以超临界流体作为发泡剂的弹性聚合物的发泡加工方法及其系统与流程

本发明与高分子加工技术有关，特别是关于一种以超临界流体作为发泡剂的弹性聚合物的发泡加工方法及其系统。

背景技术：

在已知以超临界流体作为物理发泡剂所进行的发泡成型加工技术中，是在挤筒内的高分子原料经热能熔融并行经至螺杆混合段时，将外部的超临界流体导入挤筒中来与熔融的高分子原料混合为单相溶液，再将该单相溶液供给至对应的模具模室中，以进行模制成型的加工程序。

应用此种发泡成型技术的系统，是以单一挤筒供给单相溶液，并以单一模站内的模具模室空间来接收单相溶液，而单一挤筒与单一模站的相对位置则为固定，在此基础上，当挤筒完成本次程序的原料供给后，必须等待模站完成模制成型并取出成品后，始能再进行下次程序的原料供给，而在等待的过程中，挤筒内的原料与发泡剂的混合物，除易因热产生裂解外，为维持混合物的单相状态，也必需持续地控制挤筒内部的压力，避免成核作用的过早发生，致影响后续的成型质量。

技术实现要素：

本发明的主要目的在提供一种以超临界流体作为发泡剂的弹性聚合物的发泡加工方法，其使高分子原料熔流流体与超临界流体在混合成为单相的混合物后，可以在较短的时间被制造成弹性聚合物的发泡体，以避免高分子原料在单相状态停留过长时间，而有过度受热致生裂解之余。

为达成上述目的，本发明所提供的以超临界流体作为发泡剂的弹性聚合物的发泡加工方法，其是以超临界流体作为物理发泡剂，与已于一熔化单元中受热熔化的高分子原料熔流流体经混合为单相的混合物后，再将该混合物在间隔有时间差的不同时间点上分别供给到至少二不同模站的模具模室空间中，使该混合物在不同模具中经发泡后被分别模制成型为具弹性的聚合物发泡体。

而借由缩短该间隔时间差的长度，使之短于该混合物在模具中经发泡受模制成型的成型时间长度，即可缩短该混合物闲置未用的时间，以有效地改进已知技术的不足。

同时，因应不同模站的模具模室空间的容积大小改变，可以透过程序化的控制，来改变供给至不同模站中的混合物的量，例如在前一模站中供给一个相对多量的单相混合物，在后一模站中则供给一相对少量的单相混合物，或者对前、后模站都供给相同量的单相混合物等，均为本发明在实施时可因应实际制造条件的改变加以调整变化。

本发明的另一目的在于提供一种以超临界流体作为发泡剂的弹性聚合物的发泡加工系统，其将上述的加工方法以加工装置来实施，而包含了有一熔化单元、一发泡剂供给单元、至少二模站与一输出单元。

其中，该熔化单元提供一封闭的加工空间，以对位于该加工空间中的固态高分子原料提供热能使之熔化成为可流动的高分子原料熔流流体。

该发泡剂供给单元连接该熔化单元，并于该加工空间与一发泡剂供给源间形成一可控制开启及关闭的供给通道，将作为物理发泡剂的超临界流体自该发泡剂供给源经由该供给通道受控制地导入该加工空间中，而与该高分子原料熔流流体混合为混合物。

各该模站分别具有一模具。

该输出单元，是以间隔有一时间差的长度，在不同的时间点上将该混合物分别输出至各该模站的模具中，使该混合物在不同模具中经发泡后被分别模制成型为具弹性的聚合物发泡体。

而其中，对高分子原料熔流流体与发泡剂进行混合的单元，除可如上述于该熔化单元中进行外，亦得以一独立的混合单元来接收来自该熔化单元的高分子原料熔流流体，并使该发泡剂供给单元将该超临界流体导入该混合单元中，来与该高分子原料熔流流体进行混合。

本发明的有益效果：本发明使高分子原料熔流流体与超临界流体在混合成为单相的混合物后，可以在较短的时间被制造成弹性聚合物的发泡体，以避免高分子原料在单相状态停留过长时间，而有过度受热致生裂解之余。

附图说明

图1是本发明第一较佳实施例的装置平面示意图。

图2是本发明第一较佳实施例的局部剖视图。

图3是本发明第二较佳实施例的装置平面示意图。

图4是本发明第二较佳实施例的局部剖视图。

(10)(10’)装置(20)(20’)熔化单元(21)(21’)挤筒(22)螺杆(23)加工空间(24)料斗(30)(30’)发泡剂供给单元(31)供给信道(32)控制阀(40)(40’)输出单元(50)模站(501)第一模站(502)第二模站(60’)混合单元(61’)身部(62’)混合空间(70’)计量射出单元

具体实施方式

请参阅图1所示，在本发明第一较佳实施例中所提供的以超临界流体作为发泡剂之弹性聚合物的发泡加工系统，其包含了一装置(10)与一加工方法，而该装置(10)则包含了有一熔化单元(20)、一发泡剂供给单元(30)、一输出单元(40)以及多数的模站(50)。

如图2所示，该熔化单元(20)具有一直管状的挤筒(21)，一螺杆(22)可自转地同轴穿伸在该挤筒(21)中，一加工空间(23)介于该螺杆(22)的杆身周侧与该挤筒(21)的内侧管面之间。

如图2所示，该发泡剂供给单元(30)固设于该熔化单元(20)的挤筒(21)管身额中段部位上，具有一供给通道(31)，是于该加工空间(23)与外部的发泡剂供给源间形成可供流体流动的通道，一控制阀(32)用以控制该供给通道(31)的畅通及阻闭，以控制流体自该供给通道(31)进入该加工空间(23)之量。

如图2所示，该输出单元(40)设于该挤筒(21)的管轴一端上，连通该挤筒(21)的管内空间与外部。

如图1所示，该些模站(50)是沿彼此依序地排列呈直线状，并位于该输出单元(40)远离该挤筒(21)之一侧，但其排列并不以直线为限，亦可为以该熔化单元为中心地排列呈环状、或设置在圆盘上等已知的模站设置技术，而各该模站(50)则分别具有用以进行聚合物模制成成型加工的模具，模具的数量则随所拟制成的物品而定，得以为单一、亦可为复数或多数。

借由上述构件，该装置(10)于本实施例中用供实施该加工方法，其具体所进行额程序可如次所陈者：

a.熔化固态之高分子原料

如图2所示，特定组成的外部高分子原料经由料斗(24)进入该加工空间(23)后，借由该螺杆(22)转动所施加的剪力以及由该挤筒导入的外部热能，使固态的高分子原料在该加工空间(23)中被熔化成为可流动的熔融态。

b.导入物理发泡剂

将作为物理发泡剂而由该供给源所提供处于超临界状态额惰性气体或二氧化碳等流体，在该控制阀(32)的控制下，将所需的超临界流体的量导入该加工空间(23)中，并在该螺杆(22)的持续转动下，与已熔化额高分子原料熔流流体混合成为混合物。

c.积聚混合物

前步骤中的混合物，持续地往该螺杆(22)的下游流动，积聚在该螺杆(22)自由端末的挤筒(21)管内空间中，并受该输出单元(40)的止挡(图中未示其止挡构造)而累积存在于该挤筒(21)内，而使该螺杆(22)后退。

d.分站射出

依据各该模站(50)不同模具的模室成型物品所需的量，将对应量的混合物，经由该输出单元(40)射出对应模具之中，例如，将第一量的混合物射出第一模站(501)的模具后，随即移动该熔化单元(20)至第二模站(502)再将第二量的混合物射入第二模站(502)的模具中，而其中，该第一量与该第二量系可为相同，亦可为不同，端视模具进行成型时所需的量而定。

透过上述方法，在对前一模具完成射料，再进行位移并与次一模具对位后，即可随的进行次一模具的射料作业，而相邻两次的射料时间点间的时间差长度，一般而言短于模具在接受混合物到完成模制成型的成型时间，纵然是在前后两次射出的量并不相同、或者不同模站的成型时间不同的情况，亦是如此，如此一来，积存在该挤筒(21)中的混合物，即可在短时间内被射出进行发泡模制之成型，而可避免衍生如已知技术使混合物在挤筒内积存过久使原料产生裂解的情况。

再请参阅图3及图4所示，在本发明第二较佳实施例中所提供以超临界流体作为发泡剂的弹性聚合物的发泡加工系统，其主要的技术特征是与前述第一较佳实施例所揭者相同，特别是在方法上为一致，所不同者在于装置中用以形成混合物的技术有所差别。

不同于第一较佳实施例在高分子原料熔流流体形成后，随即挤筒中将作为物理发泡剂的超临界流体与之混合，在第二较佳实施例所提供的装置(10’)中，则更包含有一介于该熔化单元(20’)与该输出单元(40’)之间的混合单元(60’)，并使该发泡剂供给单元(30’)设于该混合单元(60’)上。

该混合单元(60’)具有一同轴固接于挤筒(21’)管轴一端的管状身部(61’)，并以该身部(61’)的管内空间定义出一混合空间(62’)，使该混合空间(62’)与该挤筒(21’)的管内空间连通，而该发泡剂供给单元(30’)的供给通道则是与该混合空间(62’)连通，借此，高分子原料经由该熔化单元(20’)熔化成为高分子原料熔流流体后，即可由该熔化单元(20’)持续地进行押出而进入该混合空间(62’)中，再于该混合空间(62’)中与作为物理发泡剂的超临界流体混合成为混合物。

而为了使混合物混合均匀，可于该混合单元(60’)中以混练螺杆(63’)对之进行混合，使之达到最佳的混合状态后，再将之直接经由输出单元(40’)以押出方式进行输出，或再经由一计量射出单元(70’)进行计量后经由输出单元(40’)以射出方式进行输出。