[发明专利]用来处理聚合物的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用来处理聚合物的方法和设备，以制造模压或挤压部件。

背景技术

聚合物的发泡、起泡或膨胀是用来生产重量较轻和成本较低物品的普通技术。为此，将试剂与聚合物混合。已知的是，使用各种各样的聚合物和试剂用于发泡、起泡以及膨胀。聚合物可以是人造聚合物或天然聚合物，其中，人造聚合物包括聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）以及聚丙烯（PP），而天然聚合物包括橡胶。使用呈液体和气体形式的试剂，包括各种形式的化学发泡剂还有水。发泡或起泡剂和这样的试剂与具体聚合物的组合的一些已知例子如下：

·碳酸氢钠是用于聚乙烯（PE）膜的吸热起泡剂。

·偶氮二甲酰胺是用于PE起泡膜和高密度（HD）聚丙烯（PP）注射模压的放热起泡剂。

·磺酰肼是用于橡胶的放热化学起泡剂。甲苯磺酰肼（TSH）适用于环氧树脂泡沫、橡胶布层压件、海绵橡胶以及拖鞋鞋底。

·Oxybis（苯磺酰肼）（OBSH）可用于同轴电缆、乙烯-丙烯-二烯-单体（EPDM）轮廓、浅色聚氯乙烯（PVC）鞋袜以及微孔橡胶。

·氨基脲是用于对注射模压聚苯乙烯（PS）、对聚苯氧（PPO）、耐冲击PS、聚（丙烯腈、丁二烯、苯乙烯）（ABS）、PP、HD-PE以及刚性PVC的高温处理的放热化学起泡剂。

·异丁腈用于厚截面PVC泡沫以及用于硅酮橡胶的低温处理。

·氰尿酰氯-碳酸钠可用作在橡胶中的起泡剂，以制造海绵，当在干燥状态下加热时用在液态石蜡中、用在磷酸三甲苯酯中、或用在酞酸二丁酯中。

·环戊烷认为是发泡剂。

·氮气、丁烷气体以及二氧化碳也已经用作起泡剂。

·水。

在下面，我们总体上使用术语发泡剂，以包括在文献中对于起泡剂和膨胀剂以及发泡剂的引用。

每种聚合物由聚合物制造商规定成具有：温度范围，在该温度范围内聚合物是可加工的；或者更准确地说，几个交叠的温度范围，聚合物在当它通过常规的套筒和螺杆（barrel-and-screw）型模压机进入喷嘴并因此进入模具或挤压线时的处理期间、在各个阶段位于这几个交叠的温度范围内。典型地，温度范围将横跨从约200°C至300°C的范围。

当聚合物与发泡剂混合时，它不仅发泡，而且也显著地冷却，例如冷却60°C。冷却可以是渐变或快速的过程，并且常常取决于发泡剂的温度和其反应性质。如果发泡剂温度显著地低于熔融的聚合物的温度，例如在环境温度下，则发泡聚合物的整体温度迅速地降低。由于冷却，熔融的聚合物和水的混合物变成为粘性的和较低活性的，并且因此较不可能膨胀。在一些实例中，温度降低得足以硬化机器内的聚合物，并且因此发生了不均匀的压力和不满意的混合。为了避免这些问题，已知的是，加长套筒和螺杆，以允许在混合之后的热量恢复。然而，使套筒和螺杆更长由于成本原因是不希望的，并且通过在混合之后增加热量恢复阶段也具有加长处理时间的作用的效果。延长整个处理时间限制了生产能力，即每部件的生产时间。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供有一种用于注射模压聚合物部件的系统，所述系统包括：聚合物熔化部段，该聚合物熔化部段是可操作的，以熔化输入到聚合物熔化部段的聚合物；喷嘴，该喷嘴布置成从聚合物熔化部段接收熔融的聚合物，喷嘴具有本体、注射器以及加热元件，该本体限定混合腔室，该注射器布置成将液体发泡剂注射到混合腔室中，该加热元件是可致动的，以将热量施加到混合腔室，从而将混合腔室中的聚合物保持在其操作温度范围内的温度下；模具，该模具布置成从喷嘴接收发泡的聚合物；以及控制器，该控制器用来控制系统的循环操作，以模压聚合物部件，其中，在每个模压循环中，控制器是可操作的，以引起来自发泡剂注射器的发泡剂剂量和来自聚合物熔化部段的聚合物剂量进入混合腔室的注射，并且引起加热元件的致动，以供给附加量的热量，从而补偿由发泡剂与聚合物的混合导致的热量损失。

在本发明的实施例中，在预见到热量损失的情况下，在混合开始之前，至少部分地施加附加量的热量。例如，附加量的热量在这样一个时间段上供给，该时间段在开始将聚合物注射到混合腔室之前开始，并且/或者在结束将聚合物注射到混合腔室之前结束。

在第一循环之后，控制器有利地参照在之前的循环期间由混合引起的热量损失的测量结果而适应性地设置附加量的热量。这允许系统按非常简单而有效的方式自学和稳定，从而它在混合之前或者在混合期间（典型地在混合之前开始并且在混合期间一些时间结束的时段上），每个循环输送瞬态加热脉冲，以补偿由混合引起的热量损失。