技术领域
[0001] 本
发明属于注射成型领域，尤指一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置。
背景技术
[0002] 随着塑料工业的迅速发展，人们对塑料制品的
质量要求也越来越高。今后，塑料制品的高性能化、多功能复合结构和绿色环保将是塑料工业发展的方向，传统的注射成型技术由于其工艺特点的局限性已经很难适应这种趋势。
[0003] 由此发展起来的共注射技术正好适应了这一趋势，它的适应性非常好，并且具有许多其它塑料成型技术所无法比拟的优点：如可生产出具有耐磨、耐热、耐
腐蚀、高强度、表面美观等优良性能的制品；可综合利用各层材料的特性来实现制品的多功能；可以降低塑料制品的生产成本等。目前的共注射技术主要有双色注射、夹芯注射、气体辅助共注射、层状注射。特别值得一提的是层状注射，它将共挤出与注射成型相结合，并在挤出设备与注塑设备中间加层叠器，可加工成微米级层状共混形态的复杂制品。理论上讲，层状注射成型所生产的层状形态的共混物可以提高制品的某些特殊性能，例如对制品的光学透明度、对气体和
溶剂的阻隔性、耐化学药品性、耐热性。另外，层状注射成型制品的
热膨胀系数有所降低，具有更好的尺寸
稳定性。
[0004] 层状注射的关键技术在于层叠器，从目前公开的
专利来看，最早有W.J.Shrenk等人
申请的美国专利3557265,3565985和3884606，以及后来的中国专利CN1511694A和郭少
云等人的发明专利200610022348.6等。近年来杨卫民等人提出了一项发明专利200910237622.5以及一项实用新型专利200920271878.3,设计了一套纳米叠层
复合材料制备装置。但是由于层叠器加工
精度或层叠原理等的原因，所产生的层状共混物每一层的厚度
波动较大，层间厚度也不均匀，且层叠器的加工难度也很大。
发明内容
[0005] 针对
现有技术在制备高性能纳米层状复合材料方面的不足，提高层状共混物的质量以进一步提高层状制品的性能，本发明的目的旨在提供一种能够提高多层结构均匀性的纳米层叠取向交织注射成型装置及方法。
[0006] 为实现上述发明目的的具体技术方案是，一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置，主要由两台注射装置、注塑模、合模装置、调模装置、顶出装置和控制装置等部分组成，其主要结构创新为在注塑模处安装型腔逐层释放装置，以实现熔体填充时型腔的逐层释放。通过两台注射装置先后在型腔内相互垂直的方向顺序交替高速充模，使每层聚合物熔体发生取向并与相邻层交织层叠，得到高性能纳米层状复合材料。
[0007] 为达到上述技术方案，其注塑模部分主要由动模板、动模具、定模板、定模具、熔料切换
阀、型腔逐层释放装置等部分组成，其中型腔逐层释放装置主要包括型腔逐层释放油缸和型腔头，型腔头通过
活塞杆与油缸活塞相连接。型腔头与动定模具共同组成型腔空间。在油缸进出油的作用下，型腔头随着油缸活塞一起运动，实现型腔的逐层释放。
[0008] 在型腔逐层释放的过程中，为防止熔体层粘附在型腔头上随其一起移动，在加工型腔头时应保证其光洁度尽可能高，必要时在远离型腔头一侧增设拉料杆等拉料结构。
[0009] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置采用热流道技术，以取消注射装置的移动和降低制品脱模难度。
[0010] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置使用熔料切换阀顺序开启两个充模方向的流道。
[0011] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置，型腔逐层释放装置型腔头每移动一个单位距离，熔料切换阀便改变一次方向，使两台注射装置顺序交替高速充模，整个过程由控制装置进行精确调控。型腔头每次移动的距离由实际要求层状制品的
单层厚度决定。
[0012] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置，可在聚合物熔体中加入短
纤维，形成相互垂直的纤维取向，进一步提高熔体取向度及提高制品强度，克服单一流动方向使制品形成各项异性的缺点。
[0013] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的型腔逐层释放装置的驱动
力可以为液压驱动或电动驱动，即可用伺服
电机和滚珠
丝杠代替油缸，以提高型腔逐层释放时的
位置精度。
[0014] 本发明聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的型腔逐层释放装置可以置于注塑模的外侧或内部。
[0015] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的熔体可以为一种或两种，若为两种熔体则需要两台注射装置；若为一种熔体，则可使用一台注射装置分出两个相互垂直的流道；两台注射装置还可实现双色注射。
[0016] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的顶出方式可以为气辅顶出或其他方式，易设置在定模一边。
[0017] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置易于加工熔体
粘度低或毫米级及以上的层叠制品。若熔体粘度较高或加工微米级及以下制品时，由于熔体
流动阻力较大，可将上述装置做适当改进，改进方案为，在成型每一层时，型腔逐层释放装置先释放较大位移，待适量熔体流入型腔后，再压缩一
定位移，成型制品，即逐层注射压缩成型。型腔逐层释放装置宜采用
伺服电机和高精密滚珠丝杠，控制装置对整个过程的位移精确控制。
[0018] 本发明的有益效果是：不使用加工困难的层叠器便可以实现纳米叠层复合材料的制备，原理可行，结构简单，便于实施，还可以提高多层结构的均匀性，提高层叠共混物的质量，可广泛应用于制备各种熔融共混加工的层状纳米复合材料。
附图说明
[0019] 图1为本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的一个
注塑机实例图；
[0020] 图2为本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的示意图；
[0021] 图3为本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的型腔逐层释放装置示意图；
[0022] 图4为本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的内置型腔逐层释放装置的示意图；
[0023] 图5为本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的单注射装置示意图；
[0024] 图6为本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的熔体充填过程示意图。
[0025] 图中：1.调模装置，2.型腔逐层释放装置，3.注射装置一，4.合模装置，5.注射装置二，6.动模板，7.动模具，8.型腔，9.定模具，10.熔料切换阀，11.定模板，12.型腔逐层释放装置型腔头，13.型腔逐层释放油缸。
具体实施方式
[0026] 本
实施例公开的一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置，如图1所示，主要包括注射装置一3、注射装置二5、合模装置4、注塑模、调模装置1、顶出装置、控制装置等部分组成，其主要结构创新为在注塑模处安装型腔逐层释放装置2，以实现熔体填充时型腔的逐层释放。通过两台注射装置先后在型腔内相互垂直的方向顺序交替高速充模，使每层聚合物熔体发生取向并与相邻层交织层叠，得到高性能纳米层状复合材料。
[0027] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置，其注塑模部分主要由动模板6、动模具7、定模板11、定模具9、熔料切换阀10、型腔逐层释放装置2等部分组成，其中型腔逐层释放装置2主要包括型腔逐层释放油缸13和型腔头9，型腔头12通过
活塞杆与油缸活塞相连接。型腔头12与动定模具共同组成型腔空间。在油缸13进出油的作用下，型腔头12随着油缸活塞一起运动，实现型腔的逐层释放，如图2～5所示。
[0028] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置，型腔逐层释放装置型腔头12每移动一个单位距离，熔料切换阀10便改变一次方向，使两台注射装置顺序交替高速充模，整个过程由控制装置进行精确调控。型腔头12每次移动的距离由实际要求层状制品的单层厚度决定。
[0029] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置的型腔逐层释放装置2可以置于注塑模的外侧或内部，如图2～4所示。
[0030] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置，若熔体粘度较高或加工微米级及以下制品时，由于熔体流动阻力较大，可将上述装置做适当改进，改进方案为，在成型每一层时，型腔逐层释放装置2先释放较大位移，待适量熔体流入型腔8后，再压缩一定位移，成型制品，即逐层注射压缩成型。型腔逐层释放装置2宜采用伺服电机和高精密滚珠丝杠，控制装置对整个过程的位移精确控制。
[0031] 本发明一种聚合物熔体微积分层叠取向交织注射成型装置，熔体充填过程如图6所示，熔体在高速充填过程中会产生波状取向，如图6(a)或图6(b),将其取向交织
叠加后便会形成十字交叉，如图6(c)，若有n层，则会形成高性能纳米层状复合材料，如图6(d)。
[0032] 以上所述为本发明的具体设备及工艺情况，配合各图予以说明。但是本发明并不局限于以上所述的具体设备及工艺过程，任何基于上述所说的对于相关设备
修改或替换，任何基于上述所说的对于相关工艺的局部调整，只要在本发明的精神领域范围内，均属于本发明。
