一种制备发泡材料的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种制备发泡材料的系统及方法，包括螺杆挤出机构，和螺杆挤出机构进料端相连的喂料装置，和螺杆挤出机构出料端相连的牵引冷却装置，螺杆挤出机构的机筒上开设有一组注气口，注气口连接设置有多级注气装置；所述多级注气装置包括一组注气管路，各注气管路的进端分别设置有一个发泡剂储存装置，各注气管路的出端分别和一个注气口相连；两两注气管路之间均设置有用于互相连通的支线管路，各支线管路上均设置有可开闭的球阀。本发明专利技术能够有效解决现有的螺杆挤出设备上的发泡剂加注口较单一，加注大剂量发泡剂时不易被均匀分散，溶解度低，可能会存在大泡孔，显著降低发泡材料性能，难以生产出高质量高发泡倍率的产品的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种制备发泡材料的系统及方法


[0001]本专利技术涉及挤出发泡加工领域，尤其涉及一种制备发泡材料的系统及方法。

技术介绍

[0002]塑料发泡材料具有质轻高强、吸收冲击载荷、隔音隔热等特点，可被应用于风电叶片、建筑材料、汽车内饰等领域。但是目前国内实现工业生产的挤出发泡材料的发泡倍率仍较低，发泡剂加注量不高。在进一步提高注气量，需要提高螺杆的转速进行混合，则会导致原料由于剪切加剧而分解。同时螺杆挤出设备上的发泡剂加注口较单一，加注大剂量发泡剂时不易被均匀分散，溶解度低，可能会存在大泡孔，显著降低发泡材料性能，难以生产出高质量高发泡倍率的产品。
[0003]专利CN109228003A中提供了一种使用超临界混合流体作为发泡剂制备聚合物泡沫珠粒的方法，该方法在双螺杆挤出机的料筒上设置有两个注气孔，分别与超临界流体注入系统Ⅰ、Ⅱ相连，先注入二氧化碳，再注入氮气，其中二氧化碳促进熔体生长，氮气用于成核。但是其注气流量最大为200ml/min，且为两种发泡剂均为单一加注口注入，存在分散困难的问题，影响制备低密度产品的发泡质量。
[0004]专利CN102107490A中提供了一种氮气发泡注塑机，机筒内有第一喷嘴和第二喷嘴，机筒上设置有第一注气口和第二注气口，两个注气口之间设置有挡板。第一注气口注气与熔融树脂混合后，经第一喷嘴喷出，再与第二注气口的注气混合，由第二喷嘴喷出注塑成型。该装置局限于注塑机，且对注气量和注气压力没有做详细控制说明，无法实现连续化生产。
[0005]专利US5958164A中提供了一种聚酯发泡挤出装置，采用的是双阶螺杆挤出设备，物料由第一阶双螺杆挤出机熔融混合，再输入第二阶单螺杆挤出机中，发泡剂从单螺杆挤出机的注气口加注，对应螺杆部位有分散结构，混合均匀后挤出成型。该装置可注入的发泡剂比例较低，因此发泡制品的发泡倍率较低，由于单螺杆混合的局限性，无法应用于发泡剂大比例加注。
[0006]专利US4043715A中提供了一种发泡剂泵送系统，该泵送系统包括由变速驱动器驱动的单级隔膜压缩机，与压缩机配合使用的控制阀。该系统可以提供一系列离散的气体脉冲，离散的气泡被注入到熔融物料中，试图使气体均匀地分散在整个聚合物中。但是这样的系统不能对挤出机中不断变化的气体需求做出快速响应，保证整个挤出过程稳定可靠。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种制备发泡材料的系统及方法，解决现有的螺杆挤出设备上的发泡剂加注口单一，加注大剂量发泡剂时不易被均匀分散，溶解度低，可能会存在大泡孔，显著降低发泡材料性能，难以生产出高质量高发泡倍率的产品的问题。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种制备发泡材料的系统，包括螺杆挤出机构，和螺杆挤出机构进料端相连的喂料装置，和螺杆挤出机构出料端相连的牵引
冷却装置，螺杆挤出机构的机筒上开设有一组注气口，注气口连接设置有多级注气装置；所述多级注气装置包括一组注气管路，各注气管路的进端分别设置有一个发泡剂储存装置，各注气管路的出端分别和一个注气口相连；两两注气管路之间均设置有用于互相连通的支线管路，各支线管路上均设置有可开闭的球阀。
[0009]为了实现对注气的流量、温度的精准控制，各注气管路自其进端均依次设置有用于调节输送压力的输送泵、用于调控注气管路内发泡剂温度的温度控制装置和用于调节发泡剂注气流量的流量控制装置；支线管路设置在流量控制装置之后。
[0010]为了实现对各注气管路进入注气口时的注气流量的进一步独立控制调节，各注气管路和注气口相接的一端均设置有流量调节阀。
[0011]进一步的，所述注气口至少设置有三个。
[0012]为了监测熔融物料的温度和压力，对注气流量和注气压力进行实时反馈调节，本制备发泡材料的系统还包括设置在注气口位置的温度传感器和压力传感器，每个注气口对应设置有一组温度传感器和压力传感器；各注气管路靠近注气口位置均设置有止逆阀。
[0013]进一步的，螺杆挤出机构包括双螺杆挤出机、单螺杆挤出机，双螺杆挤出机的进料端和喂料装置相连；单螺杆挤出机的进料端和双螺杆挤出机的出料端相连，单螺杆挤出机的出料端和牵引冷却装置相连；各注气设置在双螺杆挤出机或单螺杆挤出机的机筒上。
[0014]进一步的，输送泵的压力调节范围为0
‑
50MPa；流量控制装置的流量调节范围为0
‑
500ml/min；温度控制装置的温度控制范围为
‑
30℃
‑
100℃；温度传感器的监测范围为0
‑
500℃，压力传感器的监测范围为0
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50MP；流量调节阀的调节范围为0
‑
500ml/min。
[0015]一种制备发泡材料的方法，包括如下步骤：
[0016]步骤(1)、通过喂料装置将原料输送至双螺杆挤出机，进行塑化熔融混合；
[0017]步骤(2)、通过注气口将发泡剂输送至双螺杆挤出机混合功能区，分散溶解于熔融原料内；
[0018]当发泡剂为一种时，可选择单管路注气方式或者多管路注气方式完成输送；
[0019]当选择单管路注气方式时，在其中一个发泡剂储存装置中储存该发泡剂，将与该发泡剂储存装置相连的注气管路定义为工作管路，关闭球阀，即可实现但管路注气；
[0020]当选择多管路注气方式时，可以在其中一个发泡剂储存装置中储存该发泡剂，将与该发泡剂储存装置相连的注气管路定义为主工作管路；然后根据需要注气管路的数量，选择打开相应数量的球阀，使其余需要数量的注气管路通过支线管路连通主工作管路，最终实现多管路注气；
[0021]当选择多管路注气方式时，还可以根据需要注气管路的数量，将与对应数量的注气管路的发泡剂储存装置均储存该发泡剂，打开或者关闭相关直线管路的球阀，实现多管路注气；
[0022]当发泡剂为多种时，将各种发泡剂储存在不同的发泡剂储存装置中，关闭球阀，相应的注气管路可以实现相应发泡剂的独立加注；
[0023]发泡剂加注时，通过输送泵调节输送压力，通过温度控制装置调节发泡剂温度，通过流量控制装置调节发泡剂注气流量，并通过流量调节阀调节发泡剂进入注气口时的流量；
[0024]步骤(3)、双螺杆挤出机将原料和发泡剂混合均匀后，将其输送至单螺杆挤出机
内，由单螺杆挤出机挤出成发泡制品；
[0025]步骤(4)、发泡制品挤出后由牵引冷却装置输送，并冷却定型；
[0026]步骤(5)、根据相关标准，测试发泡制品的物理和机械性能；发泡倍率根据实际密度计算，密度测量按ISO 845进行；压缩强度和压缩模量按照ISO 844进行，剪切强度和剪切模量按照ISO 1922进行，拉伸强度和拉伸模量按照ASTM C297进行。
[0027]进一步的，步骤(1)中所述原料可选用聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种混合。
[0028]进一步的，步骤(2)中所述发泡剂可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备发泡材料的系统，包括螺杆挤出机构，和螺杆挤出机构进料端相连的喂料装置，和螺杆挤出机构出料端相连的牵引冷却装置，其特征在于：螺杆挤出机构的机筒上开设有一组注气口，注气口连接设置有多级注气装置；所述多级注气装置包括一组注气管路，各注气管路的进端分别设置有一个发泡剂储存装置，各注气管路的出端分别和一个注气口相连；两两注气管路之间均设置有用于互相连通的支线管路，各支线管路上均设置有可开闭的球阀。2.根据权利要求1所述的制备发泡材料的系统，其特征在于：各注气管路自其进端均依次设置有用于调节输送压力的输送泵、用于调控注气管路内发泡剂温度的温度控制装置和用于调节发泡剂注气流量的流量控制装置；支线管路设置在流量控制装置之后。3.根据权利要求1或2所述的制备发泡材料的系统，其特征在于：各注气管路和注气口相接的一端均设置有流量调节阀。4.根据权利要求3所述的制备发泡材料的系统，其特征在于：所述注气口至少设置有三个。5.根据权利要求4所述的制备发泡材料的系统，其特征在于：还包括设置在注气口位置的温度传感器和压力传感器，每个注气口对应设置有一组温度传感器和压力传感器；各注气管路靠近注气口位置均设置有止逆阀。6.根据权利要求1所述的制备发泡材料的系统，其特征在于：螺杆挤出机构包括双螺杆挤出机、单螺杆挤出机，双螺杆挤出机的进料端和喂料装置相连；单螺杆挤出机的进料端和双螺杆挤出机的出料端相连，单螺杆挤出机的出料端和牵引冷却装置相连；各注气设置在双螺杆挤出机或单螺杆挤出机的机筒上。7.根据权利要求5所述的制备发泡材料的系统，其特征在于：输送泵的压力调节范围为0
‑
50MPa；流量控制装置的流量调节范围为0
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500ml/min；温度控制装置的温度控制范围为
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30℃
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100℃；温度传感器的监测范围为0
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500℃，压力传感器的监测范围为0
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【专利技术属性】
技术研发人员：曹敏华，黎天章，姚曙明，张熙文，
申请(专利权)人：安徽东远新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：