专利名称：微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法
微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法
技术领域：
本发明涉及一种塑料成型加工方法，特别涉及一种微孔塑料物理发泡剂 连续注入与混合方法。背景技术：
微孔塑料制品注射成型的MuCell工艺最早由美国麻省理工学院研究开 发，其物理发泡剂(如氮气、二氧化碳气体)从注射机的计量段注入，用两 个注射器间歇地将物理发泡剂注入到塑料熔体中，依靠注射机螺杆的转动使 发泡剂与塑料熔体充分混合，生产出内部具有微孔的塑料制品，MuCell工艺 能够显著降低生产成本，提高制品质量。MuCell工艺所用物理发泡剂的注入 方式是间歇式的，发泡剂注入的位置在注射机的计量段，需对注射机的塑化 装置进行改造，以适应微孔塑料制品注射成型的要求。
现有的MuCell工艺存在如下不足①物理发泡剂的注入是间歇式的，这 对发泡剂注入的时间和注入量有十分严格的要求，控制难度较大；②物理发 泡剂注入位置在注射机料筒的计量段，依靠螺杆转动进行混合，发泡剂与塑 料熔体的混合时间短，均匀性较差；③MuCell工艺需对注射机的塑化装置进 行改造，增加了设备制造和控制的难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以连续注入物理发泡剂且使 物理发泡剂与塑料熔体更好、更均匀地混合的微孔塑料物理发泡剂连续注入 与混合方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的 一种微孔塑料物理发 泡剂连续注入与混合方法，其特征在于在注射机料筒与旋转式锁闭注料喷 嘴之间增加一个微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合装置，预处理后的物理 发泡剂通过所述微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合装置连续的注入塑料熔体中，并以旋转运动方式进行混合，使物理发泡剂溶解于塑料熔体。
该发明进一步具体为
所述微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合装置，包括顺序连接的前连接 头、前壳体、混合器、后壳体及后连接头，前连接头固定于前壳体上，并与 注射机料筒螺紋连接，后连接头固定于后壳体上，并与旋转式锁闭注料喷嘴 螺紋连接。
所述混合器的前端和后端设有一小锥度外圆锥面，并分别与前连接头和 后连接头端面接触且能相对转动，所述混合器通过液压马达以及齿轮传动机 构驱动，使混合器绕自身的水平中心轴转动。
所述混合器的前端和后端分别安装有一前分流锥及一后分流锥，前分流 锥和后分流锥的锥头分别朝向前连接头以及后连接头，并且前分流锥、后分 流锥及混合器这三者同轴，沿所述混合器水平中心轴向分别开设一前注入通 道和一后注入通道，所述前注入通道以及后注入通道分别延伸至前分流锥和
后分流锥，所述混合器中沿平行于水平轴线方向均匀开设l丈个熔体流动缝隙；
所述前连4妄头开i殳一注气口 ，并与所述前注入通道连通，所述后连4妄头 也开设一注气口，并与所述后注入通道连通，物理发泡剂分别从混合器的前、 后注入通道中单独注入，物理发泡剂的注入压力与注入量分别单独控制；；
所述前连接头和后连接头内部分别开设有锥形的熔腔，两个熔腔组成一 梭形熔腔，所述前分流锥和后分流锥分别容置在熔腔内，且前分流锥与前连 接头的锥形熔腔构成一环锥形通道，以及后分流锥与后连接头的锥形熔腔也 构成一环锥形通道，所述两环锥形通道与前分流锥、后分流锥同轴线，所述 数个熔体流动缝隙同时与所述两环锥形通道连通，且表面光滑过渡；
所述前分流锥和后分流锥上分别均勻分布开设有复数个排气缝隙，前注 入通道以及后注入通道分别通过所述排气缝隙与所述环锥形通道连通。
所述前分流锥和后分流锥的锥面上均匀分布开设有复数个轴线垂直于圆 锥表面的堵塞固定孔，且堵塞固定孔分别与前注入通道以及后注入通道连通， 所述每一个堵塞固定孔内分别固定一排气堵塞，所述排气堵塞与堵塞固定孔 的内壁之间形成数个所述排气缝隙。
5所述齿轮传动机构包括与液压马达输出轴固定连接的第 一传动齿轮、与 第 一传动齿轮啮合的第二传动齿轮，连接液压马达输出轴与第 一传动齿轮的 传动键、连接第二传动齿轮与混合器的传动键、位于液压马达输出轴上用于 固定第一传动齿轮的轴用弹簧挡圈，以及位于混合器上用于固定第二传动齿 轮的轴用弹簧挡圈，所述第二传动齿轮固定在混合器的外圆柱面上。
所述混合器的转速能够实现无级变速，混合器进行正向或者反向连续旋 转，或者正、反向交替转动。
所述前连接头和后连接头的外表面还设置有电加热套及温控装置。
本发明微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法的优点在于①物理发 泡剂采用连续注入方式，有利于发泡剂注入量和压力的控制。②液压马达驱 动混合器以一定的速度和转动方式运动，能使物理发泡剂与塑料熔体更好、 更均匀地混合，通过对液压马达的控制可方便地控制混合器的运动，提高了 发泡剂混合的可控性。③物理发泡剂的注入和混合过程与微孔塑料注射成型 过程保持相对的独立性，可减小二者的同步性要求和设备的控制难度。④物 理发泡剂动态混合装置的加入，不需要对注射机的原有机构进行改造，对设 备的原有性能影响不大。
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明中使用的微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合装置的结构图。
具体实施方式
一种微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法，其与现有技术的区别在 于在注射机料筒与旋转式锁闭注料喷嘴之间增加一个微孔塑料物理发泡剂 连续注入与混合装置，预处理后的物理发泡剂通过所述樣i孔塑料物理发泡剂 连续注入与混合装置连续的注入塑料熔体中，并以旋转运动方式进行混合， 使物理发泡剂溶解于塑料熔体。
请参阅图1,本发明中使用的微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合装置 包括混合器l、前连接头2、后连接头3、前壳体4、后壳体5、液压马达6，以及齿4仑传动才几构7。
所述前连接头2和后连接头3分别固定在混合器1的前端和后端，前壳 体4和后壳体5分别用来固定前连接头2和后连4妄头3 ，液压马达6通过齿库仑 传动机构7驱动混合器1绕水平中心轴转动。整个混合装置通过前连接头2 与注射机料筒用螺紋连接，通过后连接头3与旋转式锁闭注料喷嘴用螺紋连 接，从而构成注射机完整的塑化注射装置。
所述混合器1包括分别位于中间位置前端和后端的一前分流锥12、 一后 分流锥14，前分流锥12和后分流锥14的锥头分别朝向前连接头2以及后连 接头3，并且前分流锥12与后分流锥14同轴，且该轴即是混合器1的水平中 心轴。所述混合器1的内部分别沿水平中心轴向开设一前注入通道122以及 一后注入通道142,所述前注入通道122以及后注入通道142分别延伸至前分 流锥12和后分流锥14，所述前分流锥12和后分流锥14自锥体外侧且垂直于 锥体外表面向锥体内部分别开设数个堵塞固定孔124、 144，数个堵塞固定孔 124、 144分别均匀分布在前分流锥12和后分流锥14上，且堵塞固定孔124、 144分别与前注入通道122以及后注入通道142连通。所述每一个堵塞固定孔 124、 144内分别固定一排气堵塞126、 146。所述混合器1中沿平行于水平轴 线方向均匀开设数个熔体流动缝隙16。
所述前连接头2和后连接头3分别与混合器1的前端面和后端面接触， 并依靠混合器1前端与后端的小锥度圆锥面定位和密封。所述前连接头2和 后连接头3上方分别开i殳一前注气口 22以及一后注气口 32,用来注入物理发 泡剂，前注气口 22以及后注气口 32分别通过输送管道与前注入通道122以 及后注入通道142连通，物理发泡剂分别通过前注气口 22以及后注气口 32 后进入前注入通道122以及后注入通道142。所述前连4妄头2和后连4妻头3 内部分别开设有锥形的熔腔24、 34,两个熔腔24、 34组成一梭形熔腔，且熔 腔24、 34贯穿整个微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法。上述前分流锥 12和后分流锥14分别容置在熔腔24、 34内，该熔腔24、 34与前分流锥12 和后分流锥14同轴线，且前分流锥12和后分流锥14的外表面分别与熔腔24、 34的内表面构成一前、后环锥形通道，所述数个熔体流动缝隙16同时与前、后环锥形通道连通，且表面光滑过渡。所述前连接头2和后连接头3的外表 面还设置有电加热套26、 36及温控装置(图中未示)，用来进行加热与温度 控制。
所述前壳体4和后壳体5分别用来固定前连4姿头2和后连4妾头3，该固定 方式可以釆用现有的固定方式，如螺丝锁固。通过在前壳体4和后壳体5的 接触面上增加垫片(图中未画出)，可以方便地调整混合器1与前连接头2和 后连接头3的配合间隙。
所述液压马达6通过齿轮传动机构7驱动混合器1绕水平中心轴转动。 该液压马达6固定在壳体上，本实施例中，该液压马达6固定在前壳体4上， 其输出轴与齿轮传动机构7固定连接。所述齿轮传动机构7可以采用现有的 机构，只要能达到驱动混合器1绕水平中心轴转动即可，本领域的一般技术 人员都可以很容易的做到。本实施例中，该齿轮传动机构7包括与液压马达6 的输出轴固定连接的传动齿轮71、与传动齿轮71啮合的传动齿轮72，连接 液压马达6的输出轴与传动齿轮71的传动键73、连接传动齿轮72与混合器 1的传动键74、位于液压马达6的输出轴上用于固定传动齿轮71的轴用弹簧 挡圈75,以及位于混合器l上用于固定传动齿轮72的轴用弹簧挡圈76。所 述传动齿轮72固定在混合器1的外圓柱面上。
工作时，首先注射机料筒内的塑料熔体通过注射螺杆注入熔腔24、 34组 成的梭形熔腔，然后物理发泡剂由该混合装置的前注气口 22以及一后注气口 32连续注入，经前注入通道122和后注入通道142，以及均匀分布于前分流 锥12和后分流锥14上的堵塞固定孔124、 144与固定在其内的排气堵塞126、 146所形成的排气缝隙进入塑料熔体中。液压马达6按设定的控制参数驱动混 合器l，以一定的速度和转动方式驱动混合器l转动，如连续或间歇转动，正 向或反向旋转等，使物理发泡剂与塑料熔体有良好的混合，促进发泡剂溶解 于塑料熔体。注射机的注射装置则按微孔塑料制品的注射成型工艺要求进行 塑料原料的塑化与注射成型，生产所需的塑料制品。
针对现有MuCell工艺的缺点，本发明物理发泡剂的注入采用连续注入方 式，发泡剂注入位置不在注射机料筒的计量段，而在料筒计量段与注射喷嘴200810072330.6
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之间增加专门开发的微孔塑料注射成型动态混合装置，通过该装置可使物理 发泡剂连续地注入塑料熔体，并由动态混合装置进行不间断地混合，使发泡 剂与塑料熔体更加充分地混合，发泡剂能更均匀地溶解于塑料熔体中，且动 态混合装置的混合器旋转速度、旋向等参数均可通过驱动装置单独控制，提 高了发泡剂注入和混合的可控性，降低了发泡剂注入对设备和注射成型工艺 控制的影响。另外，发泡剂动态混合装置的加入，不需要对注射机原有塑化 装置进行改造，减小了设备的制造难度。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是熟悉本技术领域的技术人 员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发 明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的 修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
权利要求
1.一种微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法，其特征在于在注射机料筒与旋转式锁闭注料喷嘴之间增加一个微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合装置，预处理后的物理发泡剂通过所述微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合装置连续的注入塑料熔体中，并以旋转运动方式进行混合，使物理发泡剂溶解于塑料熔体。
2. 如权利要求1所述的微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法，其特 征在于所述^t孔塑料物理发泡剂连续注入与混合装置包括顺序连接的前连 接头、前壳体、混合器、后壳体及后连接头，所述前连接头固定于前壳体上， 并与注射机料筒螺紋连接，后连接头固定于后壳体上，并与旋转式锁闭注料 喷嘴螺紋连^^。
3. 如权利要求2所述的微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法，其特 征在于所述混合器的前端和后端设有一小锥度外圓锥面，并分别与前连接 头和后连接头端面接触且能相对转动，所述混合器通过液压马达以及齿轮传 动机构驱动，使混合器绕自身的水平中心轴转动。
4. 如权利要求2所述的微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法，其特 征在于所述混合器的前端和后端分别安装有一前分流锥及一后分流锥，前 分流锥和后分流锥的锥头分别朝向前连接头以及后连接头，并且前分流锥、 后分流锥及混合器这三者同轴，沿所述混合器水平中心轴向分别开设一前注 入通道和一后注入通道，所述前注入通道以及后注入通道分别延伸至前分流缝隙；所述前连接头开设一注气口，并与所述前注入通道连通，所述后连接头 也开设一注气口，并与所述后注入通道连通，物理发泡剂分别从混合器的前、 后注入通道中单独注入，物理发泡剂的注入压力与注入量分别单独控制；所述前连接头和后连接头内部分别开设有锥形的熔腔，两个熔腔组成一 梭形熔腔，所述前分流锥和后分流锥分别容置在熔腔内，且前分流锥与前连接头的锥形熔腔构成一环锥形通道，以及后分流锥与后连接头的锥形熔腔也 构成一环锥形通道，所述两环锥形通道与前分流锥、后分流锥同轴线，所述数个熔体流动缝隙同时与所述两环锥形通道连通，且表面光滑过渡；所述前分流锥和后分流锥上分别均匀分布开设有复数个排气缝隙，前注 入通道以及后注入通道分别通过所述排气缝隙与所述环锥形通道连通。
5. 如权利要求4所述的微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法，其特 征在于所述前分流锥和后分流锥的锥面上均匀分布开设有数个轴线垂直于 圓锥表面的堵塞固定孔，且堵塞固定孔分别与前注入通道以及后注入通道连 通，所述每一个堵塞固定孔内分别固定一排气堵塞，所述排气堵塞与堵塞固 定孔的内壁之间形成数条所述排气缝隙。
6. 如权利要求3所述的微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法，其特 征在于所述齿轮传动机构包括与液压马达输出轴固定连接的第一传动齿轮、 与第一传动齿轮啮合的第二传动齿轮，连接液压马达输出轴与第一传动齿轮 的传动键、连接第二传动齿轮与混合器的传动键、位于液压马达输出轴上用 于固定第一传动齿轮的轴用弹簧挡圏，以及位于混合器上用于固定第二传动 齿轮的轴用弹簧挡圈，所述第二传动齿轮固定在混合器的外圓柱面上。
7. 如权利要求3所述的微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法，其特 征在于所述混合器的转速能够实现无级变速，混合器进行正向或者反向连 续旋转，或者正、反向交替转动。
8. 如权利要求2所述的微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法，其特 征在于所述前连接头和后连接头的外表面还设置有电加热套及温控装置。
全文摘要
一种微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合方法，在注射机料筒与旋转式锁闭注料喷嘴之间增加一个微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合装置，预处理后的物理发泡剂通过所述微孔塑料物理发泡剂连续注入与混合装置连续的注入塑料熔体中，并以旋转运动方式进行混合，使物理发泡剂溶解于塑料熔体。本发明的优点在于物理发泡剂连续注入，有利于发泡剂注入量和压力的控制，有利于物理发泡剂与塑料熔体更好、更均匀地混合，物理发泡剂的注入和混合过程与微孔塑料注射成型过程保持相对的独立性，减小二者的同步性要求和设备的控制难度。
文档编号B29C45/46GK101564885SQ200810072330
公开日2009年10月28日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年12月11日
发明者范有发 申请人:福建工程学院