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超臨界CO2流體在發(fā)泡注塑注氣系統(tǒng)中研究

更新時間:2018-05-22   |  點擊率:1317
  超臨界CO2流體在發(fā)泡注塑注氣系統(tǒng)中研究
  超臨界流體(Supercritical Fluid)是一種同時處于臨界壓力(Pc)及臨界溫度(Tc)以上的特殊流體,具有異于氣體或液體狀態(tài)下的*性能。利用超臨界流體,特別是超臨界狀態(tài)下的惰性氣體,作為物理發(fā)泡劑應(yīng)用于發(fā)泡注塑成型工藝中,可以生產(chǎn)出泡孔微小致密且部分力學(xué)性能得到提高的微孔塑料,同時達到節(jié)能降耗的效果。
  微孔塑料注塑成型過程中將作為發(fā)泡劑的超臨界流體通過注氣系統(tǒng)的控制和質(zhì)量計量引入機筒中的熔融高聚物中,并與之形成均一單相溶液,之后產(chǎn)生瞬時壓降形成泡核,泡孔長大并 終冷卻定型。該成型過程中,超臨界流體發(fā)泡劑注入質(zhì)量及注入方式等因素對 終制品性能有著關(guān)鍵性的影響。
  本課題的目的在于根據(jù)微發(fā)泡注塑成型技術(shù)對超臨界流體注氣系統(tǒng)的特殊要求及高壓狀態(tài)下超臨界流體的特點,設(shè)計出適于進行微孔發(fā)泡注塑成型的超臨界流體注氣系統(tǒng)。
  本文先是通過分析現(xiàn)有發(fā)泡劑注氣系統(tǒng)并根據(jù)微發(fā)泡注塑成型過程對超臨界流體發(fā)泡劑注入系統(tǒng)的要求,設(shè)計了超臨界流體發(fā)泡注塑注氣系統(tǒng)在兩種不同注氣方式下的總體方案,分別為脈沖式分段注入方式和限流式周期性連續(xù)注入方式。其次,選用S7-200系列PLC作為系統(tǒng)控制核心,并增加模擬量輸入輸出擴展模塊EM235等用于成型過程中的模擬量數(shù)據(jù)的采集及處理,完成了兩套注氣系統(tǒng)的硬件設(shè)計以及相應(yīng)控制程序的編寫。選用西門子Smart700觸摸屏作為人機交互平臺,并根據(jù)系統(tǒng)控制需求對其進行了界面編程組態(tài)。
  在搭建限流式周期性連續(xù)注入系統(tǒng)平臺進行實驗之前,還對該注入方式中的關(guān)鍵部件——流量限制元件,進行了軟件模擬及實驗驗證,設(shè)計出了滿足系統(tǒng)要求的限流元件,并總結(jié)出了適于本研究條件下的計算限流元件質(zhì)量流率的經(jīng)驗公式。 后,對發(fā)泡劑注入工藝進行了研究,并對所設(shè)計兩套注氣系統(tǒng)的注氣穩(wěn)定性及制品減重穩(wěn)定性等進行了實驗研究和分析對比。

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