[发明专利]一种减压微发泡注塑装置及其工艺

说明书

本发明提供了一种减压微发泡注塑装置及其工艺，属于注塑领域。解决了现有超临界流体和聚合物混合差，以及螺杆受力不均的问题。本减压微发泡注塑装置包括高压力梯度混合螺杆头、注塑螺杆、气体均化器、机头、机筒、超临界流体压力控制模块、螺杆位移监控模块。机筒上设有多个与外部供气单元相连的气体均化器；高压力梯度混合螺杆头通过嵌套或者螺纹与注塑螺杆相连，当螺杆头靠近其中某一个气体均化器时，此部位的进口阀打开，其它部位的关闭，螺杆头转动产生的压力梯度将芯层物料翻出，使得超临界流体与物料充分溶解；超临界流体压力控制模块控制注气压力与温度；螺杆位移监控模块辅助定位高压力梯度混合螺杆头位置。

技术领域

本发明属于注塑技术领域，涉及一种减压微发泡注塑装置及其工艺。

背景技术

传统注塑微发泡工艺是通过在机筒固定位置开孔，伴随着螺杆的塑化后退，将超临界流体与聚合物熔体在高温高压的环境下强制溶解混合，并储存在计量段，后通过螺杆前进，将物料注入模具。在模具中由于压力释放，聚合物熔体内泡孔生长细化，经冷却定型完成制品加工。

如发明专利申请号：201510230502.8公开了一种循环再混合微发泡螺杆，通过在螺杆内部开设通气孔，来对物料供气，通过螺杆的搅拌来使物料与超临界流体相互溶解。其螺杆的加工难度大；还存在气体分布不均与螺杆受力不均的问题；螺杆采取中空的形式，螺杆强度会降低，更不适合小直径的螺杆和高粘度物料加工；物料与超临界流体接触不充分，溶解效率低，制品质量不能保证。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出了一种减压微发泡注塑装置及其工艺，通过在螺杆头增加高压力梯度混合元件，在保证超临界流体温度与压强的情况下，螺杆头高速转动，将芯层物料翻至外层，使得超临界流体与物料充分接触，进而提高溶解效率；螺杆周向受力均匀；制品质量高于现有制品。

为此，本发明采用的技术方案是：先将注塑机进行预热，达到预设温度后，开始放入物料，并进行洗料挤出测试；再对该物料的注塑参数进行设置，和多次试模；正常生产周期从高压力梯度混合螺杆头到达机头最前端时开始，当聚合物熔体完全填充螺杆槽时，螺杆开始后退，螺杆位移监控模块监测螺杆的位置，并当其接近最前端的气体均化器时开启进气阀，超临界流体以一定的压力与温度注入到气体均化器，经过其均化作用，将超临界流体多股等压气体注入到高压力梯度混合螺杆头前端，伴随着螺杆头的转动后退，物料与超临界流体在螺杆头前端相互渗透溶解；在螺杆后退过程中，超临界流体压力控制模块根据螺杆位移监控模块传输的数据，打开与之相近的进气阀，超临界流体进入气体均化器，以相同的方式在螺杆头部与物料均匀渗透溶解，气体均化器可以设置多个，根据具体所需聚合物熔体量而定；当螺杆达到最大塑化位置停止时，关闭所有进气阀；最后螺杆前进，将物料注入模具，进行保压，冷却，待泡孔生长细化，后开模，取出制品；等待下一个周期的开始，重复上述注塑工艺流程。

本注塑发泡工艺过程中，螺杆头前端始终有充足的超临界流体供应，且温度与压力值恒定。采用的高压力梯度混合螺杆头可以对物料进行翻转，进而更大面积的与超临界流体接触，从而提高了超临界流体的溶解效率，使得最终的制品气泡细化均匀，应力集中区域少，制品质量得到保证。由于采用多个内部导气通道进气，其螺杆在旋转的过程中，螺杆周向受力更均匀，减小了螺杆的疲劳损伤，提高了螺杆的寿命。

所述的气体均化器为圆柱结构，通过焊接而成，与机筒、机头以及气体均化器之间均采用焊接或者螺栓连接。内部设有环形气道，外部开设进气阀与压力传感器，可直接测量环形气道里的压强，环形气道内均匀的开有多个内部导气通道，其靠近物料的一端采用针孔进气的形式，在螺杆头前进的最远处与螺杆头后退的极限位置之间设有多个相同的气体均化器，每个气体均化器之间设有加热装置、冷却装置与温度传感器，气体均化器内部导气通道数目为2 个以上，以相同间隔角度均匀分布。

所述的螺杆位移监控模块是对螺杆后退与前进的位移进行监测，其位移传感器安装在机筒尾部，通过采集螺杆尾部的位移变化，判断螺杆头所处位置，并将数据反馈给超临界流体压力控制模块。