[实用新型]一种超临界流体微孔塑料挤出成型装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微孔塑料连续挤出成型技术领域，特别涉及一种超临界流体微孔塑料挤出成型装置。

背景技术

微孔塑料一般是指泡孔直径为0.1～10um，泡孔密度为10⁹～10¹⁵个/cm³，材料密度相比发泡前可减少5％～95％的新型泡沫塑料。近年来，一些超临界流体凭借其对多数有机物溶解性能好、粘度低、扩散系数大、无毒、不燃、无溶剂残留、价廉易得、使用安全、不污染环境等独特优点成为取代传统化学发泡剂的理想物理发泡剂。

超临界流体微孔塑料挤出成型基本过程为：聚合物粒料或粉料从料斗口进入挤出机料筒进行塑化，利用高压柱塞泵将超临界流体注入挤出机料筒，超临界流体与料筒内熔料进行混合，最终形成超临界流体/聚合物熔体单相体系，单相体系通过挤出机机头压力突降引起热力学不稳定诱导气泡成核，控制挤出机机头温度，使泡孔固化定型，得到微孔发泡产品。微孔塑料连续挤出成型周期短，生产效率高，适用于微孔塑料的工业化生产。

然而，由于挤出机料筒内熔融物料逗留时间短，聚合物熔体与超临界流体难以充分均匀的混合。又因为微孔塑料挤出成型工艺的复杂性，微孔塑料挤出成型得到的制品往往泡孔尺寸不均，泡孔密度不稳定。因此如何使注入料筒的超临界流体与料筒内逗留时间非常短的塑料熔体充分混合均匀，形成高气体含量的超临界流体/聚合物熔体单相体系，得到泡孔密度大、尺寸均匀的微孔塑料是超临界流体微孔塑料挤出成型急需解决的一个难题。另外，目前大多数超临界流体注气装置中储气瓶直接通过气体管路连接高压柱塞泵，当储气瓶内气压低于一定值时瓶内气体将无法继续进入高压柱塞泵，此时必须更换储气瓶，而储气瓶内还有大量残存气体没有被充分利用，这势必会造成不必要的浪费，从而增加生产成本。

传统三段式螺杆包括加料段、熔融段和计量段三个功能段，排气螺杆主要包括加料段、第一压缩段、第一计量段、排气段、第二压缩段和第二计量段六个功能段，然而，这两种螺杆都不适合直接用于超临界流体微孔塑料的挤出发泡生产，普遍存在以下问题：料筒超临界流体注入口死角处容易有物料堆积，易出现降解或堵塞进气阀的现象；螺杆长径比较小，物料停留时间短，超临界流体与聚合物熔体混合不均且挤出过程中压力波动大；螺杆计量段偏短，机头建立压力后导致熔料倒流量过大引起料筒上注气口发生冒料问题等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超临界流体利用率高、塑化和混合效果较好、发泡制品泡孔形态好的超临界流体微孔塑料的挤出成型装置。

本实用新型的技术方案为：一种超临界流体微孔塑料挤出成型装置，包括电控箱、激振器、动力单元、塑化混合单元、超临界流体输送单元和成型单元，激振器、动力单元、塑化混合单元和成型单元依次连接，塑化混合单元上设有超临界流体输送单元，激振器、动力单元和塑化混合单元分别与控制箱电气连接。

所述塑化混合单元包括螺杆、料筒、加热器和料斗，螺杆置于料筒内，料筒外周装有加热器，位于螺杆加料端处的料筒上设有料斗，料筒上设有超临界流体注气孔，超临界流体注气孔处与超临界流体输送单元连接。

所述螺杆为一体式的实心结构，螺杆上设有十个功能段，各功能段分别为依次连接的花键连接段、螺纹密封段、加料段、第一压缩段、第一计量段、屏障段、超临界流体注入段、第二压缩段、第二计量段和螺杆头；花键连接段末端与动力单元连接，螺杆头与成型单元连接。

所述屏障段的外圆柱面上均匀分布有多个进料槽和出料槽，按照屏障段的圆周方向，进料槽和出料槽交替分布，进料槽和出料槽之间为屏障体，相邻两个屏障体之间的间隙为0.3～0.6mm。

所述超临界流体注入段的螺纹槽深度大于第二压缩段或其它功能段的螺纹槽深度，超临界流体注入段的螺纹上设有断开沟槽，各断开沟槽沿螺杆中心轴线均匀分布；超临界流体注入段上，与料筒的超临界流体注气孔对应之处设有刮料销钉，各刮料销钉沿螺杆中心轴线均匀分布；超临界流体注入段上，刮料销钉处的外径与螺杆直径相等；各刮料销钉的高度与超临界流体注入段的螺纹槽深度相等。超临界流体注入段的螺纹槽深度大于其它功能段的螺纹槽深度，由于螺纹槽突然加深，料筒内压力急剧下降，此时超临界流体容易进入挤出机，并能在设有断开沟槽的螺纹输送混合作用下与熔料进行混合，再加上料筒注气口下方的刮料销钉在螺杆旋转作用下刮掉注气口死角堆积的物料，可有效防止其降解或堵塞注气口。