CN102941646B - 泡沫塑料发泡倍率的评价模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及泡沫塑料发泡倍率的评价模具，属于泡沫塑料喷涂技术领域。包括底盘、立柱和发泡模筒体；其中，发泡模筒体包括发泡模腔体、进料筒组件和顶部测量组件，发泡模腔体包括筒身和水箱；进料筒组件包括进料筒、堵塞、楔销和漏斗；顶部测量组件包括定位盘和标杆，顶部测量组件还包括砝码，置于标杆底盘上。本发明通过增加发泡腔体的环形设计和底端水箱，使发泡内腔用水管与恒温水槽连接实后，可实现模具发泡内腔温度可控、一致；本发明以侧面增加进料口的方式，避免了顶部倒料使发泡内腔侧壁挂料造成的对泡沫生长方向的扰动；本发明使用标尺和砝码给予泡沫塑料的顶端一定的压力，使泡沫塑料的顶面水平，且高度可直接通过标杆读出。

Description

泡沫塑料发泡倍率的评价模具

技术领域

本发明涉及泡沫塑料发泡倍率的评价模具，属于泡沫塑料喷涂技术领域。

背景技术

我国运载火箭低温推进剂贮箱需采用自动喷涂工艺，为保证泡沫塑料的质量，对单次喷涂泡沫塑料厚度均匀性要求较高。在进行自动喷涂试验的过程中，发现泡沫塑料原材料批次性差异对泡沫塑料厚度影响较大。在工艺参数相同的情况下喷涂，原材料批次性差异会使自动喷涂泡沫塑料的平均厚度波动较大。由于泡沫塑料的原材料种类较多，每种原材料的参数都在一定范围内波动，其中一种材料批次的改变都会带来批次性的差异，因此无法从原材料参数控制改变批次性差异带来的影响，但可以通过对配方中发泡剂用量的调整消除对泡沫塑料厚度的影响。

由于喷涂泡沫塑料的厚度较薄控制精度要求较高，须准确表征泡沫塑料的发泡倍率，通过表征方法使泡沫塑料的发泡倍率差异放大。为了提高生产质量优化工艺过程，在实际施工中，须对正式产品进行喷涂前，对组批原材料泡沫塑料的生长能力进行表征，评价其发泡倍率，并通过表征结果对发泡剂用量进行相应的调整。由于泡沫塑料的生长特性，通过喷涂方式进行表征无法实现，因此，设计了泡沫塑料发泡倍率评价模具，通过使用模具浇注泡沫塑料的方法表征不同组批泡沫塑料的生长能力。

目前测试泡沫塑料发泡性能的方法有几种：

1)简易测试方法

在塑料管、纸管或细长塑料袋中进行聚氨酯发泡。这些方法具有成本低、操作简便等优点，但准确性较差，比较适合于对大量实验方案的初步筛选。

2)兰芝(Lanze)模测试法

使用内腔尺寸为5cm×20cm×200cm的垂直爬升模具，模具上设有温度控制装置，每次加料量500g，能够同时检测发泡原料的高度指数和密度分布系数，检测结果准确度较好。但用料量偏多，用普通搅拌器或台钻搅拌器混合时难以达到良好的搅拌效果，且加料不方便。如果使用高压发泡机，虽能改善混料效果和解决快速加料问题，但设备投资和操作成本大大增加。

3)倾斜模测试法

日本东曹公司设计的一种倾斜式模具，加料端长度20cm，厚度6cm；流动端长度100cm，厚度3cm。使用时将模具倾斜放置。该法用料量较兰芝模约少一半，用台钻搅拌器混合时可达到良好的搅拌效果。但使用时发现加料很不方便，用该模具难以模塑整体保温性能良好的泡沫试样，并且实验结果的重现性较差。

4)中试发泡方法

采用与实际工艺相同或相似的发泡设备和模具进行发泡，以评价原料的发泡性能。这种方法得到的评价结果准确，但设备投资和操作成本比兰芝模法和倾斜模法大得多。一般适用于产品开发成熟后的中试阶段。

5)上机发泡实验

采用生产现场的发泡设备和工艺进行发泡，以评价原料的发泡性能。这种评价方法得出的结果最可信，但人力物力的消耗也最大，成本最高，故只适用于产品开发工作基本完成之后的最终评价，不适于产品开发的初期。

6)泡沫流动性评价模具

烟台万华聚氨酯股份有限公司在传统的测试方法基础上，设计制造了泡沫流动性评价模具，模具为带夹套的圆柱形垂直爬升模具。该模具内部以Φ80mm不锈钢管剖开并抛光制成。模具腔内径为80mm，高度1500mm。外部焊接夹套，向夹套内通入恒温水，可方便而准确地调节和控制模具温度。该模具垂直放置，在进行泡沫流动性实验时，将其底端封闭，上部开口，从上部注入搅拌好的原料进行发泡。该模具可同时检测发泡高度指数和密度分布系数。

7)泡沫塑料起升仪

泡沫起升测试仪是德国Format公司生成的，用于测试聚氨酯(PU)泡沫在发泡过程中的乳白、长定时间，上升高度以及放热曲线等过程特性，提供原材料批次稳定性判定、发泡倍率控制的定量测试手段。

传统的聚氨酯发泡性能评价装置，虽然投资少，但评价方法准确度较低，无法满足使用要求。而准确度较高的评价装置，比如泡沫塑料起升仪，投资很高，操作成本也较高，而且依旧存在泡沫塑料发泡环境不可控，爬升模具高度有限等问题，同样无法满足使用要求。

泡沫流动性评价装置，虽然很大程度上改进了原始的评价测试方法，但是仍旧存在倒料挂料、模具底部温度不可控等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有浇注方法模具温度不可控不一致、倒料口设计易使模具挂料等问题，提出泡沫塑料发泡倍率的评价模具，通过对模具浇注泡沫塑料，确定泡沫塑料的爬升能力，评价不同组批泡沫塑料的发泡倍率，为喷涂配方中发泡剂用量的调整提供依据，消除原材料批次性差异对喷涂泡沫塑料厚度的影响。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的泡沫塑料发泡倍率评价模具，包括底盘、立柱和发泡模筒体；

其中，发泡模筒体包括发泡模腔体、进料筒组件和顶部测量组件，发泡模腔体包括筒身和水箱；进料筒组件包括进料筒、堵塞、楔销和漏斗；顶部测量组件包括定位盘和标杆，顶部测量组件还包括砝码，置于标杆底盘上；

其中筒身分为两瓣，一瓣为可打开瓣，另一瓣为固定瓣，固定瓣分别与立柱的顶端和底部的连接座连接；

立柱的底端与底盘固定连接；

筒身两瓣通过合页连接；

水箱和两瓣筒身通过接管咀与恒温水槽连接；

进料筒安装在可打开瓣的一侧且靠近底部，进料筒的中心轴线与可打开瓣竖直方向的夹角为10-80°；

定位盘放置于筒身顶端，并与筒身的内腔同心，上面布有透气孔；定位盘中心有与标杆形状相同的通孔，标杆顶端有大于定位盘通孔的限位杆。

有益效果

1)本发明通过增加发泡腔体的环形设计和底端水箱，使发泡内腔用水管与恒温水槽连接实后，实现模具发泡内腔温度可控、一致；

2)本发明使用标杆和砝码给予泡沫塑料的顶端一定的压力，使泡沫塑料的顶面水平，且高度可直接通过标杆读出，便于更准确测量泡沫塑料的生长高度；

3)本发明以侧面增加进料口替代传统从模具顶部倒料的方式，避免了顶部倒料使发泡内腔侧壁挂料造成的对泡沫生长方向的扰动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1-底盘，2-吊环螺钉，3-接管咀，4-水箱，5-进料筒，6-堵塞，7-螺钉，8-手柄，9-筒身，10-合页，11-立柱，12-立柱座，13-定位盘，14-标杆，15-砝码，16-楔销，17-恒温水槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1所示，泡沫塑料发泡倍率评价模具采用1Cr18Ni9Ti材料；包括底盘1、立柱11和发泡模筒体；其中，发泡模筒体包括发泡模腔体、进料筒组件和顶部测量组件，发泡模腔体包括筒身9和水箱4；进料筒组件包括进料筒5、堵塞6、楔销16和漏斗；顶部测量组件包括定位盘13、标杆14和砝码15；

其中筒身9的内径为153mm、外径为280mm、高为1250mm。筒身9分为两瓣，一瓣为可打开瓣，另一瓣为固定瓣，固定瓣分别与立柱11的顶端和底部的连接座连接；立柱11的底端通过内六角螺钉与底盘1固定连接，作用是为了使筒身9与地面垂直；筒身9两瓣通过合页10连接，可通过手柄8绕合页10打开，类似于门的形式，关闭时可通过螺钉7连接固定。

水箱4和两瓣筒身9通过接管咀3与恒温水槽17连接，箭头为水的流向，通过水的循环和调节恒温水槽17的水温实现模具发泡内腔的温度一致性和可控性。

进料筒5安装在可打开瓣的一侧且靠近底部，进料筒5的中心轴线与可打开瓣竖直方向的夹角为60°；进料筒5避免了从模具顶部倒料的原始方法造成的内腔挂料对泡沫塑料生长方向的扰动，堵塞6塞入进料筒5后，底面与发泡内腔过渡良好，避免了侧面开进料口可能对泡沫塑料生长造成的扰动。楔销16用于固定堵塞6，防止泡沫塑料生长的力将堵塞6顶出。

定位盘13通过比筒身9内径大的圆盘和定位突起保证放置于筒身9顶端，并与内腔同心，上面布有透气孔，保证模具发泡过程中不憋气；定位盘13中心有与标杆14形状相同的通孔，保证标杆14可穿过通孔上下移动；标杆14顶端有大于定位盘13通孔的限位杆，保证标杆14不掉下。标杆14底端的底盘直径大小与筒身9内腔相同，连同定位盘通孔可保证标杆只沿内腔方向(即泡沫塑料生长方向)移动。发泡过程中依靠标杆14自身重量给泡沫塑料顶端施压一不变的力，使泡沫塑料顶面平齐，更便于测量；同时配有砝码15，可置于标杆14底盘上，增加泡沫塑料顶端的施压力。

工作过程：

1)按规定水流方向用水管将模具和恒温水槽17连接，如图1所示，图1中箭头指向为水的流向，设置好水温后打开恒温水槽17；

2)打开筒身9打开瓣，将模具发泡内腔、进料筒5内壁、堵塞6、标杆14底盘底面等清理干净，并涂抹适宜量的脱模剂，晾置；定时测量内腔温度，当内腔侧壁和底面温度均达到要求温度，关闭发泡腔体，安装螺、钉螺母固定打开瓣与固定瓣，并放置好顶部测量组件，堵塞6、楔销16、漏斗不安装，放置在模具旁边做好浇注前准备。

3)配置好A、B物料，并按比利混合A、B料搅拌均匀后，将漏斗塞入进料口5，将混合好的物料迅速沿漏斗倒入模具，倒料完成后迅速拔出漏斗并塞入堵塞6、安装好楔销16；

4)当物料生长完成后，根据标杆14读数读出泡沫塑料生长高度并记录。待泡沫塑料凉透后，拆除螺钉、螺母，打开打开瓣，取出泡沫塑料，拆除顶部测量组件和楔销6、堵塞5，对整个模具进行清理；

5)若需要继续浇注，重复(2)～(4)步骤；

6)若浇注泡沫塑料完成，将恒温水槽17关闭，取下连接水管，将打开瓣与固定瓣安装固定，放置并安装好顶部测量组件和进料筒组件，完成本次操作。

Claims (6)

1.泡沫塑料发泡倍率评价模具，其特征在于：包括底盘(1)、立柱(11)和发泡模筒体；

其中，发泡模筒体包括发泡模腔体、进料筒组件和顶部测量组件，发泡模腔体包括筒身(9)和水箱(4)；进料筒组件包括进料筒(5)、堵塞(6)、楔销(16)和漏斗；顶部测量组件包括定位盘(13)和标杆(14)；

其中筒身(9)分为两瓣，一瓣为可打开瓣，另一瓣为固定瓣，固定瓣分别与立柱(11)的顶端和底部的连接座连接；

立柱(11)的底端与底盘(1)固定连接；

筒身(9)两瓣通过合页(10)连接；

水箱(4)和两瓣筒身(9)通过接管咀(3)与恒温水槽(17)连接；

进料筒(5)安装在可打开瓣的一侧且靠近底部，进料筒(5)的中心轴线与可打开瓣竖直方向的夹角为10-80°；

定位盘(13)放置于筒身(9)顶端，并与筒身(9)的内腔同心，上面布有透气孔；定位盘(13)中心有与标杆(14)形状相同的通孔，标杆(14)顶端有大于定位盘(13)通孔的限位杆；

标杆(14)底端的底盘直径大小与筒身(9)内腔相同。

2.根据权利要求1所述的泡沫塑料发泡倍率评价模具，其特征在于：进料筒(5)的中心轴线与可打开瓣竖直方向的夹角为60°。

3.根据权利要求1所述的泡沫塑料发泡倍率评价模具，其特征在于：顶部测量组件还包括砝码(15)，置于标杆(14)底盘上。

4.根据权利要求1所述的泡沫塑料发泡倍率评价模具，其特征在于：筒身(9)的内径为153mm、外径为280mm、高为1250mm。

5.根据权利要求1所述的泡沫塑料发泡倍率评价模具，其特征在于：立柱(11)的底端通过内六角螺钉与底盘(1)固定连接。

6.根据权利要求1所述的泡沫塑料发泡倍率评价模具，其特征在于：泡沫塑料发泡倍率评价模具采用1Cr18Ni9Ti材料。