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│
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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