CN101856853A - 一种塑料泡沫制品的成型装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑料泡沫制品的成型装置及其制备方法。该成型装置包括上热压板、下热压板以及它们之间的成型机构，成型机构包括蒸气发生器和蒸气发生器内部的模具；模具内部设有用于填充塑料泡沫的模具空腔，模具空腔的腔壁带有毛细通孔。其制备方法包括：利用所述成型装置使蒸气发生器内压力达到0.1MPa～1.6MPa，成型1min～15min后泄压，冷却去除模具，得到塑料泡沫制品。本发明装置结构简单易于操作，制备方法操作简单，成本低，适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及热塑性树脂发泡材料制备领域，特别涉及一种塑料泡沫制品的成型装置及其制备方法。
背景技术
塑料泡沫，又称泡沫塑料，是由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。塑料泡沫的制备过程一般包括：①在液态或熔态塑料中引入气体，产生微孔；②使微孔增长到一定体积；③通过物理或化学方法固定微孔结构，得到塑料泡沫。塑料泡沫制品包括采用塑料泡沫制备而成的成品或者以塑料为原料通过发泡处理后制备而成的成品，其形状具有多样化，可根据实际需要制备各种形状的塑料泡沫制品。
按照引入气体的方式，塑料的发泡方法有机械法、物理法和化学法。机械法一般是借助强烈搅拌，把大量空气或其他气体引入液态塑料中。物理法为常将低沸点烃类或卤代烃类溶入塑料中，受热时塑料软化，同时溶入的液体挥发膨胀发泡。化学法可分为两类：①采用化学发泡剂，它们在受热时分解放出气体。常用的化学发泡剂，如偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、N，N′-二亚硝基五亚甲基四胺、碳酸氢钠等；②利用聚合过程中的副产气体，典型例子是聚氨酯泡沫塑料，当异氰酸酯和聚酯或聚醚进行缩聚反应时，部分异氰酸酯会与水、羟基或羧基反应生成二氧化碳。
中国专利CN03118818.4中公开了一种模压法物理发泡工程塑料的制备方法。它是将载体树脂与化学发泡剂先进行混炼，制得发泡剂基材，然后将发泡剂基材和工程塑料片材共同放入模具型腔中，在热压机上经过恒温恒压，通过发泡基材中的化学发泡剂分解释放出的气体渗透到工程塑料片材中，再通过卸压得到发泡的工程塑料片材。该方法是通过对化学模压法的改良来制备物理气体友泡的工程塑料片材。由于受自身制造工序的限制，只能发泡一些特定的工程塑料片材。该方法需要化学发泡剂的基材来做为工程塑料发泡的气源，这不仅生产成本很高，而且资源浪费，不环保。
公开号为CN101612772A的中国专利申请中公开了一种热塑性树脂物理气体发泡材料的成型装置及其制备方法。该装置由热压机、高压容器和气体增压系统组成，高压容器放在热压机上下压板之间，高压容器一端设有气体进气口，并通过气体控制阀与气体增压系统和储气罐连接，高压容器另一端设有气体出气口，并与卸压控制阀连接，高压容器还设有温度、压力传感器，并与数据接收处理系统连接，高压容器为上下模板组合的模具，模板间设有密封圈。制备方法是将热塑性树脂放入高压容器后，通过热压机给高压容器施加压力使高压容器密封，通过热压机给高压容器升温到110～170℃，达到实验所需温度时，打开进气管道上的气体控制阀，再通过气体增压系统向高压容器中注入高压气体，恒温保压。打开卸压控制阀对高压容器进行卸压，然后再对热压机进行卸载，取出高压容器并打开，将发泡粒子取出后在常温下进行冷却，获得发泡的热塑性树脂。
综上所述，改进的模压发泡工程塑料方法受化学发泡剂的影响，应用范围有限，还需要解决好材料的回收利用、节约资源和环境保护等问题。采用注入高压气体溶解于热塑性树脂，再卸压发泡，制备发泡塑料制品的方法，也存在工艺复杂、设备复杂，生产周期长，能耗高的问题。因此，研制一种适用范围广、设备简单、操作方便、推动发泡高聚物通过物理方法熔融制备塑料泡沫制品的方法，迫在眉睫。
发明内容
本发明针对现有技术的不足及工艺繁琐提供了一种塑料泡沫制品的成型装置，其特点是设备简单，无需单独的蒸汽发生器。
本发明还提供了一种塑料泡沫制品的制备方法，采用一体化设计的成型装置，操作简单，适于工业化生产。
一种塑料泡沫制品的成型装置，包括上热压板、下热压板以及上热压板与下热压板之间的成型机构，所述的成型机构包括蒸气发生器和蒸气发生器内部的模具；
所述的模具内部设有用于填充塑料泡沫的模具空腔，模具空腔的腔壁带有毛细通孔。
作为优选：
所述的模具由上模压板和下模压槽组成，上模压板边缘和下模压槽边缘通过卡扣固定，使上模压板和下模压槽内部形成模具空腔；
所述的下模压槽的槽底和上模压板均带有毛细通孔。
为了使上模压板边缘和下模压槽边缘的配合性更好，所述的下模压槽的侧壁的上沿设有凹槽，上模压板与下模压槽上的凹槽相对应的部位设有与凹槽配合的凸起，使用时所述凸起置于所述凹槽内。所述的下模压槽侧壁上沿的凹槽的尺寸一定要大于上模压板上凸起的尺寸，如所述凹槽的深度一定要大于所述凸起的高度。由于塑料泡沫如泡沫珠粒是一粒一粒的，放入下模压槽中后，泡沫珠粒之间会有空隙，如果下模压槽侧壁上沿的凹槽的尺寸大于上模压板上凸起的尺寸，可以更加方便的通过螺栓调节模具空腔的容积，使得上模压板可以压实模具空腔里面的泡沫珠粒，另外还可以防止在发泡时泡沫珠粒往外膨胀。
所述的卡扣带有用于安装螺栓的螺孔，螺孔可以位于卡扣上顶部或下底部，以方便通过螺栓顶住上模压板或下模压槽来调整模具空腔的容积。
所述的毛细通孔最好均匀分布，孔径小于或等于2mm，进一步优选孔径小于1mm。毛细通孔的数量一般为10个/dm2～2000个/dm2。
所述的模具空腔的形状可根据实际需要的塑料泡沫制品的形状进行变化。
所述的上热压板和下热压板用于对成型机构加热加压，采用现有的加热加压设备上的上热压板和下热压板即可实现成型机构加热加压。所述的加热加压设备可选用两层的热压机、多层的热压机，平板硫化机或压模机中的任意一种。
所述的蒸气发生器的底面设有支撑模具的垫块，以防模具底面与蒸气发生器的底面直接接触，堵塞下模压槽上的毛细通孔，造成模具空腔内的物料受热不均匀。
所述的蒸气发生器由盛水槽和盛水槽上的盖板组成。所述的盛水槽内设有支撑模具的垫块。
所述的盖板与盛水槽之间设有密封条，用于密封蒸气发生器，以防止蒸气发生器使用时其内部的水蒸气逃逸。所述的密封条选自丁腈橡胶密封条、氢化丁腈橡胶密封条、氟橡胶密封条、聚四氟乙烯密封条、硅橡胶密封条、铝质密封垫、铜质密封垫、不锈钢密封垫中的任意一种。
所述的盖板内部设有连通模具空腔与外部的排气孔，可用于排出蒸气发生器内的水蒸气。
所述的盛水槽侧壁在靠近模具空腔底面的位置设有排气口，可用于排出蒸气发生器内的水蒸气以及停止生产时排出盛水槽内残留的水。
一种利用所述的塑料泡沫制品的成型装置制备塑料泡沫制品的方法，包括步骤：
将塑料泡沫填满模具空腔，向蒸气发生器内加入水，密封蒸气发生器，通过上热压板和下热压板加热并加压，以防止空腔内部蒸汽形成压力后，水蒸气逃逸，使蒸气发生器内压力达到0.1MPa～1.6MPa，成型1min～15min后泄压，取出模具，冷却，去除模具，得到塑料泡沫制品。
所述的塑料泡沫选用本领域常用的塑料泡沫，如塑料泡沫珠粒，可选自聚苯乙烯泡沫珠粒、聚乙烯泡沫珠粒、聚丙烯泡沫珠粒、聚乳酸泡沫珠粒中的任意一种。
所述的塑料泡沫制品的形状具有多样性，可根据需要通过调节模具空腔的形状来实现。
所述的密封蒸气发生器中水的用量以不淹没模具的底面为准，可结合蒸气发生器内用于放置模具的空腔的容积来调整。
本发明具有如下优点：
1、本发明不仅适用于无定型聚合物塑料泡沫，同时也适用于结晶型聚合物塑料泡沫，尤其是适用于聚丙烯塑料泡沫。
2、本发明装置中将普通的上热压板、下热压板、蒸汽发生器和模具整合成一体，作为主要的加工成型设备，易于操作控制。
3、采用本发明装置通过高温高压将塑料泡沫粒子制备成塑料泡沫制品，具有干净、环保、不浪费原料并避免过大的能耗的优点，且工艺流程简单，适用范围广、适于工业化生产。
4、相对于现有技术，采用本发明装置及方法制得的塑料泡沫制品，由于其中塑料泡沫粒子之间熔融粘合牢固，不易破损。
附图说明
图1是本发明塑料泡沫制品的成型装置的结构示意图；
图2是图1中模具的放大结构示意图；
图3是图2中A部的局部放大结构示意图；
其中，1为两层热压机的上热压板，2为排气孔，3为密封条，4为蒸汽发生器的盛水槽，5为卡扣，6为垫块，7为排气口，8为蒸汽发生器的盖板，9为两层热压机的下热压板，10为上模压板，11为下模压槽，12为螺孔，13为毛细通孔，14为凹槽，15为凸起，16为螺栓。
具体实施方式
如图1、图2和图3，本发明塑料泡沫制品的成型装置，包括设有上热压板1、下热压板9的两层热压机以及上热压板1与下热压板9之间的成型机构；成型机构包括由盛水槽4和盖板8组成的蒸气发生器以及蒸气发生器内部的模具；模具由上模压板10和下模压槽11组成，下模压槽11的侧壁的上沿设有凹槽14，上模压板10与下模压槽11上的凹槽14相对应的部位设有与凹槽14配合的凸起15，使用时凸起15置于凹槽14内；上模压板10和下模压槽11边缘通过卡扣5固定，使上模压板10和下模压槽11内部形成模具空腔；下模压槽11的槽底和上模压板10均带有孔径为1mm且均匀分布的毛细通孔13，下模压槽11的槽底和上模压板10上毛细通孔13的数量均为500个/dm2。
卡扣5上顶部带有用于安装螺栓16的螺孔12，以方便通过螺栓16顶住上模压板10来调节模具空腔的容积。
下模压槽11侧壁上沿凹槽14的深度要大于上模压板10上凸起15的高度。由于塑料泡沫珠粒是一粒一粒的，放入下模压槽11中后，塑料泡沫珠粒之间会有空隙，如果下模压槽11侧壁上沿凹槽14的深度大于上模压板10上凸起15的高度，可以更加方便的通过螺栓16调节模具空腔的容积，使得上模压板10可以压实模具空腔里面的塑料泡沫珠粒，另外还可以防止在发泡时塑料泡沫珠粒往外膨胀。
蒸气发生器的盛水槽4内设有两个支撑模具的垫块6。
蒸气发生器的盖板8与盛水槽4之间设有聚四氟乙烯密封条3，用于密封蒸气发生器，以防止蒸气发生器使用时其内部的水蒸气逃逸。
蒸气发生器的盖板8内部设有连通模具空腔与外部的排气孔2，排气孔2上装有控制排气孔2打开或闭合的排气阀门。
蒸气发生器的盛水槽4侧壁在靠近模具空腔底面的位置设有排气口7，排气口7装有控制排气口7打开或闭合的排气阀门。
蒸气发生器上还设有用于显示蒸气发生器内部压力的压力表，用于实时监控蒸气发生器内部的压力，压力表采用与压力表连接的现有的传感器来感应蒸气发生器内压力。
本发明塑料泡沫制品的成型装置具体使用时，打开盖板8，取出模具，去除卡扣5，将塑料泡沫填满模具空腔后，通过卡扣5将上模压板10边缘和方形的下模压槽11边缘固定，将模具置入蒸汽发生器中，向蒸汽发生器的盛水槽4中加入10ml～200ml的水，盖上盖板8，将成型机构安放在两层热压机的上热压板1和下热压板9之间，关闭排气孔2和排气口7上的排气阀门，开启热压机，使蒸气发生器内压力达到0.1MPa～1.6MPa，成型1min～15min后泄压并打开排气孔2和排气口7上的排气阀门，排出蒸汽发生器内的水蒸气，取出模具，冷却，去除模具，得到塑料泡沫板。
蒸汽发生器的盛水槽4中剩余的水通过排气口7排出。
实施例1
将聚苯乙烯泡沫珠粒(密度30Kg/m3，无锡兴达)填满上述成型装置的模具空腔中，将模具置入蒸汽发生器中，向蒸汽发生器的盛水槽4中加入150ml的水，盖上盖板8，将成型机构安放在热压机的上热压板1和下热压板9之间，通过上热压板1和下热压板9加热加压，使蒸气发生器内压力达到0.15～0.2MPa，成型4min后泄压，取出模具，自然冷却至常温，去除模具，得到聚苯乙烯塑料泡沫板。
上述聚苯乙烯塑料泡沫板中已熔融粘合的聚苯乙烯泡沫珠粒不易散落。
实施例2
将聚丙烯泡沫珠粒(密度30Kg/m3，俊尔新材料有限公司)填满上述成型装置的模具空腔中，将模具置入蒸汽发生器中，向蒸汽发生器的盛水槽4中加入200ml的水，盖上盖板8，将成型机构安放在热压机的上热压板1和下热压板9之间，通过上热压板1和下热压板9加热加压，使蒸气发生器内压力达到0.6～0.7MPa，成型2min后泄压，取出模具，自然冷却至常温，去除模具，得到聚丙烯塑料泡沫板。
上述聚丙烯塑料泡沫板中已熔融粘合的聚丙烯泡沫珠粒不易散落。
实施例3
将聚乳酸泡沫珠粒(密度120Kg/m3，俊尔新材料有限公司)填满上述成型装置的模具空腔中，将模具置入蒸汽发生器中，向蒸汽发生器的盛水槽4中加入200ml的水，盖上盖板8，将成型机构安放在热压机的上热压板1和下热压板9之间，通过上热压板1和下热压板9加热加压，使蒸气发生器内压力达到0.15～0.2MPa，成型3min～4min后泄压，取出模具，自然冷却至常温，去除模具，得到聚乳酸塑料泡沫板。
上述聚乳酸塑料泡沫板中已熔融粘合的聚乳酸泡沫珠粒不易散落。
Claims (10)
1.一种塑料泡沫制品的成型装置，包括上热压板、下热压板以及上热压板与下热压板之间的成型机构，其特征在于，所述的成型机构包括蒸气发生器和蒸气发生器内部的模具；
所述的模具内部设有用于填充塑料泡沫的模具空腔，模具空腔的腔壁带有毛细通孔。
2.根据权利要求1所述的塑料泡沫制品的成型装置，其特征在于，所述的模具由上模压板和下模压槽组成，上模压板边缘和下模压槽边缘通过卡扣固定，使上模压板和下模压槽内部形成模具空腔；
所述的下模压槽的槽底和上模压板均带有毛细通孔。
3.根据权利要求2所述的塑料泡沫制品的成型装置，其特征在于，所述的下模压槽的侧壁的上沿设有凹槽，上模压板与下模压槽上的凹槽相对应的部位设有与凹槽配合的凸起。
4.根据权利要求2所述的塑料泡沫制品的成型装置，其特征在于，所述的卡扣带有用于安装螺栓的螺孔。
5.根据权利要求1所述的塑料泡沫制品的成型装置，其特征在于，所述的毛细通孔均匀分布，孔径小于或等于2mm。
6.根据权利要求1所述的塑料泡沫制品的成型装置，其特征在于，所述的蒸气发生器由盛水槽和盛水槽上的盖板组成。
7.根据权利要求6所述的塑料泡沫制品的成型装置，其特征在于，所述的盛水槽的槽内设有支撑模具的垫块。
8.根据权利要求6所述的塑料泡沫制品的成型装置，其特征在于，所述的盖板与盛水槽之间设有密封条；
所述的盖板内设有连通模具空腔和外部的排气孔；
所述的盛水槽侧壁在靠近模具空腔底面的位置设有排气口。
9.一种利用权利要求1～8任一项所述的塑料泡沫制品的成型装置制备塑料泡沫制品的方法，包括步骤：
将塑料泡沫填满模具空腔，向蒸气发生器内加入水，密封蒸气发生器，通过上热压板和下热压板加热加压，使蒸气发生器内压力达到0.1MPa～1.6Mpa，成型1min～15min后泄压，取出模具，冷却，去除模具，得到塑料泡沫制品。
10.根据权利要求9所述的制备塑料泡沫制品的方法，其特征在于，所述的塑料泡沫选自聚苯乙烯泡沫珠粒、聚乙烯泡沫珠粒、聚丙烯泡沫珠粒、聚乳酸泡沫珠粒中的任意一种。
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