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微孔爆气器技术中挤出机与注射成型机的结合

  • 作者:许一明    来源:宜兴市官高水处理填料有限公司    时间:2016-08-05    点击:615
这种成型机用挤出螺杆进行塑化,用柱塞进行注射,也称为两阶螺杆-柱塞注射成 型机尽管这是一种老式设计,但其已被广泛用作橡胶、热固性塑料、结构泡沫、微孔曝气机成型和包装的机械,也是微孔曝气机注射成型机的一种替代技术。1997年trexd成功地 开发出首台微孔曝气机成型用螺杆-柱塞式注射成型机,但其从未用作微孔曝气机注射成型的商用机: 2000年道了用螺杆和柱塞成型的微孔曝气机发泡结果。park和他的学生也开发了 这种螺杆-双柱塞发泡成型机,并将其称为先进结构泡沬成型机这本仅是结构泡 沫,也是微孔曝气机发泡的一个很好的思路。
事实上s这种微孔曝气机发泡成型方法并不比在线发泡成型复杂,因为保持单相溶液这一 要求独立于ii位和注射这一往复过程。总。的来说,常规螺杆-柱塞成型机用于微孔曝气机成型 时需要一些改进。
7.3.1挤出机上的scf计量装置
在挤出机上加装的sgf注射器必须进行改进:螺杆转动要完成两个功能:将塑料 塑化,同时进行scf计量,产生单相溶液:但是,这种螺杆没有往复的注射和回位运 动。这种结构的主要优点是塑化和scf计量与注射或往复运动完垂舞开。与注射成型 机上的往复式螺杆挤出机相比,这将使这种挤出机的操作更为简单,更加稳定。除了没 有快速关闭的螺杆头这一点外,scf计量结构与往复式螺杆一样:除了没有轴向相对运 动外,所有的自洁段、适合于scf的计量压力曲线的凸起环、快速scf扩散混合以及 均勻的scf-熔体混合物都与往复式螺杆一样。挤出机机筒可以设计得类似于排气机筒, 但仍然需要压力传感器来正确设置scf计量^将安全装置——破裂盘或者压力释放装 置保持在机筒上scf注射器相同的位置,这一点很重要。带scf计量的挤出螺杆设计 与带scf计量的往复式螺杆设计之间的不同之处如卞;:
 挤出螺杆的自洁段短,而且沿着机筒轴向不需要多个scf注射器,因为螺杆和 机筒的位置固定不变。
 scf计量不必有顺序,其将随着螺杆转动持续同步动作(除了螺杆在等待柱塞 注射这一闲置时间内的慢转)。
 对于挤出机内单相溶液的满注射而言,scf计量、混合历史相同。所以,本需 要为保持单相溶液的均匀性而设置高的背压,由于往复运动,螺杆的速度曲线弥补了这 种差异。
7.3.2注射柱塞装置
作为这种成型机的特殊结构,在挤出机下面有一套注射系统(柱塞两侧是双缸, 或者在与柱塞同轴处有一个单缸)。那么,往复运动将从柱塞:①向后,在柱塞头前部 集料;②向前注射、充模。注射运动由直接与柱塞相连的注射系统提供。将挤出机与柱 塞分开的一个关键部件是球阀,球阀使挤出机制得的单相溶液通过球阀积聚在柱塞前。 球阀在注射成型机的两个动作过程中关闭,一个是柱塞的注射,在柱塞机筒内产生高 压。这种球阀能保护挤出机,没有高注射压力传递到挤出机中的危险。这就是说,挤出 机机筒的压力可以设计得低一些,而这是狹s'计量所必需的。所以,挤出机内的最高 熔体压力可能只有34.5mpa。但是,柱塞机筒内的压力会高达138mpa,甚至更高。即 使微孔曝气机成型要求低的注射压力,一般也都将其设计得与往复式螺杆的注射压力一样。另 外,一旦螺杆完成了注射回位,柱塞可能通过稍高一些的压力压缩机筒内已有的单相溶 液,这不仅能够保持压力,而且不会使球阀在注射前关闭3此外,球阀还必须有一些辅 助力如弹賛力等,在螺杆完成回位和注射开始之后起动即时关闭。
柱塞直径可以灵活设计,不需要与挤出机螺杆匹配3对于微孔曝气机注塑件而言,柱塞直 径可以设计得稍大一些,充分利用微孔曝气机成型注射压力低这一优势。如果注射行程一样, 那么柱塞直径增加注射量会更大,注射体积流量也比往复式螺杆高。此外,柱塞直径 大,注射时间也可以缩短,因为其大大缩短了注射行程。
     保持挤出机内压力的方法
球阀将挤出机与柱塞腔分开,这样通过柱塞-注射系统的控制装置,积聚的单相溶 液内的压力可以维持在所需的高位。但是,挤出机螺杆内的压力在螺杆停转后可能迅速 下降,其下降得太快可能使scf计量处与柱塞注射成型机的挤出机螺杆头之间已有的 单相溶液预发泡,而预发泡材料是下一步注射所不能接受的。
为了解决挤出机闲置期间的问题,有两种方法保护scf计量处与柱塞注射成型机 的挤出机螺杆头之间已有的单相溶液。一种方法是使螺杆以维持其内压力所需的低速不 停地转动,另一种方法是在scf计量注射器上方的挤出螺杆内加一个可靠的中间单 向阀。
 闲置期间螺杆持续转动
这种方法已在螺杆-柱塞注射成型机上试验过,需要一些特殊的设置。首先,螺杆 必须以一定的速度转动,以保持scf计量处与柱塞注射成型机的挤出机螺杆头之间富 气体溶体区所需的压力9为了避免产生太高的压力,料斗中的物料必须暂时截流,这样 螺杆就只压缩机筒内已有的物料。采用这种方法时,不仅维持了压力,而且还有助于e 有scf的剪切、混合以及向熔体中的扩散。缺点是操作步骤复杂,需要改进机器的控 制器。
%加中间单向阀
上述讨论的往复式螺杆所用的压力限制元件也能很好地满足这一要求。一旦螺杆停 止转动,机筒内的压力会迅速下降,而通过中间阀的漏流会使阀自动关闭。事实上,这 种改进是解决这一问题的简单方法,而且也是已经在很多材料应用中得到证明的方法。 7.3.4螺杆■柱塞式注射成型机的发展
采用注射成型机的难题是间歇成型,这就使scf计量成为非连续过程。在加拿大 多伦多大学park实验室开发了一种先进的结构泡沫成型机%39]。根据其结构,这种先 进的结构发泡成型机可以称为螺杆-双柱塞式成型机,它有可能解决注射成型时间歇成 型的scf计量问题,因为它将气体溶解过程与注射操作完全隔离开来。其上有一个正 位移泵和辅助柱塞,装在挤出机筒与第一个单向阀之间。在这种情况下,单向阀主动制 动,挤出螺杆持续转动,还将不断地产生单相溶液,不被注射和模具冷却所中断。如果 注射和模具冷却还在进行,那么单相溶液会被储存在辅助柱塞中;然后,制动器将辅助 柱塞中积聚的物料排到主柱塞中,阀打开,单向喷嘴保持关闭;此后准备下一次注射, 而不中断挤出机进行scf计量。在主柱塞将物料注人模具中时,阀仍然是关着的,单 向喷嘴保持开启状态。其缺点是有附加动作,即物料在柱塞间的传递,而这要花费额外 的时间;如果两个柱塞间的压差大,可能会产生两次成核,在模具内产生拉伸的泡孔。 另外,多一个柱塞和制动器也会增加设备的成本。
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