CN1864980A - 将作为发泡剂或添加剂提供的流体来渗透聚合物的设备 - Google Patents

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Abstract

提供了用流体(7)来渗透聚合物(2)熔体的设备(1)。此流体可为发泡剂或添加剂。用发泡剂渗透特别是用于由注射模塑机来制造发泡型部件。渗透机体(10)包括熔体通道(50)和输入流体的通道系统(70)。导入此系统的流体为透气材料(5’)特别是为烧结金属与引入熔体通道的熔体(2’)分开。此渗透机体包括多个例如分别从单件或透气材料上通过涂料制成的熔体通道。各熔体通道在入口(50a)与出口(50b)间内表面上有开也，且有在熔体流中的静态混合器以促进扩散的流体在其中分布。(图1与3)。

Description

将作为发泡剂或添加剂提供的流体来渗透聚合物的设备
技术领域
本发明涉及依据权利要求1的前序部分的用来将作为发泡剂或添加剂提供的流体来渗透聚合物的设备，还特别涉及到应用此设备借助注射模塑机的挤出或作为模塑制件来制造发泡聚合物。
背景技术
注射模塑法与相应的设备已描述于DE-A-19853021中，用它能制造发泡聚合物的模塑制件。所公开的设备包括传统的注射模塑机，用它能把物理发泡剂(例如氮、二氧化碳、水)经气体计量系统引入聚合物熔体中。根据所描述的实施例，上述发泡剂是用在环隙通道中流动的熔体流使此发泡剂与该通道的内表面接触，得以通过扩散使此聚合物能为发泡剂渗透。上述环隙通道是由多孔的烧结金属制的两个空心柱体形成，通过通道的壁部能在大的界面上以均匀气态形式引入发泡剂。由烧结金属制的这种设备在下面称之为渗透机体。
包括此已知设备的两个空心柱体的渗透机体存在这样的缺点：必须为这种设备提供很大的体积。若是将渗透的聚合物熔体流量加大S倍(按比例扩大S倍)，则此渗透体的直径基本上是随S成线性地增加；另一方面，此体积则随S按平方增加(在此设备中，环隙通道的长度不变)。最好是使此体积的增加不太显著，如若可能，只随倍数S作线性地增加。换言之，此设备的渗透容量应尽可能与渗透机体的体积成正比。
发明内容
本发明的目的在于提供这样一种用于渗透聚合物熔体的设备，此设备的渗透机体最好在其结构上要考虑到熔体流量的增大。与此同时，供此渗透机体用的体积则应尽可能地小，而此渗透容量则应对应于将增加的熔体流量而增加。上述目的可通过权利要求1所限定的设备实现。
给上述设备提供了用于渗透聚合物熔体的流体。此种流体可以是发泡剂或添加剂。进行发泡剂的渗透是特别用于制造发泡形部件的。渗透机体包括用于供给流体的熔体通道和通道系供给到此系统中的流体是同由透气材料特别是烧结金属输送到此熔体通道中的熔体流相分开的。上述渗透机体包括许多熔体通道，它们分别是由单一的透气材料坯件上取下材料而制成的。各个熔体通道在进口与出口之间内表面上具有开孔，便于渗透。
这种熔体通道可以包括静态混合器以促进扩散的流体在熔体流中的分布。
上述熔体通道的长度可以相对于剖面形状与渗透方法确定，这些熔体通道可以于渗透体中分布成，使得渗透容量正比于此渗透机体的体积，从而实现所提出的目的。下面描述的各实施例至少是近似地表明了这种比例性。
从属权项2-9涉及到本发明的设备的有利实施形式。这种设备的应用则是权利要求10的主题。
附图说明
下面借助附图阐述本发明，附图中：
图1示意地表明用于渗透聚合物熔体的设于塑化装置头部的设备；
图2示明带有液压或气动针阀驱动装置的针阀封闭式注嘴；
图3示明本发明的由七段组成的渗透机体的剖面图；
图4是图3的渗透机体的分段侧视图；
图5示明此渗透机体-具体实施形式的一段；
图6是图5的段在通道入口区中的纵剖图；
图7示明此渗透机体又一实施例；
图8示明具有扇形的另一种段的横剖图。
具体实施方式
图1示意地表明用于渗透熔体2’的流束的设备1，它设于塑化装置20内，在此塑化装置中初始为粒状的聚合物用螺筒塑化同时被加热，这样地再形成熔体1’的流束。在熔体2’的流束已取得渗透机体10中的流体7后，已渗透的熔体2”便通过可以包含一静态混合器的中间件进入封闭式机构4。此封闭机构最好是图2所示的针阀封闭式注嘴4。针阀4的注嘴42为液压或气动工作介质保持于封闭位置，此种流体工作介质例如是压缩的超临界的气体。同样的流体气体7可以同样用作这种渗透聚合物熔体的工作流体介质。如果熔体2’的流束的压力超过此流体工作介质所确不定期的最大压力，则被渗透的流体2”会在此封闭式机构4的尖端40处排出。此尖端40与一未图示注射模塑机连接，用这种模塑机例如可以制成发泡形式的部件。
使熔体2’的流束于设备1的渗透机体10内渗透的流体7是一种发泡剂或添加剂。这类添加剂的例子有染料、药剂、防火剂或是带起反应的模塑成分的交联剂。此种添加剂通过连接件17进到设备1内，并在其中分配到用于送进流体的通道系统内。渗透机体10置于一包括盖11、底座12与机壳13的室内。它具有在所述设备1内的环隙形熔体通道还包括上述通道系统。此系统的通道经透气材料即烧结金属与熔体通道相分开。
图2所示的封闭形式机构4包括液压或气动的针阀驱动器4a，可将针阀42压到阀座42a之上用来封闭注嘴41。流体工作介质经由通道式连接件46a给活塞44上施加一闭合压力。此活塞可在气缸45内往复运动并通过杆43与针阀42刚性连接。此流体工作介质在闭合运动中通过第二连接通道46b从气缸45排出。密封件47阻止聚合物熔体2”进到此气缸内。若是在熔体内存在不希望有的压力积聚，则此封闭式机构4会被动地打开而能减压。(当通过连接通道46b加压时也可主动打开而经由连接通道46a释放压力)。
依据本发明，此渗透机体10包括多个熔体通道。这些熔体通道例如分别是通过从透气材料的单一坯件上除去材料而制成的。材料的除去特别可由火花腐蚀进行，使得各熔体通道在入口同样在出口之间的内表面上有许多开孔。这些开孔便于熔体2’的流束为压入此透气材料的孔内的流体7渗透，此多孔的渗透机体10也可由不需显著除去材料的成形法制造，例如将金属粉末压成含有通道的素坯，最好加以烧结并在必要时精加工。这种熔体通道可以包含静态搅拌器，用以改进已带入熔体2’流束内的流体的分布。
所有的熔体通道在形状与结构上，特别是在相对于输入流体的通道系统所取的布局而言，要形成大致相同或是一致，以使各个熔体通道中的熔体2’的流束能够接收到相同量的流体7，相对于质量计算来说，至多允许10％的偏差而特别最好是1％的偏差。这适用于例如图3与4所示的渗透机体10。若是所有的熔体通道具有相同的设计，则设备1的渗透容量便正比于熔体通道数，而要是分布是均匀的还正比于渗透机体的体积。在所述实施例中，熔体通道是均匀分布的。
图3示明本发明的渗透机体10的横剖面，它包括许多段5。各个段5都是由透气材料5’形成的管件，它们的内隙形成一空腔，起到熔体通道50的作用，空腔之内设有静态混合器6。段5以省空间方式设于机壳13中。相邻段5之间存在间隙，这种间隙形成了用来输入流体7的通道系统的一部分。它们由分隔件8独立地保持，这些分隔件还可附带地用作渗透机体10的机械增强件。在图示的这个例子中，分隔件以支柱方式形成，在各个情形下都是通过对金属带进行成形加工制造。图4以侧示图示明了一个这样的分隔件8。用到了多个分隔件8而每个分隔件再好按不同取向设置。从图3可以看到共有六个可能的取向。若是这些分隔件8沿通道方向紧邻设置，它们能对段5发挥最大的支承效果，但段5的透气材料5在机械上并非十分稳定的。要是出现故障致流体压力剧降，就会使未被支承的段5破裂。
图5示明渗透机体10一特殊实施形式的段5。图6示明上述段5的一纵剖面(沿图5的VI-VI线)，于剖面中示明了此通道入口区域中的一部分，包括盖11与机壳13。存在着不同种类的通道：(a)中央的通道形空腔，即管形段5的内隙、(b)包括透气材料5’的管壁中的熔体通道50以及(c)连续通道72。连接通道72的中央空腔71是通道系统70用于输入流体7的部分。熔体通道70具有圆形剖面，这种剖面各由一个出口剖面50b与一入口剖面50a相连。它们相对于中央空腔71的轴线稍稍倾斜，而且形成一个用于入口剖面50a区域中连接通道72的空间。在熔体通道50中没有设置静态混合器。这些熔体通道50可以沿一个方向排列且平行于上述轴线。在这种情形下，最好于盖11中形成中央空腔对另一通道系统70的连接，如图6中的点划线72’所示。
熔体通道50通过熔体分配器或收集器在它们的入口区与出口区相互连接，由此而形成并联。盖11由两个层111与112组成(底12也是如此)，借此可使导向结构113于这些层111、112内工作，用于分配(或在底12中用于收集)熔体2’的流量。导向结构113所取的形状要有利于流动，以使在熔体2’的流动中不会形成滞留区。熔体通道50’的入口区与出口区例如也可取漏斗形(未图示)，以使它们具有有利于流动的形式。
当要于渗透机体10的表面上形成开孔，特别是要在熔体通道50的内表面上制造开孔时，最好是由火花腐蚀进行除料。在所选择的位置上用卷屑器可以形成一个至少是部分开孔的罩。在这种结构中可另设涂层作进一步密封以及在必要时用作增硬目的。在段5的与盖11或底12接触的端壁处进行上述处理是有利的。连接通道72可以用卷屑扩孔法形成，因为这种通道72不必要有任何开孔。
全部或部分段5形成一致的结构。这种段5是柱形或锥形的，而段5的剖面最好为圆形或六角形的。渗透体10的另一实施形式示于图7，其中的所有六角形剖面段5作规则排列，取蜂窝结构的对称形式。只有一个熔体通道50的剖面较小的段5*则在不能为蜂窝结构充填的机壳13处填充渗透体10外区中的间隙。开有狭缝形剖面的熔体通道50则分别围绕一中央空腔71’设于六角形剖面段5中，此中央空腔71’形成通道系统70的借助连通件(示图示)输入流体的部分，而在另一方面也取通道状形式且与熔体通道50平行地设置。段5、5*间的狭缝形间隙构成了通道系统70的用于输入流体的另一部分，通过分隔件8(图7中未示明)作独立地保持，同于图3的实施形式。
图3与7的渗透机体10表明出沿熔体2’的流动方向的中心轴线。各个段5形成围绕中心轴线的规则对称结构。这结段5特别是围绕一中央部件设置，而此中央部件本身又可以是一个段5、充填体或也可以是针阀封闭式注嘴4的驱动装置4a，见图2。
段5的剖面也可以为圆的扇形，特别是圆的钝头扇形，其中扇形梢已失去，见图8。取代去掉的扇形梢的是另一中央部件，例如可以设置针阀封闭式注嘴40弯曲地相连的透气材料5’的壁部以及这些壁部之间的小道形成了段5。这些小道是通道系统70用来输入流体7的部件。熔体通道50沿一个方向排列成链状，两两分隔开大的相等空隔。图8中示明的三个段5联合形成渗透机体10。这种段的个数显然也可以是两个或多于三个。在极端情形，渗透机体10如是单件式的，只包括一个部件。
本发明的设备1的最佳用途是用作为流体7的物理发泡剂来渗透熔融聚合物2，亦即用来在注射模塑机(见图1)制造中制造泡沫形部件。在其他用途中，流体7是一种添加剂，可用于另一种目的，例如用于将聚合物2着色。

Claims (10)

1.用来由作为发泡剂或添加剂的流体(7)渗透聚合物(2)的熔体特别是用来由注射模塑机来制造异形模塑件的设备(1)，其中的渗透机构(10)包括熔体通道(50)和用来输入流体的通道系统(50)，导入此系统中的流体是由透气材料(5’)特别是烧结金属与引入此熔体通道中的熔体(2’)的流束相分开，其特征在于：上述渗透机体包括许多由上述透气材料这样制成的许多熔体通道，使得各个熔体通道在入口与出口(50a、50b)之间的内表面上具有能用于渗透的孔口，其中的熔体通道特别是分别从单件式的透气材料上通过除料方式制成，或者此渗透体是由成形工艺制成，而其中只是在精加工情形才需进行除料处理，同时上述熔体通道可以包含静态混合器用来促进扩散的液体在熔体流中分布。
2.权利要求1中的设备，其特征在于：该熔体通道(50)通过熔体分布器或收集器相互连接于入口区与出口区中，而且该渗透体(10)是设在一包括盖(11)、底(12)与机壳(13)的室内，同时在此盖、底和/或在该渗透机体上形成了导向结构(113)，用以便于流动即避免熔体流中的滞留区来分布或收集熔体。
3.权利要求1或2中的设备，其特征在于：所有的熔体通道(50)在形状与结构上，尤其是相对于用来输入流体的通道系统(70)，要形成为大致体一致或是相同，以使相同量的流体(7)在按质量计算时为熔体(2’)的流量所取走的量至多有10％的偏差，特别最好是具有1％的偏差。
4.权利要求1-3任一项中的设备，其特征在于，当于渗透机构(10)的表面上制造开孔特别是当在通道内表面上形成开孔时是通过火花腐蚀进行除料处理，同时可通过切屑加工处理于所选择的部位上产生出至少是部分开孔的罩，而为了进一步密封以及在必要是为了增硬还可另加涂层。
5.权利要求1-4任一项中的设备，其特征在于：所述渗透机构(10)是由许多段(5)形成，而各个段包括至少一个熔体通道(50)最好是多个熔体通道。
6.权利要求5的设备，其特征在于：所有的或多个所述的段(5)是以一致方式形成，而这些段是柱形的或锥形的，这种段的剖面最好是圆形或六角形的或者取圆的扇形形式，特别是取圆的钝头扇形即其中的扇形梢被除去。
7.权利要求5或6的设备，其特征在于：至少是大部分段(5)包含有通过通连件(72)用来输入流体的构成通道系统(70)的部件的空腔(71)，这些空腔最好构成类似通道形状且与熔体通道(50)平行，同时在这些段之间最好存在间隙而这些间隙则形成用于输入流体的通道系统的一部分，这些间隙则由分隔件(8)保持为独立的，而上述分隔件还特别可另用作对渗透体(10)作机械增强的支承件。
8.权利要求5至7任一项中的设备，其特征在于：上述渗透机体(10)具有沿熔体(2’)流向的中心轴线，而所述段(5)则形成相对于此中心轴线为规则的特别是对称的结构。
9.权利要求5-8任一项中的设备，其特征在于：所述的段是围绕一中心部件排列，而此中心部件是一充填体或是针阀封闭式注器的可由压缩工作气体动作的驱动装置，其中前述用作渗透聚合物熔体的流体特别可以用作这种工作气体。
10.权利要求1-9任一项中设备的应用，其特征在于：发泡的聚合物体是通过注射模塑机中挤压或作为模塑成形件而制成的，其中的流体是物理发泡剂，特别是气体最好为CO2、N2、空气、惰性气体、水蒸汽或至少这样两种气体的混合物，或者这种流体是一种添加剂即染料、药剂、工艺辅助剂如防粘连添加剂、防火剂或是带起反应的模塑成分的交联剂。
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