CN106346685B - 单边空腔自由式发泡模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了单边空腔自由式发泡模具，包括上模与下模，下模表面设有用于放置生物质材料的凹槽，上模的部分可嵌入凹槽内，上模或下模二者中一个可相对于另一个移动以挤压生物质材料，使生物质材料在凹槽内成型，上模与下模二者中其中之一与移动机构连接，在上模与下模挤压生物质材料设定时间后在移动机构作用下上模从凹槽内脱离，生物质材料自由发泡；单边空腔自由式发泡模具大幅减少了制品干燥时间，减少制品原始浆料用量，提高了制品泡孔质量增加缓冲性能的同时，降低了材料原料使用成本和制品制造生产成本，具有良好的实际效用，对目前的模具生产都具有良好的借鉴意义。

Description

单边空腔自由式发泡模具
技术领域
本发明涉及模具领域，尤其涉及一种单边空腔自由式发泡模具。
背景技术
物流业兴起，市场对包装产品提出巨大需求。塑料包装制品为人类生活提供便捷的同时，制品不可降解，给环境带来严重危害；以植物纤维为主要原料，改性淀粉为粘结剂制备的发泡生物质材料，以其原料可再生、制品可降解的优势成为EPE,EPS等缓冲塑料包装产品的替代品。
不同于塑料发泡在材料填充过程中实现发泡，现有发泡生物质材料都是采用基于传统的热压成型模具进行产品生产。传统热压成型模具，浆料置于整个型腔，与上下模具表面相接触，制备的制品发泡不充分，泡孔结构不均匀，严重影响制品的缓冲性能，使制品力学性能不达标，无法进行大规模工业化生产满足市场需求。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明第一目的是提供单边空腔自由式发泡模具，该模具大幅改善生物质材料制品内部泡孔结构，气泡生长充分、均匀，制品缓冲性能提高显著，具有良好的实际效用。
本发明第二目的是提供单边空腔自由式发泡模具，该模具中上下模具均可相对于另一方移动，拓展了模具的用途。
为了达成上述目的，本发明采用的第一方案如下：
单边空腔自由式发泡模具，包括上模与下模，下模表面设有用于放置生物质材料的凹槽，上模的部分可嵌入凹槽内，上模或下模二者中一个可相对于另一个移动以挤压生物质材料，使生物质材料在凹槽内成型，上模与下模二者中其中之一与移动机构连接，在上模与下模挤压生物质材料设定时间后在移动机构作用下上模从凹槽内脱离，使上模与下模之间形成单边发泡空腔，生物质材料在设定温度场内，实现单边自由发泡；上模部分可嵌入到凹槽内，便于上下模的精确定位。
在上模脱离下模后，下模凹槽单边留有一定余量的空腔，浆料先定型再发泡，使生物质材料在固定方向实现自由均匀发泡，旨在提高生物质材料缓冲性能，同时减少材料用量，有效降低制品制造成本。
其中，所述移动机构与上模或与下模固定，这样由移动机构带动上模移动脱离下模或者，带动下模移动，均可实现上模从下模凹槽内脱离；上模与下模各自采用透气钢材料，上基座与上模、下基座与下模之间分别通过连接件连接，连接件可以是螺栓或者螺钉。
所述下模固定于下基座上表面或者下模嵌于下基座内，嵌于的方式保证了下模的稳定，上模顶部与上基座固定，在下模表面设置中部空心的挡板，挡板的空心处与下模凹槽对应以便于上模的移动，挡板、上基座与下基座各自为铝合金材料。
在所述上基座与挡板之间设置弹性元件作为所述的移动机构，弹性元件优选弹簧，可以根据生物质材料配方需要，改变弹簧力，进行适应生物质材料发泡要求的调整。也可通过其他移动机构例如电缸、液压或者其他动力装置来实现上下模具的移动，精确控制移动距离，实现空腔高度可控，电缸等机构设置于上基座上方并与上基座固定，不同的发泡余量空间，制备制品内部的泡孔结构不同，制品的力学性能不同。
所述弹性元件与上基座固定或者弹性元件与挡板固定。
所述下基座与下模接触的表面设置有下沉槽，下基座下沉槽底部分布有透气孔，使气体能迅速排出模具，控制模具型腔内压强；
进一步地，在上基座和/或下基座内或者表面设置电加热板，电加热板与温度控制器连接，通过电加热板的加热，实现单边发泡空腔内的环境温度可控。
所述上基座与上模接触的表面设置有上沉槽，上基座上沉槽上部分布有透气孔。
所述上模为与所述下模凹槽相配合的凸楔，以此形成的楔形自动定位结构实现上、下模的精准定位，上基座的纵向截面呈T型。
在上基座和/或下基座的侧面设置温度传感器安装孔，温度传感器安装孔内安装温度传感器以检测上模和/或下模的温度，因本发明中发泡是加热缓慢发泡，定型后，在模具内部实现单边自由发泡，因此需要控制发泡温度在190--200℃左右，通常情况下，当温度传感器检测到上模或下模的温度达到180-185℃时，表明了单边发泡空腔内的温度达到要求，可以控制电加热板停止加热或者维持该温度。
本发明提供的第二个方案是：
单边空腔自由式发泡模具，包括上模与下模，下模表面设有用于放置生物质材料的凹槽，上模的部分可嵌入凹槽内，上模、下模均可相对于对方相对移动以挤压生物质材料，使生物质材料在凹槽内成型，上模与下模各自与移动机构连接，在上模与下模挤压生物质材料设定时间后在移动机构作用下上模与下模脱离；该方案中上模或下模二者可相对移动，提高了二者分离的速率。
本发明实现创新突破设计了该单边空腔自由式发泡模具，相比于传统模具，该新模具有效的解决了生物质材料发泡，没有发泡空间，泡孔生长不充分，内部泡孔结构不均匀的问题，同时将材料制备过程产生的气体迅速排出，释放模具型腔内急剧升高的压强，使生物质材料内部气泡在空腔内充分自由生长。兼顾气泡充分生长和制备过程的排汽，同时设计了可拆卸式铝合金挡板，且弹簧根据不同发泡要求进行调整，形成不同余量的发泡空间，适应不同产品要求。可拆卸式螺栓连接结构，便于对模具进行清洗和维护。
本发明采用铝合金基座，节约用材，解决透气钢市场价格高昂的问题，节约了模具生产成本。单边空腔自由式发泡模具，相比于传统模压发泡，生物质浆料接触模具上下表面，浆料表面水蒸气溢出面较小；单边空腔式发泡，水蒸气从浆料表面溢出空间较大，水蒸汽快速从材料内部排出，干燥速度较快，大幅减少了制品干燥时间，减少制品原始浆料用量，提高了制品泡孔质量增加缓冲性能的同时，降低了材料原料使用成本和制品制造生产成本，具有良好的实际效用，对目前的模具生产都具有良好的借鉴意义。
附图说明
图1一种单边空腔自由式发泡模具剖面图；
图2一种单边空腔自由式发泡模具的空腔自由发泡过程示意图。
图3一种单边空腔自由式发泡模具主视图；
图4(a)一种单边空腔自由式发泡模具的透气钢上模仰视图；
图4(b)一种单边空腔自由式发泡模具的透气钢上模剖视图；
图5(a)一种单边空腔自由式发泡模具的透气钢下模俯视图；
图5(b)一种单边空腔自由式发泡模具的透气钢下模剖视图；
图6(a)一种单边空腔自由式发泡模具的铝合金上基座仰视图；
图6(b)一种单边空腔自由式发泡模具的铝合金上基座部分剖视图；
图7(a)一种单边空腔自由式发泡模具的铝合金挡板俯视图；
图7(b)一种单边空腔自由式发泡模具的铝合金挡板侧视图。
图中：1、铝合金上基座，2、透气钢上模，3、弹簧，4、铝合金挡板，5、透气钢下模，6、铝合金下基座，7、排气孔，8、基座下沉槽，9、电加热板，10、单边发泡空腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
如图1-2所示，单边空腔自由式发泡模具，包括铝合金上基座1、透气钢上模2、弹簧3、铝合金挡板4、透气钢下模5、铝合金下基座6、排气孔7、基座下沉槽8、电加热板9和单边发泡空腔10，透气钢上模2和透气钢下模5组合形成模具的型腔，铝合金上基座1与铝合金挡板4之间设置弹簧3，如图3所示，弹簧3固定于铝合金上基座1下表面，透气钢上下模完成合模使生物质材料制品定型后，透气钢上模在弹簧3回弹力的作用下上升一定距离，使制品上表面形成单边发泡空腔10，在高温环境下制品单边空腔内形成自由发泡。整个发泡过程产生的大量气体，透过透气钢模具微孔结构排到基座下沉槽8中，铝合金上下基座中均匀分布着排汽孔7，气体由基座下沉槽8进入排气孔7中顺利排出。
其中，在铝合金上基座1与铝合金下基座6内各设置有电加热板9用于对生物质材料的加热，以保证生物质材料在设定温度下进行发泡，电加热板9可镶嵌于铝合金上基座1上表面与铝合金下基座6的下表面。
在铝合金上基座1和/或铝合金下基座6的侧面设置温度传感器安装孔，温度传感器安装孔内安装温度传感器以检测透气钢上模2和/或透气钢下模5的温度，温度传感器设于上基座的底部或者下基座的上部，以保证单边发泡空腔10内的温度。
整个模具，拆卸方便，便于对模具进行清洗和维护。透气钢上模2设计凸楔，透气钢下模5设计相应的凹型腔，以此形成的楔形自动定位结构可以实现上、下模的精准定位。
其中：上下基座材质是价格便宜的金属材料铝合金；
上下模具采用新型透气钢材料，生物质复合材料浆料流变特性差，常温条件下表观粘度为200mPa/s，加热过程有大量气体排出，排汽要求很高，同时淀粉微观尺寸显示淀粉颗粒直径在50μm左右，因此可选择35μm孔径的透气钢，所以透气钢上、下模的材质选用PM-35-35透气钢。
如图4，5所示，透气钢上、下模的透汽率会随着其厚度增加而减小，而其强度会随着厚度的增加而增大，在综合考虑透气钢上、下模的透汽率和强度前提下，经过研究计算得出最优的透气钢厚度为15--25mm。
如图6所示，铝合金上基座1和铝合金下基座6的材质没有透气性，而透气钢材料的微孔分布不均匀，为了保证模具良好的排汽性能，故在铝合金上、下基座上均加工一个高度3-6mm的下沉槽，并在该下沉有效排汽面积内，均匀的分布9-18个透气孔，为保证良好的导热性能和强度，透气孔7尺寸不宜太大，透气孔7直径选为4-6mm。
铝合金挡板4与上下模具之间可拆卸，可以根据需要选用不同的弹簧3，从而形成不同余量的单边发泡空腔，满足形成不同泡孔结构材料的要求。
实施例2
单边空腔自由式发泡模具，包括上模与下模，下模表面设有用于放置生物质材料的凹槽，上模的部分可嵌入凹槽内，上模、下模均可相对于对方相对移动以挤压生物质材料，使生物质材料在凹槽内成型，上模与下模各自与移动机构连接，在上模与下模挤压生物质材料设定时间后在移动机构作用下上模与下模脱离；该方案中上模或下模二者可相对移动，提高了二者分离的速率，移动机构可以是电缸或者其他动力装置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.单边空腔自由式发泡模具，其特征在于，包括上模与下模，下模表面设有用于放置生物质材料的凹槽，上模的部分可嵌入凹槽内，上模或下模二者中一个可相对于另一个移动以挤压生物质材料，使生物质材料在凹槽内成型，上模与下模二者中其中之一与移动机构连接，在上模与下模挤压生物质材料设定时间后在移动机构作用下上模从凹槽内脱离，使上模与下模之间形成单边发泡空腔，生物质材料在设定温度场内，实现单边自由发泡；挡板与上下模具之间可拆卸，可以根据需要选用不同的弹簧，从而形成不同余量的单边发泡空腔，满足形成不同泡孔结构材料的要求；
所述下模固定于下基座上表面或者下模嵌于下基座内，上模顶部与上基座固定，在下模表面设置中部空心的挡板，挡板的空心处与下模凹槽对应以便于上模移动；在上基座和/或下基座内或者表面设置电加热板，电加热板与温度控制器连接；
所述下基座与下模接触的表面设置有下沉槽，下基座下沉槽底部分布透气孔，所述上基座与上模接触的表面设置有上沉槽，上基座上沉槽上部分布透气孔。
2.如权利要求1所述的单边空腔自由式发泡模具，其特征在于，所述移动机构与上模或与下模固定。
3.如权利要求1所述的单边空腔自由式发泡模具，其特征在于，在所述上基座与挡板之间设置弹性元件作为所述的移动机构。
4.如权利要求3所述的单边空腔自由式发泡模具，其特征在于，所述弹性元件与上基座固定或者弹性元件与挡板固定。
5.如权利要求1所述的单边空腔自由式发泡模具，其特征在于，所述上模为与所述下模凹槽相配合的凸楔，上基座的纵向截面呈T型。
6.如权利要求1所述的单边空腔自由式发泡模具，其特征在于，在上基座和/或下基座的侧面设置温度传感器安装孔，温度传感器安装孔内安装温度传感器以检测上模和/或下模的温度。
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