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发泡胶在家电产品中的应用及其成形工艺和模具

2022-04-29 来源:山西农业机械网

发泡胶在家电产品中的应用及其成形工艺和模具

[摘要] 阐述了发泡材料的特点及应用,以及成形工艺要求;同时,对发泡材料成形模具进行了介绍。

关键词:发泡倍率;主模型式结构;主框架式结构

随着当今家电产品的迅速发展,发泡胶已广泛应用于产品的包装中。该类型材料重量轻,对产品的保护性良好以及成本低、生产工艺过程简单等优点,充分显示了其在包装行业中无可替代的地位。而且前面成形该产品最常用的原材料有高发泡聚苯乙烯和聚氨酯等。

1 应用

目前,发泡胶类产品主要应用于家电行业中要求保护良好,如防摔、防划伤表面,而且体积大,重量较重的产品中,例如电冰箱、洗衣机等。而随着人们对环境保护的日益重视,发泡胶本身体积较大,燃烧后产生有毒废物等缺点,也促使我们开发新型包装材料,该类型材料由分类回收的纸品经加工制成,且硬度好,加工方法简易,成本更低。如日常生活中用于包装鲜鸡蛋用的夹层材料等。

2 成形工艺流程

2.1 高发泡聚苯乙烯成形

高发泡聚苯乙烯的成形,其实是将发泡聚苯乙烯通过预发泡,然后在特定的模具中干燥热化而热熔成形出所要求形状的过程。其成形工艺流程如图1所示。首先将发泡聚苯乙烯的原材料粒子用恒温100℃左右的热空气进行均匀预发泡,预发泡倍率约为30~50倍,时间为12h~14h。然后,将已预发泡的材料注入模具中,用115~120℃的热空气再加热,使空气起到催化剂的作用,在材料发泡膨胀的同时,粒子表面因热熔而相互结合形成模具内腔的形状,再经过冷却,而最终凝固成所要求产品的形状。发泡胶的发泡倍率通常为50~70倍,而在发泡工艺过程中,原材料粒子体积的大小、发泡的倍率,以及成形品的重量等,都是根据产品的要求而必须控制的参数。

100℃左右热空气注入模具中热熔50~70倍

聚苯乙烯粒子原材料————————→预发泡粒子30~50倍————————→模具——————→发泡产品

12~14h恒温 115~120℃热空气 冷却

图1 聚苯乙烯成形工艺流程图

2.2 聚氨酯成形

聚氨酯的成形过程,实质上是将各种成分的材料通过混合搅拌,使它们之间产生化学反应而发泡形成各种产品,并且可以通过不同的后逐加工手段,如切割,模具成形等产生不同类型的产品。其加工工艺流程如图2所示。首先通过计算得出各种成分:多元醇、二异氰酸酯、触煤以及发泡剂等各自的所需份量,然后利用管子将装载各种成分的容器连接汇总到一个总混合头。通过该混合头将混合后的原料喷射到各种型腔或模具中,形成所需的产品。也可通过连续喷射及整形后再切割,连续生产出各种板材。

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│多元醇、二异氰酸酯、触煤、││切割加工│

│发泡剂、整泡剂、阻燃剂、 │—→成分计算—→混合搅拌—→发泡——││—→产品

│着色剂、玻璃纤维等。 ││模具成形│

└─────────────┘└┘

图2 聚氨酯成形工艺流程图

3 发泡成形模具

3.1 模具设计的基本理念及依据

发泡成形的基本程序如下:备料→合模→模具预热→热化→填充材料→内模闭合→加热发泡→冷却→水冷→开模→取出产品。目前,通过利用模具成形的发泡胶原材料主要有:发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚乙烯(EPE)、发泡聚丙烯(EPP)以及发泡AS(EAS)等。根据各种材料性能不同,其模具设计也略有差异,但基本设计方法不变。即在满足产品要求的基础上确保模具的合理性。

3.2 模具材料及发泡材料的收缩率

当前制造发泡模具的核心部位:前后模型腔最常用材料是铝铸件,此外还有青铜合金,这些材料的物理性能更适合于制造发泡类模具,而且加工性能卓越。因为模具及其材料的好坏直接影响到所生产发泡产品的质量,故设计时必须加以充分考虑。表1列出了常用模具材料及发泡原料的收缩率供参考。

表1 常用模具材料及发泡原料的收缩率

模具材料收缩率/%发泡材料收缩率/%铝合金1.1~1.2EPS0.2~0.5EPE3~5青铜合金1.2~1.3EPP2~3.5EAS0.4~0.53.3 发泡模具设计的基本原则

由于发泡胶产品的自身特点决定了,作为发泡膜胶模具的精度及公差要求并不象塑料模具那样严格。通常一些基本尺寸的误差要求为1~2mm,而配合尺寸的公差要求为0.5mm;而拔模斜度通常取1°。但由于这类型模具的产品表面容易剥离以及爆裂,一般在设计时尽可能将产品转折处设为大圆角,而同时必须注意的是产品的厚度不能小于10mm,以免产生薄壁而对所包装产品保护不够,发泡倍率一般为40~50倍。

3.4 发泡模具的基本结构

它基本上包含了以下组成部分:填充(注射)系统、模架、加热系统、模芯(包括前后模)、冷却系统等。根据不同的要求,发泡模具有各种不同的结构,目前常用的有以下几种:(1)主模型式结构;这类模具大多由侧面填充,一般用于较小型的发泡成形机。且大多数将前模框架和后模框架与发泡成形机成一个整体组装。其优点是换模时间短,模具制造费用较低,而缺点则是后模框架较大,消耗蒸汽量较大,且因为从侧面填充,一模成形的发泡件数量受到限制。(2)主框架式结构;这种结构适用于成形从小到大的各种型号发泡成形机。其与主模型式结构最大的区别是内部无推板,故可一次成形多件发泡胶产品,但其缺点是换模时间较长,填充较困难以及模具费用较高等。

3.5 发泡模具的制造流程

发泡模具通常由铝合金制成,因其加工过程中的各个环节有不同的制造要点,故必须针对模具具体的结构采用相应的方法进行加工。图3列出了模具的主要加工流程图。

┌ ┐ ┌┐

│铸件加工 │ │表面处理│

部品图设计→模具设计→│ │→热处理→表面磨削加工→加工→││→装配→检验

│板金件加工│ │抛光│

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图3 发泡模具的主要加工流程

综合以上所提出的发泡胶在各行业中的应用以及其工艺、模具方面的特点,充分显示了其在包装待业中仍是一种必不可少的产品,我们只有充分认识其各方面的特征,才能更好更合理地利用好该产品。(郑经武)(三洋数码设计〈深圳〉有限公司 广东 深圳 518067)

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