[实用新型]一种聚合物微孔发泡注塑成型用螺杆

说明书

技术领域

本实用新型涉及注塑成型螺杆，特别涉及一种聚合物微孔发泡注塑成型用螺杆，用于聚合物超临界流体微孔发泡注塑等对螺杆有特殊要求的注塑机系统中。

背景技术

20世纪80年代，美国麻省理工大学(MIT)的学者首先提出和研制成功了微孔发泡塑料材料。微孔发泡塑料材料可以在保持产品力学性能基本不变的基础上实现产品减重，同时产品内部几乎没有残余应力，产品的翘曲和变形可以得到很好的抑制。与未发泡塑料材料相比，微孔发泡塑料材料密度可下降5％～95％，缺口冲击强度可提高5倍，刚性质量比可提高3～5倍，疲劳寿命可提高5倍，而且微孔发泡塑料材料的热稳定性高，介电常数小，在建筑、航空、汽车和生物医学领域具有广阔的应用前景，被认为是21世纪的一种新型绿色材料。

聚合物微孔发泡注塑是制备微孔发泡塑料材料制品的一种非常重要的工艺，近年来受到了广泛的关注。聚合物微孔发泡注塑工艺成型周期短，比普通注塑成型周期可减少50％，并能一次成型外形复杂、尺寸精确的微孔发泡塑料制品，容易实现自动化和现代化。对于相同类型的制品，聚合物微孔发泡注塑成型工艺可以使用较小吨位的注塑机，因成型周期缩短，同批量的塑件生产需要的注塑机数量也相对减少；同时，聚合物微孔发泡注塑工艺允许设计具有更薄壁结构的制品，可以制备更平直和更高尺寸精度的制品，从而为制品的品质和价格提升提供了更大空间。

聚合物微孔发泡注塑通常使用超临界流体作为发泡剂，其工艺过程一般包括气体溶解、气泡形核、气泡长大和气泡定形四个阶段，其中在气体溶解阶段，将超临界流体以一定的流量稳定地注入到塑化过程中的聚合物熔体中，并且快速溶解、均匀扩散，形成气体-聚合物均相溶液是微孔发泡注塑的关键技术之一。这一均相溶液的形成直接影响到后续的气泡形核和长大定型，进而决定了微孔发泡注塑制品的成型质量和使用性能。

普通注塑成型螺杆一般分为加料段、压缩段和计量段三段，实现固体粒料的加料运输、压实熔融、均匀塑化以及计量等功能。而对于微孔发泡注塑成型，需要在塑化阶段向聚合物熔体中注入超临界流体，并在短时间内快速溶解、均匀扩散，形成气体-聚合物均相溶液，同时还要防止注入的超临界流体逆向逃逸，这对螺杆的混炼均化能力和中间止逆能力提出了新的更为严格的要求，而普通螺杆螺纹简单、混炼低效，且无中间止逆功能，明显不能满足这一要求。

中国专利文献CN102126274A和CN102205609A都是通过增加“前混炼段、后混炼段和后止逆环”的方式，实现“提高螺杆的混合效果、防止熔体回流堵塞进气通道”，但这种技术采用分段式螺杆设计，利用螺纹连接增加混炼段和止逆环，降低了螺杆强度，增加了加工难度和精度，而且由于受螺杆整体长度的限制，增加的前混炼段和后混炼段的长度范围较小，影响螺杆的混炼能力和通用性。因此亟需一种混炼和均化能力强、中间止逆效果好且具有一定通用性的新型螺杆来适应这一新的要求。

发明内容

本实用新型的目的就是为了提供一种聚合物微孔发泡注塑成型用螺杆。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种聚合物微孔发泡注塑成型用螺杆，从后向前依次包括螺杆光杆部分、螺杆加料段、螺杆压缩段、螺杆计量段、中间止逆环、剪切段、混炼段、前止逆环和螺杆头九个部分。

所述螺杆光杆部分的尾部开有键槽，通过键槽和键安装在注塑机上；螺杆光杆部分向前依次为螺杆加料段、螺杆压缩段和螺杆计量段，其中，螺杆计量段的长度很短，为1～2D(D为螺杆直径)；螺杆计量段前为中间止逆环，中间止逆环采用两个阶梯断开的半环形式，对齐后套在螺杆的阶梯轴上；中间止逆环向前依次为剪切段和混炼段，剪切段和混炼段均采用多头螺纹，导程为2～4D，输送角为计量段螺纹输送角的1.5～2倍，棱宽与螺杆计量段螺纹一致；混炼段带有反向的多头螺槽，槽宽为多头螺纹宽度的1～2倍，槽深为多头螺纹深度的0.5～1倍；混炼段向前为前止逆环和螺杆头，前止逆环套在螺杆头的阶梯轴上，螺杆头通过螺纹连接在螺杆前端。

所述的螺杆加料段和螺杆压缩段，考虑到整体螺杆的长径比，优选加料段的长度为8～12D，压缩段长度为4～6D，确保塑料固体粒料在这两段能够实现完全熔融。

所述的短的螺杆计量段，考虑到整体螺杆长径比，优选计量段的长度为1～2D，使熔融的塑料熔体的温度和流量均匀。

所述的螺杆加料段、螺杆压缩段和螺杆计量段的螺纹导程，考虑到塑化熔融效果，优选导程均为0.9D，进一步提升塑料在这三段的熔融效果。