CN102990895A

CN102990895A - 石墨阻燃xps挤塑发泡板的生产方法及其生产装置

Info

Publication number: CN102990895A
Application number: CN2012105142419A
Authority: CN
Inventors: 赵祖良; 赵赶超; 王云霞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: CN102990895B

Abstract

本发明涉及一种XPS挤塑发泡板的生产方法及其生产装置，生产时先将物料加入至一级螺杆中，由一级螺杆将其压缩、塑化后通过物料通道挤入至二级螺杆中，在二级螺杆前段注入发泡剂，其特征在于在二级螺杆前段还注入石墨颗粒糊状阻燃剂，二级螺杆将物料与发泡剂以及石墨颗粒糊状阻燃剂混合冷却后推入模具，最后由模具吐出而成产品。本发明在满足生产要求的前提下尽可能增加石墨颗粒糊状阻燃剂的加入的同时提高它的利用效率，提高产品的阻燃性能的，具有经济环保的优点。

Description

石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产方法及其生产装置

技术领域

本发明涉及一种石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产方法及其生产装置。

背景技术

XPS（挤塑聚苯乙烯泡沫板）挤塑发泡板具有闭孔的发泡结构，因此导热系数小，具有优异的保温性能，是各种保温结构的首选，但XPS挤塑发泡板易燃，火一点就着，因此要加阻燃剂加强其阻燃性能，使其达到难燃的目的。

传统的生产方法有两种：

一种阻燃剂采用六溴环十二烷，现在国内普遍采用，它的阻燃效果只能在短期内存在，且不环保。

一种是可膨胀石墨（以下所述的石墨均为可膨胀石墨的简称）与氮磷阻燃剂复配，其生产方法是生产时将PS料、石墨以及氮磷阻燃剂混合后的物料加入至一级螺杆中，由一级螺杆将其压缩、塑化后通过物料通道挤入至二级螺杆中，在二级螺杆前段注入发泡剂，二级螺杆将物料与发泡剂混合冷却后推入模具，最后由模具吐出而成产品。石墨在一级螺杆中容易细化，会降低阻燃性能，因此石墨加入的过少，会导致阻燃性能不达标；石墨在一级螺杆中容易细化，细化后增加了比表面积，比表面积增大可使物料更润滑，所以一级螺杆加入过多的石墨将引起一级螺杆内压力降低、压力不稳，影响正常生产。因此一般的石墨在一级螺杆中添加最多只能添加到PS料的6%左右。

物料的纯度直接影响XPS挤塑发泡板的生产工艺，PS原料越纯发泡质量越好，杂质越多则发泡质量差甚至不能发泡。石墨阻燃剂的加入对生产工艺有直接的影响，加少了不起阻燃作用，加多了则会影响发泡，所以如何利用好发泡工艺与石墨阻燃剂的阻燃效率是生产阻燃XPS挤塑发泡板的关键所在。因此寻求一种满足生产要求的前提下尽可能增加石墨阻燃剂的加入的同时提高它的利用效率，提高产品的阻燃性能的石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产方法及其生产装置尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种满足生产要求的前提下尽可能增加石墨阻燃剂的加入的同时提高它的利用效率，提高产品的阻燃性能的石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产方法及其生产装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产方法，生产时先将物料加入至一级螺杆中，由一级螺杆将其压缩、塑化后通过物料通道挤入至二级螺杆中，在二级螺杆前段注入发泡剂，在二级螺杆前段还注入石墨颗粒糊状阻燃剂，二级螺杆将物料与发泡剂以及石墨颗粒糊状阻燃剂混合冷却后推入模具，最后由模具吐出而成产品。

一级螺杆中物料的各个组分质量分数如下：PS料100~110份、氮磷阻燃剂3~8份、硼酸锌1~2份以及抗氧剂0.1~0.3份；石墨颗粒糊状阻燃剂的各个组分质量分数如下：石墨10~12份、TCPP6~8份以及酒精4~5份，石墨颗粒糊状阻燃剂的质量为PS料质量的1~20%。

作为一种优选，物料中还包含有10份以下的石墨。

一种石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产装置，它包括一级螺杆以及二级螺杆，所述一级螺杆的后端与二级螺杆的前端之间连接有物料通道，所述二级螺杆的前段设置有阻燃剂注入装置以及发泡剂注入装置，所述二级螺杆的外围设置有多个加热/冷却装置，所述二级螺杆的后端设置有模具。

作为一种优选，所述阻燃剂注入装置包括一端连接于二级螺杆进料口的连接管，所述连接管的另一端并联连接有至少两个液压系统，所述液压系统包括左右横向布置的油缸I以及油缸II，所述油缸I内设置有活塞I，所述活塞I将油缸I分隔成左腔室I以及右腔室I，所述油缸II内设置有活塞II，所述活塞II将油缸II分隔成左腔室II以及右腔室II，所述活塞I与活塞II之间通过一根连杆相连，所述右腔室I与左腔室II内均充满液压油，所述右腔室I与左腔室II均连接油管，所述油管上设置有换向阀，所述换向阀与一高压计量泵连接，所述右腔室II的顶部连接有进料管道，所述进料管道的顶部连接有加料斗，所述加料斗中装有石墨颗粒糊状阻燃剂，所述右腔室II底部连接有出料管道，所述出料管道的下端与连接管相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产方法及其生产装置在满足生产要求的前提下尽可能增加石墨阻燃剂的加入的同时提高它的利用效率，提高产品的阻燃性能的，具有经济环保的优点。

附图说明

图1为本发明石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产装置的二级螺杆的结构示意图。

图2为本发明石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产装置的阻燃剂注入装置结构示意图。

图3为本发明石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产装置的阻燃剂注入装置的液压系统结构示意图。

其中：

二级螺杆1

连接管2

单向阀3

油缸I4、活塞I41、左腔室I42、右腔室I43

油缸II5、活塞II51、左腔室II52、右腔室II53

连杆6

液压油7

油管8

换向阀9

高压计量泵10

进料阀11

加料斗12

搅拌叶轮13

传动轮14

石墨颗粒糊状阻燃剂15

出料阀16

物料通道17

阻燃剂注入装置18

发泡剂注入装置19

加热/冷却装置20

模具21。

具体实施方式

本发明涉及的一种石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产方法，生产时先将物料加入至一级螺杆中，由一级螺杆将其压缩、塑化后通过物料通道挤入至二级螺杆中，在二级螺杆前段注入发泡剂，在二级螺杆前段还注入石墨颗粒糊状阻燃剂，二级螺杆将物料与发泡剂以及石墨颗粒糊状阻燃剂混合冷却后推入模具，最后由模具吐出而成产品。

其中一级螺杆中物料的各个组分质量分数如下：PS料100~110份、氮磷阻燃剂3~8份、硼酸锌1~2份以及抗氧剂0.1~0.3份，物料中也可包含有10份以下的石墨。所述氮磷阻燃剂为红磷、聚磷酸铵磷酸酯等，所述抗氧剂为抗氧剂1010或者抗氧剂618。

石墨颗粒糊状阻燃剂的各个组分质量分数如下：石墨10~12份、TCPP（磷酸三酯）6~8份以及酒精4~5份，石墨、TCPP以及酒精混合形成石墨颗粒糊状阻燃剂，石墨颗粒糊状阻燃剂的质量为PS料质量的1~20%，石墨颗粒糊状阻燃剂采用下述的阻燃剂注入装置加入二级螺杆；

发泡剂采用二甲醚、二氧化碳或者氟利昂中的一种，发泡剂的质量分数为1~5份，发泡剂采用发泡剂注入装置加入二级螺杆，一般的发泡剂注入装置为计量泵以及单向阀。

参见图1~图3，一种石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产装置，它包括一级螺杆以及二级螺杆1，所述一级螺杆的后端与二级螺杆1的前端之间连接有物料通道17，所述二级螺杆1的前段设置有阻燃剂注入装置18以及发泡剂注入装置19，所述二级螺杆1的外围设置有多个加热/冷却装置20，所述加热/冷却装置20包括二级螺杆1本身自带的螺杆外围的冷却水回路以及加装于冷却水回路外围的加热圈，冷却水回路用于二级螺杆1的冷却，加热圈用于二级螺杆1的加热，所述二级螺杆1的后端设置有模具21。

所述阻燃剂注入装置18包括一端连接于二级螺杆1进料口的连接管2，所述连接管2上设置有单向阀3，所述连接管2的另一端并联连接有至少两个液压系统，所述液压系统包括左右横向布置的油缸I4以及油缸II5，所述油缸I4内设置有活塞I41，所述活塞I41将油缸I4分隔成左腔室I42以及右腔室I43，所述油缸II5内设置有活塞II51，所述活塞II51将油缸II5分隔成左腔室II52以及右腔室II53，所述活塞I41与活塞II51之间通过一根连杆6相连，所述右腔室I43与左腔室II52内均充满液压油7，所述右腔室I43与左腔室II52均连接油管8，所述油管8上设置有换向阀9，所述换向阀9与一高压计量泵10连接，所述右腔室II53的顶部连接有进料管道，所述进料管道上设置有进料阀11，所述进料管道的顶部连接有加料斗12，所述加料斗12中装有石墨颗粒糊状阻燃剂15，所述右腔室II53底部连接有出料管道，所述出料管道上设置有出料阀16，所述出料管道的下端与连接管2相连，所述右腔室II53内设置有搅拌叶轮13，所述搅拌叶轮13通过一个传动轮14带动。

阻燃剂注入装置的工作原理：

进料阀打开，出料阀关闭，高压计量泵启动，换向阀将液压油压入右腔室I时活塞I被向左推进，同时活塞I通过连杆将活塞II一起向左拉动，这时活塞II将左腔室II的液压油通过换向阀排入油箱中，活塞II将加料斗中的石墨颗粒糊状阻燃剂由进料阀吸入右腔室II；

进料阀关闭，出料阀打开，高压计量泵启动，换向阀将液压油压入左腔室II时活塞II被向右推进，同时活塞II通过连杆将活塞I一起向右拉动，这时活塞I将右腔室I内的液压油通过换向阀排入油箱中，活塞II将右腔室II中的石墨颗粒糊状阻燃剂由出料阀压出。

这样当一个液压系统完成一个工作循环后，启动另一个液压系统（石墨颗粒糊状阻燃剂吸满状态），以此形成一个连续不断的石墨颗粒糊状阻燃剂高压注入系统。

石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产的原理：

在生产过程中一级螺杆主要是起加热、压缩、塑化且产生一定压力的作用，二级螺杆前段是将物料与发泡剂混合，使其成为超临界流体，超临界流体可使物料在较低温度（100℃左右）下具有很好的流动性，二级螺杆外围设置有多个加热/冷却装置，加热/冷却装置在设备启动时加热，加热使二级螺杆内的物料熔化从而使螺杆能转动起来，当螺杆转动且注入发泡剂后物料就形成了超临界流体，此时加热冷却器后段的加热/冷却装置开始对二级螺杆进行冷却，螺杆将冷却后的物料推入模具，模具上装有温控器及溶体压力表，根据模具温度、压力来调整一级螺杆压力转速、二级螺杆转速以及二级螺杆的冷却，当调整好模具的温度、压力后模具吐出的就是发泡完成的产品了。

将PS料、氮磷阻燃剂、抗氧剂及一定量的石墨混和后加入至一级螺杆中。在二级螺杆上注入尽可能多的石墨，方法是将石墨与液体（TCPP以及酒精）调制成石墨颗粒糊状阻燃剂，用阻燃剂注入装置注入。由于二级螺杆主要是起混合和冷却作用的，石墨在二级螺杆注入可减轻石墨的细化程度，同时减小石墨的比表面积。但由于石墨是与液体混和的，液体过多加入会影响发泡工艺，故限制了石墨的注入（石墨与液体及其它阻燃剂过多的加入将导致二级螺杆过于润滑，使模具压力降低及二级螺杆电流不稳，影响发泡工艺）。因此最佳的工艺是在二级螺杆以及二级螺杆中加入满足生产要求（二级螺杆以及一级螺杆中均保证螺杆内不过于润滑）的尽可能多的石墨。

由于石墨颗粒糊状阻燃剂的注入是在二级螺杆上注入，使其颗粒少细化，比在一级螺杆前加入同样多的情况下提高了阻燃效率，同时由于少细化而比表面积小，减小润滑性，在同样润滑条件下可多加入石墨，使产品阻燃性能得到提高。由于石墨颗粒糊状阻燃剂的注入是在二级螺杆上注入，没有参与PS的塑化，对基体材料强度以及发泡影响小，其注入的石墨颗粒基本上是以颗粒形状存在于泡孔中。

下面将实施例一到实施例四的结果列于下表：

从实施例一到实施例四看出，在一级螺杆中与二级螺杆中添加等量的石墨，产品所达到自熄性得到显著提高，在二级螺杆中添加石墨颗粒糊状阻燃剂后还可达到B1阻燃等级，常规的在一级螺杆中添加阻燃剂是不可能达到B1阻燃等级的。

再以实施例三为例，对实施例三生产的规格型号为600mm*1200mm的XPS挤塑发泡板进行检测，检测依据为：GB8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》、GB/T8625-2005《建筑材料难燃性试验方法》、GB/T8626-2007《建筑材料可燃性试验方法》以及GB/T8627-2007《建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》，各项检验结果如下表：

用溴系阻燃剂阻燃的XPS是以滴落的方式来达到阻燃目的的，火灾情况下其滴落物如果滴在火源上还是会继续燃烧的，其中是以离火自熄的时间、燃烧滴落物是否将滤纸引燃来判定阻燃等级的。

用本方法生产的XPS挤塑发泡板由于由石墨与氮磷阻燃剂复合，燃烧时表面形成一层膨胀炭层且不滴落，越燃烧炭层越厚，以实施例四为例：以40mm高度火焰对其一处燃烧，开始大约20秒有收缩有引燃有少量发烟，以后不管怎么烧无明显收缩与发烟，因为每收缩10mm就可产生2mm左右厚的膨胀炭层，膨胀炭层对火焰起了隔绝作用。

如用本方法生产的阻燃保温板用于外墙，首先墙体是不燃的，保温板外面的饰面也是不燃的，那么火灾情况下在中间的保温板只能是侧面受火，而当侧面烧进几公分后就形成了膨胀炭层，膨胀炭层可有效地阻止火焰的传播。

用本方法生产的阻燃保温板具有比普通的XPS保温板热传导系数小，具有更好保温性能，因为板中有大量的石墨晶粒，石墨晶粒像小镜子一样将热反射回去。

Claims

1.一种石墨阻燃XPS挤塑发泡板的生产方法，生产时先将物料加入至一级螺杆中，由一级螺杆将其压缩、塑化后通过物料通道挤入至二级螺杆中，在二级螺杆前段注入发泡剂，其特征在于在二级螺杆前段还注入石墨颗粒糊状阻燃剂，二级螺杆将物料与发泡剂以及石墨颗粒糊状阻燃剂混合冷却后推入模具，最后由模具吐出而成产品。

2.一种XPS挤塑发泡板的生产装置，它包括一级螺杆以及二级螺杆（1），所述一级螺杆的后端与二级螺杆（1）的前端之间连接有物料通道（17），所述二级螺杆（1）的前段设置有发泡剂注入装置（19），所述二级螺杆（1）的外围设置有多个加热/冷却装置（20），所述二级螺杆（1）的后端设置有模具（21），其特征在于所述二级螺杆（1）的前段还设置有阻燃剂注入装置（18）。

3.根据权利要求2所述的一种XPS挤塑发泡板的生产装置，其特征在于所述阻燃剂注入装置（18）包括一端连接于二级螺杆（1）进料口的连接管（2），所述连接管（2）的另一端并联连接有至少两个液压系统，所述液压系统包括左右横向布置的油缸I（4）以及油缸II（5），所述油缸I（4）内设置有活塞I（41），所述活塞I（41）将油缸I（4）分隔成左腔室I（42）以及右腔室I（43），所述油缸II（5）内设置有活塞II（51），所述活塞II（51）将油缸II（5）分隔成左腔室II（52）以及右腔室II（53），所述活塞I（41）与活塞II（51）之间通过一根连杆（6）相连，所述右腔室I（43）与左腔室II（52）内均充满液压油（7），所述右腔室I（43）与左腔室II（52）均连接油管（8），所述油管（8）上设置有换向阀（9），所述换向阀（9）与一高压计量泵（10）连接，所述右腔室II（53）的顶部连接有进料管道，所述进料管道的顶部连接有加料斗（12），所述加料斗（12）中装有石墨颗粒糊状阻燃剂（15），所述右腔室II（53）底部连接有出料管道，所述出料管道的下端与连接管（2）相连。

4.根据权利要求1所述的一种XPS挤塑发泡板的生产方法，其特征在于一级螺杆中物料的各个组分质量分数如下：PS料100~110份、氮磷阻燃剂3~8份、硼酸锌1~2份以及抗氧剂0.1~0.3份；

石墨颗粒糊状阻燃剂的各个组分质量分数如下：石墨10~12份、TCPP6~8份以及酒精4~5份，石墨颗粒糊状阻燃剂的质量为PS料质量的1~20%。

5.根据权利要求4所述的一种XPS挤塑发泡板的生产方法，其特征在于物料中还包含有10份以下的石墨。