾斜固定连接并与第一半模侧面倾斜密封对接；所述的第一半模和第三半模的侧面分别设置有第一半模安装倾斜面（43）和第三半模安装倾斜面（73），所述的侧向密封结构包括一安装板（15）和密封件（16），所述的安装板（15）固定在第三半模安装倾斜面（73）上并且向第三半模的模腔内平面一侧延伸，所述的安装板（15）与第三半模（7）的模腔内平面形成95°～120°的侧面倾斜夹角（α），所述的密封件（16）套设在双倾斜式混合喷头（5）上并分别与双倾斜式混合喷头（5）和安装板（15）过渡配合，所述的第一半模安装倾斜面（43）上设置有对接密封槽（42），所述的对接密封槽（42）与安装板（15）密封配合。

3.根据权利要求1或2所述的模内喷涂***，其特征在于：所述的双倾斜式混合喷头（5）内部设置混合流道（52）和组份流道，所述的组份流道为错轴对撞结构，且与混合流道（52）连通，每道组份流道分别与PU注射装置（8）内部形成独立循环***；所述的组份流道包括第一组份流道（51）和第二组份流道（53），所述的第一组份流道（51）和第二组份流道（53）上分别设置有喷射腔（50），所述的第一组份流道的喷射腔轴线与第二组份流道的喷射腔轴线呈120°～150°交叉设置，并且两喷射腔轴线的交叉点设置在混合流道的轴线上形成所述的呈错轴对撞结构。

4.根据权利要求3所述的模内喷涂***，其特征在于：所述的第一组份流道（51）和第二组份流道（53）内部分别设置有原料活塞（58），所述的双倾斜式混合喷头（5）上设置有与第一组份流道（51）连通并形成独立循环***的第一组份进口（55）和第一组份出口（54），所述的第一组份进口（55）和第一组份出口（54）分别连接PU注射装置（8）；所述的双倾斜式混合喷头（5）上设置有与第二组份流道（53）连通并形成独立循环***的第二组份进口（57）和第二组份出口（56），所述的第二组份进口（57）和第二组份出口（56）分别连接PU注射装置（8）。

5.根据权利要求1或2所述的模内喷涂***，其特征在于：所述的PU注射装置（8）包括第一组份PU注射装置和第二组份PU注射装置，所述的第一组份PU注射装置和第二组份PU注射装置分别包括压力泵（81）、料罐（82）、流量计（83）、热风机（84）、电控柜（85）和保温箱体（86），所述的料罐（82）拆卸式设置在保温箱体（86）的内部上方，所述的压力泵（81）设置在保温箱体（86）的内部且通过管道与料罐（82）连通，所述的流量计（83）设置在保温箱体（86）的一侧并通过管路与料罐（82）连接，所述的热风机（84）设置在保温箱体（86）外的一侧下方，并向保温箱体（86）内部持续通入循环热风，所述的电控柜（85）设置在保温箱体（86）的一侧控制压力泵（81）的压力和设置流量计（83）的流量。

6.根据权利要求1或2所述的模内喷涂***，其特征在于：所述的第一半模（4）上设置有顶针（41），所述的第三半模（7）上设置有PU流道（72）和排气中子（71）；所述的模温控制单元（9）控制第一半模（4）、第二半模（6）和第三半模（7）的模具温度为60℃～85℃。

7.根据权利要求1或2所述的模内喷涂***，其特征在于：所述的动模板（10）上设置有一固定板（21），所述的固定板（21）的底部设置有滑动槽（20），所述的滑动槽（20）内部设置有滑动导轨（19），所述的滑动导轨（19）固定安装在一模具安装板（23）上，所述的第二半模（6）和第三半模（7）固定在模具安装板（23）；所述的固定板（21）上设置有一模具油缸（18），所述的模具油缸（18）的活塞杆连接有一移动板（22），所述的移动板（22）与模具安装板（23）固定连接并带动模具安装板（23）沿滑动槽（20）滑动。

8.一种利用权利要求1至7任意一项所述的模内喷涂***进行喷涂的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：设备开启准备：注射机和PU注射装置（8）开机，模温控制单元（9）加热第一半模（4）、第二半模（6）和第三半模（7）至60℃～85℃，PU注射装置（8）加热料罐（82）内的原料至60～85℃，同时PU料的各组份原料分别在双倾斜式混合喷头（5）内的组份流道内开始独立循环；

步骤2：第一次合模：第一半模（4）和第二半模（6）合模形成基材注射模腔，注射机对基材注射模腔进行PC或ABS的注射，注塑保压冷却得到基材（24）；

步骤3：第一次开模：第一半模（4）和第二半模（6）开模，基材（24）固定在第一半模（4）上，模具油缸（18）开始工作，将第二半模（6）移动远离第一半模（4），第三半模（7）移动靠近第一半模（4），达到与第一半模（4）合模的对应位置；

步骤4：第二次合模：第一半模（4）和第三半模（7）合模形成PU注射模腔，合模机构提供1500～2500kN的锁模力，固定在第三半模（7）侧面的双倾斜式混合喷头（5）与第一半模（4）侧面紧密贴合完成密封，并打开第三半模（7）内部的排气中子（71）；

步骤5：PU层喷涂：排气中子（71）打开至少5秒以后，所有组份流道打开，PU原料由组份流道进入到混合流道（52）并在混合流道（52）内部混合，在PU注射装置（8）的压力下注射到PU注射模腔内部；

步骤6：保压冷却脱模：保压、冷却70～90秒，第一半模（4）的顶针（41）将具有PU涂层的工件顶出脱模，得到具有PU层的塑料制品。

9.根据权利要求8所述的利用模内喷涂***进行喷涂的工艺方法，其特征在于：步骤5中，第一组份流道（51）内按照预设的流量和压力向混合流道（52）内注入POLY原料，第二组份流道（53）内预设的流量和压力向混合流道（52）内注入ISO原料，两种原料在混合流道（52）内混合形成PU料，并在压力泵（81）的压力下，一边混合POLY和ISO两种原料一边经过PU流道（72）注入到PU注射模腔内，在基材（24）上形成PU层。

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