[實(shí)用新型]一種超臨界流體微孔塑料擠出成型裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420294639.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN203937090U
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭響方;瞿金平;周南橋;曹賢武;文勁松;文生平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C44/02
• 分類號(hào): B29C44/02;B29C47/44;B29C47/64;B29C47/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 謝靜娜

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微孔塑料連續(xù)擠出成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超臨界流體微孔塑料擠出成型裝置。

背景技術(shù)

微孔塑料一般是指泡孔直徑為0.1～10um，泡孔密度為10⁹～10¹⁵個(gè)/cm³，材料密度相比發(fā)泡前可減少5％～95％的新型泡沫塑料。近年來，一些超臨界流體憑借其對(duì)多數(shù)有機(jī)物溶解性能好、粘度低、擴(kuò)散系數(shù)大、無毒、不燃、無溶劑殘留、價(jià)廉易得、使用安全、不污染環(huán)境等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)成為取代傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)泡劑的理想物理發(fā)泡劑。

超臨界流體微孔塑料擠出成型基本過程為：聚合物粒料或粉料從料斗口進(jìn)入擠出機(jī)料筒進(jìn)行塑化，利用高壓柱塞泵將超臨界流體注入擠出機(jī)料筒，超臨界流體與料筒內(nèi)熔料進(jìn)行混合，最終形成超臨界流體/聚合物熔體單相體系，單相體系通過擠出機(jī)機(jī)頭壓力突降引起熱力學(xué)不穩(wěn)定誘導(dǎo)氣泡成核，控制擠出機(jī)機(jī)頭溫度，使泡孔固化定型，得到微孔發(fā)泡產(chǎn)品。微孔塑料連續(xù)擠出成型周期短，生產(chǎn)效率高，適用于微孔塑料的工業(yè)化生產(chǎn)。

然而，由于擠出機(jī)料筒內(nèi)熔融物料逗留時(shí)間短，聚合物熔體與超臨界流體難以充分均勻的混合。又因?yàn)槲⒖姿芰蠑D出成型工藝的復(fù)雜性，微孔塑料擠出成型得到的制品往往泡孔尺寸不均，泡孔密度不穩(wěn)定。因此如何使注入料筒的超臨界流體與料筒內(nèi)逗留時(shí)間非常短的塑料熔體充分混合均勻，形成高氣體含量的超臨界流體/聚合物熔體單相體系，得到泡孔密度大、尺寸均勻的微孔塑料是超臨界流體微孔塑料擠出成型急需解決的一個(gè)難題。另外，目前大多數(shù)超臨界流體注氣裝置中儲(chǔ)氣瓶直接通過氣體管路連接高壓柱塞泵，當(dāng)儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)氣壓低于一定值時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體將無法繼續(xù)進(jìn)入高壓柱塞泵，此時(shí)必須更換儲(chǔ)氣瓶，而儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)還有大量殘存氣體沒有被充分利用，這勢(shì)必會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，從而增加生產(chǎn)成本。

傳統(tǒng)三段式螺桿包括加料段、熔融段和計(jì)量段三個(gè)功能段，排氣螺桿主要包括加料段、第一壓縮段、第一計(jì)量段、排氣段、第二壓縮段和第二計(jì)量段六個(gè)功能段，然而，這兩種螺桿都不適合直接用于超臨界流體微孔塑料的擠出發(fā)泡生產(chǎn)，普遍存在以下問題：料筒超臨界流體注入口死角處容易有物料堆積，易出現(xiàn)降解或堵塞進(jìn)氣閥的現(xiàn)象；螺桿長(zhǎng)徑比較小，物料停留時(shí)間短，超臨界流體與聚合物熔體混合不均且擠出過程中壓力波動(dòng)大；螺桿計(jì)量段偏短，機(jī)頭建立壓力后導(dǎo)致熔料倒流量過大引起料筒上注氣口發(fā)生冒料問題等。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超臨界流體利用率高、塑化和混合效果較好、發(fā)泡制品泡孔形態(tài)好的超臨界流體微孔塑料的擠出成型裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種超臨界流體微孔塑料擠出成型裝置，包括電控箱、激振器、動(dòng)力單元、塑化混合單元、超臨界流體輸送單元和成型單元，激振器、動(dòng)力單元、塑化混合單元和成型單元依次連接，塑化混合單元上設(shè)有超臨界流體輸送單元，激振器、動(dòng)力單元和塑化混合單元分別與控制箱電氣連接。

所述塑化混合單元包括螺桿、料筒、加熱器和料斗，螺桿置于料筒內(nèi)，料筒外周裝有加熱器，位于螺桿加料端處的料筒上設(shè)有料斗，料筒上設(shè)有超臨界流體注氣孔，超臨界流體注氣孔處與超臨界流體輸送單元連接。

所述螺桿為一體式的實(shí)心結(jié)構(gòu)，螺桿上設(shè)有十個(gè)功能段，各功能段分別為依次連接的花鍵連接段、螺紋密封段、加料段、第一壓縮段、第一計(jì)量段、屏障段、超臨界流體注入段、第二壓縮段、第二計(jì)量段和螺桿頭；花鍵連接段末端與動(dòng)力單元連接，螺桿頭與成型單元連接。

所述屏障段的外圓柱面上均勻分布有多個(gè)進(jìn)料槽和出料槽，按照屏障段的圓周方向，進(jìn)料槽和出料槽交替分布，進(jìn)料槽和出料槽之間為屏障體，相鄰兩個(gè)屏障體之間的間隙為0.3～0.6mm。

所述超臨界流體注入段的螺紋槽深度大于第二壓縮段或其它功能段的螺紋槽深度，超臨界流體注入段的螺紋上設(shè)有斷開溝槽，各斷開溝槽沿螺桿中心軸線均勻分布；超臨界流體注入段上，與料筒的超臨界流體注氣孔對(duì)應(yīng)之處設(shè)有刮料銷釘，各刮料銷釘沿螺桿中心軸線均勻分布；超臨界流體注入段上，刮料銷釘處的外徑與螺桿直徑相等；各刮料銷釘?shù)母叨扰c超臨界流體注入段的螺紋槽深度相等。超臨界流體注入段的螺紋槽深度大于其它功能段的螺紋槽深度，由于螺紋槽突然加深，料筒內(nèi)壓力急劇下降，此時(shí)超臨界流體容易進(jìn)入擠出機(jī)，并能在設(shè)有斷開溝槽的螺紋輸送混合作用下與熔料進(jìn)行混合，再加上料筒注氣口下方的刮料銷釘在螺桿旋轉(zhuǎn)作用下刮掉注氣口死角堆積的物料，可有效防止其降解或堵塞注氣口。