TWI631001B - Processing method for generating microbubbles in a polymer by using a forming machine - Google Patents

Abstract

一種利用加工成形機於聚合物內產生微氣泡之加工方法，主要是將一微氣泡產生元件安裝在一適當位置，如模具、輸送螺桿或料管，使微氣泡產生元件之一多孔部能夠確實插入流體聚合物內，藉此在高壓高溫氣體通過微氣泡產生元件之多孔部後所產生的微氣泡就可以跟流體聚合物之間充分且均勻地混合在一起，待冷卻之後即能得到具有良好發泡效果的產品。

Description

利用加工成形機於聚合物內產生微氣泡之加工方法

本發明與發泡技術有關，特別是指一種利用加工成形機於聚合物內產生微氣泡之加工方法。

一般來說，聚合物的發泡方式大致上可以區分成以下三種類型：第一種類型為機械發泡，主要是藉助機械的強烈攪拌，使氣體均勻地混入聚合物內來形成氣泡，第二種類型為物理發泡，主要是利用物理發泡劑在聚合物內所產生的物理變化來形成氣泡，第三種類型為化學發泡，主要是利用化學發泡劑在受熱之後所分解釋放出的氣體來促使聚合物的內部形成氣泡。

有別於前述三種方式，如先前有中華民國公告第I233877號專利案是在輸送螺桿內埋設一氣體輸送管，再於輸送螺桿之前端裝設多數個微孔透氣塊，當加壓氣體進入氣體輸送管內之後會透過一電熱器進行間接加熱，在經過高溫加熱之後再由各微孔透氣塊將氣體輸出至流體聚合物內，使氣體隨著輸送螺桿之攪拌而與流體聚合物混合在一起，最後再注入一模具內，如此即能達到在聚合物內形成氣泡的效果。

然而在前述專利案中，微孔透氣塊是埋設於透氣孔當中且與輸送螺桿之表面之間大致上呈現相互齊平的狀態，也就是說，微孔透氣塊只能接觸到流體聚合物之表面而無法伸入流體聚合物之內部，所以在輸 出氣體的過程中沒有辦法讓氣體能夠充分地與流體聚合物進行混合，導致後續在聚合物內所形成的氣泡會產生不均勻的問題。

本發明之主要目的在於提供一種利用加工成形機於聚合物內產生微氣泡之加工方法，其能增加氣體與聚合物之間的混合效果，以提升微氣泡分布在聚合物內的均勻程度。

為了達成上述目的，本發明第1實施例之加工方法主要是將一微氣泡產生元件安裝於一模具。首先驅動一輸送螺桿將一流體聚合物推送至該模具內，使該流體聚合物被該微氣泡產生元件之多孔部所插設，接著啟動一微氣泡產生裝置來產生一高壓高溫氣體，該高壓高溫氣體在通過該微氣泡產生元件之一多孔部之後會於該模具內產生多數個微氣泡，這些微氣泡會跟進入該模具內之流體聚合物進行混合，如此在冷卻之後即能得到表面光滑且內部發泡的產品。

本發明第2實施例之加工方法主要是將該微氣泡產生元件安裝於一固定座，該固定座介於該輸送螺桿與一模具之間。首先驅動該輸送螺桿推送該流體聚合物，使該流體聚合物流經該固定座之一流道之後被該微氣泡產生元件之多孔部所插設，接著啟動該微氣泡產生裝置來產生該高壓高溫氣體，該高壓高溫氣體在通過該微氣泡產生元件之多孔部之後會於該流道內產生多數個微氣泡，這些微氣泡會跟進入該流道內之流體聚合物進行混合，如此在冷卻之後即能得到表面光滑且內部發泡的產品。

本發明第3實施例之加工方法主要是將該微氣泡產生元件安裝於一固定環，該固定環安裝於該輸送螺桿之前端。首先驅動該輸送螺桿推送該流體聚合物，使該流體聚合部在流動過程中被該微氣泡產生元件 之多孔部所插設，接著再啟動該微氣泡產生裝置將一高壓空氣注入該輸送螺桿之一氣道內，該高壓空氣在沿著該氣道流動的過程中會同時進行加熱，該高壓氣體在完成加熱之後會從該輸送螺桿之氣道進入該微氣泡產生元件，接著在通過該微氣泡產生元件之多孔部之後會產生多數個微氣泡，使該多數個微氣泡能藉由該輸送螺桿之轉動而與該流體聚合物進行混合。

本發明第4實施例之加工方法主要是將一微氣泡產生元件安裝於一料管之一出料端，另外將一液體輸送元件安裝於該料管之一入料端。首先驅動該輸送螺桿推送該流體聚合物，該流體聚合物從該料管之入料端朝該料管之出料端的方向流動的過程中會進行加熱且被該微氣泡產生元件之多孔部所插設，此時可以使用該液體輸送元件對該料管內注入一發泡液體，使該發泡液體跟該流體聚合物進行混合且在流動過程中一起進行加熱，接著啟動該微氣泡產生裝置將一高壓空氣注入該料管之一氣道，使該高壓空氣沿著該氣道流動的過程中同時進行加熱，該高壓氣體在完成加熱之後會從該料管之氣道進入該微氣泡產生元件，在通過該微氣泡產生元件之多孔部之後會於該料管內產生多數個微氣泡，這些微氣泡能藉由該輸送螺桿之轉動而與該流體聚合物進行混合，此外，該發泡液體在流動過程中會因為加熱的關係而逐漸氣化，在氣化之後會於該流體聚合物內產生多數個微氣泡，兩者相互搭配之下即能得到具有良好發泡效果的產品。

10‧‧‧加工成形機

12‧‧‧流體聚合物

14‧‧‧模具

16‧‧‧入口端

20‧‧‧料管

21‧‧‧入料端

22‧‧‧出料端

23‧‧‧氣道

30‧‧‧加熱器

40‧‧‧輸送螺桿

42‧‧‧氣道

44‧‧‧擋止環部

50‧‧‧微氣泡產生裝置

51‧‧‧加壓缸

52‧‧‧儲氣缸

53‧‧‧電熱片

54‧‧‧微氣泡產生元件

542‧‧‧多孔部

55‧‧‧固定座

552‧‧‧流道

56‧‧‧靜態混合器

57‧‧‧固定環

58‧‧‧逆止環

59‧‧‧管路

60‧‧‧液體輸送元件

第1圖為本發明第1實施例之流程示意圖。

第2圖為本發明第1實施例之微氣泡產生裝置的結構平面圖。

第3圖為本發明第2實施例之流程示意圖。

第4圖為本發明第3實施例之結構示意圖，主要顯示逆止環在抵靠於輸送螺桿之擋止環部的狀態。

第5圖類同於第4圖，主要顯示逆止環在脫離輸送螺桿之擋止環部的狀態。

第6圖為本發明第4實施例之結構示意圖。

第7圖為本發明第5實施例之結構示意圖。

第8圖為本發明第6實施例之結構示意圖。

請先參閱第1及2圖，本發明之加工方法是透過一加工成形機來執行，前述加工成形機具有一微氣泡產生裝置50，該微氣泡產生裝置50可以是空氣壓縮機或其他等效之空氣加壓設備，在本實施例中該微氣泡產生裝置50具有一加壓缸51、一儲氣缸52、多數電熱片53，以及多數微氣泡產生元件54，加壓缸51用來增加自外界注入之空氣的壓力，儲氣缸52連接加壓缸51，用來儲存加壓後的空氣，電熱片53裝設於儲氣缸52之外周緣，用以對儲氣缸52所儲存的空氣進行加熱，微氣泡產生元件54連接於儲氣缸52，用以輸出一高壓高溫空氣。此外，微氣泡產生元件54多孔部542的材質可以是金屬、陶瓷或金屬與陶瓷的混合物，在此並不特別加以限定，在本發明第1實施例中，各微氣泡產生元件54安裝於模具14之一入口端16且具有一伸入模具14內之多孔部542。

請再參閱第1及2圖，本發明第1實施例之加工方法包含有下列步驟：

步驟a)：驅動輸送螺桿40將流體聚合物12推送至模具14內，當流體聚合物12流入模具14內之後會被微氣泡產生元件54之多孔部542所 插設。

步驟b)：啟動微氣泡產生裝置50來產生高壓高溫氣體，當高壓高溫氣體在通過微氣泡產生元件54之多孔部542之後會於流體聚合物12內產生多數個微氣泡，這些微氣泡能與進入模具14內之流體聚合物12進行混合，待冷卻之後即能得到具有良好發泡效果之聚合物產品。

請再參閱第3圖，本發明第2實施例之加工方法可以利用押出成形機或射出成形機來執行，在結構上與前述第1實施例的差異在於各微氣泡產生元件54以傾斜方式安裝於一固定座55，固定座55介於輸送螺桿40與模具14之間且具有一流道552供流體聚合物12通過，微氣泡產生元件54具有一伸入至流道552內之多孔部542，藉此，各微氣泡產生元件54所產生的微氣泡能以加壓的方式注入流體聚合物12內，此外，微氣泡產生裝置50更具有一靜態混合器56，靜態混合器56安裝於固定座55之流道552且介於微氣泡產生元件54與模具14之間，用以使微氣泡與流體聚合物12之間能夠順利混合。由上述可知，本發明第2實施例之加工方法包含有下列步驟：

步驟a)：驅動輸送螺桿40推送流體聚合物12，當流體聚合物12流入固定座55之流道552時會被微氣泡產生元件54之多孔部542所插設，接著通過固定座55之流道552之後再注入模具14內。

步驟b)：啟動微氣泡產生裝置50來產生高壓高溫氣體，當高壓高溫氣體在通過微氣泡產生元件54之多孔部542之後會於流體聚合物12內產生多數個微氣泡，接著藉由靜態混合器56讓這些微氣泡能與進入流道552內之流體聚合物12充分混合，待進入模具14進行冷卻之後即能得到具有良好發泡效果之聚合物產品。

請參閱第4圖，本發明第3實施例之加工方法是利用射出成形機來執行，在結構上與前述第1、第2實施例的差異在於各微氣泡產生元 件54以徑向方式安裝於一固定環57，固定環57安裝於輸送螺桿40之前端，而且，各微氣泡產生元件54之多孔部542突出於輸送螺桿40之表面，此外，各微氣泡產生元件54共同連接一空氣壓縮機(圖中未示)而形成微氣泡產生裝置50，而於該輸送螺桿40前端設有一靜態混合器56，由上述可知，本發明第3實施例之加工方法包含有下列步驟：

步驟a)：驅動輸送螺桿40推送一流體聚合物(圖中未示)，使流體聚合物在流動過程中被微氣泡產生元件54之多孔部542所插設。

步驟b)：啟動微氣泡產生裝置50之空氣壓縮機將一高壓空氣注入輸送螺桿40之一氣道42內，使高壓空氣沿著氣道42流動的過程中同時被加熱器30進行加熱。

步驟c)：高壓氣體在完成加熱之後會從輸送螺桿40之氣道42進入微氣泡產生元件54，接著在通過微氣泡產生元件54之多孔部542之後會產生多數個微氣泡，使得這些微氣泡能藉由輸送螺桿40之轉動而與流體聚合物進行混合並且更進一步的可以在混合後射出時再經由該靜態混合器再一次的混合。

另一方面，輸送螺桿40之前端具有一鄰設於固定環57之擋止環部44，且輸送螺桿40之前端套設有一逆止環58，如第5圖所示，當輸送螺桿40開始旋轉進行儲料時，逆止環58會脫離輸送螺桿40之擋止環部44，使料管20內能夠儲存到足夠容納高壓高溫氣體與流體聚合物的容積，當將流體聚合物射出至模具14內的過程中，逆止環58會抵靠於輸送螺桿40之擋止環部44，使流體聚合物不會逆流且可避免微氣泡產生元件54之多孔部542被流體聚合物在高壓射出時所產生之細小分子所阻塞住。

請參閱第6圖，本發明第4實施例之加工方法中是利用一加工成形機10來執行，前述加工成形機10在本實施例中係為押出成形機，其 包含有一料管20、一加熱器30、一輸送螺桿40，該加熱器30裝設於料管20之外周緣，該輸送螺桿40設於該料管20內，在結構上與前述各實施例的差異在於微氣泡產生元件54安裝於料管20之一出料端22且微氣泡產生元件54之多孔部542伸入料管20內，此外，各微氣泡產生元件54共同連接一空氣壓縮機(圖中未示)而形成微氣泡產生裝置50。本發明第4實施例之加工方法包含有下列步驟：

步驟a)：驅動輸送螺桿40推送一流體聚合物(圖中未示)，流體聚合物從料管20之入料端21朝料管20之出料端22的方向流動的過程中會被加熱器30所加熱且被微氣泡產生元件54之多孔部542所插設。

步驟b)：啟動微氣泡產生裝置50之空氣壓縮機將高壓空氣注入料管20之一氣道23內，使高壓空氣沿著氣道23流動的過程中同時被加熱器30所加熱。

步驟c)：高壓氣體在完成加熱之後會從料管20之氣道經由一管路59進入微氣泡產生元件54，接著在通過微氣泡產生元件54之多孔部542之後會產生多數個微氣泡，這些微氣泡即可在輸送螺桿40的旋轉過程中與流體聚合物進行混合。

另一方面，微氣泡產生裝置50更具有一液體輸送元件60，液體輸送元件60安裝於料管20之一入料端21且伸入料管20內，藉此，在前述步驟a)中，使用液體輸送元件60對料管20內注入一發泡液體，讓發泡液體跟流體聚合物進行混合且在流動過程中一起被加熱器30所加熱，當發泡液體在氣化之後即可在流體聚合物內產生多數個微氣泡，這些微氣泡可以配合微氣泡產生元件54所產生微氣泡而讓聚合物產品具有良好的發泡效果。

在此需要補充說明的是，如第7及8圖所示，微氣泡產生元件54與液體輸送元件60不一定要同時設置，可以根據實際需要而設置其中 一個，如第6圖所示為微氣泡產生元件54與液體輸送元件60同時設置，而第7圖所示為僅設置微氣泡產生元件54，第8圖所示則為設置液體輸送元件60而無設置微氣泡產生元件54的狀態，但不論是哪一種設置，兩者所產生的微氣泡都可以讓聚合物產品具有良好的發泡效果，當然以同時設置兩個的方式可以達到最佳化的效果。

綜上所述，本發明之加工方法主要是將微氣泡產生元件54插入流體聚合物內，相較於習用技術可以明顯增加彼此之間的接觸面積，所以進入流體聚合物的氣體量也可以隨之增加，如此即可讓微氣泡能夠均勻地分散於流體聚合物內，進而達到本發明之目的。

Claims (1)

1. 一種利用加工成形機於聚合物內產生微氣泡之加工方法，該加工成形機包含有一輸送螺桿與一微氣泡產生裝置，該微氣泡產生裝置具有一微氣泡產生元件、一固定座、一靜態混合器、一加壓缸、一連接該加壓缸之儲氣缸，以及一貼設於該儲氣缸之電熱片，該固定座介於該輸送螺桿與一模具之間，且該微氣泡產生元件係安裝於該固定座且具有一伸入至該固定座之一流道內的一多孔部，該靜態混合器安裝於固定座之流道且介於該微氣泡產生元件與該模具之間，該微氣泡產生元件連接於該儲氣缸，該加工方法包含有下列步驟：a)驅動該輸送螺桿將一流體聚合物推送至該模具內，使該流體聚合物經過該微氣泡產生裝置之固定座的該流道時而被該微氣泡產生元件之多孔部所插設；以及b)啟動該微氣泡產生裝置來產生一高壓高溫氣體，該高壓高溫氣體在通過該微氣泡產生元件之多孔部之後會產生多數個微氣泡，使該多數微氣泡與進入該模具內之流體聚合物進行混合，而更藉由該靜態混合器讓該多數微氣泡與該流體聚合物充分混合。