一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置及发泡方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置，包括模具、气瓶、升压泵、第一气阀、第二气阀、第三气阀和射频电源，模具上具有模腔，模具上设置有连接通模腔的进气孔和排气孔，气瓶、第一气阀、升压泵、第二气阀和模具的进气孔依次相连，第三气阀连接于模具的排气孔上。本发明专利技术还公开一种高分子聚合物材料超临界流体发泡方法，通过在模腔内产生射频对模腔内的高分子聚合物材料进行加热，在通过升压泵将超临界流体注入模腔内，超临界流体进入到高分子聚合物材料内部，当卸去模腔内压力，进入到高分子聚合物内部的超临界流体迅速膨胀，实现高分子聚合物材料的发泡。本发明专利技术与现有技术相比，可实现高分子聚合物材料的快速，高效，均匀发泡。

Supercritical fluid foaming device and foaming method for polymer material

The invention discloses a polymer polymer material supercritical fluid foaming device, which includes a mold, a cylinder, a pressure lift pump, a first valve, a second valve, a third valve and a radio frequency power supply. The mold has a mold cavity. The die is provided with an inlet and an exhaust hole connected to the cavity, and a gas cylinder, a first valve, a lift pump, and a second. The air valve is connected with the air inlet of the mould in sequence, and the third air valve is connected to the exhaust hole of the mould. The invention also discloses a supercritical fluid foaming method of polymer material. By heating the polymer material in the mold cavity by producing radiofrequency in the mold cavity, the supercritical fluid is injected into the cavity of the mold through the lift pump, and the supercritical fluid enters the polymer material, when the pressure is removed. The supercritical fluid entering into the polymer polymer rapidly expands to achieve the foaming of the polymer material. Compared with the prior art, the invention can realize the high speed, high efficiency and even foaming of the polymer material.

【技术实现步骤摘要】
一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置及发泡方法
本专利技术涉及聚合物发泡设备
，具体涉及的是一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置及发泡方法。
技术介绍
高分子聚合物发泡材料广泛应用于隔热、隔音、减震、制鞋等领域。目前常用的聚合物材料发泡方式有物理发泡和化学发泡。化学发泡法是指将化学发泡剂与聚合物材料共混后，在一定温度下，化学发泡剂受热分解，产生气体是聚合物材料发泡，目前加热方式主要还是电加热方式，能耗高，效率低下等问题，同时化学发泡剂存在异味重，不环保，有一定的毒副作用等问题。物理发泡通常是指超临界流体发泡技术，由于物理发泡所使用的气体通常为二氧化碳或氮气，因此，非常的环保。近年来，物理发泡技术成为聚合物材料发泡领域的新兴技术。目前，聚合物物理发泡方式主要有三种。第一种是挤出发泡，即将溶解有超临界流体的聚合物从单螺杆或双螺杆挤出机中挤出，经过模口定性成片材或板状，这种方法可以得到高发泡的材料，但发泡材料形状单一，只能是片材或棒状材料；第二种是通过将溶解有超临界流体的聚合物挤入到模具内，聚合物在模具内发泡，这种方式能够得到特殊形状的发泡材料，但只能得到发泡倍率小的材料；第三种方法是釜压发泡，即将物料放入高压釜中，通气施加压力，然后用电加热或油加热，将热量由外往里传递给高压釜中的聚合物材料，得到发泡材料通常是发泡粒子，如巴夫斯的E-TPU材料，需将这些发泡粒子进行热压成型，这种方法可以得到高发泡倍率的发泡粒子，但不能得到特殊形状的发泡材料，电加热和油加热都存在能耗大的问题。此外，第一种方法和第二种方法中，所需的设备复杂，造价高。传统的物理发泡技术因涉及电加热或油加热问题，由于电加热过程是通过热传导使聚合物材料加热，存在加热时间长，会出现局部加热温度过高而部分区域仍存在加热死角等问题。鉴于此，本案专利技术人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种加热均匀，加热速度快，效率高的高分子聚合物材料超临界流体发泡装置。本专利技术的另一目的在于提供一种加热均匀，加热速度快，效率高的高分子聚合物材料超临界流体发泡方法。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置，包括模具、气瓶、升压泵、第二气阀和第三气阀，所述模具上具有模腔，所述模具上设置有连通所述模腔的进气孔和排气孔，所述气瓶、所述升压泵、所述第二气阀和所述模具的进气孔依次相连，所述第三气阀连接于所述模具的排气孔上，其特征在于：所述气瓶与所述升压泵之间还安装有第一气阀，所述模具包括上模和下模，所述上模与所述下模之间设置有用于合模时起密封作用的绝缘垫片，所述上模、所述下模和所述绝缘垫片合模后构成密闭的上述模腔，所述上模和所述下模的外表面均设置有绝缘层，所述绝缘层的外表面包覆有金属外壳；所述进气孔位于所述上模或所述下模上，并且贯穿所述绝缘层和所述金属外壳，所述排气孔位于所述下模或所述上模上，并且贯穿所述绝缘层和所述金属外壳；还包括有射频电源，所述上模与所述下模均为导电金属或导电非金属，所述射频电源的两极经电缆分别与所述上模和所述下模连接。优选的，所述上模和所述下模均为模具钢。优选的，所述电缆为具有屏蔽电池波功能的电缆。优选的，所述模腔的内壁上涂覆一层用于提高所述模腔抗粘附性能的特氟龙。一种高分子聚合物材料超临界流体发泡方法，包括以下步骤：(1)放料合模：先将待发泡聚合物材料放置于所述模具的模腔内，再进行合模，再通过现有常见压紧机构对合模后的所述模具进行压紧；(2)充填物理发泡剂：启动所述升压泵，打开所述第一气阀将所述气瓶内的气体送入所述升压泵，所述升压泵将气体压缩成超临界流体，然后再打开所述第二气阀，超临界流体自动注入所述模具的模腔内；(3)加热处理：开启所述射频电源，所述模具产生高频射频，所述模腔内的聚合物材料在所述模具产生的高频射频作用下聚合物材料自身温度升高，超临界流体溶解并进入聚合物材料内部，待聚合物材料加热至所需温度后，再关闭射频电源；(4)降压发泡：先关闭所述第二气阀，再打开所述第三气阀，所述模腔内气压急速下降，溶解进入聚合物材料内部的超临界流体迅速膨胀，聚合物材料发泡并充满整个模腔；(5)开模取件：关闭所述第一气阀和所述升压泵，再打开步骤(1)中对合模后的所述模具进行压紧的现有常见压紧机构，待现有常见压紧机构完全打开后，再打开所述模具，取出聚合物发泡材料，得到与模腔形状一致的聚合物发泡材料。进一步优选的，步骤(2)中，所述升压泵将气体压缩形成超临界流体所需临界压力以上。进一步优选的，步骤(3)中，所述模具包括上模和下模，所述射频电源的两极经电缆分别与所述上模和所述下模连接，当开启所述射频电源时，所述上模和所述下模之间产生的高频射频，所述模腔内的聚合物材料在所述上模和所述下模之间产生的高频射频的作用下聚合物材料自身温度升高。采用上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：一、解决传统超临界发泡工艺过程中加热不均匀等技术问题；实现模内超临界发泡；实现超临界发泡和射频加热技术的巧妙结合。二、本专利技术克服传统技术的缺陷，使微波产生于模腔内，解决传统化学发泡中电加热过程中加热不均匀等技术问题，提升加热速度，实现快速高效发泡。三、本专利技术中，模具为导电金属或导电非金属，当开启射频电源后，模具可以直接发出高频射频，不要求模具上有穿透射频的物性，有利于降低模具的要求。四、本专利技术中，模具的外表面包裹有绝缘层，在绝缘层的外表面包覆有金属外壳，绝缘层能够起到保温作用，降低热能损耗，同时还能够起到阻隔射频外泄的作用，金属外壳起到屏蔽射频避免外泄的作用，这样通过一层阻隔射频和一层屏蔽射频，有效地避免射频外泄，更加安全，保证安全生产。当工人采用本专利技术的技术方案进行高分子材料发泡时，能够免遭射频的辐射。五，本专利技术也可以广泛用于PU、TPU、EVA，PE，PP，SEBS以及其它弹性体材料或共混材料的发泡。即使对于不吸收射频或者极性弱的聚合物材料，也可以通过共混高极性的高分子材料或无机材料来充当射频吸收剂，从而实现射频加热。因此，本专利技术具有广阔的应用前景，具有重要的应用价值。附图说明为了易于说明，本专利技术由下述的具体实施方式及附图作以详细描述。图1为本专利技术的结构示意图。图2为应用本专利技术的技术方案获得的TPU发泡材料的剖视图(应用本专利技术的技术方案获得的TPU发泡材料的泡孔形貌图)。图中：1-气瓶；2-升压泵；3-模腔；31-进气孔；32-排气孔；51-第一气阀；52-第二气阀；53-第三气阀；61-上模；62-下模；7-绝缘垫片；8-绝缘层；9-金属外壳；10-射频电源；11-电缆。具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。射频是一种高频交流变化电磁波的简称，频率范围从300KHz～30GHz之间。其中，微波频段(300MHz-300GHz)又是射频的较高频段。传统的射频加热，主要利用高频段微波对物体作用从而达到加热的目的，具有加热速度快，受热均匀的特点。这种加热方式主要用于食物的加热灯，例如家用的微波炉。如图1-2所示，本专利技术的高分子聚合物材料超临界流体发泡装置，包括模具、气瓶1、升压泵2、第一气阀51、第二气阀52和第三气阀53，模具上具有模腔3，模具上设置有连通模腔3的进气孔31本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置，包括模具、气瓶、升压泵、第二气阀和第三气阀，所述模具上具有模腔，所述模具上设置有连通所述模腔的进气孔和排气孔，所述气瓶、所述升压泵、所述第二气阀和所述模具的进气孔依次相连，所述第三气阀连接于所述模具的排气孔上，其特征在于：所述气瓶与所述升压泵之间还安装有第一气阀，所述模具包括上模和下模，所述上模与所述下模之间设置有用于合模时起密封作用的绝缘垫片，所述上模、所述下模和所述绝缘垫片合模后构成密闭的上述模腔，所述上模和所述下模的外表面均设置有绝缘层，所述绝缘层的外表面包覆有金属外壳；所述进气孔位于所述上模或所述下模上，并且贯穿所述绝缘层和所述金属外壳，所述排气孔位于所述下模或所述上模上，并且贯穿所述绝缘层和所述金属外壳；还包括有射频电源，所述上模与所述下模均为导电金属或导电非金属，所述射频电源的两极经电缆分别与所述上模和所述下模连接。

【技术特征摘要】
1.一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置，包括模具、气瓶、升压泵、第二气阀和第三气阀，所述模具上具有模腔，所述模具上设置有连通所述模腔的进气孔和排气孔，所述气瓶、所述升压泵、所述第二气阀和所述模具的进气孔依次相连，所述第三气阀连接于所述模具的排气孔上，其特征在于：所述气瓶与所述升压泵之间还安装有第一气阀，所述模具包括上模和下模，所述上模与所述下模之间设置有用于合模时起密封作用的绝缘垫片，所述上模、所述下模和所述绝缘垫片合模后构成密闭的上述模腔，所述上模和所述下模的外表面均设置有绝缘层，所述绝缘层的外表面包覆有金属外壳；所述进气孔位于所述上模或所述下模上，并且贯穿所述绝缘层和所述金属外壳，所述排气孔位于所述下模或所述上模上，并且贯穿所述绝缘层和所述金属外壳；还包括有射频电源，所述上模与所述下模均为导电金属或导电非金属，所述射频电源的两极经电缆分别与所述上模和所述下模连接。2.根据权利要求1所述的一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置，其特征在于：所述上模和所述下模均为模具钢。3.根据权利要求1所述的一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置，其特征在于：所述电缆为具有屏蔽电池波功能的电缆。4.根据权利要求1所述的一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置，其特征在于：所述模腔的内壁上涂覆一层用于提高所述模腔抗粘附性能的特氟龙。5.一种高分子聚合物材料超临界流体发泡方法，其特征在于以下步骤：(1)放料合模：先将待发泡聚合物材料放置于所述模具的模腔内，再进行合模，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱君秋，吴清实，罗水源，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：福建,35