CN108466397B

CN108466397B - 塑料泡沫成型设备

Info

Publication number: CN108466397B
Application number: CN201810232012.5A
Authority: CN
Inventors: 申天玖
Original assignee: Zunyi Jinhongfu Technology Development Co ltd
Current assignee: Jieyang Guansheng New Materials Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2038-03-20
Also published as: CN108466397A

Abstract

本申请涉及塑料成型领域，具体公开了塑料泡沫成型设备，其主要包括上热压板、下热压板、成型机构和降温装置，降温装置包括与蒸汽发生器上部连通的排气管、与排气管连接的涡轮机构、与涡轮机构连接的泵体及与泵体连接的热水箱；涡轮机构包括管体和涡轮，涡轮通过转轴与管体转动连接，管体的一端与排气管连通；泵体包括进水口、出水口和输入轴，涡轮机构的转轴与输入轴固定，转轴内设有导流通道，导流通道的一端的蒸汽发生器连通，导流通道的另一端与泵体的进水口连通，转轴上设有可沿转轴径向滑动堵块，转轴转动时导流通道导通；泵体的出水口与热水箱连通，排气管上设有第一截止阀。该设备提高了能源利用率，加快了降温速度。

Description

塑料泡沫成型设备

技术领域

本发明涉及塑料成型领域，具体涉及一种塑料泡沫成型设备。

背景技术

塑料泡沫，又称泡沫塑料，是由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。塑料泡沫的制备过程一般包括：①在液态或熔态塑料中引入气体，产生微孔；②使微孔增长到一定体积；③通过物理或化学方法固定微孔结构，得到塑料泡沫。塑料泡沫制品包括采用塑料泡沫制备而成的成品或者以塑料为原料通过发泡处理后制备而成的成品，其形状具有多样化，可根据实际需要制备各种形状的塑料泡沫制品。

按照引入气体的方式，塑料的发泡方法有机械法、物理法和化学法。机械法一般是借助强烈搅拌，把大量空气或其他气体引入液态塑料中。物理法为常将低沸点烃类或卤代烃类溶入塑料中，受热时塑料软化，同时溶入的液体挥发膨胀发泡。化学法可分为两类：①采用化学发泡剂，它们在受热时分解放出气体。常用的化学发泡剂，如偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、N，N′-二亚硝基五亚甲基四胺、碳酸氢钠等；②利用聚合过程中的副产气体，典型例子是聚氨酯泡沫塑料，当异氰酸酯和聚酯或聚醚进行缩聚反应时，部分异氰酸酯会与水、羟基或羧基反应生成二氧化碳。

申请号为CN201010202893.X的中国专利公开了一种塑料泡沫制品的成型装置及其制备方法。该成型装置包括上热压板、下热压板以及它们之间的成型机构，成型机构包括蒸气发生器和蒸气发生器内部的模具；模具内部设有用于填充塑料泡沫的模具空腔，模具空腔的腔壁带有毛细通孔。其制备方法包括：利用所述成型装置使蒸气发生器内压力达到0.1MPa～1.6MPa，成型1min～15min后泄压，冷却去除模具，得到塑料泡沫制品。该装置在成型塑料泡沫时，由于采用对水加热增压，因此在成型过程中会形成大量的高热、高压水蒸汽；而在完成塑料泡沫的成型后，水蒸气和热水都直接排出，使得能源利用率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塑料泡沫成型设备，以提高能源的利用率。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

塑料泡沫成型设备包括上热压板、下热压板以及上热压板与下热压板之间的成型机构，所述的成型机构包括蒸气发生器和蒸气发生器内部的模具，蒸汽发生器为由上热压板和下热压板所构成的腔；所述的模具内部设有用于填充塑料泡沫的模具空腔，模具空腔的腔壁带有毛细通孔；还包括降温装置，所述降温装置包括与蒸汽发生器上部连通的排气管、与排气管连接的涡轮机构、与涡轮机构连接的泵体及与泵体连接的热水箱；所述涡轮机构包括管体、设于管体内的涡轮，涡轮通过转轴与管体转动连接，管体的一端与排气管连通，管体的另一端为排气端；所述泵体包括进水口、出水口和输入轴，所述涡轮机构的转轴与输入轴固定连接，且转轴内设有导流通道，导流通道的一端的蒸汽发生器的底部连通，导流通道的另一端与泵体的进水口连通，且转轴上设有可沿转轴径向滑动并封闭导流通道的堵块，转轴转动时导流通道导通；所述泵体的出水口与热水箱连通，且热水箱的外周设有保温层，排气管上设有第一截止阀。

本方案塑料泡沫成型设备的原理在于：

通过上述装置成型塑料泡沫时，将塑料泡沫填满模具空腔，向蒸气发生器内加入水，密封蒸气发生器，通过上热压板和下热压板加热并加压，以防止空腔内部蒸汽形成压力后，水蒸气逃逸，使蒸气发生器内压力达到0.6MPa～1.6MPa，成型1min～15min。

完成塑料泡沫的成型后，打开排气管上的第一截止阀，则排气管将蒸汽发生器和涡轮机构的管体连通。由于蒸汽发生器内聚集了大量的高热水蒸气，且蒸汽发生器的底部热有大量热水，高热水蒸汽将通过排气管迅速排入管体，从而在管体内形成高速流动的气流，该气流将推动涡轮转动，则转轴随涡轮一同转动。转轴转动时，设于转轴上堵块将受到离心力作用，从而导流通道将蒸汽发生器和泵体的进水口连通。转轴转动的同时会带动泵体的输入轴转动，且由于泵体的进水口与蒸汽发生器连通，因此泵体将蒸汽发生器底部的热水泵入热水箱中，而热水箱外周设有保温层，因此热水箱具有保温作用。

当蒸汽发生器内的压力减小后，涡轮停止转动，则转轴内的堵块也不再受到离心力的作用，因此堵块将导流通道封堵，则蒸汽发生器与热水箱断开连接，从而可避免热水返回至蒸汽发生器内。完成蒸汽发生器内蒸汽和热水的排出后，打开上热压板和下热压板，取出模具，冷却并去除模具，可得到塑料泡沫制品。在成型下一塑料泡沫制品时，关闭第一截止阀并扣合上热压板和下热压板，并将热水箱中的热水排入蒸汽发生器中；从而缩短上热压板和下热压板对热水的加热时间。

本方案产生的有益效果是：

(一)利用蒸汽发生器内形成的高热、高压蒸汽的能量，将蒸汽发生器内的热水泵入热水箱内进行保温，在成型下一塑料泡沫时，再将热水箱中的热水导入蒸汽发生器内，则可缩短水的加热时间，从而达到节能的目的。

(二)高压蒸汽通过涡轮机构排出，当高压蒸汽经过涡轮时，涡轮将消耗掉高压蒸汽的大部分能量，并降低高压蒸汽的排出速度，因此可以降低高压蒸汽排出时烫伤操作人员的概率。

(三)涡轮机构可以在蒸汽发生器内的热水排出时提供动力，从而加快热水的排出，有利于快速降低蒸汽发生器的温度。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述下热压板的下方设有冷水箱，所述涡轮机构的管体的排气端伸入冷水箱内的水面以下。当蒸汽发生器内的高热水蒸气和热水排出后，蒸汽发生器内的温度会逐渐降低，从而蒸汽发生器内将逐渐形成负压，因此涡轮机构的管体将冷水箱内的冷水吸入蒸汽发生器内，从而可加快蒸汽发生器内部及模具的降温速率。另外，高热蒸汽从管体的排气端排出时会经过冷水，从而可对高热蒸汽进行降温，避免排出的蒸汽烫伤操作人员。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，所述排气管与蒸汽发生器连通的一端连接有可伸缩管，可伸缩管的轴向沿竖直方向设置，可伸缩管包括内管和外管，内管和外管之间设有介质腔，介质腔内设有沸点为75～90℃的物质，可伸缩管周围环境温度升高至75～90℃时，可伸缩管收缩。当蒸汽发生器内的温度较高时，可伸缩管的介质腔内的物质沸腾形成气体，因此介质腔内的压强增大，从而可伸缩管收缩，可伸缩管的下端与蒸汽发生器的底部具有一定的距离。而当蒸汽发生器内的高热蒸汽和热水排出后，蒸汽发生器内的温度逐渐降低，并通过涡轮机构的管体吸入冷水，则可伸缩管的介质腔内的物质冷凝，因此可伸缩管伸长，可伸缩管的下端延伸至蒸汽发生器的底部；打开上热压板后，蒸汽发生器恢复常压，因此可伸缩管可将蒸汽发生器底部的冷水排入冷水箱内。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述热水箱位于蒸汽发生器上方，且热水箱与蒸汽发生器通过进水管连通，且进水管上设有第二截止阀。在成型塑料泡沫时，扣合上热压板和下热压板后，打开第二截至阀，热水箱内的热水则可排入蒸汽发生器内。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述蒸汽发生器的底面呈锥形向下凹陷，所述导流通道的与蒸汽发生器连通处位于蒸汽发生器底面的最低处。蒸汽发生器的底面呈锥形向下凹陷，则蒸汽发生器内部的水将向导流通道的与蒸汽发生器的连通处聚集，从而有利于将热水泵入热水箱内。

附图说明

图1为本发明塑料泡沫成型设备实施例的结构示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为可伸缩管的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：上热压板11、下热压板12、盛水槽13、盖板14、上模压板15、卡扣16、下模压槽17、蒸汽发生器18、可伸缩管20、内管21、外管22、拉簧23、介质腔24、进水管30、第二截止阀31、排气管40、第一截止阀41、热水箱50、涡轮机构60、管体61、转轴62、导流通道63、堵块64、涡轮65、冷水箱70、泵体80、输入轴81、进水口82、出水口83。

实施例基本如图1、图2和图3所示：

本实施例的塑料泡沫成型设备包括设有上热压板11和下热压板12的两层热压机、设于上热压板11与下热压板12之间的成型机构以及用于降温的降温装置。成型机构包括由盛水槽13和盖板14组成的蒸气发生器以及蒸气发生器内部的模具；模具由上模压板15和下模压槽17组成，下模压槽17的侧壁的上沿设有凹槽，上模压板15与下模压槽17上的凹槽相对应的部位设有与凹槽配合的凸起，使用时凸起置于凹槽内，则可对上模压板15和下模压槽17进行定位；上模压板15和下模压槽17边缘通过卡扣16固定，使得上模压板15和下模压槽17内部形成模具空腔。下模压槽17的槽底和上模压板15上均带有孔径为1mm且均匀分布的毛细通孔，下模压槽17的槽底和上模压板15上的毛细通孔的数量均为500个/dm2。卡扣16的顶部带有用于安装螺栓的螺孔，以方便通过螺栓顶住上模压板15来调节模具空腔的容积。

由于塑料泡沫珠粒是一粒一粒的，其放入下模压槽17中后，塑料泡沫珠粒之间会有空隙，因此将下模压槽17侧壁上的凹槽的深度设置为大于上模压板15上凸起的高度，可以更加方便的通过螺栓调节模具空腔的容积，使上模压板15可以压实模具空腔里面的塑料泡沫珠粒，并防止在塑料泡沫珠粒发泡后往外膨胀。

蒸气发生器的盛水槽13内设有两个支撑模具的垫块，防止蒸汽发生器18底部的水浸没模具。且蒸气发生器上还设有用于显示蒸气发生器内部压力的压力表，以实时监控蒸气发生器内部的压力。

降温装置包括与蒸汽发生器18上部连通的排气管40、与排气管40连接的涡轮机构60、与涡轮机构60连接的泵体80、与泵体80连接的热水箱50以及设于下热压板12下方的冷水箱70。涡轮机构60包括管体61和设于管体61内的涡轮65，管体61的上端固定在下热压板12的底部，从而使得管体61的上端封口，管体61的下端伸入冷水箱70内，且管体61的下端为被冷水淹没的排气端。涡轮65通过转轴62与管体61转动连接，转轴62的上端穿过盛水槽13并伸入蒸汽发生器18内，且转轴62与盛水槽13之间设有密封圈。排气管40与管体61的上部连通，且排气管40与管体61的连通处位于涡轮65的上方，当排气管40将蒸汽发生器18内的高热蒸汽导入管体61内时，高热蒸汽可驱动涡轮61转动。泵体80包括进水口82、出水口83和输入轴81，转轴62与泵体80的输入轴81固定连接，从而当转轴62转动时，转轴62可带动输入轴81转动，使泵体80处于工作状态。

转轴62内设有导流通道63，导流通道63的一端与蒸汽发生器18的底部连通，导流通道63的另一端与泵体80的进水口82连通，从而泵体80工作时可将蒸汽发生器18内的热水泵入热水箱50中。盛水槽13的底面呈锥形向下凹陷，且导流通道63与盛水槽13的连通处位于蒸汽发生器18底面的最低处，从而有利于排出热水。转轴62内沿转轴62的径向设有一滑槽，滑槽与导流通道63连通，且滑槽内设有可沿滑槽滑动的堵块64。滑槽内设有与堵块64远离导流通道63一侧相抵的压簧；从而当转轴62转动时，堵块64将受到离心力并克服压簧压力向外侧滑动，从而导流通道63导通；当转轴62停止转动时，堵块64在压簧的作用下复位，则堵块64将导流通道63封堵。热水箱50的位置高于盛水槽13，且热水箱50的外周设有保温层，从而使得热水箱50具有保温作用；另外，热水箱50还通过进水管30与盛水槽13连通，且进水管30上设有第二截止阀31，而排气管40上设有第一截止阀41。

排气管40与蒸汽发生器18连通的一端连接有可伸缩管20，可伸缩管20的轴向沿竖直方向设置。可伸缩管20包括内管21和外管22，内管21与盛水槽13固定，内管21的下端设有向外凸出的凸沿，外管22的上端设有向内凸出的凸沿，从而在内管21和外管22之间及两凸沿之间形成了介质腔23，介质腔23内设有拉簧23，且拉簧23的两端分别与两凸沿固定。另外，在介质腔23内还填充有四氯化碳，当蒸汽发生器18内的温度高于80℃时，四氯化碳蒸发为气体，从而介质腔23内的压力增大，使得可伸缩管20收缩。

本实施例塑料泡沫成型设备的具体工作过程为：

塑料泡沫填满模具空腔，并置于盛水槽13内，关闭第一截止阀41，打开第二截止阀31，将热水箱50内的热水加入盛水槽13内，然后密封蒸气发生器，并关闭第二截止阀31。通过上热压板11和下热压板12加热并加压，使蒸气发生器内的压力达到0.6MPa～0.7MPa，并成型5min。

打开排气管40上的第一截止阀41，高热水蒸汽通过排气管40迅速排入管体61，并推动涡轮65转动。转轴62转动时，导流通道63将蒸汽发生器18和泵体80的进水口82连通。转轴62转动的同时带动泵体80的输入轴81转动，则泵体80将蒸汽发生器18底部的热水泵入热水箱50中。当蒸汽发生器18内的压力减小后，涡轮65停止转动，堵块64将导流通道63封堵，使得蒸汽发生器18与热水箱50断开连接。高热水蒸气和热水从蒸汽发生器18内排出后，蒸汽发生器18内的温度会逐渐降低，并使蒸汽发生器18内逐渐形成负压，则涡轮机构60的管体61将冷水箱70内的冷水吸入蒸汽发生器18内，从而可加快蒸汽发生器18内部及模具的降温速率。另外，蒸汽发生器18内的温度降低后，可伸缩管20的介质腔23内的四氯化碳冷凝，则可伸缩管20伸长并延伸至蒸汽发生器18的底部；打开盛水槽13上方的盖板14后，蒸汽发生器18恢复常压，可伸缩管20将蒸汽发生器18底部的冷水排入冷水箱70内，同时可将模具取出。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.塑料泡沫成型设备，包括上热压板、下热压板以及上热压板与下热压板之间的成型机构，所述的成型机构包括蒸气发生器和蒸气发生器内部的模具，蒸汽发生器为由上热压板和下热压板所构成的腔；所述的模具内部设有用于填充塑料泡沫的模具空腔，模具空腔的腔壁带有毛细通孔；其特征在于，还包括降温装置，所述降温装置包括与蒸汽发生器上部连通的排气管、与排气管连接的涡轮机构、与涡轮机构连接的泵体及与泵体连接的热水箱；所述涡轮机构包括管体、设于管体内的涡轮，涡轮通过转轴转动连接于管体内，管体的一端与排气管连通，管体的另一端为排气端；所述泵体包括进水口、出水口和输入轴，所述涡轮机构的转轴与输入轴固定连接，且转轴内设有导流通道，导流通道的一端与蒸汽发生器的底部连通，导流通道的另一端与泵体的进水口连通，且转轴上设有可沿转轴径向滑动并封闭导流通道的堵块，转轴转动时导流通道导通；所述泵体的出水口与热水箱连通，且热水箱的外周设有保温层，排气管上设有第一截止阀。

2.根据权利要求1所述的塑料泡沫成型设备，其特征在于：所述下热压板的下方设有冷水箱，所述涡轮机构的管体的排气端伸入冷水箱内的水面以下。

3.根据权利要求2所述的塑料泡沫成型设备，其特征在于：所述排气管与蒸汽发生器连通的一端连接有可伸缩管，可伸缩管的轴向沿竖直方向设置，可伸缩管包括内管和外管，内管和外管之间设有介质腔，介质腔内设有沸点为75～90℃的物质，可伸缩管周围环境温度升高至75～90℃时，可伸缩管收缩。

4.根据权利要求3所述的塑料泡沫成型设备，其特征在于：所述热水箱位于蒸汽发生器上方，且热水箱与蒸汽发生器通过进水管连通，且进水管上设有第二截止阀。

5.根据权利要求4所述的塑料泡沫成型设备，其特征在于：所述蒸汽发生器的底面呈锥形向下凹陷，所述导流通道的与蒸汽发生器连通处位于蒸汽发生器底面的最低处。