CN104149253A - 一种热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型装置及方法，所述装置包括：立式成型机；用于放置所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料的模具；用于排除所述模具内产生的泠凝水的真空罐；用于产生蒸汽的蒸汽发生器以及用于存储蒸汽的储气罐，所述蒸汽发生器通过储气罐与所述模具连接；所述储气罐上设置有第一出气口和第二出气口。本发明通过运用饱和蒸汽加热，使模具内材料受热更均匀且热效比更高；运用真空罐能有效排出模具内的冷凝水，避免影响材料的粘结，降低冷却时间；二次锁模动作能让模具内材料受热充分，有效提高产品的粘结强度。所得到的热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型产品外观漂亮、性能优良、尺寸稳定。
Description
技术领域
本发明属于发泡材料加热后粘合成型领域，具体地，涉及一种热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型装置及方法。
背景技术
聚氨酯弹性体(PU elastomer)又称聚氨酯橡胶，是一类在分子链中含有较多氨基甲酸酯基团（－NHCOO－）的弹性体聚合物材料。通常以低聚物多元醇、多异氰酸酯、扩链剂/交联剂及少量助剂为原料制得。
从分子结构上看，聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性长链构成软段，以二异氰酸酯及扩链剂构成硬段，硬段和软段交替排列，形成重复结构单元。除含有氨酯基团外，聚氨酯分子内及分子间可形成氢键，软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离。这些结构特点使得聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性和韧性，以“耐磨橡胶”著称。
聚氨酯弹性体一般包括如下几种：浇注型聚氨酯弹性体（简称CPU），是聚氨酯弹性体中应用最广、产量最大的一种；热塑型聚氨酯弹性体（简称TPU），热塑型聚氨酯弹性体约占聚氨酯弹性体总量的25%左右；混炼型聚氨酯弹性体（简称MPU），占聚氨酯弹性体总量的10%左右。
其中，热塑型聚氨酯弹性体发泡材料（ETPU）是一种新型材料，由于兼顾弹性体和发泡塑料所具有的优良特性，具有弹性好、重量轻、抗拉伸性强、不吸水等特点，有良好的使用前景，其制品可应用于运动领域、防护领域；由于热塑型聚氨酯弹性体发泡后的颗粒直径在5-10mm之间，颗粒粘结后局部会有小孔，成型工艺较难克服，目前市场上还未开发出所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料的成型工艺。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种热塑型聚氨酯弹性体发泡材料（ETPU）成型装置及方法，所得到的热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型产品外观漂亮表面有凹凸的颗粒感、性能优良弹性可以达到制品厚度的200-400%，断裂延伸率最大300%，拉力值最大2.5Mpa/cm2尺寸稳定。重复精度在0.2mm范围内
为达到上述目的，本发明主要采用如下技术方案：
一种热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型装置，所述装置包括：立式成型机； 用于放置所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料的模具，设置于所述立式成型机上，所述模具下端设置有排气口；用于排除所述模具内产生的泠凝水的真空罐，所述真空罐通过管道与所述模具底部连接；用于产生蒸汽的蒸汽发生器以及用于存储蒸汽的储气罐，所述蒸汽发生器通过储气罐与所述模具连接；所述储气罐上设置有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口通过管道与所述模具上端连接，所述第二出气口通过管道与所述模具下端连接。
同时，一种热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型方法，所述方法包括如下步骤：
1) 将所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料放入模具内；
2) 一次锁模，使所述模具内体积为材料体积的3倍；
3) 开启储气罐阀门，通过储气罐的第一出气口和/或第二出气口向模具通入蒸汽，对模具内材料进行加热，所述蒸汽温度为100~200℃，蒸汽压力为1MPa，蒸汽通入时间为50~70秒；
4) 二次锁模，使所述模具处于闭合状态；
5) 冷却模具，开启真空罐，将模具内因冷凝所产生的冷凝水通过管道排至真空罐内，模具冷却至60~65℃开模，冷却时间为65~90秒；
6) 开模，脱模，得到所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型产品。
另，所述模具上设置有管道接口，所述管道接口口径为1/2英寸。
所述模具尺寸为200mm×200mm×200mm的正方体测试模，可以根据制品的形状要求制作不同形状及尺寸的模具。即所述模具形状根据所欲制得的热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型产品形状确定。
所述立式成型机采用裕克施乐塑料制品（太仓）有限公司生产制造的立式成型机。
进一步，步骤3)所述通入蒸汽的步骤及顺序如下：
3a) 通过所述储气罐第一出气口向所述模具上端通入蒸汽，对模具内材料进行加热，所通入蒸汽从所述模具下端通过排气口排出，所通入蒸汽温度为160℃，压力1MPa，通入时间10~15秒；
3b) 通过所述储气罐第二出气口向上述模具下端通入蒸汽，对模具内材料进行加热，所通入蒸汽从所述模具上端排气口排出，所通入蒸汽温度为160℃，压力1MPa，通入时间10~15秒；
3c) 通过所述储气罐的第一出气口和第二出气口向所述模具的上端和下端同时通入蒸汽，对模具内材料进行加热，使模具内压和温度迅速升高，模具温度到达130-140℃，压力0.7-1Mpa，所通入蒸汽温度为160℃，压力1MPa，通入时间30~35秒。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
a) 运用饱和蒸汽加热能使模具内材料受热更均匀且热效比更高，比传统的热水或热油的热传导效果更佳；
b) 真空罐的运用能有效排出模具内的冷凝水，避免影响材料的粘结；还能加快冷却水流速，从而降低冷却时间；
c) 二次锁模动作能让模具内材料受热充分，有效提高产品的粘结强度。一次锁模工艺的断裂延伸率120-230%范围，二次锁模工艺的断裂延伸率180-300%；
d) 所得到的热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型产品表面有凹凸的颗粒感、弹性可以达到制品厚度的200-400%，断裂延伸率最大300%，拉力值最大2.5MPa/cm2尺寸稳定，重复精度在0.2mm范围内。
附图说明
图1为本发明所提供的热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型装置的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明所述的一种热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型装置，所述装置包括：立式成型机1；用于放置所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料的模具2，设置于所述立式成型机1上，所述模具下端设置有排气口（未图示，下同）；用于排除所述模具2内产生的泠凝水的真空罐3，所述真空罐3通过管道与所述模具2底部连接；用于产生蒸汽的蒸汽发生器4以及用于存储蒸汽的储气罐5，所述蒸汽发生器4通过储气罐5与所述模具2连接；所述储气罐5上设置有第一出气口51和第二出气口52，所述第一出气口51通过管道与所述模具2上端连接，所述第二出气口52通过管道与所述模具2下端连接。
另，所述模具2上设置有管道接口（未图示，下同），所述管道接口口径为1/2英寸。
本发明利用所述装置对热塑型聚氨酯弹性体发泡材料进行成型的方法包括如下步骤：
1) 将所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料放入模具2内；
2) 一次锁模，使所述模具2内体积为材料体积的3倍；
3) 开启储气罐5阀门（未图示），向模具2通入蒸汽，对模具2内材料进行加热，通入蒸汽步骤及顺序如下：
3a) 通过所述储气罐5第一出气口51向所述模具2上端通入蒸汽，对模具2内材料进行加热，所通入蒸汽从所述模具2下端通过排气口排出，所通入蒸汽温度为160℃，压力1MPa，通入时间10秒；
3b) 通过所述储气罐5第二出气口52向上述模具2下端通入蒸汽，对模具2内材料进行加热，所通入蒸汽从所述模具2上端通过排气口排出，所通入蒸汽温度为160℃，压力1MPa，通入时间10秒；
3c) 通过所述储气罐5的第一出气口51和第二出气口52向所述模具2的上端和下端同时通入蒸汽，对模具2内材料进行加热，使模具内压和温度迅速升高，模具温度到达130-140℃，压力0.7-1Mpa，所通入蒸汽温度为160℃，压力1MPa，通入时间30秒。
4) 二次锁模，使所述模具2处于闭合状态；
5) 冷却模具2，开启真空罐3，将模具2内因冷凝所产生的冷凝水通过管道排至真空罐3内，所述冷却时间为65秒；
6) 开模，脱模，得到所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型产品。
经检测，所得到的热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型产品表面有凹凸的颗粒感、弹性可以达到制品厚度的200-400%，断裂延伸率最大300%，拉力值最大2.5Mpa/cm2尺寸稳定，重复精度在0.2mm范围内。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (4)
1.一种热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型装置，其特征在于，所述装置包括：
立式成型机；
用于放置所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料的模具，设置于所述立式成型机上，所述模具下端设置有排气口；
用于排除所述模具内产生的泠凝水的真空罐，所述真空罐通过管道与所述模具底部连接；
用于产生蒸汽的蒸汽发生器以及用于存储蒸汽的储气罐，所述蒸汽发生器通过储气罐与所述模具连接；
所述储气罐上设置有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口通过管道与所述模具上端连接，所述第二出气口通过管道与所述模具下端连接。
2.根据权利要求1所述的一种热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型装置，其特征在于，所述模具上设置有管道接口，所述管道接口口径为1/2英寸。
3.一种利用权利要求1或2所述装置使热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料放入模具内；
一次锁模，使所述模具内体积为材料体积的3倍；
开启储气罐阀门，通过储气罐的第一出气口和/或第二出气口向模具通入蒸汽，对模具内材料进行加热，所述蒸汽温度为100~200℃，蒸汽压力为1MPa，蒸汽通入时间为50~70秒；
二次锁模，使所述模具处于闭合状态；
冷却模具，开启真空罐，将模具内因冷凝所产生的冷凝水通过管道排至真空罐内，模具冷却至60~65℃开模，冷却时间为65~90秒；
开模，脱模，得到所述热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型产品。
4.根据权利要求3所述的一种热塑型聚氨酯弹性体发泡材料成型方法，其特征在于，步骤3)所述通入蒸汽的步骤及顺序如下：
通过所述储气罐第一出气口向所述模具上端通入蒸汽，对模具内材料进行加热，所通入蒸汽从所述模具下端通过排气口排出，所通入蒸汽温度为160℃，压力1MPa，通入时间10~15秒；
通过所述储气罐第二出气口向上述模具下端通入蒸汽，对模具内材料进行加热，所通入蒸汽从所述模具上端排气口排出，所通入蒸汽温度为160℃，压力1MPa，通入时间10~15秒；
通过所述储气罐的第一出气口和第二出气口向所述模具的上端和下端同时通入蒸汽，对模具内材料进行加热，使模具内压和温度迅速升高，模具温度到达130-140℃，压力0.7-1Mpa，所通入蒸汽温度为160℃，压力1MPa，通入时间30~35秒。
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