CN113352539A - 一种轻量化pp牙刷柄微发泡注塑成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，属于发泡注塑成型技术领域，该轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，包括如下步骤：S1、按重量份取样，取聚合物粒料、胶粒颜料、生物胶液和加工助剂进入搅拌机，在20℃‑35℃下，以150r/min的速度下搅拌10‑20min进行混合，充分混合搅拌后，待用；S2、将步骤S1中的混合物经过250目的过筛机进行过筛。本发明中通过在塑体材料中加入淀粉和植物纤维，在熔化过程中保证形成的聚合物溶体的粘合性和纤维强度，使聚合物溶体成型效果更好，同时也能在发泡过程中保证聚合物溶体的韧性，使产生的气泡能够更密集。

Description

一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺
技术领域
本发明属于发泡注塑成型技术领域，具体涉及一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺。
背景技术
在发泡成型过程或发泡聚合物材料中，通过物理发泡剂或化学发泡剂的添加与反应，形成了蜂窝状或多孔状结构。发泡成型的基本步骤是形成泡核、泡核生长或扩大以及泡核的稳定。在给定的温度与压力条件下，气体的溶解度下降，以致达到饱和状态，使多余的气体排除并形成气泡，从而实现成核。
目前，市场上常用的发泡注塑工艺多专注于发泡成型本身，在成型材料的组合选用上较少涉及环保降解以及成型塑体加固保质等方面，因此，研究出一种能够有效提升成型塑体多方面质量的工艺投入使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，旨在解决现有技术中的在生产使用过程中环保降解性能较低，且成型塑体质量上未能实现多方面优点的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，包括如下步骤：
S1：按重量份取样，取聚合物粒料、胶粒颜料、生物胶液和加工助剂进入搅拌机，在20℃-35℃下，以150r/min的速度下搅拌10-20min进行混合，充分混合搅拌后，制得混合物，待用；
S2：将步骤S1中的混合物经过250目的过筛机进行过筛；
S3：将步骤S2中的混合物和发泡剂按照机筒容量分批加入注塑机机筒，然后利用注塑机内的升温加热器产生的热量，熔化S2中的混合物为聚合物熔体，混合物和发泡剂在注塑机内混合产生聚合物和气体；
S4：步骤S3中形成的聚合物和气体通过静态混合器，进入扩散室进行分子扩散均化，热量降低气体溶解度，在扩散室内形成含有大量微小气泡核的聚合物熔体；
S5：通过控制阀推动聚合物溶体注入模具型腔中，等待5-10min模型冷却成型，将成型牙刷柄挤出。
作为本发明一种优选的方案，所述聚合物粒料包含如下重量份原料混合制成：pp聚丙烯颗粒5份，淀粉1份，植物纤维1份，白油1-3份，磺化聚酰亚胺-硅氧烷共聚物1-2份。
作为本发明一种优选的方案，所述胶粒颜料由黄、绿、青、蓝和紫中一种或多种胶粒颜料混合制成。
作为本发明一种优选的方案，所述生物胶液由树胶和骨胶按1:1比例混合制成。
作为本发明一种优选的方案，所述发泡剂采用成核度高且溶解度低的N2气体，与可减控重量的CO2气体进行1:1比例混合注入，并通过计量阀控制注射速率。
作为本发明一种优选的方案，所述快速升温加热器需设定温度升高变化速率在5℃/s，同时快速升温器温度恒定控制在150℃-200℃之间。
作为本发明一种优选的方案，所述扩散室内需保持80-100MPa之间的恒定高压状态。
作为本发明一种优选的方案，所述控制阀安装在注塑机和模具之间，在模具注入聚合物熔体之前以及模具注满之后均保持关闭。
作为本发明一种优选的方案，所述模具的外表面套设安装控温器，控制模具温度快速降低冷却。
作为本发明一种优选的方案，所述步骤S3中进行注塑时在模具中加入1-3份玻璃纤维再进行冷却成型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中在聚合物粒料中除了基础的pp聚丙烯颗粒之外，还混合加入了淀粉和植物纤维，能够在熔化过程中保证形成的聚合物溶体的粘合性和纤维强度，使聚合物溶体成型效果更好，同时也能在发泡过程中保证聚合物溶体的韧性，使产生的气泡能够更密集。
2、本发明中在最初的混合搅拌中就加入了胶粒颜料，能够使成型塑体在发泡前就进行充分熔化染色，实现了颜料的均匀混合，能够在热度熔化过程中充分混合颜料，且颜料选择胶粒状，能够保证搅拌的均匀混合性，使成型塑体颜色更自然。
3、本发明中在最终的模具成型过程中加入玻璃纤维，能够在最后成型之前提升成型塑体的韧性，提高强度，并且选择在此时加入能够不对前期的融化过程产生影响，保证发泡过程的顺利。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明中一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，本发明提供以下技术方案：
一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，包括如下步骤：
S1：按重量份取样，取聚合物粒料、胶粒颜料、生物胶液和加工助剂进入搅拌机，在20℃-35℃下，以150r/min的速度下搅拌10-20min进行混合，充分混合搅拌后，制得混合物，待用；
S2：将步骤S1中的混合物经过250目的过筛机进行过筛；
S3：将步骤S2中的混合物和发泡剂按照机筒容量分批加入注塑机机筒，然后利用注塑机内的升温加热器产生的热量，熔化S2中的混合物为聚合物熔体，混合物和发泡剂在注塑机内混合产生聚合物和气体；
S4：步骤S3中形成的聚合物和气体通过静态混合器，进入扩散室进行分子扩散均化，热量降低气体溶解度，在扩散室内形成含有大量微小气泡核的聚合物熔体；
S5：通过控制阀推动聚合物溶体注入模具型腔中，等待5-10min模型冷却成型，将成型牙刷柄挤出。
本实施例中：首先按重量份取样，取聚合物粒料、胶粒颜料、生物胶液和加工助剂进入搅拌机，设置环境温度在在20℃-35℃，启动剪板机以150r/min的转速，搅拌10-20min，使得材料能够充分混合，然后将混合物经过250目的过筛机进行过筛，保证混合物的纯度，筛去不必要的物质，再将混合物与发泡剂按照机筒容量分批加入注塑机机筒，利用注塑机内的升温加热器产生的热量，熔化混合物成为聚合物熔体，混合物和发泡剂在注塑机内混合产生聚合物和气体，聚合物和气体通过静态混合器，继而进入扩散室进行分子扩散均化，扩散室内的热量降低了气体溶解度，在其中聚合物溶体形成了含有大量微小气泡核的聚合物熔体，最后通过控制阀推动聚合物溶体注入模具型腔中，等待5-10min模型冷却成型，将成型牙刷柄挤出，本发明中通过在塑体材料中加入淀粉和植物纤维，在熔化过程中保证形成的聚合物溶体的粘合性和纤维强度，使聚合物溶体成型效果更好，同时也能在发泡过程中保证聚合物溶体的韧性，使产生的气泡能够更密集。
具体的请参阅图1，聚合物粒料包含如下重量份原料混合制成：pp聚丙烯颗粒5份，淀粉1份，植物纤维1份，白油1-3份，磺化聚酰亚胺-硅氧烷共聚物1-2份。
本实施例中：淀粉和植物纤维的加入，在熔化过程中保证了形成的聚合物溶体的粘合性和纤维强度，聚合物溶体成型效果更好，同时加入的白油等材料，在提高聚合物性能的同时能够提升整个制备过程的注射顺滑行。
具体的请参阅图1，胶粒颜料由黄、绿、青、蓝和紫中一种或多种胶粒颜料混合制成。
本实施例中：胶粒颜料的加入能够使成型塑体在发泡前就进行充分熔化染色，实现了颜料的均匀混合，提高颜料融入的丝滑性，提高成型塑体表面的美观性。
具体的请参阅图1，生物胶液由树胶和骨胶按1:1比例混合制成。
本实施例中：生物胶液的加入能够提高成型塑体在发泡过程中的韧性，保证发泡的质量。
具体的请参阅图1，发泡剂采用成核度高且溶解度低的N2气体，与可减控重量的CO2气体进行1:1比例混合注入，并通过计量阀控制注射速率。
本实施例中：N2和CO2气体本身的溶解度低的特性能够保证发泡过程能够顺利发泡，避免气体与聚合物溶体进行混合难以发泡或者发泡不均匀。
具体的请参阅图1，快速升温加热器需设定温度升高变化速率在5℃/s，同时快速升温器温度恒定控制在150℃-200℃之间。
本实施例中：快速升温加热器能够在机筒内和扩散室内通过热量使得混合物快速熔化形成聚合物溶体，且能够在扩散室内增强分子运动，提高固体和气体的混合性，保证发泡质量。
具体的请参阅图1，扩散室内需保持80-100MPa之间的恒定高压状态。
本实施例中：扩散室内的高压环境能够有效抑制已成型的气泡核的扩张，保证发泡的气泡的稳定性。
具体的请参阅图1，控制阀安装在注塑机和模具之间，在模具注入聚合物熔体之前以及模具注满之后均保持关闭。
本实施例中：控制阀能够控制注塑器和模具之间的通道，保证发泡过程和成型过程的相对独立性。
具体的请参阅图1，模具的外表面套设安装控温器，控制模具温度快速降低冷却。
本实施例中：模具外表面装置控温器能够便捷调控模具表面的温度，在成型过程中通过控温实现成型过程的加速，提高效率，需要进行说明的是，本发明中控温器属于现有技术，由相关技术人员进行安装设置，本方案不做赘述。
具体的请参阅图1，步骤S3中进行注塑时在模具中加入1-3份玻璃纤维再进行冷却成型。
本实施例中：在最终的模具成型过程中加入玻璃纤维，能够在最后成型之前提升成型塑体的韧性，提高成型塑体的韧性和强度。
根据实施例的工艺步骤，在前期的混合物制备中控制各种成分的混合能够对成型塑体的韧性和色溶效果产生影响，于是通过成分控制检验效果实现范围：
表一：聚合物粒料成分实验表
pp聚丙烯颗粒 淀粉 植物纤维 其它材料 塑体韧性
对照组 5 1 1 4 较好
A组 5 0.5 0.5 4 较差
B组 5 1.5 1.5 4 较好
C组 5 2 2 4 较差
表一：混合物成分实验表
聚合物粒料 胶粒颜料 生物胶液 加工助剂 塑体色溶效果
对照组 6 2 2 1 较好
A组 6 0.5 1.5 1 较差
B组 6 1 1 1 较好
C组 6 1.5 0.5 1 较差
如表一：
上述聚合物粒料的成分中淀粉和纤维素对成型塑体的韧性产生影响，且淀粉和纤维素的比例控制在1-2之间效果最好，能够最大化增强成型塑体的质量而不对塑体本身形成产生影响；
如表二：
上述混合物的成分中胶粒颜料能够在发泡过程通过热熔均匀染色，使得成型塑体的色溶效果增强，美观度提升，但是实验显示其胶粒颜料与生物胶液的成分比例应控制在等比，且控制二者在总混合物中占比在20％左右。
本发明的工作原理及使用流程：首先按重量份取样，取聚合物粒料、胶粒颜料、生物胶液和加工助剂进入搅拌机，设置环境温度在在20℃-35℃，启动剪板机以150r/min的转速，搅拌10-20min，使得材料能够充分混合，然后将混合物经过250目的过筛机进行过筛，保证混合物的纯度，筛去不必要的物质，再将混合物与发泡剂按照机筒容量分批加入注塑机机筒，利用注塑机内的升温加热器产生的热量，熔化混合物成为聚合物熔体，混合物和发泡剂在注塑机内混合产生聚合物和气体，聚合物和气体通过静态混合器，继而进入扩散室进行分子扩散均化，扩散室内的热量降低了气体溶解度，在其中聚合物溶体形成了含有大量微小气泡核的聚合物熔体，最后通过控制阀推动聚合物溶体注入模具型腔中，等待5-10min模型冷却成型，将成型牙刷柄挤出，本发明中通过在塑体材料中加入淀粉和植物纤维，在熔化过程中保证形成的聚合物溶体的粘合性和纤维强度，使聚合物溶体成型效果更好，同时也能在发泡过程中保证聚合物溶体的韧性，使产生的气泡能够更密集。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：按重量份取样，取聚合物粒料、胶粒颜料、生物胶液和加工助剂进入搅拌机，在20℃-35℃下，以150r/min的速度下搅拌10-20min进行混合，充分混合搅拌后，制得混合物，待用；
S2：将步骤S1中的混合物经过250目的过筛机进行过筛；
S3：将步骤S2中的混合物和发泡剂按照机筒容量分批加入注塑机机筒，然后利用注塑机内的升温加热器产生的热量，熔化S2中的混合物为聚合物熔体，混合物和发泡剂在注塑机内混合产生聚合物和气体；
S4：步骤S3中形成的聚合物和气体通过静态混合器，进入扩散室进行分子扩散均化，热量降低气体溶解度，在扩散室内形成含有大量微小气泡核的聚合物熔体；
S5：通过控制阀推动聚合物溶体注入模具型腔中，等待5-10min模型冷却成型，将成型牙刷柄挤出。
2.根据权利要求1所述的一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，其特征在于：所述聚合物粒料包含如下重量份原料：pp聚丙烯颗粒5份，淀粉1份，植物纤维1份，白油1-3份，磺化聚酰亚胺-硅氧烷共聚物1-2份。
3.根据权利要求2所述的一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，其特征在于：所述胶粒颜料由黄、绿、青、蓝和紫中一种或多种胶粒颜料混合制成。
4.根据权利要求3所述的一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，其特征在于：所述生物胶液由树胶和骨胶按1:1比例混合制成。
5.根据权利要求4所述的一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，其特征在于：所述发泡剂采用成核度高且溶解度低的N2气体，与可减控重量的CO2气体进行1:1比例混合注入，并通过计量阀控制注射速率。
6.根据权利要求5所述的一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，其特征在于：所述快速升温加热器需设定温度升高变化速率在5℃/s，同时快速升温器温度恒定控制在150℃-200℃之间。
7.根据权利要求6所述的一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，其特征在于：所述扩散室内需保持80-100MPa之间的恒定高压状态。
8.根据权利要求7所述的一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，其特征在于：所述控制阀安装在注塑机和模具之间，在模具注入聚合物熔体之前以及模具注满之后均保持关闭。
9.根据权利要求8所述的一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，其特征在于：所述模具的外表面套设安装控温器，控制模具温度快速降低冷却。
10.根据权利要求9所述的一种轻量化PP牙刷柄微发泡注塑成型工艺，其特征在于：所述步骤S3中进行注塑时在模具中加入1-3份玻璃纤维再进行冷却成型。
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