CN114179240A - 一种微发泡注射熔体混合装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及塑料成型机技术领域，特别是涉及一种微发泡注射熔体混合装置：包括料筒、螺杆、连通管、控制阀、超临界流体注入混合部、熔体泵、静态混合器和单向阀，螺杆以旋转且往复运动的结构形式设置在料筒内，料筒前端侧壁依次开设有熔体进口和熔体出口，熔体进口和熔体出口依次通过连通管、控制阀、超临界流体注入混合部、熔体泵、静态混合器和单向阀相连通；熔体进口和熔体出口之间的料筒内以滑动方式设置有截止圈，截止圈以固定方式套设在螺杆上；将料筒内的熔体引出并与超临界流体混合，并通过各个部件的共同作用形成聚合物/超临界流体均相体系，避免了在料筒内混合不均匀且需要较复杂结构来实现的现状，且本发明维修简单。

Description

一种微发泡注射熔体混合装置

技术领域：

本申请涉及塑料成型机技术领域，特别是涉及一种微发泡注射熔体混合装置。

背景技术：

微发泡注射成型是注射成型的特殊工艺，是将超临界流体如CO2或N2通过高压注入装置注入到熔融的熔体如PP、PE当中，混合有超临界流体的熔体再注入到模具型腔中后，经过压力释放，形成微小的泡孔，从而起到减轻制品重量，降低内应力、减少制品变形等作用。

目前有以下两种方式将超临界流体注入到熔体中：

第一种是在料筒外部特定位置直接加注超临界流体，通过外置的特定装置间歇式注入，结构较为复杂，且该方法不能保证发泡大小的均匀，超临界流体与熔体混合效果较差；

第二种是螺杆中设置有气道，并在均质段圆周表面设置有若干与气道相通的微孔，通过微孔将气道内的超临界气体排出与熔体混合，解决了发泡大小均匀的问题，但是该方式是在旋转的螺杆内注入超临界流体，就需要利用一套复杂的结构来满足其气密性要求，再利用螺杆自身旋转进行混合；虽然具有一定的效果，但是效果并不理想，且维修困难，不能满足高质量产品的需要

发明内容：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种微发泡注射熔体混合装置，解决的技术问题是：超临界流体与熔体混合不均匀，造成发泡在产品中不均匀，对产品质量、性能产生重要影响。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种微发泡注射熔体混合装置，包括料筒、螺杆、连通管、控制阀、超临界流体注入混合部、熔体泵、静态混合器和单向阀，螺杆以旋转且往复运动的结构形式设置在料筒内，料筒前端侧壁依次开设有熔体进口和熔体出口，熔体进口和熔体出口依次通过连通管、控制阀、超临界流体注入混合部、熔体泵、静态混合器和单向阀相连通；熔体进口和熔体出口之间的料筒内以滑动方式设置有截止圈，截止圈以固定方式套设在螺杆上。

进一步地，超临界流体注入混合部包括注入块，注入块内开设有流道，注入块侧壁上开设有连通流道的注入口A，流道内设置有用于将超临界气体均匀分散到熔体内的混合帽。

进一步地，混合帽与流道以滑动方式间隙配合，且能够控制注入口A的开合，注入口A靠近流道的一端设置有密封环。

进一步地，混合帽包括帽体和呈中空圆环结构的帽身，帽身和帽体以固定方式相连，帽身外壁与流道侧壁间隙配合，且帽身外壁上开设有与注入口A配合的注入口B；帽身内壁均匀开设有若干注射口；帽体上均匀设置有若干通孔。

进一步地，注射口沿熔体流动方向冲斜设置；若干注射口沿帽身内壁周向螺旋设置。

进一步地，身外壁上部以固定方式对称设置有滑块，流道侧壁上开设有供滑块滑动的滑槽，滑块与滑槽上壁或下壁之间连接有弹簧。

本发明的有益效果是：

通过在料筒前端侧壁设置连通管、控制阀、超临界流体注入混合部、熔体泵、静态混合器和单向阀，将料筒内的熔体引出并与超临界流体混合，并通过各个部件的共同作用形成聚合物/超临界流体均相体系，避免了在料筒内混合不均匀且需要较复杂结构来实现的现状，且本发明维修简单，并不需要对设备主体进行拆卸；

由于在注入块内的流道内设置混合帽，将超临界流体通过帽身内壁上的注射口细化后，均匀分散到熔体当中，既能保证泡径大小均匀，又利用注射口10的冲斜结构且若干注射口沿帽身92内壁周向螺旋设置，能够将超临界熔体与熔体形成旋流结合，结合效果更好；混合物再一次经过帽体上通孔的挤压，产生合流，使其充分混合；混合帽还能控制注入口A的关闭与打开，二者联动，利用简单结构替代了现有间歇式注入结构，简化了设备，节省了资金，还能够避免间歇式注入结构一些常见的密闭性问题；

通过熔体泵对混合物啮合加压，熔体在螺杆2的推力及熔体泵6的压力共同作用下，将熔体吸入一侧的支路，且能够对混合物通过齿轮啮合进一步均化，一举两得。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明打开控制阀、部分剖面结构示意图；

图3是本发明关闭控制阀、部分剖面结构示意图；

图4是本发明结构图3中所示A放大结构示意图；

图5是本发明混合帽剖面结构示意图。

图中：

1、料筒，2、螺杆，3、连通管，4、控制阀，5、超临界流体注入混合部，51、注入块，52、流道，53、注入口A，54、密封环，6、熔体泵，7、静态混合器，8、单向阀，9、混合帽，91、帽体，92、帽身，93、注入口B，10、注射口，11、熔体进口，12、熔体出口，13、截止圈，14、通孔，15、滑块，16、滑槽，17、弹簧。

具体实施方式：

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，现在将参考附图和以下实施例对本发明进一步详细描述，以便公众更好地掌握本发明的实施方法，本发明具体的实施方案为：

一种微发泡注射熔体混合装置，其特征在于：包括料筒1、螺杆2、连通管3、控制阀4、超临界流体注入混合部5、熔体泵6、静态混合器7和单向阀8，螺杆2以旋转且往复运动的结构形式设置在料筒1内，料筒1前端侧壁依次开设有熔体进口11和熔体出口12，熔体进口11和熔体出口12依次通过连通管3、控制阀4、超临界流体注入混合部5、熔体泵6、静态混合器7和单向阀8相连通，连通管3通过螺栓与熔体进口11处的料筒1侧壁相连，单向阀8通过螺栓与熔体出口12处的料筒1侧壁相连，当本装置出现故障时，只需要卸下两处的螺栓就能够对本装置进行维修，不需要对设备本身进行拆卸，简化了维修方式；熔体进口11和熔体出口12之间的料筒1内以滑动方式设置有截止圈13，截止圈13以固定方式套设在螺杆2上，这样熔体就能够进入料筒1一侧的旁路，还能够防止混合物倒流。

超临界流体注入混合部5包括注入块51，注入块51内开设有供熔体通过的流道52，注入块51侧壁上开设有连通流道52的注入口A53，流道52内设置有用于将超临界气体均匀分散到熔体内的混合帽9，混合帽9与流道52以滑动方式间隙配合，且能够控制注入口A53的开合，混合帽9包括帽体91和呈中空圆环结构的帽身92，帽身92和帽体91以固定方式相连，帽身外壁与流道52侧壁间隙配合，且帽身外壁上开设有与注入口A53配合的注入口B93，帽身92外壁上部以固定方式对称设置有滑块15，流道52侧壁上开设有供滑块15滑动的滑槽16，滑块15与滑槽16上壁或下壁之间连接有弹簧17；熔体在螺杆2的推力及熔体泵6的压力共同作用下，在流道52内流动，进而推动混合帽9克服弹簧17的力沿熔体流动方向移动，进而将注入口B93与注入口A53对准；注入口A53靠近流道52的一端设置有密封环54，防止超临界流体直接进入流道52。

帽身92内壁均匀开设有若干注射口10，超临界流体通过注射口10细化均匀的喷射到熔体中，注射口10 沿熔体流动方向设置成冲斜结构，且若干注射口10沿帽身92内壁周向螺旋设置，利用这种结构形式，在注射口10内喷出的超临界流体沿帽身92内壁运动，形成旋流，更易于与熔体结合；帽体91上均匀设置有若干通孔14，混合物通过通孔14的合流挤压，使混合物均化性更好。

本发明的工作原理与工作过程如下：如图2所示，控制阀4打开，截止圈13位于熔体进口11左侧，熔体由于螺杆2旋转推力及熔体泵6的压力，作用下，熔体由熔体进口11进入连通管3，进而由连通管3通过控制阀4进入超临界流体注入混合部5，此时，熔体推动混合帽9克服弹簧17的拉力或压力移动，进而注入口B93与注入口A53对准，使超临界流体注入帽身92的内部，帽身92的内部的超临界流体通过注射口10喷出与熔体混合，超临界流体与熔体经过通孔14，再一次受到挤压进而均化程度更高，混合物继续通过熔体泵6，在熔体泵6内受到齿轮的啮合加压，进一步通过静态混合器7，使得最开始未与超临界流体混合的熔体混合，整体形成聚合物/超临界流体均相体系，进而经单向阀8通过熔体出口12进入截止圈13左侧的料筒1。

如图3所示，关闭控制阀4，熔体不在流动，混合帽9由于不在受到熔体流动的推力，弹簧17将混合帽9复位，利用帽身92侧壁将注入口A53封堵；推动螺杆2向左侧喷嘴处旋转运动，单向阀8关闭，保护熔体泵免于在高压下受损，混合物通过螺杆2的推力喷出。

在对本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“左下”、“右上”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是，受益于上面的描述，本技术领域的技术人员应该明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其他实施例。

Claims (6)

1.一种微发泡注射熔体混合装置，其特征在于：包括料筒（1）、螺杆（2）、连通管（3）、控制阀（4）、超临界流体注入混合部（5）、熔体泵（6）、静态混合器（7）和单向阀（8），螺杆（2）以旋转且往复运动的结构形式设置在料筒（1）内，料筒（1）前端侧壁依次开设有熔体进口（11）和熔体出口（12），熔体进口（11）和熔体出口（12）依次通过连通管（3）、控制阀（4）、超临界流体注入混合部（5）、熔体泵（6）、静态混合器（7）和单向阀（8）相连通；熔体进口（11）和熔体出口（12）之间的料筒（1）内以滑动方式设置有截止圈（13），截止圈（13）以固定方式套设在螺杆（2）上。

2.根据权利要求1所述的一种微发泡注射熔体混合装置，其特征在于：超临界流体注入混合部（5）包括注入块（51），注入块（51）内开设有流道（52），注入块（51）侧壁上开设有连通流道（52）的注入口A（53），流道（52）内设置有用于将超临界流体均匀分散到熔体内的混合帽（9）。

3.根据权利要求2所述的一种微发泡注射熔体混合装置，其特征在于：混合帽（9）与流道（52）以滑动方式间隙配合，且能够控制注入口A（53）的开合，注入口A（53）靠近流道（52）的一端设置有密封环（54）。

4.根据权利要求2或3所述的一种微发泡注射熔体混合装置，其特征在于：混合帽（9）包括帽体（91）和呈中空圆环结构的帽身（92），帽身（92）和帽体（91）以固定方式相连，帽身（92）外壁与流道（52）侧壁间隙配合，且帽身（92）外壁上开设有与注入口A（53）配合的注入口B（93）；帽身（92）内壁均匀开设有若干注射口（10）；帽体（91）上均匀设置有若干通孔（14）。

5.根据权利要求4所述的一种微发泡注射熔体混合装置，其特征在于：注射口（10）沿熔体流动方向冲斜设置；若干注射口（10）沿帽身（92）内壁周向螺旋设置。

6.根据权利要求4所述的一种微发泡注射熔体混合装置，其特征在于：帽身（92）外壁上部以固定方式对称设置有滑块（15），流道（52）侧壁上开设有供滑块（15）滑动的滑槽（16），滑块（15）与滑槽（16）上壁或下壁之间连接有弹簧（17）。

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