一种制备超临界流体聚合物无模立体结构发泡制品的装置的制作方法

本实用新型涉及高分子材料发泡加工领域，具体为一种制备超临界流体聚合物无模立体结构发泡制品的装置。

背景技术：

利用超临界流体作为物理发泡剂用于聚合物发泡成型方法主要有连续挤出发泡、注射发泡、间歇形式的釜压发泡方法。连续挤出成型适合于连续挤出具有一定断面形状的发泡材料，制品的发泡倍率高，但形状单一；注射发泡成型可以注射形状复杂的发泡制品，但制品的发泡倍率小，两者都有较高的生产效率。间歇式的釜压发泡方法多用于聚合物的珠粒发泡，发泡珠粒还要利用发泡珠粒的成型设备来模压成各种形状的发泡制品，生产效率低，生产周期长，设备投资大。

现在为了制备发泡材料设计了一些发泡装置，但是还存在一些问题。

例如中国专利公开号cn104097288a公开了一种超临界流体辅助聚合物模压发泡装置。该装置包括超临界流体输送系统、模具系统、温度测量装置、压力测量装置、压力释放装置、显示和控制系统等，超临界流体输送系统与模具系统相连，温度测量装置、压力测量装置、压力释放装置分别与模具系统相连。模具系统利用模压机的上、下热板进行加热。利用超临界流体超强的渗透和扩散能力，在一定的温度和超临界流体压力作用下，经过一定时间，超临界流体逐渐扩散进聚合物基体，然后快速释放模内压力获得一定形状的发泡材料，但是上面所述的利用超临界流体作为物理发泡剂制备聚合物模压发泡制品的成型装置，使用模具进行模压制品，只能生产一些规整的发泡板材、片材和简单形状的制品，对一些较为形状复杂的发泡制品的工业化规模生产就很难实现。

基于此，本实用新型设计了具体为一种制备超临界流体聚合物无模立体结构发泡制品的装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种制备超临界流体聚合物无模立体结构发泡制品的装置，其特征是采用一步成型法，将聚合物发泡预塑件直接放入发泡罐浸渍发泡，无需成型模具，生产周期极短，生产出来的制品为立体发泡结构，形状可控，尺寸精确。装置可用于热塑性塑料、热塑性弹性体或橡胶材料等的超临界流体立体发泡制品。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种制备超临界流体聚合物无模立体结构发泡制品的装置，包括发泡罐、电热棒、n2液态储罐、第一加压泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第二加压泵、co2液态储罐、第一风机、第一温度感应器、压力感应器、控制器、电热风机、第二风机、预热箱、运输车和第二温度感应器，其特征在于：所述预热箱顶部固定安装有电热风机和第二温度感应器，所述预热箱内壁顶部固定安装有第二风机，所述预热箱外壁上固定安装有控制器，所述n2液态储罐通过管道与第一加压泵连接，所述co2液态储罐通过管道与第二加压泵连接，所述第一加压泵和第二加压泵均匀通过管道与出液管连接，所述发泡罐内壁上固定安装有电热棒，所述发泡罐内顶部固定连接有第一风机，所述发泡罐上固定安装有第一温度感应器和压力感应器，所述发泡罐外壁底部固定安装有泄气阀，所述发泡罐和预热箱内设有运输车。

优选的，所述发泡罐右外壁上均通过铰链连接有罐盖，所述预热箱左侧壁上通过铰链转动连接有方形门，所述罐盖和方形门内壁上固定连接有密封垫。

优选的，所述出液管安装发泡罐顶部，所述第一加压泵和第二加压泵与出液管连接的管道上分别固定安装有第一电磁阀和第二电磁阀。

优选的，所述运输车包括内螺纹杆、摆放板、螺帽、通孔和万向轮，最下层所述摆放板底部通过支腿固定连接有万向轮，最下层所述摆放板上固定连接有内螺纹杆，所述内螺纹杆上螺纹连接有螺帽，所述螺帽上摆放有摆放板，所述摆放板上均匀开设有通孔。

优选的，所述控制器与外界电源电性连接，所述控制器分别与第一温度感应器、第二温度感应器、电热棒，压力感应器、第一加压泵、第二加压泵、第一电磁阀、第二电磁阀、电热风机、第一风机和第二风机电性连接。

由于采用上述的装置，本实用新型有益效果是：

1．在立体发泡罐内采用一步法高温高压的超临界流体溶胀聚合物，无需模具，实现自由无模立体泄压发泡成型，得到立体发泡制品；

2．使用的成型压力较低，气体浸渍预塑件温度高，浸渍温度在熔化或熔点温度附近，气体浸渍预塑件溶解扩散平衡所需的时间短，大大缩短了成型周期；

3．突破了现有技术只能制备形状单一的微孔发泡制品的限制，可以制得立体发泡结构，形状可控，尺寸精确的微孔发泡制品；

4．由于立体发泡罐打开时泄压速率较大，泡孔成核速率较高，形成的微孔发泡材料泡孔更小，孔密度更高，性能更优异；

5．一套立体发泡罐可以放置多层待发泡制品，适合于工业化规模生产；

6．通过在运输车上的摆放板上开设通孔，使得发泡塑料与n2和co2接触更加充分，提升发泡效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型运输车结构示意图；

图3为本实用新型功能示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1.发泡罐2.罐盖3.电热棒4.n2液态储罐5.第一加压泵6.第一电磁阀7.第二电磁阀8.第二加压泵9.co2液态储罐10.第一风机11.第一温度感应器12.压力感应器13.控制器14.电热风机15.第二风机16.预热箱17.运输车171.内螺纹杆172.摆放板173.螺帽174.通孔175.万向轮18.第二温度感应器19.泄气阀20.方形门。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种制备超临界流体聚合物无模立体结构发泡制品的装置，包括发泡罐1、电热棒3、n2液态储罐4、第一加压泵5、第一电磁阀6、第二电磁阀7、第二加压泵8、co2液态储罐9、第一风机10、第一温度感应器11、压力感应器12、控制器13、电热风机14、第二风机15、预热箱16、运输车17和第二温度感应器18，预热箱16顶部固定安装有电热风机14和第二温度感应器18，预热箱16内壁顶部固定安装有第二风机15，通过设计预热箱16，再通过预热箱16内设备对发泡塑料进行预热，再通过发泡罐1对发泡塑料进行发泡，使用的成型压力较低，发泡罐1内的气体浸渍预塑件温度高，浸渍温度在熔化或熔点温度附近，气体浸渍预塑件溶解扩散平衡所需的时间短，大大缩短了成型周期；预热箱16外壁上固定安装有控制器13，n2液态储罐4通过管道与第一加压泵5连接，co2液态储罐9通过管道与第二加压泵8连接，第一加压泵5和第二加压泵8均匀通过管道与出液管连接，发泡罐1内壁上固定安装有电热棒3，发泡罐1内顶部固定连接有第一风机10，发泡罐1上固定安装有第一温度感应器11和压力感应器12，发泡罐1外壁底部固定安装有泄气阀19，发泡罐1和预热箱16内设有运输车17，发泡罐1内采用一步法高温高压的超临界流体溶胀聚合物，无需模具，实现由无模立体泄压发泡成型，得到立体发泡制品，同时突破了现有技术只能制备形状单一的微孔发泡制品的限制，可以制得立体发泡结构，形状可控，尺寸精确的微孔发泡制品。

发泡罐1右外壁上均通过铰链连接有罐盖2，预热箱16左侧壁上通过铰链转动连接有方形门20，罐盖2和方形门20内壁上固定连接有密封垫，保证发泡罐1和预热箱16的气密性。

出液管安装发泡罐1顶部，第一加压泵5和第二加压泵8与出液管连接的管道上分别固定安装有第一电磁阀6和第二电磁阀7，便于控制n2和co2的加入。

运输车17包括内螺纹杆171、摆放板172、螺帽173、通孔174和万向轮175，最下层摆放板172底部通过支腿固定连接有万向轮175，最下层摆放板172上固定连接有内螺纹杆171，内螺纹杆171上螺纹连接有螺帽173，螺帽173上摆放有摆放板172，摆放板172上均匀开设有通孔174，通过设计运输车17，通过在运输车17上设计多组摆放板172，一套立体发泡罐1可以放置多层待发泡制品，适合于工业化规模生产，同时在摆放板172上开设的通孔174，使得发泡塑料与空气、n2和co2接触更加充分，可提升发泡效果。

控制器与外界电源电性连接，控制器13分别与第一温度感应器11、第二温度感应器18、电热棒3、压力感应器12、第一加压泵5、第二加压泵8、第一电磁阀5、第二电磁阀7、电热风机14、第一风机10和第二风机15电性连接，控制器13选用stm系列控制器，第一温度感应器11和第二温度感应器18选用gw-kdt-00801温度传感器，压力感应器12选用mat316压力传感器，第一加压泵5和第二加压泵8选用tp增压泵，第一电磁阀5和第二电磁阀7选用2w电池，电热风机14选用f2-r1075，第一风机10和第二风机15选用hg-3000s/380v罗茨鼓风机。

本实施例的一个具体应用为：根据发泡尺寸的要求，转动螺帽173，带动摆放板172移动，使得上下两层摆放板172之间的间距适合不同发泡尺寸的要求，将需要发泡的发泡塑料摆放到摆放板172上，通过设计运输车17，通过在运输车17上设计多组摆放板172，一套立体发泡罐可以放置多层待发泡制品，适合于工业化规模生产，同时在摆放板172上开设的通孔174，使得发泡塑料与空气、n2和co2接触更加充分，可提升发泡效果。根据在控制设定第一温度感应器18的最小值，最小值为发泡塑料软化温度或熔点温度以下30-50℃区域，将装有发泡塑料的运输车17推动预热箱16内，将方形门20与预热箱16密封连接好，通过控制器13启动电热风机14和第二风机15，电热风机14将热空气加入预热箱16内对发泡塑料进行预热，第二风机15有助于预热箱1内的热空气流动，有助于提升预热效果，使用的成型压力较低，气体浸渍预塑件温度高，浸渍温度在熔化或熔点温度附近，气体浸渍预塑件溶解扩散平衡所需的时间短，大大缩短了成型周期；由于发泡材料已经预热过，只需要通过控制器13启动电热棒3，将发泡罐1内二氧化碳或氮气的直接加热至目标温度125℃，并通过第一温度感应器11控制发泡罐内保持在125℃，第一风机10有助于发泡罐1内的热空气进行流通，将装有预热过的发泡塑料的运输车17运输到发泡罐1内，将罐盖2与发泡罐16密封连接好，再通控制器13控制第一电磁阀6、第二电磁阀7、第一加压泵5和第二加压泵8，将超临界流体经过出液管加入到发泡罐1内，超临界二氧化碳和超临界氮气混合气体比例为30:70，在目标温度下，立体发泡罐1工作压力在10mpa下超临界流体向聚合物溶胀扩散80min，在立体发泡罐1内采用一步法高温高压的超临界流体溶胀聚合物，无需模具，实现自由无模立体泄压发泡成型，得到立体发泡制品，同时突破了现有技术只能制备形状单一的微孔发泡制品的限制，可以制得立体发泡结构，形状可控，尺寸精确的微孔发泡制品；再打开泄气阀19进行泄压，立体发泡罐1压力释放装置的泄压速率为5mpa/s，即可得到产品形状，其中，由于立体发泡罐1打开时泄压速率较大，泡孔成核速率较高，形成的微孔发泡材料泡孔更小，孔密度更高，性能更优异。在立体发泡罐内采用一步法高温高压的超临界流体溶胀聚合物，无需模具，实现自由无模立体泄压发泡成型，得到立体发泡制品。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。