[發明專利]在線配混制備高性能微孔發泡塑料的注射成型裝置與方法

有效

• 申請號: 201210560948.3
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103057059A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 彭響方;趙海濱;陳斌藝;余鵬;付大炯
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B29C45/47
• 分類號: B29C45/47;B29C45/57;B29B7/42
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及微孔發泡塑料成型技術，特別涉及一種在線配混制備高性能微孔發泡塑料的注射成型裝置與方法。

背景技術

微孔塑料是指泡孔直徑在0.1~10μm，泡孔密度在10⁹~10¹⁵個/cm³的新型泡沫塑料，具有質量輕、比強度高的特點，同時具有良好的吸收沖擊載荷的能力、能隔熱保溫隔音緩沖、絕緣、防腐等優點。

微孔發泡注塑成型的原理是在預定背壓下熔融塑化樹脂，向熔融樹脂中定量注入超臨界氮氣或者二氧化碳，通過進一步混合、擴散后形成均相溶液，并在進入模具型腔之前保持該狀態，注射進入到型腔中，通過注射過程中的熱力學不穩定性，瞬間形成大量的氣泡核，在填充和冷卻過程中，氣泡長大并被固定，獲得微孔發泡制品。微孔發泡注塑成型可以大幅提高制品尺寸精度和穩定性，有效縮短薄壁制品的成型周期，提高生產效率，同時還可以減小聚合物熔體的粘度，提高熔體的流動性。采用此技術的注塑制品已被應用于諸多工業領域，包括汽車、醫藥、電子、食品包裝等行業。

然而，在超臨界流體與聚合物熔體形成單一均相體系的關鍵步驟中，現有的較短時間微孔發泡注塑成型周期內，其混合效果并不理想。無法將超臨界氮氣或者二氧化碳很好的分散在聚合物熔體內，就難以得到理想結構和性能的發泡制件。由于注射成型工藝固有的復雜性，微孔發泡注塑得到的制件往往孔徑大小不一，泡孔密度不穩定，使得發泡試樣的各項性能無法滿足工業生產的一致性、穩定性和可靠性的要求。另外，實際應用中，單一物料往往難以達到綜合性能各項指標的要求，因而多采用填充改性和共混改性技術。由此帶來的無機填充粒子分散問題和多相體系中的相分離問題也是微孔注塑發泡成型應用的挑戰性難題。因此，如何在短時間內（即一個注射成型周期）將聚合物熔體與超臨界流體高效混合，同時增強多相體系的界面作用以及填充粒子的分散效應，從而得到結構均勻的高性能制品，仍然是微孔發泡注射成型發展和推廣應用的一個難題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種氣熔混合效果好、可有效提高發泡制品性能的連續式在線配混制備高性能微孔發泡塑料的注射成型裝置。

本發明的另一目的在于提供一種通過上述裝置實現的在線配混制備高性能微孔發泡塑料的注射成型方法。

本發明的技術方案為：一種在線配混制備高性能微孔發泡塑料的注射成型裝置，包括擠出發泡單元、超臨界流體輸送單元和注射發泡單元，擠出發泡單元的輸出端依次設置恒溫箱和切粒機，切粒機的出料口與注射發泡單元的進料端相連接，超臨界流體輸送單元的流體出口端通過管道分別與擠出發泡單元和注射發泡單元連接，注射發泡單元的出口端與模具型腔相連接。

所述擠出發泡單元為單螺桿擠出機，包括擠出螺桿、擠出料筒、擠出機頭、擠出料斗和擠出螺桿動力機構，擠出螺桿設于擠出料筒內，擠出機頭和擠出螺桿動力機構分別設有擠出螺桿的兩端，擠出料斗設于擠出螺桿的進料端；擠出料筒上設有第一超臨界流體入口，第一超臨界流體入口處通過管道與超臨界流體輸送單元連接。其中，擠出螺桿動力機構用于驅動擠出螺桿工作，物料從擠出料斗進入擠出料筒后，隨著擠出螺桿的旋轉進行塑化，形成熔體，該過程中，來自超臨界流體輸送單元的超臨界流體同時進入擠出料筒內，超臨界流體與熔融物料混合，然后經過擠出機頭的釋壓、發泡和定型，擠出送至恒溫箱。

為了使超臨界流體與熔體混合更充分，所述擠出料筒上可分布有多個第一超臨界流體入口，各第一超臨界流體入口處分別通過管道與超臨界流體輸送單元連接。

所述注射發泡單元為微孔發泡注射成型機，包括注射螺桿、注射料筒、注射噴嘴、注射料斗和注射螺桿動力機構，注射螺桿設于注射料筒內，注射噴嘴和注射螺桿動力機構分別設于注射螺桿兩端，注射料斗設于注射螺桿的進料端；注射料筒上設有第二超臨界流體入口，第二超臨界流體入口處通過管道與超臨界流體輸送單元連接。其中，注射螺桿動力機構用于驅動注射螺桿工作，聚合物發泡粒料從注射料斗進入注射料筒后，隨著注射螺桿的旋轉進行塑化，形成含氣熔體，該過程中，來自超臨界流體輸送單元的超臨界流體同時進入注射料筒內，超臨界流體與熔融物料混合，然后經過注射噴嘴注入模具型腔，在模具型腔內冷卻定型后得到發泡制品。

為了使超臨界流體與熔體混合更充分，所述注射料筒上可分布有多個超臨界流體入口，各第二超臨界流體入口處分別通過管道與超臨界流體輸送單元連接。