發(fā)泡成型機(jī)(foaming machine)
進(jìn)行發(fā)泡成型所使用的成型機(jī)械。制造發(fā)泡體時(shí),因所用樹脂種類、泡沫類型和發(fā)泡方式問組合的不同而多種多樣,與此相對(duì)應(yīng),發(fā)泡成塑機(jī)也有多種樣式。通??煞譃閿D出、壓延、流延等連續(xù)發(fā)泡機(jī)械;注射、整體成形、發(fā)泡板真空成型等間斷發(fā)泡機(jī)械。此外還有現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡施工所用的自吹式發(fā)泡裝置。
聚氨脂發(fā)泡成型機(jī)1)用途該機(jī)適用于生產(chǎn)聚氨脂鞋底、海綿制品、坐墊和其它生活日用品。
2)型號(hào)說明 PU-D210
PU——聚氯脂澆注成型機(jī)(聚氨脂);D——低壓發(fā)泡成型(低);2——原料組分?jǐn)?shù)(組);10——料泵排量(mL/s)
3)結(jié)構(gòu)形式、特點(diǎn) 該機(jī)控制先進(jìn)可靠,采用日本三菱PLC控制、臺(tái)灣變頻調(diào)速器調(diào)速、長壽命共軛直齒內(nèi)嚙合料泵送料、數(shù)字比例預(yù)置控制比例、高速脈沖運(yùn)算計(jì)數(shù)精確計(jì)量。直觀、方便的操作界面,參數(shù)設(shè)置及修改均簡(jiǎn)便快捷。采用柔性提升結(jié)構(gòu)針閥,使用可靠,節(jié)省清洗劑。采用高剪切混煉頭,混煉速度可從1000r/min至6000r/min范圍任意變化。采用全不銹鋼料罐,配用冷水機(jī)可生產(chǎn)多種聚氨脂產(chǎn)品。
選型原則:根據(jù)原料組分和發(fā)泡類型(高壓或低壓)選型。
4)主要技術(shù)性能
|| || 性能參數(shù)表
發(fā)泡成型機(jī)分類發(fā)泡成型機(jī)分為立式成型機(jī)和臥式成型機(jī)兩種。
1)立式成型機(jī)。立式成型機(jī)分半自動(dòng)控制立式成型機(jī)和全自動(dòng)控制立式成型機(jī)。半自動(dòng)立式成型機(jī)又細(xì)分為兩類:①下模型板固定,上模型板上下開合,從上模側(cè)面實(shí)現(xiàn)多個(gè)料槍同時(shí)射料。②上模型板固定不動(dòng),下模型板開合,完成合模和取泡沫模樣,從上模頂面實(shí)現(xiàn)多個(gè)料槍同時(shí)進(jìn)料。
2)臥式成型機(jī)。如圖所示的放在臥式成型機(jī)的箱體消失模模具,兩個(gè)氣室分開單獨(dú)安裝在氣室封板上,發(fā)泡時(shí)每個(gè)型腔可以單獨(dú)控制發(fā)泡工藝,得到最佳的發(fā)泡效果,模具采用氣缸自動(dòng)抽芯,減少脫模時(shí)間,防止脫模變形,成型機(jī)打開時(shí),兩個(gè)泡沫塑料模樣同時(shí)脫模,又節(jié)省了整個(gè)產(chǎn)品的成型時(shí)間,此類結(jié)構(gòu)的模具設(shè)計(jì)集合了消失模模具設(shè)計(jì)的方方面面,代表先進(jìn)的消失模模具設(shè)計(jì)理念和思路,屬于目前消失模模具的巔峰之作。
以箱體為例介紹消失模模具中最具代表特色的自動(dòng)抽芯頂出的模具設(shè)計(jì),主要步驟如下:
1)分析泡沫塑料模樣成型的可能性,外形尺寸大,零件壁厚12mm,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,批量大,適合消失模鑄造。
2)考慮到泡沫塑料模樣的粘結(jié)方便,模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,使用在臥式成型機(jī)上將泡沫塑料模樣分成六大片四小片粘結(jié)組合成型。
3)將分過片的泡沫塑料模樣單獨(dú)進(jìn)行模具設(shè)計(jì),從右數(shù)最后一片的單獨(dú)模具設(shè)計(jì)為例,介紹模具設(shè)計(jì)過程:分型面設(shè)計(jì);料槍設(shè)計(jì);模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);冷卻管道設(shè)計(jì)。
4)將單獨(dú)設(shè)計(jì)好的模具組裝在一套氣室封板上。2
發(fā)泡成型機(jī)的工藝流程發(fā)泡成型機(jī)的加工過程可以綜合為:合?!盍稀蹬帕稀W宇A(yù)熱→加熱→預(yù)冷→冷卻→啟模→退出產(chǎn)品等多道工序的順序動(dòng)作。其中,合模、啟模等由行程開關(guān)來確定動(dòng)作是否完成;加熱是使已填入模中的原料發(fā)泡、膨脹、成型,因此要有一定的持續(xù)時(shí)間,退出產(chǎn)品可利用氣壓或液壓方法頂出模中的成品,各工序均可用時(shí)間來控制。所需時(shí)間可通過面板上的撥盤或開關(guān)由操作員根據(jù)工藝要求當(dāng)場(chǎng)設(shè)置或調(diào)整。
注射發(fā)泡成型機(jī)的主要零部件注射裝置注射發(fā)泡成型機(jī)的塑化注射裝置結(jié)構(gòu)類型很多,但是用螺桿進(jìn)行塑化卻是它們的共同點(diǎn)。不同類型的發(fā)泡注射成型機(jī),其螺桿的職能和結(jié)構(gòu)也不相同,有的螺桿只有塑化的職能,其運(yùn)轉(zhuǎn)可以是連續(xù)的,也可以是間歇的;有的螺桿具有塑化和壓注雙重職能,螺桿運(yùn)轉(zhuǎn)只能是間歇性的;采用物理發(fā)泡劑和采用化學(xué)發(fā)泡劑對(duì)螺桿結(jié)構(gòu)的要求也是不相同的。采用化學(xué)發(fā)泡一般都是先將化學(xué)發(fā)泡劑與其他原材料組分混合好后才一齊加入塑化料筒進(jìn)行塑化,而采用物理發(fā)泡,常常是由機(jī)筒前端將發(fā)泡劑直接注入塑料熔體中。為此,螺桿不僅在注入段應(yīng)有特殊的結(jié)構(gòu),而且應(yīng)設(shè)有混合元件使發(fā)泡劑與塑料熔體充分混合。
噴嘴注射發(fā)泡成型機(jī)的噴嘴應(yīng)能滿足以下特殊要求。噴嘴能控制啟閉并盡量減少流動(dòng)阻力。一般都采用單獨(dú)控制的閉鎖噴嘴,為了減少積存料,采用針狀閥閉鎖噴嘴比較合適,有的噴嘴還具有混合功能、總之噴嘴的結(jié)構(gòu)類型多種多樣,它對(duì)發(fā)泡制品的質(zhì)量有明顯的影響。
注射發(fā)泡時(shí),延時(shí)開啟噴嘴對(duì)制品質(zhì)量性能有明顯影響。所謂延時(shí)開啟噴嘴是指注射噴嘴開啟時(shí)比注射壓力開始施加于塑料熔體的時(shí)間延后了。延后的量對(duì)發(fā)泡制品的影響如圖所示。圖中(1)所示為延時(shí)對(duì)發(fā)泡制品拉伸強(qiáng)度的影響。圖中橫座標(biāo)為注射前塑料熔體被壓縮時(shí)間即噴嘴延時(shí)開啟的時(shí)間,由圖中可見,延時(shí)長的制品性能比較穩(wěn)定,質(zhì)量比較均一,低限強(qiáng)度提高。圖中(2)所示為延時(shí)開啟噴嘴對(duì)皮層厚度均勻性的影響,橫座標(biāo)為制品在流程方向的尺寸。很明顯,延時(shí)可以改善皮層厚度的均勻性。圖中(3)所示為延時(shí)開啟噴嘴對(duì)皮層表面光滑度的影響,很明顯延時(shí)0.5s左右,改善效果明顯,再增加,進(jìn)一步提高的效果不大。
噴嘴的結(jié)構(gòu)類型很多,右圖所示為最一般的可控閉鎖型噴嘴,噴嘴內(nèi)的芯架上設(shè)有一根能作軸向移動(dòng)的芯桿,即頂針或稱針閥芯桿,用于啟閉噴嘴孔,芯桿的移動(dòng)由操縱桿控制,操縱桿由液壓系統(tǒng)或連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)。不進(jìn)行注射時(shí),芯桿前移,閉鎖噴嘴出口即噴嘴孔,使料筒中的塑料熔體即使處在較高的壓力下也不能外流。當(dāng)注射時(shí),芯桿被操縱桿推向后移,噴嘴出口打開,使塑料熔體得以流出。操縱桿的動(dòng)作可以和注射柱塞的動(dòng)作聯(lián)動(dòng),這樣控制比較可靠。
芯桿也有用彈簧控制的,稱彈簧式閉鎖噴嘴,由于物料流過時(shí)阻力大且不易控制,故較少采用。
多型腔或多澆口的模具,常采用多噴嘴機(jī)構(gòu)。為了防止噴嘴中所積的熔體發(fā)泡,每個(gè)噴嘴都應(yīng)設(shè)針閥,控制噴嘴口的開閉,為了簡(jiǎn)便可采用整體傳動(dòng)。使各芯桿一齊移動(dòng)、一齊開閉噴嘴口,也可以采用熱流道。
上圖所示為具有混合功能的注射噴嘴,主流道分兩段。錐形,小端直徑約6mm大端直徑約9mm,當(dāng)熔體高速從小流道口流人大流道口,截面積突增,熔體產(chǎn)生強(qiáng)烈膨脹過程,此處通過一些徑向縫隙將發(fā)泡劑注入,使它與膨脹的熔體產(chǎn)生強(qiáng)烈混合,形成許多小泡;噴嘴中的斜桿是控制進(jìn)料口和進(jìn)氣口的,使它們同步打開和關(guān)閉。
模具模具是塑料制品生產(chǎn)的成型定型設(shè)備,注射發(fā)泡成型機(jī)上用的模具與普通不注射發(fā)泡成型機(jī)上用的模具很相似,也是由動(dòng)模和定模兩大部分組成,內(nèi)包括有凹模、凸模、導(dǎo)向、脫模、澆道、排氣和加熱冷卻等零部件普通模具的設(shè)計(jì)原則也同樣適用于發(fā)泡用模具,但后一種模具的設(shè)計(jì)還必須滿足發(fā)泡成型工藝的特殊要求。例如,為了提高發(fā)泡制品的發(fā)泡倍數(shù),密度分布的均勻性、制品表面質(zhì)量等等,必須提高熔體的充模速度和縮短流程,為此,對(duì)注射發(fā)泡成型模具的澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)以及模腔的形狀與尺寸都提出了更多的要求。
選用制造注射發(fā)泡成型用的模具材料時(shí),必須根據(jù)模具的工作條件和要求,選擇適宜的材料。例如,對(duì)于低壓法注射發(fā)泡成型用的模具,由于成型定型時(shí)模腔壓力比較低,塑料熔體不用充滿模腔,因此注射壓力不會(huì)直接傳給模壁,模壁只承受塑料熔體發(fā)泡的膨脹力,這力與普通注射不發(fā)泡成型時(shí)模腔壓力相比,要低很多,普通注射成型時(shí)模腔壓力取30~60MPa,而低壓法注射發(fā)泡成型時(shí)模腔壓力只有2~7MPa。所以低壓法注射發(fā)泡成型用的模具可以采用強(qiáng)度和硬度都比較低的材料,降低了成本。高壓法注射發(fā)泡成型時(shí),必須將塑料熔體注滿模腔。注射壓力將直接傳給模腔壁。但它與普通不發(fā)泡注射成型又不完全一樣,它的熔體不需要進(jìn)行壓實(shí)階段,而壓實(shí)階段模腔中的壓力最高,所以用高壓法注射發(fā)泡成型用的模具,其模腔壓力雖比低壓法高,但比普通不發(fā)泡注射成型低,一般取7~15MPa,有的可能再取高一些,主要取決于充模工藝,因此高壓法注射發(fā)泡成型用模具的材料應(yīng)選用有一定強(qiáng)度和硬度要求的材料。此外,發(fā)泡制品的批量數(shù),制品材料的腐蝕性、制品外形的復(fù)雜性、尺寸的精度、表面光潔度等方面的要求,都是選擇材料的依據(jù)。由于泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)低,制品的壁厚又比較大,因此要縮短冷卻時(shí)間必須強(qiáng)化冷卻條件,為此應(yīng)選用熱導(dǎo)率大,比熱容小的材料作為模具材料,選擇材料時(shí)可參看普通注射模具的選材原則。3
本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:
李勇 - 副教授 - 西南大學(xué)