[发明专利]物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用塑料挤出成型加工技术，尤其涉及一种物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置及方法。

背景技术

在现有技术中，塑料挤出成型小直径中空通道的方法一般是通过在挤出机头口模内安装芯体，或者通过中空芯体向塑料挤出物内部通入压缩气体，并且对挤出物进一步拉伸使得通道内径变小，最终成型小直径通道。如医用微管、中空纤维等中空塑料制品的加工，这些塑料制品能达到的最小内径一般为几百微米。传统的方法难以将中空通道直径进一步大幅度地减小。这是由于这类方法存在以下不足之处：(1)中空通道内径首先由芯体端部的外径决定，芯体端部一般由机械加工得到，外径通常最小为几百微米。这就限制了中空通道塑料制品内径的缩小；(2)中空通道塑料制品挤出后主要采用拉伸手段，达到使其内径进一步缩小的目的。这就受塑料熔体拉伸长度的限制，其作用十分有限；并且，对于非轴对称的中空通道塑料而言，拉伸率过大，中空通道内径变得扁平，圆度下降明显。因此，传统的加工工艺在保证中空通道圆度质量的前提下，难以实现中空通道内径缩小至微米甚至纳米级。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置及方法。本发明新颖、操作简单、产品质量高、易于维护。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置，它包括以下部件：电机、挤出机、齿轮泵、加热圈、机头及口模、加热器、压缩空气供应系统、冷却气体喷嘴、冷却辊、慢速降压定型模、发泡剂供应系统、压力传感器P1～4、温度传感器T1～7、电动阀M1～4。其中，电机的转轴与挤出机内的螺杆通过联轴器联接；挤出机、齿轮泵、机头及口模和慢速降压定型模依次通过法兰联接；两个冷却气体喷嘴上下布置在塑料挤出件与慢速降压定型模的连接处，挤出件上下安装一对冷却辊，发泡剂供应系统通过管路与机头及口模相连。

进一步地，所述机头及口模包括：机头连接体、芯体、流道过渡体、口模、外模环；其中，所述机头连接体和流道过渡体联接；口模安放入流道过渡体的开口内，通过开口内的螺纹旋入外模环将口模固定，芯体在机头连接体上定位，芯体上的芯体针头与口模出口面相平。

进一步地，芯体与发泡剂供应系统通过管路相连，管路上有压力传感器P1和电动阀M1；慢速降压定型模内安装压力及温度传感器，通过气流接管与压缩空气供应管路连接，供应管路上安装有加热器、温度传感器T5和T6、压力传感器P2、电动阀M2和M4；两个冷却气体喷嘴与压缩空气供应系统通过管路连接，管路上有压力传感器P3和电动阀M3。

进一步地，所述慢速降压定型模包括：气流接管、压力及温度传感器、定型模体。其中，所述气流接管和压力及温度传感器布置在定型模体上。

一种应用上述装置进行物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型方法，包括以下步骤：

(1)聚合物原料塑化和稳定挤出：电机1驱动挤出机2内螺杆，原料在挤出机2内融化形成塑料熔体27，再通过齿轮泵4输送到机头及口模6；

(2)机头及口模6内熔体截面初步成型：塑料熔体27进入机头的机头连接体18，在芯体19处逐渐分流，在芯体19外壁、流道过渡体20和口模21构成的流道内逐渐初步成型挤出制品横截面；

(3)物理发泡剂注入挤出熔体，初步成型小通道：塑料熔体27离开口模21后，进入慢速降压定型模15，发泡剂29通过连接在芯体19上的针头注入中空通道，从而初步成型小通道界面；

(4)部分发泡剂溶解在塑料熔体内；

(5)发泡剂发泡；

(6)挤出件定型，成型微通道；

(7)塑料挤出件的收卷或裁切。

本发明的有益效果是：

1、本发明的物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置能够挤出成型微米级(0.1-100μm)内通道的塑料制品，并且，由于发泡剂围绕通道中心轴均匀向塑料熔体扩散，发泡区域均匀分布，最终成型的微通道圆度高；

2、定型模能够方便调控物理发泡剂的部分溶解和发泡成型，从而控制所需要微通道的直径大小；

3、挤出压力控制系统、定型模温度场和压力场调控系统、发泡剂供应系统都通过反馈控制其压力、流量和温度，稳定性高，易于操作，劳动强度小。

附图说明

图1是物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型系统总装配示意图；

图2是物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型机头结构示意图；

图3是物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型方法原理图；

图4是挤出压力反馈控制环路结构框图。