[发明专利]高效混合微孔发泡塑料精密注射成型装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及微孔发泡塑料成型技术，特别涉及一种高效混合微孔发泡塑料精密注射成型装置与方法。

背景技术

微孔塑料是指泡孔直径在0.1-10μm，泡孔密度在10⁹-10¹⁵个/cm³的新型泡沫材料。鉴于传统的发泡剂如氟氯烃类等成型的制品需要后序处理来脱除残留物，并且工艺不稳定，近些年来，超临界流体凭借其无溶剂残留、黏度低、扩散系数大、无毒、不燃、化学惰性、不污染环境等独特优点已经成为传统发泡剂十分理想的替代产品。然而，如何将超临界流体发泡剂定量加入注射机，以及如何使之高效地达到气体/熔体单相状态并且实现精密注射，仍然是制约超临界流体微孔发泡注射成型发展与应用的主要问题。

为此，专利号为ZL 200620131890.0的中国实用新型专利公开了一种微发泡双机筒注射机，该设备包括塑化挤出装置和塑化注射装置，在塑化挤出装置前端设置液态气注入装置，物料通过挤出机出料口进入注射机内，再经过注射螺杆注入模具成型微孔制品。与普通单阶注射发泡机相比，该装置采用双阶结构，主要是通过配置的第二阶螺杆来增加发泡剂与聚合物熔体在螺杆中的混合时间，提高气熔混合效果。专利号为CA 2480025的加拿大发明专利公开了一种微孔发泡注射设备，该设备采用双阶结构，将塑化混合与注射过程分离，通过配置的第二阶柱塞杆来实现注射量的精密控制。

上述专利在实际使用中，第二阶螺杆或柱塞杆前端储料完成时刻至注射充模时刻之间的时间段，其前端储存的气熔体系处于静态停滞状态，因而并非成型全周期持续混合，混合效果受限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种注射发泡成型全周期持续混合不停滞、气熔混合效果好、可有效提高发泡制品性能的高效混合微孔发泡塑料精密注射成型装置。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述装置实现的高效混合微孔发泡塑料精密注射成型方法。

本发明的技术方案为：一种高效混合微孔发泡塑料精密注射成型装置，包括塑化单元、超临界流体输送单元、混合单元、注射单元和模具单元，塑化单元、混合单元和注射单元依次连接，超临界流体输送单元与混合单元相连接，模具单元设于注射单元的输出末端；混合单元通过第一可控熔体计量阀与塑化单元连接，混合单元通过第二可控熔体计量阀与注射单元连接。

所述塑化单元为螺杆往复式注射装置，包括塑化螺杆、塑化料筒、料斗和动力机构，塑化螺杆设于塑化料筒内，料斗设于塑化螺杆的进料端，塑化螺杆一端与动力机构连接，塑化螺杆的出料端通过第一可控熔体计量阀与混合单元连接；塑化螺杆的出料端与第一可控熔体计量阀的相接处还设有多孔板。其中，动力机构用于驱动塑化螺杆工作，物料从料斗进入塑化料筒内后，随着塑化螺杆的旋转进行塑化，形成熔体，同时输送至混合单元，第一可控熔体计量阀用于控制进入混合单元的熔体量。

所述超临界流体单元包括储气瓶、压力表、冷却循环泵、高压计量泵和高压电磁阀，储气瓶、压力表、冷却循环泵、高压计量泵和高压电磁阀通过气体管道依次连接，气体管道的出口端与混合单元连接；气体管道的出口端还设有单向注气阀，压力表与冷却循环泵之间的气体管道上设有高压阀。

混合单元可有以下两种结构形式：

（1）所述混合单元包括电机、混合轴和密封轴套，电机设于混合轴一端，混合轴设于密封轴套内，混合轴的进料端通过第一可控熔体计量阀与塑化单元连接，混合轴的出料端通过第二可控熔体计量阀与注射单元连接；混合轴为中空的销钉式或其他混合结构的混合轴，气体管道的出口端与混合轴相连接。

所述混合轴中部为空腔结构，混合轴的轴壁上分布有多个气孔；混合轴与密封轴套之间的空间为混合腔；混合轴中部的空腔结构与气体管道相通，轴壁上各气孔连通混合轴中部的空腔结构与混合腔。混合轴可以在电机的带动下进行单向旋转或往复旋转，从而快速实现气熔混合物的高效混合。混合轴的快速高效混合效应，可提高装置对气体扩散速率低物料的加工适应性。

该结构的混合单元中，混合轴轴壁上的气孔大小和数量可根据实际使用的超临界流体流量、压力和熔体种类进行设计。来自塑化单元的熔体通过第一可控熔体计量阀进入混合腔，来自超临界流体输送单元的超临界流体进入混合轴中部的空腔内，再从轴壁上的气孔进入混合腔，随着混合轴的旋转，超临界流体与熔体在混合腔内混合形成气体/熔体单相体系，同时输送至注射单元。第二可控熔体计量阀用于控制进入注射单元的气体/熔体单相体系的用量。