本發(fā)明涉及高分子材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種超臨界發(fā)泡裝置及全程保壓的超臨界發(fā)泡方法。

背景技術(shù)：

1、高聚物材料的模內(nèi)超臨界流體加工的核心是要保持模腔的超高壓能力，同時(shí)盡快使得超臨界流體均勻進(jìn)入模腔中的物料中。

2、為了保持模具內(nèi)的高壓狀態(tài)：專利申請(qǐng)1（公開號(hào)為cn109435134a的中國(guó)發(fā)明專利，具體公開了一種超臨界氣體發(fā)泡模具）采用在上下兩個(gè)模具之間安裝矩形密封墊，然后將上下模具壓緊，實(shí)現(xiàn)25-30mpa高壓密封，這種結(jié)構(gòu)完全依靠密封墊和上下模具之間的壓力，對(duì)于成型機(jī)的壓力有較高要求。專利申請(qǐng)2（公開號(hào)為cn112318809a的中國(guó)發(fā)明專利，具體公開了一種發(fā)泡模具的密封結(jié)構(gòu)及發(fā)泡模具）發(fā)明一種楔緊結(jié)構(gòu)的固定密封條，同時(shí)利用上下模具設(shè)置的阻尼槽，實(shí)現(xiàn)高溫高壓的密封發(fā)泡模具。

3、專利申請(qǐng)1和專利申請(qǐng)2提出了用模具定型制品并進(jìn)行高溫高壓超臨界流體處理，但未解決超臨界流體快速處理的效率問(wèn)題，處理過(guò)程中必須持續(xù)不斷的向模腔內(nèi)通入超臨界流體，以保持模腔的高壓能耗較高，效率較低，同時(shí)這兩個(gè)申請(qǐng)只針對(duì)了規(guī)則的板材結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，無(wú)法解決不規(guī)則聚合物的超臨界流體處理。

4、專利申請(qǐng)3（公開號(hào)為cn219466793u的中國(guó)實(shí)用新型專利，具體公開了一種超臨界流體密封成型模具），采用圓形模具及密封結(jié)構(gòu)，克服了矩形結(jié)構(gòu)在高壓下應(yīng)力分布不均勻的缺陷，而且模具上模和下模之間采用接觸面和側(cè)面雙密封條設(shè)計(jì)，保證模具超臨界流體處理過(guò)程中的密封性；但該模具超臨界流體處理時(shí)，流體需要從模具的四周進(jìn)入模具成型腔，會(huì)導(dǎo)致模具成型腔中間部分材料處理過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)如果要要改變成型制品及其結(jié)構(gòu)，需要將整個(gè)模具重新制作，制作成本較高。

5、綜上，超臨界流體處理模具除了需要解決模具密封問(wèn)題實(shí)現(xiàn)物料的高溫高壓處理外，還需要解決超臨界流體均勻快速進(jìn)入材料的問(wèn)題，同時(shí)為了解決模具的通用性需要考慮模具可替換性的問(wèn)題，以降低模具制作成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種超臨界發(fā)泡裝置及全程保壓的超臨界發(fā)泡方法。

2、其技術(shù)方案為，包括下模組件和上模組件，所述上模組件和下模組件合模后構(gòu)成模具成型腔；

3、所述上模組件內(nèi)還設(shè)置與所述模具成型腔連通的儲(chǔ)流體腔。

4、優(yōu)選為，所述上模組件上設(shè)置若干個(gè)導(dǎo)通孔，以及用于連通多個(gè)所述導(dǎo)通孔的導(dǎo)通槽，所述儲(chǔ)流體腔與所述模具成型腔通過(guò)所述導(dǎo)通槽和導(dǎo)通孔連通。

5、優(yōu)選為，所述模具成型腔由可拆卸的下模塊和可拆卸的上模塊組成。

6、優(yōu)選為，所述下模組件包括下?；w和與所述下?；w可拆卸連接的下模塊，所述下模塊上開設(shè)模具成型腔；

7、所述上模組件包括上?；w，所述上?；w上可拆卸的設(shè)置上模中間模，所述上模中間模上可拆卸的設(shè)置上模塊，所述上模塊上設(shè)置上模成型面；

8、所述上模成型面與所述下模塊的模具成型腔組合形成封閉的成型空間。

9、優(yōu)選為，所述下模基體上開設(shè)下模放置腔，所述下模塊可拆卸的設(shè)置在所述下模放置腔內(nèi)；

10、所述下模放置腔的側(cè)壁上周向均布設(shè)置若干個(gè)下模固定孔；

11、所述下模塊與所述下模放置腔的形狀對(duì)應(yīng)，其側(cè)壁上周向設(shè)置若干個(gè)與下模固定孔對(duì)應(yīng)的下模安裝孔，所述下模固定孔和下模安裝孔均為半孔，所述下模塊上的下模安裝孔與相對(duì)應(yīng)的所述下模固定孔在合并后形成一個(gè)完整的臺(tái)階孔。

12、優(yōu)選為，所述上模基體的側(cè)壁上開設(shè)貫穿的通孔，所述通孔的兩端部分別固定設(shè)置一個(gè)進(jìn)氣管和出氣管；

13、所述上?；w的頂面中部固定設(shè)置連通管，所述連通管與所述通孔連通；

14、所述上模中間模底部開設(shè)圓柱形的儲(chǔ)流體腔，所述儲(chǔ)流體腔與所述連通管連通；

15、所述上模中間模的中部開設(shè)貫穿的通氣孔，其一端與所述儲(chǔ)流體腔連通，另一端與所述導(dǎo)通槽連通；

16、所述上模塊上開設(shè)若干個(gè)導(dǎo)通孔，以及用于連通多個(gè)所述導(dǎo)通孔的導(dǎo)通槽，每個(gè)所述導(dǎo)通孔內(nèi)分別設(shè)置一個(gè)單向閥；

17、所述儲(chǔ)流體腔與所述模具成型腔通過(guò)所述通氣孔、所述導(dǎo)通槽和導(dǎo)通孔連通。

18、優(yōu)選為，所述上模中間模的頂部開設(shè)圓柱形的上模放置腔，所述上模放置腔內(nèi)可拆卸的設(shè)置上模塊；

19、所述上模放置腔呈圓柱形，所述上模放置腔的側(cè)壁上周向均布設(shè)置若干個(gè)上模固定孔；

20、所述上模塊呈圓柱狀，其側(cè)壁上周向設(shè)置若干個(gè)與上模固定孔對(duì)應(yīng)的上模安裝孔，所述上模固定孔和上模安裝孔均為半孔，所述上模塊上的上模安裝孔與相對(duì)應(yīng)的所述上模固定孔在合并后形成一個(gè)完整的臺(tái)階孔。

21、優(yōu)選為，所述下?；w的頂面還設(shè)置截面形狀為臺(tái)階狀的下密封槽，所述下密封槽位于所述下模放置腔的外側(cè)，所述下密封槽內(nèi)放置下密封圈，所述下密封圈放置在下密封槽的下部；

22、所述上模中間模頂部設(shè)置環(huán)形臺(tái)階，所述環(huán)形臺(tái)階位于所述上模放置腔的外側(cè)，所述環(huán)形臺(tái)階與所述下密封槽的上部對(duì)應(yīng)；

23、所述上模中間模背離所述環(huán)形臺(tái)階的一側(cè)開設(shè)上密封槽，所述上密封槽內(nèi)放置上密封圈。

24、優(yōu)選為，位于所述上密封槽外側(cè)的所述上模中間模上周向陣列設(shè)置若干個(gè)螺紋孔，所述上模基體的板體上周向陣列設(shè)置若干個(gè)沉頭孔，所述上模基體與所述上模中間模通過(guò)貫穿所述沉頭孔和螺紋孔的中間模螺栓固定連接。

25、一種全程保壓的超臨界發(fā)泡方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

26、s1、將待發(fā)泡的聚合物原料放置在模具的模室中，并閉合上、下模；

27、s2、在上模內(nèi)設(shè)置與模室連通的儲(chǔ)流體腔；

28、s3、將模具置入熱壓成型機(jī)中進(jìn)行熱壓并向儲(chǔ)流體腔內(nèi)充入一定壓力的超臨界流體；

29、s4、保持恒溫和恒壓；

30、s5、釋放儲(chǔ)流體腔內(nèi)的超臨界流體；

31、s6、熱壓成型機(jī)開模，聚合物瞬間發(fā)泡膨脹從模具的模室內(nèi)跳出。

32、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

33、1）采用儲(chǔ)流體腔和模具成型腔雙腔結(jié)構(gòu)，模具成型腔用于保證成型制品的形狀，儲(chǔ)流體腔用于超臨界流體后期處理，封閉儲(chǔ)流體腔，利用儲(chǔ)流體腔的壓力維持模具成型腔的壓力，降低超臨界流體加壓裝置的能耗；

34、2）模具成型腔的上下模塊為組合結(jié)構(gòu)，只需要改變上下模塊即可成型不同結(jié)構(gòu)和尺寸的聚合物；

35、3）在成型模具的上方設(shè)置有帶單向閥的孔，使得流體可以從模具上方的不同部位同時(shí)進(jìn)入材料，解決了超臨界流體處理過(guò)程中，流體從四周進(jìn)入制品中心處理時(shí)間長(zhǎng)的不足，提高了處理效率；

36、4）導(dǎo)通孔中安裝有單向閥，使得處理過(guò)程中，超臨界流體只能從該位置進(jìn)入，當(dāng)儲(chǔ)流體腔與模具成型腔壓力相同時(shí)，單向閥關(guān)閉，單向閥與上模具表面密封，成型模具中氣體和物料不會(huì)從導(dǎo)通孔中流出從而影響成型制品形狀。

技術(shù)特征：

1.一種超臨界發(fā)泡裝置，其特征在于，包括下模組件（1）和上模組件（2），所述上模組件（2）和下模組件（1）合模后構(gòu)成模具成型腔（132）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界發(fā)泡裝置，其特征在于，所述上模組件（2）上設(shè)置若干個(gè)導(dǎo)通孔（253），以及用于連通多個(gè)所述導(dǎo)通孔（253）的導(dǎo)通槽（254），所述儲(chǔ)流體腔（247）與所述模具成型腔（132）通過(guò)所述導(dǎo)通槽（254）和導(dǎo)通孔（253）連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界發(fā)泡裝置，其特征在于，所述模具成型腔（132）由可拆卸的下模塊（13）和可拆卸的上模塊（25）組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超臨界發(fā)泡裝置，其特征在于，所述下模組件（1）包括下?；w（11）和與所述下?；w（11）可拆卸連接的下模塊（13），所述下模塊（13）上開設(shè)模具成型腔（132）；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超臨界發(fā)泡裝置，其特征在于，所述下模基體（11）上開設(shè)下模放置腔（111），所述下模塊（13）可拆卸的設(shè)置在所述下模放置腔（111）內(nèi)；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超臨界發(fā)泡裝置，其特征在于，所述上?；w（21）的側(cè)壁上開設(shè)貫穿的通孔（212），所述通孔（212）的兩端部分別固定設(shè)置一個(gè)進(jìn)氣管（27）和出氣管（28）；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超臨界發(fā)泡裝置，其特征在于，所述上模中間模（24）的頂部開設(shè)圓柱形的上模放置腔（241），所述上模放置腔（241）內(nèi)可拆卸的設(shè)置上模塊（25）；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超臨界發(fā)泡裝置，其特征在于，所述下?；w（11）的頂面還設(shè)置截面形狀為臺(tái)階狀的下密封槽（113），所述下密封槽（113）位于所述下模放置腔（111）的外側(cè)，所述下密封槽（113）內(nèi)放置下密封圈（14），所述下密封圈（14）放置在下密封槽（113）的下部；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超臨界發(fā)泡裝置，其特征在于，位于所述上密封槽（246）外側(cè)的所述上模中間模（24）上周向陣列設(shè)置若干個(gè)螺紋孔（245），所述上?；w（21）的板體上周向陣列設(shè)置若干個(gè)沉頭孔（213），所述上?；w（21）與所述上模中間模（24）通過(guò)貫穿所述沉頭孔（213）和螺紋孔（245）的中間模螺栓（26）固定連接。

10.一種全程保壓的超臨界發(fā)泡方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種超臨界發(fā)泡裝置及全程保壓的超臨界發(fā)泡方法，涉及高分子材料加工領(lǐng)域，技術(shù)方案為，包括下模組件和上模組件，上模組件和下模組件合模后構(gòu)成模具成型腔；上模組件內(nèi)還設(shè)置與模具成型腔連通的儲(chǔ)流體腔。本發(fā)明的有益效果是：采用儲(chǔ)流體腔和模具成型腔雙腔結(jié)構(gòu)，模具成型腔用于保證成型制品的形狀，儲(chǔ)流體腔用于超臨界流體后期處理，封閉儲(chǔ)流體腔，利用儲(chǔ)流體腔的壓力維持模具成型腔的壓力，降低超臨界流體加壓裝置的能耗。

技術(shù)研發(fā)人員：張振秀,溫時(shí)寶,孫永杰,張昕,馬樂(lè)園
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14