CN108262910A - 一种射频发泡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射频发泡装置，包括发泡模具和固态射频功率源，所述固态射频功率源通过同轴电缆与发泡模具或者辐射单元电连接，射频经由发泡模具或者辐射单元发出，并于模腔内反射，模腔内待发泡母材中的吸波物料吸收射频而使待发泡母材的温度逐渐升高，当温度高于发泡剂分解温度时，发泡剂迅速分解产气，促使发泡材料膨胀至充满整个模腔，实现发泡材料的发泡。采用该发泡装置可实现发泡材料的快速，高效，均匀发泡。在发泡材料发泡领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种发泡材料发泡成型设备技术领域，特别是涉及一种利用射频加热方式实现发泡材料发泡的装置。
背景技术
高分子聚合物发泡材料广泛应用于隔热、隔音、减震、制鞋等领域。目前常见的聚合物材料(发泡材料)发泡方式有物理发泡和化学发泡。化学发泡法是指将化学发泡剂与聚合物材料共混后，在一定温度下，化学发泡剂受热分解，产生气体，膨胀，使聚合物材料发泡，目前加热方式主要还是电加热方式，由于电加热过程是通过热传导使聚合物材料加热，即首先通过电热板将发泡模具加热，发泡模具将热量再传递给模腔内的材料，存在能耗高，加热时间长，易出现局部加热温度过高而部分区域仍存在加热死角等问题。
微波加热是一种快速高效加热方式，如日常中常用的微波炉。但是传统的微波炉加热方式存在技术问题，即在使用微波加热时，对盛放食物的器具有特殊的要求，不能是金属材料，且需能穿透射频。现有技术中利用微波加热使聚合物发泡，也是将模具连同模具内待发泡聚合物一同放入微波环境中进行加热发泡，存在上述同样的技术问题，即要求模具有穿透射频的性能，即同样不能采用金属材料。但在实际生产中，对模具有力学性能要求，即对模具的硬度，强度，塑性和韧性都有很高的要求，因此模具铜材采用模具钢加工而且，而模具钢是金属材料，因此不能用于传统的微波发泡技术中。
鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种加热均匀，加热速度快，效率高的射频发泡装置。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种射频发泡装置，包括发泡模具，所述发泡模具包括进行开合模配合的上模和下模，所述上模和所述下模之间于所述发泡模具的内部构成密闭并且与发泡制品的形状和大小相匹配的模腔，还包括有固态射频功率源和射频辐射单元，所述射频辐射单元为所述上模和所述下模，所述上模和所述下模的外表面均设置有绝缘层，该绝缘层的外表面包覆有具有射频屏蔽作用的金属外壳，所述上模或者所述下模经同轴电缆与所述固态射频功率源电连接。
采用上述技术方案后，本发明一种射频发泡装置，使用时，开启固态射频功率源后，固态射频功率源产生的能量通过同轴电缆传输给发泡模具，发泡模具(包括上模和下模)作为射频辐射单元以射频微波的方式将能量向发泡模具内和发泡模具外释放出去，由于金属外壳具有良好的射频屏蔽作用，因此射频不会穿过金属外壳，因此射频只能在金属外壳内不断被反射，从而使整个模腔内均匀分布有射频，实现模腔内待发泡母料的均匀加热。随着待发泡母料中的极性分子或官能团的不断高频振动转向，彼此发生碰撞，相互摩擦进而产生热量，进而使模腔内的待发泡母料温度升高，当温度高于发泡剂的分解温度时，发泡剂迅速分解产生气体、膨胀，促使发泡材料发泡，得到与模腔形状相同的发泡聚合物材料。本发明一种射频发泡装置具有以下有益效果：采用微波加热、解决传统化学发泡中电加热过程中加热速度慢、加热不均匀等技术问题，提升加热速度，实现快速高效发泡。
进一步地，所述上模的材料为铁合金、铜合金或者铝合金，所述下模的材料为铁合金、铜合金或者铝合金。
这样，由于上模和下模均为金属导电材料，因此向模腔内辐射的射频不会穿出发泡模具外，只能在发泡模具内(即模腔内)不断被反射。
进一步地，所述模腔的腔壁上涂覆有一层用于提高所述模腔抗粘附性能以便于脱模的特氟龙涂层。
一种射频发泡装置，包括发泡模具，所述发泡模具包括进行开合模配合的上模和下模，所述上模和所述下模之间于所述发泡模具的内部构成密闭并且与发泡制品的形状和大小相匹配的模腔，包括有固态射频功率源和辐射单元，所述模腔的上开设有用于安装所述辐射单元的凹槽，所述板状天线嵌装于该凹槽内，并且所述上模的腔壁与所述辐射单元之间隔设有电隔离层，所述上模和所述下模的材料为具有射频屏蔽作用的金属导电材料，所述辐射单元经同轴电缆与所述固态射频功率源电连接。
采用上述技术方案后，本发明一种射频发泡装置，具有以下有益效果：当开启固态射频功率源时，固态射频功率源产生的能量通过同轴电缆传输给辐射单元，并由辐射单元以射频的方式释放到模腔内，由于上模和下模均为金属导电材料，具有良好的射频屏蔽作用，因此射频在模腔内不断被反射，从而使整个模腔均匀分布有射频，实现模腔内待发泡母料的均匀加热，随着待发泡母料的极性分子或官能团的不断高频振动转向，彼此发生碰撞，相互摩擦进而产生热量，进而使模腔内的待发泡母料温度升高，当温度高于发泡剂的分解温度时，发泡剂迅速分解产生气体、膨胀，促使发泡材料发泡，得到与模腔形状相同的发泡材料。本发明一种射频发泡装置具有以下有益效果：将辐射单元内嵌于模腔内壁，当开启固态射频功率源，辐射单元可以直接在模腔内辐射高频射频，不要求发泡模具上有穿透射频的物性，发泡模具可以采用模具钢等金属导电材料，解决传统微波加热发泡对模具有特殊要求这一技术缺陷。
进一步地，所述上模的材料为铁合金、铜合金或者铝合金，所述下模的材料为铁合金、铜合金或者铝合金。
进一步地，所述辐射单元采用天线。
进一步地，所述模腔的腔壁上涂覆有一层用于提高所述模腔抗粘附性能以便于脱模的特氟龙涂层。
附图说明
图1为本发明实施例一中射频发泡装置的结构示意图；
图2为本发明实施例二中射频发泡装置的结构示意图。
图中：
上模-1； 下模-2；
绝缘层-3； 金属外壳-4；
模腔-5； 固态射频功率源-6；
同轴电缆-7； 辐射单元-8；
电绝缘隔层-9。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
射频是一种高频交流变化电磁波的简称，频率范围从300KHz～30GHz之间。其中，微波频段(300MHz-300GHz)又是射频的较高频段。传统的射频加热，主要利用高频段微波对物体作用从而达到加热的目的，具有加热速度快，受热均匀的特点。
实施例一
本发明的射频发泡装置，适用于聚合物材料的发泡使用。如图1所示，射频发泡装置包括发泡模具和固态射频功率源6，发泡模具经同轴电缆7与固态射频功率源6电连接。固态射频功率源6为公知技术。上述发泡模具包括上模1和下模2。本实施例中，以发泡装置实际使用状态下的方位为参考方位，上模1和下模2沿竖直方向的截面分别为U形面，上模1具有第一腔体，下模2具有第二腔体，上模1的U形开口端和下模2的U形开口端相对闭合在一起，合模(即上模1与下模2完全闭合)后，上模1和下模2之间构成密闭的模腔5，即第一腔体和第二腔体合模形成模腔5。模腔5位于发泡模具的内部，模腔5的形状与发泡制品的形状相匹配。上模1和下模2的外表面均设置有绝缘层3，绝缘层3的外表面包覆有金属外壳4，上模1经同轴电缆7与固态射频功率源6连接，上模1和下模2均为模具钢。
金属外壳4具有屏蔽作用，防止射频外泄，确保使用者在使用该设备时不会被射频辐射。绝缘层3将金属外壳4与上模1隔开，同时将金属外壳4与下模2隔开，实现电不导通。当开启固态射频功率源6时，固态射频功率源6产生的能量通过同轴电缆7传输给上模1，上模1和下模2作为射频辐射单元以射频微波的方式将能量向发泡模具内和发泡模具外释放出去，由于发泡模具的最外层，即金属外壳4为金属导电材料，优选为铝合金或铁合金不锈钢，具有良好的射频屏蔽作用，因此向发泡模具外辐射的射频不会穿过金属外壳4外，向发泡模具内辐射的射频不会穿出发泡模具外，向发泡模具内辐射的射频只能在发泡模具内模腔5内不断被反射，从而使整个模腔5均匀分布有射频，实现模腔5内待发泡母料的均匀加热。随着待发泡母料中的极性分子或官能团的不断高频振动转向，彼此发生碰撞，相互摩擦进而产生热量，进而使模腔5内的待发泡母料温度升高，当温度高于发泡剂的分解温度时，发泡剂迅速分解产生气体、膨胀，促使聚合物材料发泡，得到与模腔5形状相同的发泡聚合物材料。
优选地，模腔5的腔壁上涂覆有一层用于提高模腔5抗粘附性能的特氟龙涂层，便于发泡材料的脱模。
以发泡材料EVA为例，EVA为弱极性材料，共混少量丙三醇混合作为吸波材料，丙三醇为强极性材料。使用本发明的聚合物射频设备进行聚合物发泡的方法，具体步骤如下：
(1)配制母料：各组分以重量份计，将100份EVA，1.6份AC发泡剂、0.8份助发泡、0.3份交联剂，0.5份抗氧剂和1份丙三醇等物料进行共混均匀，得到待发泡母料；
(2)放料合模：将步骤(1)得到的待发泡母料放置于下模2的第二腔体内，然后将上模1和下模2进行合模，再通过常见的压紧机构对合模后的发泡模具进行压紧；步骤(2)中，常见压紧机构为常规的发泡硫化仪或常规的液压机，采用常规的发泡硫化仪或常规的液压机对合模后的发泡模具进行压紧；
(3)加热发泡：开启固态射频功率源6，固态射频功率源6产生的能量通过同轴电缆7传输给上模1，上模1作为射频辐射单元以射频微波的方式将能量释放出去，由于金属外壳4为金属导电材料，具有良好的射频屏蔽作用，因此向发泡模具内(即模腔5内)辐射的射频只能在模腔5内不断被反射，从而使整个模腔5内均匀分布有射频，实现模腔5内待发泡母料的均匀加热。随着待发泡母料中的极性分子或官能团的不断高频振动转向，彼此发生碰撞，相互摩擦进而产生热量，进而使模腔5内的待发泡母料温度升高，当温度高于AC发泡剂的分解温度时，AC发泡剂迅速分解产生气体、膨胀，促使EVA发泡，得到与模腔5形状相同的发泡聚合物材料。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于：本实施例的射频发泡装置的适用发泡材料与实施例一存在差别，同时，本实施例的射频发泡装置中产生射频的结构存在差别。
本发明的射频发泡装置，适用于PU、TPU、EVA，PE，PP，SEBS，CPE，PE，PS以及其它聚合物材料或多种聚合物共混材料的发泡，对于不吸收射频或者极性弱的聚合物材料，也可以通过共混极性强的材料来充当射频吸收剂，例如分子结构中包含如-OH、-NH2、-COOH等极性较高的官能基，或分子结构中能形成分子内或分子间氢键者等的高分子；以及如水分子、醇类、甘油、石墨、盐等非高分子的化学物质都可以作为射频吸收剂，从而实现发泡材料的加热。
如图2所示，本发明的射频发泡装置，包括发泡模具、固态射频功率源6、辐射单元8。本实施例的辐射单元8优选为板状天线。发泡模具包括上模1和下模2，本实施例中，以发泡装置实际使用状态下的方位为参考方位，上模1和下模2沿竖直方向上的截面分别为U形面，上模1具有第一腔体，下模2具有第二腔体，上模1的U形开口端和下模2的U形开口端相对闭合在一起，合模(即上模1与下模2完全闭合)后，上模1和下模2之间构成密闭的模腔5，即第一腔体和第二腔体合模形成模腔5。模腔5位于发泡模具的内部，模腔5的形状与发泡制品的形状相匹配。第一腔体与上模1的U形开口相对的腔壁上开设有凹槽，该凹槽用于安装所述板状天线，该凹槽的形状和大小与所述板状天线相匹配，板状天线嵌装于凹槽内，并且上模1的腔壁与板状天线之间隔设有电绝缘隔层9，板状天线与上模1的开口端相齐平。电绝缘隔层9用于阻隔模腔5与发泡模具相接触。辐射单元8经同轴电缆7与固态射频功率源6电连接。上模1和下模2的制成材料为金属导电材料，优选为铁合金模具钢、铜合金或者铝合金。
优选的，模腔5的内壁上涂覆一层用于提高模腔5抗粘附性能的特氟龙涂层，便于发泡材料的脱模。
当开启固态射频功率源6时，固态射频功率源6产生的能量通过同轴电缆7传输给辐射单元8(即板状天线)，并由板状天线以射频的方式释放到模腔5内，由于上模1和下模2均为金属导电材料，具有良好的射频屏蔽作用，因此射频在模腔5内不断被反射，从而使整个模腔5均匀分布有射频，实现模腔5内待发泡母料的均匀加热，随着待发泡母料的极性分子或官能团的不断高频振动转向，彼此发生碰撞，相互摩擦进而产生热量，进而使模腔5内的待发泡母料温度升高，当温度高于发泡剂的分解温度时，发泡剂迅速分解产生气体、膨胀，促使发泡材料发泡，得到与模腔5形状相同的发泡材料。
上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (7)
1.一种射频发泡装置，包括发泡模具，所述发泡模具包括进行开合模配合的上模和下模，所述上模和所述下模之间于所述发泡模具的内部构成密闭并且与发泡制品的形状和大小相匹配的模腔，其特征在于：还包括固态射频功率源和射频辐射单元，所述射频辐射单元为能以射频微波的方式将所述固态射频功率源产生的能量释放的所述上模和所述下模，所述上模和所述下模的外表面均设置有绝缘层，该绝缘层的外表面包覆有具有射频屏蔽作用的金属外壳，所述上模或者所述下模经同轴电缆与所述固态射频功率源电连接。
2.根据权利要求1所述的一种射频发泡装置，其特征在于：所述上模的材料为铁合金、铜合金或者铝合金，所述下模的材料为铁合金、铜合金或者铝合金。
3.根据权利要求2所述的一种射频发泡装置，其特征在于：所述模腔的腔壁上涂覆有一层用于提高所述模腔抗粘附性能以便于脱模的特氟龙涂层。
4.一种射频发泡装置，包括发泡模具，所述发泡模具包括进行开合模配合的上模和下模，所述上模和所述下模之间于所述发泡模具的内部构成密闭并且与发泡制品的形状和大小相匹配的模腔，其特征在于：还包括固态射频功率源和辐射单元，所述模腔的上开设有用于安装所述辐射单元的凹槽，所述辐射单元嵌装于该凹槽内，并且所述上模的腔壁与所述辐射单元之间隔设有电隔离层，所述上模和所述下模的材料为具有射频屏蔽作用的金属导电材料，所述辐射单元经同轴电缆与所述固态射频功率源电连接。
5.根据权利要求4所述的一种射频发泡装置，其特征在于：所述上模的材料为铁合金、铜合金或者铝合金，所述下模的材料为铁合金、铜合金或者铝合金。
6.根据权利要求4所述的一种射频发泡装置，其特征在于：所述辐射单元采用天线。
7.根据权利要求4-6任一项所述的一种射频发泡装置，其特征在于：所述模腔的腔壁上涂覆有一层用于提高所述模腔抗粘附性能以便于脱模的特氟龙涂层。
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