CN115246189A - 一种带除氧功能的通气管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带除氧功能的通气管，用于滚塑成型加工过程中的模具通气，所述的通气管上设有除氧装置，除氧装置内设有具备吸氧功能的颗粒状过滤介质，通气管上设有止进单向阀，所述的通气管进气时，止进单向阀关闭，气体通过除氧装置进入模具；所述的通气管排气时，止进单向阀打开，模具内的气体通过止进单向阀排出。本发明可有效防止滚塑模具冷却过程中空气中的氧气进入模具内部氧化滚塑材料，有效防止滚塑制品出现黄变等性能劣化的问题，提高了滚塑产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及滚塑加工技术领域，尤其是涉及一种带除氧功能的通气管。
背景技术
滚塑成型是制备中空塑料制品的一种加工方式，和其他塑料加工方式，如注塑、挤出、吹塑等不同的是，滚塑成型过程是一种有氧环境下得加工方式，在加工过程中，塑料粉末和模具内空气中的氧气直接接触，发生氧化反应，造成材料黄变、脆化等不良影响。
传统的技术方案是通过在粉末中添加抗氧剂，增加其抗氧化能力，这意味着成本的增加。对于聚丙烯、尼龙等易被氧化的材料，在富氧环境下，抗氧剂的增加也并不能有效阻止氧化反应的发生。
滚塑加工过程简单可分为加热过程和冷却过程，在加工过程中，模具内的空气受热膨胀，多余的空气通过通气管排出模具，当温度达到最高点后对模具进行冷却，冷却过程中，模具内的空气冷却收缩，此时模具外的新鲜空气通过通气管进入模具内平衡压力，因此通气管是滚塑加工中的必要组件。
申请人在研究中发现，塑料粉末在加热过程中，模具内的氧气逐步减少，同时和全体粉末进行接触并快速反应完毕，而塑料粉末本身具有一定的抗氧能力，因此塑料的整体性能基本不受影响。而在冷却阶段，外部空气中的新鲜氧气进入模具内，极易和制品内表面的高温塑料发生氧化反应，造成黄变、脆化等不良现象的发生。因此，有效阻止冷却过程中氧气的进入，是防止滚塑制品黄变等性能劣化的关键。
发明内容
本发明的目的是为解决现有滚塑成型技术中滚塑制品容易出现黄变等导致性能劣化的问题，提供一种带除氧功能的通气管，可以有效地防止滚塑制品出现黄变等性能劣化问题，显著提高滚塑制品的质量。
本发明为解决上述技术问题而采用的具体技术方案是，一种带除氧功能的通气管，用于滚塑成型加工过程中的模具通气，所述的通气管上设有除氧装置，所述的除氧装置内设有具备吸氧功能的颗粒状过滤介质，通气管上设有止进单向阀，所述的通气管进气时，止进单向阀关闭，气体通过除氧装置进入模具；所述的通气管排气时，止进单向阀打开，模具内的气体通过止进单向阀排出。本发明在通气管上设有除氧装置及止进单向阀，在滚塑成型加工过程的加热阶段，通气管的止进单向阀为开启状态，加热的模具内空气通过通气管排出模具；而在滚塑成型加工过程的冷却阶段，模具内空气收缩造成模具内呈负压状态，此时止进单向阀关闭，模具外部空气通过除氧装置进入模具内部，由于除氧装置靠近模具，因此除氧装置内的过滤介质温度较高，空气经过高温状态的过滤介质，空气中的氧气被过滤介质反应吸收，使得进入模具内部的空气基本上为氮气，这样就有效防止了滚塑制品出现黄变等性能劣化的问题。
作为优选，除氧装置内的颗粒状过滤介质为还原铁粉，所述还原铁粉的粒度为20目至30目，30目下的筛余物为零。还原铁粉能够很好地吸收空气中的氧气，采用粒度过大的还原铁粉会导致反应面积太小，除氧能力不足；而采用粒度过小的还原铁粉会导致气体流动不畅，影响通气功能。
作为除氧装置的一种优选结构，除氧装置为设置在通气管上的除氧段，所述除氧段的管壁为双层结构，除氧段的内管壁与外管壁均为透气结构，除氧段的内管外壁与外管内壁之间形成有空腔，所述的还原铁粉填充在空腔内，所述的止进单向阀设置在通气管的进气口处，所述的除氧段的一端紧贴模具壁设置。本方案将除氧装置设置在通气管的管壁处，利用双层管壁之间的空腔设置还原铁粉，这样充分利用了通气管的原有结构，具有通气管的体积小，具有在滚塑模具上设置方便的优点。而除氧段的一端紧贴模具壁设置可以充分利用模具的温度加热还原铁粉，使其起到更好的除氧作用。
作为优选，通气管的内管壁与外管壁均由冲孔网板卷制而成，所述冲孔网板上的冲孔直径为0.4-0.5毫米，所述的冲孔网板的材料为不锈钢或铜。冲孔直径为0.4-0.5毫米，可以确保粒度大于30目还原铁粉不会从冲孔中漏出，同时可以确保气流通畅。
作为除氧装置的另一种可选结构，通气管一侧设有分支管，所述的除氧装置串接在分支管上，所述的分支管与通气管上的止进单向阀并联，所述除氧装置包括两端与分支管连通的容纳腔，所述的还原铁粉填充在容纳腔内，容纳腔与分支管的连接处均设有过滤网，过滤网的网目数大于还原铁粉的粒度目数。本方案将除氧装置设置在通气管主管一侧并联设置的分支管上，利用分支管上设置的容纳腔设置还原铁粉，通气管排气时止进单向阀开启，通气管进气时止进单向阀关闭，气体通过分支管及分支管上的除氧装置进入模具。过滤网的网目数(数值)大于还原铁粉的粒度目数(数值)，确保还原铁粉不会从过滤网中漏出。
作为除氧装置的另一种可选结构，除氧装置连接在分支管上，所述的分支管连接在通气管上的止进单向阀与模具之间，所述除氧装置包括与分支管连通的容纳腔，所述的还原铁粉填充在容纳腔内，容纳腔与分支管的连接处设有过滤网，过滤网的网目数大于还原铁粉的粒度目数，容纳腔远离分支管的一端设有进气孔，进气孔的直径为0.4-0.5毫米。本方案与前述分支管的方案类似，只是在容纳腔的进气端不与通气管的主管连接，采用带有进气孔的开放式结构，进气孔可以设置在容纳腔远离分支管的一端的外周面和/或端面上，这里进气孔的直径为0.4-0.5毫米，可以确保粒度大于30目还原铁粉不会从进气孔中漏出，同时可以确保气流通畅。
作为优选，止进单向阀的开启压力不大于0.03bar。满足温度变化不超过10℃时止进单向阀关闭的要求。
本发明的有益效果是：1.通过止进单向阀控制模具外空气进入模具的方向，使得空气通过具备吸氧功能的还原性铁粉过滤，除去空气中的氧气，防止了滚塑材料在高温下被氧气氧化的可能，提高了滚塑制品的性能；2.本发明不改变原有滚塑加工的技术方案，大大降低了操作难度，易实现工业化操作。
附图说明
图1是本发明带除氧功能的通气管实施例1的一种结构示意图；
图2是本发明带除氧功能的通气管实施例2的一种结构示意图；
图3是本发明带除氧功能的通气管实施例3的一种结构示意图；
图4是本发明冲孔网板的一种结构示意图。
图中：1.通气管，2.除氧装置，3.过滤介质，4.止进单向阀，5.除氧段，6.内管壁，7.外管壁，8.模具壁，9.分支管，10.过滤网，11.进气孔，12.冲孔网板，13.冲孔。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作进一步的说明。
实施例1
在图1所示的实施例1中，一种带除氧功能的通气管，用于滚塑成型加工过程中的模具通气，所述的通气管1上设有除氧装置2，所述的除氧装置内设有具备吸氧功能的颗粒状过滤介质3，本实施例的除氧装置为设置在通气管上的除氧段5，除氧段的一端紧贴模具壁8设置，除氧段的管壁为双层结构，除氧段的内管壁6与外管壁7均为透气结构，通气管的内管壁与外管壁均由冲孔网板12(见图4)卷制而成，所述冲孔网板上的冲孔13直径为0.5毫米，0.5毫米的冲孔直径可以确保粒度大于30目还原铁粉不会从冲孔中漏出，同时可以确保气流通畅。所述的冲孔网板的材料为不锈钢，除氧段的内管外壁与外管内壁之间形成有空腔，所述的颗粒状过滤介质为还原铁粉，所述还原铁粉的粒度为20目至30目，30目下的筛余物为零，还原铁粉填充在内管外壁与外管内壁之间形成的空腔内，除氧段的一端紧贴模具壁设置可以充分利用模具的温度加热还原铁粉，使其起到更好的除氧作用。通气管上设有止进单向阀4，止进单向阀的开启压力不大于0.03bar，满足温度变化不超过10℃时止进单向阀关闭的要求了；本实施例的止进单向阀设置在通气管的进气口处，所述的通气管进气时，止进单向阀关闭，气体通过除氧装置进入模具；所述的通气管排气时，止进单向阀打开，模具内的气体通过止进单向阀排出，通过止进单向阀控制模具外空气进入模具的方向，使得空气通过具备吸氧功能的还原铁粉过滤，除去空气中的氧气，防止了滚塑材料在高温下被氧气氧化的可能，提高滚塑制品的性能。
本实施例使用边长为30cm正方体铁质模具，加入2kg聚乙烯粉末，牌号为镇海炼化R546U，使用本实施例所述的具有除氧功能的通气管，最高模内空气温度230℃，加热时间31min，自然冷却，冷却时间28min。
实施例2
在图2所示的实施例2中，通气管一侧设有分支管9，除氧装置串接在分支管上，所述的分支管与通气管上的止进单向阀并联，所述除氧装置包括两端与分支管连通的容纳腔，所述的还原铁粉填充在容纳腔内，容纳腔与分支管的连接处均设有过滤网10，过滤网的网目数大于还原铁粉的粒度目数，本实施例还原铁粉的粒度目数为20目至30目，过滤网的网目数为40目。
本实施例使用边长为30cm正方体铁质模具，加入2kg聚丙烯粉末，牌号为浙江瑞堂PP352P，使用本实施例所述的具有除氧功能的通气管，最高模内空气温度250℃，加热时间35min，自然冷却，冷却时间30min，其余和实施例1相同。
实施例3
在图3所示的实施例3中，除氧装置连接在分支管上，所述的分支管连接在通气管上的止进单向阀与模具之间，所述除氧装置包括与分支管连通的容纳腔，还原铁粉填充在容纳腔内，容纳腔与分支管的连接处设有过滤网，过滤网的网目数大于还原铁粉的粒度目数，本实施例还原铁粉的粒度目数为20目至30目，过滤网的网目数为40目，容纳腔远离分支管的一端设有进气孔11，进气孔设置在容纳腔远离分支管的一端的外周面和端面上，进气孔的直径为0.5毫米。
本实施例使用边长为30cm正方体铁质模具，加入2kg尼龙6粉末，牌号为浙江瑞堂PA470P，使用本实施例所述的具有除氧功能的通气管，最高模内空气温度240℃，加热时间35min，自然冷却，冷却时间30min，其余和实施例1或实施例2相同。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，使用现有技术的普通通气管，其他均与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例2的区别在于，使用现有技术的普通通气管，其他均与实施例2相同。
对比例3
对比例3与实施例3的区别在于，使用现有技术的普通通气管，其他均与实施例3相同。
按照GB/T 39822-2021《塑料黄色指数及其变化值的测定》测量滚塑制品内表面的黄色指数，按照GB/T 39933-2021《滚塑成型低温冲击试验》测量滚塑制品-40℃下的低温冲击强度，结果如表1所示。
表1：滚塑制品性能测试结果。
| 编号 | 黄色指数 | -40℃低温冲击强度J/mm |
| 实施例1 | 4 | 23 |
| 对比例1 | 16 | 21 |
| 实施例2 | -2 | 17 |
| 对比例2 | 23 | 13 |
| 实施例3 | 20 | 9 |
| 对比例3 | 44 | 7 |
从表1中可以看出，和对比例1～3相比，实施例1-3采用本发明的具有吸氧功能的通气管，滚塑制品的黄色指数大幅下降，冲击强度有所提高，说明本发明的技术方案可行，可防止氧气进入模具内部和塑料发生氧化反应，提升滚塑制品的质量。
本发明在通气管上设有除氧装置及止进单向阀，在滚塑成型加工过程的加热阶段，通气管的止进单向阀为开启状态，加热的模具内空气通过通气管排出模具；而在滚塑成型加工过程的冷却阶段，模具内空气收缩造成模具内呈负压状态，此时止进单向阀关闭，模具外部空气通过除氧装置进入模具内部，由于除氧装置靠近模具，因此除氧装置内的过滤介质温度较高，空气经过高温状态的过滤介质，空气中的氧气被过滤介质反应吸收，使得进入模具内部的空气基本上为氮气，这样就有效防止了滚塑制品出现黄变等性能劣化的问题。
除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种带除氧功能的通气管，用于滚塑成型加工过程中的模具通气，其特征是，所述的通气管（1）上设有除氧装置（2），所述的除氧装置内设有具备吸氧功能的颗粒状过滤介质（3），通气管上设有止进单向阀（4），所述的通气管进气时，止进单向阀关闭，气体通过除氧装置进入模具；所述的通气管排气时，止进单向阀打开，模具内的气体通过止进单向阀排出。
2.根据权利要求1所述的一种带除氧功能的通气管，其特征是，除氧装置内的颗粒状过滤介质为还原铁粉，所述还原铁粉的粒度为20目至30目，30目下的筛余物为零。
3.根据权利要求2所述的一种带除氧功能的通气管，其特征是，所述的除氧装置为设置在通气管上的除氧段（5），所述除氧段的管壁为双层结构，除氧段的内管壁（6）与外管壁（7）均为透气结构，除氧段的内管外壁与外管内壁之间形成有空腔，所述的还原铁粉填充在空腔内，所述的止进单向阀设置在通气管的进气口处，所述的除氧段的一端紧贴模具壁（8）设置。
4.根据权利要求3所述的一种带除氧功能的通气管，其特征是，通气管的内管壁与外管壁均由冲孔网板卷制而成，所述冲孔网板上的冲孔直径为0.4-0.5毫米，所述的冲孔网板的材料为不锈钢或铜。
5.根据权利要求2所述的一种带除氧功能的通气管，其特征是，所述的通气管一侧设有分支管（9），所述的除氧装置串接在分支管上，所述的分支管与通气管上的止进单向阀并联，所述除氧装置包括两端与分支管连通的容纳腔，所述的还原铁粉填充在容纳腔内，容纳腔与分支管的连接处均设有过滤网（10），过滤网的网目数大于还原铁粉的粒度目数。
6.根据权利要求2所述的一种带除氧功能的通气管，其特征是，所述的除氧装置连接在分支管上，所述的分支管连接在通气管上的止进单向阀与模具之间，所述除氧装置包括与分支管连通的容纳腔，所述的还原铁粉填充在容纳腔内，容纳腔与分支管的连接处设有过滤网，过滤网的网目数大于还原铁粉的粒度目数，容纳腔远离分支管的一端设有进气孔（11），进气孔的直径为0.4-0.5毫米。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种带除氧功能的通气管，其特征是，止进单向阀的开启压力不大于0.03bar。
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