阅读说明：本技术 一种发泡主体及其加工方法 (Foaming main body and processing method thereof ) 是由 王伟毅 于 2020-04-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种发泡主体,包括外层,外层内部设有腔体,腔体内容纳有芯层,芯层具有多孔洞结构,孔洞内充有气体。发泡主体的外层在芯层充气微孔结构的支持下保持饱满的外形,消除注塑件在撤除注塑压力且降温冷却后产生的收缩塌陷、翘曲等现象,从而改善产品外观。此外芯层发泡结构也能有效吸收破坏力,可提高由本发泡主体制成产品的抗冲击强度,在一些产品所必需的抗跌落测试中取得更好结果。本发明还公开了该发泡主体的加工方法。(The invention discloses a foaming main body which comprises an outer layer, wherein a cavity is arranged in the outer layer, a core layer is accommodated in the cavity, the core layer is of a porous structure, and gas is filled in the pores. The outer layer of the foaming main body keeps full appearance under the support of the core layer inflation micropore structure, and the phenomena of shrinkage collapse, warping and the like generated after injection molding pressure is removed and cooling is carried out on an injection molding piece are eliminated, so that the product appearance is improved. In addition, the core layer foaming structure can also effectively absorb destructive power, can improve the impact strength of products made of the foaming main body, and obtains better results in the necessary drop resistance test of some products. The invention also discloses a processing method of the foaming main body.)

一种发泡主体及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种材料及其加工方法，更具体地说，它涉及一种发泡主体及其加工方法。

背景技术

常见注塑工艺的产品中，例如工具箱、手柄等产品，产品形状的衔接处容易出现收缩塌陷现象，为了解决这一问题，通常设计加强筋结构，但是通过加强筋方式增加了模具的设计难度以及设计成本，以及加工成本，甚至影响生产效率，因此有必要采用更合理的工艺或结构减少衔接结构处的收缩。公开号为CN203285147U的实用新型专利于2013年11月13日公开了一种开关柜手柄，包括：支撑柱，所述支撑柱包括两根分立设置的第一支撑柱和第二支撑柱；控制柱，所述控制柱设置在所述第一支撑柱及所述第二支撑柱之间，在所述控制柱内设有贯穿所述控制柱的控制腔；控制按钮，所述控制按钮设置在所述控制腔内，所述控制按钮的底部与控制机构连接；握把，所述握把的一端与所述第二支撑柱连接。在所述握把内设有多个隔离板，所述隔离板将所述握把分隔成多个腔体。在所述第一支撑柱及所述第二支撑柱底部还设有安装孔。在所述第二支撑柱与所述握把的连接处设有加强筋。该发明开关柜手柄结构设计合理，制造成本较低，操作使用较为省力、方便，使用寿命较长，适合作为开关柜的手柄使用及同类产品的结构改进。但该发明也是通过加强筋结构解决收缩塌陷的问题，因此仍存在设计成本、加工成本相对高，生产效率低的缺陷。

发明内容

现有技术中通常通过加强筋结构解决注塑件衔接结构处的收缩塌陷的问题，增加了模具设计成本及加工成本，降低了工作效率，为克服这些缺陷，本发明提供了一种能以更低成本，更易加工的方式解决注塑件衔接结构处的收缩塌陷问题的发泡主体及其加工方法。

本发明的技术方案是：一种发泡主体，包括外层，外层内部设有腔体，腔体内容纳有芯层，芯层具有多孔洞结构，孔洞内充有气体。发泡主体的外层在芯层充气微孔结构的支持下保持饱满的外形，消除注塑件在撤除注塑压力且降温冷却后产生的收缩塌陷、翘曲等现象，从而改善产品外观。此外芯层发泡结构也能有效吸收破坏力，可提高由本发泡主体制成产品的抗冲击强度，在一些产品所必需的抗跌落测试中取得更好结果。

作为优选，外层的材料与芯层的材料为同种材料。外层、芯层使用同种材料，融合性更好，这样利于外层、芯层更好地结合，保证产品的结构强度。

作为优选，所述的材料为塑性材料。塑性材料具有较强的抗冲击、抗振动能力，适于进行模锻、冲压、挤压等加工或成型。

作为优选，所述的孔洞直径为1～100微米。研究结果表明，孔径处于这一数值范围内的微孔产生的微气泡尺寸较为适中，且泡孔均匀致密，使得形成的发泡体能在膨胀度、硬度等方面取得较好平衡。

作为优选，外层厚度为1～12mm。外层厚度控制在1～12mm，可在强度、重量、成本等方面取得较好平衡。

一种所述发泡主体的加工方法，使用可形成多股流体，且多股流体可先后流入模具型腔的注塑设备，本加工方法包括以下步骤：

步骤一.在注塑设备中加入热塑材料并熔融，并注入到注塑设备的模具型腔中，形成外层成型流体；

步骤二.外层成型流体通过注入口流入模具型腔内，使模具型腔内形成由外层成型流体生成的外层；

步骤三.再次在注塑设备中加入热塑材料并熔融，并加入化学性质稳定的气体，与外层成型流体相融合形成芯层成型流体；

步骤四.芯层成型流体通过注入口流入模具型腔内，使模具型腔内形成由芯层成型流体生成的芯层，芯层置于外层内。

对比常规注塑成型技术方法，本发明加工得到的发泡主体由于内部具有气体膨胀形成的微孔，发泡主体密度降低，以更小的材料质量及可获得同样的产品体积。整体塑胶原材料使用量明显减少，制成产品时轻量化效果明显。同时整个成型过程不需要保压，产品内应力大大减少，制成品的翘曲、收缩塌陷等问题可得到明显改善。成型周期缩短也大大，模腔压力降低，成型过程能耗降低，有利于综合成本的下降。采用本发明的产品其芯层发泡结构也可有效吸收破坏力，提高产品的抗冲击强度。

作为优选，所述的气体纯度高于99.95%。同种物质具有相同的发泡倍率，气体纯度越高，发泡的均匀性更好。

作为优选，所述的注入口温度范围为170～240℃。170～240℃是综合能耗、工艺周期等因素后确定的参数范围。

作为优选，步骤二中充气压力0.1～3.0MPA。压力控制在这一范围内的气体在液态热塑材料中的扩散的速度适中，既能是操作人员方便、从容地控制发泡主体成型，又能避免充气环节对发泡主体成型过程中其它步骤造成干扰。

本发明的有益效果是：

改善产品性能和表观质量。本发明中发泡主体的外层在芯层充气微孔结构的支持下保持饱满的外形，消除注塑件在撤除注塑压力且降温冷却后产生的收缩塌陷、翘曲等现象，从而改善产品外观。芯层发泡结构能有效吸收破坏力，可提高由本发泡主体制成产品的抗冲击强度。

降低综合成本。本发明由于存在充气微孔结构，发泡主体密度降低，以更小的材料质量及可获得同样的产品体积。整体塑胶原材料使用量明显减少，制成产品时轻量化效果明显，同时成型周期缩短也大大，模腔压力降低，成型过程能耗降低，有利于综合成本的下降。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的一种断面结构示意图；

图3为本发明的一种局部结构示意图；

图4为本发明的另一种结构示意图；

图5为本发明的另一种断面结构示意图；

图6为本发明的一种加工工艺流程图；

图7为本发明的一种加工设备结构示意图。

图中，1-外层，2-芯层，3-腔体，4-进料口，5-模具型腔，6-注入口，7-料筒，8-注气装置。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1至图3、图6、图7所示，一种发泡主体，为发泡防水工具箱产品，包括外层1，外层1构成该工具箱的外壳，外层1内部设有腔体3，腔体3内容纳有芯层2，芯层2具有多孔洞结构，孔洞内充有气体，孔洞直径为1～100微米。外层1的材料与芯层2的材料为同种材料，为PP。外层1厚度均匀，为10mm。该发泡防水工具箱的边角部位及卡扣部位实心无孔洞结构，这样可避免微发泡组织对零件受力部位强度的影响。

本发泡防水工具箱在双流道发泡注塑机上注塑成型，该发泡注塑机的料筒7前端设有进料口4，料筒7中部设有注气装置8，该发泡注塑机还包括位于注入口6后端的模具，模具由动模、定模组成，动模、定模围合成模具型腔5。在该发泡注塑机上可形成两种流体，即外层成型流体、芯层成型流体，且两种流体可先后流入该发泡注塑机的模具型腔5。本发泡防水工具箱的加工包括以下步骤：

步骤一.从该发泡注塑机的进料口4加入PP料粒，在发泡注塑机的料筒7中加热熔融，并通过料筒7末端的注入口6注入到发泡注塑机的模具型腔5中，形成外层成型流体，注入口6温度控制在170℃；

步骤二. 先使外层成型流体通过注入口6流入腔体3内，降温，在模具型腔内形成不完全固化的外层1；

步骤三.再次从该发泡注塑机的进料口4加入PP料粒并熔融，且在其中充入常态下化学性质稳定的气体，本实施例中为氮气，气体纯度高于99.99%，与外层成型流体相融合形成芯层成型流体，充气时设定充气压力1.0MPA；

步骤四. 注入口6温度控制在170℃，芯层成型流体通过注入口6流入腔体3后，然后所述动模向外移动一小段距离，使模具的动模和定模稍微分开，模具型腔5扩大，模具型腔5内的塑料开始发泡膨胀芯层成型流体由芯层成型流体生成的芯层2，芯层2置于外层1内。

配合精密控制系统，精确控制外层1及芯层2的注塑时间分别为0.5s、1.5s，注塑料量分别为60g、306g，以高速射出成型。模具设计为大浇口结构，尽可能减少沿程阻力。

实测表明，如果采用常规注塑工艺生产的工具箱重量为420g，采用本加工方法制得的同尺寸发泡防水工具箱产品重量就可减轻为366g，减重12.8%。产品翘曲度从4.95%降为1.82%，零件翘曲改善63%。注塑峰值压力低至50MPa，且无需保压，锁模力下降50%，生产节拍缩短12%。由于采用芯层微发泡结构，本发泡防水工具箱产品抗跌落性能提高87.5%。实现了提高产品质量同时降低产品生产能耗的目标。

实施例2：

如图4、图5所示，发泡主体为发泡水平尺产品，外层1的材料与芯层2的材料均为PA尼龙。步骤二中所述的气体为二氧化碳，且纯度为99.98%，充气压力为0.8MPA。注入口温度为222℃。配合精密控制系统，精确控制注塑件外层及微发泡芯层的注塑时间分别为0.3s、1.0s，注塑料量分别为5g、24g，以高速射出成型。外层1厚度为1mm。其余同实施例1。

实测表明，如果用常规注塑工艺生产的水平尺重量为38g，采用本发明提供的加工方法得到的产品减轻为29g，重量减轻23%，使材料成本由15000元/吨降低为10000元/吨，下降33%，总体成本下降48%。

实施例3：

外层1厚度为12mm。外层1的材料与芯层2的材料均为ABS。步骤二中所述的气体纯度为99.96%，充气压力为0.1MPA。注入口6温度为240℃。其余同实施例1。

实施例4：

外层1的材料与芯层2的材料为不同材料，外层1的材料为ABS，芯层2的材料为PP，相应地步骤一中注入口6温度控制在240℃，步骤四中注入口6温度控制在170℃。其余同实施例1。

实施例5：

芯层2为两层。其余同实施例1。