CN114248378B - 一种具有空腔的塑料成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于塑料的成型领域，具体涉及一种具有空腔的塑料成型方法。该成型方法包括以下步骤：(1)制作土质模芯：将土质原料、吸水剂和水混合，成型为土质毛坯；将所述土质毛坯干燥后制作成土质模芯；所述吸水剂的质量为土质原料质量的5～12％；所述水的质量为土质原料质量的13～20％；(2)将土质模芯和模具组合，形成用于塑料成型的模腔，之后在模腔中进行塑料的成型；(3)从模具中取出成型制件，然后将成型制件放入水中，土质模芯吸水崩解分散，将分散的土质浆液倒出。本发明的具有空腔的塑料成型方法，主要是以土质原料、吸水剂构建绿色环保消失模芯，模芯制作简单、破坏容易(方便脱模)，不会对塑料造成破坏。
Description
技术领域
本发明属于塑料的成型领域，具体涉及一种具有空腔的塑料成型方法。
背景技术
对于注塑类或浇注类的塑料成型工艺，如果制品具有空腔结构，其模具就需要模芯机构。成型后抽出模芯即可形成具有空腔的塑料制品。但这只是对于内外尺寸相同，或内小外大的空腔结构抽芯没有问题，如果空腔结构是内大外小，则模芯就不可能抽出。
对于金属材料的铸造其模芯材料是型砂，成型后通过破碎模芯形成空腔，但对于塑料来说此方法不适用，原因在于砂型自身的强度较高，在去除砂型时往往需要进行划刻、高压破碎等方式，这可能会对塑料的内部结构造成破坏。虽然也可采用硬质泡沫塑料制作消失模芯，但取出费时，且产生的碎料很难收集并重复利用。
聚双环戊二烯(PDCPD)反应注射成型是采用粘度很低的原料通过高压混合后注入到模具中反应固化成型。在该类塑料的成型时，尤其是内腔具有内大外小特征时，需要考虑消失模技术，在成型之后，模型材料应能方便从制件空腔中取出。综合来看，现有模芯材料的制作较为复杂，模芯强度较大造成取出时可能使制品破坏，或费时并产生污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有空腔的塑料成型方法，模芯制作简单、破坏容易(方便脱模)，不会对塑料造成破坏。
为了实现以上目的，本发明的具有空腔的塑料成型方法所采用的技术方案是：
一种具有空腔的塑料成型方法，包括以下步骤：
(1)制作土质模芯：将土质原料、吸水剂和水混合，成型为土质毛坯；将所述土质毛坯干燥后制作成土质模芯；所述土质原料为黄土或黏土；所述吸水剂的质量为土质原料质量的5～12％；所述水的质量为土质原料质量的13～20％；
(2)将土质模芯和模具组合，形成用于塑料成型的模腔，之后在模腔中进行塑料的成型；
(3)从模具中取出成型制件，然后将成型制件放入水中，土质模芯吸水崩解分散，将分散的土质浆液倒出。
本发明的具有空腔的塑料成型方法，主要是以土质原料、吸水剂构建绿色环保消失模芯，此类模型的耐热在100℃以上；硬度不高，可以采用数模雕刻制造；遇水快速崩解分散，方便从空腔中倒出。该塑料成型方法中，模芯制作简单、破坏容易(方便脱模)，不会对塑料造成破坏。
黄土、黏土均为常规土质原料，黄土(为制砖原料)的成本更低，也能满足本发明的使用要求。塑料的成型温度一般在100℃左右，而以上述土质原料制作陶瓷或砖时可加热至900℃以上而不会变形，因此在耐温方面，上述土质模芯能够满足成型要求。
优选地，步骤(1)中，所述吸水剂为无机吸水剂和/或高分子吸水剂。无机吸水剂优选为金属卤化物。更优选地，所述无机吸水剂为氯化镁、溴化镁、氯化铁、溴化铁、氯化钙、溴化钙中的一种或两种以上组合；所述高分子吸水剂为聚丙烯酰胺。采用这类吸水剂的成本低，应用效果好。
优选地，步骤(1)中，所述干燥为晒干、阴干或烘干。采用该种干燥方式适合大规模工业化生产。
优选地，步骤(1)中，所述制作成土质模芯是根据模芯形状，利用雕刻机进行雕刻成型。利用该种方式效率高，精度好。
优选地，步骤(2)中，所述塑料的成型采用浇注成型、反应注射成型。所述塑料为聚双环戊二烯、聚氨酯、环氧树脂或尼龙6。进一步优选地，所述塑料为聚双环戊二烯。上述塑料成型所需要的压力低、温度低，更适合采用此类消失模，同时可提高生产效率，降低生产成本。
优选地，步骤(3)中，所述水的质量为土质原料质量的15％；所述崩解分散的时间不大于65min。具体用水量因土质不同稍有不同，一般为土质原料质量的15％左右。降低遇水崩解分散时间可提高生产效率，优化崩解分散效果。
优选地，所述空腔的腔侧壁具有内凹部分。如果腔侧壁为圆环形，则内凹部分形成大径段；如腔侧壁上的内凹部分为单侧方向等不规则情况，则相应的土质模芯上表现为相应凸起。此种内腔即具有内大外小特征，不适合抽芯，最适宜本发明方法的应用。
一种实施上述具有空腔的塑料成型方法的土质模芯，所述土质模芯是以土质原料粘结吸水剂形成的块体；所述吸水剂的质量为土质原料质量的5～12％；所述土质原料为黄土或黏土。
该粘土模芯的制作简单，成本较低；强度和耐温能够满足一般塑料的成型要求，而且遇水快速崩解分散，方便从空腔中倒出。
优选地，所述吸水剂为氯化镁、溴化镁、氯化铁、溴化铁、氯化钙、溴化钙、聚丙烯酰胺中的一种或两种以上组合。采用上述吸水剂成本低，应用效果好。
附图说明
图1为本发明实施例制备的聚双环戊二烯水泵模芯的实物图；
图2为利用本发明的方法成型的聚双环戊二烯水泵壳体一个视角的结构示意图；
图3为利用本发明的方法成型的聚双环戊二烯水泵壳体另一个视角的结构示意图。
具体实施方式
本发明主要是通过以下步骤来制备一种绿色环保消失模芯，并将其应用于具有模腔的塑料成型，尤其适用于内腔的腔侧壁具有内凹部分，不能通过抽芯方式来进行空腔成型的塑料的成型。实施过程的主要步骤如下：
(1)在土质原料中添加易吸水物质(氯化镁、溴化镁、氯化铁、溴化铁、氯化钙、溴化钙，或是聚丙烯酰胺，或是几种的混合物)，采用制砖设备成型成土质毛坯；
(2)根据模具的体积、形状与尺寸，将土质团块切割成土质毛坯；
(3)将土质毛坯进行干燥，可在阳光下晒干，或阴干，或在干燥设备中干燥；
(4)根据数模用雕刻机对干燥后的土质毛坯进行雕刻成型；
(5)将成型后的模芯与模具安装配合在一起，采用反应注射成型工艺进行成型；
(6)将从模具中取出制件放入水中进行吸水崩解分散，将分散的土质浆液倒出。
以下实施例中，如果特殊说明，均为市售常规原料。聚丙烯酰胺以分子量为10万的市售品为例进行说明。
一、具有空腔的塑料成型方法的实施例
实施例1
本实施例的具有空腔的塑料成型方法，包括以下步骤：
(1)按黄土质量的15％取水，在其中溶解土质原料质量5％的氯化铁，然后将溶有氯化铁的水加入到黄土中。在制砖设备上柔和黄土，然后从模具口挤出成型为黄土团块；按设计尺寸将黄土团块切割成毛坯，在烘干设备中干燥至含水率不大于5％。
(2)将干燥后的土质毛坯放在雕刻机平台上，根据数模用雕刻机对干燥后的土质毛坯进行雕刻成型，得到土质模芯；具体以图1所示的聚双环戊二烯水泵模芯为例进行说明，最终成型出的聚双环戊二烯水泵壳体如图2和图3所示。
(3)将土质模型和模具安装配合在一起，采用反应注射成型工艺进行成型PDCPD。
(4)从模具中取出制件放入水中进行吸水崩解分散(可辅助晃动或转动以方便水的扩散渗透)，将分散的土质浆液从内腔中倒出。
实施例2
本实施例的具有空腔的塑料成型方法，与实施例1基本相同，区别仅在于，吸水剂为氯化镁，用量为土质原料质量的10％。
实施例3
本实施例的具有空腔的塑料成型方法，与实施例1基本相同，区别仅在于，吸水剂为氯化钙，用量为土质原料质量的12％。
实施例4
本实施例的具有空腔的塑料成型方法，与实施例1基本相同，区别仅在于，吸水剂为聚丙烯酰胺，用量为土质原料质量的8％。
实施例5
本实施例的具有空腔的塑料成型方法，与实施例1基本相同，区别仅在于，吸水剂为氯化镁和聚丙烯酰胺；氯化镁的用量为土质原料质量的5％，聚丙烯酰胺的质量为土质原料质量的2％。
在以上具有空腔的塑料成型方法实施例中，是以黄土为例进行说明，采用黏土可达到基本一致的效果。在黄土团块的制作过程中，加水量会影响土质毛坯的成型难度、干燥时间及初始强度，一般而言，加水量为土质原料质量的15％左右，因土质不同而稍有不同，在13％-20％之间是较为适宜的用量，能够满足绝大多数的成型需求。另外，塑料是以PDCPD，成型工艺是以反应注射成型工艺为例进行说明，其他塑料，例如聚氨酯、环氧树脂、尼龙6等，其他成型工艺，如浇注成型等，该种消失模芯技术也能够适用。
二、对比例
对比例1
对比例1的土质模芯，与实施例1的土质模芯的区别仅在于不使用吸水剂。将此模芯和模具安装配合在一起，采用反应注射成型工艺进行成型PDCPD。
对比例2
对比例2的硬质塑料泡沫模芯。将硬质聚氨酯泡沫用雕刻机雕刻成模芯，模型和模具安装配合在一起，采用反应注射成型工艺进行成型PDCPD。
三、实验例
本实验例测试土质模芯在水中的崩解分散时间；参考GB/T 8813-2008标准测试压缩(抗压)强度，结果如下表1所示。
表1不同实施例的土质模芯的崩解分散时间
由表1的实验数据可知，实施例的土质模芯在强度能够满足反应注射成型工艺的基础上，遇水崩解分散时间较短；同时，模芯浆液经除水后可重复利用。整体而言，本发明的方法是一种成本低、绿色、环保的消失模芯技术。
Claims (2)
1.一种具有空腔的塑料成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作土质模芯：将土质原料、吸水剂和水混合，成型为土质毛坯；将所述土质毛坯干燥后制作成土质模芯；所述土质原料为黄土或黏土；所述吸水剂的质量为土质原料质量的5～12％；所述水的质量为土质原料质量的13～20％；
(2)将土质模芯和模具组合，形成用于塑料成型的模腔，之后在模腔中进行塑料的成型；
(3)从模具中取出成型制件，然后将成型制件放入水中，土质模芯吸水崩解分散，将分散的土质浆液倒出；
步骤(1)中，所述吸水剂为无机吸水剂和/或高分子吸水剂；所述无机吸水剂为金属卤化物；
步骤(1)中，所述无机吸水剂为氯化镁、溴化镁、氯化铁、溴化铁、氯化钙、溴化钙中的一种或两种以上组合；所述高分子吸水剂为聚丙烯酰胺；
步骤(1)中，所述制作成土质模芯是根据模芯形状，利用雕刻机进行雕刻成型；
步骤(2)中，所述塑料的成型采用反应注射成型；
所述塑料为聚双环戊二烯、聚氨酯、环氧树脂或尼龙6；
所述空腔的腔侧壁具有内凹部分。
2.如权利要求1所述的具有空腔的塑料成型方法，其特征在于，步骤(3)中，所述水的质量为土质原料质量的15％；所述崩解分散的时间不大于65min。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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