专利名称：：不连续发泡剂控制引入系统及方法
技术领域：
：本发明涉及高分子泡沫塑料加工，更具体地说，涉及用在高分子泡沫塑料加工中将发泡剂引入高分子材料的系统和方法。
背景技术：
：目前，可以使用多种技术对高分子材料进行加工，包括挤出、注塑、吹塑、压延等，其中挤出和注塑为最常用的两种高分子材料加工技术。注塑成型是指在封闭的机筒内高分子材料在热传导或可在机筒内旋转的螺杆塑化作用下，高分子材料熔融，然后在柱塞或螺杆作用下高速高压将塑料熔体注入到已闭合的模具型腔内，经冷却定型得到与模腔相一致的塑料制件的成型方法。几乎所有的热塑性高分子材料可以注塑成型，且80%以上的高性能工程塑料通过注塑成型。注塑成型为一种非连续性的生产工艺过程。在一个注塑周期内，包括螺杆旋转塑炼高分子材料，并将塑化好的高分子材料输送到螺杆前端的储料腔内，以及螺杆停止旋转，将储料腔内塑化好的高分子材料注射入模具型腔等工艺过程。为了进一步降低高分子制品的重量，节约成本，降低注塑制品的收縮率及改善翘曲变形，可以将物理发泡剂引入注塑螺杆内的高分子熔体，通过螺杆的混炼作用形成高分子熔体/发泡剂均相溶液，将均相溶液注入模具型腔，冷却定型后制备高分子材料发泡制品。特别是对于高结晶性高分子材料，或价格昂贵的工程塑料，采用发泡注塑工艺降低成本和改善制品性能尤其适合。在发泡注塑工艺过程中，由于螺杆旋转和对高分子材料的塑化是不连续的操作过程，因此，为了得到均匀的发泡制品，要求发泡剂的引入速率需与注塑螺杆的旋转运动相匹配，且为不连续引入过程。许多传统的发泡剂引入系统把发泡剂连续地引进机筒内的高分子材料，这种连续的引进系统可能在注入高分子材料的发泡剂的百分比上缺乏控制，而且可能导致发泡剂在高分子材料中的不均匀分布。发泡剂的不均匀分布可能导致在注塑机中的高分子材料的粘度变化，这对生产稳定性和制品质量保证带来问题。Trexel公司2000年2月申请的专利号为US6602063B1，名称为"discontinuousblowingagentdiliversysystemandmethod"的专禾U中公开了一种包括可限制发泡剂固定剂量的柱塞缸和活塞，连接气源和注入的管路系统及若干截止阀的不连续发泡剂引入系统，利用这种系统通过截止阀的通断可以实现发泡剂不连续注入到高分子材料加工过程中(如注塑和吹塑)，发泡剂的加入速率依据测定的柱塞缸内气体的温度和压力值，经控制系统分析计算后控制活塞的运动速率从而控制发泡剂的注入速率。由于物理发泡剂(特别是N2、C02、超临界流体)的分子量较小，气体流动速率非常快，在截止阀打开瞬时，由于压差，柱塞缸内封闭的发泡剂会很快被引入高分子熔体中，釆用这种工艺过程非常难于精确控制气体的引入速率。该公司2001年2月申请的专利号为US6926507B2，名称为"blowingagentdiliverysystem"的专利中公开了一种包括旁路系统的发泡剂引入系统，通过通断旁路阀实现发泡剂的非连续注入，但是不能实现注入发泡剂的准确计量和注入速率控制。Trexel公司2002年10申请了专利号为US7144532B2，名称为"blowingagentintroductionsystemandmethod"，以及2000年8月申请的专禾廿号为US6616434B1，名称为"blowingagentintroductionsystem"的专利中公开了一种包括一个集气罐、一个压力调节阀、一个压力测量装置以及一个可以通过输入和输出信号控制压力调节阀调节集气罐内压力大于注塑机内压力的控制系统，以及利用该控制系统将发泡剂引入高分子材料加工过程的发泡剂引入系统和方法。该专利公开的发泡剂引入系统和方法，通过调节集气罐内的压力，以及确定的集气罐体积，来实现引入发泡剂量的准确控制。在该发泡剂引入系统及方法中，集气罐出口和/或入口的通断阀关闭和/或打开一次为一个注气周期，在一个注气周期内只能一次将集聚在集气罐内的发泡剂注入注塑机内的高分子熔体中，如果在注塑机的一个塑化周期内一次性地将集聚在集气罐内的发泡剂引入到高分子熔体中，由于气体的扩散速度非常快，如对于N2，当集气罐内压力与高分子熔体压力比为2时，将11.5gN2引入高分子熔体的时间只有1.0X10—6ms，而对于注塑等不连续加工工艺来讲，一个塑化周期的时间一般为110s，这样就不能保证在整个塑化周期内气体被均匀引入，造成局部气体浓度高，初始的混合靠螺杆剪切完成后，后续塑化的熔体只能在储料腔内依靠气体的扩散作用，达到高分子熔体/发泡剂均相溶液，这将需要很长的时间。这样就会造成储料室内气体与熔体的不均匀分布，局部气体浓度高，无法完全溶解在熔体中，而局部不含发泡剂，从而影响制品的均匀性和生产工艺的稳定，所以该技术方案只适用于小的注塑机上，螺杆直径在40mm或以下的注塑机上；另外该气体引入系统和方法还公开了一种技术方案，即在一个注塑周期内，进行两次或两次以上集气和注气过程，试图解决上述的不足，这样就需要在一个塑化周期内多次启动和停止增压器，并同时配合多次打开和/或关闭集气罐入口和/或出口的通断阀，但由于通常注塑机的塑化周期小于30秒，甚至小于10秒，如果在一个塑化周期中要实现多次气体增压、引入等步骤就对发泡剂引入系统的增压器的动态响应过程的压力调节精度、通断阀动作精度及控制系统的控制精度等提出了非常高的要求，这样无疑增加了该气体引入系统中增压器的加工精度、电控精度，通断阀动作响应精度以及控制系统的要求，从而增加了整套气体引入系统的复杂性和生产成本，并且通常气体增压达到稳定的时间需要10~20秒，所以该技术方案实施存在相当大的困难。
发明内容本发明的目的在于提供一种不连续的发泡剂引入系统和方法，特别是该发泡剂引入系统和方法能够与高分子材料不连续加工过程相匹配，将与制品质量相适应的确定量的发泡剂，在一个塑化周期内不连续地多次控制引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中。本发明所述不连续发泡剂引入系统包括一个气源、一个发泡剂注入口、与气源和发泡剂注入口相连通的管路系统，该管路系统中安装有一个气体增压器、一个集气罐、分别安装在集气罐入口处和出口处的通断阀。在集气罐上安装有压力测量元件。在集气罐出口通断阀和发泡剂注入口之间的管路上安装至少一个限流器。另外还包括一个控制系统，增压器、两个通断阀、集气罐上的压力测量元件均与控制系统相连接，该控制系统还可以接受来自高分子材料加工设备的信号，并根据加工需要(一个生产周期内需加入的发泡剂质量)及集气罐的体积，计算集气罐内的压力，同时控制气体增压器的动作，与高分子材料加工过程相适应，输出信号控制打开或关闭集气罐入口或出口处的通断阀，从而实现发泡剂注入量的准确控制和一个注塑周期内控制确定质量的发泡剂多次匀速注入。本发明具有以下优点本发明根据一个注塑周期内每次注射入模腔中的高分子熔体质量，以及所需要引入注塑机筒内的发泡剂添加百分比，计算出在一个注塑周期内需要引入注塑机内高分子熔体的发泡剂质量。根据预先确定的集气罐体积，加工需要的高分子熔体背压，以及需要引入的发泡剂质量和气体状态方程，计算出集气罐内气体应达到的压力，控制系统根据实时测定集气罐内压力，向增压器和集气罐入口处通断阀输出信号，控制将确定质量的发泡剂集聚在集气罐内。另一方面，本发明通过在集气罐出口处通断阀和发泡剂注入口之间安装至少一个限流器，限制集气罐内发泡剂引入高分子熔体的速率，这样通过集气罐出口通断阀的打开或关闭，控制具有确定质量的发泡剂在一个注塑周期中被多次引入注塑机内的高分子材料熔体，这样很好地与注塑螺杆边塑化边后退，塑化时间逐渐减小相匹配，并且可以根据注塑螺杆在机筒内的相对位移，控制系统控制集气罐出口通断阀的打开时间，使发泡剂的引入量与螺杆的塑化量相匹配，从而形成均匀的高分子熔体/发泡剂均相体系，得到泡孔均匀的高质量发泡制品。另外，通过改变两个通断阀的位置，可以方便地改变集气罐的体积、集气罐内的压力，使本发明发泡剂弓I入系统能够适应不同规格的注塑机。本发明的优点还在于在一个注塑周期内只有一次集气过程，这样对增压器的动态响应指标控制精度、通断阀的响应时间的要求相应降低，从而使本发明发泡剂引入系统的制造成本降低，便于工业化生产。本发明结构简单、操作方便、成本较低，便于实现工业化生产，适合各种规格注塑机的不连续发泡剂控制引入系统。图1为本发明所述发泡剂控制引入系统一个技术方案的示意图；图2为本发明所述发泡剂控制引入方法实施例2的试验结果图。具体实施例方式参照附图1，详细说明本发明所述不连续发泡剂控制引入系统和方法。本发明所述不连续发泡剂控制引入系统20包括储有发泡剂的气源1、一个位于注塑机34机筒31上的注气口2、连接气源1的出口和注气口2的管路3。在管路3上，安装一个具有入口和出口的增压器6、一个具有入口11和出口12、且具有确定体积的集气罐7，集气罐7的入口11与增压器6的出口相连通，在增压器6的出口和集气罐7的入口的管路上安装有一个通断阀8，一个具有入口和出口的限流器9，限流器9的入口与集气罐7相连通，限流器9的出口与发泡剂注入口2相连通，在集气罐出口和限流器9入口的管路上安装一个通断阀10，以控制集气罐内发泡剂向发泡剂注入口2的流动。气源l内储有物理发泡剂，如通常使用的氮气、二氧化碳等，通常气源l具有较大体积用于储存大量发泡剂供发泡生产过程使用。管路3上在气源1出口和增压器6入口之间可选择性地安装有压力调节元件4和压力测量元件5(附图l未示出)，根据实际生产需要，手动调节压力调节元件4，使增压器入口上游的管路内压力稳定在一定的压力值，从而保证增压器入口压力稳定，提高增压器工作稳定性，方便闭环控制增压器的稳定正常运行。在一些技术方案中，管路3上也可以不安装压力调节元件4和压力测量元件5。集气罐7具有入口11和出口12，与气源1和发泡剂注入口2相连通，在集气罐7的入口11上游管路上任一位置安装一个通断阀8，集气罐7的出口12的下游上任一位置安装一个通断阀10，入口通断阀8和出口通断阀10所围成的气体管路系统确定了集气罐7的体积，集气罐7的体积根据实际生产过程中需要注入的气体量预先确定大小，最好大于10ml，较适合大于20ml，在通断阀8和通断阀IO所围成的流体流通管路上(包括集气罐7)的任一位置安装一个压力测量元件13。压力测量元件13测定的压力信号可以作为输入信号输入控制系统21，控制系统21控制增压器6的运动以及通断阀8和10的通断，使集气罐7内的压力大于注塑机内的熔体背压。集气罐7内的压力值，由控制系统根据每个注射周期内，需要注入的气体质量(由预先设定的发泡剂加入百分比和每个注塑周期注射入模具的熔体量计算)、注塑机内的熔体压力、集气罐7的体积、理想气体状态方程计算，以确定在一个塑化周期内封闭在集气罐7内能够引入挤塑机内的发泡剂量为一原先设定需要的值。集气罐内的压力值通常应大于注塑机内熔体背压lMPa50MPa，较适合530MPa，最适合1020MPa。在一个塑化周期内，注气量与发泡剂储罐压力、容积的选择关系PV=nRT,n二见M气体质量附=尸！尸附、)十a且气体质量w尸KM塑化熔体质量GGi7UP:注气过程中集气罐实际压力损失，为压差，集气罐内气体压力乃与注塑机内熔体压力A之差，G为一个注塑周期内螺杆塑化的熔体质量K:集气罐容积7kf:气体的摩尔质量A理想气体常数r:绝对温度《对于微发泡注射过程，T可以视为不变，气体和注射制品确定后，则R，G,M均为固定值，所以可变的为P和V注气量=A:.户r可以通过改变储罐内气体压力，从而在一定程度上改变注入的气体量。对于一个确定型号的注射机来说，气体储罐内压力的最大和最小值所对应的气体量，应能够满足最大和最小注射量条件下的注气量要求。对于注射来说，25%-80%塑化量是最佳范围。例如，对于160吨注射机成型PP制品来说，最大注射量是280g,则注射量范围在58-230之间，采用氮气作为发泡剂，注气量通常从1%-5%，则气体量应在0.58-11.5g之间，对于氮气来说，其密度随压力的变化规律为系统压力-如果氮气储罐能够承受的最大压力为50Mpa，贝服据附=^，11.5g气体50Mpa条件下所需的储罐体积为20毫升。而采用该储罐，在注射0.58g气体时，储罐内气体压力仅需高于烙体压力约2.6Mpa的压力即可。入口通断阀8和出口通断阀10均可以接收来自控制系统21的输出信号，在一种状态下(如连通时)允许流体，包括增压气体、液化气体或超临界流体从那里流过，而在另一种状态下(如断开时)阻止这些流体通过那里的任何装置。适当类型的阀门包括气动阀、电磁阀、液压阀、滑阀或其它等效的阀门。在某些情况下，阀门8和10可以是相同类型的，而在其他情况下可以是不同类型的。在本发明中集气罐7出口通断阀IO与注气口2之间的管路上安装限流器9，可以为流量调节阀、由多孔材料或横截面为圆形的节流孔组成的限流元件。当限流器为流量调节阀时，它的流量调节范围在0.1lkg/h之间，较适合在0.10.5kg/h之间。在本发明中使用的限流器内允许流体通过的有效截面积应小于为管路3中其他管道截面积的1/200-1/10,较适合1/1001/10。本发明不连续发泡剂控制引入系统还包括一个控制系统21,控制系统21可以接受来自注塑系统的信号40，包括注气口2附近的压力信号、螺杆位置和运动信号等，也可以接受人工输入的信号。同时控制系统21可以根据输入信号计算后，分别向增压器6、通断阀8、通断阀10输出信号，分别控制增压器6的运动及通断阀8、通断阀10或连通或切断，从而实现发泡剂的多次控制引入(包括引入剂量和引入位置控制)。本发明发泡剂引入系统中，当集气罐7内集聚确定质量的发泡剂后，通断阀8关闭。确定质量的发泡剂是指根据集气罐内气体压力与注塑机筒内聚合物熔体的压力差，能够引入挤塑机筒内的发泡剂的质量，它为根据加工需要在一个注塑周期内所需要引入的发泡剂量。注塑系统34可以是技术上已知的任何适当的类型，在说明性技术方案中，注塑系统包括有挤塑机30和注塑模具系统35，挤塑机30包括机筒31和安装在机筒内的螺杆32，螺杆32可以旋转和向下游方向轴向移动，将塑化好的物料集聚在储料腔33，并将储料腔33内塑化好的熔体注射入模腔35中。本发明所述不连续发泡剂控制引入方法，包括1)关闭集气罐出口处的通断阀10，打开集气罐进口处的通断阀8，控制系统21向增压器6输出信号，使增压器对集气罐内进行充气加压；2)当集气罐内的压力达到设定值时，该设定值应大于注塑机内高分子熔体背压l50MPa，较适合530MPa，最适合1020MPa，关闭集气罐入口处通断阀；3)注塑机螺杆32开始旋转塑化，螺杆32边塑化边沿轴向向后移动，并将塑化好的物料输送至螺杆前端的储料腔33，控制系统21根据螺杆在机筒内的位移量，在整个螺杆塑化行程内可以多次控制集气罐出口处的通断阀10打开和关闭，打开时，集气罐内的发泡剂通过限流器9和发泡剂注入口2被引入注塑机30内的高分子材料熔体中，关闭时则不引入发泡剂；控制系统21控制集气罐出口处的通断阀IO打开的持续时间为O.ls2s。根据需要，集气罐出口处的通断阀在一个塑化周期可以多次打开，不少于10次，较合适不少于5次，最合适不少于2次打开，这样在一个塑化周期内多次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，一般不少于10次，较适合不少于5次，最适合不少于2次；4)当集气罐内的压力与发泡剂注气口处熔体的压力相同时，控制系统输出信号使集气罐出口处的通断阀关闭，完成在整个塑化周期内向机筒内的高分子熔体中多次引入发泡剂。在本发明不连续发泡剂控制引入方法中，发泡剂可以为N2，C02,低分子烷烃，氢氟碳化合物、氟氯碳化合物等物理发泡剂。在本发明不连续发泡剂控制引入方法中，来自气源l的发泡剂经过增压器6的动作，使集聚在集气罐7内的发泡剂压力(由与集气罐管路相连通的压力测量元件测定)达到某一设定值时，控制系统21向增压器6输出信号使其停止动作。集气罐内达到的压力值通常应大于注塑机内高分子材料熔体背压的l50MPa，若压力值太低，不足以将安装在注气口2上的注气嘴22打开，发泡剂不能引入注塑机熔体中。该压力值应与需要引入的发泡剂量、集气罐7的体积相关联，经计算后确定。该压力值可以手工输入控制系统，控制系统也可以根据输入的其它参数自动计算确定。当限流器为流量调节阀时，首先需要对流经流量调节阀的气体流率进行标定，标定方法为通过气体增压器将集气罐内压力增加到一定的压力值，设定流量调节阀的开度为一定值，测定此时的气体流率；重复测定集气罐内压力、流量调节阀开度流率之间的关系，并绘制成表或曲线。通过以下实施例和比较例更进一步说明本发明的技术方案，但本发明范围并不局限于以下实施例。实施例1:注塑机T120，螺杆直径36mm，长径比为23.6，在注塑机机筒上开设有发泡剂注入口，不连续发泡剂控制引入系统在注气口通过管道与注塑机相连接，发泡剂引入系统包括N"诸气罐，与N2储气罐和发泡剂注入口流体相连接的管路系统，该管路系统中安装有一个气体增压器，一个集气罐，分别与集气罐入口和出口流体相连接的两个通断阀，集气罐入口和出口之间包围形成密闭空间的体积为20ml，集气罐上安装有压力传感器，在集气罐出口通断阀和发泡剂注入口之间的管路上安装一个流量调节阀，调节阀的流量调节范围为0.10.5kg/h。另外还包括一个控制系统，该控制系统可以接受来自注塑机的信号，如螺杆的位移、熔体压力等，并根据加工需要(一个生产周期内需加入的发泡剂质量)及集气罐的体积，计算集气罐内的压力，同时向气体增压器输出信号，控制增压器的动作，与注塑工艺过程相适应，输出信号控制打开和/或关闭集气罐入口和/或出口的截止阀，从而实现发泡剂注入量的准确控制和一个注塑周期内控制确定质量的发泡剂多次注入。加工物料为聚丙烯树脂，燕山石化公司产，K8308,MI=2.0g/10min，模具为150mmXI50mmX2mm片材模具，注塑机各段温度从加料口到喷嘴分别设定为160。C，180°C，200°C，210°C，210°C，熔体背压设定为20MPa，螺杆塑化时转速为80rpm;注塑过程各工艺参数如表1所示，注气量表示一个塑化周期内注入发泡剂质量与塑化的熔体质量之比。根据需要注入的N2质量，控制系统计算出储气罐内的压力设定值为25MPa，储气罐出口阀关闭，气体增压器将储气罐内的压力增加到25MPa，入口处截止阀关闭，将一定质量的发泡剂集聚在集气罐内。流量调节阀开度为满刻度的15%。在一个塑化周期内，螺杆开始旋转，并将塑化好的物料向螺杆前端的储料腔输送，这时监测注气口附近的压力，当压力达到稳定时，打开集气罐出口处的截止阀，集气罐内发泡剂经流量调节阀后进入注塑机内高分子材料熔体中，持续2S后截止阀关闭；当注塑螺杆位移达到总位移的50%时，第二次打开集气罐出口处的截止阀，第二次将发泡剂引入注塑机机筒内，当集气罐内压力与注塑机内高分子材料熔体压力相等时，出口处截止阀关闭。螺杆旋转将注入的发泡剂与高分子材料熔体混合均匀，形成均相溶液，并将均相溶液向螺杆头部的储料腔内输送，当储料腔内储存聚合物/发泡剂均相溶液达到注塑要求，螺杆停止旋转，并将储料腔内的均相溶液注入模腔内，得到注塑发泡制品。重复以上发泡注塑过程2050次，均能得到泡孔均匀的PP注塑发泡制口叩o所用注塑机、发泡剂控制引入系统、试验用高分子材料同实施例l,流量调节阀开度为满刻度的20%,注气量为0.5%,控制增压器将集气罐内压力增加到30MPa。除此之外，发泡剂注入方法实施例1相同，不同之处在于，在一个塑化周期内，螺杆开始旋转，并将塑化好的物料向螺杆前端的储料腔输送，这时监测注气口附近的压力，当压力达到稳定时，打开集气罐出口处的截止阀，集气罐内发泡剂经流量调节阀后进入注塑机内高分子材料熔体中，持续ls后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的30%时，第二次打开集气罐出口截止阀，第二次将发泡剂引入注塑机机筒的高分子材料熔体中，持续ls截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的60%时，第三次打开集气罐出口处截止阀，第三次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，当集气罐内压力与注塑机内高分子材料熔体压力相等时，出口处截止阀关闭。附图2为该实施例发泡剂引入过程中，集气罐内压力变化曲线图，从图中可以清楚在一个塑化周期内，气体被控制三次引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中。重复以上发泡注塑过程2050次，均能得到泡孔均匀的PP注塑发泡制P实施例3所用注塑机、发泡剂控制引入系统、试验用高分子材料同实施例1，流量调节阀开度为满刻度的5%，注气量为0.8%，控制增压器将集气罐内压力增加到40MPa。除此之外，发泡剂注入方法与实施例l相同，不同之处在于，在一个塑化周期内，螺杆开始旋转，并将塑化好的物料向螺杆前端的储料腔输送，这时监测注气口附近的压力，当压力达到稳定时，打开集气罐出口处的截止阀集气罐内发泡剂经流量调节阀后进入注塑机内高分子材料熔体中，持续0.3s后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的20%时，第二次打开集气罐出口处截止阀，第二次将发泡剂引入注塑机机筒的高分子材料熔体中，持续0.5s后关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的40%时，第三次打开出口处截止阀第三次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，持续0.3s后关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的60%时，第四次打开出口处截止阀，第四次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，持续0.2s后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的80%时，第五次打开集气罐出口处截止阀第五次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，当集气罐内压力与注塑机内高分子材料熔体压力相等时，出口处截止阀关闭。重复以上发泡注塑过程2050次，均能得到泡孔均匀的PP注塑发泡制口叫o实施例4所用注塑机、发泡剂控制引入系统、试验用高分子材料同实施例l，流量调节阀开度为满刻度的5%，注气量为1.2%，控制增压器将集气罐内压力增加到50MPa。除此之外，发泡剂注入方法与实施例1相同，不同之处在于，在一个塑化周期内，螺杆开始旋转，并将塑化好的物料向螺杆前端的储料腔输送，这时监测注气口附近的压力，当压力达到稳定时，打开集气罐出口处的截止阀，集气罐内发泡剂经流量调节阀后进入注塑机内高分子材料熔体中，持续0.5s后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的20%时，第二次打开集气罐出口截止阀，第二次将发泡剂引入注塑机机筒的高分子材料熔体中，持续0.4s后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的405^时，第三次打开集气罐出口截止阀，第三次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，持续0.3s后关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的60%时，第四次打开集气罐出口截止阀，第四次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，持续0.2s后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的80%时，第五次打开集气罐出口截止阀，第五次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，当集气罐内压力与注塑机内高分子材料熔体压力相等时，出口处截止阀关闭。重复以上发泡注塑过程2050次，均能得到泡孔均匀的PP注塑发泡制P所用注塑机、试验用高分子材料同实施例i，除限流器采用由多孔材料组成的限流元件外，发泡剂引入系统其他部分同实施例1相同。多孔材料中允许气体通过的有效截面为其他管道横截面的1/200，其他管道直径为4mm，注气量为1.2%，控制增压器将集气罐内压力增加到50MPa。除此之外，发泡剂注入方法与实施例1相同，不同之处在于，在一个塑化周期内，螺杆开始旋转，并将塑化好的物料向螺杆前端的储料腔输送，打开集气罐出口处的截止阀，集气罐内发泡剂经流量调节阀后进入注塑机内高分子材料熔体中，持续0.ls后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的10%时，打开集气罐出口截止阀，第二次将发泡剂引入注塑机机筒的高分子材料熔体中，持续O.ls后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的20%时，第三次打开集气罐出口截止阀，第三次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，持续0.1s后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的30%时，第四次打开集气罐出口截止阀，第四次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，持续0.1s后关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的40%时，第五次打开集气罐出口截止阀，第五次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，持续0.1s后截止阀关闭，依此方法，第六次、第七次.......第十次将发泡剂引入注塑机内高分子材料熔体中，当集气罐内压力与注塑机内高分子材料熔体压力相等时，出口处截止阀关闭。重复以上发泡注塑过程2050次，均能得到泡孔均匀的PP注塑发泡制叩o实施例6所用注塑机、试验用高分子材料同实施例1,除限流器采用截面为圆形的节流孔外，发泡剂引入系统其他部分同实施例1相同。节流孔中允许气体通过的有效截面为其他管道横截面的IAOO，其他管道直径为4mm，注气量为1.2%，控制增压器将集气罐内压力增加到50MPa。除此之外，发泡剂注入方法与实施例1相同，不同之处在于，在一个塑化周期内，螺杆开始旋转，并将塑化好的物料向螺杆前端的储料腔输送，打开集气罐出口处的截止阀，集气罐内发泡剂经流量调节阀后进入注塑机内高分子材料熔体中，持续0.3s后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的20%时，第二次打开集气罐出口截止阀，第二次将发泡剂引入注塑机机筒的高分子材料熔体中，持续0.3s后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的40%时，第三次打开集气罐出口截止阀，第三次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，持续0.2s后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的60%时，第四次打开集气罐出口截止阀，第四次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，持续0.1s后截止阀关闭，当注塑螺杆位移达到总位移的80%时，第五次打开集气罐出口截止阀，第五次将发泡剂引入注塑机机筒内的高分子材料熔体中，当集气罐内压力与注塑机内高分子材料熔体压力相等时，出口处截止阀关闭。重复以上发泡注塑过程2050次，均能得到泡孔均匀的PP注塑发泡制P比较例所用注塑机、试验用高分子材料同实施例i，除管路系统中不安装限流器外，发泡剂引入系统其他部分同实施例l相同。注气量为1.2%，控制增压器将集气罐内压力增加到50MPa。除以下不同之处外，发泡剂注入方法与实施例1相同，不同之处在于，在一个塑化周期内，螺杆开始旋转，并将塑化好的物料向螺杆前端的储料腔输送，控制系统检测位于发泡剂注入口的熔体压力，等达到稳定后，打开集气罐出口处的截止阀，集气罐内发泡剂被引入注塑机内高分子材料熔体中，当集气罐内压力与注塑机内高分子材料熔体压力相等时，出口处截止阀关闭。重复以上发泡注塑过程2050次，得到PP注塑发泡制品中有明显的大泡存在，且泡孔结构不均匀，制品流道前端有大气泡。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>权利要求1、不连续发泡剂控制引入系统，包括一个储有发泡剂的气源、一个设置在注塑机机筒上的发泡剂注入口、以及连接气源和发泡剂注入口的管路系统；该管路系统中安装有一个气体增压器和一个集气罐，在集气罐上安装有压力测量元件，该压力测量元件与控制系统相连接；气体增压器的入口与气源相连通，出口与集气罐的入口相连通，集气罐的出口与发泡剂入口相连通；在集气罐的入口和出口分别安装有通断阀，增压器、两个通断阀和集气罐上的压力测量元件均与控制系统相连接，其特征在于在集气罐出口通断阀和发泡剂注入口之间的管路上至少安装一个限流器。2、根据权利要求1所述的不连续发泡剂控制引入系统，其特征在于所述的限流器为流量调节阀，流量调节范围在0.1lkg/h，集气罐的体积不小于10ml。3、根据权利要求2所述的不连续发泡剂控制引入系统，其特征在于流量调节阀的流量调节范围在0.10.5kg/h。4、根据根据权利要求l所述的不连续发泡剂控制引入系统，其特征在于所述的限流器由多孔材料或截面为圆形的节流孔组成。5.根据权利要求2或4所述的不连续发泡剂控制引入系统，其特征在于:限流器中允许气体通过的有效截面积为管路中其他管道截面积的1/200~1/10。6、使用权利要求1所述的不连续发泡剂控制引入系统将发泡剂不连续引入注塑机内高分子熔体中的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤1)关闭集气罐出口处的通断阀，打开集气罐进口处的通断阀，控制系统向增压器输出信号，使增压器对集气罐内进行充气加压；2)当集气罐内的压力设定压力值时，控制系统控制关闭集气罐入口处通断阀，设定压力值应高于注塑机内熔体背压150Mpa;3)注塑机螺杆开始旋转塑化，螺杆边塑化边沿轴向向后移动，并将塑化好的物料输送至螺杆前端的储料腔，控制系统根据螺杆在机筒内的位移量，在整个螺杆塑化行程内，控制系统控制集气罐出口处的通断阀打开或关闭，打开时，集气罐内的发泡剂通过限流器和发泡剂注入口被引入注塑机内的高分子材料熔体中，关闭时则不引入发泡剂；控制系统控制集气罐出口处的通断阀打开的持续时间为0.ls2s;根据需要，集气罐出口处的通断阀在一个塑化周期内打开的次数最少为io次；4)当集气罐内的压力与发泡剂注气口处熔体的压力相同时，控制系统输出信号使集气罐出口处的通断阀关闭，完成在整个塑化周期内向机筒内的高分子熔体中多次引入发泡剂。7、根据权利要求6所述将发泡剂不连续引入注塑机内高分子熔体中的方法，其特征在于步骤3)所述的通断阀10在一个塑化周期内打开的次数最少为5次。8、根据权利要求6所述将发泡剂不连续引入注塑机内高分子熔体中的方法，其特征在于步骤3)所述的通断阀10在一个塑化周期内打开的次数最少为2次。9、根据权利要求6所述将发泡剂不连续引入注塑机内高分子熔体中的方法，其特征在于打开集气罐出口处通断阀之前，集气罐内的压力高于注塑机内熔体背压530Mpa。10、根据权利要求6所述将发泡剂不连续引入注塑机内高分子熔体中的方法，其特征在于打开集气罐出口处通断阀之前，集气罐内的压力高于注塑机熔体背压1020Mpa。全文摘要本发明是不连续发泡剂控制引入系统及方法，用在高分子泡沫塑料加工中将发泡剂引入高分子材料中。该系统包括一个气源、一个发泡剂注入口、与气源和发泡剂注入口流体相连接的管路系统，该管路系统中安装有一个气体增压器、一个集气罐、以及分别安装在集气罐入口和出口处的通断阀。在集气罐出口通断阀和发泡剂注入口之间安装至少一个限流器。另外还包括一个控制系统，该控制系统接受来自高分子材料加工设备的信号，并计算出集气罐内的压力，同时控制气体增压器的动作，与高分子材料加工过程相适应，输出信号控制打开或关闭集气罐入口和出口的通断阀，从而实现发泡剂的不连续注入。本发明结构简单、操作方便、成本较低，便于实现工业化生产。文档编号B29C44/34GK101612773SQ200910089569公开日2009年12月30日申请日期2009年7月24日优先权日2009年7月24日发明者何亚东,信春玲,张安震,刚李,李庆春,胡佳丽,闫宝瑞申请人:北京化工大学