本發(fā)明屬于塑料成型技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種發(fā)泡成型模具及成型方法，尤其涉及一種塑料結(jié)構(gòu)件的發(fā)泡成型模具及成型方法。

背景技術(shù)：

對于音響結(jié)構(gòu)件等塑料結(jié)構(gòu)件，目前是通過傳統(tǒng)的注塑機將塑料注射到金屬音響模具中成型，制品屬實心沒有中空結(jié)構(gòu)微孔。采用這種方法制得的結(jié)構(gòu)件是實心結(jié)構(gòu)，密度高，比強度低，比重大，成本比高 ；而且吸收沖擊載荷及隔音的性能一般 ；另外，這種通過塑料注塑成型由于是高壓成型，加工過程中脹模系數(shù)大，制品易產(chǎn)生毛邊，相對注塑機輸出也需要高壓力高能耗 ；特別對于大型的厚壁件，表面會有縮水痕，成型周期長，成本高。

現(xiàn)有的注塑發(fā)泡成型技術(shù)，存在發(fā)泡成型時模腔深處內(nèi)氣體被夾在中間，難以排出，使熔融的材料不能正常流動填充滿模具，引起缺料、空洞或鼓包、制品內(nèi)應(yīng)力高，容易翹曲變形、表面容易產(chǎn)生料花，沒有光澤等技術(shù)問題，本申請人在第一代發(fā)泡技術(shù)中（專利申請?zhí)枺?01510498309.2，申請日2015.08.14），通過設(shè)置溢料控制閥及預(yù)料井，雖然解決了現(xiàn)有技術(shù)通過排氣閥進行發(fā)泡過程中氣體釋放過程中的溢料造成產(chǎn)品容易產(chǎn)生硬邊、模具容易堵塞、產(chǎn)品容易缺料或出現(xiàn)空洞或鼓包等發(fā)泡不均勻的問題。

但是，針對表面容易產(chǎn)生料花的問題，本申請人第一代發(fā)泡技術(shù)是通過手工打磨表面料花及噴油漆處理來解決，從而使產(chǎn)品表面具有光澤度，此種解決方法增加人工及原料成本、生產(chǎn)效率不高。

另外，由于是高壓成型，產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力高，容易翹曲變形，第一代發(fā)泡技術(shù)中，設(shè)計復(fù)雜的產(chǎn)品曲面時模具設(shè)計要放留尺寸來抵消產(chǎn)品翹曲變形，，給設(shè)計帶來難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種塑料結(jié)構(gòu)件的發(fā)泡成型模具及成型方法，用于解決表面容易產(chǎn)生料花、內(nèi)應(yīng)力高容易翹曲變形的問題。

本發(fā)明塑料結(jié)構(gòu)件的發(fā)泡成型模具包括產(chǎn)品型腔、加溫介子通道、冷卻通道、感溫元件、加溫與冷卻控制裝置，所述加溫介子通道和冷卻通道設(shè)有電子信號控制閥，所述加溫與冷卻控制裝置分別與所述感溫元件和電子信號控制閥相連，所述加溫介子通道和冷卻通道能夠調(diào)節(jié)所述產(chǎn)品型腔的溫度。

本發(fā)明作進一步改進，所述發(fā)泡成型模具還包括感溫元件管道，所述感溫元件設(shè)置在所述感溫元件管道中。

本發(fā)明作進一步改進，所述加溫介子通道內(nèi)設(shè)有加熱元件，所述冷卻通道內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)。

本發(fā)明作進一步改進，所述加溫介子通道和冷卻通道的數(shù)量分別為多排，所述加溫介子通道和冷卻通道垂直分布，在所述產(chǎn)品型腔方向上的投影呈網(wǎng)格狀，在產(chǎn)品型腔處均勻分布，從而使產(chǎn)品型腔各處的溫度基本相同，從而使產(chǎn)品的性能更加穩(wěn)定。

本發(fā)明作進一步改進，所述發(fā)泡成型模具包括前模和后模，所述前模內(nèi)設(shè)有前模芯，所述后模內(nèi)設(shè)有后模芯，所述產(chǎn)品型腔設(shè)置在所述前模芯和后模芯之間。

本發(fā)明作進一步改進，所述加溫介子通道、冷卻通道、感溫元件設(shè)置在所述前模芯上。

本發(fā)明作進一步改進，所述產(chǎn)品型腔的一端設(shè)有用于向所述產(chǎn)品型腔注入注塑發(fā)泡原料的熱嘴，所述熱嘴設(shè)置在所述前模芯上，所述產(chǎn)品型腔的另一端設(shè)有預(yù)料流道和預(yù)料井，所述預(yù)料流道上設(shè)有預(yù)料控制閥，所述預(yù)料流道和預(yù)料井設(shè)置在所述后模芯上。

本發(fā)明還提供了一種采用上述發(fā)泡成型模具的成型方法，包括如下步驟：

S1 ：閉合發(fā)泡成型模具，將發(fā)泡成型模具加溫至第一設(shè)定溫度；

S2：將含有發(fā)泡劑或者發(fā)泡氣體的熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料注入到產(chǎn)品型腔中，并使其在注入壓力為 2000 ～ 20,000 psi之間，完全填滿產(chǎn)品型腔，然后同時執(zhí)行步驟S3和步驟S4；

S3：釋放發(fā)泡空間，所述產(chǎn)品型腔內(nèi)的熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料發(fā)泡后形成獨立微孔；

S4：停止加溫，開啟冷卻通道的電子信號控制閥降溫，溫度降至第二設(shè)定溫度，冷卻定型。

本發(fā)明作進一步改進，在步驟S3中，釋放發(fā)泡空間是通過開啟預(yù)料控制閥實現(xiàn)，所述熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料在所述產(chǎn)品型腔中發(fā)泡膨脹后，從預(yù)料控制閥孔擠出到預(yù)料井中。

本發(fā)明作進一步改進，在步驟S1中，所述第一設(shè)定溫度為80℃~300℃；在步驟S4中，所述第二設(shè)定溫度為30℃~70℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過模具溫度超發(fā)泡臨界控制成型，采用速效加溫介子和冷卻通道控制，實現(xiàn)制品表面光澤無料花、低應(yīng)力、低密度、高品質(zhì)微孔發(fā)泡，制得的產(chǎn)品表面硬度高，材料內(nèi)部發(fā)泡均勻，解決了現(xiàn)有技術(shù)通過人員打磨表面料花及噴油漆工序、解決產(chǎn)品回內(nèi)應(yīng)力所產(chǎn)生的變形翹曲、解決產(chǎn)品容易縮水或出現(xiàn)中空大洞或鼓包等發(fā)泡不均勻的問題，同時還降低了模具鋼材強度要求及制造成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1 A部放大圖；

圖3為圖1前模芯和后模芯放大圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

如圖1-圖3所示，本發(fā)明的塑料結(jié)構(gòu)件的發(fā)泡成型模具（簡稱模具）包括產(chǎn)品型腔3、加溫介子通道5、冷卻通道4、感溫元件、加溫與冷卻控制裝置，所述加溫介子通道5和冷卻通道4設(shè)有電子信號控制閥，所述加溫與冷卻控制裝置分別與所述感溫元件和電子信號控制閥相連，所述加溫介子通道5能夠?qū)λ霎a(chǎn)品型腔加熱，所述冷卻通道4能夠?qū)λ霎a(chǎn)品型腔降溫，從而調(diào)節(jié)所述產(chǎn)品型腔的溫度。本例設(shè)有感溫元件管道6，所述感溫元件設(shè)置在所述感溫元件管道6中。

本例的加溫介子通道5內(nèi)設(shè)有加熱元件，所述冷卻通道4內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)，所述電子信號控制閥用于控制所述加熱元件或冷卻介質(zhì)工作或關(guān)閉。

本例加溫介子通道5和冷卻通道4的數(shù)量分別為多排平行設(shè)置，所述加溫介子通道5和冷卻通道4垂直分布，所述加溫介子通道5和冷卻通道4在所述產(chǎn)品型腔3方向上的投影呈網(wǎng)格狀。

本例發(fā)泡成型模具還包括前模1和后模2，所述前模1設(shè)置在所述后模2的上方，所述1前模內(nèi)設(shè)有前模芯21，所述后模2內(nèi)設(shè)有后模芯21，所述產(chǎn)品型腔3設(shè)置在所述前模芯21和后模芯22之間。當(dāng)然，所述前模芯21上可以設(shè)置凹槽形成產(chǎn)品型腔3，也可以在后模芯22上設(shè)置凹槽形成產(chǎn)品型腔3，還可以分別在前模芯21和后模芯22對應(yīng)位置分別設(shè)置一部分凹槽形成產(chǎn)品型腔3。

本例在前模芯21和后模芯22對應(yīng)位置分別設(shè)置一部分凹槽形成產(chǎn)品型腔3。所述加溫介子通道5、冷卻通道4、感溫元件設(shè)置在所述前模芯21上，緊鄰所述產(chǎn)品型腔3。

本例產(chǎn)品型腔3的一端設(shè)有用于向所述產(chǎn)品型腔3注入注塑發(fā)泡原料的熱嘴7，所述熱嘴7設(shè)置在所述前模芯21上，本例熱嘴7為針閥式熱嘴。

所述產(chǎn)品型腔3的另一端設(shè)有預(yù)料流道22和預(yù)料井23，所述預(yù)料流道22上設(shè)有預(yù)料控制閥，所述預(yù)料流道22和預(yù)料井23設(shè)置在所述后模芯21上。從而使所述預(yù)料流道22和預(yù)料井23的高度低于所述熱嘴7的高度 ，有利于將注塑發(fā)泡原料均勻注入到產(chǎn)品型腔3中。此外，采用此技術(shù)方案，使得預(yù)料流道22位于熱嘴7盡量遠的地方，使得熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料按照注射填充時的流動方向排擠出溢料到預(yù)料井23中，有利于減小發(fā)泡成型過程的應(yīng)力，便于形成更加均勻的微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一個實施例，本例的前模1和后模2設(shè)置在底板12上，所述底板12和后模2之間設(shè)有頂針固定板11，所述頂針固定板11上設(shè)有多個頂針10，其中有部分頂針10與所述產(chǎn)品型腔3連通，有利于成型的塑料結(jié)構(gòu)件頂出出模。

此外，在所述上模1上方設(shè)有流道板8，所述流道板8上設(shè)有用于注入原料的注澆口，所述注澆口與熱嘴7相連通。在所述流道板8上方設(shè)有面板9，所述面板9上有操作面板，所述操作面板與所述加溫與冷卻控制裝置相連，通過所述操作面板的設(shè)置 ，從而控制所述加熱溫度和冷卻溫度。

本發(fā)明還提供了一種采用上述發(fā)泡成型模具的成型方法，包括如下步驟：

S1 ：閉合發(fā)泡成型模具，將發(fā)泡成型模具加溫至第一設(shè)定溫度；

S2：將含有發(fā)泡劑或者發(fā)泡氣體的熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料注入到產(chǎn)品型腔中，并使其在注入壓力為 2000 ～ 20,000 psi（13.79~137.9MPa）之間，完全填滿產(chǎn)品型腔，然后同時執(zhí)行步驟S3和步驟S4；

S3：釋放發(fā)泡空間，所述產(chǎn)品型腔內(nèi)的熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料發(fā)泡后形成獨立微孔；

S4：停止加溫，開啟冷卻通道的電子信號控制閥降溫，溫度降至第二設(shè)定溫度，冷卻定型。

本發(fā)明在所述熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料注入所述產(chǎn)品型腔3前，先對產(chǎn)品型腔3速效預(yù)熱，使其溫度超發(fā)泡臨界，從而使熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料不會因注入時剛遇到產(chǎn)品型腔3溫度低而使其冷縮，防止先進入部分接觸產(chǎn)品型腔3內(nèi)表面低溫度而出現(xiàn)先凝固現(xiàn)象，從而使所述熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料以熔融態(tài)充分進入所述產(chǎn)品型腔3，發(fā)泡更加均勻，產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力更低。

在所述熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料完全填滿產(chǎn)品型腔3后，停止加溫，然后釋放發(fā)泡空間同時，開啟冷卻通道冷卻所述產(chǎn)品型腔3，使所述產(chǎn)品型腔3快速降溫，有利于產(chǎn)品外表面的定型，從而使產(chǎn)品表面硬度更高，無料花并且?guī)в懈吖鉂伞?/p>

在步驟S3中，釋放發(fā)泡空間是通過開啟預(yù)料控制閥實現(xiàn)，所述熔融態(tài)注塑發(fā)泡原料在所述產(chǎn)品型腔中發(fā)泡膨脹后，從預(yù)料控制閥孔擠出到預(yù)料井中。解決了現(xiàn)有技術(shù)通過排氣閥進行發(fā)泡過程中氣體釋放過程中的溢料造成產(chǎn)品容易產(chǎn)生硬邊、模具容易堵塞等問題。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，在步驟S1中，所述第一設(shè)定溫度為80℃~300℃；在步驟S4中，所述第二設(shè)定溫度為30℃~70℃。

作為本發(fā)明的一個具體實施例，本例成型方法具體包括如下步驟：

A： 在原料中添加發(fā)泡劑或螺桿中注入發(fā)泡氣體，本例的原料是指熱塑性塑膠；

B：將原料加入到除濕器中干燥，干燥溫度與時間依據(jù)原料廠商物性表要求；

C：設(shè)置注塑機的塑化熔膠溫度，使其在原料溶點范圍內(nèi)；

D：將發(fā)泡成型模具安裝在注塑機上；

E：在發(fā)泡成型模具上安裝加溫介子通道5與冷卻通道4，所述加溫介子通道5內(nèi)加入加溫介子，在所述冷卻通道4中加入冷卻介質(zhì)；然后安裝感溫元件，本例加溫介子在加溫時冷卻通道4停止降溫，相反，冷卻通道4工作時加溫停止；

F： 閉合模具，模具開始加溫至80℃~300℃攝氏之間，優(yōu)選80℃~200℃攝氏之間；

G： 將熔融狀態(tài)的注塑發(fā)泡原料連續(xù)注入到模腔中，氣體高分子熔融物于高速高壓下完全填滿模腔，本例的注入壓力為 2000 ～ 20,000 psi之間；

H：預(yù)料控制閥開啟釋放發(fā)泡空間, 氣體高分子熔融物突然降壓，熔體中大量過飽和氣體開始析出發(fā)泡，膨脹后的熔融物從預(yù)料控制閥孔流出到預(yù)料井中，模腔內(nèi)熔融物發(fā)泡后形成獨立微孔；

I：冷卻通道的電子信號控制閥在注射完成后開始運行，降溫至30℃~70℃之間冷卻定型，定型后開模、制品出模。

本申請人的第一代發(fā)泡技術(shù)，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明了一種微孔發(fā)泡塑料結(jié)構(gòu)件的發(fā)泡成型工藝，提供了對音響結(jié)構(gòu)的設(shè)計靈活性，例如：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、厚斷面部分極易造成凹痕或翹曲，斷面厚薄不均勻的設(shè)計，微孔發(fā)泡成形工藝非常理想的一個解決方案。雖然其加工方式類似于射出成形，但因發(fā)泡塑料由于有氣泡存在，因此具有密度低比強度高，能吸收沖擊栽荷，隔熱，隔音及使得塑品重量減輕了5%～20%。并且結(jié)構(gòu)發(fā)泡成形為一次成形，而實現(xiàn)多樣化之設(shè)計。特別對于大型的厚壁制品，如音響外殼，汽車配件，醫(yī)療設(shè)備結(jié)構(gòu)件等，發(fā)泡注塑可以節(jié)省材料降低成本。

本發(fā)明通過控制溫度，使模具溫度超發(fā)泡臨界控制成型，實現(xiàn)制品表面光澤無料花、低應(yīng)力、低密度、高品質(zhì)微孔發(fā)泡，制得的產(chǎn)品表面硬度高，材料內(nèi)部發(fā)泡均勻。此外，還兼?zhèn)淞说谝淮l(fā)泡技術(shù)的優(yōu)點并解決了第一代技術(shù)的缺陷：

1、內(nèi)應(yīng)力更小，變形翹曲很好的控制，使模具設(shè)計更簡單、可靠。原來設(shè)計復(fù)雜的產(chǎn)品曲面時模具設(shè)計要放留尺寸來抵消產(chǎn)品翹曲變形，給設(shè)計帶來難度；

2、表面高光無料花，解決了現(xiàn)有技術(shù)通過手工打磨表面料花及噴油漆處理。簡化了生產(chǎn)工藝，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了人工及原材料成本，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

此外，本發(fā)明通過溫度控制，還降低了模具鋼材強度要求及制造成本。

以上所述之具體實施方式為本發(fā)明的較佳實施方式，并非以此限定本發(fā)明的具體實施范圍，本發(fā)明的范圍包括并不限于本具體實施方式，凡依照本發(fā)明所作的等效變化均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。