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TWI607848B - High temperature hot press molding machine - Google Patents

High temperature hot press molding machine Download PDF

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TWI607848B
TWI607848B TW105136379A TW105136379A TWI607848B TW I607848 B TWI607848 B TW I607848B TW 105136379 A TW105136379 A TW 105136379A TW 105136379 A TW105136379 A TW 105136379A TW I607848 B TWI607848 B TW I607848B
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Description

高溫熱壓成型機
本發明是有關於一種高溫熱壓成型機，特別是指一種在真空環境下操作的高溫熱壓成型機。
參閱圖1，一種中華民國證書號數第M360124號專利所公開之熱壓成型機1包含一下模座11、可升降移動且與該下模座11對合的一上模座12，及覆蓋該下模座11、該上模座12而形成一真空空間的一框罩13。藉此，當該下模座11或該上模座12受熱及受壓時，就可以對設置在該上模座12與該下模座11間的物件(圖未示)進行加熱、加壓的程序。
前述真空環境雖然有助於加熱、加壓的物件產生結構變化或進行化學反應，惟，真空環境下的熱輻射與熱傳導，會導致該上模座12、或該下模座11、或其它鄰接該上模座12、或該下模座11的組件，因為高溫而損傷，以致於前述熱壓成型機1的耐熱極限溫度一般約在400℃左右，且受限於前述耐熱極限溫度，而無法長時間進行加熱、加壓的程序，以致於無法適用於需要在高溫、高壓操作下才能產生結構變化或進行化學反應的材料，例如需要500℃以上才能熱裂解的非石墨化碳材。
因此，本發明的目的，即在提供一種能夠大幅提升加熱溫度及加熱、加壓時間的高溫熱壓成型機。
於是，本發明高溫熱壓成型機，包含一模具單元、一加熱單元、一斷熱單元、一散熱單元、一冷卻單元，及一真空單元。
該模具單元包括沿一軸線方向相互對合且界定出一模穴的二模具。
該加熱單元安裝在其中一模具內，且用於產生熱能。
該斷熱單元包括環繞該軸線而包覆模具單元且阻隔熱能沿該模具單元一周側向外輻射的一斷熱環體，及設置在該等模具二相反側且阻隔熱能沿該軸線方向傳導的二斷熱層。
該散熱單元包括設置在該等斷熱層二相反側且沿該軸線方向移除熱能的二散熱層。
該冷卻單元包括設置在該等散熱層二相反側且沿該軸線方向移除熱能的二冷卻層。
該真空單元覆蓋該模具單元、該加熱單元、該斷熱單元與該散熱單元而形成一真空空間。
本發明之功效在於：在真空環境下，利用該斷熱單元將熱能區隔在鄰近該模穴的一熱區，確保在高溫狀態下，該等模具與鄰接該等模具的其它構造不會損傷，且在整體不會因為高熱而損傷的情形下，能夠大幅提升加熱溫度及加熱、加壓時間，而突破長久以來的溫度限制。
參閱圖2、圖3，本發明高溫熱壓成型機之一實施例，包含一機台2、一模具單元3、一加熱單元4、一斷熱單元5、一散熱單元6、一冷卻單元7、一真空單元8，及一驅動單元8。
該機台2包括上、下相間隔的一上座21與一下座22、串接該上座21與該下座22的一四支架23，及沿一軸線X方向由該上座21相對該下座22延伸的一支桿24。
該模具單元3包括沿該軸線X方向相互對合且界定出一模穴30的二模具31、32。該等模具31、32在本實施例可以是氧化鋯材料、或不锈鋼材料。
該加熱單元4安裝在該模具單元3之模具32內，且用於產生熱能。
該斷熱單元5包括環繞該軸線X而包覆模具單元3的一斷熱環體51，及分別設置在該等模具31、32二相反側與該等散熱層61、62間的二斷熱層52、53。該斷熱環體51在本實施例是一種防火棉材料。該等斷熱層52、53能夠沿該軸線X方向穿置在該斷熱環體51內，且在本實施例分別是一種氧化鋯材料或雲母材料。值得說明的是，該斷熱環體51之一內周面511與每一斷熱層52、53之一外周面521、531的間距小於1公分。
該散熱單元6包括設置在該等斷熱層52、53二相反側且沿該軸線X方向移除熱能的二散熱層61、62。該等散熱層61、62還用於分別載置該等模具31、32，使每一斷熱層52、53設置在每一散熱層61、62與每一模具31、32間。另外，該散熱層61與該機台2之支桿24一端連接。
該冷卻單元7包括設置在該等散熱層61、62二相反側且沿該軸線X方向移除熱能的二冷卻層71、72。在本實施例中，該等冷卻層71、72是由冷卻管所構成的水盤。
該真空單元8覆蓋該模具單元3、該加熱單元4與該斷熱單元5而形成一真空空間80。
該驅動單元9包括一模壓驅動裝置91，及一真空驅動裝置92。該模壓驅動裝置91用於驅動該冷卻層72、該散熱層62連同該模具32在遠離該模具31的一脫模位置(如圖4)，及與該模具31對合的一閉模位置(如圖5)間位移。該真空驅動裝置92用於驅動該真空單元8依循該支桿24在開放該模具單元3的一常態位置(如圖2)，及覆蓋該模具單元3、該加熱單元4、該斷熱單元5、該散熱單元6、該冷卻單元7而形成該真空空間80的一真空位置(如圖5、圖6)間位移。
參閱圖4、圖5，及圖6，當該模具31、32位於該閉模位置、該真空單元8位於該真空位置，而形成真空狀態，且透過該加熱單元4、該模壓驅動裝置91進行加熱、加壓作業時，該斷熱環體51會阻隔熱能沿該等模具31、32之一周側向外輻射至該真空空間80內，同時，該等斷熱層52、53會阻隔熱能沿該軸線X方向傳導至該散熱層61、62。藉此，該斷熱環體51與該等模具31、32會界定出範圍涵蓋該模穴30且如附件1、2之紅色色系區域所呈現的一熱區。
值得說明的是，該熱區的最高溫度介於200℃~1700℃，且該熱區沿該軸線X方向之斷面積與該模穴30沿該軸線X方向之斷面積比例小於200%，該熱區沿垂直該軸線X方向之斷面積與該模穴30沿垂直該軸線方向之斷面積比例小於100%。
另外，如附件1、2之藍色色系區域所示，在成功阻隔熱能由熱區向外輻射或傳導後，每一相鄰之斷熱層52、53與散熱層61、62間的最高溫度小於400℃，每一相鄰之散熱層61、62與冷卻層71、72間的最高溫度小於100℃。
參閱圖5、圖6，及配合附件1、2所示，以該等模具31、32為氧化鋯材料，且加熱至900℃為例，可以發現，附件1、2之紅色色系區域所呈現的熱區溫度約為730℃，藍色色系區域所呈現的溫度約為160℃，明顯低於400℃的耐熱極限溫度。
經由以上的說明，可將本實施例的優點歸納如下：
本發明能夠在真空環境下，利用該斷熱單元5將熱能區隔在鄰近該模穴30的一熱區，確保在高溫狀態下，該等模具31、32與鄰接該等模具31、32的散熱層61、62或其它構造不會損傷，且在整體不會因為高熱而損傷的情形下，能夠大幅提升加熱溫度及加熱、加壓時間，而突破長久以來的溫度限制。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
2‧‧‧機台
21‧‧‧上座
22‧‧‧下座
23‧‧‧支架
24‧‧‧支桿
3‧‧‧模具單元
30‧‧‧模穴
31‧‧‧模具
32‧‧‧模具
4‧‧‧加熱單元
5‧‧‧斷熱單元
51‧‧‧斷熱環體
511‧‧‧內周面
52‧‧‧斷熱層
521‧‧‧外周面
53‧‧‧斷熱層
531‧‧‧外周面
6‧‧‧散熱單元
61‧‧‧散熱層
62‧‧‧散熱層
7‧‧‧冷卻單元
71‧‧‧冷卻層
72‧‧‧冷卻層
8‧‧‧真空單元
80‧‧‧真空空間
9‧‧‧驅動單元
91‧‧‧模壓驅動裝置
92‧‧‧真空驅動裝置
X‧‧‧軸線
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一示意圖，說明中華民國證書號數第M360124號專利； 圖2是一前視圖，說明本發明高溫熱壓成型機的一實施例； 圖3是該實施例中一模具單元、一加熱單元、一斷熱單元，及一真空單元的一剖面分解圖； 圖4是該實施例中二模具對合前的一組合剖面圖； 圖5是該實施例中二模具對合後的一組合剖面圖；及 圖6是沿圖5之剖線Ⅵ-Ⅵ方向剖視的一剖面圖。
3‧‧‧模具單元
30‧‧‧模穴
31‧‧‧模具
32‧‧‧模具
4‧‧‧加熱單元
5‧‧‧斷熱單元
51‧‧‧斷熱環體
53‧‧‧斷熱層
531‧‧‧外周面
6‧‧‧散熱單元
61‧‧‧散熱層
62‧‧‧散熱層
7‧‧‧冷卻單元
71‧‧‧冷卻層
511‧‧‧內周面
52‧‧‧斷熱層
521‧‧‧外周面
72‧‧‧冷卻層
8‧‧‧真空單元

Claims (10)

  1. 一種高溫熱壓成型機，包含： 一模具單元，包括沿一軸線方向相互對合且界定出一模穴的二模具； 一加熱單元，安裝在其中一模具內，且用於產生熱能； 一斷熱單元，包括環繞該軸線而包覆模具單元且阻隔熱能沿該模具單元一周側向外輻射的一斷熱環體，及設置在該等模具二相反側且阻隔熱能沿該軸線方向傳導的二斷熱層； 一散熱單元，包括設置在該等斷熱層二相反側且沿該軸線方向移除熱能的二散熱層； 一冷卻單元，包括設置在該等散熱層二相反側且沿該軸線方向移除熱能的二冷卻層；及 一真空單元，覆蓋該模具單元、該加熱單元、該斷熱單元與該散熱單元而形成一真空空間。
  2. 如請求項1所述的高溫熱壓成型機，其中，該散熱單元的該等散熱層還用於分別載置該等模具，使每一斷熱層設置在每一散熱層與每一模具間。
  3. 如請求項2所述的高溫熱壓成型機，還包含一驅動單元，該驅動單元包括驅動其中一模具的一模壓驅動裝置，及驅動該真空單元的至少一真空驅動裝置。
  4. 如請求項1所述的高溫熱壓成型機，其中，該斷熱單元之該等斷熱層、該斷熱環體與該等模具界定出範圍涵蓋該模穴的一熱區。
  5. 如請求項4所述的高溫熱壓成型機，其中，該熱區的最高溫度介於200℃~1700℃。
  6. 如請求項4所述的高溫熱壓成型機，其中，該熱區沿該軸線方向之斷面積與該模穴沿該軸線方向之斷面積比例小於200%。
  7. 如請求項4所述的高溫熱壓成型機，其中，該熱區沿垂直該軸線方向之斷面積與該模穴沿垂直該軸線方向之斷面積比例小於100%。
  8. 如請求項4所述的高溫熱壓成型機，其中，該等斷熱層沿該軸線方向穿置在該斷熱環體內。
  9. 如請求項8所述的高溫熱壓成型機，其中，該斷熱環體之一內周面與每一斷熱層之一外周面的間距小於1公分。
  10. 如請求項1所述的高溫熱壓成型機，其中，每一相鄰之斷熱層與散熱層間的最高溫度小於400℃，每一相鄰之散熱層與冷卻層間的最高溫度小於100℃。
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