CN102765161A - 一种辅助交联聚烯烃发泡的工艺及其超声波处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助交联聚烯烃发泡的工艺及其超声波处理装置，在通用的发泡炉内增加了超声波处理装置，对刚刚发泡完成但仍处于熔融状态的聚烯烃泡沫材料进行超声处理。利用超声波振动的高能量和强空化效应，在聚烯烃熔体中形成许多微小的空穴，降低气泡成核所需的自由能垒，有利于气泡的形成，增加了气泡的总个数，减小了气泡的平均直径。此外超声波强烈的振动还会将大气泡会破碎成多个细小的气泡，重新被聚烯烃熔体所包围，使熔体中的气泡更为均匀，可以得到气孔分布细密均匀的聚烯烃材料。

Description

一种辅助交联聚烯烃发泡的工艺及其超声波处理装置

技术领域

本发明属于高分子发泡工艺领域，尤其涉及一种辅助交联聚烯烃发泡的工艺及其超声波处理装置。

背景技术

聚烯烃类塑料应用范围广泛，具有良好的物理、化学和力学性能，其韧性、挠曲性和缓冲性能良好，并且具有电绝缘、隔热等性质，广泛应用于包装、化工、建筑等领域。聚烯烃类泡沫塑料应用广泛，也是最早成功制得的泡沫塑料之一。早在1941年，美国杜邦公司就利用氮气法成功制备了LDPE泡沫塑料。经过几十年的发展，聚烯烃泡沫塑料已经发展成熟，在品种及应用方面实现了多样化。随着理论研究的不断深入以及发泡技术的进步，泡沫塑料在产量和质量方面都有了长足的进步。

目前交联聚烯烃发泡工艺主要是首先将聚烯烃原料及各种助剂、填料进行捏合、造粒，加入挤出机进行塑化，在挤出机螺杆的推动作用下通过模头挤出，然后经过压延辊的牵伸、压延、冷却定型，得到聚烯烃母片，通过预热后进入发泡炉进行发泡。由于许多助剂及填料为颗粒状固体粉末，粒径较小，表面自由能较高，因此颗粒之间容易发生团聚。虽然经过了捏合、塑化等工序，但在固体颗粒之间团聚效应作用下，在聚烯烃中的分散仍十分不均匀，特别是发泡剂颗粒，分散不均匀聚集在一起会导致气孔大小不一、气孔过大而破裂等问题，严重影响聚烯烃泡沫材料的质量。在发泡倍率一定的情况下，细密而均匀的气泡可以增加聚烯烃泡沫材料的弹性、强度等性能。为解决上述问题，本发明采用了一种超声波辅助的交联聚烯烃发泡工艺，改善产品质量。

发明内容

本发明的一种辅助交联聚烯烃发泡的工艺及其超声波处理装置，是通过以下手段实现的：

一种辅助交联聚烯烃发泡的工艺，其特征是：在通用的发泡炉内增加了超声波处理装置，对刚刚发泡完成但仍处于熔融状态的聚烯烃泡沫材料进行超声处理，根据最终产品的超声波处理效果，在发泡炉内可以安装多套超声波处理装置。

所述的超声波处理装置包括底座、机体、超声波发生器、超声波换能器以及控制与电源部分；所述的底座两端分别有两个滑轮，在发泡炉两侧内壁上分别有一条导轨，底座两端的滑轮安装在导轨上，可沿着导轨在发泡炉体内部前后移动。

所述的超声波发生器位于机体空腔内部，电连接控制与电源部分；所述的超声波换能器包括超声波换能头、超声波辐射板和超声波反射板，并电连接超声波发生器。

本发明的工作原理是：

超声波发生器所产生的超声波通过超声波换能器转换为高频震动的机械能，并通过空气介质传播到熔融的聚烯烃熔体内部。由于超声波振动具有较高的能量和强烈的空化效应，因此会在聚烯烃熔体中很多微小的局部区域形成负压，从而在聚合物基体中形成许多微小的空穴，降低了气泡成核所需的自由能垒，有利于气泡的形成，增加了气泡的总个数。由于发泡剂分解所产生的气体量是一定的，超声波所增加的空穴又相当于增加了气泡的总个数，因此气泡的平均直径变小。此外，对于由于发泡剂分散不均匀而造成的较大的气泡，在超声波强烈的振动作用下，会破碎成多个细小的气泡而重新被聚烯烃熔体所包围，使熔体中的气泡更为均匀。

本发明的有益效果是：本发明通过在发泡炉内增加超声波处理装置，可以使得聚烯烃熔体中的气泡更加细密、均匀，从而提高了聚烯烃泡沫材料的质量，获得性能更为优良的聚烯烃泡沫母片。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为带超声波处理装置发泡炉示意图。

图2为超声波处理装置正面示意图。

图3为超声波处理装置侧面示意图。

图中：1发泡炉壁，2加热元件，3驱动电机，4聚烯烃母片，5输送钢网，6导轨，7超声波处理装置，8滚轮，9机体，10超声波反射板，11超声波换能器，12超声波辐射板，13超声波发生器，14底座，15滑轮。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。附图为本发明的一种具体实施例。该实施例为一种辅助交联聚烯烃发泡的工艺及其超声波处理装置，其特征是：在通用的发泡炉内增加了超声波处理装置7，对刚刚发泡完成但仍处于熔融状态的聚烯烃泡沫材料进行超声处理，根据最终产品的超声波处理效果，在发泡炉内可以安装多套超声波处理装置7。所述的超声波处理装置7包括底座14、机体9、超声波发生器13、超声波换能器11以及控制与电源部分；所述的底座14两端分别有两个滑轮15，在发泡炉两侧内壁上分别有一条导轨6，底座14两端的滑轮15安装在导轨6上，可沿着导轨6在发泡炉体内部前后移动。所述的超声波发生器13位于机体9空腔内部，电连接控制与电源部分；所述的超声波换能器11包括超声波换能头、超声波辐射板12和超声波反射板10，并电连接超声波发生器12。

本发明利用超声波振动的高能量和强空化效应，在聚烯烃熔体中形成许多微小的空穴，降低气泡成核所需的自由能垒，有利于气泡的形成，增加了气泡的总个数，减小了气泡的平均直径。此外超声波强烈的振动还会将大气泡会破碎成多个细小的气泡，重新被聚烯烃熔体所包围，使熔体中的气泡更为均匀，可以得到气孔分布细密均匀的聚烯烃材料。如图所示，聚烯烃母片通过挤出机挤出，在压延辊上进行牵伸、压延、冷却后，进入发泡炉进行预热、发泡。在发泡炉内高温作用下，聚烯烃母片处于熔融状态，此时开启超声波处理装置对聚烯烃母片进行处理，并对处理后生产出的泡沫材料进行检查，与通常条件下生产的泡沫材料进行对比。调整超声波处理装置7在发泡炉内前后的位置以及超声波强度，得到具有最佳效果的聚烯烃泡沫材料。需要注意的是若超声波强度过高，处理时间过长，会在聚烯烃熔体中形成较大尺寸的空穴，导致最终形成的泡孔较大，影响产品性能，此时应降低强度，减少处理时间。

Claims (3)

1.一种辅助交联聚烯烃发泡的工艺，其特征是：在通用的发泡炉内增加了超声波处理装置（7），对刚刚发泡完成但仍处于熔融状态的聚烯烃泡沫材料进行超声处理，根据最终产品的超声波处理效果，在发泡炉内可以安装多套超声波处理装置（7）。

2.根据权利要求1所述的辅助交联聚烯烃发泡的超声波处理装置，其特征是：所述的超声波处理装置（7）包括底座（14）、机体（9）、超声波发生器（13）、超声波换能器（11）以及控制与电源部分；所述的底座（14）两端分别有两个滑轮（15），在发泡炉两侧内壁上分别有一条导轨（6），底座（14）两端的滑轮（15）安装在导轨（6）上，可沿着导轨（6）在发泡炉体内部前后移动。

3.根据权利要求2所述的辅助交联聚烯烃发泡的超声波处理装置，其特征是：所述的超声波发生器（13）位于机体（9）空腔内部，电连接控制与电源部分；所述的超声波换能器（11）包括超声波换能头、超声波辐射板（12）和超声波反射板（10），并电连接超声波发生器（12）。

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