一种耐高温热水器壳体注塑工艺及其注塑模具

技术领域

本发明涉及热水器壳体制造技术领域，更具体地说，本发明涉及一种耐高温热水器壳体注塑工艺及其注塑模具。

背景技术

热水器外壳材料有：有金属材质以及非金属两种。金属材质包括：铁，铝，不锈钢，碳素钢；非金属材质包括PP（聚丙烯），PVC （聚氯乙烯），PS（聚苯乙烯）等通用塑料材质以及工程塑料ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物），PA（聚酰胺俗称尼龙）等材质。非金属材质的热水器壳体主要采用注塑加工制成。

当前热水器壳体注塑工艺，对热水器壳体内部材料分布不够均匀，容易导致热水器壳体材料内部结构分布不均，进而导致热水器壳体的耐高温性能不佳，热水器壳体容易发生损伤。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种耐高温热水器壳体注塑工艺及其注塑模具。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐高温热水器壳体注塑工艺，具体注塑工艺步骤如下：

步骤一：称取注塑基料的原料，所述注塑基料的原料按照重量百分比计算包括：2.36～3.54％的纳米碳化硅、2.56～3.34％的纳米氮化硅、2.45～3.65％的纳米二氧化钛、23.40～25.60％的玻璃纤维、35.20～36.40％的聚苯硫醚树脂，其余为有机溶剂；

步骤二：将步骤一中二分之一重量份的纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米二氧化钛和有机溶剂同时加入到步骤一中的玻璃纤维中，然后进行超声波振荡分散处理40～50min，得到复合改性玻璃纤维；

步骤三：将步骤一中剩余的纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米二氧化钛和有机溶剂同时加入到步骤一中的聚苯硫醚树脂中，然后进行超声波振荡分散处理50～60min，得到复合改性聚苯硫醚树脂；

步骤四：将步骤二中制得的复合改性玻璃纤维与步骤三中制得的复合改性聚苯硫醚树脂混合，进行加热搅拌和超声波分散处理60～70min，得到注塑基料；

步骤五：将注塑基料从注塑模具的注塑口注入，注塑过程中对注塑基料进行多重脉冲处理，注塑基料穿过注塑口填充到注塑模具内部的上模芯和下模芯之间；

步骤六：对注塑基料进行保压处理，然后对注塑基料进行冷却处理，再进行开模处理，最后将注塑成型的热水器壳体进行脱模处理，得到热水器壳体。

进一步的，所述有机溶剂为乙酸乙酯、甲苯和乙酸丁酯中的三种按照重量份比：2∶1∶2复配制成。

进一步的，所述注塑基料的原料按照重量百分比计算包括：2.36％的纳米碳化硅、2.56％的纳米氮化硅、2.45％的纳米二氧化钛、23.40％的玻璃纤维、35.20％的聚苯硫醚树脂、34.03％的有机溶剂。

进一步的，所述注塑基料的原料按照重量百分比计算包括：3.54％的纳米碳化硅、3.34％的纳米氮化硅、3.65％的纳米二氧化钛、25.60％的玻璃纤维、36.40％的聚苯硫醚树脂、27.47％的有机溶剂。

进一步的，所述注塑基料的原料按照重量百分比计算包括：2.95％的纳米碳化硅、2.95％的纳米氮化硅、3.05％的纳米二氧化钛、24.50％的玻璃纤维、35.80％的聚苯硫醚树脂、30.75％的有机溶剂。

本发明还公布了一种耐高温热水器壳体注塑工艺使用的注塑模具，包括上模和下模，所述上模活动设于所述下模上方，所述上模顶部设有注塑口，所述注塑口内壁顶部设有活动连接的输料架，所述注塑口包括丝杆螺母，所述丝杆螺母与所述上模固定连接，所述输料架包括与所述丝杆螺母相匹配的滚珠丝杆，所述滚珠丝杆内部设有第一缓冲腔和第二缓冲腔，所述滚珠丝杆外壁顶部于所述第一缓冲腔上方开设有第一进料通道，所述第一缓冲腔和所述第二缓冲腔之间设有第二进料通道，所述滚珠丝杆外壁底部设有支撑环，所述上模内壁设有与所述支撑环相匹配的第三缓冲腔，所述支撑环底部设有若干个弹簧，所述弹簧底部设有滑动架，所述滑动架底部设有活动连接的第一滚珠，所述第三缓冲腔底部内壁设有与所述第一滚珠相匹配的第一环形滑槽，所述第一滚珠底部两侧对称设有活动连接的第二滚珠，所述第一环形滑槽内壁设有与所述第二滚珠相匹配的第二环形滑槽，所述滚珠丝杆底部设有螺旋弹性下料架，所述螺旋弹性下料架与所述注塑口内壁底部连接。

进一步的，所述下模底部设有下模座，所述上模顶部设有上模座，所述下模座顶部于所述下模外侧设有若干个伺服电缸，所述伺服电缸与所述上模座底部固定连接，下模座对下模进行支撑，上模座对上模进行支撑，伺服电缸的伸缩调节可实现对模具的合模和开模操作，使用方便快捷。

进一步的，所述滑动架内壁设有与所述第一滚珠相匹配的第一球形槽，所述第一滚珠内壁设有与所述第二滚珠相匹配的第二球形槽，第一球形槽可对第一滚珠进行滚动支撑，可有效加强第一滚珠运动的稳定性，第二球形槽可对第二滚珠进行滚动支撑，可有效加强第二滚珠运动的稳定性。

进一步的，所述螺旋弹性下料架包括螺旋波纹管和导料管，所述螺旋波纹管设于所述导料管外侧，螺旋波纹管为螺旋弹性下料架提供弹性旋转性能，导料管在内部对注塑基料进行导引。

本发明的技术效果和优点：

1、采用本发明的原料配方所制备出的耐高温热水器壳体注塑工艺，采用特殊原料制成，注塑基料的原料中聚苯硫醚树脂中加入玻璃纤维，可有效提高热水器壳体的耐磨性能和耐冲击性能；纳米碳化硅可有效加强热水器壳体的耐磨，耐高温，耐腐蚀性能；纳米氮化硅，机械强度高，耐化学腐蚀性能好，特别是高温度强度大，并有自润滑效果，其在复合材料中形成细微的弥散相，从而大大地提高了热水器壳体的综合性能；纳米二氧化钛，可提高热水器壳体的耐热、耐光、耐候性，使塑料制品的物理化学性质得到明显改善，增强制品的机械强度，延长使用寿命，对紫外线UVA和UVB的吸收性能好，可有效吸收紫外光照，防热水器壳体受日光照射损坏，有助于防热水器壳体破裂、褪色和其它光照降解；同时纳米碳化硅、纳米氮化硅和纳米二氧化钛可分别对玻璃纤维和聚苯硫醚树脂进行复合改性处理，可进一步加强热水器壳体的耐高温性能，纳米材料的高扩散性能使得热水器壳体材料内部结构分布更加均匀，可有效避免热水器壳体发生损伤。

2、本发明通过设置上模、下模、丝杆螺母、滚珠丝杆、支撑环、弹簧和滑动架，第一滚珠沿着第一环形滑槽进行环形运动，可有效加强弹簧运动的稳定性，第二滚珠在第一滚珠底部进行滚动支撑，第二滚珠沿着第二环形滑槽进行环形运动，可有效加强第一滚珠的稳定性，同时可对第一滚珠进行限位处理，防止第一滚珠从第一环形滑槽中脱离，可进一步加强弹簧运动的稳定性，弹簧在旋转压缩之后进行回弹，可将支撑环向上旋转支撑，支撑环带动滚珠丝杆旋转向上运动，滚珠丝杆旋转向上运动，进而带动注塑基料旋转向上运动，可改变注塑基料进料时的旋转方向，同时可对注塑基料进行缓冲处理，当滚珠丝杆旋转向下运动时，注塑基料的冲击力更大，滚珠丝杆旋转向上运动时，注塑基料的冲击力变小，滚珠丝杆反复进行上下旋转运动，进而实现对注塑基料的冲击力呈规律性脉冲变化，可有效实现对注塑基料的多重脉冲式注塑处理，可有效加强热水器壳体材料内部结构分布的均匀程度，进而加强热水器壳体的耐高温性能，减少热水器壳体受到损伤。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明整体的主视图；

图2是本发明整体的主视剖面图；

图3是本发明图2中A处的放大示意图；

图4是本发明图2中B处的放大示意图；

图中：1、上模；2、下模；3、注塑口；4、输料架；5、丝杆螺母；6、滚珠丝杆；7、第一缓冲腔；8、第二缓冲腔；9、第一进料通道；10、第二进料通道；11、支撑环；12、第三缓冲腔；13、弹簧；14、滑动架；15、第一滚珠；16、第一环形滑槽；17、第二滚珠；18、第二环形滑槽；19、螺旋弹性下料架；20、下模座；21、上模座；22、伺服电缸；23、第一球形槽；24、第二球形槽。

具体实施方式

下面将结合附图与本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种耐高温热水器壳体注塑工艺，具体注塑工艺步骤如下：

步骤一：称取注塑基料的原料，所述注塑基料的原料按照重量百分比计算包括：2.95％的纳米碳化硅、2.95％的纳米氮化硅、3.05％的纳米二氧化钛、24.50％的玻璃纤维、35.80％的聚苯硫醚树脂、30.75％的有机溶剂；

步骤二：将步骤一中二分之一重量份的纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米二氧化钛和有机溶剂同时加入到步骤一中的玻璃纤维中，然后进行超声波振荡分散处理40～50min，得到复合改性玻璃纤维；

步骤三：将步骤一中剩余的纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米二氧化钛和有机溶剂同时加入到步骤一中的聚苯硫醚树脂中，然后进行超声波振荡分散处理50～60min，得到复合改性聚苯硫醚树脂；

步骤四：将步骤二中制得的复合改性玻璃纤维与步骤三中制得的复合改性聚苯硫醚树脂混合，进行加热搅拌和超声波分散处理60～70min，得到注塑基料；

步骤五：将注塑基料从注塑模具的注塑口注入，注塑过程中对注塑基料进行多重脉冲处理，注塑基料穿过注塑口填充到注塑模具内部的上模芯和下模芯之间；

步骤六：对注塑基料进行保压处理，然后对注塑基料进行冷却处理，再进行开模处理，最后将注塑成型的热水器壳体进行脱模处理，得到热水器壳体。

进一步的，所述有机溶剂为乙酸乙酯、甲苯和乙酸丁酯中的三种按照重量份比：2∶1∶2复配制成。

参照说明书1-4所示的一种耐高温热水器壳体注塑工艺使用的注塑模具，包括上模1和下模2，所述上模1活动设于所述下模2上方，所述上模顶部设有注塑口3，所述注塑口3内壁顶部设有活动连接的输料架4，所述注塑口3包括丝杆螺母5，所述丝杆螺母5与所述上模1固定连接，所述输料架4包括与所述丝杆螺母5相匹配的滚珠丝杆6，所述滚珠丝杆6内部设有第一缓冲腔7和第二缓冲腔8，所述滚珠丝杆6外壁顶部于所述第一缓冲腔7上方开设有第一进料通道9，所述第一缓冲腔7和所述第二缓冲腔8之间设有第二进料通道10，所述滚珠丝杆6外壁底部设有支撑环11，所述上模1内壁设有与所述支撑环11相匹配的第三缓冲腔12，所述支撑环11底部设有若干个弹簧13，所述弹簧13底部设有滑动架14，所述滑动架14底部设有活动连接的第一滚珠15，所述第三缓冲腔12底部内壁设有与所述第一滚珠15相匹配的第一环形滑槽16，所述第一滚珠15底部两侧对称设有活动连接的第二滚珠17，所述第一环形滑槽16内壁设有与所述第二滚珠17相匹配的第二环形滑槽18，所述滚珠丝杆6底部设有螺旋弹性下料架19，所述螺旋弹性下料架19与所述注塑口3内壁底部连接。

进一步的，所述下模2底部设有下模座20，所述上模1顶部设有上模座21，所述下模座20顶部于所述下模2外侧设有若干个伺服电缸22，所述伺服电缸22与所述上模座21底部固定连接，下模座20对下模2进行支撑，上模座21对上模1进行支撑，伺服电缸22的伸缩调节可实现对模具的合模和开模操作，使用方便快捷。

进一步的，所述滑动架14内壁设有与所述第一滚珠15相匹配的第一球形槽23，所述第一滚珠15内壁设有与所述第二滚珠17相匹配的第二球形槽24，第一球形槽23可对第一滚珠15进行滚动支撑，可有效加强第一滚珠15运动的稳定性，第二球形槽24可对第二滚珠17进行滚动支撑，可有效加强第二滚珠17运动的稳定性。

进一步的，所述螺旋弹性下料架19包括螺旋波纹管和导料管，所述螺旋波纹管设于所述导料管外侧，螺旋波纹管为螺旋弹性下料架19提供弹性旋转性能，导料管在内部对注塑基料进行导引。

实施方式具体为：在步骤一中称取原料；在步骤二中对玻璃纤维进行复合改性处理；在步骤三中对聚苯硫醚树脂进行复合改性处理；在步骤四中搅拌超声处理，制得注浆基料；在步骤五和步骤六将注塑基料注入到注塑模具中，注塑基料通过注塑口3进入到输料架4中，注塑基料从滚珠丝杆6的第一进料通道9进入到第一缓冲腔7内部，第一缓冲腔7内部的注塑基料从第二进料通道10进入到第二缓冲腔8内部，第二缓冲腔8内部的注塑基料穿过螺旋弹性下料架19向上模1和下模2之间的成型腔注塑，当注塑基料进入到第一缓冲腔7和第二缓冲腔8内部时，滚珠丝杆6受到注塑基料的重力作用和注塑基料的冲击力综合作用下向下运动，滚珠丝杆6与丝杆螺母5相互配合工作，使得滚珠丝杆6旋转向下运动，进而实现对注塑基料的旋转向下输送，在滚珠丝杆6旋转向下运动过程中，支撑环11随着滚珠丝杆6旋转向下运动，支撑环11将弹簧13向下压，弹簧13压缩，同时弹簧13底部的滑动架14对弹簧13进行滑动支撑，保证弹簧13可随着支撑环11旋转，滑动架14底部的第一滚珠15进行转动，第一滚珠15沿着第一环形滑槽16进行环形运动，可有效加强弹簧13运动的稳定性，第二滚珠17在第一滚珠15底部进行滚动支撑，第二滚珠17沿着第二环形滑槽18进行环形运动，可有效加强第一滚珠15的稳定性，同时可对第一滚珠15进行限位处理，防止第一滚珠15从第一环形滑槽16中脱离，可进一步加强弹簧13运动的稳定性，弹簧13在旋转压缩之后进行回弹，可将支撑环11向上旋转支撑，支撑环11带动滚珠丝杆6旋转向上运动，滚珠丝杆6旋转向上运动，进而带动注塑基料旋转向上运动，可改变注塑基料进料时的旋转方向，同时可对注塑基料进行缓冲处理，当滚珠丝杆6旋转向下运动时，注塑基料的冲击力更大，滚珠丝杆6旋转向上运动时，注塑基料的冲击力变小，滚珠丝杆6反复进行上下旋转运动，进而实现对注塑基料的冲击力呈规律性脉冲变化，可有效实现对注塑基料的多重脉冲式注塑处理，可有效加强热水器壳体材料内部结构分布的均匀程度，进而加强热水器壳体的耐高温性能，减少热水器壳体受到损伤；注塑基料的原料中聚苯硫醚树脂，结晶度高、难燃、热稳定性好、机械强度较高、电性能优良等优点，具有优异的热稳定性、耐磨性、抗蠕变性、在宽范围（温度、湿度、频率）内有极佳的机械性能和电性能，介电量数小、介电损耗低的树脂，在聚苯硫醚树脂中加入玻璃纤维，可有效提高热水器壳体的耐磨性能和耐冲击性能；纳米碳化硅，具有纯度高、粒径分布范围小、高比表面积；纳米碳化硅具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、硬度高，可有效加强热水器壳体的耐磨，耐高温，耐腐蚀性能；纳米氮化硅，机械强度高，耐化学腐蚀性能好，特别是高温度强度大，并有自润滑效果，其在复合材料中形成细微的弥散相，从而大大地提高了热水器壳体的综合性能；纳米二氧化钛，可提高热水器壳体的耐热、耐光、耐候性，使塑料制品的物理化学性质得到明显改善，增强制品的机械强度，延长使用寿命，对紫外线UVA和UVB的吸收性能好，可有效吸收紫外光照，防热水器壳体受日光照射损坏，有助于防热水器壳体破裂、褪色和其它光照降解；同时纳米碳化硅、纳米氮化硅和纳米二氧化钛可分别对玻璃纤维和聚苯硫醚树脂进行复合改性处理，可进一步加强热水器壳体的耐高温性能，纳米材料的高扩散性能使得热水器壳体材料内部结构分布更加均匀，可有效避免热水器壳体发生损伤。

本发明工作原理：

参照说明书附图1-4，本发明采用特殊原料制成，注塑基料的原料中聚苯硫醚树脂中加入玻璃纤维，可有效提高热水器壳体的耐磨性能和耐冲击性能；同时纳米碳化硅、纳米氮化硅和纳米二氧化钛可分别对玻璃纤维和聚苯硫醚树脂进行复合改性处理，可进一步加强热水器壳体的耐高温性能，纳米材料的高扩散性能使得热水器壳体材料内部结构分布更加均匀，可有效避免热水器壳体发生损伤；通过设置上模1、下模2、丝杆螺母5、滚珠丝杆6、支撑环11、弹簧13和滑动架14，可实现对注塑基料的冲击力呈规律性脉冲变化，可有效实现对注塑基料的多重脉冲式注塑处理，可有效加强热水器壳体材料内部结构分布的均匀程度，进而加强热水器壳体的耐高温性能，减少热水器壳体受到损伤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。