阅读说明：本技术 一种新型蒸汽发泡模具及发泡方法 (Novel steam foaming mold and foaming method ) 是由 迟兴帅 吕冬 余瑶 吴景深 于 2019-01-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型蒸汽发泡模具,其包括上模组件、下模组件、上模组件和下模组件围成的型腔,该上模组件包括上模盖板和透气钢上模芯,该透气钢上模芯与型腔的上表面接触,透气钢上模芯与上模盖板围成上模空腔；上模组件还包括开口,开口的一端与上模空腔连通,另一端连接至抽真空装置。在上模空腔中设置热传导装置,该热传导装置紧贴透气钢上模芯的上表面。本发明还公开一种利用该蒸汽发泡模具的发泡方法。本发明的蒸汽发泡模具生产制作出的产品具有平滑的上表面,热蒸汽流通性好,型腔内发泡珠粒受热更均匀,能更好地控制蒸汽孔的排气量和排气顺序,从而有利于更好地控制型腔内发泡珠粒的发泡过程。(The invention discloses a novel steam foaming mold which comprises an upper mold component, a lower mold component, and a cavity formed by the upper mold component and the lower mold component in a surrounding manner, wherein the upper mold component comprises an upper mold cover plate and a breathable steel upper mold core, the breathable steel upper mold core is contacted with the upper surface of the cavity, and the breathable steel upper mold core and the upper mold cover plate form an upper mold cavity in a surrounding manner; the upper die assembly further comprises an opening, one end of the opening is communicated with the upper die cavity, and the other end of the opening is connected to the vacuumizing device. And a heat conduction device is arranged in the upper die cavity and is tightly attached to the upper surface of the breathable steel upper die core. The invention also discloses a foaming method using the steam foaming mold. The product produced by the steam foaming mold has a smooth upper surface, the hot steam circulation is good, the foaming beads in the cavity are heated more uniformly, and the exhaust volume and the exhaust sequence of the steam holes can be better controlled, so that the foaming process of the foaming beads in the cavity can be better controlled.)

一种新型蒸汽发泡模具及发泡方法

技术领域

本发明涉及一种采用热蒸汽进行物理发泡的模具及发泡方法，特别地，涉及一种新型蒸汽发泡模具及发泡方法，用于生产外观平滑、受热均匀的发泡制品。

背景技术

泡沫塑料具有质轻、隔热、缓冲、绝缘、防腐、价格相对低廉等优点，因此在日用品、包装、保温、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业等领域得到广泛应用。传统发泡方式采用化学发泡剂进行发泡，但是此种发泡工艺对环境污染较大，故目前大部分生产行业采用热蒸汽物理发泡工艺，从而避免对环境造成污染，并生产制造出力学性能较高的发泡材料。但是传统物理发泡工艺，由于蒸汽发泡的工艺需要，导致传统物理发泡模具的内表面需要均匀排布可通入蒸汽的蒸汽孔，其目的是为保证蒸汽可以充分的通入到模具型腔中，并可以完全穿透型腔中的预发泡珠粒，从而对预发泡珠粒进行加热，使珠粒相互熔结，进行成型。因此从模具中取出的产品的外表面会均匀排布密集的蒸汽孔痕迹，从而导致制成的产品没有任何一个表面是平滑的。既无法满足特殊产品的表面要求，又影响产品的外观美感。如果为了达到产品中一个表面的平滑性，而直接取消模具型腔内表面对应的蒸汽孔，则会导致产品在成型过程中，受热不均匀，将会使产品产生更多的缺陷。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型蒸汽发泡模具及发泡方法，其取消了传统蒸汽发泡模具中上模芯的蒸汽透气镶件，上模芯表面光滑，从而使生产制作出的产品具有平滑的表面，且受热均匀，产品质量好。

为了实现上述目的，本发明采用下列技术方案。

本发明提供一种新型蒸汽发泡模具，包括上模组件、下模组件、上模组件和下模组件围成的型腔，该上模组件包括上模盖板和透气钢上模芯，该透气钢上模芯与型腔的上表面接触，透气钢上模芯与上模盖板围成上模空腔；上模组件还包括开口，该开口可设置在上模盖板上，开口的一端与上模空腔连通，另一端连接至抽真空装置。在上模空腔中设置热传导装置，该热传导装置紧贴透气钢上模芯的上表面，如此利用热传导加热或冷却透气钢上模芯。该透气钢上模芯基本围成型腔的上表面，该上表面指面向上模芯的一侧。透气钢为一种透气钢材，为已有的市售产品，其表面光滑。如此使得模具面向型腔上表面的表面光滑，相对现有技术中模具表面分布蒸汽孔，获得的发泡制品上表面更加光滑。通过抽真空装置，使上模空腔内部形成压强差，从而促使蒸汽流通，分布均匀，对预发泡珠粒进行均匀加热。

进一步地，热传导装置内设置有流道。可通过在流道中流动流体，比如热油或凉油的方式，来加热或冷却透气钢上模芯。

进一步地，该流道为S形。流道的S形增大流体与热传导装置的接触面积，使得导热效果更好。

进一步地，热传导装置设置有通孔，该通孔与上模空腔连通。该通孔利于热传导装置上下保持相同压力，当上模空腔成负压时，有助于使水蒸汽从透气钢上模芯的下面穿过透气钢上模芯，经过通孔进入上模空腔，使得型腔内发泡珠粒受热更均匀。较大的通孔总面积更有利于透气钢上表面充分暴露于上模空腔中，保持与上模空腔的空气流通，优选大于热传导装置表面积的二分之一。

进一步地，热传导装置为铜板。

进一步地，下模组件包括下模芯、下模盖板以及下模芯和下模盖板围成的下模空腔，下模空腔中设置有蒸汽管路，蒸汽管路的各支路分别设置有蒸汽阀门，以便于控制蒸汽孔的排气量以及排气顺序。下模芯上设置有蒸汽孔镶件，蒸汽孔镶件的一端与型腔连通，另一端连接至蒸汽管路。

进一步地，下模空腔中还设置有相互连接的冷却水管路和冷却水喷头，用于冷却下模芯。

进一步地，下模芯上还设置有与蒸汽管路连接的喷气探头。针对产品较厚位置，或者蒸汽不易流到的位置，加装喷气探头，探头一端伸入到蒸汽不易流到的位置，另一端与蒸汽管路连接，从而辅助蒸汽流通，使通入到模具型腔中的热蒸汽可以根据生产需要，达到可控程度，确保蒸汽可以均匀，且完全加热型腔中的预发泡珠粒。

本发明还提供一种利用上述蒸汽发泡模具的发泡方法，包括下列步骤：

加料：将待发泡原料添加到型腔中，合模；

通蒸汽：将开口与抽真空装置连接，启动抽真空装置，向型腔通入热蒸汽；同时，加热热传导装置，对透气钢上模芯进行加热；

保压：关闭开口和抽真空装置，保压；

冷却：卸掉型腔中的压力，通过冷却水冷却下模芯上，同时冷却热传导装置，由此冷却透气钢上模芯；

脱模。

进一步地，在上述保压的步骤后，还包括步骤：向上模组件纵向加压，使得上模具组件向下行进，使合模间隙缩小；同时，加热透气钢上模芯，进行进一步保压。根据不同的原料，可以设定不同的加热温度、加热速率以及保温时间。之后继续进行上述的冷却和脱模步骤。如此可改变发泡产品表面结皮厚度并提高光滑度。

本发明的有益效果

(1)采用透气钢上模芯取代传统的设置蒸汽孔镶件的上模芯，获得无蒸汽孔的光滑表面，从而使生产制作出的产品具有平滑的上表面。

(2)热蒸汽流通性好，型腔内发泡珠粒受热更均匀。

(3)能更好地控制蒸汽孔的排气量和排气顺序，从而有利于更好地控制型腔内发泡珠粒的发泡过程。

附图说明

图1为本发明的实施例的蒸汽发泡模具的上模组件的剖面图；

图2为本发明的实施例的蒸汽发泡模具的上模组件的另一剖面图；

图3为本发明的实施例的蒸汽发泡模具的下模组件的剖面图；

图4为本发明的实施例的合模后的蒸汽发泡模具的剖面图。

其中：

1—上模组件

2—下模组件

3—型腔

4—上模盖板

5—透气钢上模芯

6—上模空腔

7—开口

8—铜板

9—流道

10—通孔

11—下模盖板

12—下模芯

13—下模空腔

14—蒸汽管路

15—蒸汽阀门

16—蒸汽孔镶件

17—冷却水管路

18—排水阀门

19—排压阀

20—合模间隙

21—密封条

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细说明。

如图1-4所示，一种新型蒸汽发泡模具包括上模组件1、下模组件2、上模组件和下模组件围成的型腔3，该上模组件1包括上模盖板4、透气钢上模芯5以及透气钢上模芯5与上模盖板4围成上模空腔6，该透气钢上模芯5与型腔3的上表面接触，其贴近型腔3的表面的光滑度为Ra<0.2。在上模盖板4上设置开口7，开口7的一端与上模空腔6连通，另一端连接至真空泵(未示出)。在上模空腔6中紧贴透气钢上模芯5的上表面设置有铜板8，其作为热传导装置利用热传导加热或冷却透气钢上模芯5。铜板8内设置有S形流道9和通孔10。该通孔10与上模空腔6连通，其开孔面积为铜板8的表面积的三分之二。本领域技术人员均应知晓该通孔10的设置要避开流道9。

下模组件2包括下模盖板11、下模芯12以及下模芯12和下模盖板11围成的下模空腔13，下模空腔13中设置有蒸汽管路14，蒸汽管路14的各支路分别设置有蒸汽阀门15，以便于控制蒸汽孔的排气量以及排气顺序。下模芯12上设置有蒸汽孔镶件16和喷气探头(未示出)，蒸汽孔镶件16的一端与型腔3连通，另一端连接至蒸汽管路14，喷气探头一端连接至蒸汽管路14。下模空腔13中还设置有相互连接的冷却水管路17和冷却水喷头。

下面详细介绍发泡的具体过程，发泡的工艺流程为：加料、通蒸汽、保压、冷却、脱模。

加料：将预发泡好的发泡珠粒添加到型腔3中，合模，合模位置根据产品厚度要求而定，调节合模间隙20。

通蒸汽：将开口7与真空泵连接，启动真空泵，使透气钢上模芯5以上的上模空腔6均处于负压状态，透气钢上模芯5上下的上模空腔6和型腔3之间产生压强差，促使空气从型腔3穿过透气钢上模芯5到达上模空腔，并经过通孔10最终由真空泵排到收集器中。与此同时，在各支路蒸汽阀门15的控制下，加热蒸汽从下模空腔13内部排布的蒸汽管路14依次经过蒸汽孔镶件16和喷气探头排入到型腔3中，并穿过透气钢上模芯5进入上模空腔。达到的效果为型腔3中的空气完全排尽，热蒸汽通过下模芯12排入到型腔3中，使得热蒸汽穿透型腔3中的预发泡珠粒，对预发泡珠粒进行加热。同时，采用急冷急热设备，比如模温机，向铜板8的流道9中通入热油，对透气钢上模芯5进行加热。

保压：热蒸汽填充到型腔3后，关闭真空泵和开口7，同时关闭下模空腔13中的冷却水管路17，并采用密封条21在模具连接处进行密封。确保上下模具合模后，上模空腔6、下模空腔13、型腔3均处于相同密闭环境中。控制与蒸汽管路14连接的蒸汽发生设备(未示出)继续放出热蒸汽，从而向型腔3加压，当达到所需压力时，优选0.3-1.2MPa，更优选0.4mpa时，关闭蒸汽发生设备，保持恒压5分钟。

冷却：首先，开启排压阀19，将型腔3内部的压力卸掉，开启下模盖板上的排水阀门18，将下模空腔内部的冷却喷淋水排出模具。同时进行上模和下模的冷却。

下模冷却：将下模空腔13中的冷却水管路17与外界冷却水路进行连接，并通入冷却水，冷却水通过冷却水管路17，到达冷却水管路17端均匀分布的冷却水喷头，经过冷却水喷头，将冷却水喷淋到下模芯12的下表面，即与下模空腔13接触的表面，从而起到对下模和产品进行降温的要求；

上模冷却：采用急冷急热设备，比如模温机，将冷油通入到铜板8内部流道9中，利用热传递对透气钢上模芯5进行冷却。

使得透气钢上模芯5、下模芯12以及型腔3中的产品同时冷却，并降低到可脱模温度。

脱模：当透气钢上模芯5、下模芯12以及型腔3中的产品温度降低到可脱模温度后，采用液压装置，将上模具吊起，并固定，然后取出模具型腔3中的产品。

发泡成型后，还可通过调节合模间隙20以及透气钢上模芯5的温度，改变发泡产品表面结皮厚度并提高光滑度。当模具型腔3中的预发泡珠粒加热成型后，为了提高产品的表面光滑度以及力学性能，可增加发泡材料表面结皮的厚度。具体操作为：通过液压装置对上模组件1进行纵向加压，使得上模具组件1向下运行，运行距离可根据产品要求而定，向下运行距离通过合模间隙20的数值进行衡量。与此同时，对透气钢上模芯5进行加热，同样采用急冷急热设备，将加热的流体通入到铜板8的内部流道9中，根据不同的原料，可以设定不同的加热温度、加热速率以及保温时间，然后向铜板8内部的流道9通入冷流体，进行冷却，即可做出表面光滑无熔接痕且强度高的发泡材料。

应当理解，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。这里无法对所有的实施方式予以穷举，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，比如实施例的简单合并等。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或改变仍处于本发明的保护范围之列。