聚合物泡沫加工中的发泡剂引入制造技术

描述了在聚合物泡沫工艺中引入发泡剂的方法和系统。所述方法和系统可以用于在不连续地塑化聚合物材料的聚合物泡沫工艺(例如，注射成型工艺)中不连续地引入发泡剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚合物泡沫加工中的发泡剂引入
本专利技术总体上涉及聚合物泡沫加工，并且更具体地，涉及在聚合物泡沫工艺中引入发泡剂的方法和系统。
技术介绍
聚合物泡沫在聚合物基质中包括多个空隙，也称为泡孔。聚合物材料使用多种技术进行加工。许多技术采用挤出机，挤出机通过机筒内加工螺杆的旋转来塑化聚合物材料。一些加工技术比如注射成型或吹塑成型是不连续的。也就是说，在操作期间，螺杆在整个成型循环中不会连续地塑化聚合物材料。例如，在螺杆下游累积一定量的混合有发泡剂的聚合物材料之后，螺杆可能会停止旋转，并且因此终止塑化聚合物材料。螺杆也可以在注射循环期间例如在螺杆沿下游方向移动时不旋转，以将聚合物材料注射至模具中。聚合物泡沫材料可以通过将物理发泡剂注射到机筒内的聚合物材料中而被加工。许多常规的发泡剂输送系统将发泡剂连续地注射到机筒内的聚合物材料中。在不连续的塑化过程中，这种连续的发泡剂输送系统可能会抑制对注射至聚合物材料中的发泡剂百分比的控制，并且可能导致发泡剂在聚合物熔体中的不均匀分布。特别地，当螺杆终止塑化聚合物材料时，在发泡剂端口附近的聚合物材料可能由于其接近发泡剂注射端口的停留时间增加而包括更多量的发泡剂。发泡剂的不均匀分布可能导致聚合物材料内的粘度变化，这可能导致挤出机中的输出不一致以及其他问题。这种效果可能会减少对过程的控制。在包括有一些不连续工艺的一些聚合物工艺中，这种常规的发泡剂输送系统可能是足够的。然而，在其他过程比如在需要对发泡剂输送进行相对精确控制的不连续过程中，常规的系统可能会降低该过程的有效性。例如，如果不精确地控制发泡剂，则用于生产微孔聚合物泡沫的某些过程可能会受到不利影响。其他常规的发泡剂输送系统可以通过使用阀来将发泡剂不连续地引入到挤出机中，阀在成型循环的一部分期间(例如，在注射到模具中期间)关闭以切断发泡剂流。阀可以定位成接近挤出机中的发泡剂端口。然而，阀的频繁打开和关闭可能会限制输送系统的寿命，特别是在与具有短的循环时间的成型工艺一起使用时。因此，需要可以与不连续的聚合物加工技术比如注射成型一起使用的新的发泡剂引入系统。
技术实现思路
描述了在聚合物泡沫工艺中引入发泡剂的方法和系统。在一个方面，提供了一种用于将发泡剂不连续地引入到包括挤出机的不连续的聚合物泡沫加工系统中的方法。该方法包括提供源，该源构造成向发泡剂引入系统的限流器供应发泡剂。该方法还包括测量限流器的上游和限流器的下游的发泡剂压力。该方法还包括使用压力调节器来改变限流器的上游的发泡剂的压力，以控制将发泡剂引入到不连续的聚合物泡沫加工系统的挤出机中的聚合物材料中。在限流器的上游的发泡剂的压力大于限流器的下游的发泡剂的压力时，将发泡剂引入到挤出机中的聚合物材料中，并且在限流器的上游的压力小于限流器的下游的压力时，不将发泡剂引入挤出机中的聚合物中。在一个方面，提供了一种聚合物泡沫加工系统。该系统包括发泡剂源和连接至发泡剂源的发泡剂引入系统。发泡剂引入系统包括限流器、限流器的上游的压力调节装置、限流器的上游的压力测量装置和限流器的下游的压力测量装置。该系统还包括具有螺杆的挤出机，该螺杆构造并布置成在机筒内旋转以沿下游方向传送聚合物材料。机筒具有形成在其中的发泡剂端口。该系统还包括连接至挤出机的出口的模具。发泡剂引入系统构造成在限流器的上游的发泡剂的压力大于限流器的下游的发泡剂的压力时将发泡剂引入到挤出机中的聚合物材料中，并且在限流器的下游的发泡剂的压力小于限流器的上游的发泡剂的压力时不将发泡剂引入到挤出机中的聚合物材料中。通过本专利技术的结合附图考虑时的以下详细描述，其他方面和特征将变得明显。附图说明图1示意性地图示了根据实施方式的包括发泡剂引入系统的聚合物泡沫加工系统。具体实施方式描述了在聚合物泡沫工艺中引入发泡剂的方法和系统。所述方法可以用于在不连续的聚合物工艺(比如注射成型或吹塑成型)中不连续地引入发泡剂，并且所述方法在与具有短的成型循环时间的工艺一起使用时可能是特别有利的。发泡剂引入可以通过压力调节器的操作来控制，压力调节器控制系统内的发泡剂压力。如下文进一步描述的，调节器可以将发泡剂压力设定在期望的范围内，以将发泡剂引入到挤出机中，并且可以在适当的时候降低发泡剂压力，以防止发泡剂流动到挤出机中。发泡剂引入系统包括压力调节器下游的限流器。所述系统和方法通过测量限流器上的压降来测量进入聚合物材料发泡剂流。如下文进一步描述的，发泡剂流和/或发泡剂量(例如质量)可以通过压降、流率、流量元件尺寸以及由系统测量的其他潜在变量(例如，发泡剂温度)之间的预定关系来计算。在一些实施方式中，所述方法涉及在不将发泡剂引入到挤出机中时使向挤出机流动的发泡剂通过通道转移回到发泡剂源。参照图1，发泡剂引入系统10用于将发泡剂输送至聚合物加工系统12。在该实施方式中，系统12是包括挤出机14和模具16的不连续的聚合物加工系统。如所示出的，料斗18向挤出机提供(例如，呈粒状物形式的)聚合物材料。挤出机包括螺杆20，螺杆20设计成在机筒22内旋转以塑化聚合物材料。(例如，由挤出机机筒上的加热器提供的)热和(例如，由对螺杆进行旋转而提供的)剪切力起到使聚合物材料熔融以形成流体聚合物流的作用，该流体聚合物流通过螺杆的旋转而沿下游方向24传送。在图示的实施方式中，发泡剂引入系统18包括物理发泡剂源26，物理发泡剂源26连接至挤出机的机筒中的一个或更多个端口28。如下文进一步描述的，系统18控制物理发泡剂从源引入到挤出机中的流体聚合物流中。当将发泡剂引入到流体聚合物流中时，形成了混合物，该混合物在挤出机机筒中向下流传送。在一些实施方式中，混合物是单相溶液，其中，物理发泡剂在注射到模具中之前被溶解在聚合物材料中。在图示的实施方式中，阀29布置在挤出机的出口与模具的入口之间。混合物(例如，单相溶液)可以在挤出机内的螺杆的下游积聚，从而使螺杆在机筒内沿着上游方向收回。当达到合适的条件(例如，在预定的时间段之后，在预定的螺杆位置处，在引入预定量(例如质量)的发泡剂之后等)时，如下文进一步描述的，发泡剂引入系统可以操作成使发泡剂停止引入到挤出机中。通常在发泡剂引入终止时的时间附近(例如，略微之后)，螺杆停止收回和旋转以使成型循环的塑化周期结束。在成型循环的注射周期期间，螺杆可以被迫压在机筒内的下游，以在阀29打开时将混合物注射到模具的腔中。混合物在注射期间经受压降，该压降使大量的泡孔成核并且在模具中形成聚合物泡沫制品。螺杆可以再次开始旋转以开始另一塑化周期，在此期间发泡剂引入系统操作成将发泡剂引入到挤出机中的聚合物材料中。通常重复该方法以生产多个泡沫制品。应当理解的是，聚合物泡沫加工系统可以包括在附图中未图示的多个常规部件。发泡剂引入系统包括可连接至源26的上游端部32和可连接至一个或多个端口28的下游端部34。导管36从上游端部延伸至下游端部以连接引入系统的各种部件并提供从源到发泡剂端口的路径。如上所述，发泡剂引入系统包括限流器37，发泡剂在从源流动至发泡剂端口时穿过限流器37。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将发泡剂不连续地引入到包括挤出机的不连续的聚合物泡沫加工系统中的方法，所述方法包括：/n提供源，所述源构造成向发泡剂引入系统的限流器供应发泡剂；/n测量所述限流器的上游和所述限流器的下游的发泡剂压力；/n使用压力调节器来改变所述限流器的上游的发泡剂的压力，以控制将发泡剂引入到所述不连续的聚合物泡沫加工系统的所述挤出机中的聚合物材料中；/n其中，在所述限流器的上游的发泡剂的压力大于所述限流器的下游的发泡剂的压力时，将发泡剂引入到所述挤出机中的所述聚合物材料中，并且在所述限流器的上游的发泡剂的压力小于所述限流器的下游的发泡剂的压力时，不将发泡剂引入到所述挤出机中的所述聚合物材料中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171023 US 15/791,2181.一种将发泡剂不连续地引入到包括挤出机的不连续的聚合物泡沫加工系统中的方法，所述方法包括：
提供源，所述源构造成向发泡剂引入系统的限流器供应发泡剂；
测量所述限流器的上游和所述限流器的下游的发泡剂压力；
使用压力调节器来改变所述限流器的上游的发泡剂的压力，以控制将发泡剂引入到所述不连续的聚合物泡沫加工系统的所述挤出机中的聚合物材料中；
其中，在所述限流器的上游的发泡剂的压力大于所述限流器的下游的发泡剂的压力时，将发泡剂引入到所述挤出机中的所述聚合物材料中，并且在所述限流器的上游的发泡剂的压力小于所述限流器的下游的发泡剂的压力时，不将发泡剂引入到所述挤出机中的所述聚合物材料中。


2.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括在所述挤出机中沿下游方向传送所述聚合物材料。


3.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括通过所述挤出机的出口将所述聚合物材料注射到模具中。


4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在成型循环的塑化周期的至少一部分期间将发泡剂引入到所述挤出机中的所述聚合物材料中。


5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述成型循环时间在3秒与15秒之间。


6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在所述成型循环的注射周期期间，不将发泡剂引入到所述挤出机中的所述聚合物材料中。


7.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括使向所述挤出机流动的发泡剂通过通道转移回到所述源。


8.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括测量接近所述限流器的发泡剂温度。


9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述限流器包括孔。


10.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括响应于所述限流器的上游和所述限流器的下游的所述发泡剂压力的输入来计算流动穿过所述限流器的发泡剂的速率和/或量。


11.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括响应于发泡剂温度的输入来计算流动穿过所述限流器的发泡剂的速率和/或量。
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【专利技术属性】
技术研发人员：特奥多雷·A·伯纳姆，布里安·S·科克尔，塞缪尔·爱德华·迪克斯，利维·A·科史鲍格，
申请(专利权)人：特瑞赛尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US