一种超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具及其应用。该模具包括凸模板、凹模板、超声振动装置及压力控制装置，所述凸模板与凹模板合模后凸模板与凹模板之间形成发泡室；所述超声振动装置与发泡室连接，所述压力控制装置与发泡室连接。该方法包括：将模具升温预热至发泡温度；待发泡聚合物放入模具中，合模通入超临界流体，同时开启超声振动；发泡后，减小发泡室的压强，同时增大超声振动的频率使聚合物中气体成核；开模后，冷却取出制品。本发明专利技术提供的方法能够在超临界流体注入时通过超声波振动的作用促进气体均匀分散，在气体成核阶段起到降低成核势能、促进气体析出、降低发泡阻力的作用，可获得高质量微孔发泡产品。泡产品。泡产品。

【技术实现步骤摘要】
一种超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具及其应用


[0001]本专利技术涉及塑料加工领域，具体涉及一种超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具及其应用。

技术介绍

[0002]随着科学技术的飞速发展，高分子加工成型技术不断丰富和创新，其中高分子发泡成型已迅速成为现代塑料工业的重要材料加工方法之一。超临界流体，是指当温度和压力都高于某一临界值时，处于此条件下的物质呈现出一种既有液体性质又有气体性质的状态。超临界流体由于其环境友好，易溶于聚合物，发泡可控，已逐渐成为微孔发泡成型的重要发泡剂。
[0003]超声振动对于聚合物发泡过程的影响已有学者进行了研究，文献(占国荣，周南桥.振动力场下超微孔塑料发泡技术的研究.塑料,2001)将振动场引入了挤出发泡的过程中，提出振动场的作用可以促进气体均匀扩散并且降低成核势能；专利CN 105415566 A在注塑成型过程中引入了超声振动，将超声振动装置安装在型芯上，利用超声振动对聚合物的空化作用在聚合物中产生泡孔从而发泡聚合物；专利CN 102765161 B在聚烯烃化学发泡的发泡炉内设定了超声振动装置，对于发泡完成但处于熔融状态下的聚烯烃进行超声处理，获得泡孔均匀的聚烯烃材料；专利CN 203622749 U开发了一种超声控制的微发泡成型装置，在注塑模具中安装超声振动装置，控制发泡过程中气体在聚合物中的扩散速度以及溶解度，获得发泡均匀的发泡材料。
[0004]综上分析，现阶段技术存在较多不足：首先，目前超声振动仅用于注塑发泡，对模压发泡来说并不适用；其次，目前主要在化学发泡上使用超声振动，但是超临界发泡和化学发泡有着明显的不同，未见在超临界发泡过程使用超声振动辅助；最后，目前利用超声振动主要着眼于气体的扩散或溶解度，未见其应用于改善发泡成核之过程。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具及其应用。
[0006]本专利技术公开了一种超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具。该模具能够在超临界流体注入时通过超声波振动的作用促进气体均匀分散，在气体成核阶段起到降低成核势能、促进气体析出、降低发泡阻力的作用，可获得高质量微孔发泡产品。
[0007]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0008]本专利技术提供的超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具，包括凸模板、凹模板、超声振动装置及压力控制装置，所述凸模板与凹模板合模后凸模板与凹模板之间形成发泡室；所述超声振动装置与发泡室连接，所述压力控制装置与发泡室连接。
[0009]进一步地，所述凹模板设有超临界流体通道，所述发泡室通过超临界流体通道连接超临界流体泵。
[0010]进一步地，所述超声振动装置包括超声振动控制器及超声振动工作装置；所述超声振动控制器与超声振动工作装置连接；所述超声振动工作装置包括超声振动动力装置、传动杆及超声振动模块；所述传动杆的一端与超声振动动力装置连接，传动杆的另一端与超声振动模块连接。
[0011]进一步地，所述压力控制装置包括压力传感器及压力控制工作装置；所述压力传感器与压力控制工作装置连接。
[0012]优选地，所述压力工作控制装置为压力控制阀门、发泡室体积控制装置中的一种以上。
[0013]进一步地，当所述压力工作控制装置选用压力控制阀门时，所述凹模板设置有排气通道使发泡室与外界连接，所述压力控制阀门设置在排气通道上；当所述压力工作控制装置选用发泡室体积控制装置时，所述发泡室体积控制装置包括上模底板、下模底板及底板距离控制器，所述上模底板与凸模板连接，所述下模底板与凹模板连接，所述底板距离控制器分别与上模底板、下模底板连接。
[0014]进一步地，所述凸模板和凹模板中设置冷却水路。
[0015]本专利技术提供的一种使用超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具制备发泡材料的方法，包括如下步骤：
[0016](1)将超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具升温至发泡温度，然后将发泡聚合物置于凹模板中，将凸模板与凹模具合模，凸模板与凹模具之间形成发泡室；往所述发泡室中通入超临界流体，同时开启超声振动装置(超声振动通过振动杆或振动板传递到发泡聚合物中)，进行发泡处理；
[0017](2)降低发泡室压力使其成核，同时加大超声振动的频率，进行成核处理，冷却至室温，开模，取出发泡室内聚合物，得到所述发泡材料。
[0018]进一步地，步骤(1)所述发泡温度为50～350℃；
[0019]进一步地，步骤(1)所述超临界流体为超临界二氧化碳和超临界氮气中的一种；
[0020]进一步地，步骤(1)中，发泡室通入超临界流体后，在所述发泡处理的过程中，发泡室中的压力为5～25Mpa；
[0021]进一步地，步骤(1)所述超声振动装置的超声振动频率为15KHz～20KHz；
[0022]进一步地，步骤(1)所述发泡时间为0.5h～6h；
[0023]进一步地，步骤(1)所述发泡聚合物为热塑性塑料或者预硫化后的橡胶。
[0024]进一步地，步骤(2)所述成核处理的过程中，发泡室的压力为发泡处理时压力的90％～95％，超声振动的频率为20KHz～30KHz；
[0025]进一步地，步骤(2)所述成核处理的温度为50～350℃，成核处理的时间为3s～5s。
[0026]优选地，步骤(2)所述成核处理的时间为5s。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：
[0028](1)本专利技术开发了一种适用于超声振动改善超临界模压微孔发泡的模具，为模压微孔发泡成型提供新的研究思路。
[0029](2)本专利技术通过在超临界流体注入阶段加入频率较低的超声振动，促进气体在聚合物中的扩散，使得气体在聚合物中分布的更均匀，有利于促进形成泡孔均匀的产品；
[0030](3)本专利技术利用卸压阀或发泡室体积控制装置，实现超声振动作用于超临界发泡
的成核阶段，在振动场下，气泡核受到剪切、拉伸作用产生三维取向，降低了成核势能，有利于获得更大的成核率，从而制备更高质量微发泡产品；
[0031](4)本专利技术公开改善超临界微孔发泡质量的方法不同于目前微发泡产品微孔质量改善的主流方法，为超声振动在超临界微孔发泡领域提供借鉴。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例中超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的方法流程图；
[0033]图2为本专利技术实施例中超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例中超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例中超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具示意图；
[0036]1为凸模板，2为紫铜密封圈，3为超临界流体通道，4为发泡室，5为凹模板，6为聚合物，7为超声振动动力装置，8为传动杆，9为超声振动模板，10为超声振动控制器，11为橡胶垫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具，其特征在于，包括凸模板、凹模板、超声振动装置及压力控制装置，所述凸模板与凹模板合模后凸模板与凹模板之间形成发泡室；所述超声振动装置与发泡室连接，所述压力控制装置与发泡室连接。2.根据权利要求1所述的超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具，其特征在于，所述凹模板设有超临界流体通道，所述发泡室通过超临界流体通道连接超临界流体泵。3.根据权利要求1所述的超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具，其特征在于，所述超声振动装置包括超声振动控制器及超声振动工作装置；所述超声振动控制器与超声振动工作装置连接；所述超声振动工作装置包括超声振动动力装置、传动杆及超声振动模块；所述传动杆的一端与超声振动动力装置连接，传动杆的另一端与超声振动模块连接。4.根据权利要求1所述的超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具，其特征在于，所述压力控制装置包括压力传感器及压力控制工作装置；所述压力传感器与压力控制工作装置连接。5.根据权利要求4所述的超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具，其特征在于，所述压力工作控制装置为压力控制阀门、发泡室体积控制装置中的一种以上。6.根据权利要求5所述的超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具，其特征在于，当所述压力工作控制装置选用压力控制阀门时，所述凹模板设置有排气通道使发泡室与外界连接，所述压力控制阀门设置在排气通道上；当所述压力工作控制装置选用发泡室体积控制装置时，所述发泡室体积控制装置包括上模底板、下模底板及底板距离控制器，所述上模底板与凸模板连接，所述下模底板与凹模板连接，所述底板...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹贤武，宋来华，何光建，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：