一種聚合物可控結皮微發泡注模裝置及其注模工藝的製作方法
2023-05-28 03:19:01
本發明涉及一種聚合物可控結皮微孔發泡注模工藝及注模裝置結構，特別涉及一種動態的控制聚合物動態微孔發泡的控制工藝及注模裝置，可用於生產表面堅固、光澤度較好、內部氣泡緻密度高的聚合物產品。
背景技術：
20世紀80年代初期，美國麻省理工學院的j.e.martini在其論文中首先提出了微孔塑料的概念和製備方法，並與1984年獲得美國專利。1991年劍橋大學的sungw.cha等在微孔發泡注塑中引入超臨界流體技術。2001年美國trexel公司成功開發連續微孔發泡成型技術--mucell技術。2003年demagergotech公司展出了其ergocell微孔塑料加工技術。隨著微孔技術的不斷進步，微孔塑料優異的及力學性能逐步被發掘。微孔發泡技術降低了塑料的製品重量，大大增加了製品的韌性；衝擊強度可增加5~7倍，韌性提高5~8倍，剛度增加3～5倍，疲勞壽命延長3~13倍，其密度可降低5％～95％,。微孔發泡聚合物產品的應用領域非常寬廣，被稱為「21世紀的新型材料」。
然而，微孔發泡注射成型工藝問世30餘年以來，各大學院及著名公司均在微孔發泡技術領域提出了新的理論，在實際生產中也充分發揮著各自技術優勢，但仍未真正實現產品性能並實現大規模推廣。這是由於該項工藝仍面臨一些技術難題，其一，難以生產表面堅硬，光澤度較好和內部泡孔微小緻密的產品等。特瑞塞爾公司在1999年11月4日申請的授權公開的中國專利(cn200510068953.2)「包括注塑成形的微孔低密度聚合物材料的模塑聚合物材料」中提供了一種用於製備微孔泡沫材料和微孔製品的注塑成型系統和方法。通過調試注塑成型工藝，該方法可獲得較為細密的內部泡孔結構，但產品表面仍存在明顯的銀紋、泡坑、螺旋紋等質量缺陷。關於聚合物結皮微孔發泡技術也有不少理論，指通過在模具中進入高壓氣體，使產品表面光澤度提高，內部氣體緻密。然而通過單一的氣體進出，不能較好的控制，從聚合物中溢出氣體的多少及氣體排出型腔壓力的控制。型腔無論是靜態的發泡還是動態的發泡，通過氣體自動發泡，單一的溫度調整，雖然可部分解決聚合物製品表面的問題，但是結皮厚度及光亮的程度均是單一不可控的。
為解決表面質量問題，採用了氣體恆定技術、快速冷、熱循環技術等工藝方法，既能保證產品表皮結皮得得形成，又能因為恆定的壓力保證了熔體內部的氣體的穩定性。這是在國家複合改性聚合物材料工程技術研究中心在2011年1月10日申請的授權公開的中國專利「一種微孔聚合物材料的可控制備方法及其裝置中提供了一種通過調節裝置的型腔體積和溫度，獲得微孔聚合物材料的方法的又一跨越。在型腔體積保證不變的情況下，運用指定的溫度及壓力參數實現產品表面結皮的可控；增壓設備持續保壓，避免了因為型腔減小致使產品外形的變化。從而真正實現結皮可控的微孔發泡技術。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種聚合物可控結皮微發泡注模裝置及其注模工藝，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種聚合物可控結皮微發泡注模裝置，包括增壓設備和動模固定板，所述增壓設備通過電磁控制閥和油管傳導裝置與增壓油缸連接，所述增壓油缸前端設置有主澆口套，所述主澆口套連接有加熱裝置和復位裝置，所述復位裝置設置在2組加熱裝置之間，所述加熱裝置的另一端伸入定模連接板上設置的凹槽內，並與若干個點注膠口連接，所述若干個點注膠口設置在定模連接板內，所述定模連接板的一端與定模固定板連接，另一端與型腔連接，所述型腔上分別設置有測壓裝置和測溫裝置，所述動模固定板通過頂出裝置與型腔固定連接，且動模固定板和定模連接板之間在型腔的兩側設有冷卻水系統。
進一步的，所述增壓油缸和加熱裝置均設置有2組，且2組增壓油缸均通過電磁控制閥和油管傳導裝置與增壓設備連接。
進一步的，所述頂出裝置設置有3組，3組頂出裝置間隔等距設置在動模固定板和型腔之間。
本發明還提出了一種聚合物可控結皮微發泡注模工藝，包括以下步驟：
s1、利用微孔發泡注塑機將物理髮泡劑或化學發泡劑在高壓環境中均勻混入聚合物熔體；升高注模裝置溫度，並保持；
s2、閉合注模，接通注模周邊水循通道，並通過冷水機外部設備使水溫保持，將大於等於注模型腔總體積的熔體聚合物注入到注模裝置型腔，使裝置持續增壓，使注模裝置內保持持續的壓力；
s3、調整注模型周邊水道配合注模的水冷通道水流的進出，使其持續降低溫度，通過控制注模型腔外表皮的溫度，使熔體聚合物在注模型腔側冷卻；
s4、持續冷卻模具，氣泡會向溫度稍高的中心移動，在持續保持注模裝置型腔壓力的情況下，熔體溫度降到設定恆定溫度並持續保壓，使聚合物表皮形成結皮，產品定型；
s5、待模具冷卻，減小注壓，打開模具，頂出產品。
進一步的，在s1和s2中，模具合模後，升高注模裝置溫度，向注模型腔內注入已經混有物理髮泡劑或化學發泡劑的熔體聚合物，聚合物在進入注模裝置的瞬間發泡；通過注模裝置的動模模板組件的加熱系統加熱注模進料及增壓部分，使其溫度達到60-200℃、壓力達到5-10mpa並保持。
進一步的，在s2和s3中，注模閉合過程中水冷通道水不斷循環，通過外部冷水機設備利用恆定的水溫使注模型腔表面冷卻結皮，所述的注模型腔表皮溫度持續保持在60-100℃，注模型腔內氣體壓力要與注塑機注射前型腔內氣壓一致，保持在5-10mpa。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明提供的微孔發泡注塑工藝過程方法和配套的模具結構，通過不同參數的壓力控制表皮結皮層厚度，為形成外皮堅硬，內部緻密泡孔結構提供了可靠條件，從而獲得具有堅硬、光澤度較好表面的產品，可克服結皮不可控微孔發泡注塑技術的瓶頸。本發明對於物理髮泡和化學發泡均可適用，不僅適用於外觀聚合物產品，且不受產品結構限制。
附圖說明
圖1為本發明結構示意圖。
圖中：1、增壓設備；2、電磁控制閥；3、油管傳導裝置；4、定模固定板；5、增壓油缸；6、加熱裝置；7、復位裝置；8、若干個點注膠口；9、定模連接板；10、動模固定板；11、型腔；12、頂出裝置13、測壓裝置14、冷卻水系統15、測溫裝置16、主澆口套。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖1，本發明提供一種技術方案：一種聚合物可控結皮微發泡注模裝置，包括增壓設備1和動模固定板10，所述增壓設備1通過電磁控制閥2和油管傳導裝置3與增壓油缸5連接，所述增壓油缸5前端設置有主澆口套16，所述主澆口套16連接有加熱裝置6和復位裝置7，所述復位裝置7設置在2組加熱裝置6之間，所述加熱裝置6的另一端伸入定模連接板9上設置的凹槽內，並與若干個點注膠口8連接，所述若干個點注膠口8設置在定模連接板9內，所述定模連接板9的一端與定模固定板4連接，另一端與型腔11連接，所述型腔11上分別設置有測壓裝置13和測溫裝置15，所述動模固定板10通過頂出裝置12與型腔11固定連接，且動模固定板10和定模連接板9之間在型腔11的兩側設有冷卻水系統14。
具體的，所述增壓油缸5和加熱裝置6均設置有2組，且2組增壓油缸5均通過電磁控制閥2和油管傳導裝置3與增壓設備1連接。
具體的，所述頂出裝置12設置有3組，3組頂出裝置12間隔等距設置在動模固定板10和型腔11之間。
本發明還提出了一種聚合物可控結皮微發泡注模工藝，包括以下步驟：
s1、利用微孔發泡注塑機將物理髮泡劑或化學發泡劑在高壓環境中均勻混入聚合物熔體；升高注模裝置溫度，並保持；
s2、閉合注模，接通注模周邊水循通道，並通過冷水機外部設備使水溫保持，將大於等於注模型腔總體積的熔體聚合物注入到注模裝置型腔，使裝置持續增壓，使注模裝置內保持持續的壓力；
s3、調整注模型周邊水道配合注模的水冷通道水流的進出，使其持續降低溫度，通過控制注模型腔外表皮的溫度，使熔體聚合物在注模型腔側冷卻；
s4、持續冷卻模具，氣泡會向溫度稍高的中心移動，在持續保持注模裝置型腔壓力的情況下，熔體溫度降到設定恆定溫度並持續保壓，使聚合物表皮形成結皮，產品定型；
s5、待模具冷卻，減小注壓，打開模具，頂出產品。
具體的，在s1和s2中，模具合模後，升高注模裝置溫度，向注模型腔內注入已經混有物理髮泡劑或化學發泡劑的熔體聚合物，聚合物在進入注模裝置的瞬間發泡；通過注模裝置的動模模板組件的加熱系統加熱注模進料及增壓部分，使其溫度達到60-200℃、壓力達到5-10mpa並保持。
具體的，在s2和s3中，注模閉合過程中水冷通道水不斷循環，通過外部冷水機設備利用恆定的水溫使注模型腔表面冷卻結皮，所述的注模型腔表皮溫度持續保持在60-100℃，注模型腔內氣體壓力要與注塑機注射前型腔內氣壓一致，保持在5-10mpa。
本發明實施例的工作過程為：
步驟1、利用微孔發泡注塑機將物理髮泡劑或化學發泡劑在高壓環境中均勻混入聚合物熔體；升高注模裝置加熱裝置6、復位裝置7、多個點注膠口8、定模連接板9、溫度，並保持；
步驟2、閉合注模，接通注模周邊水循環體統14，並通過冷水機外部設備使水溫保持，將大於等於注模型腔總體積的熔體聚合物注入到注模裝置型腔11，利用持續增壓裝置1和增壓油缸5使裝置持續增壓，使注模裝置內型腔11保持持續的壓力；
步驟3、調整注模型周邊水道配合注模的水冷通道14水流的進出，使其持續降低溫度，通過控制注模型腔11外表皮的溫度，使熔體聚合物在注模型腔11側冷卻；期間通過測壓裝置13、測溫裝置15進行調整觀察，進行工藝調整。
步驟4、通過冷卻系統14持續冷卻模具，在持續保持注模裝置型腔壓力的情況下，熔體溫度降到設定恆定溫度並持續保壓，使聚合物表皮形成結皮，利用產品定型。
步驟5、待模具冷卻，增壓裝置1和增壓油缸5減小型腔11，打開模具，運用頂出裝置12頂出產品。
本發明提供的注模裝置，各種工藝參數顯而易見，便於根據產品的需求，通過調整溫度及壓力實驗結皮的厚度的可控制，滿足各種產品部件即輕便又堅固美觀、耐用的功能；且本發明提供的微孔發泡注塑工藝過程方法和配套的模具結構，通過不同參數的壓力控制表皮結皮層厚度，為形成外皮堅硬，內部緻密泡孔結構提供了可靠條件，從而獲得具有堅硬、光澤度較好表面的產品，可克服結皮不可控微孔發泡注塑技術的瓶頸。本發明對於物理髮泡和化學發泡均可適用，不僅適用於外觀聚合物產品，且不受產品結構限制。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。