CN103895146A - 一种聚合物微孔发泡制品连续成型装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚合物微孔发泡制品连续成型装置和方法，该装置包括：至少一台挤出机、至少两套反压发泡模具、至少两台模压成型机、熔体输送管路***和反压气体输送管路及控制***。该方法包括形成可发泡聚合物熔体，合模及反压气体控制注入，可发泡熔体注入，微孔发泡等步骤。本发明的聚合物微孔发泡制品的泡孔尺寸为微米级，且制品横截面较大，同时能进行连续生产，提高生产效率，减低生产成本。

Description

一种聚合物微孔发泡制品连续成型装置和方法

技术领域

本发明属于高分子材料加工领域，具体涉及聚合物微孔发泡成型装置和方法。

背景技术：

微孔发泡聚合物材料是一种泡孔直径为微米级的新型发泡材料，其最大的特点就是泡孔小而密，分布均匀，泡孔直径0.1-10μm，泡孔密度109-1015个/cm3。微孔塑料在减少塑料用量的同时，提高了制品的韧性，被认为是“21世纪的新型材料”。与泡孔尺寸在毫米级的传统泡沫塑料相比，微孔发泡聚合物材料具有更加优异的力学性能、尺寸稳定性、热稳定性、介电性能等，在汽车、飞机及各种运输器材领域有特殊的应用价值；另外，它还可用于食品包装、生物医学、建筑材料、家电产品、信息工程及运动器材等方面。

微孔发泡聚合物材料虽然具有诸多的优异性能，但其制备往往要求苛刻的条件。通常为了提高气泡成核密度，要求设备口模处熔体压力高于10MPa，通过口模出口的压力降速率大于1GPa/s。

CN03817185.6公开了一种利用螺杆将气体溶解进入熔体后，形成均相溶液，然后通过螺杆的轴向移动使物料快速经过喷嘴，形成高的压力降速率从而形成大量的泡孔核，这些泡孔核在模具中的生长受到限制，皮层通常没有发泡，而只在芯部形成泡孔，此工艺的发泡倍率通常较低，一般制品减重控制在15％以下。

美国专利NO.4479914公开了一种发泡制品反压注塑成型方法。该方法是在注射模具中充气加压，以阻止熔体中的发泡剂在注射充模的过程中溢出预发泡；在注射的过程中，同时泄气保持模具中的压力恒定；注射完成后，将剩余的预加压气体泄入真空腔，使得模具中压力降低，熔融树脂发泡充模。该方法通常反压气体压力较低，低于2MPa，目的是改善制品表面质量，通常制品的发泡倍率较低，制品减重在15％以下。

日本专利NO.S39-022213公开了一种型芯回退(core back)的发泡成型方法，该方法是将含发泡剂树脂熔体注入模具中后，在发泡树脂未固化的状态下，通过型芯回退，扩大模具容积以减小模具内的压力，熔体中的发泡剂析出产生泡孔，得到发泡制品。

CN101914247A公开了一种热塑性塑料发泡厚板连续成型装置及方法，通过在挤出机后串联储料缸，使含有发泡剂的塑料熔体在储料缸内的停留时间较长，能够使含有发泡剂的塑料熔体的温度和压力分布更均匀，且通过两个或两个以上的储料缸相互切换实现连续挤出发泡，能够制备得到质量均匀、厚度较大的发泡板材。但其制品的泡孔难以达到微孔尺度。

CN103042647A公开了一种聚丙烯微孔发泡厚板的生产方法，采用平板发泡设备对聚丙烯母板进行发泡，其特征在于：所用的聚丙烯母板带有芯部结构；聚丙烯发泡母板芯部的孔道结构，缩短了超临界二氧化碳扩散进入聚丙烯基体的路径，从而减少了达到扩散平衡所需要的饱和时间，显著提高了生产效率，但是这种孔道结构势必会影响到制品整体的力学性能。

CN1021677840A公开了一种超临界模压发泡制备聚合物微孔发泡材料的方法，首先将模压机上的发泡模具升温，待达到发泡温度后，将聚合物放入模具，模压机合模，模具密封，向模具内充入超临界流体，超临界流体向聚合物溶胀扩散，然后模压机开模卸压发泡，即可得到泡孔尺寸小、泡孔密度高的聚合物微孔发泡材料。该方法中超临界流体向聚合物溶胀扩散时间仍需10分钟至60分钟，达到均相所需的时间较长。

利用前述技术很难实现连续方法制备大横截面的微孔发泡制品。本发明旨在提供一种连续制备微孔发泡聚合物制品的装备及方法。既能得到泡孔尺寸为微米级，且制品横截面较大的发泡制品，同时能进行连续生产，提高生产效率，减低生产成本。

发明内容

本发明提供一种聚合物微孔发泡制品连续成型装置及方法，具体涉及一种气体反压辅助挤出微发泡装置和方法，以克服现有技术存在的缺陷。

本发明提供一种聚合物微孔发泡制品连续成型装置，其包括：至少一台挤出机、至少两套反压发泡模具、至少两台模压成型机、熔体输送管路***和反压气体输送管路及控制***。所述挤出机出口与所述熔体输送管路***熔体相连接，所述熔体输送管路***上设置有换向阀和至少两根熔体输送歧管；所述至少两套反压发泡模具中的每一套分别设置在所述至少两台模压成型机中的一台中，分别与该模压成型机的上压板和下压板一起构成密闭的腔室；所述反压发泡腔室壁上至少开设一个熔体注入口和至少一个反压气体进/出气口；通过所述熔体注入口，所述反压发泡腔室与所述至少两根熔体输送歧管中的一根熔体相连接；通过所述反压气体进/出气口，所述反压发泡腔室与所述反压气体输送管路气体相连接。

根据本发明的一个方面，所述挤出机的大致中部位置设置注入口以便注入物理发泡剂。根据本发明的一个方面，聚合物微孔发泡制品连续成型装置还包括物理发泡剂注入***，用于以一定的流速将物理发泡剂通过注入口稳定注入所述挤出机。

根据本发明的一个方面，所述反压发泡模具为由多层模具组成的模具组。

根据本发明的一个方面，聚合物微孔发泡制品连续成型装置还包括静态混合器，所述静态混合器入口与所述挤出机出口熔体相连接，所述静态混合器出口与所述熔体输送管路相连接。

根据本发明的一个方面，聚合物微孔发泡制品连续成型装置还包括熔体泵，所述熔体泵的入口与所述挤出机的出口熔体相连接，所述熔体泵出口与所述熔体输送管路***相连接。

本发明还提供一种聚合物微孔发泡制品连续成型方法，包括以下步骤：

将聚合物树脂、化学发泡剂和添加剂通过挤出机入口加入挤出机内，通过挤出机的熔融混合作用形成聚合物/发泡剂混合物，从而形成可发泡聚合物熔体；

或将聚合物树脂和添加剂通过挤出机加料口加入挤出机中，在所述挤出机的中段向聚合物熔体中注入一定量的物理发泡剂，在所述挤出机中通过螺杆混合作用使所述聚合物熔体与所述物理发泡剂混合均匀形成聚合物/气体均相溶液，形成可发泡聚合物熔体；

将第一反压发泡模具放入第一模压成型机的上、下模板之间，控制第一模压成型机合模，同时控制第一模压成型机的温控***对第一模腔进行加热，使第一模腔内温度达到一定值，然后打开位于反压气体注入***的控制阀，将高压气体注入第一模腔内，使第一模腔内气体压力达到一定值，该值大于等于5MPa；

利用换向阀使可发泡熔体经过第一熔体输送管路进入第一模腔内，通过安装在第一反压气体管路上的第一模具泄压背压阀控制第一模腔内的反压气体保持在恒定的压力，该压力高于发泡剂在聚合物熔体的溶解压力，以保证注入第一模腔的聚合物/发泡剂溶液保持均相，等第一反压发泡模具中注入一定量熔体后，关闭第一熔体入口通断阀；

在此过程中，第二反压发泡模具放入第二模压成型机的上、下模板之间，控制第二模压成型机合模，同时控制第二模压成型机的温控***对第二模腔进行加热，使第二模腔内温度达到一定值，然后打开位于反压气体注入***的控制阀，将高压气体注入第二模腔内，使第二模腔内气体压力达到一定值，该值大于等于5MPa；然后，熔体经换向阀流经第二入口歧管、第二熔体入口进入第二反压发泡模具，在熔体不断进入第二模腔的同时，第二模腔中的气体通过安装在第二反压气体管路***上的背压阀控制使第二反压发泡模具内的熔体压力保持恒定；

在第二模腔充膜过程中，第一模腔中的熔体在充入一定量后停留一定时间，该停留时间为0-10分钟，然后通过控制第一模压成型机快速打开上下模或通过反压气体进/出气口进行卸压，使第一模腔内压力快速降低，压降速率不小于5MPa/s，第一模腔中的熔体发泡充模，得到制品；

第一反压发泡模具进行下一次充模准备，模腔密封，反压加载；

当第二反压发泡模具充模完成后，泄压发泡，制品成型取出，并进行下一次充膜准备；

如此循环，使得制品成型过程连续。

本发明利用挤出机混合提高气体在聚合物中的溶解速度，大大缩减了扩散时间和成型周期，效率更高；突破了现有发泡技术生产厚度较薄微孔发泡制品的限制，可以用于厚制品的生产工艺；气体反压能够抑制可发泡熔体在模腔内预发泡，通过控制打开模压成型机上下模板或反压气体管路快速降低模腔内压力，使可发泡熔体具有更大的发泡动力，泡孔成核速率很高，形成的泡孔尺寸更小，泡孔密度更高，性能更优异；模具内受控发泡，确定的制品形状，发泡倍率可控，进而其泡孔结构可控；对于材料性能的要求降低，克服了现有发泡技术不适用于低熔体强度聚合物微孔发泡的缺陷；一台挤出机可以安装多个模具，实现连续生产，适合工业化应用。

附图的简要说明

下面接合附图，对本发明进行详细说明。

图1是根据本发明一个实施例的聚合物微孔发泡制品连续成型装置的示意图。

图2是根据本发明另一个实施例的聚合物微孔发泡制品连续成型装置的示意图。

图3是根据本发明又一个实施例的聚合物微孔发泡制品连续成型装置的示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的聚合物微孔发泡制品连续成型方法的流程图。

具体实施方式

参见图1-2，图中：11挤出机，12螺杆，13料斗，14发泡剂注入口，15注入***，16换向阀，61第一熔体输送歧管，62第二熔体输送歧管，171第一模具熔体入口压力传感器，172第二模具熔体入口压力传感器，81第一反压发泡模具，82第二反压发泡模具，801第一模腔，802第二模腔，71第一模压成型机，72第二模压成型机，811第一熔体入口,821第二熔体入口，611第一熔体入口通断阀,612第二熔体入口通断阀，91第一反压气体输送管路，92第二反压气体输送管路，812第一反压气体进气口,822第二反压气体进气口，31第一气体调压支路,32第二气体调压支路，51第一模具泄压截止阀，52第二模具泄压截止阀，41第一模具泄压背压阀，42第二模具泄压背压阀，911第一模具进气截止阀，912第二模具进气截止阀，21反压气体输送截止阀，20高压气体泵送装置，19气源，

如图1所示，本发明的聚合物微孔发泡制品连续成型装置1，包括：挤出机11、第一反压发泡模具81和第二反压发泡模具82、两台模压成型机71，72、熔体输送管路***和反压气体输送及控制***，挤出机11的出口与熔体输送管路***熔体相连接，熔体输送管路***上安装有换向阀16和第一熔体输送歧管61和第二熔体输送歧管62，第一熔体输送歧管61与第一反压发泡模具81入口熔体相连接，第二熔体输送歧管62与第二反压发泡模具82入口相连，第一反压发泡模具81放置在第一模压成型机71中，与第一模压成型机71的上、下压板一起构成密闭的第一模腔801；第二反压发泡模具82放置在第二模压成型机72中，与第二模压成型机72的上、下压板一起构成密闭的第二模腔802；在反压发泡模腔801,802的腔壁一侧分别连接有反压气体输送管路91，92。

挤出机11为聚合物挤出加工设备，包括单螺杆挤出机、异向双螺杆挤出机、同向双螺杆挤出机、三螺杆挤出机等。挤出机主要用来熔融塑化聚合物树脂，并将化学发泡剂或物理发泡剂与聚合物熔体混合均匀。优选地，采用具有特定混炼结构的单螺杆挤出机，同向双螺杆挤出机或三螺杆挤出机；更优选地，采用两台挤出机串联，单螺杆挤出机串联单螺杆挤出机，或同向双螺杆串联单螺杆挤出机。图1所示的挤出机11为单螺杆挤出机，包括螺杆12和料斗13，挤出机11机筒在大致中部的位置开设有发泡剂注入口14以便通过注入***15注入物理发泡剂。

图1所示的熔体输送歧管61,62连接挤出机11出口和反压发泡模具81,82入口。该熔体输送歧管61,62上安装有换向阀16，能控制熔体的流向。

熔体输送歧管61,62外部有温度控制***(未示出)，温度控制***用来控制熔体输送管路的温度。该温度控制***可以为电加热控温***或油加热控温***，优选地，采用电加热控温***。

熔体输送歧管61,62耐压能力超过10MPa，优选地超过20MPa。熔体输送歧管61,62与挤出机11出口和反压发泡模具81,82入口密封连接。

本发明的装置的反压发泡模具81,82为耐高压模具，耐压能力大于等于20MPa，反压发泡模具81,82每个包括熔体注入口811,821和反压气体进/出气口812,822。反压发泡模具81,82分别放置在与挤出机11轴对称布置的两台模压成型机71,72中，通过液压使反压发泡模具81,82与模压成型机71,72的上、下压板成密闭的腔室801,802。

如图1-3所示，根据本发明的一个实施例，熔体注入口811,821设置在反压发泡模具81，82的一侧，较合适位于模具中间高度位置，更合适位于低于中间高度靠近模压成型机71,72下压板位置。反压气体进/出气口812,822设置在模具81,82上或模压成型机71,72上压板上。如果设置在模具上，较合适位于模具中间位置高度以上靠近模压成型机71,72上压板位置。

根据本发明的一个实施例，反压发泡模具也可以是模具组，所谓模具组是由多层模具形成，如3层至10层，每层分别开设熔体注入口，通过熔体注入歧管的切换，分别向每层模具供料，每个模具组至少设有一个反压气体进/出气口。

熔体入口设置在模具一侧，较合适位于模具中间高度位置，更合适位于低于中间高度靠近模压成型机下压板位置。根据本发明另一个实施例，熔体入口设置在模压成型机的下模板上。反压气体进/出气口设置在模具上位于模具中间位置高度以上靠近上层模具位置。根据本发明的另一个实施例，反压气体进/出气口位于模压成型机的上模板上。反压气体进/出气口通过气体管路与高压气源相连通。在模具上安装熔体压力传感器171,172和温度传感器(未示出)。

本发明的换向阀16为塑料加工中常用的熔体换向阀，换向阀的出口在控制***的控制下在熔体输送歧管61,62间进行切换。模具的熔体入口811,821处装设有熔体入口通断阀611,612。本发明所述的模具进口通断阀为塑料加工中常用于实现入口通断切换的熔体闸阀、截止阀等。熔体入口通断阀611,612的出口在控制***的控制下实现模具中聚合物熔体与熔体输送歧管中熔体的隔离。

反压气体输送和控制***主要包括气源19、高压气体泵送装置20、压力传感器、气体管路。较合适气源为氮气(N2)，空气，二氧化碳(CO2)或其他类型气体；高压气体泵送装置20为工业上常用气体增压泵送装置；在气体管路上安装反压气体输送截止阀21以控制气体流动，在进气管路靠近模具进气口端，并联连接气体调压支路31,32，调压支路31,32上安装泄压背压阀41,42和进气截止阀51,52。

如图2所示，根据本发明的另一个实施例，本发明所述装置还可包括静态混合器23，静态混合器23入口与挤出机11出口熔体相连接。静态混合器23是聚合物加工领域常用的熔体混合器，为了使聚合物熔体的温度更均匀。在该实施例中，静态混合器23出口通过熔体输送歧管61,62与反压模具熔体入口811,821相连接。

如图3所示，根据本发明的又一个实施例，本发明所述装置还可包括熔体泵22，熔体泵22为塑料加工通用泵送装置，起到稳定或提高熔体压力的作用。在该实施例中，熔体泵22入口与挤出机11出口熔体相连接，熔体泵出口通过熔体输送歧管61,62与反压模具熔体入口811,821相连接。

本发明所述装置还可同时含有静态混合器23和熔体泵22，静态混合器23入口可以与挤出机11出口熔体相连接，静态混合器23出口与熔体泵22入口相连接；也可以采用熔体泵22入口与挤出机11出口熔体相连接，熔体泵22出口与静态混合器23入口相连接的形式。

图4是根据本发明的一个实施例的聚合物微孔发泡制品连续成型方法的流程图。本发明的聚合物微孔发泡厚板连续成型方法主要包括以下步骤：

(1)可发泡聚合物熔体的形成

根据本发明的方法的一个实施例，可发泡聚合物熔体的形成是将聚合物树脂和化学发泡剂以及添加剂通过挤出机11的料斗13加入挤出机11内，通过挤出机11的熔融混合作用形成聚合物/化学发泡剂混合物，还可进一步在挤出机11靠近出口段，通过控制各段温度控制可发泡聚合物熔体的温度。

根据本发明的方法的另一个实施例，可发泡聚合物熔体形成是将聚合物树脂和添加剂通过挤出机11加料口13加入挤出机11中，在挤出机11的中段向聚合物熔体中注入一定量的物理发泡剂，在挤出机11中通过螺杆12混合作用使聚合物熔体与物理发泡剂混合均匀形成聚合物/气体均相溶液，即可发泡聚合物熔体。

聚合物树脂可以是聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯等热塑性聚合物以及它们的共聚物或共混物。树脂原料中通常还包括加工助剂，如色母粒、无机填料、阻燃剂、成核剂等，它们先与聚合物树脂原料预混后加入挤出机中。

化学发泡剂可以是碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸铵等无机发泡剂，也可以是偶氮二甲酰胺(AC)、柠檬酸等有机发泡剂。

根据本发明的一个实施例，还可进一步通过控制挤出机11各段的温度以控制可发泡聚合物熔体的温度以使其更适合发泡。

(2)合模及反压气体控制注入

将模具81,82放入模压成型机71,72的上、下模板之间，控制模压成型机合模，同时控制模压成型机71,72的温控***对模具81,82及模腔801,802进行加热，使模腔801,802内温度达到一定值。然后打开位于反压气体注入***的反压气体输送截止阀21，将高压气体注入模腔801,802内，使模腔801,802内气体压力达到一定值，该压力值大于等于5MPa，优选地大于等于8MPa。

(3)可发泡熔体注入

利用换向阀16使可发泡熔体经过第一熔体输送歧管61进入第一模腔801内，通过安装在第一反压气体输送管路91上的第一模具泄压背压阀41控制模腔内的反压气体保持在恒定的压力，该压力高于发泡剂在聚合物熔体的溶解压力，以保证注入第一模腔801的聚合物/发泡剂溶液保持均相；等第一反压发泡模具81中注入一定量熔体后，关闭第一熔体入口通断阀611。同时换向阀16转向第二熔体输送歧管62向第二反压发泡模具82的第二模腔802中注入可发泡聚合物熔体。熔体充入模腔801，802的体积为该模腔体积的2％-30％。调控熔体注入模腔801,802中的体积可以用来调节发泡倍率，当熔体注入量低于模腔体积的2％时，最终发泡制品不能完全充满模腔，制品形状不能定型，表面质量较粗糙；当熔体注入量高于模腔体积的30％时，得到最终制品的发泡倍率低于3倍。充入模腔的熔体体积可以通过控制熔体充入模腔时间和挤出机产量进行控制。

(4)微孔发泡

当第一反压发泡模具81模腔801内注入一定量可发泡熔体后，停留0-10分钟，控制第一模压成型机71快速打开上下模，使第一反压发泡模具81模腔801内压力快速降低，可发泡聚合物熔体随压力降低而进行气泡成核和气泡生长及定型。控制可发泡熔体的注入量可方便调节最终制品的发泡倍率。第一反压发泡模具81模腔801内压力快速下降，压降速率大于5MPa/min,较合适大于20MPa/min,更合适大于100MPa/min，从而提高气泡成核密度，得到微孔发泡制品。根据模腔内反压压力大小，通过控制模压成型机液压机上下模板开启时间，控制压降速率。

根据本发明的另一实施例，当第一反压发泡模具81中熔体注入一定量可发泡熔体后，停留0-10分钟，然后通过控制第一模压成型机快速打开上下模或通过反压气体进/出气口进行卸压，使第一模腔内压力快速降低，压降速率不小于5MPa/s，较合适不小于20MPa/s,更合适不小于100MPa/s。第一反压发泡模具81中的熔体发泡充模，得到制品；

在此过程中，熔体经换向阀16流经第二熔体输送歧管62、第二熔体入口821进入第二反压发泡模具82，在熔体不断进入第二反压发泡模具82的同时，第二反压发泡模具82中的气体通过背压控制使其模具内的熔体压力保持恒定在5-30MPa；

在第二反压发泡模具82充模的同时，第一反压发泡模具81中的熔体卸压发泡，制品成型并取出，进行下一次充模准备：第二反压发泡模具82密封，反压加载；

当第二反压发泡模具82充模完成后，熔体注入第一反压发泡模具81，第二模具81进行制品成型取出，下一次充模准备。如此循环，使得制品成型过程连续。

实施例1

材料：聚丙烯，牌号E02，中国石油化学公司镇海炼化分公司，

成核剂：滑石粉，粒径：0.8um,添加量为聚丙烯总重量的1％

化学发泡剂:偶氮二甲酰胺，添加量为聚丙烯总重量的2％

润滑剂：单硬脂酸甘油酯，添加量为聚丙烯总重量的2％

反压气体：氮气

微孔发泡成型装置如图1所示，单螺杆挤出机直径60mm,螺杆长径比：40。

微孔发泡工艺流程如图4所示，工艺参数见表1所示。根据GB/T6342-2009测试所得样品的表观密度；将得到发泡样品随机取样，用锋利刀具切取断面，喷金后，利用扫描电子显微镜观察其微观结构，并用imager软件统计泡孔尺寸，根据如下公式计算泡孔密度，根据GB/T8813-2008测试发泡样品的压缩强度。测试结果如表2所示。

实施例2

材料：聚苯乙烯，牌号MG33，奇美化学公司

成核剂：滑石粉,粒径0.8um,添加量为聚苯乙烯总重量的0.8％

润滑剂：单硬脂酸甘油酯，添加量为聚苯乙烯总重量的1％

发泡剂为二氧化碳，添加量为聚苯乙烯总重量的4.2％

反压气体：空气

发泡装置如图2所示，挤出机采用双螺杆挤出机串联静态混合器，微孔发泡工艺流程如图4所示，工艺参数见表1，根据GB/T6342-2009测试所得样品的表观密度；将得到发泡样品随机取样，用锋利刀具切取断面，喷金后，利用扫描电子显微镜观察其微观结构，并用imager软件统计泡孔尺寸，根据如下公式计算泡孔密度，根据GB/T8813-2008测试发泡样品的压缩强度。测试结果如表2所示。

实施例3

材料，聚丙烯，牌号E02，中国石油化学公司镇海炼化，

成核剂：滑石粉，粒径：0.8um,添加量为聚丙烯总重量的1％

润滑剂：单硬脂酸甘油酯，添加量为聚丙烯总重量的2％

反压气体：氮气

发泡剂为二氧化碳，添加量为聚丙烯总重量的6.0％，微孔发泡装置如图2所示，挤出机为双螺杆挤出机(一阶)串联静态混合器，微孔发泡工艺流程如图4所示，工艺参数见表1，根据GB/T6342-2009测试所得样品的表观密度；将得到发泡样品随机取样，用锋利刀具切取断面，喷金后，利用扫描电子显微镜观察其微观结构，并用imager软件统计泡孔尺寸，根据如下公式计算泡孔密度，根据GB/T8813-2008测试发泡样品的压缩强度。测试结果如表2所示。

实施例4

材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，特性粘度1.3

成核剂：滑石粉，添加量为PET总重量的1％

发泡剂为异戊烷，添加量为PET总重量的1.8％

反压气体：氮气

加工前，PET树脂需在80℃下真空干燥12小时以除去水分

发泡装置如图3所示，挤出机为双螺杆挤出机串联熔体泵，微孔发泡工艺流程如图4所示，除了没有二阶挤出机和静态混合器，而是在挤出机出口串联熔体泵。工艺参数见表1，根据GB/T6342-2009测试所得样品的表观密度；将得到发泡样品随机取样，用锋利刀具切取断面，喷金后，利用扫描电子显微镜观察其微观结构，并用imager软件统计泡孔尺寸，根据如下公式计算泡孔密度，根据GB/T8813-2008测试发泡样品的压缩强度。测试结果如表2所示。

实施例5

材料，聚丙烯，牌号E02，中国石油化学公司镇海炼化，

成核剂：滑石粉，粒径：0.8um,添加量为聚丙烯总重量的1％

润滑剂：单硬脂酸甘油酯，添加量为聚丙烯总重量的2％

反压气体：氮气

发泡剂为二氧化碳，添加量为聚丙烯总重量的6％发泡装置如图2所示，挤出机为双螺杆挤出机(一阶)串联静态混合器，微孔发泡工艺流程如图4所示，工艺参数见表1，根据GB/T6342-2009测试所得样品的表观密度；将得到发泡样品随机取样，用锋利刀具切取断面，喷金后，利用扫描电子显微镜观察其微观结构，并用imager软件统计泡孔尺寸，根据如下公式计算泡孔密度，根据GB/T8813-2008测试发泡样品的压缩强度。测试结果如表2所示。

实施例6

材料、装置及发泡工艺与实施例5相同，不同的是反压发泡时，泄压速率为100MPa/min。得到样品性能测试结果如表2所示。

对比例1

原料与实施例3相同，发泡装置挤出机部分与实施例3相同，不同的是对比例采用常规的挤出发泡成型，机头为片材机头，挤出机各段温度设置与实施例3相同，机头温度为160℃，机头压力为10MPa，出机头后经塑料加工行业常用的多组冷却辊进行冷却定型。得到样品的测试结果如表2所示。

对比例2

原料与实施例4相同，发泡装置挤出机部分与实施例4相同，不同的是对比例采用常规挤出发泡成型装置直接挤出发泡，机头为板材发泡机头，挤出机各段温度设置与实施例4相同，机头温度为240℃，机头压力为5MPa，经定型装置定型。得到样品的测试结果如表2所示。

与现有技术相比，本发明的优点在于：利用挤出机混合提高气体在聚合物中的溶解速度，大大缩减了扩散时间和成型周期，效率更高；突破了现有发泡技术只能生产厚度较薄制品微孔发泡的限制，可以用于厚制品的生产工艺；通过采用反压气体防止可发泡熔体提前预发泡，通过快速开启模压成型机或模具上的泄压装置，实现高压降速率，泡孔成核速率很高，形成的泡孔尺寸更小，数量更多，泡孔密度更高，性能更优异；模具内受控发泡，确定的制品形状，发泡倍率可控，进而其泡孔结构可控；对于材料性能的要求降低，克服了现有发泡技术不适用于低熔体强度聚合物微孔发泡的缺陷；一台挤出机可以安装多个模具，实现连续生产，适合工业化应用。采用本发明的聚合物微孔发泡厚板连续成型装置和方法所生产的微孔发泡材料具有优异的减震、吸声、隔热性能，可广泛应用于建筑保温、缓冲包装、隔音吸震等领域。

表1反压发泡工艺参数

表2

Claims (10)

1.一种聚合物微孔发泡制品连续成型装置，其包括：至少一台挤出机、至少两套反压发泡模具、至少两台模压成型机、熔体输送管路***和反压气体输送管路及控制***，其特征在于：所述挤出机出口与所述熔体输送管路***熔体相连接，所述熔体输送管路***上设置有熔体换向阀和至少两根熔体输送歧管；所述至少两套反压发泡模具中的每一套分别设置在所述至少两台模压成型机中的一台中，分别与该模压成型机的上压板和下压板一起构成密闭的腔室；所述反压发泡腔室壁上至少开设一个熔体注入口和至少一个反压气体进/出气口；通过所述熔体注入口，所述反压发泡腔室与所述至少两根熔体输送歧管中的一根熔体相连接；通过所述反压气体进/出气口，所述反压发泡腔室与所述反压气体输送管路气体相连接。

2.根据权利要求1所述的聚合物微孔发泡制品连续成型装置，其特征在于：所述挤出机在大致中部位置设置有发泡剂注入口，所述挤出机还包括发泡剂注入***，用于以一定的流速将物理发泡剂通过所述发泡剂注入口稳定注入所述挤出机中。

3.根据权利要求1所述的聚合物微孔发泡制品连续成型装置，其特征在于：所述反压发泡模具为由多层模具组成的模具组。

4.根据权利要求1所述的聚合物微孔发泡制品连续成型装置，其特征在于：还包括静态混合器，所述静态混合器入口与所述挤出机出口熔体相连接，所述静态混合器出口与所述熔体输送管路相连接。

5.根据权利要求1所述的聚合物微孔发泡制品连续成型装置，其特征在于：还包括熔体泵，所述熔体泵的入口与所述挤出机的出口熔体相连接，所述熔体泵出口与所述熔体输送管路***相连接。

6.一种聚合物微孔发泡制品连续成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

将聚合物树脂、化学发泡剂和添加剂通过挤出机入口加入挤出机内，通过挤出机的熔融混合作用形成聚合物/发泡剂混合物，从而形成可发泡聚合物熔体；或将聚合物树脂和添加剂通过挤出机加料口加入挤出机中，在所述挤出机的中段向聚合物熔体中注入一定量的物理发泡剂，在所述挤出机中通过螺杆混合作用使所述聚合物熔体与所述物理发泡剂混合均匀形成聚合物/气体均相溶液，形成可发泡聚合物熔体；

将第一反压发泡模具放入第一模压成型机的上、下模板之间，控制第一模压成型机合模，同时控制第一模压成型机的温控***对第一模腔进行加热，使第一模腔内温度达到一定值，然后打开位于反压气体注入***的控制阀，将高压气体注入第一模腔内，使第一模腔内气体压力达到一定值，该值大于等于5MPa；

利用换向阀使可发泡熔体经过第一熔体输送管路进入第一模腔内，通过安装在第一反压气体管路上的第一模具泄压背压阀控制第一模腔内的反压气体保持在恒定的压力，该压力高于发泡剂在聚合物熔体的溶解压力，以保证注入第一模腔的聚合物/发泡剂溶液保持均相，等第一反压发泡模具中注入一定量熔体后，关闭第一熔体入口通断阀；

在此过程中，第二反压发泡模具放入第二模压成型机的上、下模板之间，控制第二模压成型机合模，同时控制第二模压成型机的温控***对第二模腔进行加热，使第二模腔内温度达到一定值，然后打开位于反压气体注入***的控制阀，将高压气体注入第二模腔内，使第二模腔内气体压力达到一定值，该值大于等于5MPa；然后，熔体经换向阀流经第二入口歧管、第二熔体入口进入第二反压发泡模具，在熔体不断进入第二模腔的同时，第二模腔中的气体通过安装在第二反压气体管路***上的背压阀控制使第二反压发泡模具内的熔体压力保持恒定；

在第二模腔充膜过程中，第一模腔中的熔体在充入一定量后停留一定时间，该停留时间为0-10分钟，然后通过控制第一模压成型机快速打开上下模或通过反压气体进/出气口进行卸压，使第一模腔内压力快速降低，压降速率不小于5MPa/s，第一模腔中的熔体发泡充模，得到制品；

第一反压发泡模具进行下一次充模准备，模腔密封，反压加载；

当第二反压发泡模具充模完成后，泄压发泡，制品成型取出，并进行下一次充膜准备；

如此循环，使得制品成型过程连续。

7.根据权利要求6的聚合物微孔发泡制品连续成型方法，熔体充入第一或第二模腔的体积为该模腔体积的2％-30％。

8.根据权利要求6的聚合物微孔发泡制品连续成型方法，第一或第二模腔内的所述压降速率不小于20MPa/s。

9.根据权利要求6的聚合物微孔发泡制品连续成型方法，第一或第二模腔内的所述压降速率不小于100MPa/s。

10.根据权利要求6的聚合物微孔发泡制品连续成型方法，所述反压气体为氮气或空气。

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