[發明專利]一種微孔泡沫塑料成型裝置及其方法

無效

• 申請號: 201310609976.4
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103600473A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 林有希;林云;盧月美;林正英;羅特;韓云;侯萬里
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B29C45/47
• 分類號: B29C45/47;B29C45/57;B29C45/76
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種微孔泡沫塑料成型裝置及其方法。

背景技術

微孔泡沫塑料自20世紀80年代初在美國麻省理工學院的實驗室里研制成功以來，由于具有良好的熱性能、加工性能以及機械力學性能，極大地彌補了傳統注塑成型條件下注塑件性能的缺陷而被廣泛研究。微孔泡沫塑料泡孔平均直徑約為0.1~10μm，密度在10⁹~10¹⁵個/cm³，與普通塑料相比，微孔泡沫塑料的性能更加優異：沖擊韌性和疲勞壽命可以提高五倍以上，比剛性可達實體塑料的3~5倍。另外，微發泡塑料具有高的熱穩定性，較低介電常數和熱傳導性，在改善光學、隔熱和隔音性能等方面優點突出，被稱為是21世紀的新型材料，并在汽車、航空、包裝以及其他表觀性能要求高的領域中得到了廣泛的應用。

微孔泡沫塑料成型中一個重大的技術突破就是在微孔發泡成型過程中采用超臨界流體狀態的氣體作為發泡劑。所謂超臨界流體是指氣體溫度和壓力達到某臨界溫度和臨界壓力時的狀態，這時氣體就具有了一些平時不具有的特性，如超臨界流體具有類似于液體的密度，同時又具有氣體的粘度，它可以溶于幾乎所有的聚合物，顯著提高其在聚合物中的擴散速度。

超臨界流體制備微孔泡沫塑料的過程與傳統泡沫塑料相似，也分為三個階段即：（1）超臨界流體在一定的壓力和溫度下通過一定方法全部溶解在聚合物中形成聚合物/超臨界流體均相體系；（2）通過快速升溫或降壓使溶解在聚合物中的氣體析出、發生相變形成氣泡核即氣泡成核；（3）氣泡核的長大固化和定型。但由于微孔泡沫塑料制得的泡孔與傳統泡沫塑料相比，尺寸更小、密度更大，所以增加了技術難度，對各成型階段的工藝控制要求更高。因此如何以工業化生產速率制造低成本、環保的微孔泡沫塑料是目前國內外研究的重點。

目前，微孔泡沫塑料的成型方法主要有以下三種形式：間歇成型法、連續擠出成型法、注射成型法。間歇成型法是微孔泡沫成型技術中最早使用的，但是其明顯的缺點即低效，低產量，限制了該技術的在工業生產中的應用。微孔塑料連續擠出成型所需設備量少簡單，但是其快速降壓口模需要大長徑比，因此限制了微孔塑料的工業生產產量。而注射成型法是通過快速升溫來形成氣泡核，這一過程較好控制，并且注塑成型還有著消除制品凹陷、減小尺寸收縮、降低內應力、減輕變形、降低注塑壓力、降低鎖模力、節能等優點，所以該成型法是目前微孔泡沫塑料的主要成型方法。

但目前使用的注塑機一般都不是專用的超臨界流體微孔發泡注塑機，因此，為了擴大原有設備的通用性，超臨界流體可應用于現有的注塑機進行微發泡及成型，需要對現有的注塑機進行改造；并且微孔注塑成型過程仍涉及較多工藝參數，如何保證制件的穩定性及工藝重現性是目前微孔發泡注塑成型技術的難點。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的問題做出改進，即本發明所要解決的技術問題是提供一種低成本、環保、通用性好、工藝穩定的微孔泡沫塑料成型裝置及其方法，其在傳統注塑機上加裝超臨界流體控制器，以超臨界氮氣為發泡劑，注射法成型獲得直徑小、密度大且分布均勻的微孔，從而獲得具有密度小，力學性能好的新型高分子材料。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案一是：一種微孔泡沫塑料成型裝置，包括注塑機，所述注塑機上加裝有使得氣體達到超臨界狀態以作為發泡劑的超臨界流體控制器，所述超臨界流體控制器由超臨界流體恒壓供應裝置和超臨界流體輸送裝置組成，所述超臨界流體控制器將超臨界流體定量輸送至注塑機的塑化段，所述注塑機的截流式噴嘴將熔體注射進入模具型腔內，所述模具型腔的溫度由模溫控制器控制。

進一步的，所述超臨界流體恒壓供應裝置包括氣體供應設備和超臨界流體生成裝置，所述超臨界流體輸送裝置包括超臨界流體計量裝置和超臨界流體注射裝置。

進一步的，所述超臨界流體為超臨界氮氣。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案二是：一種微孔泡沫塑料成型方法，該方法采用上述的微孔泡沫塑料成型裝置，并包括下列步驟：

（a）將原料在80-110℃溫度下干燥3～5小時；

（b）將步驟（a）干燥后的原料加入注塑機的料筒后進入機筒，通過加熱以及螺桿的攪拌，使原料熔融；同時由超臨界流體恒壓供應裝置制備作為發泡劑的超臨界流體，并由超臨界流體輸送裝置進行輸送計量，注氣6-12秒，將超臨界流體注入機筒，形成氣體/聚合物混合體；