CN220808249U - 超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,包括将超临界流体与塑化熔体混合的超临界流体辅助挤出发泡单元、将超临界流体溶解至熔体中形成过饱和均相溶液的动态混合单元、熔体挤出冷却单元、挤出模口组件;超临界流体辅助挤出发泡单元的出料口与动态混合单元的进料端相连接;动态混合单元的出料端与熔体挤出冷却单元的进料口相连接;熔体挤出冷却单元的出料口与挤出口模组件的进料口相连接。本实用新型可连续稳定生产具有表面分布均匀微细孔特征的热熔胶薄膜,赋予热溶胶膜低密度和高透气性的优点;作业流程合理、制造工艺简单、生产过程绿色环保,易于在工业生产中推广应用,属于热熔胶膜挤出成型设备技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及热熔胶膜挤出成型设备,特别涉及超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备。
背景技术
热熔胶膜是一类可直接贴附在被粘接物上,经加热加压即能实现粘合的薄膜状粘合材料,主要包括热塑性聚氨酯(TPU)、聚酰胺(PA)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚烯烃(PO)等。热溶胶膜制造工艺简单、无毒无味、固化迅速,对织物、塑料、橡胶、纸张、金属、陶瓷、玻璃等都具有一定的粘接力,广泛应用于鞋材、服饰、包装、家居建材、汽车内饰、电子封装等领域。
目前,生产热熔胶薄膜的工艺主要包括涂布法、吹塑法和流延法。其中因流延法具有生产效率高、产品品质可靠性好、加工过程的废弃物少、原材料的使用效率高等优点而备受工业界的青睐。流延成型热熔胶膜时,首先将按一定比例配方好的热熔胶原料经挤出机熔融塑化后从挤出口模挤出成薄膜状,然后将挤出的热熔胶膜通过冷却设备进行快速冷却,使其达到所需的机械性能,最后将冷却后的热熔胶膜通过拉伸收卷设备进行卷取便制得热熔胶薄膜成品。尽管挤出流延生产的热熔胶膜机械性能好,且能制备宽幅大的薄膜,但目前挤出流延法所制得的热熔胶薄膜均为无孔膜,存在密度较大和透气性较差等不足,这在一定程度上限制了热熔胶膜在一些对轻质和透气性要求高的高端产品上的应用。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题,本实用新型的目的是:提供一种超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,生产轻质、透气的微细孔热熔胶薄膜。
为了达到上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,包括:将超临界流体与塑化熔体混合的超临界流体辅助挤出发泡单元、将超临界流体溶解至熔体中形成过饱和均相溶液的动态混合单元、熔体挤出冷却单元、挤出模口组件;超临界流体辅助挤出发泡单元的出料口与动态混合单元的进料端相连接;动态混合单元的出料端与熔体挤出冷却单元的进料口相连接;熔体挤出冷却单元的出料口与挤出口模组件的进料口相连接;动态混合单元包括电机、减速机和混合器;电机的输出轴与减速机的输入端连接,减速机的输出轴通过联轴器与混合器的主轴连接;混合器的主轴上分布有混合混炼元件。
作为一种优选,超临界流体辅助挤出发泡单元包括双螺杆挤出机和超临界流体发生与输送系统;超临界流体发生与输送系统与双螺杆挤出机的料筒相接。
作为一种优选,双螺杆挤出机的料筒壁上设置有至少一个超临界流体注入口;超临界流体发生与输送系统包括依次连接的储气罐、气阀、高压计量柱塞泵、溢流阀和单向阀;单向阀的流体出口端通过管道与各超临界流体注入口连接。采用这种结构后,超临界流体介质可为二氧化碳、氮气或两者的混合物,储气罐中的二氧化碳或氮气经高压计量柱塞泵增压转变为超临界状态后以设定的压力和流量经双螺杆挤出机料筒壁上的超临界流体注入口连续地注入至料筒中,在双螺杆挤出机螺杆的剪切、混炼作用下超临界流体快速地与塑化熔体进行混合;随后,在动态混合单元的进一步混合混炼作用下,驱使超临界流体快速扩散并溶解在塑化熔体中,形成过饱和的均相溶液。
作为一种优选,连接单向阀与超临界流体注入口的管道为不锈钢管。
作为一种优选,熔体挤出冷却单元包括单螺杆挤出机和冷却机组;冷却机组包括多台模温机,各模温机均通过管路分别与单螺杆挤出机各段机筒内的冷却孔道连接,以对单螺杆挤出机各机筒段的温度进行独立地精确控制。优选地,模温机中的流体介质为导热油。均相溶液从动态混合单元出料端进入熔体挤出冷却单元后,其温度沿挤出方向逐渐降低,这有利于增强熔体的强度以提高其发泡性能。
作为一种优选,挤出模口组件包括熔体泵和流延挤出机头;熔体泵的输入端与熔体挤出冷却单元的出料口连接,熔体泵的输出端与流延挤出机头的进料口连接。熔体泵可精确地控制熔体的挤出压力和挤出流率,以保证热熔胶薄膜流延挤出过程的稳定。
作为一种优选,流延挤出机头包括上、下两半口模,上、下两半口模之间的接触界面设置有密封元件。采用这种结构后,密封元件可有效避免均相溶液中溶解的超临界流体因流延挤出机头中压力降低而过早地从均相溶液中析出而导致熔体在流延挤出机头中过早发泡。
作为一种优选,密封元件为氟橡胶圈或氟橡胶片。
作为一种优选,熔体挤出冷却单元和挤出模口组件之间设置有静态混合器。采用这种结构后,静态混合器可以使熔体的温度和流速在进入流延挤出机头前得到均化,有利于保证挤出过程的稳定及制品的外观和质量更均匀。
作为一种优选,超临界流体为二氧化碳和/或氮气。即超临界流体介质可为二氧化碳、氮气或两者的混合物。
本实用新型的作用原理如下所述:超临界流体发生与输送系统将超临界状态的二氧化碳和/或氮气以设定的压力和流量连续地注入至双螺杆挤出机的料筒中,在双螺杆挤出机料筒中螺杆的剪切、混炼作用下,超临界流体与塑化熔体不断混合。进一步地,在动态混合单元的作用下,超临界流体在熔体中快速扩散并溶解至熔体中形成过饱和的均相溶液;随后,均相溶液进入单螺杆挤出机,沿挤出方向输运的同时经冷却机组控制其温度沿挤出方向也逐渐降低,使得熔体的强度不断增强以保证溶液始终处于均相状态而不发生相分离;熔体泵以设定的压力和流率将均相溶液泵入流延挤出机头中挤出成一定厚度的薄膜,由于流延挤出机头的上、下两半口模的接触界面设置有密封元件,使得均相溶液的压力在流延挤出机头中始终高于二氧化碳和/或氮气的超临界压力,待高压均相溶液从流延挤出机头模口挤出时,瞬时巨大的压力降使得溶解在均相溶液中的超临界二氧化碳和/或氮气迅速从熔体中析出并逃逸,从而在挤出薄膜的表面形成大量的微细孔洞以得到发泡的热熔胶薄膜制品,大量微细孔洞的存在赋予热熔胶薄膜低密度和高透气性的特点。
本实用新型相对于现有技术及设备具有如下的优点和效果。
(1)本实用新型提供的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,使得生产的热熔胶薄膜表面存在大量的微细孔洞,从而赋予其轻质和透气的优点。
(2)本实用新型提供的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,采用的动态混合单元具有强制混合混炼的作用,可使得超临界流体能快速均匀地分散和溶解在塑化熔体中形成过饱和的均相溶液;此外,流延挤出机头上、下两半口模的接触界面设置密封元件,能有效避免超临界流体从熔体中析出而导致熔体过早发泡。因此,采用本实用新型提供的设备有利于保证热熔胶薄膜表面泡孔尺寸及其分布的均匀性,从而有效提高产品的品质。
(3)本实用新型提供的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备具有作业流程合理、生产过程稳定、制造工艺简单和绿色环保等优点,易于在工业生产中推广应用。
附图说明
图1是本实用新型超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备的结构示意图。
上述各图中标号说明如下:A—超临界流体辅助挤出发泡单元;B—动态混合单元;C—熔体挤出冷却单元;D—挤出模口组件;1—双螺杆挤出机;2—储气罐;3—气阀;4—高压计量柱塞泵;5—溢流阀;6—单向阀;7—电机;8—减速机;9—混合器;10—主轴;11—混合混炼元件;12—单螺杆挤出机;13—模温机;14—熔体泵;15—流延挤出机头;16—热熔胶薄膜发泡制品。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步详细的描述,但本实用新型实施方式不限于此。
图1示出了本实用新型超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,包括超临界流体辅助挤出发泡单元A、动态混合单元B、熔体挤出冷却单元C和挤出模口组件D。超临界流体辅助挤出发泡单元A的出料口与动态混合单元B的进料端相连接,动态混合单元B的出料端与熔体挤出冷却单元C的进料口相连接,熔体挤出冷却单元C的出料口与挤出口模组件D的进料口相连接,挤出口模组件D的出料口挤出热熔胶薄膜发泡制品。
超临界流体辅助挤出发泡单元A包括双螺杆挤出机1和超临界流体发生与输送系统。双螺杆挤出机1的料筒壁上设置有一个超临界流体注入口,超临界流体发生与输送系统包括依次连接的储气罐2、气阀3、高压计量柱塞泵4、溢流阀5和单向阀6。单向阀6的流体出口端通过不锈钢管与双螺杆挤出机1料筒的超临界流体注入口连接。本实施例中选择的超临界流体介质为二氧化碳,储气罐2中的二氧化碳经高压计量柱塞泵4增压为超临界状态后以设定的压力(如15MPa)和流量(如3Kg/h)经双螺杆挤出机1料筒壁上的注入口连续地注入至料筒中与塑化熔体(如TPU熔体)进行混合,在双螺杆挤出机1螺杆的剪切、混炼作用下超临界二氧化碳快速地与塑化熔体混合。
动态混合单元B包括电机7、减速机8和混合器9。电机7的输出轴与减速机8的输入端连接,减速机8的输出轴通过联轴器(图中未示出)与混合器9的主轴10连接,混合器9的主轴10上分布有混合混炼元件11。在双螺杆挤出机1中,超临界二氧化碳与塑化熔体混合后经双螺杆挤出机1的出料口输送至混合器9的进料端。随后,在电机7的驱动下,超临界二氧化碳和塑化熔体在混合混炼元件11的作用下进一步强制混合,驱使超临界二氧化碳快速扩散并溶解在塑化熔体中,形成过饱和的均相溶液。
熔体挤出冷却单元C包括单螺杆挤出机12和冷却机组。冷却机组由多台模温机13组成,各模温机13通过管路分别与单螺杆挤出机12各段机筒内的冷却孔道连接以对单螺杆挤出机12各机筒段的温度进行独立地精确控制。本实施例中,模温机13中的流体介质为导热油。均相溶液从混合器9出料端进入单螺杆挤出机12后,沿挤出方向输送的同时,通过冷却机组控制其温度沿挤出方向逐渐降低,这有利于增强熔体的强度以提高其发泡性能。
挤出模口组件D包括熔体泵14和流延挤出机头15。熔体泵14的输入端与单螺杆挤出机12的出料口连接,熔体泵14的输出端与流延挤出机头15的进料口连接。熔体泵14可精确地控制熔体的挤出压力和挤出流率,以保证热熔胶薄膜流延挤出过程的稳定。流延挤出机头15由上、下两半口模组装而成,上、下两半口模的接触界面设置有氟橡胶片密封元件(图中未示出),密封元件可有效避免均相溶液中溶解的超临界二氧化碳因流延挤出机头15中熔体压力降低而过早地从均相溶液中析出而导致熔体在流延挤出机头中15过早发泡。
为了使熔体的温度和流速在进入流延挤出机头15前得到进一步均化,从而保证挤出过程的稳定及制品的外观和质量更均匀,可在单螺杆挤出机12的出料口和熔体泵14之间额外设置静态混合器(图中未示出)。
本实用新型超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备的工作原理如下所述:超临界流体发生与输送系统将超临界状态的二氧化碳以设定的压力(如15MPa)和流量(3kg/h)连续地注入至双螺杆挤出机1的料筒中,在双螺杆挤出机1料筒中螺杆的剪切、混炼作用下,超临界二氧化碳与塑化熔体不断混合。进一步地,在动态混合单元B的作用下,超临界流体在塑化熔体中快速扩散并溶解至熔体中形成过饱和的均相溶液;随后,均相溶液进入单螺杆挤出机12,沿挤出方向输运的同时经冷却机组控制其温度沿挤出方向也逐渐降低,使得熔体的强度不断增强以保证溶液始终处于均相状态而不发生相分离;熔体泵14以设定的压力(如16MPa)和流率(如100kg/h)将均相溶液泵入流延挤出机头15中挤出成一定厚度的薄膜,由于流延挤出机头15上、下两半口模的接触界面设置有耐高温的氟橡胶密封元件(图中未示出),使得均相溶液的压力在流延挤出机头15中始终高于二氧化碳超临界压力(即7.28MPa),待高压均相溶液从流延挤出机头15模口挤出时,瞬时巨大的压力降使得溶解在均相溶液中的超临界二氧化碳迅速从熔体中析出并逃逸,从而在挤出薄膜的表面形成大量的微细孔洞,进而得到轻质和高透气性的热熔胶薄膜发泡制品16。
除了本实施例提及的方式外,双螺杆挤出机的料筒壁上可设置三个超临界流体注入口,单向阀的流体出口端接入并联的三路管道,各管道接入对应的超临界流体注入口。这些变换方式均在本实用新型的保护范围内。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式,但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,其特征在于,包括:
-将超临界流体与塑化熔体混合的超临界流体辅助挤出发泡单元、-将超临界流体溶解至熔体中形成过饱和均相溶液的动态混合单元、-熔体挤出冷却单元、
-挤出模口组件;
超临界流体辅助挤出发泡单元的出料口与动态混合单元的进料端相连接;动态混合单元的出料端与熔体挤出冷却单元的进料口相连接;熔体挤出冷却单元的出料口与挤出口模组件的进料口相连接;
动态混合单元包括电机、减速机和混合器;电机的输出轴与减速机的输入端连接,减速机的输出轴通过联轴器与混合器的主轴连接;混合器的主轴上分布有混合混炼元件。
2.按照权利要求1所述的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,其特征在于:超临界流体辅助挤出发泡单元包括双螺杆挤出机和超临界流体发生与输送系统;超临界流体发生与输送系统与双螺杆挤出机的料筒相接。
3.按照权利要求2所述的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,其特征在于:双螺杆挤出机的料筒壁上设置有至少一个超临界流体注入口;超临界流体发生与输送系统包括依次连接的储气罐、气阀、高压计量柱塞泵、溢流阀和单向阀;单向阀的流体出口端通过管道与各超临界流体注入口连接。
4.按照权利要求3所述的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,其特征在于:连接单向阀与超临界流体注入口的管道为不锈钢管。
5.按照权利要求1所述的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,其特征在于:熔体挤出冷却单元包括单螺杆挤出机和冷却机组;冷却机组包括多台模温机,各模温机均通过管路分别与单螺杆挤出机各段机筒内的冷却孔道连接,以对单螺杆挤出机各机筒段的温度进行独立地精确控制。
6.按照权利要求1所述的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,其特征在于:挤出模口组件包括熔体泵和流延挤出机头;熔体泵的输入端与熔体挤出冷却单元的出料口连接,熔体泵的输出端与流延挤出机头的进料口连接。
7.按照权利要求5所述的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,其特征在于:流延挤出机头包括上、下两半口模,上、下两半口模之间的接触界面设置有密封元件。
8.按照权利要求7所述的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,其特征在于:密封元件为氟橡胶圈或氟橡胶片。
9.按照权利要求1所述的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,其特征在于:熔体挤出冷却单元和挤出模口组件之间设置有静态混合器。
10.按照权利要求1所述的超临界流体辅助热熔胶薄膜挤出发泡成型设备,其特征在于:超临界流体为二氧化碳和/或氮气。
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