CN113500736A - 一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置及方法，涉及发泡塑料领域。该聚丙烯塑料挤出低倍率微孔发泡片材的生产装置，包括驱动电机、料管和模具，以及和驱动电机输出端固定连接的螺杆，所述螺杆位于料管的内部，所述料管的内部依次设置有混炼区、高压区、第一压力控制区和第二压力控制区，所述第一压力控制区和第二压力控制区处均设置有柱塞，以及生产方法，将物料从进料口送入管体，启动驱动电机、第一熔体泵和第二熔体泵，以及加热件通电，物料熔化并依次经过混炼区、高压区、第一压力控制区和第二压力控制区，实现发泡片材的生产。通过在传统的设备上增设柱塞压力微调结构，实现不使用改性剂，聚丙烯的稳定发泡。

Description

一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置及方法
技术领域
本发明涉及塑料发泡技术领域，具体为一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置及方法。
背景技术
聚丙烯挤出微孔低倍率发泡片材是指使用聚丙烯塑料生产的内部含有微小气孔形成微观蜂窝状结构的塑料片材。
聚丙烯是一种高结晶性热塑性树脂。产品为本色粒料，无毒、无味、无臭和质轻的聚合物，密度0.90～0.91g/cm3，是通用塑料中最轻的一种。刚性、耐磨性好，硬度较高，高温冲击性好（但－5℃以下则急剧下降）。耐反复折叠型强。耐热性能较好，热变形温度114℃，维卡软化点＞140℃，熔点164～167℃，连续使用温度可达110～120℃，在无负荷情况下，使用温度可达150℃，是通用塑料中唯一能在水中煮沸，并能在130℃消毒的产品。化学稳定性能好，除了强氧化介质外，与大多数化学药品不发生作用。对水的稳定性尤为突出，不仅不溶于水，而且几乎不吸水，在水中24h的吸水率仅为0.01％。电绝缘性能优良，耐电压和耐电弧性好。
塑料微孔发泡制品普遍是指泡孔均匀，且泡孔平均粒径在0.1mm左右，甚至更低的发泡制品。
塑料低倍率发泡制品是指材料中气体的体积含量在50%以下，也有资料中指气体体积含量在70%以下的塑料发泡制品。
因为聚丙烯材料熔体强度低的特性，使聚丙烯材料在挤出生产微孔低倍率发泡片材方面遇到很多困难。因为熔体强度低，使产品在挤出时很难保持泡孔稳定，也难以保证泡孔的均匀性，难以成型。
目前国内国际上在生产聚丙烯微孔低倍率发泡制品时，一般会选择对聚丙烯材料进行改性，主要针对其熔体强度改性。一种是物理添加改性剂，一种是合成时加入功能性链段改性，这两种方法造成材料成本提高，回收材料因为成分的不确定以及材料本身熔体强度下降，不能用于此产品生产。另外要改性熔体强度，会使聚丙烯材料的刚性、硬度、耐热性以及耐反复折叠性等下降。
目前还没有报道说有用通用聚丙烯材料生产聚丙烯微孔挤出低倍率发泡片材的生产技术。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置及方法，解决了不使用改性剂生产聚丙烯发泡片材的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置，包括驱动电机、料管和模具，以及和驱动电机输出端固定连接的螺杆，所述螺杆位于料管的内部，所述料管的内部依次设置有混炼区、高压区、第一压力控制区和第二压力控制区，所述第一压力控制区和第二压力控制区处均设置有柱塞。
优选的，所述料管的侧壁设置有进料口，所述进料口靠近驱动电机。
优选的，所述料管的侧壁设置有充气口，所述充气口位于螺杆的中部，且充气口靠近混炼区。
优选的，所述高压区和第一压力控制区之间设置有第一熔体泵和第二压力控制区之间设置有第二熔体泵。
优选的，所述第二熔体泵可替换成驱动电机、料管和螺杆，且两根料管呈垂直布置。
所述高压区、第一压力控制区和第二压力控制区均设置有压力传感器，所述料管的侧壁分布设置有加热件。
优选的，一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产方法，包括以下内容：
将物料从进料口送入管体，启动驱动电机、第一熔体泵和第二熔体泵，以及加热件通电，物料熔化并依次经过混炼区、高压区、第一压力控制区和第二压力控制区，实现发泡片材的生产。
优选的，其中所述物料为聚丙烯、发泡剂，且生产过程中充气口封闭。
优选的，其中所述物料为聚丙烯，且生产过程中充气口冲入发泡气体。
优选的，所述高压区的温度为210～230℃、压力为10～12MPa，所述第一压力控制区的温度为200～210℃、压力为1～1.5MPa，所述第二压力控制区的温度为200～210℃、压力为2～3MPa。
（三）有益效果
本发明提供了一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置及方法。具备以下有益效果：
1、本发明，设置的第一压力控制区，可使得聚丙烯熔体中可均匀成核、泡孔增长，保证了发泡的质量，设置的第二压力控制区，聚丙烯熔体注入模具过程中，不会干扰第一压力控制区。
2、本发明，设置有柱塞式压力微调结构，相较于传统注塑中只使用熔体泵调压，该结构对压力的调节灵敏，使得聚丙烯熔体的压力稳定，有助于提高产品的质量。
3、本发明，生产发泡材料不添加改性剂，不仅不会影响生产的性能，还利于产品回收再生产。
附图说明
图1为本发明的生产的以气体发泡剂的装置结构示意图。
图2为本发明的生产的在原料中混合非气体发泡剂装置结构示意图。
图3为本发明的生产的装置第二熔体泵采用螺杆的结构示意图。
其中，1、驱动电机；2、料管；3、进料口；4、加热件；5、螺杆；6、充气口；7、混炼区；8、高压区；9、压力传感器；10、第一熔体泵；11、柱塞；12、第一压力控制区；13、第二熔体泵；14、第二压力控制区；15、模具。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图2所示，本发明实施例提供一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置，包括驱动电机1、料管2和模具15，模具5用于片材的成型用，以及和驱动电机1输出端固定连接的螺杆5，螺杆5位于料管2的内部，料管2的内部依次设置有混炼区7、高压区8、第一压力控制区12和第二压力控制区14，混炼区7用聚丙烯和发泡物质的充分混合用，高压区8是将气体压缩并均匀和熔融状态的聚丙烯混合，第一压力控制区12和第二压力控制区14均为使得气体膨胀，完成成核、泡孔增长，第一压力控制区12和第二压力控制区14处均设置有柱塞11，柱塞11的外侧为缸体，柱塞11可在缸体的内部上下滑动，柱塞11上下移动，改变了当前的腔室的容积大小，即在装置工作的过程中，对第一压力控制区12和第二压力控制区14进行微调，使得获得的产品发泡均匀、质量统一。
柱塞11的移动可以由现有的线性移动机构驱动，如液压缸、电动缸等，或者在柱塞11的上端增加弹性件，腔室压力增大，柱塞11上移，腔室压力减小，柱塞11下移，均为平衡腔室中的压力，其工作原理可以类比于溢流阀，具体为当熔体压力上升时，柱塞11后退，腔室有效体积扩大，压力会保持。同样，当熔体压力下降时，柱塞11前进，更加伸入腔室，腔室有效体积下降，压力同样会保持。
料管2的侧壁设置有进料口3，在聚丙烯中加入发泡剂，进料口3靠近驱动电机1。
高压区8和第一压力控制区12之间设置有第一熔体泵10，第一压力控制区12和第二压力控制区14之间设置有第二熔体泵13，第一熔体泵10和第二熔体泵13在物料的转送时，也易于控制前后两个腔室的压力差，但是使用第一熔体泵10和第二熔体泵13，其精度差，增设柱塞11，可以对腔室中的压力进行一步调节。
高压区8、第一压力控制区12和第二压力控制区14均设置有压力传感器9，用于显示并控制腔室中的压力，利用精细化生产，料管2的侧壁分布设置有加热件4，加热件4可以采用现有的电热丝的方式产生热量，位于螺杆5出的加热件4，用于聚丙烯的熔化用，其它部位的加热件4用于辅热保温。
一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产方法，包括以下内容：
聚丙烯材料中混入发泡剂，发泡剂可以是化学发泡剂如AC、小苏打等常，物料从进料口3送入管体1，启动驱动电机1，螺杆5推送物料，同时螺杆5出的温度从进料口3到混炼区7的温度逐步上升，且最高温度不超过220℃，温度在，聚丙烯熔化，并且发泡剂热分解产生气体，在螺杆5的推送下，熔融状态的聚丙烯到达高压区8，且在螺杆5的不断推送下，需要控制高压区8的压力为10～12MPa，使发泡剂分解的气体完全溶解于聚丙烯熔体中，并且保证聚丙烯熔体的不得低于210℃，且在230℃以下；
接着，启动第一熔体泵10，将聚丙烯熔体置于第一压力控制区12，联动柱塞11的移动，控制压力为1～1.5MPa，由于柱塞11的结构，第一压力控制区12中的压力波动在±0.01Mpa以内，压力降低后，发泡剂分解的气体溢出，完成成核、泡孔增长过程，由于还存在高压，气泡增长有限且均匀，温度控制为200～210℃；
然后，启动第二熔体泵13，将聚丙烯熔体置于第二压力控制区14，当前腔室的设置和第一压力控制区12配置一样，温度保持一致，但是压力控制为2～3MPa，第一压力控制区12是为控制成核、泡孔增长的均匀性，第二压力控制区14是将聚丙烯熔体注入模具15中，避免泄压的发生。
最后将聚丙烯熔体注入模具15中，实现发泡片材的生产。
实施例二：
如图1所示，与实施例一的不同之处在于，料管2的侧壁设置有充气口6，不加入发泡剂时，在充气口6泵入发泡用的气体即可，充气口6位于螺杆5的中部，且充气口6靠近混炼区7，生产过程中通过充气口6，泵入发泡气体即可，如氮气、二氧化碳、丁烷、戊烷等。
本实例和实施例一中均未添加改性剂，可以回收片材进行重新生产，且生产的片材性能稳定。
实施例三：
如图3所示，与实施例二的不同之处在于，第二熔体泵13可替换成驱动电机1、料管2和螺杆5，且两根料管2呈垂直布置，可使改变的注塑口的朝向，同时减小装置在长度方向的尺寸。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置，包括驱动电机（1）、料管（2）和模具（15），以及和驱动电机（1）输出端固定连接的螺杆（5），其特征在于：所述螺杆（5）位于料管（2）的内部，所述料管（2）的内部依次设置有混炼区（7）、高压区（8）、第一压力控制区（12）和第二压力控制区（14），所述第一压力控制区（12）和第二压力控制区（14）处均设置有柱塞（11）。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置，其特征在于：所述料管（2）的侧壁设置有进料口（3），所述进料口（3）靠近驱动电机（1）。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置，其特征在于：所述料管（2）的侧壁设置有充气口（6），所述充气口（6）位于螺杆（5）的中部，且充气口（6）靠近混炼区（7）。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置，其特征在于：所述高压区（8）和第一压力控制区（12）之间设置有第一熔体泵（10），所述、第一压力控制区（12）和第二压力控制区（14）之间设置有第二熔体泵（13）。
5.根据权利要求4所述的一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置，其特征在于：所述第二熔体泵（13）可替换成驱动电机（1）、料管（2）和螺杆（5），且两根料管（2）呈垂直布置。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置，其特征在于：所述高压区（8）、第一压力控制区（12）和第二压力控制区（14）均设置有压力传感器（9），所述料管（2）的侧壁分布设置有加热件（4）。
7.一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产方法，其特征在于，包括以下内容：
将物料从进料口（3）送入管体（1），启动驱动电机（1）、第一熔体泵（10）和第二熔体泵（13），以及加热件（4）通电，物料熔化并依次经过混炼区（7）、高压区（8）、第一压力控制区（12）和第二压力控制区（14），最终将物料输送至模具（15），实现发泡片材的生产。
8.根据权利要求7所述的一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产方法，其特征在于：其中所述物料为聚丙烯、发泡剂，且生产过程中充气口（6）封闭。
9.根据权利要求7所述的一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产装置及方法，其特征在于：其中所述物料为聚丙烯，且生产过程中充气口（6）冲入发泡气体。
10.根据权利要求7所述的一种聚丙烯挤出低倍率微孔发泡片材生产方法，其特征在于：所述高压区（7）的温度为210～230℃、压力为10～12MPa，所述第一压力控制区（12）的温度为200～210℃、压力为1～1.5MPa，所述第二压力控制区（12）的温度为200～210℃、压力为2～3MPa。
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