一種微孔塑料注射成型螺桿的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微孔塑料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微孔塑料注射成型螺桿。
【背景技術(shù)】
[0002]微孔發(fā)泡技術(shù)是一項新型的微孔塑料加工技術(shù)，通過在塑料熔體中融入超臨界氣體降低塑料黏度，進(jìn)而降低加工溫度，提高流動性，從而完成發(fā)泡成型。微孔發(fā)泡塑料制品最大特點就是泡孔小而密，泡孔直徑可達(dá)1um以下，泡孔密度可達(dá)109~1012個每立方厘米，在節(jié)省原材料的基礎(chǔ)上，可以最大程度的保留未發(fā)泡時制品的機(jī)械強(qiáng)度。
[0003]微孔塑料注射成型螺桿是微孔塑料注射機(jī)的重要部件，除螺桿頭外一般包括計量段(即，前螺紋段)、輸送段和塑化段(即，后螺紋段；輸送段和塑化段均為后螺紋段，前螺紋段和后螺紋段同向)，微孔塑料注射成型螺桿通過在料筒內(nèi)的前進(jìn)旋轉(zhuǎn)運動對塑料進(jìn)行送料、壓實、排氣、塑化和傳壓，在螺桿旋轉(zhuǎn)時，將料斗中的塑料卷入(輸送段)，并逐步將其壓實、排氣、塑化(塑化段)，并不斷地將塑料熔體推向料筒前段，積存在料筒頂部與噴嘴之間，螺桿本身受到塑料熔體的壓力而緩緩后退，當(dāng)積存的熔體達(dá)到預(yù)定的注射量時(通過計量段精確計量)，微孔塑料注射成型螺桿停止轉(zhuǎn)動，并在液壓油缸的驅(qū)動下向前移動，將熔體注入模具。
[0004]微孔塑料注射成型螺桿還需要將氣體在超臨界狀態(tài)和最小壓力(6.9-17.2MPa)下加到塑料熔體中，微孔塑料注射成型螺桿必須將氣體與塑料熔體混合，然后使氣體快速擴(kuò)散到熔體中，在氣體-聚合物熔體混合物積聚到螺桿頭之前制得單相溶液，還要在最低的熔體壓力下維持住單相溶液，在注射之前將其保持在螺桿頭處。所以，目前開發(fā)的所有發(fā)泡裝置關(guān)注的都是兩種關(guān)鍵技術(shù):在微孔塑料注射成型螺桿回位過程中形成單相溶液，在微孔塑料注射成型螺桿閑置期間將其保持住。形成聚合物-超臨界氣體均相體系是微發(fā)泡注射成型的關(guān)鍵階段，這一階段會直接影響到后來的泡孔成核和長大定型階段，因此微孔塑料注射成型螺桿的混合均化能力會直接影響微孔發(fā)泡塑料制品的質(zhì)量和性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種微孔塑料注射成型螺桿，該螺桿能提高塑料熔體與超臨界氣體的混合效果，從而提高微孔發(fā)泡塑料制品的質(zhì)量和性能。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種微孔塑料注射成型螺桿，從前到后依次設(shè)有螺桿頭、前螺紋段和后螺紋段；螺桿頭與前螺紋段之間設(shè)有前止逆環(huán)和前定位環(huán)，前止逆環(huán)位于靠近螺桿頭的一側(cè)；前螺紋段和后螺紋段之間設(shè)有混合段，混合段與后螺紋段之間設(shè)有后止逆環(huán)和后定位環(huán)，后定位環(huán)位于靠近后螺紋段的一側(cè)；所述混合段為正向螺紋，所述的正向螺紋的螺棱上設(shè)有反向螺紋。
[0007]進(jìn)一步地，所述混合段上的正向螺紋和反向螺紋均為六頭螺紋。
[0008]進(jìn)一步地，所述螺桿頭上設(shè)有螺紋。
[0009]1.后止逆環(huán)可以有效地避免塑料熔體逆流堵塞氣道，前止逆環(huán)可以有效地防止發(fā)泡塑料熔體中的氣體逆流、逸出，設(shè)置止逆環(huán)和定位環(huán)可以防止氣體從聚合物熔體中溢出并保持聚合物-超臨界氣體均相體系的穩(wěn)定；混合段的設(shè)計是限流屏障型設(shè)計，通過交錯的螺紋形成窄槽，迫使氣體-熔體混合物通過其間經(jīng)受強(qiáng)烈的剪切和拉伸，提高了剪切能力和分散混合能力，有助于將塑料熔體從螺槽底部輸送到上層，由于來自氣體注射器的初始?xì)獾未蟛糠种皇峭Ａ粼谏蠈?，通過分散混合運動，加大了螺槽底部的熔體與氣體混合的機(jī)會，混合段滿足了在微孔塑料注射成型螺桿回位過程中形成單相溶液并且在微孔塑料注射成型螺桿閑置期間將其保持住的功能要求；混合段采用單段式結(jié)構(gòu)，不需要在后端另行設(shè)置反向的螺紋段，結(jié)構(gòu)簡單。
[0010]2.正向六頭螺紋具有分布混合作用，即將主料流分成很多小料流的功能，進(jìn)一步提高了超臨界氣體的混合效果，反向六頭螺紋可以產(chǎn)生較高的壓力，使超臨界流體注射到熔體中之后立即增強(qiáng)混合，正向六頭螺紋一方面緩解了由反向螺紋引起的壓力增高，另一方面使部分混合體系向前流動，增加了混合體系的分流合并，進(jìn)一步提高了超臨界氣體的混合效果。
[0011]3.螺桿頭處設(shè)有螺紋，能對計量后的氣體-熔體混合物進(jìn)行混合，進(jìn)一步的提高了混合的效果。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明實施例及其若干部分的放大圖。
[0014]圖3是利用Polyflow模擬本發(fā)明實施例混合段的剪切速率云圖。
[0015]圖4是利用Polyflow模擬本發(fā)明實施例混合段的速度云圖。
[0016]圖5是利用Polyflow模擬本發(fā)明實施例混合段的粘度云圖。
[0017]圖6是利用Polyflow模擬本發(fā)明實施例混合段的壓力云圖。
[0018]圖中:1_尾部；2_后螺紋段；3_后定位環(huán)；4_后止逆環(huán)；5_混合段；6_前螺紋段；7-前定位環(huán)；8_前止逆環(huán)；9_螺桿頭。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0020]如圖1和圖2所示，在本實施例中，一種微孔塑料注射成型螺桿，從前到后依次設(shè)有螺桿頭9、前止逆環(huán)8、前定位環(huán)7、前螺紋段6、混合段5、后止逆環(huán)4、后定位環(huán)3、后螺紋段2和尾部I (尾部I將微孔塑料注射成型螺桿連接在注塑機(jī)上進(jìn)行轉(zhuǎn)動和往復(fù)運動)，所述混合段為正向螺紋，所述的正向螺紋的螺棱上設(shè)有反向螺紋。后螺紋段2和尾部I由于位于螺桿的端部且后螺紋段2長度較長，所以后螺紋段2和尾部I直接在螺桿的桿體上加工而成，前止逆環(huán)8、前定位環(huán)7、前螺紋段6、混合段5、后止逆環(huán)4和后定位環(huán)3為軸套類零件均套在螺桿的桿體上并通過鍵連接成一體，螺桿頭9固定在螺桿桿體的一端起到了定位的作用。后止逆環(huán)4可以有效地避免塑料熔體逆流堵塞氣道，前止逆環(huán)8可以有效地防止發(fā)泡塑料熔體中的氣體逆流、逸出，設(shè)置止逆環(huán)和定位環(huán)可以防止氣體從聚合物熔體中溢出并保持聚合物-超臨界氣體均相體系的穩(wěn)定；混合段5的設(shè)計是限流屏障型設(shè)計，通過交錯的螺紋形成窄槽，迫使氣體-熔體混合物通過其間經(jīng)受強(qiáng)烈的剪切和拉伸，提高了剪切能力和分散混合能力，有助于將塑料熔體從螺槽底部輸送到上層，由于來自氣體注射器的初始?xì)獾未蟛糠种皇峭Ａ粼谏蠈樱ㄟ^分散混合運動，加大了螺槽底部的熔體與氣體混合的機(jī)會，混合段5滿足了在微孔塑料注射成型螺桿回位過程中形成單相溶液并且在微孔塑料注射成型螺桿閑置期間將其保持住的功能要求；混合段5采用單段式結(jié)構(gòu)，不需要在后端另行設(shè)置反向的螺紋段，結(jié)構(gòu)簡單。
[0021]如圖1和圖2所示，在本實施例中，所述混合段5上的正向螺紋和反向螺紋均為六頭螺紋。正向六頭螺紋具有分布混合作用，即將主料流分成很多小料流的功能，進(jìn)一步提高了超臨界氣體的混合效果，反向六頭螺紋可以產(chǎn)生較高的壓力，使超臨界流體注射到熔體中之后立即增強(qiáng)混合，正向六頭螺紋一方面緩解了由反向螺紋引起的壓力增高，另一方面使部分混合體系向前流動，增加了混合體系的分流合并，進(jìn)一步提高了超臨界氣體的混合效果。
[0022]如圖1和圖2所示，在本實施例中，所述螺桿頭9上設(shè)有螺紋。螺桿頭9處設(shè)有螺紋，能對計量后的氣體-熔體混合物進(jìn)行混合，進(jìn)一步的提高了混合的效果。
[0023]本發(fā)明的工作步驟是:在后螺紋段2加入聚合物固體顆粒，在機(jī)筒加熱和螺紋的剪切作用下顆粒熔融塑化并向前輸送，在后定位環(huán)3處通入超臨界氣體，在混合段5的作用下，氣體被均勻的加入到了聚合物熔體中，聚合物-超臨界氣體充分混合形成均相體系并向前流動，前螺紋段6使均相體系的壓力速度逐漸穩(wěn)定，最后通過前定位環(huán)7、前止逆環(huán)8和螺桿頭9，在微孔塑料注射成型螺桿向前運動的作用下注入模具中。
[0024]如圖3至圖6所不，為利用Polyflow模擬本發(fā)明實施例混合段5的分布云圖。
[0025]如圖3所示，在混合段5中，螺槽處的剪切速率較高，其他部位的剪切速率較低。由于螺槽較多，且對熔融物料產(chǎn)生較頻繁的高的剪切作用，所以此螺桿混合元件的剪切速率要比常規(guī)螺桿元件高。
[0026]如圖4所示，在混合段5中，螺槽處的物料速度低于螺桿表面的速度，但兩者相差不大。這是因為螺槽受到的阻力較多，會對混合物的向前輸送造成阻礙，所以螺槽處的物料速度低于螺桿表面的物料速度。
[0027]如圖5所示，在混合段5中，螺槽處的物料粘度較高，螺桿表面的粘度較低，整體粘度分布比較均勻。粘度不僅受剪切的影響還會受到機(jī)筒加熱的高溫影響，出現(xiàn)這種情況可能是因為機(jī)筒高溫使混合物料粘度下降的更大。對整體而言，粘度分布較均勻。
如圖6所示，在混合段5中，壓力分布比較均勻，這對后續(xù)形成單相溶液有利。
[0028]從以上模擬云圖分析可以得到，本發(fā)明可以滿足微孔發(fā)泡注射成型專用螺桿的功能要求。
[0029]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種微孔塑料注射成型螺桿，從前到后依次設(shè)有螺桿頭、前螺紋段和后螺紋段，其特征在于:螺桿頭與前螺紋段之間設(shè)有前止逆環(huán)和前定位環(huán)，前止逆環(huán)位于靠近螺桿頭的一側(cè)；前螺紋段和后螺紋段之間設(shè)有混合段，混合段與后螺紋段之間設(shè)有后止逆環(huán)和后定位環(huán)，后定位環(huán)位于靠近后螺紋段的一側(cè)；所述混合段為正向螺紋，所述的正向螺紋的螺棱上設(shè)有反向螺紋。2.如權(quán)利要求1所述的一種微孔塑料注射成型螺桿，其特征在于:所述混合段上的正向螺紋和反向螺紋均為六頭螺紋。3.如權(quán)利要求1所述的一種微孔塑料注射成型螺桿，其特征在于:所述螺桿頭上設(shè)有螺紋。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微孔塑料注射成型螺桿，從前到后依次設(shè)有螺桿頭、前螺紋段和后螺紋段；螺桿頭與前螺紋段之間設(shè)有前止逆環(huán)和前定位環(huán)，前止逆環(huán)位于靠近螺桿頭的一側(cè)；前螺紋段和后螺紋段之間設(shè)有混合段，混合段與后螺紋段之間設(shè)有后止逆環(huán)和后定位環(huán)，后定位環(huán)位于靠近后螺紋段的一側(cè)；所述混合段為正向螺紋，所述的正向螺紋的螺棱上設(shè)有反向螺紋。該螺桿能提高塑料熔體與超臨界氣體的混合效果，從而提高微孔發(fā)泡塑料制品的質(zhì)量和性能。
【IPC分類】B29C45/60
【公開號】CN105196502
【申請?zhí)枴緾N201510711834
【發(fā)明人】郭巍, 華林, 毛華杰, 李蓓, 毛威, 李 誠
【申請人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月28日