发泡塑料产品射出成型的方法及其设备技术

发泡塑料产品的注射生产方法，包括如下步骤：料液生成发泡剂的引入、料液输送、单相溶液的获得、料液的成核、产品成型，其中料液的成核是指将储料筒出口的料液引导至射料筒，使储料筒的压力与射料筒的压力之差大于料液的成核压力，在所述的射料筒的进料口形成料液的发泡成核区，射料筒内的料液是发泡成核后的料液。本发明专利技术方法的专用设备，包括用于输送塑料的一具有螺杆的加料筒，所述的加料筒上设有塑料加入机构和发泡剂引入机构，加料筒的出口分别通过单向阀同时连接两个带有活塞杆的储料筒，所述的储料筒的出口连通一带有活塞杆的射料筒；所述的储料筒的压力与射料筒的压力之差大于料液的成核压力，在所述的射料筒的进料口形成料液的发泡成核区；所述的射料筒的喷嘴最准成型模具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发泡塑料产品的成型方法及其设备。
技术介绍
化学发泡剂或物理发泡剂之一与熔融聚合物母体混合，可制造聚合物的发泡产品。例如使用一般是低分子量有机化合物的化学发泡剂与熔融聚合物混合，并加热至一临界温度上释放至少一种气体，以制造聚合物的发泡产品。而物理发泡剂在大气环境下基本上为气体，在加工过程中被引入与熔融聚合物混合，或在压力下成为聚合物蕴含的一种成份，以制造聚合物的发泡产品。早期发泡技术制造的聚合物发泡产品常具有相对大的空隙 或气室，亦即，其气室尺寸大于100微米，且在发泡产品中有非一致的气室尺寸分布与较低的气室密度。为了获得更强健与更轻的发泡产品，而有各种获得更小气室尺寸与更高气室密度的发泡成型加工技术被揭露。有研究表明，为降低气室尺寸与增加气室密度，混合熔融聚合物与物质的超临界流体状态，形成一相互溶解的单相溶液，而后在单相溶液上引起热力学的不稳定，以诱导其气室成核发生。已知传统上，各种发泡加工技术以引起单相溶液上的热力学不稳定，获得发泡产品。例如，挤塑、注塑、模塑之类的发泡加工技术。其中，单相溶液上的成核作用，可视为超临界流体的分子进入在聚合物中带有清楚分界的稳定气穴的族群转变。透过引起热力学的不稳定，在一单相溶液上取得一极高比率的气室成核作用，是获得高气室密度的关键之一。对引起一热力学的不稳定，可透过迅速改变压力、温度或两者。因在一熔融聚合物内的超临界流体的溶解度，随压力和温度而变。在古典成核作用理论中，气室成核作用率将随压降速率的增加而增加。因此，透过使单相溶液遭受一迅速压降，促进一高气室成核作用比率。理想上，希望压降瞬间产生，但这是不可能的。实际上，压降必须经过一有限的时间段。越更迅速的压降引起更大的热力学不稳定，使越更大数量的气室被成核；而微孔材料上的更高气室密度，一般对应至更小气室尺寸。在一些研究中揭示超临界流体在单相溶液内的最大可溶总数量，取决施加于单相溶液上的工作压力和温度。例如在相同温度下更高压力可促进超临界流体的更大最大可溶总数量。而且，在相同的压力和温度条件下的单相溶液，在相同成核条件下，当单相溶液中含较少的发泡剂溶解度时，所生成的聚合物发泡产品中气室密度也较少。因而，溶融聚合物中超临界流体的闻溶解度，是获得闻气室密度的另一关键。显然提高施加在单相溶液上的压力，可提高聚合物混合物内超临界流体的溶解度，及易于获得更为巨大的压降速率以提升成核过程中的热力学不稳定，利于提高发泡产品内的气室成核数量与获得更为强健的微孔发泡产品。习知的发泡塑料产品射出成型方法成核区都被设计在喷嘴外，这里是料液的压降最大的地方，此外为了保证进入模具的料液的成核状态尽量稳定，成核区也需要靠近模具。该方法存在以下缺点1.注射只能提供短时间高压，成核区的压降速率难以长时间保持稳定，加工大质量的产品难度较大，因为大质量产品的料液量大，不能在短时间内注射完毕，因而难以确保产品各部分的料液成核情况前后一致；2.产品咋模具内成型之初需要保压，因此需要采用特殊设计的模具，模具上需要带保压装置，增加了生产成本。对注射之类的不连续发泡成型加工过程，常使用一额外的带有柱塞的单相溶液蓄积器，在压挤加工过程中生产的单相溶液被注射前，在高压下蓄积足够注射所需的单相溶液，而后藉由注射产生瞬间的更大高压提供更为巨大的压降速率。此额外蓄积器常作为注射前的单相溶液的适当冷却，以 利于泡孔固定。然而，对注塑之类的不连续发泡加工过程，其工艺使聚合物材料输入周期性停顿，而不利于发泡剂与聚合物的稳定混合比例。例如当聚合物材料输入停顿时，在发泡剂引入口附近的熔融聚合物，因长时间的驻留而易含有较高剂量的发泡剂，使导致引入的发泡剂在混合物中的不均匀分布；此可能使混合物的粘度变动而不利于生产发泡产品的工艺控制。而且，发泡剂在混合物中的不均匀分布，不利于发泡产品的一致性。为解决注射机构的周期性的塑料输入停顿而导致发泡剂在塑料中的不均匀分布，中国专利第97111630. X号公布了一种注射发泡成型的热塑性树脂产品及其生产方法，将发泡剂的引入与溶解操作从注射与成型操作中分离，使挤压筒内的压力得到较好的保持，以获得较稳定的发泡剂计量，从而得到气体发泡剂与塑料的稳定混合比例。实施该方法的例示系统中，包括连接有输气装置、料斗、加热装置的加料筒，加料筒内设有与旋转驱动机构连接的螺杆，加料筒的前端分别与两个出料筒的内腔连通，作为储料室的出料筒的内腔与射嘴连通，且有阀门控制射嘴的打开或关闭，并于射嘴打开时连通储料室与模具的模腔。而且，每个出料筒可分别对应一个模具，或是全部的出料筒同时对应一个模具。其中，加料筒内的螺杆，一般包括进料、传输、发泡剂引入、混合、与计量部分。图I为上述系统的概要示意显示。其工作过程是料斗109中的颗粒状聚合物进入作为加料筒的一具有螺杆的加工装置101中加热成熔融状态，并与引入作为发泡剂的超临界流体混合且在进入冷却步骤前相互溶解，使料液形成一种非成核、均质、流体、单相的溶液；来自加料筒中的料液通过连接通道102经由开关103被可选择的加入配备柱塞的出料筒108的其中之一，在作为注射器的出料筒108前的开关103可作为该选择作用之用，连接信道102中可安置静态混合器；当料液经由开关103对出料筒108的其中之一计量加料时，引起该其中之一的出料筒108的柱塞后退，通过控制柱塞以促使料液保持在相互溶解状态；当该其中之一的出料筒计量完成后，接着注射至模具中成型；在该其中之一的出料筒注射的同时，开关103对该其中之一的出料筒闭合而对另一出料筒连通以计量加料，当该另一出料筒计量完成后，接着注射至模具中成型；在该另一出料筒注射的同时，开关103对该另一出料筒闭合而对原先的该其中之一的出料筒连通以计量加料；如此交替加料、注射，在短时间内连续生产注射成型的微孔发泡产品。此种系统结构，使注射时的压力波动可不影响到发泡剂的引入。此方法存在以下缺点1、当料液中具有高浓度的发泡剂时，为获得由加料筒101进入出料筒108的单相、非核、均匀的料液，加料筒内必须提供远高于发泡剂临界压力的背压；因而导致将发泡剂注入加料筒内的注入压力升高，注入难度加大，成本上升。2、为提供足够高的出料筒内的持续压力，以保持出料筒内的高浓度发泡剂的溶解，使有利于提高气室成核的数量，加料筒内需要很高的压力才能将料液注入到出料筒中，因而增大加料螺杆的阻力、造成机筒的承压大，成本高。对获得更高气室密度的聚合物发泡产品，传统上已知热力学的不稳定与超临界流体在聚合物内的溶解度是两个主要关键。相对于挤塑之类的连续发泡加工技术，上述注塑之类的不连续发泡加工技术，可藉由发泡剂的引入与溶解操作从注射与成型操作中分离，提供注射瞬间的很高压降速率，以产生更大的热力学不稳定。然而，对传统注塑技术，若在注射料液前发泡剂溶解尚未完成以形成单相溶液，则必须控制压力在持续足够高压下等待单相溶液的形成，此将影响到产品成型周期，与不利于发泡产品的生产。因为，在注射料液前若料液中的发泡剂是在静态下完成完全溶解，易于导致发泡剂在料液混合物中不均匀分布，而不利于 < 于在成核前对单相溶液的溶解操作之外。因而传统上，控制压力以获得单相溶液过程中，该料液上的控制压力的变动将影响发泡剂的引入。例如，当加工过程中有更高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
发泡塑料产品的注射生产方法，包含：1）、料液生成、发泡剂的引入步骤，在一具有螺杆的加料筒中输送聚合物材料，并引入在环境条件下呈气态的发泡剂进入该聚合物材料形成聚合物混合物的料液；2）料液输送步骤，输送该料液从加料筒的出口进入一被选择的储料筒，且控制压力使该料液的发泡剂的一部分溶解于聚合物材料中；3）单相溶液的获得步骤，控制储料筒内的压力使该被选择的储料筒中的料液的发泡剂与聚合物材料相互溶解，以获得单相溶液；其中该获得单相溶液过程中该储料筒内的压力的变动不影响发泡剂的引入；4）料液的成核步骤，将储料筒出口的料液引导至射料筒，使储料筒的压力与射料筒的压力之差大于料液的成核压力，在所述的射料筒的进料口形成料液的发泡成核区，射料筒内的料液是发泡成核后的料液；5）产品成型步骤，和缓地将射料筒内的成核料液注入模具中，冷却成型。

【技术特征摘要】
1.发泡塑料产品的注射生产方法，包含 1)、料液生成、发泡剂的引入步骤，在一具有螺杆的加料筒中输送聚合物材料，并引入在环境条件下呈气态的发泡剂进入该聚合物材料形成聚合物混合物的料液； 2)料液输送步骤，输送该料液从加料筒的出口进入一被选择的储料筒，且控制压力使该料液的发泡剂的一部分溶解于聚合物材料中； 3)单相溶液的获得步骤，控制储料筒内的压力使该被选择的储料筒中的料液的发泡剂与聚合物材料相互溶解，以获得单相溶液；其中该获得单相溶液过程中该储料筒内的压力的变动不影响发泡剂的引入； 4)料液的成核步骤，将储料筒出口的料液引导至射料筒，使储料筒的压力与射料筒的压力之差大于料液的成核压力，在所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆纬庭，
申请(专利权)人：联塑杭州机械有限公司，陆孝庭，
类型：发明
国别省市：