一种减压微发泡注塑装置及其工艺制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种减压微发泡注塑装置及其工艺，属于注塑领域。解决了现有超临界流体和聚合物混合差，以及螺杆受力不均的问题。本减压微发泡注塑装置包括高压力梯度混合螺杆头、注塑螺杆、气体均化器、机头、机筒、超临界流体压力控制模块、螺杆位移监控模块。机筒上设有多个与外部供气单元相连的气体均化器；高压力梯度混合螺杆头通过嵌套或者螺纹与注塑螺杆相连，当螺杆头靠近其中某一个气体均化器时，此部位的进口阀打开，其它部位的关闭，螺杆头转动产生的压力梯度将芯层物料翻出，使得超临界流体与物料充分溶解；超临界流体压力控制模块控制注气压力与温度；螺杆位移监控模块辅助定位高压力梯度混合螺杆头位置。

【技术实现步骤摘要】
一种减压微发泡注塑装置及其工艺
本专利技术属于注塑
，涉及一种减压微发泡注塑装置及其工艺。
技术介绍
传统注塑微发泡工艺是通过在机筒固定位置开孔，伴随着螺杆的塑化后退，将超临界流体与聚合物熔体在高温高压的环境下强制溶解混合，并储存在计量段，后通过螺杆前进，将物料注入模具。在模具中由于压力释放，聚合物熔体内泡孔生长细化，经冷却定型完成制品加工。如专利技术专利申请号：201510230502.8公开了一种循环再混合微发泡螺杆，通过在螺杆内部开设通气孔，来对物料供气，通过螺杆的搅拌来使物料与超临界流体相互溶解。其螺杆的加工难度大；还存在气体分布不均与螺杆受力不均的问题；螺杆采取中空的形式，螺杆强度会降低，更不适合小直径的螺杆和高粘度物料加工；物料与超临界流体接触不充分，溶解效率低，制品质量不能保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提出了一种减压微发泡注塑装置及其工艺，通过在螺杆头增加高压力梯度混合元件，在保证超临界流体温度与压强的情况下，螺杆头高速转动，将芯层物料翻至外层，使得超临界流体与物料充分接触，进而提高溶解效率；螺杆周向受力均匀；制品质量高于现有制品。为此，本专利技术采用的技术方案是：先将注塑机进行预热，达到预设温度后，开始放入物料，并进行洗料挤出测试；再对该物料的注塑参数进行设置，和多次试模；正常生产周期从高压力梯度混合螺杆头到达机头最前端时开始，当聚合物熔体完全填充螺杆槽时，螺杆开始后退，螺杆位移监控模块监测螺杆的位置，并当其接近最前端的气体均化器时开启进气阀，超临界流体以一定的压力与温度注入到气体均化器，经过其均化作用，将超临界流体多股等压气体注入到高压力梯度混合螺杆头前端，伴随着螺杆头的转动后退，物料与超临界流体在螺杆头前端相互渗透溶解；在螺杆后退过程中，超临界流体压力控制模块根据螺杆位移监控模块传输的数据，打开与之相近的进气阀，超临界流体进入气体均化器，以相同的方式在螺杆头部与物料均匀渗透溶解，气体均化器可以设置多个，根据具体所需聚合物熔体量而定；当螺杆达到最大塑化位置停止时，关闭所有进气阀；最后螺杆前进，将物料注入模具，进行保压，冷却，待泡孔生长细化，后开模，取出制品；等待下一个周期的开始，重复上述注塑工艺流程。本注塑发泡工艺过程中，螺杆头前端始终有充足的超临界流体供应，且温度与压力值恒定。采用的高压力梯度混合螺杆头可以对物料进行翻转，进而更大面积的与超临界流体接触，从而提高了超临界流体的溶解效率，使得最终的制品气泡细化均匀，应力集中区域少，制品质量得到保证。由于采用多个内部导气通道进气，其螺杆在旋转的过程中，螺杆周向受力更均匀，减小了螺杆的疲劳损伤，提高了螺杆的寿命。所述的气体均化器为圆柱结构，通过焊接而成，与机筒、机头以及气体均化器之间均采用焊接或者螺栓连接。内部设有环形气道，外部开设进气阀与压力传感器，可直接测量环形气道里的压强，环形气道内均匀的开有多个内部导气通道，其靠近物料的一端采用针孔进气的形式，在螺杆头前进的最远处与螺杆头后退的极限位置之间设有多个相同的气体均化器，每个气体均化器之间设有加热装置、冷却装置与温度传感器，气体均化器内部导气通道数目为2个以上，以相同间隔角度均匀分布。所述的螺杆位移监控模块是对螺杆后退与前进的位移进行监测，其位移传感器安装在机筒尾部，通过采集螺杆尾部的位移变化，判断螺杆头所处位置，并将数据反馈给超临界流体压力控制模块。所述的超临界流体压力控制模块可以控制环形气道超临界流体的压力与温度，并使得环形气道的气体压力与温度保持恒定，此模块可以对储气罐的超临界流体进行过滤、加热、加压，同时具备安全防护功能。其主要功能是结合螺杆位移监控模块传输的数据，有选择性的打开特定位置气体均化器的进气阀门，同时关闭其它气体均化器的进气阀门。所述通入超临界流体的压力在20bar-50bar,温度控制在100℃-400℃之间。所述的气体均化器内部导气通道数目为2个以上，以相同间隔角度均匀分布。所述的高压力梯度混合螺杆头旋向与螺杆螺旋线方向相同，在螺旋面上受到周向力、轴向力、法向力的作用，使得物料向螺杆头的两侧呈抛物线翻转流动，而且越靠近机筒翻转作用越明显，从而使得物料在螺杆头处延展开，充分与超临界流体渗透溶解。其一螺旋面所受合力满足如下公式：其中A表示以螺旋的面积；v表示高聚物熔体的流动速度；α表示螺旋倾角；所述的机筒与气体均化器的加热方式采用油加热或者电加热或红外加热或电磁加热，冷却方式采用油冷却或者风冷却或水冷却。具体步骤如下：(1)先将注塑机进行预热，达到预设温度后，开始放入物料，并进行洗料与挤出测试；(2)对该物料的注塑参数进行设置，多次试模使得物料可以均匀填充模具，不会产生飞边或者毛刺。(3)正常生产周期从高压力梯度混合螺杆头到达机头最前端时开始，聚合物熔体完全填充螺杆槽时，螺杆开始后退，螺杆位移监控模块监测螺杆的位置，当其接近最前端的气体均化器时开启进气阀，超临界流体以一定的压力与温度注入到气体均化器，经过气体均化器的均化作用，将超临界流体以多股等压等温气体的形式注入到高压力梯度混合螺杆头前端，伴随着螺杆头的转动后退，物料与超临界流体在螺杆头前端相互渗透溶解；(4)在螺杆后退过程中，超临界流体压力控制模块根据螺杆位移监控模块传输的数据，判断高压力梯度混合螺杆头所处位置，如果已经进入到下一阶段，打开与之相近的下一阶段进气阀，关闭上一阶段进气阀，超临界流体进入气体均化器，以相同的方式在螺杆头部与物料均匀渗透溶解，气体均化器可以设置多个，根据具体所需聚合物熔体量而定；(5)当螺杆达到最大塑化位置停止时，关闭所有进气阀；(6)最后螺杆前进，将物料注入模具，进行保压，冷却，待泡孔生长细化，后开模，取出制品；(7)等待下一个周期的开始，重复上述注塑工艺流程。本专利技术的有益效果在于：1、采用气体均化器与高压力梯度混合螺杆头相结合的方式，使得螺杆头旋转区域始终都有充足的超临界流体供应，且温度与压力值恒定。采用的高压力梯度混合螺杆头可以对物料进行翻转，进而更大面积的与超临界流体接触，从而提高了超临界流体的溶解效率，使得最终的制品气泡细化均匀，应力集中区域少，制品质量得到保证。2、由于采用多个内部导气通道进气，聚合物熔体与气体接触更容易，螺杆在旋转的过程中，周向受力更均匀，减小了螺杆的疲劳损伤，提高了螺杆的寿命。3、由于采用多个气体均化器辅助进气，相比传统单个气孔进气，在单次所需进气量不变的情况下，通过增大接触面积，进而减小所需的注气压力。附图说明图1为减压发泡注塑工艺整体示意图图中：1、注塑机加料模块；2、气体均化器；3、模具；4、超临界流体压力控制模块；5、螺杆位移监控模块。图2为注塑机头部剖面图图中：6、气体均化器进气阀1；7、高压力梯度混合螺杆头；8、气体均化器进气阀2；9、注塑机螺杆；10、加热器；11、气体均化器压力传感器1；12、环形流道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减压微发泡注塑工艺，其特征在于先将物料放入注塑机料斗，设置注塑机参数，注塑机开始正常运行时，启动超临界流体压力控制模块和螺杆位移监控模块，当螺杆头位于最靠近机头位置的气体均化器时，该处的气体均化器进口阀打开，其它部位的进口阀保持关闭，开始通入超临界流体，螺杆头持续转动并随着物料的储存开始后退，超临界流体压力控制模块保持气体压力与温度恒定，此时超临界流体与熔融物料充分接触溶解；螺杆位移监控模块判断螺杆后退的位置，当进入下一气体均化器位置时，超临界流体压力控制模块关闭上一阶段的进气阀，打开此时位置的气体均化器进气阀，保持螺杆头部始终有充足的超临界流体供应。至螺杆后退完毕，关闭所有进气阀，溶解气体的聚合物熔体经过注射，保压，泡孔生长细化，冷却定型，得到最终制品。并进入下一次循环过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种减压微发泡注塑工艺，其特征在于先将物料放入注塑机料斗，设置注塑机参数，注塑机开始正常运行时，启动超临界流体压力控制模块和螺杆位移监控模块，当螺杆头位于最靠近机头位置的气体均化器时，该处的气体均化器进口阀打开，其它部位的进口阀保持关闭，开始通入超临界流体，螺杆头持续转动并随着物料的储存开始后退，超临界流体压力控制模块保持气体压力与温度恒定，此时超临界流体与熔融物料充分接触溶解；螺杆位移监控模块判断螺杆后退的位置，当进入下一气体均化器位置时，超临界流体压力控制模块关闭上一阶段的进气阀，打开此时位置的气体均化器进气阀，保持螺杆头部始终有充足的超临界流体供应。至螺杆后退完毕，关闭所有进气阀，溶解气体的聚合物熔体经过注射，保压，泡孔生长细化，冷却定型，得到最终制品。并进入下一次循环过程。


2.一种减压微发泡注塑装置，其特征在于减压微发泡装置主要包括高压力梯度混合螺杆头、注塑螺杆、气体均化器、机头、机筒、超临界流体压力控制模块、螺杆位移监控模块。高压力梯度混合螺杆头伸出最远端与后退最近端之间设置设有多个气体均化器，气体均化器上设有超临界流体进口阀与压力传感器，内部导气通道与超临界流体以针孔形式直接接触，进口阀外接超临界流体输入管道，压力传感器外接超临界流体压力控制模块；高压力梯度混合螺杆头通过嵌套或者连接螺纹与注塑螺杆相连；螺杆位移监控模块的位移传感器位于注塑机机筒尾部，通过信号放大与处理将位移信号转化为数字信号，并将数据传输到超临界流体压力控制模块。


3.根据权利要求2所述的一种减压微发泡注塑装置，其特征在于所述的气体均化器为圆柱结构，通过焊接而成，与机筒、机头以及气体均化器之间均采用焊接或者螺栓连接。内部设有环形气道，外部开设进气阀与压力传感器，可直接测量环形气道里的压强，环形气道内均匀的开有多个内部导气通道，其靠近物料的一端采用针孔进气的形式，在螺杆头前进的最远处与螺杆头后退的极限位置之间设有多个相同的气体均化器，每个气体均化器之间设有加热装置、冷却装置与温度传感器，气体均化器内部导...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋仁达，管继莲，宋肖龙，
申请(专利权)人：管继莲，宋仁达，宋肖龙，
类型：发明
国别省市：辽宁;21