CN106426723A - 一种塑料结构件的发泡成型模具及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种塑料结构件的发泡成型模具及成型方法，属于塑料成型技术领域。本发明发泡成型模具包括产品型腔、加温介子通道、冷却通道、感温元件、加温与冷却控制装置，所述加温介子通道和冷却通道设有电子信号控制阀，所述加温与冷却控制装置分别与所述感温元件和电子信号控制阀相连，所述加温介子通道和冷却通道能够调节所述产品型腔的温度，本发明还提供了一种采用该发泡成型模具的成型方法。本发明的有益效果为：采用速效加温介子和冷却通道控制，实现制品表面光泽无料花、低应力、低密度、高品质微孔发泡，制得的产品表面硬度更高，材料内部发泡更均匀。

Description

一种塑料结构件的发泡成型模具及成型方法

技术领域

本发明属于塑料成型技术领域，涉及一种发泡成型模具及成型方法，尤其涉及一种塑料结构件的发泡成型模具及成型方法。

背景技术

对于音响结构件等塑料结构件，目前是通过传统的注塑机将塑料注射到金属音响模具中成型，制品属实心没有中空结构微孔。采用这种方法制得的结构件是实心结构，密度高，比强度低，比重大，成本比高 ；而且吸收冲击载荷及隔音的性能一般 ；另外，这种通过塑料注塑成型由于是高压成型，加工过程中胀模系数大，制品易产生毛边，相对注塑机输出也需要高压力高能耗 ；特别对于大型的厚壁件，表面会有缩水痕，成型周期长，成本高。

现有的注塑发泡成型技术，存在发泡成型时模腔深处内气体被夹在中间，难以排出，使熔融的材料不能正常流动填充满模具，引起缺料、空洞或鼓包、制品内应力高，容易翘曲变形、表面容易产生料花，没有光泽等技术问题，本申请人在第一代发泡技术中（专利申请号：201510498309.2，申请日2015.08.14），通过设置溢料控制阀及预料井，虽然解决了现有技术通过排气阀进行发泡过程中气体释放过程中的溢料造成产品容易产生硬边、模具容易堵塞、产品容易缺料或出现空洞或鼓包等发泡不均匀的问题。

但是，针对表面容易产生料花的问题，本申请人第一代发泡技术是通过手工打磨表面料花及喷油漆处理来解决，从而使产品表面具有光泽度，此种解决方法增加人工及原料成本、生产效率不高。

另外，由于是高压成型，产品内应力高，容易翘曲变形，第一代发泡技术中，设计复杂的产品曲面时模具设计要放留尺寸来抵消产品翘曲变形，，给设计带来难度。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种塑料结构件的发泡成型模具及成型方法，用于解决表面容易产生料花、内应力高容易翘曲变形的问题。

本发明塑料结构件的发泡成型模具包括产品型腔、加温介子通道、冷却通道、感温元件、加温与冷却控制装置，所述加温介子通道和冷却通道设有电子信号控制阀，所述加温与冷却控制装置分别与所述感温元件和电子信号控制阀相连，所述加温介子通道和冷却通道能够调节所述产品型腔的温度。

本发明作进一步改进，所述发泡成型模具还包括感温元件管道，所述感温元件设置在所述感温元件管道中。

本发明作进一步改进，所述加温介子通道内设有加热元件，所述冷却通道内设有冷却介质。

本发明作进一步改进，所述加温介子通道和冷却通道的数量分别为多排，所述加温介子通道和冷却通道垂直分布，在所述产品型腔方向上的投影呈网格状，在产品型腔处均匀分布，从而使产品型腔各处的温度基本相同，从而使产品的性能更加稳定。

本发明作进一步改进，所述发泡成型模具包括前模和后模，所述前模内设有前模芯，所述后模内设有后模芯，所述产品型腔设置在所述前模芯和后模芯之间。

本发明作进一步改进，所述加温介子通道、冷却通道、感温元件设置在所述前模芯上。

本发明作进一步改进，所述产品型腔的一端设有用于向所述产品型腔注入注塑发泡原料的热嘴，所述热嘴设置在所述前模芯上，所述产品型腔的另一端设有预料流道和预料井，所述预料流道上设有预料控制阀，所述预料流道和预料井设置在所述后模芯上。

本发明还提供了一种采用上述发泡成型模具的成型方法，包括如下步骤：

S1 ：闭合发泡成型模具，将发泡成型模具加温至第一设定温度；

S2：将含有发泡剂或者发泡气体的熔融态注塑发泡原料注入到产品型腔中，并使其在注入压力为 2000 ～ 20,000 psi之间，完全填满产品型腔，然后同时执行步骤S3和步骤S4；

S3：释放发泡空间，所述产品型腔内的熔融态注塑发泡原料发泡后形成独立微孔；

S4：停止加温，开启冷却通道的电子信号控制阀降温，温度降至第二设定温度，冷却定型。

本发明作进一步改进，在步骤S3中，释放发泡空间是通过开启预料控制阀实现，所述熔融态注塑发泡原料在所述产品型腔中发泡膨胀后，从预料控制阀孔挤出到预料井中。

本发明作进一步改进，在步骤S1中，所述第一设定温度为80℃~300℃；在步骤S4中，所述第二设定温度为30℃~70℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过模具温度超发泡临界控制成型，采用速效加温介子和冷却通道控制，实现制品表面光泽无料花、低应力、低密度、高品质微孔发泡，制得的产品表面硬度高，材料内部发泡均匀，解决了现有技术通过人员打磨表面料花及喷油漆工序、解决产品回内应力所产生的变形翘曲、解决产品容易缩水或出现中空大洞或鼓包等发泡不均匀的问题，同时还降低了模具钢材强度要求及制造成本。

附图说明

图1为本发明剖面结构示意图；

图2为图1 A部放大图；

图3为图1前模芯和后模芯放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1-图3所示，本发明的塑料结构件的发泡成型模具（简称模具）包括产品型腔3、加温介子通道5、冷却通道4、感温元件、加温与冷却控制装置，所述加温介子通道5和冷却通道4设有电子信号控制阀，所述加温与冷却控制装置分别与所述感温元件和电子信号控制阀相连，所述加温介子通道5能够对所述产品型腔加热，所述冷却通道4能够对所述产品型腔降温，从而调节所述产品型腔的温度。本例设有感温元件管道6，所述感温元件设置在所述感温元件管道6中。

本例的加温介子通道5内设有加热元件，所述冷却通道4内设有冷却介质，所述电子信号控制阀用于控制所述加热元件或冷却介质工作或关闭。

本例加温介子通道5和冷却通道4的数量分别为多排平行设置，所述加温介子通道5和冷却通道4垂直分布，所述加温介子通道5和冷却通道4在所述产品型腔3方向上的投影呈网格状。

本例发泡成型模具还包括前模1和后模2，所述前模1设置在所述后模2的上方，所述1前模内设有前模芯21，所述后模2内设有后模芯21，所述产品型腔3设置在所述前模芯21和后模芯22之间。当然，所述前模芯21上可以设置凹槽形成产品型腔3，也可以在后模芯22上设置凹槽形成产品型腔3，还可以分别在前模芯21和后模芯22对应位置分别设置一部分凹槽形成产品型腔3。

本例在前模芯21和后模芯22对应位置分别设置一部分凹槽形成产品型腔3。所述加温介子通道5、冷却通道4、感温元件设置在所述前模芯21上，紧邻所述产品型腔3。

本例产品型腔3的一端设有用于向所述产品型腔3注入注塑发泡原料的热嘴7，所述热嘴7设置在所述前模芯21上，本例热嘴7为针阀式热嘴。

所述产品型腔3的另一端设有预料流道22和预料井23，所述预料流道22上设有预料控制阀，所述预料流道22和预料井23设置在所述后模芯21上。从而使所述预料流道22和预料井23的高度低于所述热嘴7的高度 ，有利于将注塑发泡原料均匀注入到产品型腔3中。此外，采用此技术方案，使得预料流道22位于热嘴7尽量远的地方，使得熔融态注塑发泡原料按照注射填充时的流动方向排挤出溢料到预料井23中，有利于减小发泡成型过程的应力，便于形成更加均匀的微孔发泡结构。

作为本发明的一个实施例，本例的前模1和后模2设置在底板12上，所述底板12和后模2之间设有顶针固定板11，所述顶针固定板11上设有多个顶针10，其中有部分顶针10与所述产品型腔3连通，有利于成型的塑料结构件顶出出模。

此外，在所述上模1上方设有流道板8，所述流道板8上设有用于注入原料的注浇口，所述注浇口与热嘴7相连通。在所述流道板8上方设有面板9，所述面板9上有操作面板，所述操作面板与所述加温与冷却控制装置相连，通过所述操作面板的设置 ，从而控制所述加热温度和冷却温度。

本发明还提供了一种采用上述发泡成型模具的成型方法，包括如下步骤：

S1 ：闭合发泡成型模具，将发泡成型模具加温至第一设定温度；

S2：将含有发泡剂或者发泡气体的熔融态注塑发泡原料注入到产品型腔中，并使其在注入压力为 2000 ～ 20,000 psi（13.79~137.9MPa）之间，完全填满产品型腔，然后同时执行步骤S3和步骤S4；

S3：释放发泡空间，所述产品型腔内的熔融态注塑发泡原料发泡后形成独立微孔；

S4：停止加温，开启冷却通道的电子信号控制阀降温，温度降至第二设定温度，冷却定型。

本发明在所述熔融态注塑发泡原料注入所述产品型腔3前，先对产品型腔3速效预热，使其温度超发泡临界，从而使熔融态注塑发泡原料不会因注入时刚遇到产品型腔3温度低而使其冷缩，防止先进入部分接触产品型腔3内表面低温度而出现先凝固现象，从而使所述熔融态注塑发泡原料以熔融态充分进入所述产品型腔3，发泡更加均匀，产品内应力更低。

在所述熔融态注塑发泡原料完全填满产品型腔3后，停止加温，然后释放发泡空间同时，开启冷却通道冷却所述产品型腔3，使所述产品型腔3快速降温，有利于产品外表面的定型，从而使产品表面硬度更高，无料花并且带有高光泽。

在步骤S3中，释放发泡空间是通过开启预料控制阀实现，所述熔融态注塑发泡原料在所述产品型腔中发泡膨胀后，从预料控制阀孔挤出到预料井中。解决了现有技术通过排气阀进行发泡过程中气体释放过程中的溢料造成产品容易产生硬边、模具容易堵塞等问题。

作为本发明的一个优选实施例，在步骤S1中，所述第一设定温度为80℃~300℃；在步骤S4中，所述第二设定温度为30℃~70℃。

作为本发明的一个具体实施例，本例成型方法具体包括如下步骤：

A： 在原料中添加发泡剂或螺杆中注入发泡气体，本例的原料是指热塑性塑胶；

B：将原料加入到除湿器中干燥，干燥温度与时间依据原料厂商物性表要求；

C：设置注塑机的塑化熔胶温度，使其在原料溶点范围内；

D：将发泡成型模具安装在注塑机上；

E：在发泡成型模具上安装加温介子通道5与冷却通道4，所述加温介子通道5内加入加温介子，在所述冷却通道4中加入冷却介质；然后安装感温元件，本例加温介子在加温时冷却通道4停止降温，相反，冷却通道4工作时加温停止；

F： 闭合模具，模具开始加温至80℃~300℃摄氏之间，优选80℃~200℃摄氏之间；

G： 将熔融状态的注塑发泡原料连续注入到模腔中，气体高分子熔融物于高速高压下完全填满模腔，本例的注入压力为 2000 ～ 20,000 psi之间；

H：预料控制阀开启释放发泡空间, 气体高分子熔融物突然降压，熔体中大量过饱和气体开始析出发泡，膨胀后的熔融物从预料控制阀孔流出到预料井中，模腔内熔融物发泡后形成独立微孔；

I：冷却通道的电子信号控制阀在注射完成后开始运行，降温至30℃~70℃之间冷却定型，定型后开模、制品出模。

本申请人的第一代发泡技术，针对现有技术的不足，发明了一种微孔发泡塑料结构件的发泡成型工艺，提供了对音响结构的设计灵活性，例如：结构复杂、厚断面部分极易造成凹痕或翘曲，断面厚薄不均匀的设计，微孔发泡成形工艺非常理想的一个解决方案。虽然其加工方式类似于射出成形，但因发泡塑料由于有气泡存在，因此具有密度低比强度高，能吸收冲击栽荷，隔热，隔音及使得塑品重量减轻了5%～20%。并且结构发泡成形为一次成形，而实现多样化之设计。特别对于大型的厚壁制品，如音响外壳，汽车配件，医疗设备结构件等，发泡注塑可以节省材料降低成本。

本发明通过控制温度，使模具温度超发泡临界控制成型，实现制品表面光泽无料花、低应力、低密度、高品质微孔发泡，制得的产品表面硬度高，材料内部发泡均匀。此外，还兼备了第一代发泡技术的优点并解决了第一代技术的缺陷：

1、内应力更小，变形翘曲很好的控制，使模具设计更简单、可靠。原来设计复杂的产品曲面时模具设计要放留尺寸来抵消产品翘曲变形，给设计带来难度；

2、表面高光无料花，解决了现有技术通过手工打磨表面料花及喷油漆处理。简化了生产工艺，提高了产品质量，降低了人工及原材料成本，提高了产品生产效率。

此外，本发明通过温度控制，还降低了模具钢材强度要求及制造成本。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种塑料结构件的发泡成型模具，其特征在于：包括产品型腔、加温介子通道、冷却通道、感温元件、加温与冷却控制装置，所述加温介子通道和冷却通道设有电子信号控制阀，所述加温与冷却控制装置分别与所述感温元件和电子信号控制阀相连，所述加温介子通道和冷却通道能够调节所述产品型腔的温度。

2.根据权利要求1所述的发泡成型模具，其特征在于：所述发泡成型模具还包括感温元件管道，所述感温元件设置在所述感温元件管道中。

3.根据权利要求2所述的发泡成型模具，其特征在于：所述加温介子通道内设有加热元件，所述冷却通道内设有冷却介质。

4.根据权利要求3所述的发泡成型模具，其特征在于：所述加温介子通道和冷却通道的数量分别为多排，所述加温介子通道和冷却通道垂直分布，在所述产品型腔方向上的投影呈网格状。

5.根据权利要求1-4任一项所述的发泡成型模具，其特征在于：所述发泡成型模具包括前模和后模，所述前模内设有前模芯，所述后模内设有后模芯，所述产品型腔设置在所述前模芯和后模芯之间。

6.根据权利要求5所述的发泡成型模具，其特征在于：所述加温介子通道、冷却通道、感温元件设置在所述前模芯上。

7.根据权利要求6所述发泡成型模具，其特征在于：所述产品型腔的一端设有用于向所述产品型腔注入注塑发泡原料的热嘴，所述热嘴设置在所述前模芯上，所述产品型腔的另一端设有预料流道和预料井，所述预料流道上设有预料控制阀，所述预料流道和预料井设置在所述后模芯上。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述发泡成型模具的成型方法，其特征在于包括如下步骤：

S1 ：闭合发泡成型模具，将发泡成型模具加温至第一设定温度；

S2：将含有发泡剂或者发泡气体的熔融态注塑发泡原料注入到产品型腔中，并使其在注入压力为 2000 ～ 20,000 psi之间，完全填满产品型腔，然后同时执行步骤S3和步骤S4；

S3：释放发泡空间，所述产品型腔内的熔融态注塑发泡原料发泡后形成独立微孔；

S4：停止加温，开启冷却通道的电子信号控制阀降温，温度降至第二设定温度，冷却定型。

9.根据权利要求8所述的成型方法，其特征在于：在步骤S3中，释放发泡空间是通过开启预料控制阀实现，所述熔融态注塑发泡原料在所述产品型腔中发泡膨胀后，从预料控制阀孔挤出到预料井中。

10.根据权利要求8所述的成型方法，其特征在于：在步骤S1中，所述第一设定温度为80℃~300℃；在步骤S4中，所述第二设定温度为30℃~70℃。