CN105196502B - 一种微孔塑料注射成型螺杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微孔塑料注射成型螺杆，从前到后依次设有螺杆头、前螺纹段和后螺纹段；螺杆头与前螺纹段之间设有前止逆环和前定位环，前止逆环位于靠近螺杆头的一侧；前螺纹段和后螺纹段之间设有混合段，混合段与后螺纹段之间设有后止逆环和后定位环，后定位环位于靠近后螺纹段的一侧；所述混合段为正向螺纹，所述的正向螺纹的螺棱上设有反向螺纹。该螺杆能提高塑料熔体与超临界气体的混合效果，从而提高微孔发泡塑料制品的质量和性能。

Description

一种微孔塑料注射成型螺杆

技术领域

本发明属于微孔塑料加工技术领域，具体涉及一种微孔塑料注射成型螺杆。

背景技术

微孔发泡技术是一项新型的微孔塑料加工技术, 通过在塑料熔体中融入超临界气体降低塑料黏度，进而降低加工温度，提高流动性，从而完成发泡成型。微孔发泡塑料制品最大特点就是泡孔小而密，泡孔直径可达l0um以下,泡孔密度可达109~1012个每立方厘米，在节省原材料的基础上,可以最大程度的保留未发泡时制品的机械强度。

微孔塑料注射成型螺杆是微孔塑料注射机的重要部件，除螺杆头外一般包括计量段（即，前螺纹段）、输送段和塑化段（即，后螺纹段；输送段和塑化段均为后螺纹段，前螺纹段和后螺纹段同向），微孔塑料注射成型螺杆通过在料筒内的前进旋转运动对塑料进行送料、压实、排气、塑化和传压，在螺杆旋转时，将料斗中的塑料卷入（输送段），并逐步将其压实、排气、塑化（塑化段），并不断地将塑料熔体推向料筒前段，积存在料筒顶部与喷嘴之间，螺杆本身受到塑料熔体的压力而缓缓后退，当积存的熔体达到预定的注射量时（通过计量段精确计量），微孔塑料注射成型螺杆停止转动，并在液压油缸的驱动下向前移动，将熔体注入模具。

微孔塑料注射成型螺杆还需要将气体在超临界状态和最小压力（6.9~17.2MPa）下加到塑料熔体中，微孔塑料注射成型螺杆必须将气体与塑料熔体混合，然后使气体快速扩散到熔体中，在气体-聚合物熔体混合物积聚到螺杆头之前制得单相溶液，还要在最低的熔体压力下维持住单相溶液，在注射之前将其保持在螺杆头处。所以，目前开发的所有发泡装置关注的都是两种关键技术：在微孔塑料注射成型螺杆回位过程中形成单相溶液，在微孔塑料注射成型螺杆闲置期间将其保持住。形成聚合物-超临界气体均相体系是微发泡注射成型的关键阶段，这一阶段会直接影响到后来的泡孔成核和长大定型阶段，因此微孔塑料注射成型螺杆的混合均化能力会直接影响微孔发泡塑料制品的质量和性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种微孔塑料注射成型螺杆，该螺杆能提高塑料熔体与超临界气体的混合效果，从而提高微孔发泡塑料制品的质量和性能。

本发明采用的技术方案是：

一种微孔塑料注射成型螺杆，从前到后依次设有螺杆头、前螺纹段和后螺纹段；螺杆头与前螺纹段之间设有前止逆环和前定位环，前止逆环位于靠近螺杆头的一侧；前螺纹段和后螺纹段之间设有混合段，混合段与后螺纹段之间设有后止逆环和后定位环，后定位环位于靠近后螺纹段的一侧；所述混合段为正向螺纹，所述的正向螺纹的螺棱上设有反向螺纹。

进一步地，所述混合段上的正向螺纹和反向螺纹均为六头螺纹。

进一步地，所述螺杆头上设有螺纹。

1.后止逆环可以有效地避免塑料熔体逆流堵塞气道，前止逆环可以有效地防止发泡塑料熔体中的气体逆流、逸出，设置止逆环和定位环可以防止气体从聚合物熔体中溢出并保持聚合物-超临界气体均相体系的稳定；混合段的设计是限流屏障型设计，通过交错的螺纹形成窄槽，迫使气体-熔体混合物通过其间经受强烈的剪切和拉伸，提高了剪切能力和分散混合能力，有助于将塑料熔体从螺槽底部输送到上层，由于来自气体注射器的初始气滴大部分只是停留在上层，通过分散混合运动，加大了螺槽底部的熔体与气体混合的机会，混合段满足了在微孔塑料注射成型螺杆回位过程中形成单相溶液并且在微孔塑料注射成型螺杆闲置期间将其保持住的功能要求；混合段采用单段式结构，不需要在后端另行设置反向的螺纹段，结构简单。

2.正向六头螺纹具有分布混合作用，即将主料流分成很多小料流的功能，进一步提高了超临界气体的混合效果，反向六头螺纹可以产生较高的压力，使超临界流体注射到熔体中之后立即增强混合，正向六头螺纹一方面缓解了由反向螺纹引起的压力增高，另一方面使部分混合体系向前流动，增加了混合体系的分流合并，进一步提高了超临界气体的混合效果。

3.螺杆头处设有螺纹，能对计量后的气体-熔体混合物进行混合，进一步的提高了混合的效果。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例及其若干部分的放大图。

图3是利用Polyflow模拟本发明实施例混合段的剪切速率云图。

图4是利用Polyflow模拟本发明实施例混合段的速度云图。

图5是利用Polyflow模拟本发明实施例混合段的粘度云图。

图6是利用Polyflow模拟本发明实施例混合段的压力云图。

图中：1-尾部；2-后螺纹段；3-后定位环；4-后止逆环；5-混合段；6-前螺纹段；7-前定位环；8-前止逆环；9-螺杆头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示，在本实施例中，一种微孔塑料注射成型螺杆，从前到后依次设有螺杆头9、前止逆环8、前定位环7、前螺纹段6、混合段5、后止逆环4、后定位环3、后螺纹段2和尾部1（尾部1将微孔塑料注射成型螺杆连接在注塑机上进行转动和往复运动），所述混合段为正向螺纹，所述的正向螺纹的螺棱上设有反向螺纹。后螺纹段2和尾部1由于位于螺杆的端部且后螺纹段2长度较长，所以后螺纹段2和尾部1直接在螺杆的杆体上加工而成，前止逆环8、前定位环7、前螺纹段6、混合段5、后止逆环4和后定位环3为轴套类零件均套在螺杆的杆体上并通过键连接成一体，螺杆头9固定在螺杆杆体的一端起到了定位的作用。后止逆环4可以有效地避免塑料熔体逆流堵塞气道，前止逆环8可以有效地防止发泡塑料熔体中的气体逆流、逸出，设置止逆环和定位环可以防止气体从聚合物熔体中溢出并保持聚合物-超临界气体均相体系的稳定；混合段5的设计是限流屏障型设计，通过交错的螺纹形成窄槽，迫使气体-熔体混合物通过其间经受强烈的剪切和拉伸，提高了剪切能力和分散混合能力，有助于将塑料熔体从螺槽底部输送到上层，由于来自气体注射器的初始气滴大部分只是停留在上层，通过分散混合运动，加大了螺槽底部的熔体与气体混合的机会，混合段5满足了在微孔塑料注射成型螺杆回位过程中形成单相溶液并且在微孔塑料注射成型螺杆闲置期间将其保持住的功能要求；混合段5采用单段式结构，不需要在后端另行设置反向的螺纹段，结构简单。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述混合段5上的正向螺纹和反向螺纹均为六头螺纹。正向六头螺纹具有分布混合作用，即将主料流分成很多小料流的功能，进一步提高了超临界气体的混合效果，反向六头螺纹可以产生较高的压力，使超临界流体注射到熔体中之后立即增强混合，正向六头螺纹一方面缓解了由反向螺纹引起的压力增高，另一方面使部分混合体系向前流动，增加了混合体系的分流合并，进一步提高了超临界气体的混合效果。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述螺杆头9上设有螺纹。螺杆头9处设有螺纹，能对计量后的气体-熔体混合物进行混合，进一步的提高了混合的效果。

本发明的工作步骤是：在后螺纹段2加入聚合物固体颗粒，在机筒加热和螺纹的剪切作用下颗粒熔融塑化并向前输送，在后定位环3处通入超临界气体，在混合段5的作用下，气体被均匀的加入到了聚合物熔体中，聚合物-超临界气体充分混合形成均相体系并向前流动，前螺纹段6使均相体系的压力速度逐渐稳定，最后通过前定位环7、前止逆环8和螺杆头9，在微孔塑料注射成型螺杆向前运动的作用下注入模具中。

如图3至图6所示，为利用Polyflow模拟本发明实施例混合段5的分布云图。

如图3所示，在混合段5中，螺槽处的剪切速率较高，其他部位的剪切速率较低。由于螺槽较多，且对熔融物料产生较频繁的高的剪切作用，所以此螺杆混合元件的剪切速率要比常规螺杆元件高。

如图4所示，在混合段5中，螺槽处的物料速度低于螺杆表面的速度，但两者相差不大。这是因为螺槽受到的阻力较多，会对混合物的向前输送造成阻碍，所以螺槽处的物料速度低于螺杆表面的物料速度。

如图5所示，在混合段5中，螺槽处的物料粘度较高，螺杆表面的粘度较低，整体粘度分布比较均匀。粘度不仅受剪切的影响还会受到机筒加热的高温影响，出现这种情况可能是因为机筒高温使混合物料粘度下降的更大。对整体而言，粘度分布较均匀。

如图6所示，在混合段5中，压力分布比较均匀，这对后续形成单相溶液有利。

从以上模拟云图分析可以得到，本发明可以满足微孔发泡注射成型专用螺杆的功能要求。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种微孔塑料注射成型螺杆，从前到后依次设有螺杆头、前螺纹段和后螺纹段，其特征在于：螺杆头与前螺纹段之间设有前止逆环和前定位环，前止逆环位于靠近螺杆头的一侧；前螺纹段和后螺纹段之间设有混合段，混合段与后螺纹段之间设有后止逆环和后定位环，后定位环位于靠近后螺纹段的一侧；所述混合段为正向螺纹，所述的正向螺纹的螺棱上设有反向螺纹，正向螺纹和反向螺纹均为相对杆件外圆内凹的凹槽。

2.如权利要求1所述的一种微孔塑料注射成型螺杆，其特征在于：所述混合段上的正向螺纹和反向螺纹均为六头螺纹。

3.如权利要求1所述的一种微孔塑料注射成型螺杆，其特征在于：所述螺杆头上设有螺纹。