一种用于聚合物加工的气体辅助微共挤成型装置的制作方法

本实用新型涉及聚合物加工辅助装置技术领域，尤其涉及一种用于聚合物加工的气体辅助微共挤成型装置。

背景技术：

2001年Liang首次公开通过缝隙进气法设计的圆棒气辅单挤出口模（R. F. Liang, M. R. Mackley. The gas-assisted extrusion of molten polyethylene[J].Journal of Rheology， 2001，45(1):211-226），2005年黄兴元等公开了在Liang设计的气辅口模基础上改进设计的圆棒型气辅单挤出口模（黄兴元，柳和生，周国发，罗忠民，李绅元.气体辅助挤出实验研究[J].中国塑料，2005，19(3):17-19），2013年黄益宾等设计出了缝隙进气法的矩形截面叠层气辅共挤口模，并提出了气辅共挤成型过程中工艺参数的优化和口模设计准则（黄益宾，柳和生，黄兴元，熊爱华.气体辅助共挤出矩形截面PP双层型材的实验研究[J].塑料工业，2013，41(4):49-52）。

然而现有的气辅挤出口模均为以挤出10mm以上聚合物制品为目的，尚未见以挤出2mm以下聚合物微小制品为目的的气辅挤出口模，而随着微/纳米科学技术的蓬勃发展，产品逐渐向小型化、微型化、精密化方向发展，以聚合物为基材的“微纳制造”技术是当前的研究热点，也是我国重点发展方向之一。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种用于聚合物加工的气体辅助微共挤成型装置，以解决上述背景技术中的缺点。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种用于聚合物加工的气体辅助微共挤成型装置，包括由口模芯层与口模壳层组成的口模进料段、共挤过渡段及气辅共挤段，其中，口模芯层内腔为芯层熔体流动通道，其为中空结构，用作芯层熔体入口的口模芯层内腔上端为锥形结构，口模芯层内腔下端为圆形结构，圆形结构尺寸与棒材芯层外径相等，口模壳层内腔为壳层熔体流动通道，且口模壳层与口模芯层下端组成壳层熔体储料区，壳层熔体储料区一侧设置有壳层熔体入口；作为两层聚合物熔体汇合后进入气辅共挤段前的流动通道的共挤过渡段设置在口模壳层下方，使流经口模芯层内腔和口模壳层内腔的两层聚合物熔体汇合于一体；气室腔体与底板共同组成气室，用于储存由高压气罐输送来的气体，作用是稳定气流和气压，使气体能平稳流入气辅微共挤流道；底板中间为气辅微共挤流道，用于两层聚合物熔体汇合后的流动通道，气辅微共挤流道直径大于棒材壳层外径，共挤过渡段与气室组成气辅共挤段，用于对熔体进行挤压；同时在底板上表面与共挤过渡段下表面留有作为气室中气体进入气辅微共挤流道的口模进气缝隙，以在熔体表面与口模壁面间形成气垫膜层。

在本实用新型中，口模为圆柱形。

在本实用新型中，在气室腔体与底板接触处设置有密封圈。

在本实用新型中，口模壳层内腔为圆柱形腔体。

在本实用新型中，气辅微共挤流道直径比棒材壳层外径大0.2mm。

在本实用新型中，口模进气缝隙为0.1mm～0.2mm。

在本实用新型中，气垫膜层厚度为0.1mm。

在本实用新型中，芯层熔体和壳层熔体分别由芯层熔体入口和壳层熔体入口流入口模，芯层熔体流经锥形收敛段后，进入芯层熔体流动通道，壳层熔体进入口模后，先储存于壳层熔体储料区，随后进入共挤过渡段，与芯层熔体汇合，气体在芯层熔体与壳层熔体汇合处由气室经口模进气缝隙进入气辅微共挤流道，最后，熔体随气体一起由气辅共挤段挤出，即得到所要求外形和尺寸的棒材包覆复合制品。

有益效果：本实用新型将气体辅助技术应用于聚合物微共挤成型，气室内气体以低速进入气辅微共挤流道，以在熔体表面与口模壁面间形成稳定气垫膜层，使气辅微共挤流道内熔体的流动由非滑移的粘着剪切流动转换为完全滑移的非粘着剪切流动，从而充分减小微流道内气辅共挤段熔体的应力和剪切速率，进而达到有效改善因熔体应力、剪切速率或流动不平衡引起的挤出胀大、界面不稳定、扭曲变形等缺陷。

附图说明

图1为本实用新型的较佳实施例的主视图。

图2为本实用新型的较佳实施例的俯视图。

图3为本实用新型的较佳实施例中的制备棒材包覆复合制品横截面结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白清晰，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1～图2的一种用于聚合物加工的气体辅助微共挤成型装置，包括芯层熔体入口1、口模芯层2、口模壳层3、壳层熔体储料区4、共挤过渡段5、气室6、气室腔体7、底板8、气辅微共挤流道9、口模进气缝隙10、密封圈11及壳层熔体入口12，其中，口模芯层2与口模壳层3通过螺栓联接配合形成口模进料段，口模为圆柱形，口模芯层2内腔为芯层熔体流动通道，其为中空结构，口模芯层2内腔上端为锥形结构，方便熔体从芯层熔体入口1收敛流动，下端为圆形结构，圆形结构尺寸即为棒材芯层外径，口模壳层3内腔为壳层熔体流动通道，其为圆柱形腔体，方便储存熔体，且口模壳层3与口模芯层2下端组成壳层熔体储料区4，壳层熔体储料区4一侧设置有壳层熔体入口12；共挤过渡段5为两层熔体汇合后，进入气辅共挤段前的流动通道，设置在口模壳层3下方，使流经口模芯层2内腔和口模壳层3内腔的两层聚合物熔体汇合于一体；气室腔体7与底板8共同组成气室6，用于储存由高压气罐输送来的气体，作用是稳定气流和气压，使气体能平稳流入气辅微共挤流道9，并在气室腔体7与底板8接触处设置有密封圈11，底板8中间为气辅微共挤流道9，用于两聚合物熔体汇合后的流动通道，气辅微共挤流道9直径比棒材壳层外径约大0.2mm，即预留的气垫膜层厚度为0.1mm，是保证聚合物棒材微共挤制品形状和尺寸精度的关键结构，且共挤过渡段与气室6组成气辅共挤段，用于对熔体进行挤压；同时在底板8上表面与共挤过渡段5下表面留有0.1mm～0.2mm的口模进气缝隙10，为气室6中气体进入气辅微共挤流道9的流动通道。

在本实施例中，芯层熔体和壳层熔体分别由芯层熔体入口1和壳层熔体入口12流入口模，芯层熔体流经锥形收敛段后，进入芯层熔体流动通道，壳层熔体进入口模后，先储存于壳层熔体储料区4，随后进入共挤过渡段5，与芯层熔体汇合，气体在芯层熔体与壳层熔体汇合处由气室6经口模进气缝隙10进入气辅微共挤流道9，最后，熔体随气体一起由气辅共挤段挤出，即得到棒材包覆复合制品，如图3所示，包括棒材包覆复合制品芯层13与棒材包覆复合制品壳层14；将气体辅助技术应用于聚合物微共挤成型，气室6内气体以低速进入气辅微共挤流道9，以在熔体表面与口模壁面间形成约0.1mm厚的稳定气垫膜层，使气辅微共挤流道9内熔体的流动由非滑移的粘着剪切流动转换为完全滑移的非粘着剪切流动，从而充分减小微流道内气辅共挤段熔体的应力和剪切速率，进而达到有效改善因熔体应力、剪切速率或流动不平衡引起的挤出胀大、界面不稳定、扭曲变形等缺陷。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。