[發明專利]一種聚合物微孔發泡制品連續成型裝置和方法

有效

• 申請號: 201410174123.7
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103895146A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 何亞東;信春玲;李慶春;閆寶瑞;李曉虎;羅祎瑋
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29C44/10
• 分類號: B29C44/10;B29C44/34;B29B7/14;B29B7/74
• 代理公司: 北京京萬通知識產權代理有限公司 11440
• 代理人: 許天易

技術領域

本發明屬于高分子材料加工領域，具體涉及聚合物微孔發泡成型裝置和方法。

背景技術：

微孔發泡聚合物材料是一種泡孔直徑為微米級的新型發泡材料，其最大的特點就是泡孔小而密，分布均勻，泡孔直徑0.1-10μm，泡孔密度109-1015個/cm3。微孔塑料在減少塑料用量的同時，提高了制品的韌性，被認為是“21世紀的新型材料”。與泡孔尺寸在毫米級的傳統泡沫塑料相比，微孔發泡聚合物材料具有更加優異的力學性能、尺寸穩定性、熱穩定性、介電性能等，在汽車、飛機及各種運輸器材領域有特殊的應用價值；另外，它還可用于食品包裝、生物醫學、建筑材料、家電產品、信息工程及運動器材等方面。

微孔發泡聚合物材料雖然具有諸多的優異性能，但其制備往往要求苛刻的條件。通常為了提高氣泡成核密度，要求設備口模處熔體壓力高于10MPa，通過口模出口的壓力降速率大于1GPa/s。

CN03817185.6公開了一種利用螺桿將氣體溶解進入熔體后，形成均相溶液，然后通過螺桿的軸向移動使物料快速經過噴嘴，形成高的壓力降速率從而形成大量的泡孔核，這些泡孔核在模具中的生長受到限制，皮層通常沒有發泡，而只在芯部形成泡孔，此工藝的發泡倍率通常較低，一般制品減重控制在15％以下。

美國專利NO.4479914公開了一種發泡制品反壓注塑成型方法。該方法是在注射模具中充氣加壓，以阻止熔體中的發泡劑在注射充模的過程中溢出預發泡；在注射的過程中，同時泄氣保持模具中的壓力恒定；注射完成后，將剩余的預加壓氣體泄入真空腔，使得模具中壓力降低，熔融樹脂發泡充模。該方法通常反壓氣體壓力較低，低于2MPa，目的是改善制品表面質量，通常制品的發泡倍率較低，制品減重在15％以下。

日本專利NO.S39-022213公開了一種型芯回退(core?back)的發泡成型方法，該方法是將含發泡劑樹脂熔體注入模具中后，在發泡樹脂未固化的狀態下，通過型芯回退，擴大模具容積以減小模具內的壓力，熔體中的發泡劑析出產生泡孔，得到發泡制品。

CN101914247A公開了一種熱塑性塑料發泡厚板連續成型裝置及方法，通過在擠出機后串聯儲料缸，使含有發泡劑的塑料熔體在儲料缸內的停留時間較長，能夠使含有發泡劑的塑料熔體的溫度和壓力分布更均勻，且通過兩個或兩個以上的儲料缸相互切換實現連續擠出發泡，能夠制備得到質量均勻、厚度較大的發泡板材。但其制品的泡孔難以達到微孔尺度。

CN103042647A公開了一種聚丙烯微孔發泡厚板的生產方法，采用平板發泡設備對聚丙烯母板進行發泡，其特征在于：所用的聚丙烯母板帶有芯部結構；聚丙烯發泡母板芯部的孔道結構，縮短了超臨界二氧化碳擴散進入聚丙烯基體的路徑，從而減少了達到擴散平衡所需要的飽和時間，顯著提高了生產效率，但是這種孔道結構勢必會影響到制品整體的力學性能。

CN1021677840A公開了一種超臨界模壓發泡制備聚合物微孔發泡材料的方法，首先將模壓機上的發泡模具升溫，待達到發泡溫度后，將聚合物放入模具，模壓機合模，模具密封，向模具內充入超臨界流體，超臨界流體向聚合物溶脹擴散，然后模壓機開模卸壓發泡，即可得到泡孔尺寸小、泡孔密度高的聚合物微孔發泡材料。該方法中超臨界流體向聚合物溶脹擴散時間仍需10分鐘至60分鐘，達到均相所需的時間較長。

利用前述技術很難實現連續方法制備大橫截面的微孔發泡制品。本發明旨在提供一種連續制備微孔發泡聚合物制品的裝備及方法。既能得到泡孔尺寸為微米級，且制品橫截面較大的發泡制品，同時能進行連續生產，提高生產效率，減低生產成本。

發明內容

本發明提供一種聚合物微孔發泡制品連續成型裝置及方法，具體涉及一種氣體反壓輔助擠出微發泡裝置和方法，以克服現有技術存在的缺陷。

本發明提供一種聚合物微孔發泡制品連續成型裝置，其包括：至少一臺擠出機、至少兩套反壓發泡模具、至少兩臺模壓成型機、熔體輸送管路系統和反壓氣體輸送管路及控制系統。所述擠出機出口與所述熔體輸送管路系統熔體相連接，所述熔體輸送管路系統上設置有換向閥和至少兩根熔體輸送歧管；所述至少兩套反壓發泡模具中的每一套分別設置在所述至少兩臺模壓成型機中的一臺中，分別與該模壓成型機的上壓板和下壓板一起構成密閉的腔室；所述反壓發泡腔室壁上至少開設一個熔體注入口和至少一個反壓氣體進/出氣口；通過所述熔體注入口，所述反壓發泡腔室與所述至少兩根熔體輸送歧管中的一根熔體相連接；通過所述反壓氣體進/出氣口，所述反壓發泡腔室與所述反壓氣體輸送管路氣體相連接。