專利名稱：一種微發泡注射成型機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高分子材料加工領域，特指一種可實現微發泡注射 成型^l工的注射成型機。
背景技術：
微發泡注塑技術是一項很有發展前途的高端節能注射成型技術，因 為對于成型相同類型的制品，可以大大降低成型所需的合模力，即采用 較低的合模力可成型較大的制品，從而使模具成本更低，并降低成型能
耗。與常規的模塑制品相比，微發泡注塑循環周期可減少50%，微發泡模 塑制品的平均成本可降低16% 20%。作為一種革新的精密注射成型技 術，微發泡注射成型工藝突破了傳統注塑的諸多局限，可顯著減輕制件 的重量、縮短成型周期，并極大地改善了制件的翹曲變形和尺寸穩定性。 尤其在生產高質量要求的精密制品上，該工藝更是獨具優勢，己經成為 加工商生產輕質精密部件時的一個重要選擇。
微發泡技術的實質是將物理發泡劑(C02或N2)注入注射成型機機筒 內的塑料熔體中，然后通過混合元件將注入的發泡劑攪混、分散均化， 形成塑料熔體-氣體均相體系，在高溫高壓下，均相體系中的氣體在熔體 中析出形成大量的微細氣泡核，當充模過程完成后，型腔內壓力下降使 氣泡膨脹，與此同時，模具冷卻作用使泡體固化定型，成型出微孔制品。 微發泡制品由于微孔的存在，在減小密度的情況下，不僅不會降低材料 強度，反而會使原有裂紋尖峰鈍化，阻止應力沿裂紋繼續擴張，吸收沖 擊能量增加5 7倍，從而大大提高了沖擊強度、韌性、耐疲勞壽命、隔 熱、隔音及吸震等能力。
美國Trexel公司的MuCdl微發泡成型工藝表現得尤為突出，也是精密
成型技術中發展最快、應用最廣泛的成型技術之一。該成型工藝主要靠 氣孔的膨脹來填充制品，并在較低且平均的壓力下完成制件的成型。傳 統的注塑工藝都需要采用較高的模內壓來完成注塑，但是，此時較高的 壓力點往往會使得制件由于承受較大且不平均的壓力而發生破裂。相比 之下，MuCdl微發泡成型工藝不需要依靠機器的不斷保壓，即可實現熔 體的順利填充，因此大大減少了產品的內應力，并保證了產品不同位置 的平均收縮，有效提高了產品的尺寸穩定性，還顯著減輕了制品的重量，消除了飛邊。另外，該工藝所配備的模具不需要進行反復精調，只要在 運行正常的情況下，就能夠保證注射成型的質量。
熔體/氣體均相體系的形成與泡孔成核是微發泡注射成型的關鍵。為 此，目前發展有多種不同的機械裝置，且相對復雜，如發泡流體注入裝 置、發泡流體注入附加輔助注射單元、使用特殊噴嘴的發泡流體注射裝
置等等。這些裝置有些需要特殊的機器，如MuCell微發泡成型工藝，由 于對設備要求高，且涉及到控制系統和液壓系統，重新裝配與調試現有 設備將需要較高的費用。 發明內容
本實用新型的目的是提供一種微發泡注射成型機，其不僅能夠提高 塑料熔體-氣體均相體系的形成與泡孔成核的效率，成型生產出泡孔微小 而均勻的制品；而且設備配置簡單，容易操作控制，容易實現對常規注 射成型機的改進。
本實用新型一種微發泡注射成型機，主要由注塑系統、合模系統和 微發泡系統組成，合模系統與常規注塑成型機的相同；注塑系統在機筒 前端有兩個進出口，同微發泡系統相連接，注塑系統最前端設置有可控 開閉式噴嘴，螺桿前端有一儲料區；微發泡系統包括齒輪泵、混合元件、 注氣裝置和加熱裝置，齒輪泵有一個齒輪泵進口和一個齒輪泵出口，齒 輪泵出口流道中設置有混合元件，齒輪泵進口和齒輪泵出口都同注塑系 統的機筒前端的儲料區相連接，齒輪泵進口處還設置有一個進氣口；注 氣裝置主要包括高壓氣瓶和計量閥，高壓氣瓶出口同計量閥相連接，計 量閥出口端通過一個止逆閥同齒輪泵的進氣口相連接；齒輪泵周圍有加 熱裝置。
齒輪泵和混合元件都有使塑料熔體和氣體混合均勻的作用。混合元 件可以選擇靜態混合器等；齒輪泵還有增壓的作用，且可以促進塑料熔 體與氣體的循環混合。高壓氣瓶提供物理發泡劑，通常是C02或N2氣體。 計量閥可以控制注入氣體量。微發泡系統的加熱裝置采用加熱棒，或電 磁感應，或電加熱圈等加熱元件。關鍵是對齒輪泵的加熱，加熱均勻， 可以保證流體在其中的良好流通性。齒輪泵進氣口處的止逆閥為球式或 錐形單向閥形式，其作用主要是為防止熔體通過進氣口進入注氣裝置中。 可控開閉式噴嘴為機械控制噴嘴或電磁控制噴嘴，機械控制噴嘴中的驅 動單元為液壓、氣動或機械結構。在注射前，將可控開閉式噴嘴關閉， 以保證儲料區產生高壓的條件，從而利于氣體的溶解與均相成核。
4本實用新型一種微發泡注射成型機實現的微發泡注射成型加工工 藝，主要包括以下步驟塑料原料從安裝在機筒上的料斗進入機筒中， 通過注塑系統的螺桿旋轉，將塑料原料向螺桿下游輸送，在此過程中塑 料在螺桿旋轉和機筒加熱器的加熱下逐漸熔融；熔融的塑料進入儲料區， 注塑系統最前端的可控開閉式噴嘴處于關閉狀態，與此同時齒輪泵開始 工作，在泵壓的作用下，熔融的塑料進入泵體中，注氣裝置將一定量的 氣體通過計量閥和止逆閥以及進氣口注入齒輪泵中；經過齒輪泵后，熔 融的塑料混合有注入的氣體通過齒輪泵出口進入混合元件部分，然后再 進入到機筒前端的儲料區中，如此循環反復，形成混合均勻的塑料熔體-氣體均相體系，并形成大量的微小而均勻的微細氣泡核；進行注射前，
打開可控開閉式噴嘴，然后驅動螺桿前移將原料注入到安裝在合模系統 的合模板上的模具型腔中，最后保壓冷卻開模頂出制品。
本實用新型的突出優點就是通過引入微發泡系統，主要對常規注射 成型機的注塑系統前端進行改進，微發泡系統中引入增壓齒輪泵，其可 以循環不停地驅動熔體/氣體均相體系在儲料區的形成與泡孔成核，并提 高熔體/氣體均相體系的形成與泡孔成核的效率，成型生產出泡孔微小而 均勻的制品；而且設備配置簡單，容易操作控制；容易實現對常規注射 成型機的改進，實現微發泡注射成型的塑料熔體流動性高，成型制件重 量輕、無縮孔、凹斑及翹曲變形、尺寸穩定，成型周期短，節省能源的 優點。
圖l是本實用新型一種微發泡注射成型機的結構圖。 圖2是本實用新型圖1中I部分的放大圖。
圖中l.模具，2.可控開閉式噴嘴，3.混合元件，4.齒輪泵出口， 5. 齒輪泵，6.齒輪泵進口， 7.進氣口， 8.止逆閥，9,計量閥，IO.輸氣管，11. 料斗，12.高壓氣瓶，13.螺桿，14.機筒，15.機筒加熱器，16.儲料區，17. 合模板，18.加熱裝置。
具體實施方式
本實用新型一種微發泡注射成型機如圖1和圖2所示，主要由注塑系 統、合模系統和微發泡系統組成，合模系統與常規注射成型機的相同； 注塑系統在機筒(14)前端有兩個進出口，同微發泡系統相連接，注塑 系統最前端設置有一個閥門，形成可控開閉式噴嘴(2)，螺桿(13)前 端有一儲料區(16);微發泡系統包括齒輪泵(5)、混合元件(3)、注氣裝置和加熱裝置(18)。齒輪泵(5)有一個齒輪泵進口 (6)和一個齒輪 泵出口 (4)，齒輪泵出口 (4)流道中設置有混合元件(3)，齒輪泵進口 (6)和齒輪泵出口 (4)都同注塑系統的機筒(14)前端的儲料區(16) 相連接，進口處還設置有一個進氣口 (7);注氣裝置主要包括高壓氣瓶 (12)和計量閥(9)，高壓氣瓶(12)出口通過輸氣管(10)同計量閥 (9)相連接，計量閥(9)出口端通過一個止逆閥(8)同齒輪泵(5) 的進氣口 (7)相連接；齒輪泵(5)周圍有加熱裝置(18)。
齒輪泵(5)和混合元件(3)都有使塑料熔體和氣體混合均勻的作 用。混合元件(3)可以選擇靜態混合器等；齒輪泵(5)還有增壓的作 用，且可以促進塑料熔體與氣體的循環混合。高壓氣瓶(12)提供物理 發泡劑，通常是C02或N2氣體。計量閥(9)可以控制注入氣體量。微發 泡系統的加熱裝置(18)采用加熱棒，或電磁感應，或電加熱圈等加熱 元件。關鍵是對齒輪泵(5)的加熱，加熱均勻，可以保證流體在其中的 良好流通性。齒輪泵(5)的進氣口 (7)處的止逆閥(8)為球式或錐形 單向閥形式，其作用主要是為防止熔體通過進氣口 (7)進入注氣裝置中。 可控開閉式噴嘴(2)為機械控制噴嘴或電磁控制噴嘴，機械控制噴嘴中 的驅動單元為液壓、氣動或機械結構。在注射前，將可控開閉式噴嘴(2) 關閉，以保證儲料區(16)產生高壓的條件，從而利于氣體的溶解與均 相成核。
所述一種微發泡注射成型機實現的微發泡注射成型加工工藝，主要 包括以下步驟塑料原料從安裝在機筒(14)上的料斗(11)的加料口 進入機筒(14)中，通過注塑系統的螺桿(13)旋轉，將塑料原料向螺 桿(13)下游輸送，在此過程中塑料在螺桿(13)旋轉和機筒加熱器(15) 的加熱下逐漸熔融；熔融的塑料進入儲料區(16)，注塑系統最前端的可 控開閉式噴嘴(2)處于關閉狀態，與此同時齒輪泵(5)開始工作，在 泵壓的作用下，熔融的塑料進入泵體中，注氣裝置將一定量的氣體通過 計量閥(9)和止逆閥(8)以及齒輪泵進氣口 (7)注入齒輪泵(5)中； 經過齒輪泵(5)后，熔融的塑料混合有注入的氣體通過齒輪泵出口 (4) 進入混合元件(3)部分，然后再進入到機筒(14)前端的儲料區(16) 中，如此循環反復，形成混合均勻的塑料熔體-氣體均相體系，并形成大 量的微小而均勻的微細氣泡核；進行注射前，打開可控開閉式噴嘴(2)， 然后驅動螺桿(13)前移將原料注入到安裝在合模系統的合模板(17) 上的模具(1)型腔中，最后保壓冷卻開模頂出制品。
權利要求1、一種微發泡注射成型機，其特征在于主要由注塑系統、合模系統和微發泡系統組成，合模系統與常規注塑成型機的相同；注塑系統在機筒前端有兩個進出口，同微發泡系統相連接，注塑系統最前端設置有可控開閉式噴嘴，螺桿前端有一儲料區；微發泡系統包括齒輪泵、混合元件、注氣裝置和加熱裝置，齒輪泵有一個齒輪泵進口和一個齒輪泵出口，齒輪泵出口流道中設置有混合元件，齒輪泵進口和齒輪泵出口都同注塑系統的機筒前端的儲料區相連接，齒輪泵進口處還設置有一個進氣口；注氣裝置主要包括高壓氣瓶和計量閥，高壓氣瓶出口同計量閥相連接，計量閥出口端通過一個止逆閥同齒輪泵的進氣口相連接；齒輪泵周圍有加熱裝置。
2、 根據權利要求l所述的一種微發泡注射成型機，其特征在于其 混合元件為靜態混合器。
3、 根據權利要求l所述的一種微發泡注射成型機，其特征在于其 微發泡系統的加熱裝置采用加熱棒或電磁感應或電加熱圈加熱。
4、 根據權利要求l所述的一種微發泡注射成型機，其特征在于所 述的齒輪泵進氣口處的止逆閥為球式或錐形單向閥形式。
5、 根據權利要求l所述的一種微發泡注射成型機，其特征在于所 述的可控開閉式噴嘴為機械控制噴嘴或電磁控制噴嘴，機械控制噴嘴中 的驅動單元為液壓、氣動或機械結構。
專利摘要一種微發泡注射成型機，屬于高分子材料加工領域。本實用新型的微發泡注射成型機主要由注塑系統、合模系統和微發泡系統組成，合模系統跟常規注射成型機的相同；注塑系統在機筒前端分別有兩進出口，同微發泡系統相連接，注塑系統最前端為可控開閉式噴嘴，螺桿前端有一儲料區；微發泡系統包括齒輪泵、混合元件、注氣裝置和加熱裝置。本實用新型通過引入微發泡系統，對常規注射成型機的注塑系統前端進行改進，微發泡系統中引入增壓齒輪泵，其可循環不停地驅動熔體/氣體均相體系在儲料區的形成與泡孔成核，效率高、成型的泡孔微小均勻；且設備配置簡單，容易操作控制；成型制件重量輕、尺寸穩定，成型周期短，節省能源的優點。
文檔編號B29C45/23GK201371543SQ20082012426
公開日2009年12月30日 申請日期2008年12月8日 優先權日2008年12月8日
發明者丁玉梅, 何雪濤, 瑛 安, 楊衛民, 建 王, 謝鵬程, 華 閻 申請人:北京化工大學