CN104139484A - 一种低温预发泡控制工艺及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低温预发泡控制工艺，包括通入热蒸汽、进料、搅拌、通气发泡步骤，其中通气发泡步骤是在将石墨聚苯乙烯原料粒子进料加入已通有热蒸汽的发泡机搅拌后，向发泡机内交替通入冷气及热蒸汽，水蒸气不断渗入石墨聚苯乙烯原料粒子泡孔内，将石墨聚苯乙烯原料粒子发泡膨胀成直径较大的珠粒。本发明提供的工艺能确保了石墨聚苯乙烯原料发泡率达到最佳要求，发泡后的颗粒均匀光滑、饱满，进入成型、切割工序后，板材的粘结力强，成品良率及品质佳。

Description

一种低温预发泡控制工艺及其控制系统

技术领域

本发明涉及保温材料的工艺及其控制系统，尤其是涉及生产石墨聚苯乙烯保温板用的一种低温发泡控制工艺及控制系统。

背景技术

石墨聚苯乙烯保温板的全称是石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料板，俗称“黑泡沫”或“黑板”，简称SEPS。石墨聚苯乙烯保温板是在可发性聚苯乙烯(EPS)中导入高熔点的石墨，提高了聚苯乙烯的熔化温度以及延长了聚苯乙烯的熔化时间，与普通EPS保温板相比具有更为优良的阻燃性，更稳定可靠，广泛应用于建筑内、外墙保温系统。石墨聚乙烯保温板与普通EPS保温板相比：导热系数更低、吸水率也低、尺寸稳定性更好，因此，石墨聚苯乙烯保温板(SEPS)综合性能是非常优秀的，它的安全有效性已被大量的工程实例所验证，根据目前的实际情况与技术条件，石墨聚苯乙烯保温板还是安全的的外墙保温材料，取代挤塑板已成必然趋势。

目前石墨聚苯乙烯保温板的生产工艺大多借鉴沿用普通聚苯乙烯保温板的工艺步骤：蒸汽预发泡、干燥、熟化、成型、烘干、切割等，其中蒸汽预发泡步骤是将石墨聚苯乙烯原料投入发泡机器进行搅拌，依靠发泡蒸气加热膨胀原料，把原料发泡成要求倍率的工序，预发泡工序会直接影响到完成品的品质及生产率的，是在生产过程中最为重要的一个环节。石墨聚苯乙烯原料预发泡中对蒸汽温度和压力的要求较高，如沿用EPS的预发泡技术尤其是在高温蒸汽下对石墨聚苯乙烯原料进行预发泡，会导致发泡出的塑料珠粒颗粒不大、不饱满圆润；此外目前也有采用分段减压法获得石墨聚苯乙烯原料所需预发泡低压蒸汽的，即该种工艺主要是发泡时需将减压阀设置为2次阀才能获得所需适当低压蒸汽，同时蒸汽总管通过减压阀后直接接入了发泡机，压力控制不精准、温度控制不灵敏，需要随时检查发泡倍率，防止不同发泡粒混在一起，容易造成发泡倍率不一致、实际预发泡后的产品良率及品质不佳，经过成型工序后泡沫颗粒粘结度不强，板材上容易掉颗粒，成品各项检测参数差尤其是导热系数偏高。使用上述工艺方法对原料选择要求较高，一般为了提高成品良率及品质，大多厂家会优先使用进口原料，导致生产成本大幅增加。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种石墨聚苯乙烯保温板用低温预发泡控制工艺及其控制系统，能确保原料发泡率达到最佳要求，发泡后的颗粒均匀光滑、饱满，进入成型、切割工序后，板材的粘结力强，成品良率及品质佳的要求。

本发明提供的技术方案是：一种低温预发泡控制工艺，包括通入热蒸汽、进料、搅拌、通气发泡步骤，其中通气发泡步骤是在将石墨聚苯乙烯原料粒子进料加入已通有热蒸汽的发泡机搅拌后，向发泡机内交替通入冷气及热蒸汽，水蒸气不断渗入石墨聚苯乙烯原料粒子泡孔内，将石墨聚苯乙烯原料粒子发泡膨胀成所要求倍率的颗粒。

进一步地，上述冷气、热蒸汽交替通入是通过时间、压力双重自动控制进行的，具体步骤是：设定发泡机内压力阈值和冷气通气时间值，进料后当检测到发泡机内热蒸汽压力值达到所设压力阈值后，热蒸汽通入通道关闭，冷气通入开启，以调节发泡机内发泡温度；当冷气通气时间达到所设定的时间值时，冷气通入停止，热蒸汽通道打开重新通入发泡机，当发泡机内压力达到设定的压力阈值后，热蒸汽通入停止，再次开始通入冷气；冷气、热蒸汽交替循环通入总时长为10-200秒。

上述控制工艺中，所述热蒸汽压力阈值取自0.5-3Kgf，时间值取自1-120秒。

进一步地，上述压力阈值取自1-2Kgf，时间值取自1-50秒。

为实现上述低温预发泡控制工艺，本发明还提供了一种低温预发泡控制系统，包括发泡机、发泡通气控制模块、通气装置，通气装置安装在发泡机底部并通过管道与发泡机相通，所述发泡机内安装有压力传感器，该压力传感器用于侦测发泡机内压力并将压力信号传输给发泡通气控制模块，发泡通气控制模块通过控制信号与通气装置的相连。

上述通气装置包括总通气管道、热蒸汽通气管道、气体开关控制阀、冷气通气管道、冷气压缩机、止回阀、冷气气量控制阀，总通气管道一端通过气体开关控制阀分别与冷气通气管道、热蒸汽通气管道相通，另一端通过管道与发泡机相通；气体开关控制阀通过接受发泡通气控制模块发出的控制信号控制阀门中通向冷气、热蒸汽通道的开关；冷气通气管道另一端连接冷气压缩机，冷气通气管道上依次安装止回阀、冷气气量控制阀。

上述发泡通气控制模块由压力控制模块和时间控制模块组成，压力控制模块接受到发泡机内压力传感器传输的压力信号后，通过模块内数据处理模块处理输出控制信号至气体开关控制阀，控制气体开关控制阀中通向热蒸汽通道的开关；时间控制模块保存有预先设定的时间值，并通过时间控制模块内的数据处理模块输出控制信号至气体开关控制阀，控制气体开关控制阀中通向冷气通道的开关。

其中上述气体开关控制阀可以使用市售的两位三通电子阀。

其中上述冷气气量控制阀是用作减压冷气压缩机出来的冷气压力，调节进入发泡机内的冷气通气量，以保证冷气气流的稳定慢进，降低发泡机内温度随着冷气通入后带来的波动。

在本发明提供的低温预发泡控制工艺其中，冷气、热蒸汽的交替通入总时长可以根据所需的发泡倍率来设置，也可以根据下料总量及成品容重设置，如以下30kg原料量获得20容重规格计，冷气、热蒸汽的交替通气总时长约在80-180秒内。

石墨聚苯乙烯保温板的生产过程中预发泡步骤是最为重要的一个环节，使用本发明提供的低温发泡控制工艺及系统，通过发泡机内压力和时间双控冷气、热蒸汽的交替通入，使得发泡机温度能保持较稳定的低温低压状态，确保了原料发泡率达到最佳要求，发泡后的颗粒均匀光滑、饱满，进入成型、切割工序后，板材的粘结力强，成品良率及品质佳，最重要的是通过使用上述的低温发泡控制工艺，对原料品质要求大大减低，通过发明人的多批次实验，使用国产的和进口的石墨聚苯乙烯原料，经过该预发泡工艺所获得的预发泡颗粒均能达到较好的倍率要求，均匀性好，大大降低生产成本，同时确保了成品良率及品质。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：

1、发泡机           2、压力传感器     3、发泡通气控制模块  4、通气装置

31、压力控制模块    32、时间控制模块  41、总通气管道       42、热蒸汽通气管道

43、气体开关控制阀  44、冷气通气管道  441、压缩冷气管      442、冷气气量控制阀

443、止回阀

具体实施方式

实施例1

一种低温预发泡控制工艺，该工艺方法是包括通入热蒸汽、进料、搅拌、通气发泡步骤，其中通气发泡步骤是在将石墨聚苯乙烯原料粒子进料加入已通有热蒸汽的发泡机1搅拌后，向发泡机1内交替通入冷气及热蒸汽，水蒸气不断渗入石墨聚苯乙烯原料粒子泡孔内，将石墨聚苯乙烯原料粒子发泡膨胀成直径较大的珠粒。

上述冷气、热蒸汽交替通入是通过时间、压力双重自动控制进行的，具体步骤是根据原料来料品质，预先设定发泡机1内压力阈值和冷气通气时间值，当原料来料为普通国内产品时，发泡机1内压力阈值设置为1.5kgf，通气时间值设置为15秒；

进料后当检测到发泡机1内热蒸汽压力值达到所设压力阈值后，热蒸汽通入通道关闭，冷气通入开启，以调节发泡机1内发泡温度；当冷气通气时间达到所设定的时间值时，冷气通入停止，热蒸汽通道打开重新通入发泡机，当发泡机1内压力再次达到设定的压力阈值后，热蒸汽通入停止，开始通入冷气，以此通过时间压力双重自动控制冷气、热蒸汽交替循环通入发泡机1内，根据下料总量及成品容重来设置通入气体的总时长，以下30kg原料量获得20容重规格计，通气总时长在180秒内。

上述低温发泡控制工艺所使用的发泡控制系统，包括发泡机1、发泡通气控制模块3、通气装置4，通气装置4安装在发泡机1底部并通过管道与发泡机1相通，所述发泡机内安装有压力传感器2，该压力传感器2用于侦测发泡机1内压力并将压力信号传输给发泡通气控制模块3，发泡通气控制模块3通过控制信号与通气装置4的相连。

上述通气装置4包括总通气管道41、热蒸汽通气管道42、气体开关控制阀43、冷气通气管道44、冷气压缩机441、止回阀442、冷气气量控制阀443，总通气管道41一端通过气体开关控制阀43分别与冷气通气管道44、热蒸汽通气管道42相通，气体开关控制阀43通过接受发泡通气控制模块3发出的控制信号控制阀门中通向冷气、热蒸汽通道的开关，另一端通过管道与发泡机1相通；冷气通气管道44另一端连接冷气压缩机441，冷气通气管道44上依次安装止回阀443、冷气气量控制阀443，冷气气量控制阀443是用作减压冷气压缩机出来的冷气压力，调节进入发泡机内的冷气通气量，以保证冷气气流的稳定慢进，降低发泡机1内温度随着冷气通入后带来的波动。

上述发泡通气控制模块3由压力控制模块31和时间控制模块32组成，压力控制模块31接受到发泡机1内压力传感器2传输的压力信号后，通过模块内数据处理模块处理输出控制信号至气体开关控制阀43，控制气体开关控制阀43中通向热蒸汽通道的开关；时间控制模块32保存有预先设定的时间值，并通过时间控制模块32内的数据处理模块输出控制信号至气体开关控制阀43，控制气体开关控制阀43中通向冷气通道的开关。

具体工作时，进料后当发泡机1内压力传感器2侦测到发泡机1内热蒸汽压力值达到所设压力阈值后，将压力信号传输给发泡通气控制模块3中的压力控制模块31，压力控制模块31通过模块内数据处理模块处理输出控制信号至气体开关控制阀43，使热蒸汽通入通道关闭，冷气通入开启，以调节发泡机1内发泡温度；当冷气通气时间达到在时间控制模块32中预先设定的时间值时，时间控制模块32内的数据处理模块输出控制信号至气体开关控制阀43，气体开关控制阀43中通向冷气通道的端口关闭，冷气通入停止，热蒸汽通道打开重新进入发泡机1内，以此通过时间压力双重自动控制冷气、热蒸汽交替循环通入发泡机1内。

实施例2

一种低温预发泡控制工艺，该工艺方法是包括通入热蒸汽、进料、搅拌、通气发泡步骤，其中通气发泡步骤是在将石墨聚苯乙烯原料粒子进料加入已通有热蒸汽的发泡机1搅拌后，向发泡机1内交替通入冷气及热蒸汽，水蒸气不断渗入石墨聚苯乙烯原料粒子泡孔内，将石墨聚苯乙烯原料粒子发泡膨胀成直径较大的珠粒。

上述冷气、热蒸汽交替通入是通过时间、压力双重自动控制进行的，具体步骤是根据原料来料品质，预先设定发泡机1内压力阈值和冷气通气时间值，当原料来料为普通国内产品时，发泡机1内压力阈值设置为1kgf，通气时间值设置为8秒；

进料后当检测到发泡机1内热蒸汽压力值达到所设压力阈值后，热蒸汽通入通道关闭，冷气通入开启，以调节发泡机1内发泡温度；当冷气通气时间达到所设定的时间值时，冷气通入停止，热蒸汽通道打开重新通入发泡机，当发泡机1内压力再次达到设定的压力阈值后，热蒸汽通入停止，开始通入冷气，以此通过时间压力双重自动控制冷气、热蒸汽交替循环通入发泡机1内，根据下料总量及成品容重来设置通入气体的总时长，以下30kg原料量获得20容重规格计，通气总时长在180秒内。

上述低温发泡控制工艺所使用的发泡控制系统，包括发泡机1、发泡通气控制模块3、通气装置4，通气装置4安装在发泡机1底部并通过管道与发泡机1相通，所述发泡机内安装有压力传感器2，该压力传感器2用于侦测发泡机1内压力并将压力信号传输给发泡通气控制模块3，发泡通气控制模块3通过控制信号与通气装置4的相连。

上述通气装置4包括总通气管道41、热蒸汽通气管道42、气体开关控制阀43、冷气通气管道44、冷气压缩机441、止回阀442、冷气气量控制阀443，总通气管道41一端通过气体开关控制阀43分别与冷气通气管道44、热蒸汽通气管道42相通，气体开关控制阀43通过接受发泡通气控制模块3发出的控制信号控制阀门中通向冷气、热蒸汽通道的开关，另一端通过管道与发泡机1相通；冷气通气管道44另一端连接冷气压缩机441，冷气通气管道44上依次安装止回阀443、冷气气量控制阀443，冷气气量控制阀443是用作减压冷气压缩机出来的冷气压力，调节进入发泡机内的冷气通气量，以保证冷气气流的稳定慢进，降低发泡机1内温度随着冷气通入后带来的波动。

上述发泡通气控制模块3由压力控制模块31和时间控制模块32组成，压力控制模块31接受到发泡机1内压力传感器2传输的压力信号后，通过模块内数据处理模块处理输出控制信号至气体开关控制阀43，控制气体开关控制阀43中通向热蒸汽通道的开关；时间控制模块32保存有预先设定的时间值，并通过时间控制模块32内的数据处理模块输出控制信号至气体开关控制阀43，控制气体开关控制阀43中通向冷气通道的开关。

本发泡控制系统的具体实施同实施例1。

试验对比

取以下样品进行对比试验：

在石墨聚苯乙烯保温板的生产过程中上述样品仅在预发泡工艺有所不同，其他制备流程保持一致；上述分段减压法，该种工艺主要是在预发泡工艺中发泡时将减压阀设置为2次阀获得所需适当低压蒸汽，蒸汽总管通过减压阀后直接接入了发泡机，即仅设置一条通气管道。样品1、3使用同种同批次石墨聚苯乙烯进口原料，样品2、4使用同种同批次石墨聚苯乙烯普通国产原料。

从试验产品及上述试验检测结果可以看出使用本发明方法制备的石墨聚苯乙烯保温板从色泽、表观密度方面、产品表观粘结性方面都要好于目前常规工艺，尤其是导热系数可以达到0.030W/m·K，远好于常规工艺产品，同时在产品的尺寸稳定性和水蒸气透过系数参数上其优势也非常明显；此外对比样品3、4的试验参数，两组值相差不大，也可看出使用本发明工艺可以有效减少或降低对原料品质的挑剔，相应减少了加工成本。

以上对发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种低温预发泡控制工艺，其特征在于包括通入热蒸汽预热、进料、搅拌、通气发泡步骤，其中所述通气发泡步骤是：向发泡机内交替通入冷气及热蒸汽，水蒸气不断渗入石墨聚苯乙烯原料粒子泡孔内，将石墨聚苯乙烯原料粒子发泡膨胀成所要求倍率的颗粒。

2.根据权利要求1所述控制工艺，其特征在于通气发泡步骤中冷气、热蒸汽交替通入是通过时间、压力双重自动控制进行的，具体步骤是:设定发泡机内压力阈值和冷气通气时间值，进料后当检测到发泡机内热蒸汽压力值达到所设压力阈值后，热蒸汽通入通道关闭，冷气通入开启，以调节发泡机内发泡温度；当冷气通气时间达到所设定的时间值时，冷气通入停止，热蒸汽通道打开重新通入发泡机，当发泡机内压力达到设定的压力阈值后，热蒸汽通入停止，再次开始通入冷气；冷气、热蒸汽交替循环通入总时长为10-200秒。

3.根据权利要2所述控制工艺，其特征在于所述热蒸汽压力阈值取自0.5-3Kgf，时间值取自1-120秒。

4.根据权利要求3所述控制工艺，其特征在于所述压力阈值取自1-2Kgf，时间值取自1-50秒。

5.一种实现权利要求1-4任一项所述控制工艺的低温预发泡控制系统，其特征在于包括发泡机、发泡通气控制模块、通气装置，通气装置安装在发泡机底部并通过管道与发泡机相通，所述发泡机内安装有压力传感器，所述压力传感器用于侦测发泡机内压力并将压力信号传输给发泡通气控制模块，发泡通气控制模块通过控制信号与通气装置的相连。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于所述通气装置包括总通气管道、热蒸汽通气管道、气体开关控制阀、冷气通气管道、冷气压缩机、止回阀、冷气气量控制阀，总通气管道一端通过气体开关控制阀分别与冷气通气管道、热蒸汽通气管道相通，另一端通过管道与发泡机相通；气体开关控制阀通过接受发泡通气控制模块发出的控制信号控制阀门中通向冷气、热蒸汽通道的开关；冷气通气管道另一端连接冷气压缩机，冷气通气管道上依次安装止回阀、冷气气量控制阀。

7.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于所述发泡通气控制模块由压力控制模块和时间控制模块组成，压力控制模块接受到发泡机内压力传感器传输的压力信号后，通过模块内数据处理模块处理输出控制信号至气体开关控制阀，控制气体开关控制阀中通向热蒸汽通道的开关；时间控制模块保存有预先设定的时间值，并通过时间控制模块内的数据处理模块输出控制信号至气体开关控制阀，控制气体开关控制阀中通向冷气通道的开关。