本發(fā)明涉及模具領(lǐng)域，尤其涉及一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具。

背景技術(shù)：

物流業(yè)興起，市場對包裝產(chǎn)品提出巨大需求。塑料包裝制品為人類生活提供便捷的同時，制品不可降解，給環(huán)境帶來嚴重危害；以植物纖維為主要原料，改性淀粉為粘結(jié)劑制備的發(fā)泡生物質(zhì)材料，以其原料可再生、制品可降解的優(yōu)勢成為EPE,EPS等緩沖塑料包裝產(chǎn)品的替代品。

不同于塑料發(fā)泡在材料填充過程中實現(xiàn)發(fā)泡，現(xiàn)有發(fā)泡生物質(zhì)材料都是采用基于傳統(tǒng)的熱壓成型模具進行產(chǎn)品生產(chǎn)。傳統(tǒng)熱壓成型模具，漿料置于整個型腔，與上下模具表面相接觸，制備的制品發(fā)泡不充分，泡孔結(jié)構(gòu)不均勻，嚴重影響制品的緩沖性能，使制品力學(xué)性能不達標，無法進行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)滿足市場需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明第一目的是提供單邊空腔自由式發(fā)泡模具，該模具大幅改善生物質(zhì)材料制品內(nèi)部泡孔結(jié)構(gòu)，氣泡生長充分、均勻，制品緩沖性能提高顯著，具有良好的實際效用。

本發(fā)明第二目的是提供單邊空腔自由式發(fā)泡模具，該模具中上下模具均可相對于另一方移動，拓展了模具的用途。

為了達成上述目的，本發(fā)明采用的第一方案如下：

單邊空腔自由式發(fā)泡模具，包括上模與下模，下模表面設(shè)有用于放置生物質(zhì)材料的凹槽，上模的部分可嵌入凹槽內(nèi)，上?；蛳履６咧幸粋€可相對于另一個移動以擠壓生物質(zhì)材料，使生物質(zhì)材料在凹槽內(nèi)成型，上模與下模二者中其中之一與移動機構(gòu)連接，在上模與下模擠壓生物質(zhì)材料設(shè)定時間后在移動機構(gòu)作用下上模從凹槽內(nèi)脫離，使上模與下模之間形成單邊發(fā)泡空腔，生物質(zhì)材料在設(shè)定溫度場內(nèi)，實現(xiàn)單邊自由發(fā)泡；上模部分可嵌入到凹槽內(nèi)，便于上下模的精確定位。

在上模脫離下模后，下模凹槽單邊留有一定余量的空腔，漿料先定型再發(fā)泡，使生物質(zhì)材料在固定方向?qū)崿F(xiàn)自由均勻發(fā)泡，旨在提高生物質(zhì)材料緩沖性能，同時減少材料用量，有效降低制品制造成本。

其中，所述移動機構(gòu)與上模或與下模固定，這樣由移動機構(gòu)帶動上模移動脫離下?；蛘?，帶動下模移動，均可實現(xiàn)上模從下模凹槽內(nèi)脫離；上模與下模各自采用透氣鋼材料，上基座與上模、下基座與下模之間分別通過連接件連接，連接件可以是螺栓或者螺釘。

所述下模固定于下基座上表面或者下模嵌于下基座內(nèi)，嵌于的方式保證了下模的穩(wěn)定，上模頂部與上基座固定，在下模表面設(shè)置中部空心的擋板，擋板的空心處與下模凹槽對應(yīng)以便于上模的移動，擋板、上基座與下基座各自為鋁合金材料。

在所述上基座與擋板之間設(shè)置彈性元件作為所述的移動機構(gòu)，彈性元件優(yōu)選彈簧，可以根據(jù)生物質(zhì)材料配方需要，改變彈簧力，進行適應(yīng)生物質(zhì)材料發(fā)泡要求的調(diào)整。也可通過其他移動機構(gòu)例如電缸、液壓或者其他動力裝置來實現(xiàn)上下模具的移動，精確控制移動距離，實現(xiàn)空腔高度可控，電缸等機構(gòu)設(shè)置于上基座上方并與上基座固定，不同的發(fā)泡余量空間，制備制品內(nèi)部的泡孔結(jié)構(gòu)不同，制品的力學(xué)性能不同。

所述彈性元件與上基座固定或者彈性元件與擋板固定。

所述下基座與下模接觸的表面設(shè)置有下沉槽，下基座下沉槽底部分布有透氣孔，使氣體能迅速排出模具，控制模具型腔內(nèi)壓強；

進一步地，在上基座和/或下基座內(nèi)或者表面設(shè)置電加熱板，電加熱板與溫度控制器連接，通過電加熱板的加熱，實現(xiàn)單邊發(fā)泡空腔內(nèi)的環(huán)境溫度可控。

所述上基座與上模接觸的表面設(shè)置有上沉槽，上基座上沉槽上部分布有透氣孔。

所述上模為與所述下模凹槽相配合的凸楔，以此形成的楔形自動定位結(jié)構(gòu)實現(xiàn)上、下模的精準定位，上基座的縱向截面呈T型。

在上基座和/或下基座的側(cè)面設(shè)置溫度傳感器安裝孔，溫度傳感器安裝孔內(nèi)安裝溫度傳感器以檢測上模和/或下模的溫度，因本發(fā)明中發(fā)泡是加熱緩慢發(fā)泡，定型后，在模具內(nèi)部實現(xiàn)單邊自由發(fā)泡，因此需要控制發(fā)泡溫度在190--200℃左右，通常情況下，當溫度傳感器檢測到上?；蛳履５臏囟冗_到180-185℃時，表明了單邊發(fā)泡空腔內(nèi)的溫度達到要求，可以控制電加熱板停止加熱或者維持該溫度。

本發(fā)明提供的第二個方案是：

單邊空腔自由式發(fā)泡模具，包括上模與下模，下模表面設(shè)有用于放置生物質(zhì)材料的凹槽，上模的部分可嵌入凹槽內(nèi)，上模、下模均可相對于對方相對移動以擠壓生物質(zhì)材料，使生物質(zhì)材料在凹槽內(nèi)成型，上模與下模各自與移動機構(gòu)連接，在上模與下模擠壓生物質(zhì)材料設(shè)定時間后在移動機構(gòu)作用下上模與下模脫離；該方案中上?；蛳履６呖上鄬σ苿樱岣吡硕叻蛛x的速率。

本發(fā)明實現(xiàn)創(chuàng)新突破設(shè)計了該單邊空腔自由式發(fā)泡模具，相比于傳統(tǒng)模具，該新模具有效的解決了生物質(zhì)材料發(fā)泡，沒有發(fā)泡空間，泡孔生長不充分，內(nèi)部泡孔結(jié)構(gòu)不均勻的問題，同時將材料制備過程產(chǎn)生的氣體迅速排出，釋放模具型腔內(nèi)急劇升高的壓強，使生物質(zhì)材料內(nèi)部氣泡在空腔內(nèi)充分自由生長。兼顧氣泡充分生長和制備過程的排汽，同時設(shè)計了可拆卸式鋁合金擋板，且彈簧根據(jù)不同發(fā)泡要求進行調(diào)整，形成不同余量的發(fā)泡空間，適應(yīng)不同產(chǎn)品要求?？刹鹦妒铰菟ㄟB接結(jié)構(gòu)，便于對模具進行清洗和維護。

本發(fā)明采用鋁合金基座，節(jié)約用材，解決透氣鋼市場價格高昂的問題，節(jié)約了模具生產(chǎn)成本。單邊空腔自由式發(fā)泡模具，相比于傳統(tǒng)模壓發(fā)泡，生物質(zhì)漿料接觸模具上下表面，漿料表面水蒸氣溢出面較?。粏芜吙涨皇桨l(fā)泡，水蒸氣從漿料表面溢出空間較大，水蒸汽快速從材料內(nèi)部排出，干燥速度較快，大幅減少了制品干燥時間，減少制品原始漿料用量，提高了制品泡孔質(zhì)量增加緩沖性能的同時，降低了材料原料使用成本和制品制造生產(chǎn)成本，具有良好的實際效用，對目前的模具生產(chǎn)都具有良好的借鑒意義。

附圖說明

圖1一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具剖面圖；

圖2一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具的空腔自由發(fā)泡過程示意圖。

圖3一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具主視圖；

圖4(a)一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具的透氣鋼上模仰視圖；

圖4(b)一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具的透氣鋼上模剖視圖；

圖5(a)一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具的透氣鋼下模俯視圖；

圖5(b)一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具的透氣鋼下模剖視圖；

圖6(a)一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具的鋁合金上基座仰視圖；

圖6(b)一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具的鋁合金上基座部分剖視圖；

圖7(a)一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具的鋁合金擋板俯視圖；

圖7(b)一種單邊空腔自由式發(fā)泡模具的鋁合金擋板側(cè)視圖。

圖中：1、鋁合金上基座，2、透氣鋼上模，3、彈簧，4、鋁合金擋板，5、透氣鋼下模，6、鋁合金下基座，7、排氣孔，8、基座下沉槽，9、電加熱板，10、單邊發(fā)泡空腔。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。

實施例1

如圖1-2所示，單邊空腔自由式發(fā)泡模具，包括鋁合金上基座1、透氣鋼上模2、彈簧3、鋁合金擋板4、透氣鋼下模5、鋁合金下基座6、排氣孔7、基座下沉槽8、電加熱板9和單邊發(fā)泡空腔10，透氣鋼上模2和透氣鋼下模5組合形成模具的型腔，鋁合金上基座1與鋁合金擋板4之間設(shè)置彈簧3，如圖3所示，彈簧3固定于鋁合金上基座1下表面，透氣鋼上下模完成合模使生物質(zhì)材料制品定型后，透氣鋼上模在彈簧3回彈力的作用下上升一定距離，使制品上表面形成單邊發(fā)泡空腔10，在高溫環(huán)境下制品單邊空腔內(nèi)形成自由發(fā)泡。整個發(fā)泡過程產(chǎn)生的大量氣體，透過透氣鋼模具微孔結(jié)構(gòu)排到基座下沉槽8中，鋁合金上下基座中均勻分布著排汽孔7，氣體由基座下沉槽8進入排氣孔7中順利排出。

其中，在鋁合金上基座1與鋁合金下基座6內(nèi)各設(shè)置有電加熱板9用于對生物質(zhì)材料的加熱，以保證生物質(zhì)材料在設(shè)定溫度下進行發(fā)泡，電加熱板9可鑲嵌于鋁合金上基座1上表面與鋁合金下基座6的下表面。

在鋁合金上基座1和/或鋁合金下基座6的側(cè)面設(shè)置溫度傳感器安裝孔，溫度傳感器安裝孔內(nèi)安裝溫度傳感器以檢測透氣鋼上模2和/或透氣鋼下模5的溫度，溫度傳感器設(shè)于上基座的底部或者下基座的上部，以保證單邊發(fā)泡空腔10內(nèi)的溫度。

整個模具，拆卸方便，便于對模具進行清洗和維護。透氣鋼上模2設(shè)計凸楔，透氣鋼下模5設(shè)計相應(yīng)的凹型腔，以此形成的楔形自動定位結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)上、下模的精準定位。

其中：上下基座材質(zhì)是價格便宜的金屬材料鋁合金；

上下模具采用新型透氣鋼材料，生物質(zhì)復(fù)合材料漿料流變特性差，常溫條件下表觀粘度為200mPa/s，加熱過程有大量氣體排出，排汽要求很高，同時淀粉微觀尺寸顯示淀粉顆粒直徑在50μm左右，因此可選擇35μm孔徑的透氣鋼，所以透氣鋼上、下模的材質(zhì)選用PM-35-35透氣鋼。

如圖4，5所示，透氣鋼上、下模的透汽率會隨著其厚度增加而減小，而其強度會隨著厚度的增加而增大，在綜合考慮透氣鋼上、下模的透汽率和強度前提下，經(jīng)過研究計算得出最優(yōu)的透氣鋼厚度為15--25mm。

如圖6所示，鋁合金上基座1和鋁合金下基座6的材質(zhì)沒有透氣性，而透氣鋼材料的微孔分布不均勻，為了保證模具良好的排汽性能，故在鋁合金上、下基座上均加工一個高度3-6mm的下沉槽，并在該下沉有效排汽面積內(nèi)，均勻的分布9-18個透氣孔，為保證良好的導(dǎo)熱性能和強度，透氣孔7尺寸不宜太大，透氣孔7直徑選為4-6mm。

鋁合金擋板4與上下模具之間可拆卸，可以根據(jù)需要選用不同的彈簧3，從而形成不同余量的單邊發(fā)泡空腔，滿足形成不同泡孔結(jié)構(gòu)材料的要求。

實施例2

單邊空腔自由式發(fā)泡模具，包括上模與下模，下模表面設(shè)有用于放置生物質(zhì)材料的凹槽，上模的部分可嵌入凹槽內(nèi)，上模、下模均可相對于對方相對移動以擠壓生物質(zhì)材料，使生物質(zhì)材料在凹槽內(nèi)成型，上模與下模各自與移動機構(gòu)連接，在上模與下模擠壓生物質(zhì)材料設(shè)定時間后在移動機構(gòu)作用下上模與下模脫離；該方案中上?；蛳履６呖上鄬σ苿?，提高了二者分離的速率，移動機構(gòu)可以是電缸或者其他動力裝置。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。