CN102837377A - 一种用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置 - Google Patents

一种用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置 Download PDF

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    • B29B9/065—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion under-water, e.g. underwater pelletizers

Abstract

本发明公开了一种用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置，包括有切粒机，所述切粒机通过轴向锁紧装置紧贴水下造粒机头，所述水下造粒机头上两侧安装有开车阀和切割室，切割室上连通有水循环系统，水循环系统中连接有脱水机、高压水泵，水循环系统的水管中分别串接有水箱、高压水泵、单向阀、换向阀、压力表、截止阀、背压阀。本发明将循环介质的工作温度接近聚合物发泡的加工温度，至少为100℃，甚至更高，而且首选水，但除水以外，还包括无毒、不易燃烧、比热容大而且沸点较高的，沸点在100℃或以上、比热容在2.09kJ/（kg·K）以上的所有有机物或无机物介质。

Description

一种用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置
技术领域
本发明涉及聚合物挤出发泡粒子生产工艺控制上采用的一种装置，主要是一种具有压力调节与控制功能的用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置，属于机械设备与制造领域。
背景技术
挤出法生产发泡珠粒是用超临界二氧化碳做发泡剂的聚合物微发泡技术，发泡速度快而且是连续化生产的。为了使切出的粒子均匀一致并且满足一定形状，切粒系统的切粒速度必须与挤出生产速度相匹配。聚合物挤出发泡过程中，压力的控制非常困难，但是，对压力降速率的控制却是至关重要的，直接决定所制备出的发泡珠粒的整体性能与质量。控制发泡过程中挤出机与发泡环境的压力差便可以控制压力降速率，然而，挤出机的压力受到发泡剂的超临界压力的限制而无法降低，因此，在发泡过程中，控制后面的压力就能控制发泡过程中的压力差。压力降速率的大小又直接影响到发泡过程中的泡孔的成核与生长，因此，也就是聚合物挤出发泡能否成功制备出性能优异的发泡珠粒的关键因素。发泡粒子并非最终使用产品，还有一个关键环节是珠粒的成型。而聚合物在制备、运输与成型过程中都会在一定程度上产生静电，由于静电的存在极易堵塞输送管道而造成无法成型或成型制品的成品率大大降低。为了克服此问题，最有效的办法就是增加珠粒的流动性。增加珠粒的流动性的最有效的办法就是改变珠粒的形状，使制备出的粒子大小均匀而且接近球形。本发明所述的一种具有压力调节与控制功能的水下造粒装置，首先在聚合物挤出发泡生产工艺中引入了水下造粒这一关键装置与技术。同时，为了能精确控制聚合物挤出发泡过程，在水下造粒装置中设计出具有压力调节与控制的功能，从而控制挤出发泡过程中的压力差的大小来改变压力降速率，从而控制整个发泡工艺过程，保证制备出均匀而且性能优异的发泡珠粒产品。为了使切出的发泡粒子的形状更接近于球状而易于成型，本发明中的循环介质使用温度较高的水，接近100℃，使介质的温度接近聚合物的发泡工艺温度。除了水以外，还包括无毒、不易燃烧、比热容大而且沸点较高的，沸点高于100℃或以上的所有有机物或无机物介质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置，其水下造粒装置应用于聚合物挤出发泡工艺生产过程控制而制备出性能优异的挤出发泡珠粒制品，同时增加循环介质的压力调节与控制系统而达到自由调节聚合物挤出发泡过程，将循环介质的工作温度接近聚合物发泡的加工温度，至少为100℃，甚至更高，而且除水以外，还包括无毒、不易燃烧、比热容大而且沸点较高的，沸点高于100℃或以上的所有有机物或无机物介质。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置，包括有切粒机，所述切粒机通过轴向锁紧装置紧贴水下造粒机头，所述水下造粒机头上两侧安装有开车阀和切割室，切割室上连通有水循环系统，水循环系统中连接有脱水机、高压水泵，水循环系统的水管中分别串接有水箱、高压水泵、单向阀、换向阀、压力表、截止阀、背压阀。
所述单向阀、换向阀、压力表、截止阀、背压阀包括有直动式手动调节阀门，还包括先导式阀门或具有远程控制的气动、液动或电动控制阀门。
所述压力表包括有机械式压力表、远程监控式压力显示仪表以及电控自动显示压力系统。
所述的水循环系统中循环介质除水外，还包括无毒、不易燃烧、比热容大而且沸点较高的，沸点高于100℃以上、比热容在2.09 KJ/（KG·K）以上的所有有机物或无机物介质。
本发明中为了制备出性能优异的聚合物挤出发泡粒子并易于成型成制品，在聚合物挤出发泡中使用水下造粒装置。本发明是采用具有压力调节与控制功能的水下造粒装置来控制整个聚合物挤出发泡过程。同时，循环介质的工作温度在100℃或以上，以接近聚合物挤出发泡的工艺温度，并能制备出性能优异而且形状为椭球形、近似于球形或球形的发泡粒子。
由于聚合物挤出发泡过程中，出机头后的产品体积急剧膨胀，为了使突然增大的粒子不至于在切割室和水循环系统中存储并堵塞管路，将切割室采用合理的锥形设计，以便于让发泡粒子在水的作用下即时离开切割室，以使整个装置和生产工艺能正常运行。同时，在水循环系统中选用高压水泵作为动力源，一方面，满足切割室和水循环系统中能得到充分的水流，将发泡粒子迅速带出整个装置以确保整个生产工艺能正常进行；另一方面，能让切割室和水循环系统能得到工艺所需的控制压力以满足聚合物挤出发泡工艺的要求。
在本发明中，为了实现压力的调节与控制功能，特别设计水循环系统，水循环系统包括主回路与旁路两个循环通道。主回路与旁路由换向阀按照功能进行切换，在开车阀关闭，此时，物料不从机头挤出，循环水在旁路里循环，由高压水泵，经过单向阀、换向阀直接流回水箱，此时截止阀关闭。在开车阀开启，此时，物料从机头挤出，发泡过程开始，换向阀切换方向将主回路接通，关闭旁路，同时，截止阀打开，循环水从高压水泵，经过单向阀、换向阀、切割室、截止阀、背压阀流进脱水机。带有发泡粒子的循环水经过脱水机脱水后流回水箱。按照发泡工艺条件的需要，调节背压阀的压力而实现切割室中压力的调节，同时可以控制发泡机头前后的压力差而达到控制发泡过程的作用。压力表可以随时显示切割室和水循环系统中的压力。循环系统中的所有泵和阀通过水管连接成封闭的循环通路。为了使停机后切割室中的水不至于倒灌入高压水泵而使高压水泵中经常存有水且影响高压水泵的寿命，在高压水泵与切割室之间加装一只单向阀。为了使切割室及管路上的水不会在停机后存在切割室中，在切割室与单向阀之间加装一个旁路，在切割室与水箱之间加装一只截止阀。在停机时，打开截止阀，让管路中的水自动流回水箱；在开机时，关闭截止阀，将管路封闭。
在本发明中，除了选用高压水泵以外，除了将所有的阀，包括单向阀、换向阀、截止阀和背压阀选用直动式手动调节阀门，所述的所有控制阀门不仅限于直动式手动调节阀门，还包括先导式阀门或具有远程控制功能的气动、液动或电动控制阀门来实现远程控制。所述压力表不仅限于机械式压力表，还包括远程监控式压力显示仪表以及电控自动显示压力系统。背压阀选用直动式背压阀，实现小压力量程控制与调节功能，但不仅限于直动式背压阀，还包括先导式背压阀，实现大压力量程控制与调节功能及远程控制功能。
本发明中的水循环介质首选水，但不仅限于水，还包括无毒、不易燃烧、比热容大而且沸点较高的，沸点在100℃或以上、比热容在2.09 KJ/（KG·K）【水为4.18 KJ/（KG·K）】的所有有机物或无机物介质。此种设计中水温应选用较高，接近于聚合物挤出发泡加工温度，此种设计可以保证所制备出的珠粒产品形状更利于成型，为椭球形、接近球形或球形的粒子。
本发明的优点是：
在聚合物挤出发泡工艺中，引入水下造粒装置。所述水下造粒装置是具有压力调节与控制功能的水下造粒系统。所述水下造粒装置中的所有控制阀门除选用直动式控制阀外，还包括带有远程控制功能的气动、液动或电磁控制阀门或具有大压力控制及流量的先导阀。所述水下造粒装置中所选循环介质首选水，但不仅限于水，还包括无毒、不易燃烧、比热容大而且沸点较高的，沸点在100℃或以上、比热容在2.09 KJ/（KG·K）【水为4.18 KJ/（KG·K）】的所有有机物或无机物介质。所述聚合物为各种适宜于发泡的高分子材料，为挤出发泡工艺。所述的循环系统带有温度控制功能，介质温度为100℃，甚至以上，接近聚合物挤出发泡加工工艺温度，使制备的粒子为椭球形，或接近于球形或球形，使形状更易于成型的发泡珠粒。此设计以保证在聚合物挤出发泡过程中可以控制发泡过程，以制备出性能优异的聚合物挤出发泡粒子并更满足成型工艺的要求，而生产出性能优异的成型制品而且提高成品率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的水循环系统原理图。
具体实施方式
参见附图1，一种用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置，包括有切粒机1，切粒机1通过轴向锁紧装置紧贴水下造粒机头2，水下造粒机头2上两侧安装有开车阀4和切割室3，切割室3上连通有水循环系统5，水循环系统5中连接有脱水机7、高压水泵6，水循环系统5的水管14中分别串接有水箱8、高压水泵6、单向阀9、换向阀10、压力表11、截止阀12、背压阀13；单向阀、换向阀、压力表、截止阀、背压阀包括有直动式手动调节阀门，还包括先导式阀门或具有远程控制的气动、液动或电动控制阀门；压力表包括有机械式压力表、远程监控式压力显示仪表以及电控自动显示压力系统；水循环系统5中循环介质首选水，除了水外，还包括无毒、不易燃烧、比热容大而且沸点较高的，沸点在100℃或以上、比热容在2.09 KJ/（KG·K）以上的所有有机物或无机物介质。
参见图2，压力调节与控制功能是由水循环系统5来完成的，所述水循环系统通过水箱8、高压水泵6、单向阀9、换向阀10、压力表11、截止阀12、背压阀13和水管14来共同实现。

Claims (4)

1.一种用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置，其特征在于，包括有切粒机，所述切粒机通过轴向锁紧装置紧贴水下造粒机头，所述水下造粒机头上两侧安装有开车阀和切割室，切割室上连通有水循环系统，水循环系统中连接有脱水机、高压水泵，水循环系统的水管中分别串接有水箱、高压水泵、单向阀、换向阀、压力表、截止阀、背压阀。
2.如权利要求1所述的用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置，其特征在于：所述单向阀、换向阀、压力表、截止阀、背压阀包括有直动式手动调节阀门，还包括先导式阀门或具有远程控制的气动、液动或电动控制阀门。
3.如权利要求1所述的用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置，其特征在于：所述压力表包括有机械式压力表、远程监控式压力显示仪表以及电控自动显示压力系统。
4.如权利要求1所述的用于聚合物挤出发泡的水下造粒装置，其特征在于：所述的水循环系统中循环介质除水外，还包括无毒、不易燃烧、比热容大而且沸点较高的，沸点高于100℃以上、比热容在2.09 KJ/（KG·K）以上的所有有机物或无机物介质。
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