CN103350510A - 一种制备聚合物超临界发泡材料的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备聚合物超临界发泡材料的设备及方法，包括依次连接的挤出机、平板模、保温箱、多层模具和冷却定型装置，其中多层模具内每层均设有型腔并分别设有一个或多个进口连接超临界流体注入系统；所述超临界流体注入系统由液化气体，加热系统、计量泵依次连接组成，所述多层模具连接有用于加热并恒温到工艺温度的导热油。本发明的有益效果是：保温箱内的片材放入到有全方位超临界注入点的恒温模具型腔内，锁紧模具并快速注入超临界液体，使超临界体同一时间溶入到片材各部位，大大缩短了超临界流体的溶入时间。溶入好后，模具快速卸压开模发泡，再通过带圆形冷却循环水的冷却定型板进行定型冷却，得到可控的高品质聚合物超临界发泡产品。本工艺有效解决了连续发泡存在的问题，操作简单易控，产品品质可调可控，生产效率高，维护成本低等特点。

Description

一种制备聚合物超临界发泡材料的设备及方法
技术领域
本发明涉及一种制备方法及设备，更具体说，它涉及一种制备聚合物超临界发泡材料的设备及方法。
背景技术
聚合物超临界发泡可使用清洁绿色气体作为发泡剂，所生产产品原料和工艺绿色无污染，聚丙烯发泡产品具有良好的热稳定性(最高使用温度达130,℃而聚苯乙烯仅为80℃)和高温下制品的尺寸稳定性、较高的韧性以及较高的拉伸强度和抗冲击强度、适宜和柔顺的表面、优异的微波适应性、良好的环境效应和易于回收等。可广泛地应用于医疗器械上、儿童玩具、汽车、食品包装、保温隔热、体育器材、建筑等各个领域。
由于聚合物超临界发泡连续生产工艺中，存在超临界流体连续无脉冲注入计量装置复杂价格贵，维护成本高和挤出模具出口内外压力差大，溶入聚合物内的超临界流体快速膨胀发泡，难以控制产品品质等问题，导致在连续发泡生产中难以控制，直接影响产品品质，难以得到高品质产品。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种操作简单易控，产品品质可调可控，生产效率高，维护成本低的制备聚合物超临界发泡材料的设备及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。这种制备聚合物超临界发泡材料的设备，包括依次连接的挤出机、平板模、保温箱、多层模具和冷却定型装置，其中多层模具内每层均设有型腔并分别设有一个或多个进口连接超临界流体注入系统；所述超临界流体注入系统由液化气体，加热系统、计量泵依次连接组成，所述多层模具连接有用于加热并恒温到工艺温度的导热油。
作为优选：所述挤出机为单螺杆或双螺杆。
作为优选：所述平板模为密炼机或开炼机。
本发明所述的这种聚合物超临界发泡材料的制备方法，具体步骤如下：
第一步：聚合物及助剂从由挤出机上的投料口加入的挤出机中；
第二步：经挤出机混合溶练塑化，溶体经平板模挤出成扁平带状；
第三步：再将已经挤出成开型的熔体按一定的长度切断成一张张薄片，放入到保温箱内进行保温，以备后用；
第四步：油压机将已经通过导热油加热并恒温到工艺温度的多层模具打开，将保温箱内成型聚合物块取出放入到多层模具的型腔里，液化气体经加热系统加热后由无脉冲高压注射计量泵压缩制成超临界流体，并按工艺所需量全方位多点注入到每一个型腔中去，超临界流体在模具型腔内与聚合物溶融，均匀扩散到聚合物内部；
第五步：油压机快速释放锁模压力，多层模具快速打开，型腔内已经包裹超临界液体的聚合物，其超临界液体在压力释放后迅速膨胀发泡，在聚合物内部产生微小气孔，制得微孔聚合物发泡材料；
第六步：从多层模具内取出刚发泡好的产品放入带有循环冷却水系统的冷却定型装置内进行定型和冷却，达到所需发泡产品。
作为优选：所述第三步中：薄片需要在聚合物塑化加工温度范围内转移到保温箱内。
作为优选：所述第四步中：薄片进入多层模具后，需要对模具锁压，锁定压力应大于1MPa；超临界流体注入完成后，应保持多层模具5一定的锁模压力1min以上，保证超临界流体与聚合物充分融合均匀。
本发明的有益效果是：保温箱内的片材放入到有全方位超临界注入点的恒温模具型腔内，锁紧模具并快速注入超临界液体，使超临界体同一时间溶入到片材各部位，大大缩短了超临界流体的溶入时间。溶入好后，模具快速卸压开模发泡，再通过带圆形冷却循环水的冷却定型板进行定型冷却，得到可控的高品质聚合物超临界发泡产品。本工艺有效解决了连续发泡存在的问题，操作简单易控，产品品质可调可控，生产效率高，维护成本低等特点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为聚合物超临界发泡材料生产线示意图；
图3为挤出成型示意图；
图4为超临界流体置备及注入系统图；
图5为多层模具示意图；
图6为冷却定型装置图；
附图标记说明：挤出机1，投料口2，平板模3，保温箱4，多层模具5，液化气体6，加热系统7、计量泵8、导热油9、支架10、溶体11、成型聚合物块12、型腔13、发泡产品14。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。
本发明所述的这种制备聚合物超临界发泡材料的设备，包括依次连接的挤出机1、平板模3、保温箱4、多层模具5和冷却定型装置10，其中多层模具5还连接有超临界流体注入系统。所述挤出机1为单螺杆或双螺杆。所述平板模3为密炼机或开炼机。所述多层模具5内每层均设有型腔13并分别设有一个或多个进口连接超临界流体注入系统。所述多层模具5连接有用于加热并恒温到工艺温度导热油9。所述超临界流体注入系统由液化气体6，加热系统7、计量泵8依次连接组成。
本发明所述的这种聚合物超临界发泡材料的制备方法，具体步骤如下：
第一步：聚合物及助剂从由挤出机1（单螺杆或双螺杆）上的投料口2加入的挤出机1中；
第二步：经挤出机混合溶练塑化，溶体11经平板模3挤出成扁平带状12；
第三步：再将已经挤出成开型的熔体12按一定的长度切断成一张张薄片，放入到保温箱4内进行保温，以备后用；薄片需要在聚合物塑化加工温度范围内转移到保温箱4内；
第四步：油压机将已经通过导热油9加热并恒温到工艺温度的多层模具5打开，将保温箱4内成型聚合物块12取出放入到多层模具5的型腔13里，薄片进入多层模具5后，需要对模具锁压，锁定压力应大于1MPa；液化气体6经加热系统7加热后由无脉冲高压注射计量泵8压缩制成超临界流体，并按工艺所需量全方位多点注入到每一个型腔13中去，超临界流体在模具型腔13内与聚合物溶融，均匀扩散到聚合物内部；超临界流体注入完成后，应保持多层模具5一定的锁模压力1min以上，保证超临界流体与聚合物充分融合均匀；
第五步：油压机快速释放锁模压力，多层模具5快速打开，型腔13内已经包裹超临界液体的聚合物，其超临界液体在压力释放后迅速膨胀发泡，在聚合物内部产生微小气孔，制得微孔聚合物发泡材料；
第六步：从多层模具5内取出刚发泡好的产品放入带有循环冷却水系统的冷却定型装置10内进行定型和冷却，达到所需发泡产品14。

Claims (6)

1.一种制备聚合物超临界发泡材料的设备，其特征在于：包括依次连接的挤出机(1)、平板模(3)、保温箱(4)、多层模具(5)和冷却定型装置(10)，其中多层模具(5)内每层均设有型腔(13)并分别设有一个或多个进口连接超临界流体注入系统；所述超临界流体注入系统由液化气体(6)，加热系统(7)、计量泵(8)依次连接组成，所述多层模具(5)连接有用于加热并恒温到工艺温度的导热油(9)。
2.根据权利要求1所述的制备聚合物超临界发泡材料的设备，其特征在于：所述挤出机(1)为单螺杆或双螺杆。
3.根据权利要求1所述的制备聚合物超临界发泡材料的设备，其特征在于：所述平板模(3)为密炼机或开炼机。
4.一种采用如权利要求1所述的制备聚合物超临界发泡材料的设备的方法，其特征在于：
第一步：聚合物及助剂从由挤出机(1)上的投料口(2)加入的挤出机(1)中；
第二步：经挤出机混合溶练塑化，溶体(11)经平板模(3)挤出成扁平带状(12)；
第三步：再将已经挤出成开型的熔体(12)按一定的长度切断成一张张薄片，放入到保温箱(4)内进行保温，以备后用；
第四步：油压机将已经通过导热油(9)加热并恒温到工艺温度的多层模具(5)打开，将保温箱(4)内成型聚合物块(12)取出放入到多层模具(5)的型腔(13)里，液化气体(6)经加热系统(7)加热后由无脉冲高压注射计量泵(8)压缩制成超临界流体，并按工艺所需量全方位多点注入到每一个型腔(13)中去，超临界流体在模具型腔(13)内与聚合物溶融，均匀扩散到聚合物内部；
第五步：油压机快速释放锁模压力，多层模具(5)快速打开，型腔(13)内已经包裹超临界液体的聚合物，其超临界液体在压力释放后迅速膨胀发泡，在聚合物内部产生微小气孔，制得微孔聚合物发泡材料；
第六步：从多层模具(5)内取出刚发泡好的产品放入带有循环冷却水系统的冷却定型装置(10)内进行定型和冷却，达到所需发泡产品(14)。
5.根据权利要求4所述的聚合物超临界发泡材料的制备方法，其特征在于：所述第三步中：薄片需要在聚合物塑化加工温度范围内转移到保温箱(4)内。
6.根据权利要求4所述的聚合物超临界发泡材料的制备方法，其特征在于：所述第四步中：薄片进入多层模具(5)后，需要对模具锁压，锁定压力应大于1MPa；超临界流体注入完成后，应保持多层模具（5）一定的锁模压力1min以上，保证超临界流体与聚合物充分融合均匀。
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