CN101554762B - 发泡塑料射出成型方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
发泡塑料射出成型方法包含：形成发泡塑料融液、注入储料机筒、注入射出机筒、射出成型、调整储料机筒的压出量。发泡塑料射出成型设备，包括加料机筒，加料机筒上连接有输气装置、料斗、加热装置，加料机筒内装螺杆；加料机筒内腔的前端连通储料机筒的内腔，储料机筒连接第一数字式背压阀，第一数字式背压阀连接中央控制器；第一数字式背压阀对液压缸做压力控制；储料机筒通过止回阀连通射出机筒，射出机筒前端装有喷嘴；射出机筒连接第二数字式背压阀，第二数字式背压阀连接中央控制器；第二数字式背压阀对顶推油缸做压力控制。本发明具有螺杆连续运转、料液压力波动小，控制方法简便的优点。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种发泡塑料射出成型方法及其设备，主要指以射出成型方法和装置生产发泡塑料。
(二)背景技术
发泡塑料的成型一般是向一个装有螺杆的送料管内同时送入塑料并注入气体，送料管上装有加热装置，使塑料融化，在螺杆的搅拌下，融化的塑料与气体充分溶解，形成单相、非核、均匀的内含气体的塑料熔液。融液从送料管的前端输出，经模具后冷却成型。USP4,344,710号提出了烷烃、二氧化碳为发泡剂的发泡塑料技术，USP4,473,665披露了发泡塑料的应用。USP4,424,287号提出了在聚苯乙烯中加入戊烷、二氧化碳的发泡技术。
发泡塑料制造过程中必须在螺杆以定速持续的旋转，使在料管中保持均匀的压力，否则气体与塑料的熔液就会成核、形成气泡膨胀，此时物料的成型将会不稳定。由于发泡塑料的这一特点，一般只适合挤塑成型法，适合制造型材产品。
对于一般的注射成型产品，以目前的注塑机械几乎都无法使用发泡成型。注射成型机械不适应发泡塑料的关键在于注射机构是一模一模进行生产，每注射一模就要求塑料融液的输入有停顿，而发泡塑料融液的顺利生成和送进必须是连续的，这样才能保持塑料中气体稳定的溶解及物料压力的稳定，使物料维持单相的气体塑料溶解液的状态，以保证产品的质量。一旦停顿，容腔内的压力就会发生变化，塑料融液内的气体立即成核、发泡，破坏容腔内的压力环境，使下一模塑料融液无法顺利送进。两者的矛盾无法调和。然而，由于原材料价格的飞涨，发泡塑料节约原材料又不降低结构强度的特点变得十分诱人，现实生产存在对发泡塑料的射出成型方法和设备的需求。而现有的发泡射出技术无法有效的解决此一问题。
中国专利99188908.6号提出了如何料压波动的环境下，注气(发泡剂)的技术，中国专利03817185.6号提出了在“周期性”的注塑机上的发泡注塑工艺的改善方案。但是两者都无法克服料压波动过大的缺点。
(三)发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种工作腔内料压波动小的发泡塑料射出成型方法及其设备。
发泡塑料射出成型设备，包括一用于注入塑料、气体或发泡剂以形成气、塑溶解液的加料机筒，加料机筒上连接有输气装置、料斗、加热装置，加料机筒的内腔装有螺杆，螺杆连接旋转驱动机构；其特征在于：
加料机筒内腔的前端连通储料机筒的内腔，所述的储料机筒的挤料活塞所连接的液压缸连接第一数字式背压阀，所述的第一数字式背压阀连接一中央控制器；用于检测所述的储料机筒的内腔的压力的第一传感器连接所述的中央控制器；所述的第一数字式背压阀根据所述的挤料活塞的移动位置对所述的液压缸做不同的压力控制；
储料机筒的容腔的前端通过一止回阀连通射出机筒的内腔，射出机筒前端装有喷嘴；所述的射出机筒的射出活塞的油缸连接第二数字式背压阀，所述的第二数字式背压阀连接所述的中央控制器；用于检测所述的射出机筒的内腔的压力的第二传感器连接所述的中央控制器；所述的第二数字式背压阀根据所述的射出活塞的移动位置做不同的压力控制。
进一步，所述的储料机筒之容量大于所述的射出机筒的容量。
进一步，所述的第一数字式背压阀、所述的第二数字式背压阀均做8段以上的压力控制。
进一步，所述的储料机筒具有如下结构：储料机筒的容腔内装有一第一环形支承座，第一活塞杆可滑动地安装在第一支承座内，第一活塞杆与第一支承座密封配合，第一活塞杆与容腔壁之间有间隙，容腔的物料进口紧靠所述的第一支承座；第一活塞杆后部与油缸、油缸触发开关配合。
进一步，所述的射出机筒具有如下结构：射出机筒的射出容腔内装有第二环形支承座，第二活塞杆可滑动地安装在第二支承座内，第二活塞杆与第二支承座密封配合，第二活塞杆与射出容腔壁之间有间隙，射出容腔的物料进口紧靠所述的第二支承座；第二活塞杆后部与顶推油缸、顶推油缸触发开关配合。
进一步，射出机筒前端通过搅拌装置连接喷嘴。
使用所述的发泡塑料射出成型设备制造发泡塑料的方法包含以下步骤：
(1)加热塑料成熔融状态，加压并注入气体或发泡剂，并进行搅拌，使气体或发泡剂溶解入塑料熔液，形成单相、非核、均匀的料液；
(2)将前述之料液导入一储料机筒；
(3)对所述的储料机筒进行背压控制，根据所述的储料机筒的液压缸的挤料活塞的移动位置，做1段以上的不同压力的控制；
(4)将适合一次射出的容量的料液压入射出机筒，对所述的射出机筒内的料液做背压控制，同时保持对储料机筒容腔内的背压控制；
(5)对射出机筒加压，射出成型。
为了简化机械和控制，所述的射出机筒与储料机筒的容腔、活塞杆具有相同尺寸。
本发明通过设立储料机筒作为中间过渡站，兼顾了射出成型法的间歇式进料与发泡塑料的连续式生成的矛盾，实现了发泡塑料的射出法生产。扩展了发泡塑料的应用范围，可以节约塑料，促进环保，降低塑料制品的成本。
加料机筒的螺杆可以在工作过程中连续运转，这样就可以保持机筒内腔的压力的稳定。依靠控制储料机筒内的压力，就可以控制熔液从加料机筒进入储料机筒的速度；当储料机筒被加满时，储料机筒内的压力足以使螺杆空转。这样就可以简单而有效地解决了螺杆连续运转时熔液流量的控制问题，有利于简化机器的控制方法。
一般地，储料机筒的容量大于射出机筒，每次储料机筒向射出机筒注料时都有多余，只要保持储料机筒的背压就可以保证储料机筒内的熔液不发生成核、气泡膨胀。
现有的注塑机上的机筒都是活塞式的。注射料管的前端有喷嘴，活塞后部连接一液压缸。活塞腔在进料时，依靠液态料的压力使活塞后退，以增大活塞腔的容积。由于在注射时，料液不是完全被射出的，在活塞端面上总会残留物料，而活塞腔的进料是前端注入式，因此，活塞端面附近形成物料死角，此处的物料总是留在活塞端面上，由此造成物料端面的物料碳化。其次，活塞的反复移动容易磨损容腔内壁，另一方面活塞腔依靠活塞与容腔壁来密封，两者之间必须有精确的尺寸配合，加工要求很高，由此，机筒和活塞使用不长的时间就需要大修，纠正活塞与机筒内壁的配合尺寸，使用成本大增。最后，活塞需要与机筒内壁密封，还造成注射速度慢，活塞只能低速在机筒内推进，否则会刮伤机筒内壁。
本发明的机筒的容腔的入料方式是后进式的，保证了不存在物料死角，能有效地防止物料碳化。其次，活塞杆与容腔壁不存在摩擦、不需要密封，一方面降低了容腔壁加工精度的要求，另一方面消除了容腔壁的磨损，延长了机筒的使用寿命，还可以免除频繁的大修，降低维护成本，提高生产效率。最后，本发明还能够在提高注射速度时保证容腔壁不被磨损。
本发明的优点是：螺杆连续运转，设备内腔的压力波动小，有利于料液保持稳定，控制方法简便。
(四)附图说明
图1是本发明的第一种实施方式的示意图
图2是本发明的第二种实施方式的示意图
图3是本发明的储料机筒的容腔内压力控制原理图
(五)具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
实施例一
参照附图1、3：
发泡塑料射出成型设备，包括一用于注入塑料、气体或发泡剂以形成气、塑溶解液的加料机筒1，加料机筒1上连接有输气装置12、料斗、加热装置，加料机筒1的内腔装有螺杆11，螺杆11连接旋转驱动机构；
加料机筒1内腔的前端连通储料机筒2的内腔，所述的储料机筒的挤料活塞所连接的液压缸21连接第一数字式背压阀22，所述的第一数字式背压阀22连接一中央控制器；用于检测所述的储料机筒2的内腔的压力的第一传感器23连接所述的中央控制器；所述的第一数字式背压阀22根据所述的挤料活塞的移动位置对所述的液压缸21做不同的压力控制；
储料机筒2的容腔的前端通过一止回阀4连通射出机筒3的内腔，射出机筒3前端装有喷嘴5；所述的射出机筒3的射出活塞的油缸31连接第二数字式背压阀32，所述的第二数字式背压阀32连接所述的中央控制器；用于检测所述的射出机筒3的内腔的压力的第二传感器33连接所述的中央控制器；所述的第二数字式背压阀32根据所述的射出活塞的移动位置做不同的压力控制。
所述的储料机筒2之容量大于所述的射出机筒3的容量。
所述的第一数字式背压阀22、所述的第二数字式背压阀32均做8段以上的压力控制。
为了简化机械和控制，所述的射出机筒3与储料机筒2的容腔、活塞杆具有相同尺寸。
使用所述的发泡塑料射出成型设备制作发泡塑料的方法，包含以下步骤：
(1)加热塑料成熔融状态，加压并注入气体或发泡剂，并进行搅拌，使气体或发泡剂溶解入塑料熔液，形成单相、非核、均匀的料液；
(6)将前述之料液导入一储料机筒；
(7)对所述的储料机筒进行背压控制，根据所述的储料机筒的液压缸的挤料活塞的移动位置，做1段以上的不同压力的控制；
(8)将适合一次射出的容量的料液压入射出机筒，对所述的射出机筒内的料液做背压控制，同时保持对储料机筒容腔内的背压控制；
(9)对射出机筒加压，射出成型。
本发明通过设立储料机筒作为中间过渡站，兼顾了射出成型法的间歇式进料与发泡塑料的连续式生成的矛盾，实现了发泡塑料的射出法生产。扩展了发泡塑料的应用范围，可以节约塑料，促进环保，降低塑料制品的成本。
实施例二
参照附图2、3：
本实施例与实施例一的区别在于所述的储料机筒2的定量压出机构和所述的射出机筒3的定量射出机构的改进，其余与实施例一相同。
所述的储料机筒2的定量压出机构具有如下结构：储料机筒2的容腔内装有一第一环形支承座24，第一活塞杆25可滑动地安装在第一环形支承座24内，第一活塞杆25与第一环形支承座24密封配合，第一活塞杆25与容腔壁之间有间隙，容腔的物料进口紧靠所述的第一环形支承座24；第一活塞杆25后部与油缸21、油缸21触发开关配合。
所述的射出机筒14的定量射出机构具有如下结构：射出机筒3的射出容腔内装有第二环形支承座34，第二活塞杆35可滑动地安装在第二环形支承座34内，第二活塞杆35与第二环形支承座34密封配合，第二活塞杆35与射出容腔壁之间有间隙，射出容腔的物料进口紧靠所述的第二环形支承座34；第二活塞杆35后部与顶推油缸31、顶推油缸18触发开关配合。
为了简化机械和控制，所述的射出机筒3的定量射出机构与储料机筒2的定量压出机构的容腔、活塞杆具有相同尺寸。储料机筒2之储料容量大于射出机筒3的容量。
现有的注塑机上的定量射出(压出)机构的机筒都是活塞式的。注射料管的前端有喷嘴，活塞后部连接一液压缸。活塞腔在进料时，依靠液态料的压力使活塞后退，以增大活塞腔的容积。由于在注射时，料液不是完全被射出的，在活塞端面上总会残留物料，而活塞腔的进料是前端注入式，因此，活塞端面附近形成物料死角，此处的物料总是留在活塞端面上，由此造成物料端面的物料碳化。其次，活塞的反复移动容易磨损容腔内壁，另一方面活塞腔依靠活塞与容腔壁来密封，两者之间必须有精确的尺寸配合，加工要求很高，由此，机筒和活塞使用不长的时间就需要大修，纠正活塞与机筒内壁的配合尺寸，使用成本大增。最后，活塞需要与机筒内壁密封，还造成注射速度慢，活塞只能低速在机筒内推进，否则会刮伤机筒内壁。
本实施例的定量射出(压出)机构的容腔的入料方式是后进式的，保证了不存在物料死角，能有效地防止物料碳化。其次，活塞杆与容腔壁不存在摩擦、不需要密封，一方面降低了容腔壁加工精度的要求，另一方面消除了容腔壁的磨损，延长了机筒的使用寿命，还可以免除频繁的大修，降低维护成本，提高生产效率。最后，本实施例还能够在提高注射速度时保证容腔壁不被磨损。
实施例三
参照附图1、2、3：
本实施例与实施例二的区别在于增加了射出机筒3的搅拌装置6。其余实施例二相同。
射出机筒3前端通过搅拌装置6连接喷嘴5。该搅拌装置6可以是叶轮式，也可以是其他常用的流体流道搅拌装置。
即使储料机筒的料均匀混合在稳定的压力下进入射出机筒，在射出机筒仍然会因为在储料当中或是储完料未能立即射出而气泡可能会膨胀或相互结合而降低气泡的均匀程度，降低射出成型时产品品质，因此射出机筒前端要装搅拌装置使含气的塑料射出时先经过搅拌装置再次的将含气体的塑料经过充分的搅拌，以加强混合效果提升气泡与塑料的均匀度来确保成型质量，后再由射嘴射出后进入模具.
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (8)
1.发泡塑料射出成型设备，包括一用于注入塑料、气体或发泡剂以形成气、塑溶解液的加料机筒，加料机筒上连接有输气装置、料斗、加热装置，加料机筒的内腔装有螺杆，螺杆连接旋转驱动机构；其特征在于：
加料机筒内腔的前端连通储料机筒的内腔，所述的储料机筒的挤料活塞所连接的液压缸连接第一数字式背压阀，所述的第一数字式背压阀连接一中央控制器；用于检测所述的储料机筒的内腔的压力的第一传感器连接所述的中央控制器；所述的第一数字式背压阀根据所述的挤料活塞的移动位置对所述的液压缸做不同的压力控制；
储料机筒的容腔的前端通过一止回阀连通射出机筒的内腔，射出机筒前端装有喷嘴；所述的射出机筒的射出活塞的油缸连接第二数字式背压阀，所述的第二数字式背压阀连接所述的中央控制器；用于检测所述的射出机筒的内腔的压力的第二传感器连接所述的中央控制器；所述的第二数字式背压阀根据所述的射出活塞的移动位置做不同的压力控制。
2.如权利要求1所述的发泡塑料射出成型设备，其特征在于：所述的储料机筒之容量大于所述的射出机筒的容量。
3.如权利要求2所述的发泡塑料射出成型设备，其特征在于：所述的第一数字式背压阀、所述的第二数字式背压阀均做8段以上的压力控制。
4.如权利要求3所述的发泡塑料射出成型设备，其特征在于：所述的储料机筒具有如下结构：储料机筒的容腔内装有一第一环形支承座，第一活塞杆可滑动地安装在第一环形支承座内，第一活塞杆与第一环形支承座密封配合，第一活塞杆与容腔壁之间有间隙，容腔的物料进口紧靠所述的第一环形支承座；第一活塞杆后部与油缸、油缸触发开关配合。
5.如权利要求4所述的发泡塑料射出成型设备，其特征在于：所述的射出机筒具有如下结构：射出机筒的射出容腔内装有第二环形支承座，第二活塞杆可滑动地安装在第二环形支承座内，第二活塞杆与第二环形支承座密封配合，第二活塞杆与射出容腔壁之间有间隙，射出容腔的物料进口紧靠所述的第二环形支承座；第二活塞杆后部与顶推油缸、顶推油缸触发开关配合。
6.如权利要求5所述的发泡塑料射出成型装置，其特征在于：射出机筒前端通过搅拌装置连接喷嘴。
7.如权利要求6所述的发泡塑料射出成型装置，其特征在于：所述的射出机筒的定量射出机构与储料机筒的容腔、活塞杆具有相同尺寸。
8.使用如权利要求1-7之一所述的发泡塑料射出成型设备制造发泡塑料的方法，包含以下步骤：
(1)加热塑料成熔融状态，加压并注入气体或发泡剂，并进行搅拌，使气体或发泡剂溶解入塑料熔液，形成单相、非核、均匀的料液；
(2)将前述之料液导入一储料机筒；
(3)对所述的储料机筒进行背压控制，根据所述的储料机筒的液压缸的挤料活塞的移动位置，做1段以上的不同压力的控制；
(4)将适合一次射出的容量的料液压入射出机筒，对所述的射出机筒内的料液做背压控制，同时保持对储料机筒容腔内的背压控制；
(5)对射出机筒加压，射出成型。
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