將作為發泡劑或添加劑提供的流體來滲透聚合物的設備的製作方法

2023-09-09 19:40:40 1

專利名稱：將作為發泡劑或添加劑提供的流體來滲透聚合物的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及依據權利要求1的前序部分的用來將作為發泡劑或添加劑提供的流體來滲透聚合物的設備，還特別涉及到應用此設備藉助注射模塑機的擠出或作為模塑製件來製造發泡聚合物。
背景技術：
注射模塑法與相應的設備已描述於DE-A-19853021中，用它能製造發泡聚合物的模塑製件。所公開的設備包括傳統的注射模塑機，用它能把物理髮泡劑(例如氮、二氧化碳、水)經氣體計量系統引入聚合物熔體中。根據所描述的實施例，上述發泡劑是用在環隙通道中流動的熔體流使此發泡劑與該通道的內表面接觸，得以通過擴散使此聚合物能為發泡劑滲透。上述環隙通道是由多孔的燒結金屬制的兩個空心柱體形成，通過通道的壁部能在大的界面上以均勻氣態形式引入發泡劑。由燒結金屬制的這種設備在下面稱之為滲透機體。
包括此已知設備的兩個空心柱體的滲透機體存在這樣的缺點必須為這種設備提供很大的體積。若是將滲透的聚合物熔體流量加大S倍(按比例擴大S倍)，則此滲透體的直徑基本上是隨S成線性地增加；另一方面，此體積則隨S按平方增加(在此設備中，環隙通道的長度不變)。最好是使此體積的增加不太顯著，如若可能，只隨倍數S作線性地增加。換言之，此設備的滲透容量應儘可能與滲透機體的體積成正比。

發明內容
本發明的目的在於提供這樣一種用於滲透聚合物熔體的設備，此設備的滲透機體最好在其結構上要考慮到熔體流量的增大。與此同時，供此滲透機體用的體積則應儘可能地小，而此滲透容量則應對應於將增加的熔體流量而增加。上述目的可通過權利要求1所限定的設備實現。
給上述設備提供了用於滲透聚合物熔體的流體。此種流體可以是發泡劑或添加劑。進行發泡劑的滲透是特別用於製造發泡形部件的。滲透機體包括用於供給流體的熔體通道和通道系供給到此系統中的流體是同由透氣材料特別是燒結金屬輸送到此熔體通道中的熔體流相分開的。上述滲透機體包括許多熔體通道，它們分別是由單一的透氣材料坯件上取下材料而製成的。各個熔體通道在進口與出口之間內表面上具有開孔，便於滲透。
這種熔體通道可以包括靜態混合器以促進擴散的流體在熔體流中的分布。
上述熔體通道的長度可以相對於剖面形狀與滲透方法確定，這些熔體通道可以於滲透體中分布成，使得滲透容量正比於此滲透機體的體積，從而實現所提出的目的。下面描述的各實施例至少是近似地表明了這種比例性。
從屬權項2-9涉及到本發明的設備的有利實施形式。這種設備的應用則是權利要求10的主題。


下面藉助附圖闡述本發明，附圖中圖1示意地表明用於滲透聚合物熔體的設於塑化裝置頭部的設備；圖2示明帶有液壓或氣動針閥驅動裝置的針閥封閉式注嘴；圖3示明本發明的由七段組成的滲透機體的剖面圖；圖4是圖3的滲透機體的分段側視圖；圖5示明此滲透機體-具體實施形式的一段；圖6是圖5的段在通道入口區中的縱剖圖；圖7示明此滲透機體又一實施例；圖8示明具有扇形的另一種段的橫剖圖。
具體實施例方式
圖1示意地表明用於滲透熔體2』的流束的設備1，它設於塑化裝置20內，在此塑化裝置中初始為粒狀的聚合物用螺筒塑化同時被加熱，這樣地再形成熔體1』的流束。在熔體2』的流束已取得滲透機體10中的流體7後，已滲透的熔體2」便通過可以包含一靜態混合器的中間件進入封閉式機構4。此封閉機構最好是圖2所示的針閥封閉式注嘴4。針閥4的注嘴42為液壓或氣動工作介質保持於封閉位置，此種流體工作介質例如是壓縮的超臨界的氣體。同樣的流體氣體7可以同樣用作這種滲透聚合物熔體的工作流體介質。如果熔體2』的流束的壓力超過此流體工作介質所確不定期的最大壓力，則被滲透的流體2」會在此封閉式機構4的尖端40處排出。此尖端40與一未圖示注射模塑機連接，用這種模塑機例如可以製成發泡形式的部件。
使熔體2』的流束於設備1的滲透機體10內滲透的流體7是一種發泡劑或添加劑。這類添加劑的例子有染料、藥劑、防火劑或是帶起反應的模塑成分的交聯劑。此種添加劑通過連接件17進到設備1內，並在其中分配到用於送進流體的通道系統內。滲透機體10置於一包括蓋11、底座12與機殼13的室內。它具有在所述設備1內的環隙形熔體通道還包括上述通道系統。此系統的通道經透氣材料即燒結金屬與熔體通道相分開。
圖2所示的封閉形式機構4包括液壓或氣動的針閥驅動器4a，可將針閥42壓到閥座42a之上用來封閉注嘴41。流體工作介質經由通道式連接件46a給活塞44上施加一閉合壓力。此活塞可在氣缸45內往復運動並通過杆43與針閥42剛性連接。此流體工作介質在閉合運動中通過第二連接通道46b從氣缸45排出。密封件47阻止聚合物熔體2」進到此氣缸內。若是在熔體內存在不希望有的壓力積聚，則此封閉式機構4會被動地打開而能減壓。(當通過連接通道46b加壓時也可主動打開而經由連接通道46a釋放壓力)。
依據本發明，此滲透機體10包括多個熔體通道。這些熔體通道例如分別是通過從透氣材料的單一坯件上除去材料而製成的。材料的除去特別可由火花腐蝕進行，使得各熔體通道在入口同樣在出口之間的內表面上有許多開孔。這些開孔便於熔體2』的流束為壓入此透氣材料的孔內的流體7滲透，此多孔的滲透機體10也可由不需顯著除去材料的成形法製造，例如將金屬粉末壓成含有通道的素坯，最好加以燒結並在必要時精加工。這種熔體通道可以包含靜態攪拌器，用以改進已帶入熔體2』流束內的流體的分布。
所有的熔體通道在形狀與結構上，特別是在相對於輸入流體的通道系統所取的布局而言，要形成大致相同或是一致，以使各個熔體通道中的熔體2』的流束能夠接收到相同量的流體7，相對於質量計算來說，至多允許10％的偏差而特別最好是1％的偏差。這適用於例如圖3與4所示的滲透機體10。若是所有的熔體通道具有相同的設計，則設備1的滲透容量便正比於熔體通道數，而要是分布是均勻的還正比於滲透機體的體積。在所述實施例中，熔體通道是均勻分布的。
圖3示明本發明的滲透機體10的橫剖面，它包括許多段5。各個段5都是由透氣材料5』形成的管件，它們的內隙形成一空腔，起到熔體通道50的作用，空腔之內設有靜態混合器6。段5以省空間方式設於機殼13中。相鄰段5之間存在間隙，這種間隙形成了用來輸入流體7的通道系統的一部分。它們由分隔件8獨立地保持，這些分隔件還可附帶地用作滲透機體10的機械增強件。在圖示的這個例子中，分隔件以支柱方式形成，在各個情形下都是通過對金屬帶進行成形加工製造。圖4以側示圖示明了一個這樣的分隔件8。用到了多個分隔件8而每個分隔件再好按不同取向設置。從圖3可以看到共有六個可能的取向。若是這些分隔件8沿通道方向緊鄰設置，它們能對段5發揮最大的支承效果，但段5的透氣材料5在機械上並非十分穩定的。要是出現故障致流體壓力劇降，就會使未被支承的段5破裂。
圖5示明滲透機體10一特殊實施形式的段5。圖6示明上述段5的一縱剖面(沿圖5的VI-VI線)，於剖面中示明了此通道入口區域中的一部分，包括蓋11與機殼13。存在著不同種類的通道(a)中央的通道形空腔，即管形段5的內隙、(b)包括透氣材料5』的管壁中的熔體通道50以及(c)連續通道72。連接通道72的中央空腔71是通道系統70用於輸入流體7的部分。熔體通道70具有圓形剖面，這種剖面各由一個出口剖面50b與一入口剖面50a相連。它們相對於中央空腔71的軸線稍稍傾斜，而且形成一個用於入口剖面50a區域中連接通道72的空間。在熔體通道50中沒有設置靜態混合器。這些熔體通道50可以沿一個方向排列且平行於上述軸線。在這種情形下，最好於蓋11中形成中央空腔對另一通道系統70的連接，如圖6中的點劃線72』所示。
熔體通道50通過熔體分配器或收集器在它們的入口區與出口區相互連接，由此而形成並聯。蓋11由兩個層111與112組成(底12也是如此)，藉此可使導向結構113於這些層111、112內工作，用於分配(或在底12中用於收集)熔體2』的流量。導向結構113所取的形狀要有利於流動，以使在熔體2』的流動中不會形成滯留區。熔體通道50』的入口區與出口區例如也可取漏鬥形(未圖示)，以使它們具有有利於流動的形式。
當要於滲透機體10的表面上形成開孔，特別是要在熔體通道50的內表面上製造開孔時，最好是由火花腐蝕進行除料。在所選擇的位置上用卷屑器可以形成一個至少是部分開孔的罩。在這種結構中可另設塗層作進一步密封以及在必要時用作增硬目的。在段5的與蓋11或底12接觸的端壁處進行上述處理是有利的。連接通道72可以用卷屑擴孔法形成，因為這種通道72不必要有任何開孔。
全部或部分段5形成一致的結構。這種段5是柱形或錐形的，而段5的剖面最好為圓形或六角形的。滲透體10的另一實施形式示於圖7，其中的所有六角形剖面段5作規則排列，取蜂窩結構的對稱形式。只有一個熔體通道50的剖面較小的段5*則在不能為蜂窩結構充填的機殼13處填充滲透體10外區中的間隙。開有狹縫形剖面的熔體通道50則分別圍繞一中央空腔71』設於六角形剖面段5中，此中央空腔71』形成通道系統70的藉助連通件(示圖示)輸入流體的部分，而在另一方面也取通道狀形式且與熔體通道50平行地設置。段5、5*間的狹縫形間隙構成了通道系統70的用於輸入流體的另一部分，通過分隔件8(圖7中未示明)作獨立地保持，同於圖3的實施形式。
圖3與7的滲透機體10表明出沿熔體2』的流動方向的中心軸線。各個段5形成圍繞中心軸線的規則對稱結構。這結段5特別是圍繞一中央部件設置，而此中央部件本身又可以是一個段5、充填體或也可以是針閥封閉式注嘴4的驅動裝置4a，見圖2。
段5的剖面也可以為圓的扇形，特別是圓的鈍頭扇形，其中扇形梢已失去，見圖8。取代去掉的扇形梢的是另一中央部件，例如可以設置針閥封閉式注嘴40彎曲地相連的透氣材料5』的壁部以及這些壁部之間的小道形成了段5。這些小道是通道系統70用來輸入流體7的部件。熔體通道50沿一個方向排列成鏈狀，兩兩分隔開大的相等空隔。圖8中示明的三個段5聯合形成滲透機體10。這種段的個數顯然也可以是兩個或多於三個。在極端情形，滲透機體10如是單件式的，只包括一個部件。
本發明的設備1的最佳用途是用作為流體7的物理髮泡劑來滲透熔融聚合物2，亦即用來在注射模塑機(見圖1)製造中製造泡沫形部件。在其他用途中，流體7是一種添加劑，可用於另一種目的，例如用於將聚合物2著色。
權利要求
1.用來由作為發泡劑或添加劑的流體(7)滲透聚合物(2)的熔體特別是用來由注射模塑機來製造異形模塑件的設備(1)，其中的滲透機構(10)包括熔體通道(50)和用來輸入流體的通道系統(50)，導入此系統中的流體是由透氣材料(5』)特別是燒結金屬與引入此熔體通道中的熔體(2』)的流束相分開，其特徵在於上述滲透機體包括許多由上述透氣材料這樣製成的許多熔體通道，使得各個熔體通道在入口與出口(50a、50b)之間的內表面上具有能用於滲透的孔口，其中的熔體通道特別是分別從單件式的透氣材料上通過除料方式製成，或者此滲透體是由成形工藝製成，而其中只是在精加工情形才需進行除料處理，同時上述熔體通道可以包含靜態混合器用來促進擴散的液體在熔體流中分布。
2.權利要求1中的設備，其特徵在於該熔體通道(50)通過熔體分布器或收集器相互連接於入口區與出口區中，而且該滲透體(10)是設在一包括蓋(11)、底(12)與機殼(13)的室內，同時在此蓋、底和/或在該滲透機體上形成了導向結構(113)，用以便於流動即避免熔體流中的滯留區來分布或收集熔體。
3.權利要求1或2中的設備，其特徵在於所有的熔體通道(50)在形狀與結構上，尤其是相對於用來輸入流體的通道系統(70)，要形成為大致體一致或是相同，以使相同量的流體(7)在按質量計算時為熔體(2』)的流量所取走的量至多有10％的偏差，特別最好是具有1％的偏差。
4.權利要求1-3任一項中的設備，其特徵在於，當於滲透機構(10)的表面上製造開孔特別是當在通道內表面上形成開孔時是通過火花腐蝕進行除料處理，同時可通過切屑加工處理於所選擇的部位上產生出至少是部分開孔的罩，而為了進一步密封以及在必要是為了增硬還可另加塗層。
5.權利要求1-4任一項中的設備，其特徵在於所述滲透機構(10)是由許多段(5)形成，而各個段包括至少一個熔體通道(50)最好是多個熔體通道。
6.權利要求5的設備，其特徵在於所有的或多個所述的段(5)是以一致方式形成，而這些段是柱形的或錐形的，這種段的剖面最好是圓形或六角形的或者取圓的扇形形式，特別是取圓的鈍頭扇形即其中的扇形梢被除去。
7.權利要求5或6的設備，其特徵在於至少是大部分段(5)包含有通過通連件(72)用來輸入流體的構成通道系統(70)的部件的空腔(71)，這些空腔最好構成類似通道形狀且與熔體通道(50)平行，同時在這些段之間最好存在間隙而這些間隙則形成用於輸入流體的通道系統的一部分，這些間隙則由分隔件(8)保持為獨立的，而上述分隔件還特別可另用作對滲透體(10)作機械增強的支承件。
8.權利要求5至7任一項中的設備，其特徵在於上述滲透機體(10)具有沿熔體(2』)流向的中心軸線，而所述段(5)則形成相對於此中心軸線為規則的特別是對稱的結構。
9.權利要求5-8任一項中的設備，其特徵在於所述的段是圍繞一中心部件排列，而此中心部件是一充填體或是針閥封閉式注器的可由壓縮工作氣體動作的驅動裝置，其中前述用作滲透聚合物熔體的流體特別可以用作這種工作氣體。
10.權利要求1-9任一項中設備的應用，其特徵在於發泡的聚合物體是通過注射模塑機中擠壓或作為模塑成形件而製成的，其中的流體是物理髮泡劑，特別是氣體最好為CO2、N2、空氣、惰性氣體、水蒸汽或至少這樣兩種氣體的混合物，或者這種流體是一種添加劑即染料、藥劑、工藝輔助劑如防粘連添加劑、防火劑或是帶起反應的模塑成分的交聯劑。
全文摘要
提供了用流體(7)來滲透聚合物(2)熔體的設備(1)。此流體可為發泡劑或添加劑。用發泡劑滲透特別是用於由注射模塑機來製造發泡型部件。滲透機體(10)包括熔體通道(50)和輸入流體的通道系統(70)。導入此系統的流體為透氣材料(5』)特別是為燒結金屬與引入熔體通道的熔體(2』)分開。此滲透機體包括多個例如分別從單件或透氣材料上通過塗料製成的熔體通道。各熔體通道在入口(50a)與出口(50b)間內表面上有開也，且有在熔體流中的靜態混合器以促進擴散的流體在其中分布。(圖1與3)。
文檔編號B29C31/00GK1864980SQ200610077780
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月24日 優先權日2005年4月25日
發明者S·哈比比-奈尼 申請人:蘇舍化學技術有限公司