[發明專利]帶有溫度與壓力調控系統的發泡裝置及其發泡方法和應用

在審

• 申請號: 202110264254.4
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112976458A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 王桂龍;劉學棟;潘涵遇;趙國群
• 申請（專利權）人: 山東大學;福建鑫瑞新材料科技有限公司
• 主分類號: B29C44/02
• 分類號: B29C44/02;B29C44/34;B29C44/58;B29C44/60
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

1.一種帶有溫度與壓力調控系統的發泡裝置，其特征在于，包括：儲氣罐、模壓發泡裝置、溫度調控系統與壓力調控系統；

在儲氣罐與模壓發泡裝置間設置溫度調控系統與壓力調控系統，所述溫度調控系統與壓力調控系統由中央控制器、溫度傳感器、壓力傳感器、換熱器組成，所述換熱器的氣體入口設有入口溫度傳感器和入口壓力傳感器，所述換熱器的氣體出口設有出口溫度傳感器和出口壓力傳感器，入口溫度傳感器、入口壓力傳感器、出口溫度傳感器和出口壓力傳感器分別與中央控制器連接。

2.根據權利要求1所述的帶有溫度與壓力調控系統的發泡裝置，其特征在于，所述溫度調控系統與壓力調控系統還包括調壓泵和氣體節流閥；

優選的，所述調壓泵通過氣體管路與換熱器入口相連，換熱器出口通過氣體管路與氣體節流閥、模壓發泡裝置進氣口相連；

優選的，所述調壓泵位于儲氣罐與入口壓力傳感器之間，所述氣體節流閥位于出口溫度傳感器之間；

優選的，所述調壓泵控制的氣體壓力水平范圍為5～50MPa，優選為10～30MPa；

優選的，所述氣體節流閥設置于出口溫度傳感器與模壓發泡裝置之間的氣體管路，并通過線束連接中央控制器。

3.根據權利要求1所述的帶有溫度與壓力調控系統的發泡裝置，其特征在于，所述換熱器還設有溫度控制器，所述溫度控制器與中央控制器連接；

優選的，所述溫度控制器與換熱器通過流體管路連接，內部傳熱流體介質選自水、油、蒸汽，控溫范圍為50～250℃，優選為100～200℃。

4.根據權利要求1所述的帶有溫度與壓力調控系統的發泡裝置，其特征在于，所述儲氣罐、調壓泵、入口壓力傳感器、入口溫度傳感器、換熱器、出口壓力傳感器、出口溫度傳感器、氣體節流閥、模壓發泡裝置依次連接；

優選的，所述入口壓力傳感器和入口溫度傳感器位置可更換，所述出口壓力傳感器和出口溫度傳感器位置可更換；

優選的，所述模壓發泡裝置設有模溫機。

5.根據權利要求1所述的帶有溫度與壓力調控系統的發泡裝置，其特征在于，所述入口溫度傳感器和出口溫度傳感器為熱電偶，所輸出的電流信號通過線束連接中央控制器；

優選的，所述入口壓力傳感器和出口壓力傳感器為數字壓力表，所輸出的電流信號通過線束連接中央控制器；

優選的，所述換熱器內部充滿傳熱流體介質，流體介質中浸泡有彎曲循環盤旋的氣體管路結構；采用多級串聯，分階段控制，對氣體進行逐步加熱；

優選的，所述模壓發泡裝置還設有卸氣結構。

6.一種基于權利要求1至5中任一項所述帶有溫度與壓力調控系統的發泡裝置的發泡方法，其特征在于，包括：

1)預熱溫度調控系統與壓力調控系統、模壓發泡裝置、聚合物原料；

2)儲氣罐內氣體經調壓泵注入換熱器內部氣體管路，換熱器入口處的入口壓力傳感器和入口溫度傳感器記錄入口處氣體壓力與溫度，換熱器出口處的出口壓力傳感器和出口溫度傳感器記錄出口處氣體壓力與溫度，并反饋于中央控制器；中央控制器計算出口氣體壓力與溫度和目標氣體壓力與溫度的偏差，并控制調壓泵與溫度控制器調節換熱器內氣體狀態至目標壓力與溫度；

3)換熱器出口處氣體壓力與溫度達到目標值后，氣體經氣體限流閥，以一定速率注入模壓發泡裝置中，直至模具型腔內氣體壓力與溫度穩定在預設的壓力和溫度水平；

4)待步驟3)結束后，溫度調控系統與壓力調控系統持續工作以保證模壓發泡裝置內部狀態維持在預設壓力與溫度水平下，保持一段時間，使發泡劑在聚合物原料內部充分擴散；

5)待步驟4)結束后，氣體卸壓，模具型腔內剩余的高壓氣體完全擴散至外界，模具型腔內氣體壓力下降至大氣壓，開模取出樣品并冷卻定型。

7.根據權利要求6所述的發泡方法，其特征在于，所述步驟1)中預熱溫度為100-300℃；

優選的，所述氣體為物理發泡劑，選自二氧化碳、氮氣、戊烷及其他氣體或混合氣體，優選為超臨界二氧化碳和超臨界氮氣的混合氣體；

優選的，所述超臨界二氧化碳的質量分數為70-90％，超臨界氮氣的質量分數為10-30％。