发泡成型模具

第9章发泡成型模具泡沫塑料是以树脂为基础内部含有无数微小气孔的塑料，又称为多孔性塑料。采用不同的树脂和发泡方法可制成性能各异的泡沫塑料。它具有质轻、防震、防潮、隔热与吸音等优点，在塑料工业中占有特殊的地位。泡沫塑料的发泡方法大致有三种：物理发泡法、化学发泡法、机械发泡法。三种发泡方法的共同点是：待发泡聚合物或复合物必须处于液态或粘度在一定范围内的塑性状态；泡孔的形成是依靠添加能产生泡沫结构的固体、液体或气体发泡剂，或者几种物质混合的发泡剂。针对某种聚合物，应根据其性质，选择适宜的发泡法与发泡剂，才能制成合格的泡沫塑料。9．1概述9．2可发性聚苯乙烯泡沫塑料的生产过程可发性聚苯乙烯是由聚苯乙烯与发泡剂所组成的半透明珠状物。发泡剂为正丁烷、戊烷、庚烷、石油醚或二氯二氟甲烷等，最常用的是戊烷与石油醚。市售的可发性聚苯乙烯，发泡剂含量约6%，表观密度680g／L，珠粒直径0.25～2mm。应用可发性聚苯乙烯粒料生产泡沫塑件的过程大致如下：1.预发泡预发泡是将可发性聚苯乙烯珠粒加热，使其中发泡剂受热气化，从而使珠粒体积膨胀，以保证成型后的产品达到规定的密度及其均匀性。预发泡分间歇法与连续法两种，其加热设备可使用红外线灯、水浴或蒸汽加热器。实际在生产上大都采用连续法，其主要设备为连续蒸汽预发泡机。真空预发泡法优点是密度的调节与控制简单易行，节省原料，缩短或去除陈化时间，缩短模塑周期，避免发泡机内结块，塑件密度小且较均匀。2.熟化预发泡后的珠粒需要贮存一段时间，吸收空气进行熟化，防止成型后的收缩。通常熟化在大型料仓或开口容器中进行，熟化温度一般控制在22～26℃，熟化时间根据容量要求、珠粒形状与空气条件等而定，一般在室温下为8～lOh。3.成型常用的成型方法是蒸汽加热模压法与挤出法。（1）蒸汽加热模压法按加热方式又分为蒸缸发泡与液压机直接通蒸汽发泡两种。①蒸缸发泡法适宜生产小型、薄壁与形状复杂的塑件，即将预胀物填满模具后放入蒸缸中，然后通蒸汽加热成型。蒸汽压力与加热时间应视塑件大小与厚度而定，一般为0.05～0.10MPa，10～50min。模内预胀物受热软化，经膨胀互相熔接而成整体，冷却脱模即制得泡沫塑料产品。此法所用模具简单，但工人劳动强度较大，难于实现机械与自动化生产，如图图9-1（a）所示。图9-1模压发泡成型模具1-气孔2-上气室3-型芯4-加料管5-模框6-下气室②液压机直接通蒸汽发泡法适宜生产厚度较大的泡沫板材。成型时常用气送法将粒料加入液压机上的模具中。模具开有若干个0.1～O.4mm的通气孔(或槽)，当模具型腔装满预胀物后，直接通入O.1～O.2MPa的蒸汽，并使温度升至11O℃左右，此时模内预胀物膨胀并粘接成整体。关闭蒸汽，保持一定时间(1～2min)，通水冷却后脱模。此发泡法的优点是塑化时间短、冷却定型快、塑件内珠粒熔接良好、质量稳定、生产效率高，能实现机械化与自动化生产,如图9-1（b）所示。（2）挤出发泡成型法挤出发泡成型法适宜生产片材和薄膜。图9-2所示为可发性聚苯乙烯泡沫塑料纸的挤出吹塑过程。图9-2可发性泡沫塑料纸的生产过程1-挤出机2-机头3-泡沫塑料纸4-卷筒9．3可发性聚苯乙烯泡沫塑料模具1.可发性聚苯乙烯泡沫塑料典型模具（1）图9-3所示为成型某防震包装用发泡体的模具，用于水平开模式的发泡成型设备。图9-3水平开模模具结构1-阴模体2-进料管3-阴模腔壁4-螺钉5，14-蒸汽进口6-阳模体7，12-压缩空气进口8-阳模底板9-模座10，11-冷水出口13-阴模底板（2）图9-4所示为板材手动蒸箱压模，一次可成型三块板材，模套由件5和件8组成，并通过件12连接。图9-4板材手动蒸箱压模1-铰链螺栓2-螺母3-上模板4-隔板5-模套6-下模板7-螺母8-模套组合件9-螺母10-销11-轴12-长螺栓（3）图9-5为包装盒机动发泡模，使用卧式泡沫塑料成型机。图9-5包装盒机动发泡模1，4，12，15-螺钉2-回汽水管3，5-定模汽室板6-料塞7-挡销8-动模汽室板9，17-密封环10-成型套11-外套13，14-型芯16-料套2.由于模具原因而使制品出现的缺陷(1)发泡时胀模(2)填充不足(3)发泡不完全(4)脱模时局部膨胀或变形(5)脱模时有冷却水从型腔中喷出(6)脱模困难9.4低发泡注射成型模1.低发泡注射成型模具基本结构低发泡注射成型模的基本结构与普通注射成型模具基本相同，其设计方法也与注射成型模具极为类似。由于发泡材料的物理性质与非发泡料材有所不同，因此在个别部位的设计上有其特殊要求：（1）浇注系统（2）型腔排气（3）冷却系统（4）脱模机构（5）型腔数2.模具设计时的注意事项（1）成型收缩率发泡材料由于在成型时体积膨胀，所以其成型收缩率要比同一种材料的非发泡材小。其实际收缩率随发泡物质的种类不同、在料筒中停留的时间不同、注射时的料温不同、注射压力和注射速度的大小不同，以及型腔的复杂程度不同而有所不同，有时甚至于不收缩。（2）浇口的位置和数量与发泡率的关系发泡成型品多用于装饰性外观件，一般要求外观良好，发泡均匀。浇口位置和数目对其有较大影响，一般地认为使用多点浇口、短流程、小的浇口截面尺寸效果较好。3.普通注射机低发泡注射成型在普通注射机上也可以进行低发泡注射成型。一般有两种方法：一是减量注射法，二是瞬间开模注射法。两种方法都必须对原有模具进行适当改造。改造的内容如下：（1）增加排气通路把原来分型面上的排气槽增加，把通过拼缝和推杆排气的气隙增大。（2）增加推杆数量在试模后观察，发现有推杆处受力过大的现象时，再适当增加推杆数量，或加大推杆直径。（3）加强冷却水流量。