阅读说明：本技术 聚丙烯中空树脂粒子及其挤出机构与空心发泡聚丙烯珠粒 (Polypropylene hollow resin particle, extrusion mechanism thereof and hollow foamed polypropylene bead ) 是由 唐涛 邢海平 邱健 姜治伟 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种聚丙烯中空树脂粒子及其挤出机构与空心发泡聚丙烯珠粒,属于挤出机构技术领域。本发明的挤出机构,包括同轴设置的螺钉头、螺钉杆、分流锥和导流柱；螺钉头上设有多个贯穿螺钉头上下表面的出料孔,且多个出料孔在螺钉头的上表面的圆心的连线能够形成内角均≥90°的多边形；螺钉杆为中空杆,顶端固定在螺钉头的下表面上,内腔与出料孔连通,外壁上设有外螺纹；分流锥和导流柱分别为倒圆锥形和正圆锥形,分别固定在螺钉头的下表面和上表面上。该挤出机构既能保证挤出料从出料孔出料的均匀性,又能方便的调整挤出胀大比,还能防止各出料孔发生内粘连,堵塞中孔,挤出的树脂粒子能够避免发泡后由于填充不足产生的缺陷。(The invention relates to a polypropylene hollow resin particle, an extrusion mechanism thereof and a hollow foaming polypropylene bead, belonging to the technical field of extrusion mechanisms. The extrusion mechanism comprises a screw head, a screw rod, a shunting cone and a guide column which are coaxially arranged; the screw head is provided with a plurality of discharge holes penetrating through the upper surface and the lower surface of the screw head, and the connecting lines of the plurality of discharge holes at the circle center of the upper surface of the screw head can form polygons with inner angles of more than or equal to 90 degrees; the screw rod is a hollow rod, the top end of the screw rod is fixed on the lower surface of the screw head, the inner cavity of the screw rod is communicated with the discharge hole, and the outer wall of the screw rod is provided with external threads; the shunting cone and the diversion column are respectively in an inverted cone shape and a right cone shape and are respectively fixed on the lower surface and the upper surface of the screw head. This extrusion mechanism can guarantee to extrude the material from the homogeneity of discharge opening ejection of compact, and the bloated ratio is extruded in adjustment that again can be convenient, can also prevent that each discharge opening from taking place the internal adhesion, blocks up the mesopore, and the resin particle of extruding can avoid the defect because the not enough production of packing after the foaming.)

聚丙烯中空树脂粒子及其挤出机构与空心发泡聚丙烯珠粒

技术领域

本发明属于挤出机构技术领域，具体涉及一种聚丙烯中空树脂粒子及其挤出机构与空心发泡聚丙烯珠粒。

背景技术

发泡聚丙烯材料(简称EPP，Expanded Polypropylene)是一种性能卓越的高结晶性聚合物/气体复合材料，以其独特而优越的性能成为目前增长最快的新型环保抗压缓冲隔热材料。聚丙烯发泡珠粒是以聚丙烯为主要原料，采用物理发泡技术制成的发泡珠粒，主要用来进行模具发泡成型为各种各样的形状和尺寸，以供不同场合使用。采用聚丙烯发泡珠粒及用聚丙烯发泡珠粒模具成型的聚丙烯发泡产品，和常用发泡材料，如EPS和EPE相比较，具有许多优秀的性能，故而EPP应用的领域越来越广泛，最突出的体现在包装领域和汽车工业领域，如IT产品、电子通讯设备、液晶显示器、等离子彩电、精密电子元件、精密仪器仪表等都开始大量采用EPP作包装材料；再如汽车保险杠、汽车侧面防震芯、高级安全汽车座椅、工具箱、后备箱、扶手、底垫板、遮阳板、仪表盘等都大量使用EPP材料，据统计，汽车平均用塑料材料100-130kg，其中EPP塑料约4-6kg。

现有技术中，超临界二氧化碳釜压发泡的工艺条件下生产的EPP珠粒形状多为球形或椭球形，且成型制品的气密性、隔水、隔音性均较好。但是某些应用场景下，EPP成型制品气密性过好反而是个弊端。例如汽车座椅、床垫等需要较好的透气性，来提高其舒适度；另外若EPP制件气密性较好，会使得制件表面及覆盖物易于潮湿，滋生细菌、霉菌等。

为了克服上述不足之处，研究人员在现有工艺上进行改进，生产新型的空心发泡聚丙烯珠粒。

如专利文献1(公开号CN109438745A)中提出了一种发泡聚丙烯空心珠粒的生产工艺，EPP空心珠粒的生产工艺是借鉴金属管材的制备工艺，将挤出模头的出丝螺丝改为圆环状的出丝螺丝，保证每根丝中间有一个孔洞，但这种工艺有两方面缺陷。一方面，聚丙烯熔融后从圆环状出丝螺丝出料时与螺丝壁具有较大的摩擦力，容易导致出丝壁厚不均匀现象，以及拉丝过程中出现断丝；另一方面，拉丝过程中，丝的中孔内部空气含量有限，在经过冷却水后，孔内的空气遇冷立即收缩，此时熔融的聚丙烯还来不及结晶定型，中孔容易合并，导致得不到聚丙烯空心珠粒。

再如专利文献2(公开号CN109382996A)中公开了一种中空EPP珠粒挤出机构，该挤出机构包括螺帽和设置在螺帽下部的杆体，所述杆体外设置有外螺纹，所述螺帽内形成有光滑的空腔，空腔与杆体的内腔连通，所述螺帽为正六棱柱，在螺帽的表面上设置有八个的圆形出料孔，所述出料孔以正六边形的中心为圆心，在圆周上平均分布；所述杆体与螺帽的连接处的倒角为75-95°。与专利文献1的圆环状的出丝螺丝相比，该挤出机构的螺帽表面设置八个均匀分布的出料孔，熔融流体经过八个出料孔后，出现胀大现象，在进入冷却水前，八股丝因为胀大现象合并粘连在一起，形成一个中空圆柱状的丝，且八股丝之间在合并一起前，中孔与外界互通，可提供足够多的热空气撑起中孔，不会出现中孔扁的现象，所得的空心料壁厚更加均匀，发泡后内部泡孔的闭孔率更高；且挤出机构的尺寸与现有挤出机出丝螺丝相差不大，可直接应用于现行的老机头盘上，无需重新设计机头盘，同时较小的尺寸可在有限的机头盘区域设计更多的挤出机构孔，有效提高挤出段生产效率。但是，这种挤出机构杆体的尾部入料口为空腔，八个出料孔平均分布，由于缺少熔体分流装置，容易出现八个出料孔出料不均匀，进而导致无法形成中空丝。另外当出现挤出压力波动和或出料孔出料不均匀时，容易出现八股丝中非相邻的丝粘连，导致无法获得中孔。

另外，现有技术中的圆柱形中空EPP发泡珠粒进行成型时，容易出现填充不足的问题，进而导致成型制品出现缺陷，影响产品外观以及性能。本发明人发现这主要与发泡粒子(圆柱形中空EPP发泡珠粒)的横截面形状有关，发泡粒子为圆柱形，易导致在成型时由于圆形的填充率较低，导致发泡粒子在模具内填充不足，出现缺陷。

发明内容

本发明提供一种聚丙烯中空树脂粒子及其挤出机构与空心发泡聚丙烯珠粒，以解决现有挤出机构存在出料不均匀、丝粘连导致无法获得中孔，以及现有的圆柱形发泡粒子填充率较低，导致发泡粒子在模具内填充不足，出现缺陷的技术问题。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

本发明提供一种聚丙烯中空树脂粒子挤出机构，该挤出机构包括同轴设置的螺钉头、螺钉杆、分流锥和导流柱；

所述螺钉头的横截面为正六边形，螺钉头上设有多个中心轴与螺钉头中心轴平行的出料孔，多个出料孔均贯穿螺钉头的上下表面，且多个出料孔在螺钉头的上表面的圆心的连线能够形成内角均≥90°的多边形；

所述螺钉杆为中空杆，顶端固定在螺钉头的下表面上，螺钉杆的内腔与出料孔连通，螺钉杆的外壁上设有外螺纹；

所述分流锥设置在螺钉杆的内腔中，分流锥为倒圆锥形，顶面固定在螺钉头的下表面上，且连接处皆位于出料孔的内侧，分流锥与螺钉头的下表面在连接处所成角度为5°-85°；

所述导流柱为正圆锥形，底面固定在螺钉头的上表面上，且连接处皆位于出料孔的内侧。

进一步的，所述出料孔的直径为0.2-2.4mm。

进一步的，所述多个出料孔在螺钉头的上表面的圆心的连线形成五边形或六边形。

进一步的，所述螺钉头的横截面的正六边形的边长为5mm，螺钉头的厚度为2.0-5.0mm。

进一步的，所述螺钉杆的长度为12-20mm，螺钉杆内腔的直径为2.8-6mm。

进一步的，所述分流锥的最大直径为2.8-6.0mm。

进一步的，所述导流柱的最大直径为2.8-6.0mm。

进一步的，所述导流柱与螺钉头的上表面在连接处所成角度为5°-85°。

进一步的，所述挤出机构还包括固定螺丝，分流锥的顶面设有凹槽，凹槽内设有内螺纹，导流柱沿其自身中心轴设有第一通孔，螺钉头上设有第二通孔，固定螺丝的螺丝帽卡在第一通孔的顶端，固定螺丝的螺丝杆依次穿过第一通孔和第二通孔，固定螺丝的螺丝杆底部的外螺纹与分流锥的凹槽的内螺纹螺纹配合。

本发明还提供上述聚丙烯中空树脂粒子用挤出机构挤出的聚丙烯中空树脂粒子。

本发明还提供上述聚丙烯中空树脂粒子挤出机构制造的聚丙烯中空树脂粒子，发泡后获得的空心发泡聚丙烯珠粒。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的聚丙烯中空树脂粒子用挤出机构设置分流锥，分流锥与螺钉头连接处设置的角度为5°-85°，使挤出料在螺钉杆内的流动受到剪切变形，在垂直于剪切方向上存在正应力，引起挤出胀大。专利文献2通过控制倒角α的大小可以控制相对应的挤出料挤出胀大的比例，若挤出胀大比例过高，可能会将中孔堵上，若挤出胀大比例过小，八股丝两两相近的丝可能粘不到一起，不能形成中空圆柱状的丝，与专利文献2比较，本发明可以容易的通过更换分流锥来调整分流锥与螺钉头的下表面在连接处所成角度，保证挤出料经螺钉杆内腔后连续经出料孔出料的均匀性，并可以方便的调整挤出胀大比。

本发明的聚丙烯中空树脂粒子用挤出机构在螺钉头外设置导流柱，防止各出料孔发生内粘连，堵塞中孔。

本发明的聚丙烯中空树脂粒子用挤出机构，挤出的聚丙烯中空树脂粒子为柱体，空心率优，且横截面为非正圆形，聚丙烯中空树脂粒子横截面通过中心的最长径向长度为D，通过中心的最短径向长度为d，0.2≤d/D＜1；使用其作为发泡粒子使用，采用通常的发泡方法制备的空心发泡聚丙烯珠粒，横截面面积较小，有利于成型时的填充，获得的产品外观良好，避免了由于填充不足产生的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的聚丙烯中空树脂粒子用挤出机构的结构示意图；

图2为本发明的聚丙烯中空树脂粒子用挤出机构的多个出料孔的分布示意图(俯视)；a中呈正五边形分布，b中呈正六边形分布，c中呈不规则五边形分布，d中呈不规则六边形分布；

图3为本发明的聚丙烯中空树脂粒子用挤出机构的结构示意图(含固定螺丝)；

图中，1、螺钉头，2、螺钉杆，3、分流锥，4、导流柱，5、固定螺丝。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

如图1-3所示，本发明的聚丙烯中空树脂粒子挤出机构，包括同轴设置的螺钉头1、螺钉杆2、分流锥3和导流柱4。

其中，螺钉头1的横截面为正六边形，螺钉头1上设有多个中心轴与螺钉头1中心轴平行的出料孔，多个出料孔均贯穿螺钉头1的上下表面，且多个出料孔在螺钉头1的上表面的圆心的连线能够形成内角均≥90°的多边形，可以为正多边形，也可以为不规则多边形，如不规则五边形或不规则六边形。螺钉头1的厚度和横截面的边长根据需要设置，通常厚度为2.0-2.5mm，横截面边长为5mm。出料孔的直径根据需要设置，通常为0.2-2.4mm；当出料孔在螺钉头的上表面的圆心的连线形成正多边形时，出料孔所在圆周的直径为2.8-6.0mm。

螺钉杆2为中空杆，长度和内腔根据需要设置，通常长度为12-20mm，内腔直径为2.8-6mm。螺钉杆2的顶端固定在螺钉头1的下表面上，固定后螺钉杆2的内腔与出料孔连通。螺钉杆2的外壁上设有外螺纹。

分流锥3设置在螺钉杆2的内腔中，分流锥3为倒圆锥形，顶面固定在螺钉头1的下表面上，且分流锥3不遮挡出料孔，即分流锥3的顶面外边缘位于出料孔的内侧。分流锥3的内径根据需要设置，通常最大直径为2.8-6.0mm。分流锥3与螺钉头1的下表面在连接处所成角度为5°-85°，使挤出料在螺钉杆2内的流动受到剪切变形，在垂直于剪切方向上存在正应力，引起挤出胀大。通过更换分流锥3能够调整分流锥3与螺钉头1的下表面在连接处所成角度，保证挤出料经螺钉杆2内腔后连续经出料孔出料的均匀性，并可以方便的调整挤出胀大比。

导流柱4为正圆锥形，底面固定在螺钉头1的上表面上，且导流柱4不遮挡出料孔，即导流柱4的底面外边缘位于出料孔的内侧。导流柱4的内径根据需要设置，通常最大直径为2.8-6.0mm。导流柱4与螺钉头1的上表面在连接处所成角度为5°-85°。在螺钉头1外设置导流柱4，能够防止各出料孔发生内粘连，堵塞中孔。

上述技术方案中，分流锥3和导流柱4的固定方式没有特殊限制，本实施方式提供一种优选方法，即在分流锥3的顶面设置凹槽，凹槽内壁设置内螺纹，导流柱4沿其自身中心轴设有第一通孔，螺钉头1上也对应设有第二通孔，固定螺丝5的螺丝帽卡在第一通孔的顶端，固定螺丝5的螺丝杆依次穿过第一通孔和第二通孔，底部外螺纹与分流锥3的凹槽的内螺纹配合旋紧，将导流柱4和分流锥3分别固定在螺钉头1的上下表面。

本发明的聚丙烯中空树脂粒子挤出机构在使用时，挤出料经螺钉杆2的底端进入螺钉杆2的内腔中，经分流锥3分流后，从出料孔挤出，相邻的出料孔的挤出料胀大合并粘连在一起，通过更换分流锥3能够调整分流锥3与螺钉头1的下表面在连接处所成角度，保证挤出料经螺钉杆2内腔后连续经出料孔出料的均匀性，并可以方便的调整挤出胀大比，进而形成一个中空柱状的丝，导流柱4能够防止中空柱状的丝的中孔粘连，形成的中空柱状的丝呈与出料孔排布类似的形状。挤出条件没有限制，本领域技术人员可依据现有技术根据实际需要控制，一般冷却水温为10-30℃，挤出机构与冷水槽的距离为30-100mm。

本发明的聚丙烯中空树脂粒子通过聚丙烯中空树脂粒子挤出机构挤出制造。聚丙烯中空树脂粒子为柱体，横截面为非正圆形；设聚丙烯中空树脂粒子横截面通过中心的最长径向长度为D，通过中心的最短径向长度为d，0.2≤d/D＜1。

本发明的空心发泡聚丙烯珠粒通过聚丙烯中空树脂粒子经现有常用发泡方法发泡后获得的。通常，发泡温度为140-150℃，发泡压力为2.0-3.0MPa，保持时间5min以上，发泡倍率10-20倍。

以下结合实施例进一步说明本发明。

实施例1-5

步骤一、将100重量份聚丙烯树脂、5重量份色母、0.5重量份润滑剂和0.5重量份成核剂先在高速混合机内混合均匀，然后经过螺杆挤出工艺混炼均匀，从安装在挤出机常规机头盘的聚丙烯中空树脂粒子挤出机构中挤出，同一个挤出机构上的丝相互熔接在一起，形成中空PP细丝，将此丝束导入到冷水槽中冷却固化，切粒得到聚丙烯中空树脂粒子。

步骤二、将100重量份将聚丙烯中空树脂粒子、250重量份水、0.05重量份表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)和0.5重量份高岭土加入800L高压釜内，加热加压，直至达到发泡温度和发泡压力，在该发泡温度发泡压力保持5min，随后瞬间释放至大气压，即可得到空心发泡聚丙烯珠粒。

具体参数设置和制备的产品的性能见表1。

对比例1

使用的聚丙烯中空树脂粒子挤出机构无分流锥3和导流柱4，方法与实施例1相同，具体参数设置和制备的产品的性能见表1。

对比例2

使用的聚丙烯中空树脂粒子挤出机构无分流锥3和导流柱4，方法与实施例1相同，具体参数设置和制备的产品的性能见表1。

对比例3

使用的聚丙烯中空树脂粒子挤出机构的分流锥3与螺钉头1的下表面在连接处所成角度为4°，方法与实施例1相同，具体参数设置和制备的产品的性能见表1。

对比例4

使用的聚丙烯中空树脂粒子挤出机构无导流柱4，方法与实施例1相同，具体参数设置和制备的产品的性能见表1。

表1实施例1-5和对比例1-4的参数设置和产品性能

从表1可以看出，本发明的聚丙烯中空树脂粒子用挤出机构，挤出的聚丙烯中空树脂粒子为柱体，空心率优，且横截面为非正圆形，聚丙烯中空树脂粒子横截面通过中心的最长径向长度为D，通过中心的最短径向长度为d，0.2≤d/D＜1；将其作为发泡粒子使用，采用通常的发泡方法制备的空心发泡聚丙烯珠粒，横截面面积较小，有利于成型时的填充，获得的产品外观良好，避免了由于填充不足产生的缺陷。对比例1的挤出机构无分流锥3和导流柱4，挤出过程中随着挤出的进行出料孔容易发生堵塞导致出料孔出料不均匀导致丝束弯曲，获得的聚丙烯中空树脂粒子空心率较差，最终成型体表面质量也较差。对比例2的挤出机构无分流锥3和导流柱4，但由于出料孔直径较大，出料均匀性较好，可以获得较好的聚丙烯中空树脂粒子，不过获得的空心树脂微粒的d/D为1，最终成型过程中由于填充率较差，成型体表面质量较差。对比例3的挤出机构具有分流锥3及导流柱4，但是分流锥3与螺钉头1的下表面在连接处所成角度太小，导致挤出胀大较小，无法形成空心细丝。对比例4的挤出机构无导流柱4，容易发生内粘连，中孔堵塞。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。