CN110667025A - 一种二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺，其特征在于，将塑料原材料在模腔内进行熔化，通入二氧化碳气体加压，二氧化碳扩散并溶解于液态塑料中，形成均相体系，降温；将装有均匀溶解了二氧化碳的塑料材料的模腔转移至要求形状设计的定型模内；移除模腔，释放压力，二氧化碳气体在体系中形核生长，在定型模内迅速膨胀；将定型模的温度降低至室温，移除定型模，即得设计形状的产品。本发明适用于多种成分的塑料材质，二氧化碳溶解速度快，容易控制溶解量，形成的气泡细密均匀，发泡材料性能优异。

Description

一种二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺
技术领域
本发明涉及热塑性聚合物的发泡工艺技术领域，特指一种二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺。
背景技术
热塑性聚合物(热塑性塑料)通过发泡加工后，在塑料内部形成气泡孔，从而减轻塑料的重量，减少单位体积塑料的使用量，降低生产成本，并具备一定的保温功能，以上是热塑性聚合物发泡工艺的优点。传统发泡工艺所产生的泡孔尺寸大，泡孔密度低，产品在使用性能方面受到诸多限制，而目前热塑性聚合物的微孔发泡理论虽然非常成熟，都是是利用气体在超临界状态下的特性，气体在超临界状态下能够迅速均匀扩散到塑料内部，在突然解除该种气体的超临界状态时，该气体即被包覆在塑料内部，形成极细的气泡孔。微孔发泡工艺所加工出来的产品内部包含有较好的泡孔结构，成型出来的气泡孔尺寸小，密度高，材料的综合性能远远优于传统发泡产品，但目前市面上的微孔发泡工艺基本上只能生产板材为主，而由于微孔发泡材料均具有极低的导热系数，这导致板材在进行二次加工时难于进行均匀加热，这大大限制了其使用领域，另外，市面上大量的EPP产品，均采用粒料发泡工艺，然后再对发泡后的粒料进行热压成型，由于存在泡间和泡体的材质并不均一，是材料的宏观性能大大低于微观性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种发泡工艺，以提高二氧化碳的溶解温度，并降低二氧化碳成核气化时的发生温度。
为了解决解决上述技术问题，本发明提供了一种二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将塑料原材料在带进气口的模腔内进行熔化，加热温度为高于塑料的熔点0～50℃；
步骤2)：将二氧化碳气体从模腔的进气口通入，对模腔内加压，使压力达到100～550kg/cm2，二氧化碳扩散并溶解于液态塑料中，形成均相体系，保持1～50分钟；
步骤3)：调节模腔温度，使温度降低至塑料熔点以下0～20℃，并保证压力不变；
步骤4)：将装有均匀溶解了二氧化碳的塑料材料的模腔转移至要求形状设计的定型模内；
步骤5)：移除模腔，释放压力，二氧化碳气体在体系中形核生长，在定型模内迅速膨胀；
步骤6)：将定型模的温度降低至室温，降温时间为0.5～10小时；
步骤7)：移除定型模，即得设计形状的产品。本发明采用了换模方式，第一个为加热加气模体积较小，具备温度调节和加气功能。第二个为定型模保温发泡摸体积较大具有一定的设计造型，具有保温和定型功能。
优选地，所述步骤1)中的塑料原材料为塑料粒子或塑料板材；加热温度为高于塑料的熔点5～20℃，加热时间为3分钟。
优选地，所述步骤2)中对模腔内加压的压力为200～350kg/cm2。
优选地，所述步骤3)中温度降低至塑料熔点以下5～20℃。
优选地，所述步骤6)中定型模的温度匀速降低，降温时间为1-2小时。
本发明是在加热模腔内加入塑料粒子或塑料板材，加热后塑料粒子或板材熔化为液体，此时打开二氧化碳阀门，使高压二氧化碳进入模腔，由于压力大于二氧化碳临界压力，此时的二氧化碳为液体的形式同塑料混合，在保持压力和温度的情况下，二氧化碳和塑料的两相溶液逐渐混合溶解，最终形成均相溶液，此时降低模腔温度是塑料溶液温度稍低熔点温度，保持温度恒定，塑料溶液慢慢发生相变，最终变为稍具备流体性能的粘稠固态物，保持压力将粘稠的塑料转移至成型模腔，突然释放压力，此时二氧化碳在失去压力后瞬间成核膨胀，带动塑料粘稠物快速膨胀，并慢慢充满模腔，形成定型的产品。
本发明在特定模腔内成型，不仅提高了二氧化碳的溶解速度，减少了气体汇聚，是气泡均匀细密，材料品质大大提高，而且可以成型各种不同体积及形状的产品。
本发明可以通过控制二氧化碳的压力控制二氧化碳的溶解量，同时生产不同发泡倍率的产品，同传统的发泡挤塑工艺相比可以生产各种厚度的产品，并且可以直接生产成型的制品。尤其对于一些高质量要求领域，该工艺能够生产出气泡均匀细密，各种厚度和形状的性能优异的高品质产品。
附图说明
图1-5为本发明提供的二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺不同步骤时的状态图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
一种二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺，包括以下步骤：
A、将塑料板材或塑料粒子放入带加热装置21的模腔2内，模腔2设计为平板型的底座23和倒扣的盒体部分，加热装置21安装在底座23上，且其具有温度调节功能，底座23上设有进气口22；在模腔2内放入的塑料粒子或塑料板材均为热塑性塑料，加热使塑料1融化，打开二氧化碳阀门，通入二氧化碳，并保持温度压力恒定1-15分钟；然后降温至塑料熔点温度以下5-20℃，压力保持不变，如图1所示；
B、如模腔2转移至定型模3内，将上述溶解了二氧化碳的塑料粒子保温保压的情况下移至特制的定型模3内，定型模3底板和模腔2为同一底板，并且在侧面设置了手柄可以连接并移动模腔2，当模腔2连同内部的塑料1移入后，密闭，如图2所示；
C、通过定型模3上设置的手柄将模腔2上升至塑料1上方并从定型模3的侧面移至定型模3侧面的隐藏腔体内，如图3所示；
D、模腔2内的压力快速释放，然后将其缓慢降温，直至室温，降温时间通常需要0.3～3小时，如图4所示；
E、去除定型模3上部的腔体，即得与定型模3模腔形状相同的产品，如图5所示。

Claims (5)

1.一种二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将塑料原材料在带进气口的模腔内进行熔化，加热温度为高于塑料的熔点0～50℃；
步骤2)：将二氧化碳气体从模腔的进气口通入，对模腔内加压，使压力达到100～550kg/cm2，二氧化碳扩散并溶解于液态塑料中，形成均相体系，保持1～50分钟；
步骤3)：调节模腔温度，使温度降低至塑料熔点以下0～20℃，并保证压力不变；
步骤4)：将装有均匀溶解了二氧化碳的塑料材料的模腔转移至要求形状设计的定型模内；
步骤5)：移除模腔，释放压力，二氧化碳气体在体系中形核生长，在定型模内迅速膨胀；
步骤6)：将定型模的温度降低至室温，降温时间为0.5～10小时；
步骤7)：移除定型模，即得设计形状的产品。
2.如权利要求1所述的二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺，其特征在于，所述步骤1)中的塑料原材料为塑料粒子或塑料板材；加热温度为高于塑料的熔点5～20℃，加热时间为3分钟。
3.如权利要求1所述的二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺，其特征在于，所述步骤2)中对模腔内加压的压力为200～350kg/cm2。
4.如权利要求1所述的二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺，其特征在于，所述步骤3)中温度降低至塑料熔点以下5～20℃。
5.如权利要求1所述的二氧化碳超临界物理溶解渗透发泡工艺，其特征在于，所述步骤6)中定型模的温度匀速降低，降温时间为1-2小时。
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