[发明专利]用于生产聚合体泡沫的双螺杆挤压设备及生产方法

说明书

本发明的领域

本发明涉及聚合物加工方法和设备，更具体地，涉及用于生产聚合体泡沫材料的相对旋转双螺杆挤压系统。

本发明的背景

聚合体泡沫材料包含许多空隙，在聚合物基体中也被称为孔眼。通过利用空隙代替固体物质，聚合物泡沫在相同的体积下比实心塑料耗费更少的原料。从而，通过在某些应用中使用聚合物泡沫代替实心塑料，材料成本将会降低。这将通过它们的微孔构造的特点例如孔眼大小，孔眼密度，和孔眼互连性程度有效地表现出来。微孔泡沫(或微孔材料)是一种具有小孔眼尺寸和高孔眼密度的聚合体泡沫材料。

聚合体泡沫材料可以用一些已知的技术生产。例如，在挤压过程中，泡沫状的聚合体材料可以通过把物理发泡剂导入到熔化的聚合物物流中，将发泡剂与聚合物混合，然后在混合物成形时把混合物挤压到大气中而生产出来。暴露到大气环境下导致发泡剂气化，从而在聚合物中形成孔眼。可替换地，在挤压加工中也可以在熔化的聚合物物流中加入化学发泡剂并发生反应，导致在聚合物中形成孔眼的气体产生。

相对旋转双螺杆挤压机包括两个互相啮合的朝相反方向旋转的螺杆，这在处理粉末和容易降解的聚合物材料，如聚氯乙烯(PVC)时，格外有用。在相对旋转的螺杆之间有着精密公差，这促进了在较小剪切力和较短停留时间下聚合物材料有效的下游压出。而且，典型的相对旋转螺杆减少了聚合物材料回流的趋势，通常称为泄流。

虽然上面描述的性质使得相对旋转双螺杆挤压机对于加工对剪切敏感和易于遭受有害降解的聚合物材料来说是令人满意的，但是他们阻碍了物理发泡剂均匀混合和注入挤压机，例如，在某些发泡过程中。特别，较低的泄流限制了聚合物材料在挤压机中的混合程度，这将会妨碍物理发泡剂的完全分散。同样，较低的泄流使得很难在挤压机中部，发泡剂注入具有代表性的地方，保持压力，这样就限制了当某些发泡过程需要的时候将发泡剂在聚合物材料中快速均匀溶解的能力。因此，就申请人所知，相对旋转双螺杆挤压系统，并没有用于有物理发泡剂注入的发泡过程。

因此，对可被用于处理聚合物泡沫，特别是，在加工期间对剪切敏感和易受降解影响的泡沫材料，并且也可以在挤压机中将物理发泡剂和聚合物材料迅速完全地混合的挤压系统，存在着一定的需求。

本发明的简述

本发明提供了一种用于加工泡沫材料的相对旋转双螺杆挤压系统。该系统用来向挤压机中引入物理发泡剂，在聚合物熔体中完全分散发泡剂，并且优选地，在发泡剂注入点下游维持相对高的压力。使用该挤压系统可以生产出高品质的聚合物泡沫，包括微孔泡沫材料。

在一个实施方案中，本发明提供了聚合物加工设备。该加工设备包括带有用来在其中安放双聚合物加工螺杆的套筒的挤压机。该挤压机构造和安排以驱动螺杆相对旋转并且在聚合物加工空间内向下游方向运送聚合物材料。该设备进一步包括与套筒连通并且可与发泡剂源连接用来把发泡剂注入到聚合物加工空间内的聚合物材料中的发泡剂注入口。

在另一实施方案中，本发明提供了一种系统。该系统包括一对构造和安排用以在聚合物加工设备的套筒内相对旋转的双聚合物加工螺杆。每个螺杆包括当螺杆都被置于套筒中时可安置与套筒内的发泡剂注入口连接的发泡剂注入段。

在另一实施方案中，本发明提供的了一种系统。该系统包括一对构造和安排用以在聚合物加工设备的套筒内相对旋转的双聚合物加工螺杆。每个螺杆包括当螺杆都被置于套筒中时可安置在套筒内的发泡剂注入口下游的混合段。

在另一实施方案中，本发明提供了一种方法。该方法包括在带有相对旋转的螺杆的挤压机中向下游方向传送与发泡剂混合的聚合物材料。

连同其它优点一道，本发明提供其中可被导入物理发泡剂的相对旋转双螺杆挤压机。因此，该挤压机可被用于生产聚合物泡沫。该系统利用了相对旋转螺杆构造的优点，例如以较小剪力和较短停留时间有效的压出，这样使得它特别适合于使用剪切敏感和可能降解的材料生产泡沫材料。

此外，在某些实施方案中，该挤压系统被用于生产微孔材料。微孔材料比一般的聚合物泡沫具有更小的孔眼尺寸和更高的孔眼密度。微孔泡沫均匀的孔眼结构产生一些超过一般泡沫材料的优点，其中包括改良的性能和外观。

如本文中所使用的，微孔材料，或微孔泡沫，被定义为有着平均孔眼尺寸小于100微米或孔眼密度小于每立方厘米10⁶个孔眼，最好两者都具备。

如本文中所使用的，孔眼密度是每立方厘米未发泡的固体塑料所拥有的孔眼数量。