[发明专利]动态微通道塑料挤出成型装置及方法

权利要求书

1.一种动态微通道塑料挤出成型装置，其特征在于，它包括：单螺杆挤出机、法兰（7）、收卷装置（8）、动态挤出机头（9）、阀门（10）、压力调节器（11）、流体源（12）、水槽（13）、滑轮（14）、牵引机（17）、数据采集和控制系统等；其中，所述单螺杆挤出机包括：料斗（2）、电机（3）、螺杆（4）、机筒（5）、第一加热圈（6）和加热控制器（44）等；所述电机（3）的转轴与机筒（5）内的螺杆（4）通过联轴器联接，机筒（5）外包覆三段第一加热圈（6），三段第一加热圈（6）均与加热控制器（44）相连，机筒（5）与动态挤出机头（9）通过法兰（7）相连，法兰（7）之间含有滤网；动态挤出机头（9）外包覆第二加热圈（43），流体源（12）、压力调节器（11）、阀门（10）和动态挤出机头（9）依次通过管路连接，动态挤出机头（9）下方安放水槽（13），水槽（13）内固定有滑轮（14），水槽（13）后面依次安放牵引机（17）和收卷装置（8）。

2.根据权利要求1所述动态微通道塑料挤出成型装置，其特征在于，所述数据采集和控制系统包括：压力传感器P1和P2、温度传感器T1-T4、接近开关（16）、带数据卡的计算机（42）和加热控制器（44）等；其中，所述温度传感器T1~T3分别安装在机筒（5）外包覆三段第一加热圈（6）处，温度传感器T1~T3均与加热控制器（44）相连，温度传感器T4安装在动态挤出机头（9）外包覆第二加热圈（43）处，温度传感器T4也与加热控制器（44）相连，压力传感器P1安装在动态挤出机头（9）内，压力传感器P2安装于阀门（10）出口处，接近开关（16）接近牵引机（17），接近开关（16）、温度传感器T4和压力传感器P1均与带数据卡的计算机（42）相连。

3.根据权利要求1所述动态微通道塑料挤出成型装置，其特征在于，所述动态挤出机头（9）包括：机头连接头（19）、定位螺钉（22）、口模压板（26）、机头口模（27）、机头体（30）、机头盖板（31）、注射器芯体（37）和直线音圈电机（38）：其中，所述机头盖板（31）固定在机头体（30）上；机头连接头（19）固定在机头体（30）上；机头口模（27）位于机头体（30）出口处，由口模压板（26）压紧；定位螺钉（22）旋入机头体（30），调节机头口模（27）径向位置；机头连接头（19）、机头口模（27）、机头体（30）和机头盖板（31）共同形成一个流道，该流道包括流道入口段（20）、流道收敛段（23）、流道成型段（29）和流道出口（28）；注射器芯体（37）由注射器体（33）与注射针头（24）构成，注射器体（33）一端与直线音圈电机（38）相连，另一端穿过机头盖板（31）进入机头体（30）内，并与注射针头（24）钎焊在一起；注射器体（33）和注射针头（24）的内部通道相通，形成注射器流道（36）；注射器流道（36）与阀门（10）相通。

4.一种应用权利要求1所述装置的动态微通道塑料挤出成型方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）电机（3）驱动单螺杆挤出机内螺杆（4），塑料原料（1）由料斗（2）加入机筒（5），在螺杆（4）旋转输送和第一加热圈（6）的电加热作用下，逐渐塑化形成塑料熔体（41）；塑料熔体（41）在螺杆（4）的旋转推动下通过法兰（7）进入动态挤出机头（9），法兰（7）之间的滤网阻拦未完全塑化的固体和半固体；

（2）塑料熔体（41）从机头连接体（19）进入由机头连接头（19）、机头口模（27）、机头体（30）和机头盖板（31）组成的流道内，并包覆在注射器芯体（37）外；塑料熔体（41）在流道收敛段（23）压力逐步上升到2-5MPa，然后进入流道成型段（29）；

（3）注射器芯体（37）在直线音圈电机（38）驱动下沿挤出方向振动，注射针头（24）端面与机头口模（27）端面之间距离y的运动规律如图8所示（振动方式可以是各种规则或不规则的振动，如图10-15所示）；流体源（12）供应的注射流体由注射器流道（36）进入塑料熔体（41），在塑料熔体（41）的压力和注射流体的压力作用下，形成微通道，微通道界面周期性地变化，从而成型挤出件微通道（40），塑料熔体（41）也逐步开始冷却固化成为挤出件塑料基体（39）；

（4）带有挤出件微通道（40）的挤出件塑料基体（39）从流道出口（28）挤出，在牵引机（17）的牵拉作用下，通过滑轮（14）进入水槽（13），循环的冷却水（15）对挤出件快速冷却定型，最终成型为动态微通道塑料挤出件（18）。