一种物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置，该装置包括电机、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、温度传感器和电动阀。本实用新型专利技术适用范围广，自动化程度高，操作简单，塑料微通道成型质量高。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，本技术新颖、操作简单、产品质量高、易于维护。本技术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 Pl 4、温度传感器Tl 7、电动阀Ml 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Pl和电 动阀Ml ；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。本技术的有益效果是1、本技术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. 1-100 μ m)内通道的塑料制品，并且，由于发泡剂围绕通道中心轴均勻向塑料熔体扩散， 发泡区域均勻分布，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。图中电机1、挤出机2、挤出压力反馈控制3、齿轮泵4、加热圈5、机头及口模6、定 型模温度反馈控制7、定型模压力反馈控制8、加热器9、压缩空气供应系统10、冷却气体压 力反馈控制11、冷却气体喷嘴12、挤出件13、冷却辊14、慢速降压定型模15、发泡剂压力反 馈控制16、发泡剂供应系统17、机头连接体18、芯体19、流道过渡体20、口模21、外模环22、 芯体针头23、气流接管24、压力及温度传感器25、定型模体26、塑料熔体27、发泡剂-塑料 熔体混合区域28、发泡剂29、发泡塑料区域30、压力传感器Pl 4、温度传感器Tl 7、电 动阀Ml 4。具体实施方式本技术的原理是首先利用所选塑料物理发泡剂(如氯氟烃类物理发泡剂、 超临界CO2等)能够溶解于塑料熔体的特性，通道内部的物理发泡剂在成型模内压作用下 快速溶解，使得未完全成型的通道逐渐缩小；其次，利用溶解的物理发泡剂在压力、温度快 速变化时，成核析出微小泡孔，形成一定的膨胀，挤压中空通道进一步缩小，最终实现微通 道的成型。通过控制注入的物理发泡剂流量及压力、成型模内的压力场和温度场、定型模出 口冷却气流的流量，调节所需要的塑料内微通道的直径。本技术适用于生产内部需要微小圆形中空通道的塑料挤出制品，例如，中空 纤维、微型医用导管、多微通道异型材，实现中空通道微米级甚至纳米级。本技术提供 的方法加工得到的微通道塑料制品还能够应用于微型反应器、微型混合器、微型换热器等 微型机械产品中。微通道的成型原理是将微孔泡沫塑料成型方法与一般塑料挤出内通道成型方法 结合。具体过程是将塑料原料经螺杆塑化、均勻挤出后，发泡剂供应系统供应物理发泡剂通 过中空芯体上的针头注入塑料熔体，初步成型毫米级中空通道。在慢速降压定型模内物理 发泡剂逐渐溶解于塑料熔体，内径逐渐缩小；离开定型模时，在压力突降、外部低温压缩气 体的快速冷却作用下，已溶解的发泡剂迅速成核发泡，进一步挤压缩小通道壁面。在挤出的4过程中，同时受到牵引拉伸装置的拉伸作用。与现有的小通道成型方法不同的是(1)挤出 过程结合了微孔泡沫塑料发泡成型原理，它与一般芯体法挤出成型不同；(2)成型的通道 直径更小，可达微米级(0. 1-100 μ m)，并且微通道截面的圆度高；(3)采用特殊设计的定型 模，控制定型模内温度和压力场，调控发泡剂的溶解程度和发泡过程。本技术实现了挤 出成型微小、高圆度塑料通道的新方法，适用范围广，自动化程度高，操作简单，塑料微通道 成型质量高。如图1所示，本技术物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置包括以下部 件电机1、挤出机2、齿轮泵4、加热圈5、机头及口模6、加热器9、冷却气体喷嘴12、冷却辊 14、慢速降压定型模15、发泡剂供应系统17、压力传感器Pl 4、温度传感器Tl 7、电动 阀Ml 4。物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置各个部件的连接关系和位置关系如下 电机1的转轴与挤出机2内的螺杆通过联轴器联接；芯体19在机头连接体18上定位，芯 体19上的芯体针头23与口模21出口面相平，定位后再将流道过渡体20通过螺栓联接，口 模21放入流道过渡体20的开口内，旋入外模环22将口模21固定，完成机头及口模6的安 装；芯体19上有芯体针头23外径0. 4mm,内径0. 2mm，通过电火花加工的孔定位后，再通过 铜钎焊将针头与芯体主体连接，针头的端部与口模端部相平；挤出机2、齿轮泵4、机头及口 模6和慢速降压定型模15依次通过法兰联接；芯体19与外界供应发泡剂的管路相连，管路 上有压力传感器Pl和电动阀Ml ；慢速降压定型模15内安装压力及温度传感器25，通过气 流接管24与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置，其特征在于，它包括以下部件：电机（１）、挤出机（２）、齿轮泵（４）、加热圈（５）、机头及口模（６）、加热器（９）、压缩空气供应系统（１０）、冷却气体喷嘴（１２）、冷却辊（１４）、慢速降压定型模（１５）、发泡剂供应系统（１７）、压力传感器Ｐ１～４、温度传感器Ｔ１～７、电动阀Ｍ１～４；其中，所述电机（１）的转轴与挤出机（２）内的螺杆通过联轴器联接；挤出机（２）、齿轮泵（４）、机头及口模（６）和慢速降压定型模（１５）依次通过法兰联接；两个冷却气体喷嘴（１２）上下布置在塑料挤出件（１３）与慢速降压定型模（１５）的连接处，挤出件（１３）上下安装一对冷却辊（１４），发泡剂供应系统（１７）通过管路与机头及口模（６）相连。

【技术特征摘要】
一种物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置，其特征在于，它包括以下部件电机(1)、挤出机(2)、齿轮泵(4)、加热圈(5)、机头及口模(6)、加热器(9)、压缩空气供应系统(10)、冷却气体喷嘴(12)、冷却辊(14)、慢速降压定型模(15)、发泡剂供应系统(17)、压力传感器P1～4、温度传感器T1～7、电动阀M1～4；其中，所述电机(1)的转轴与挤出机(2)内的螺杆通过联轴器联接；挤出机(2)、齿轮泵(4)、机头及口模(6)和慢速降压定型模(15)依次通过法兰联接；两个冷却气体喷嘴(12)上下布置在塑料挤出件(13)与慢速降压定型模(15)的连接处，挤出件(13)上下安装一对冷却辊(14)，发泡剂供应系统(17)通过管路与机头及口模(6)相连。2.根据权利要求1所述物理发泡剂注入塑料挤出微通道成型装置，其特征在于，所述 机头及口模(6)包括机头连接体(18)、芯体(19)、流道过渡体(20)、口模(21)、外模环 (22)；其中，所述机头连接体(18)和流道过渡体(20)联接；口模(...

【专利技术属性】
技术研发人员：许忠斌，曹佳培，彭懋，蔡娥，贺世正，
申请(专利权)人：浙江大学，浙江华泰塑胶股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]