聚合物泡沫加工系统和方法技术方案

聚合物泡沫加工系统和方法。例如，该系统可以用于生产注射成型的聚合物泡沫制品。该系统可以构造成以一定范围内的有效溶解度比进行操作，以促进包括微孔聚合物泡沫制品的高质量聚合物泡沫制品的形成。量聚合物泡沫制品的形成。量聚合物泡沫制品的形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚合物泡沫加工系统和方法


[0001]本专利技术总体上涉及聚合物泡沫加工，并且更特别地，涉及聚合物泡沫加工系统和方法。

技术介绍

[0002]聚合物泡沫在聚合物基质中包括多个空隙，也称为孔。聚合物泡沫使用多种技术进行加工。例如，聚合物泡沫可以通过将物理发泡剂注射到挤出机内的聚合物材料中而被加工。例如，许多常规的系统通过挤出机的机筒中的发泡剂端口将发泡剂注射到挤出机内的聚合物材料的流体流中。发泡剂可以与聚合物材料混合以在挤出机内形成溶液。溶液例如可以注射到模具中以形成注射成型的聚合物泡沫制品。
[0003]微孔泡沫是一种类型的聚合物泡沫，微孔泡沫的特征在于具有小的孔尺寸和高的孔密度。微孔泡沫可以具有许多性能和加工优势。当形成微孔泡沫时，某些加工步骤可能是需要的(或优选的)。这些步骤包括充分混合聚合物材料和发泡剂以足以在挤出机内形成均匀的混合物(例如，单相溶液)、保持均匀的混合物内的高压以防止微孔过早成核以及迅速降低压力以使微孔在期望的时间内成核。
[0004]某些常规的注射成型系统不能满足生产微孔聚合物泡沫所需的所有上述步骤。通常，设计这种系统的意图是在与微孔聚合物泡沫的生产不一致的一组条件下进行操作。已经专门设计了其他系统来生产微孔聚合物泡沫。一些这样的系统涉及昂贵的设备改型和/或牺牲了其他性能指标(例如，输出)。
[0005]因此，需要可以用于生产微孔聚合物材料而无需昂贵的设备改型和/或其他性能缺点的注射成型系统。

技术实现思路

[0006]描述了聚合物泡沫加工系统和方法。<br/>[0007]在一个方面，提供了一种系统。该系统设计成加工聚合物泡沫材料。该系统包括挤出机，该挤出机包括构造成在机筒中旋转以在机筒内的加工空间中向下游传送聚合物材料的螺杆。挤出机构造成在螺杆旋转以传送聚合物材料时保持螺杆上的背压P
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。螺杆被设计成包括混合区段和下游端部。该系统包括发泡剂源，该发泡剂源构造成通过形成在机筒中且位于螺杆的发泡剂接收区段处的发泡剂端口将发泡剂引入到挤出机中的聚合物材料中，以在加工空间中形成发泡剂和聚合物材料的混合物。混合物中的发泡剂浓度为C。该系统包括连接至挤出机的出口的模具。螺杆构造成在机筒中沿下游方向周期性地移动至注射位置，以将聚合物材料和发泡剂的注料注射到模具中，注料具有体积Vs，其中，螺杆构造成在旋转的同时从注射位置向上游退回。混合体积Vm被定义为：当螺杆处于注射位置时，在螺杆的发泡剂接收区段与螺杆的下游端部之间的加工空间中的发泡剂和聚合物材料的混合物的体积。该系统的有效溶解度比的特征在于：有效溶解度比＝Pb/(C
×
Vr)，其中，Vr＝Vs/Vm。该系统构造成具有大于1500的有效溶解度比。
[0008]在一个方面，提供了一种加工聚合物泡沫材料的方法。该方法包括提供包括安装在机筒中的螺杆的挤出机。螺杆被设计成包括螺杆的混合区段和下游端部。该方法包括旋转螺杆以在机筒内的加工空间中向下游传送聚合物材料，同时在螺杆旋转以传送聚合物材料时保持螺杆上的背压Pb。该方法还包括将来自发泡剂源的发泡剂通过形成在机筒中且位于螺杆的发泡剂接收区段处的发泡剂端口引入，以在加工空间中形成发泡剂和聚合物材料的混合物。混合物中的发泡剂浓度为C。该方法还包括使螺杆在机筒中沿下游方向移动至注射位置，以将聚合物材料和发泡剂的注料注射到模具中。注料具有体积Vs。该方法还包括从模具中回收聚合物泡沫制品。混合体积Vm被定义为：当螺杆处于注射位置时，在螺杆的发泡剂接收位置与螺杆的下游端部之间的加工空间中的发泡剂和聚合物材料的混合物的体积。该方法以有效溶解度比进行操作，该有效溶解度比的特征在于：有效溶解度比＝Pb/(C
×
Vr)，其中，有效溶解度比大于1500。
[0009]在另一方面，提供了一种设计成加工聚合物泡沫材料的系统。该系统包括挤出机，该挤出机包括构造成在机筒中旋转以在机筒内的加工空间中向下游传送聚合物材料的螺杆。该系统还包括构造并布置成附接至机筒的下游端部的模块化机筒延伸部。模块化机筒延伸部包括发泡剂端口，该发泡剂端口构造成连接至发泡剂源，以将发泡剂引入到模块化机筒延伸部中的聚合物材料中。该系统还包括构造并布置成附接至螺杆的下游端部的螺杆延伸部。螺杆延伸部构造成在机筒延伸部内旋转以在机筒延伸部内的发泡剂端口的下游的加工空间中向下游传送聚合物材料和发泡剂。该系统还包括螺杆延伸部，该螺杆延伸部包括定位成在螺杆旋转时位于机筒中的发泡剂端口的上游的限制元件。螺杆延伸部包括位于限制元件的下游的发泡剂接收区段和位于发泡剂接收区段的下游的混合区段。限制元件构造成在成型循环的注射部分期间防止聚合物材料和发泡剂向上游流动。该系统还包括连接至模块化机筒延伸部的出口的模具。
[0010]通过结合附图考虑本专利技术的以下详细描述，其他方面和特征将变得明显。
附图说明
[0011]图1示意性地图示了根据实施方式的聚合物泡沫加工系统。
[0012]图2示意性地图示了根据实施方式的包括模块化机筒延伸部的聚合物泡沫加工系统。
[0013]图3是示出了针对示例1中所描述的多个样品的有效溶解度比的图。
具体实施方式
[0014]本文中描述了聚合物泡沫加工系统和方法。例如，该系统可以用于生产注射成型的聚合物泡沫制品。如下文进一步描述的，该系统可以构造成以一定范围内的有效溶解度比进行操作，以促进包括微孔聚合物泡沫制品的高质量聚合物泡沫制品的形成。有效溶解度比可以通过包括体积比和加工比的某些设备参数和加工参数来计算，这将在下面更详细地描述。有利地，该系统可以不需要昂贵的设备改型和/或设计。
[0015]参照图1，示意性地示出了聚合物泡沫加工系统10。该系统包括用于输送物理发泡剂(例如，氮气和/或二氧化碳)的发泡剂引入系统12。在该实施方式中，该系统是包括挤出机14和模具16的注射成型系统。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，通过使螺杆旋转而提供的)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。该流通过螺杆的旋转而沿下游方向传送。
[0016]在图示的实施方式中，发泡剂引入系统包括物理发泡剂源26(例如，氮气源)，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。该系统构造成控制物理发泡剂从源到挤出机中的流体聚合物流中的流动。螺杆上的发泡剂被引入的位置在本文中被称为发泡剂接收区段31。如下文进一步描述的，螺杆可以包括专门设计成接收发泡剂的区段和/或在引入位置的下游的使发泡剂混合的区段(例如，混合区段32)。
[0017]聚合物材料和发泡剂的混合物通过螺杆的旋转而在挤出机机筒中沿下游方向传送。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。
[0018]混合物(例如，单相溶液)的注料可以在挤出机内在螺杆的下游积聚，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设计成加工聚合物泡沫材料的系统，所述系统包括：挤出机，所述挤出机包括螺杆，所述螺杆构造成在机筒中旋转以在所述机筒内的加工空间中向下游传送聚合物材料，其中，所述挤出机构造成在所述螺杆旋转以传送聚合物材料时保持所述螺杆上的背压P
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，其中，所述螺杆被设计成包括混合区段和下游端部；发泡剂源，所述发泡剂源构造成通过形成在所述机筒中且位于所述螺杆的发泡剂接收区段处的发泡剂端口将发泡剂引入到所述挤出机中的聚合物材料中，以在所述加工空间中形成发泡剂和聚合物材料的混合物，其中，所述混合物中的发泡剂浓度为C；模具，所述模具连接至所述挤出机的出口；其中，所述螺杆构造成在所述机筒中沿下游方向周期性地移动至注射位置，以将聚合物材料和发泡剂的注料注射到所述模具中，所述注料具有体积Vs，其中，所述螺杆构造成在旋转的同时从所述注射位置向上游退回；其中，混合体积Vm被定义为：当所述螺杆处于所述注射位置时，在所述螺杆的所述发泡剂接收区段与所述螺杆的下游端部之间的所述加工空间中的发泡剂和聚合物材料的混合物的体积；并且其中，所述系统的有效溶解度比的特征在于：有效溶解度比＝Pb/(C
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Vr)其中，Vr＝Vs/Vm其中，所述系统构造成具有大于1500的有效溶解度比。2.一种加工聚合物泡沫材料的方法，所述方法包括：提供挤出机，所述挤出机包括安装在机筒中的螺杆，所述螺杆被设计成包括所述螺杆的混合区段和下游端部；使所述螺杆旋转，以在所述机筒内的加工空间中向下游传送聚合物材料，同时在所述螺杆旋转以传送聚合物材料时保持所述螺杆上的背压Pb；将来自发泡剂源的发泡剂通过形成在所述机筒中且位于所述螺杆的发泡剂接收区段处的发泡剂端口引入，以在所述加工空间中形成发泡剂和聚合物材料的混合物，其中，所述混合物中的发泡剂浓度为C；使所述螺杆在所述机筒中沿下游方向移动至注射位置，以将聚合物材料和发泡剂的注料注射到模具中，所述注料具有体积Vs；以及从所述模具中回收聚合物泡沫制品，其中，混合体积Vm被定义为：当所述螺杆处于所述注射位置时，在所述螺杆的发泡剂接收位置与所述螺杆的所述下游端部之间的所述加工空间中的发泡剂和聚合物材料的混合物的体积；并且其中，所述方法以有效溶解度比进行操作，所述有效溶解度比的特征在于：有效溶解度比＝Pb/(C
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Vr)其中，所述有效溶解度比大于1500。3.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，还包括在所述加工空间中形成聚合物材料和发泡剂的单相溶液以及将所述单相溶液注射到所述模具中。4.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述发泡剂是氮气。5.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，包括保持至少2000psi的背压P
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。
6.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，Vr为至少2.5。7.根据任一前述权利要求所述的系统或方法，其中，所述有效溶解度比为至少2000。8.根据任一前...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞缪尔，
申请(专利权)人：特瑞赛尔公司，
类型：发明
国别省市：