一种秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型装置的制作方法

本实用新型涉及机械加工领域，具体涉及一种微波发泡材料的成型装置。

背景技术：

发泡材料具有材质轻、隔热节能、缓冲吸能和吸声消音等优点，在物品包装、建筑保温、体育器材和轻质餐具等方面获得广泛应用。随着我国经济各领域的发展，对发泡材料的需求愈来愈大，对发泡材料的个性化需求也越来越迫切，发泡材料的发展在总量增长的基础上呈现出明显的分化趋势。

这种分化趋势也体现在发泡材料的成型方法和所用装置方面，比如，聚氨酯(PU)发泡是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡成型，可以不用模具，直接喷涂发泡于所需空间；聚苯乙烯(PS)发泡可采用挤出设备，加入发泡剂、成核剂等，熔融之后挤出，自由发泡；聚乙烯(PE)发泡过程则可能需要与交联过程结合进行。导致这种差异化的原因之一是不同基体的熔融、固化、气体透过率等对气泡的成型和保留等方面有显著差异。此外，终端产品使用方式也会导致成型方式的不同，比如有的发泡产品需要后期切割，有的泡沫需要成型时即规定尺寸，有的需要直接与外皮粘合成型，等等。这些因素都会导致发泡材料的成型方法和装置产生很大差异。

例如，申请公布号为CN105400451A的中国专利公开了一种淀粉白乳胶及其制备方法，该方法将聚乙烯醇和水混合，升温溶解后加水降温，调节pH值后加入交联剂，在反应1小时后调节pH值，升温并加引发剂和醋酸乙烯，反应1小时后冷却，调节pH值并加入α-淀粉酶、玉米淀粉、醚化剂，搅拌后升温反应，冷却得到淀粉基白乳胶。该方法制得的淀粉基白乳胶无甲醛残留，氧化活性稳定，同时解决了生产成本高的问题，但未提供发泡工艺。

又如，申请公布号为CN103468162A的中国专利公开了一种粉末型白乳胶及其制备方法，该方法是用直链淀粉、聚氨酯胶粉和中温α-淀粉酶中，在30～50℃的温度下搅拌活化，再加入交联剂、催化剂、耐水改性剂得到预反应物料，经过交联反应后，最后加入快干剂、消泡剂得到粉末型白乳胶。该粉末型白乳胶易吸潮，受潮后其粘合作用会减退。除此之外，其α-淀粉酶的活性不稳定，难以经受高温发泡工艺。

此外，随着发泡材料用量的增多，使用后的处理情况对环境的影响越来越严重。由于低值、损坏、变形等因素，发泡材料使用后通常被废弃，其难以降解而成为日益增长的一个重要污染源。

总体上，这些传统的发泡材料的成型需要较为复杂的加热、挤出或者喷涂装置，工艺能耗高，废弃物难降解，污染环境。

因而，非常有必要研究出一种具有可降解性的高强度发泡材料和制备方法。但是，在对发泡材料和制备方法进行考察时发现，现有的成型装置都是适于工业生产的大型装置，特别是微波发泡工艺的成型装置，耗材耗能高，不适于实验室小量生产研究。

由于上述原因，本发明人对现有的技术进行改进，研究出一种秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型装置。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型装置，该成型装置可适用于微波发泡工艺，其可根据需要调节发泡体积，使用便利，并具有抗粘附和耐磨损的优点，从而完成了本发明。

具体来说，本实用新型的目的在于提供一种秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型装置，该装置包括：

透气底芯1，其为周向设置有连通透气底芯1顶端面和底端面的呈凹槽状的透气通道6的板材，形成发泡材料成型腔体的底面；

底部腔体2，其成对设置并贴合绕设在透气底芯1的外周，形成发泡材料成型腔体的下部侧壁；

顶部腔体3，其成对设置于底部腔体2的顶端面并贴合绕设在透气顶芯4的外周，形成发泡材料成型腔体的上部侧壁；和，

透气顶芯4，其周向设置有连通透气顶芯4顶端面和底端面的呈凹槽状的透气通道6，并在透气顶芯4的外壁设置有径向延伸的沿垂直方向排列的定位销孔5，通过所述定位销孔5调节发泡材料成型腔体顶面的位置。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)在本实用新型提供的秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型装置使用便利，制作工艺简单，可以使用多种材料制备，制作成本低，使用更轻便，更有利于实验室小量生产和长期使用，也有利微波处理。

(2)所述装置适用于多种发泡材料的发泡成型，尤其适用于秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型，其质量轻便，可移动，可拆卸，并且成型材料的脱模效果好。

附图说明

图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的透气底芯的结构示意图；

图2出根据本实用新型一种优选实施方式的底部腔体的结构示意图；

图3出根据本实用新型一种优选实施方式的顶部腔体的结构示意图；

图4出根据本实用新型一种优选实施方式的透气顶芯的结构示意图；

图5出根据本实用新型一种优选实施方式的成型装置的安装分解示意图；

图6出根据本实用新型一种优选实施方式的成型装置的安装分解示意图；

图7出根据本实用新型一种优选实施方式的成型装置的安装分解示意图；

图8出根据本实用新型一种优选实施方式的成型装置的安装分解示意图；

图9出根据本实用新型一种优选实施方式的成型装置的安装分解示意图。

附图标号说明：

1-透气底芯

2-底部腔体

3-顶部腔体

4-透气顶芯

5-定位销孔

6-透气通道

7-连接销孔

8-螺丝孔

9-调节销孔

10-环绕部

11-固定部

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型示例性详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

研究发现，以白乳胶，特别是以易降解的淀粉基白乳胶为基体，采用生物质材料如秸秆等作为增强剂可以制备高强度发泡材料，并且产品具有良好的可降解性。

该发泡材料需要采用微波加热，以充分利用白乳胶和秸秆中的大量极性基团对微波能量的强吸收性，是一种高效的微波发泡工艺。

本实用新型中提供的成型装置适用于微波成型的发泡材料，特别适用于秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型，秸秆增强白乳胶发泡材料和工艺不限于本实用新型中具体的应用，还可以选用现有技术中任一种微波成型的发泡材料。

所述秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型装置包括透气底芯1、底部腔体2、顶部腔体3和透气顶芯4。其中，

透气底芯1，其为周向设置有连通透气底芯1顶端面和底端面的呈凹槽状的透气通道6的板材，以形成发泡材料成型腔体的底面。

在本实用新型中，沿垂直方向，部件中在顶端的一面为顶端面，在底端的一面为底端面。

在本实用新型提供的微波成型装置中，所述透气底芯1的横截面的形状根据需要可以设定为任意形状。在一种优选的实施方式中，所述透气底芯1的横截面为工业制造便利的圆形；更优选所述透气底芯1为圆柱形。

在透气底芯1周向设置的透气通道6设置有多条，例如8-18条，优选所述多条透气通道6均匀设置于透气底芯1的外周，这样，在发泡材料发泡成型时可以均匀地排出成型腔体内的多于气体。并且，当发泡材料的发泡体积大于成型腔体时，还可以通过透气通道6将发泡材料均匀地引导至成型腔体外部，避免成型腔体内的发泡材料局部压力过大，通过微波成型装置中的缝隙任意地向外喷射，产生安全隐患。

如图1所示，所述透气通道6可以连通透气底芯1的顶端面和底端面，优选所述透气通道6沿垂直方向延伸连通透气底芯1的顶端面和底端面，使得透气通道6的排气距离最短。

所述透气通道6的凹槽形状包括但并不限于圆弧、方形、梯形和三角形，优选为圆弧。所述透气通道6的大小可以根据透气底芯1的大小以及发泡材料的性质，合理地调整。

例如，当透气底芯1为直径为50mm的圆柱时，可以在其外周设置14条直径为2mm的半圆形的透气通道6。

在透气底芯1的外壁上还设置有沿径向延伸的定位销孔5，通过所述定位销孔5与绕设在其外周的底部腔体2固定连接。较好的，所述定位销孔5对称设置于透气底芯1的两侧，以分别和底部腔体2连接。

底部腔体2，其成对设置并贴合绕设在透气底芯1的外周，以形成发泡材料成型腔体的下部侧壁。

优选所述底部腔体2成对设置，对称绕设并可拆卸固定于透气底芯1的外周，所述底部腔体2的实现方式可以有多种，在一种优选的实施方式中，如图2所示，所述底部腔体2包括环绕部10和位于环绕部10两端的固定部11。

较好地，如图5所示，所述环绕部10的内壁可以和透气底芯1的外壁紧密贴合，当两个环绕部10对称设置于透气底芯1的外壁时，如图6所示，可以将透气底芯1完全包围并形成一个带有底面和侧壁的半封闭的空间，该空间即为成型腔体的下部空间，用于盛装物料。

在底部腔体2的环绕部10上，在与透气底芯1的定位销孔5对应的位置上也设置有定位销孔5，通过固定件，例如螺丝，穿过透气底芯1的定位销孔5和环绕部10的定位销孔5，将透气底芯1和底部腔体2固定连接。

在环绕部10的两端还设置有向成型腔体外侧水平延伸的固定部11，优选所述固定部11和环绕部10一体成型，机械力度更为可靠。

由于底部腔体2成对设置于透气底芯1的外周，优选通过固定部11将两个底部腔体可拆卸连接。所述连接方式有多种，在一种优选的实施方式中，可以在固定部11上分别设置连接销孔7，通过固定件，例如螺丝，将两个底部腔体2固定在透气底芯1的外周。在底部腔体2的固定部11上，根据需要可以设置有多个连接销孔7，以提高固定效果。

所述底部腔体2的高度大于透气底芯1的高度，在一种优选的实施方式中，所述底部腔体2的高度大于透气底芯1的高度20mm以上。

在本实用新型中，如图7中所示，成对设置的顶部腔体3固定于底部腔体2的上端面，成为成型腔体上部的侧壁，以提高成型腔体的高度或体积。

顶部腔体3，其成对设置于底部腔体2的顶端面并贴合绕设在透气顶芯4的外周，以形成发泡材料成型腔体的上部侧壁。

优选地，所述顶部腔体3与底部腔体2的形状相同，如图3所示，所述顶部腔体3同样包括环绕部10和固定部11。顶部腔体3的环绕部10的内壁与透气顶芯4的外周贴合。

更优选顶部腔体3的环绕部10与底部腔体2的环绕部10的形状和大小相同，这样才可以使成型空间的上部和下部尺寸相同，当发泡材料发泡成型后成为上下均匀的便于后续研究的形状。

所述顶部腔体3还可以根据需要设置为其他形状，例如，安装好后，顶部腔体3的底端面和底部腔体2的顶端面周向接触，发泡材料不会从二者连接的缝隙中逸出；但是顶部腔体3的上部向成型腔体外侧膨大或向内侧缩小。

根据需要，可以任意设定顶部腔体3的高度，例如，其高度可以设置为60mm。

如图9所示，两个顶部腔体3对称设置于透气顶芯4的外周，并通过顶部腔体3的固定部11，将顶部腔体3可拆卸连接固定。

优选通过固定件将对称的固定部11固定连接，在一种可以实现的方式中，在顶部腔体3的固定部11中设置有连接销孔7，通过螺丝将二者固定。

由于顶部腔体3设置于底部腔体2的上端面，为了增强顶部腔体3和底部腔体2连接的牢固性，较好地，在顶部腔体3的固定部和底部腔体2的固定部的对应位置处，设置有沿垂直方向延伸的螺丝孔8，通过长螺丝，将上下方向安装的顶部腔体3和底部腔体2固定连接，从而增强微波成型装置上下部分的牢固性。

如图8所示，所述顶部腔体3贴合绕设在透气顶芯4的外周，成为成型腔体的上部侧壁。优选所述透气顶芯4的横截面形状和尺寸与透气底芯1相同，更优选所述透气顶芯4为圆柱形。

在一种优选的实施方式中，所述透气顶芯4，其周向设置有连通透气顶芯4顶端面和底端面的呈凹槽状的透气通道6。所述透气通道6设置有多条，优选多于8条，更优选所述多条透气通道6均匀设置于透气底芯1的外周。

这样，通过在透气顶芯4和透气底芯1的外周设置透气通道6，可以将成型腔体内的多余气体向上下两个方向排出，避免了成型腔体过高时气体从单一方向排出速度慢、成型腔体内压力不均匀等问题。还可以通过透气通道6将发泡材料均匀地向上下两个方向引导，使发泡材料压力更为均匀的填充于成型腔体内，避免成型腔体内局部压力过大，发泡材料沿单一方向向外喷射的安全隐患。

为了提高顶部腔体3和底部腔体2连接的密闭性，可以在二者连接的地方设置密封垫片，例如硅胶胶圈。

如图4所示，所述透气顶芯4的透气通道6可以连通透气顶芯4的顶端面和底端面，优选所述透气通道6沿垂直方向延伸连通透气顶芯4的顶端面和底端面，使得透气通道6的排气距离最短。

在本实用新型提供的微波成型装置中，其成型腔体可调节，根据需要增大腔体体积或缩小腔体体积。当增大体积时，可以获得具有更高发泡率的发泡材料；而当缩小体积时，可以获得具有较小发泡率的发泡材料。根据研究目标的不同，可以任意调整成型腔体的体积。

本实用新型是这样实现的，如图4所示，在透气顶芯4的外壁设置有径向延伸的沿垂直方向排列的定位销孔5，通过所述定位销孔5调节发泡材料成型腔体顶面的位置，从而实现调节成型腔体体积的目的。

较好地，所述透气顶芯4的高度大于透气底芯1，可以设置多个定位销孔5。在透气顶芯4中，优选定位销孔5沿高度方向均匀分布；所述定位销孔5之间的高度差根据需要可以任意设定。

在一种优选的实施方式中，所述透气顶芯4的高度为60mm，定位销孔5之间的高度差为5-15mm。

相应地，在顶部腔体3的环绕部10上与透气顶芯4的定位销孔5对应的位置处，设置有调节销孔9。通过固定件例如螺丝，将该调节销孔9和透气顶芯4中的任意定位销孔5固定连接。

如图9所示，由于调节销孔9的位置固定，当固定透气顶芯4下方的定位销孔5时，可以增大成型腔体的体积；当固定透气顶芯4上方的定位销孔5时，可以缩小成型腔体的体积。

在本实用新型提供的秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型装置使用便利，制作工艺简单，可以使用多种材料制备，包括但不限于塑料、金属。

在一种优选的实施方式中，所述装置可以使用聚四氟乙烯制备，制作成本更低，使用时更轻便，更有利于实验室小量生产和长期使用，也有利微波处理。

所述装置适用于多种发泡材料的发泡成型，尤其适用于秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型，其质量轻便，可移动，可拆卸，并且成型材料的脱模效果好。

实施例

实施例1

一种秸秆增强白乳胶发泡材料的微波成型装置，由聚四氟乙烯制成。

如图1所示，透气底芯1为圆柱形，直径为50mm，高度为20mm；其外周均匀设置有14条沿铅直方向延伸的连接圆柱顶面和底面的透气通道，透气通道为半圆形凹槽，直径为2mm；在透气底芯1的外壁设置有定位销孔5。

底部腔体2如图2所示，另一半与此对称。圆筒内径为50mm，外径为70mm，高度为40mm。通过连接销孔7将对称的底部腔体2连接，形成圆筒形腔体。将透气底芯1放置在该腔体内，通过定位销孔5固定，形成高度为20mm的半封闭的圆筒形空间，用于盛装物料。底部腔体2通过螺丝孔8和顶部腔体3连接。

顶部腔体3如图3所示，另一半与此对称。圆筒内径为50mm，外径为70mm，高度为60mm。通过连接销孔7将对称的顶部腔体3连接起来，形成圆筒形腔体；通过螺丝孔8将顶部腔体3和底部腔体2连接；通过调节销孔9将透气顶芯4固定在该腔体内，形成成型腔体。

如图4所示，透气顶芯4为直径为50mm，高度为60mm的圆柱，其周向分布有和透气底芯1相同的透气通道。其外壁设置有距离两个端面都为10mm的定位销孔，5个定位销孔沿高度方向间隔10mm均匀分布。定位销孔和顶部腔体3上的调节销孔9配合使用，调节成型腔体的高度。

使用该成型装置进行发泡材料的研究实验。其中，发泡物料按照如下步骤进行：

1.发泡物料的准备：

(a)秸秆增强剂的预处理：收集秸秆，然后将其切段，之后清洗并烘干，然后采用高速机械粉碎成粉末，备用。干净、没发霉的秸秆不必清洗。

(b)秸秆增强白乳胶发泡材料的物料组分：白乳胶，秸秆增强剂，发泡剂，辅助发泡剂，成核助剂。质量配比为：白乳胶：70.5～77.5份；秸秆增强剂：14.1～15.5份；发泡剂：0.8～1份；辅助发泡剂：0.14～0.16份；成核助剂：0.42～0.47。

(c)秸秆增强白乳胶发泡材料的制备：按本领域常规操作步骤逐步混合物料，备用。

2.发泡前微波成型装置的装配：

将透气底芯放置在底部腔体内，固定，如图6所示，形成高度为20mm的半封闭的圆筒形空间，将步骤1中混合好的物料均匀盛装入该圆筒形空间中，刮平表面，不施压。

按照图7-9逐步装配，将密封垫片放置在底部腔体的上表面，再将顶部腔体固定连接在底部腔体上，将透气顶芯4放置在顶部腔体内，形成设定高度的发泡空间。调节该高度可以获得体积发泡率为1～3倍的发泡材料。

3.微波加热发泡：

将盛有物料的成型装置放置到微波炉中加热5～8分钟，冷却后取出，脱模即可制得发泡材料。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。