[發明專利]預制超臨界流體發泡劑的裝置和方法

無效

• 申請號: 200910045535.X
• 申請日: 2009-01-19
• 公開（公告）號: CN101497241A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 桓鎖成;唐慶華;范汝富
• 申請（專利權）人: 北京中拓機械有限責任公司
• 主分類號: B29C67/20
• 分類號: B29C67/20;B29C44/34;B29C45/00;B29C47/00
• 代理公司: 上海申蒙商標專利代理有限公司
• 代理人: 周 豐

技術領域

本發明涉及預制超臨界流體發泡劑的裝置，更具體地涉及將低壓氮氣或二氧化碳氣體制成超臨界狀態并儲存起來作為發泡劑，用來加工熱塑性泡沫塑料的裝置。

背景技術

或由于結構的需要，或由于功能的需要如隔熱、隔音等，或出于節約原材料成本的目的，越來越多地使用熱塑性塑料發泡成型制品。在發泡成型時，如擠出、注射或其他成型方式，一種已知的方法是采用化學發泡劑與熱塑性樹脂混煉，并嚴格控制工藝參數。然而在使用化學發泡劑時一方面要求工藝控制非常嚴格，另一方面存在制品中有發泡劑殘留物、模具腐蝕以及制品后續使用時受環境要求的限制，因此越來越多地發泡制品模塑成型商傾向于直接使用氮氣或二氧化碳作為發泡劑，特別是在線將氮氣或二氧化碳等直接引入到擠出機的熔融熱塑性樹脂中，經過混合形成均勻的可發泡熱塑性樹脂混合物，然后成型。然而在采用氮氣或二氧化碳進行發泡加工時，發泡劑的注入劑量及其注入流量的穩定性直接影響到發泡制品的發泡倍率和發泡制品質量的穩定性。

根據已經公開的文獻和常識，氮氣或二氧化碳在低壓狀態下，很難溶入并混合到熔融的熱塑性聚合物中，很難獲得所需要的發泡制品。但是處于超臨界狀態的氮氣(臨界點壓力3.35MPa，溫度-147℃)或二氧化碳(臨界點壓力7.4MPa，溫度31.24℃)與熔融聚合物有較大的相容性。并且隨著壓力的提高，溶解度會進一步增大。當熔融聚合物中混合和溶解足夠的超臨界流體發泡劑后，通過擠出時快速降壓或快速升溫，就可獲得需要的發泡制品。

如中國專利文獻公開號為CN1102490C中，揭示了一種超臨界二氧化碳作為發泡劑的注入方法，采用預定量泵將液態二氧化碳泵出，然后加熱減壓注入的方法；然而預定量泵需要冷媒來保持泵送的是液態的二氧化碳，整個過程需要消耗大量的能源來完成注入過程(包括壓縮二氧化碳至液態，液態泵送，加熱到超臨界狀態)；在這些過程中，不可避免使二氧化碳收到潤滑介質的污染；對氮氣來說，由于液化溫度很低(-147oC)，這種方法更不可行。

在已知的采用氣體物理發泡劑加工泡沫制品時，常用的方法是將發泡劑氣體直接從氣體鋼瓶或升壓到一定的壓力后用減壓閥穩定輸出壓力后加入到擠出機的料筒中。但是采用此種方法時，一方面的問題氣體溫度不穩，在減壓后，氣體溫度會降低并波動加劇，造成氣體的狀態較大的變化，特別對二氧化碳來說，二氧化碳氣體可能變成液態或固態，造成注入到擠出機料筒內的發泡劑流量變化很大，進而造成發泡質量波動加大；另一方面是減壓計量前的壓力不穩定或壓力不夠高，也會造成注入到擠出機料筒中壓力不穩定，加劇注入量的波動。

發明內容

本發明目的是根據上述現有技術的不足以及存在的問題，采用低能耗的方法，無污染地將氣體發泡劑(如氮氣、二氧化碳等)升壓和保持在需要的超臨界狀態，供進一步減壓計量并注入到擠出機料筒中使用，消除發泡劑源狀態不穩定對發泡質量的影響。

本發明的目的實現由以下技術方案完成：

本發明所述的裝置，主要包括由低壓氣體源1、高壓隔膜壓縮機2、加熱器3、高壓容器4、溫控模塊5、電源開關6、高壓截止閥7、壓力傳感器300、溫度傳感器301，以及連接上述部件的壓力管道和通信電線或電纜組成；其中，低壓氣體源1、高壓隔膜壓縮機2、高壓容器4、高壓截止閥7通過管道和管道部件按順序連接，加熱器3包覆在高壓容器4之上；溫控模塊5根據安裝在高壓容器4之中的溫度傳感器301檢測到的發泡劑的實際溫度和設定的超臨界流體溫度控制電源開關6的打開和閉合。其中低壓氣體源1其出口壓力在1巴到9巴之間的一個壓力；或是用低壓氮氣發生器直接從空氣中提純的高純度氮氣，出口壓力在4巴到9巴之間的一個壓力；高壓隔膜壓縮機2將來自低壓氣體源1的發泡劑氣體，升壓并儲存在高壓容器4中，并使高壓容器4中的壓力保持在100巴至600巴范圍內。

本發明的優點是，本發明該系統可以用于將可用作發泡劑的低壓氣體進行加壓和加熱并保持在一個超臨界狀態，并為后續的注入時的流量控制和注入提供穩定的供應條件。

附圖說明

附圖1為本發明系統結構示意圖；

附圖2為本發明的一種擠出發泡的使用狀態示意圖；

具體實施方式

以下結合附圖通過實施例對本發明特征及其相關特征作進一步說明：

實施例1