[发明专利]节能高效的发泡成型模具

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑性发泡塑料粒子的发泡成型模具，尤其是涉及一种节能高效的发泡成型模具。

背景技术

以聚苯乙烯发泡塑料为代表的应用在热塑性发泡塑料模内成型发泡的可发泡性热塑性塑料粒子，将其先预发泡到所要求的发泡倍率后，再将该热塑性成型发泡塑料粒子导入到成型模具内，随后导入蒸汽加热软化膨胀二次发泡，待该预发泡热塑性塑料粒子发泡融着充满整个成型室后，接着冷却整个模具，待成型品温度降低到可脱模温度后，脱模取出所希望的发泡成型品的方法，就是一般俗称的热塑性发泡塑料发泡成型。

以上成型工艺所用的发泡模具包括凹模、凸模等部分。凹模固定在发泡成型机的固定模板上面，另一边凸模固定在发泡成型机的移动模板上，凸模随着成型机的液压推杆带动移模底板一起移动，成型发泡时，凹模和凸模合并在一起，凹模型芯和凸模型芯互相嵌合在一起，形成一个中空的成型腔，然后热塑性发泡塑料粒子借由料枪被充填在该成型腔中。凹模型芯和凸模型芯的背面侧就被设计为各自的蒸汽室，蒸汽室是由各自的模框、各自的型芯安装板及各自的背板所组成。蒸汽室上设计有各自的蒸汽流入口及冷却水进口，而冷却水进口在蒸汽室内设置有冷却水进水管，冷却水进水管上还设置树枝状的众多延伸的冷却水分布小管，冷却水分布小管间隔均匀的分布，并且，冷却水分布小管的末端还设置有冷却水喷头，用以将冷却水雾状喷射到各自面对的型芯。在蒸汽室的下方，设计有排放口，各自型芯设置有防止发泡膨胀导致型芯变形的顶柱若干只，凹模并设置有将热塑性可发泡塑料粒子导入成型腔内的料枪若干只及协助将冷却后定型的成型品顶出成型腔的推杆若干只。

在上述已合模的发泡成型模具中，热塑性发泡粒子经由料枪被注射到成型腔中，然后蒸汽经由蒸汽流入口导入蒸汽室中，再经由型芯上密布的气眼流入到成型腔中，将热塑性发泡塑料粒子加热到粒子软化膨胀熔融，充满整个成型腔中，形成所要求的成型体形状。接着冷却水进水管将冷却水导入，经由喷头均匀喷洒在型芯的背面，将成型腔中的成型体冷却。若有必要的话，也可将模具抽真空降压蒸发加速冷却。冷却结束后，凹模及凸模开模分离，将所要求的成型体由模具中取出。

但是，在上述所描述的成型工艺中，被导入到发泡模具中的蒸汽，在将成型腔内的热塑性发泡塑料粒子加热的同时，也同时加热整个模具，也就是说，形成蒸汽室的型芯，以及各自的模框、各自的型芯安装板及各自的背板也同时被蒸汽加热了。而后，成型腔内的成型体在被蒸汽室内的喷头用冷却水冷却的同时，型芯和各自的模框和各自的型芯安装板及各自的背板也同时被冷却了，而在这些被加热冷却的构件中，除了型芯以外，都和成型体的品质没有重要的直接关系。

于是，加热升温和冷却降温的反复操作过程中，蒸汽的大部分热能，就被当做无用的能源给消耗掉了。所以，生产热塑性发泡塑料成型体所消耗的蒸汽，只有非常小的部分是实际使用在加热产品上，大部分的蒸汽就被如上所述的被消耗在无谓的加热模具，蒸汽、冷却、排水配管，然后以热水的方式经由排放口浪费掉了；而且，这些模具，蒸汽、冷却、排水配管的加热冷却又需要消耗大量时间，间接造成了成型时间的拉长，生产效率降低。所以，这是热塑性发泡塑料成型体的生产工艺中存在的一个大问题。

因此，研究人员对此问题进行多年的研究，主要有以下这么几种解决方式：

1、早期的解决方式是，对和发泡成型品品质无关的蒸汽室内面，利用3～9mm左右的橡胶衬胶施工，提高隔热性，降低无谓的加热及冷却所造成的能源浪费。而橡胶衬里的材料，又以相对便宜，易加工的丁基橡胶(IIR)为主。但是，这种方式的缺点是：丁基橡胶的最高使用温度为100～120℃左右，而以eps发泡聚苯乙烯为例，其成型所需要的蒸汽最高温度为110℃左右，已经快接近丁基橡胶的使用温度上限，经过一段时间的反复加热冷却，不可避免的会出现老化，剥离的现象。而针对发泡熔融温度更高的发泡材料，例如发泡聚丙烯(EPP)，其熔融的蒸汽温度为150℃前后，远远超过丁基橡胶使用温度的上限，结果导致丁基橡胶衬里隔热层更提早老化，剥离，隔热效果大幅降低。而剥离脱落的丁基橡胶会堵塞在排放口内，或者老化粉化的丁基橡胶，会堵塞在型芯的气眼上，或者随着蒸汽黏附在白色成型品的表面上，造成成型品品质降低。这些都是存在业界已久难以解决的难点。另外，橡胶衬里，是一门需要专业人员的技术，施工成本高，导致发泡模具橡胶衬里隔热层的成本居高不下，加上易老化的缺点，使用并不普遍。于是，业界一直在寻求低成本，易施工，寿命长的新的解决方案。