CN104275812A - 采用co2发泡的挤塑聚苯乙烯泡沫板的生产工艺 - Google Patents

Abstract

采用CO₂发泡的挤塑聚苯乙烯泡沫板的生产工艺，它涉及挤塑聚苯乙烯泡沫板的技术领域，它的生产工艺流程为：通过六组份失重式加料装置加原料加入双螺杆挤出机，通过特定计量系统将丁烷、CO₂、乙醇注入双螺杆挤出机内发泡；双螺杆挤出机将发泡的材料挤出给换网机，换网机将材料输送给单螺杆挤出机静态混炼，单螺杆挤出机将混炼的材料挤到定型模头上，通过模温机将定型模头上的泡沫板定型，将定型的泡沫板通过整平机整平，将整平的泡沫板经大拉机进行拉伸，将拉伸的泡沫板经冷却台冷却并输送到冷却台上；它能降低生产成本，节省了时间，控制精准，保证工艺的稳定性，操作方便。

Description

采用CO2发泡的挤塑聚苯乙烯泡沫板的生产工艺

技术领域：

本发明涉及挤塑聚苯乙烯泡沫板的技术领域，具体涉及一种采用CO₂发泡的挤塑聚苯乙烯泡沫板的生产工艺。

背景技术：

XPS泡沫行业从上世纪九十年代末期起步，是一个新兴行业，使用HCFC-22/142b作为发泡剂。在中国，XPS泡沫几乎全部作为建筑保温材料使用，主要应用于房屋保温、铺设高速铁路、冷库保温、高原普通铁路路基、飞机场跑道隔热层以及制造野外移动通讯机房、通风管道，与其它材料复合后作为保温装饰(装修)材料等。

XPS泡沫行业作为中国HCFCs消费行业之一，其特点是拥有为数众多的中小企业，分布广泛。出于其技术水平、资金状况和管理能力的限制，以及对替代品安全性使用的要求，使得在XPS泡沫行业实施HCFCs淘汰面临很多困难。因此，向中小企业提供资金和技术援助，创新项目执行机制是XPS泡沫行业HCFCs淘汰的有效的途径。基于CFCs淘汰经验，中国政府决定在XPS泡沫行业CFCs淘汰过程中，通过国家水平淘汰活动对XPS泡沫行业进行资金和技术援助，选择灵活的操作机制，以保证按时完成整个行业的HCFCs淘汰。

今年中国XPS泡沫行业一直高速增长，但随着总产量的增大，增长趋势逐渐趋缓。预计2010至2015年，XPS泡沫行业仍可能以10％左右的速度增长。预计中国XPS泡沫行业基线水平HCFCs消费量为43,050吨。

XPS行业可供选择的替代技术已经在联合国环境署(UNEP)发布的泡沫行业报告中经过多次评估，最新的进展也编入了UNEP的年度更新资料中。XPS泡沫行业的主要替代技术有二氧化碳技术、碳氢技术和HFCs技术等，上述替代技术不同程度存在燃烧和爆炸危险。第二条款国家在HCFCs淘汰方面已经有巨大进展，他们的经验对于中国等第五条款国家HCFCs淘汰有重要的借鉴意义。

传统的HCFCs物质的挤塑式发泡工艺如图1所所示，其生产使用的发泡剂大多为F22(HCCLF2)，为HCFC物质，其HCFC物质对气候有影响，价格高，HCFC物质为破坏臭氧层类发泡剂，使用时不方便。

发明内容：

本发明的目的是提供一种采用CO₂发泡的挤塑聚苯乙烯泡沫板的生产工艺，它能降低生产成本，节省了时间，控制精准，保证工艺的稳定性，操作方便。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用如下技术方案：它的生产工艺流程为：一、通过六组份失重式加料装置加原料加入双螺杆挤出机，二、通过特定计量系统将丁烷、CO₂、乙醇注入双螺杆挤出机内发泡；三、双螺杆挤出机将发泡的材料挤出给换网机，四、换网机将材料输送给单螺杆挤出机静态混炼，五、单螺杆挤出机将混炼的材料挤到定型模头上，六、通过模温机将定型模头上的泡沫板定型，七、将定型的泡沫板通过整平机整平，八、将整平的泡沫板经大拉机进行拉伸，九、将拉伸的泡沫板经冷却台冷却并输送到冷却台上，十、将冷却的泡沫板通过纵向裁边机、纵向修边机、横向双切切割机、横向修边机进行切割、修边，十一、将切割、修边好的泡沫板进行板面表面处理，十二、将板面表面处理的泡沫板通过输送台输送，并采用自动堆码包装。

所述的特定计量系统包含总控制系统、CO₂注入系统、丁烷注入系统、乙醇注入系统，总控制系统分别与CO₂注入系统、丁烷注入系统、乙醇注入系统连接。

所述的CO₂注入系统的工作流程为：CO₂储槽→专用管道输送→液化装置→增压装置→注入装置→计量控制系统→稳压蓄能器→流量计→进入设备。

所述的丁烷注入系统的工作流程为：丁烷储罐增压→管道→计量系统→蓄能器→流量计→计量控制→进入设备。

所述的乙醇注入系统的工作流程为：乙醇贮罐→管道→增压器→计量系统→蓄能器→流量计→计量控制→进入设备。

本发明具有如下有益效果：

一、采用双螺杆-单螺杆串联挤出工艺装备：相比HCFC，CO₂的发气量大，分子量低，CO₂发泡体系的使用量(以重量计)比HCFC少。发泡剂占含量少，原料熔体粘度增加。为了降低熔体粘度，同时又保证更好地冷却熔体，选用双螺杆挤出机为第一挤出机是最佳选择，这样CO₂与原料熔体在一定压力的工艺环境下重复混炼以得到很好的分布性。在此基础上，根据工艺需求改变螺杆推送料结构的设计，以及对挤出机连接部分加强密封性处理。在第二挤出机上增加热交换器。

二、配备专用CO₂计量系统：CO₂的气液相变化特征，若采用常规注入方式很难稳定注入，难以满足发泡工艺；因此需要一套完善的控制注入系统。采用变频注入装置、液化稳压、冷却液化系统、质量流量计、电脑控制程序联动完善的注入系统，便于配合多组分物料与发泡剂精确配比确保工艺稳定。

三、产品性能改性工艺：为保证最终产品能符合原有HCFC发泡产品的性能，在工艺上进行改进，通过添加发泡助剂与CO₂发泡剂混合发泡，以及添加改性剂(包括辅助发泡剂)来实现产品的最终性能。

四、生产工艺和配方控制：通过六组份配料装置、PLC电脑控制，全自动精确控制。

附图说明：

图1为背景技术中的生产流程图，

图2为本发明的生产流程图，

图3为本发明中特定计量系统的结构示意图，

图4为本发明中CO₂注入系统的流程图，

图5为本发明中丁烷注入系统的流程图，

图6为本发明中乙醇注入系统的流程图。

具体实施方式：

参看图2-图6，本具体实施方式采用如下技术方案：它的生产工艺流程为：一、通过六组份失重式加料装置加原料加入双螺杆挤出机，二、通过特定计量系统将丁烷、CO₂、乙醇注入双螺杆挤出机内发泡；三、双螺杆挤出机将发泡的材料挤出给换网机，四、换网机将材料输送给单螺杆挤出机静态混炼，五、单螺杆挤出机将混炼的材料挤到定型模头上，六、通过模温机将定型模头上的泡沫板定型，七、将定型的泡沫板通过整平机整平，八、将整平的泡沫板经大拉机进行拉伸，九、将拉伸的泡沫板经冷却台冷却并输送到冷却台上，十、将冷却的泡沫板通过纵向裁边机、纵向修边机、横向双切切割机、横向修边机进行切割、修边，十一、将切割、修边好的泡沫板进行板面表面处理，十二、将板面表面处理的泡沫板通过输送台输送，并采用自动堆码包装。

所述的特定计量系统包含总控制系统、CO₂注入系统、丁烷注入系统、乙醇注入系统，总控制系统分别与CO₂注入系统、丁烷注入系统、乙醇注入系统连接。

所述的CO₂注入系统的工作流程为：CO₂储槽→专用管道输送→液化装置→增压装置→注入装置→计量控制系统→稳压蓄能器→流量计→进入设备。

所述的丁烷注入系统的工作流程为：丁烷储罐增压→管道→计量系统→蓄能器→流量计→计量控制→进入设备。

所述的乙醇注入系统的工作流程为：乙醇贮罐→管道→增压器→计量系统→蓄能器→流量计→计量控制→进入设备。

本具体实施方式采用丁烷+CO₂+乙醇混合发泡剂，可完全替代HCFC破坏臭氧层类发泡剂。通过工艺和配方改进，所得制品可满足产品和市场要求，具体工艺改造方法如下：

a、导热系数改善：用CO₂发泡的XPS的产品相对于用HCFC发泡剂所生产的XPS产品的导热系数高，选用添加碳氢化合物(丁烷)和乙醇作为辅助发泡剂和CO₂发泡剂混合发泡技术来改善，改善后生产的XPS保温板和用HCFC发泡剂生产的保温板导热系数等同。

b、产品厚度问题：发现用CO₂发泡的XPS的产品厚度大于40mm时还是需要添加部分HCFC，否则会大大降低生产效率，厚度难以达到。针对该问题，对螺杆采取了较大的改进并同时增加辅助设施，调整用碳氢化合物作为辅助发泡剂和CO₂发泡剂混合的比例，能生产出和用HCFC发泡剂生产的相同厚度的产品，从而100％替代了HCFC。

c、阻燃性能：加入碳氢化合物作为辅助发泡剂后XPS的产品的阻燃性能降低，采取了添加阻燃剂和添加提高阻燃剂效能的辅剂，提高了阻燃效果并达到XPS产品的国家标准。

本具体实施方式具有如下有益效果：

一、采用双螺杆-单螺杆串联挤出工艺装备：相比HCFC，CO₂的发气量大，分子量低，CO₂发泡体系的使用量(以重量计)比HCFC少。发泡剂占含量少，原料熔体粘度增加。为了降低熔体粘度，同时又保证更好地冷却熔体，选用双螺杆挤出机为第一挤出机是最佳选择，这样CO₂与原料熔体在一定压力的工艺环境下重复混炼以得到很好的分布性。在此基础上，根据工艺需求改变螺杆推送料结构的设计，以及对挤出机连接部分加强密封性处理。在第二挤出机上增加热交换器。

二、配备专用CO₂计量系统：CO₂的气液相变化特征，若采用常规注入方式很难稳定注入，难以满足发泡工艺；因此需要一套完善的控制注入系统。采用变频注入装置、液化稳压、冷却液化系统、质量流量计、电脑控制程序联动完善的注入系统，便于配合多组分物料与发泡剂精确配比确保工艺稳定。

三、产品性能改性工艺：为保证最终产品能符合原有HCFC发泡产品的性能，在工艺上进行改进，通过添加发泡助剂与CO₂发泡剂混合发泡，以及添加改性剂(包括辅助发泡剂)来实现产品的最终性能。

四、生产工艺和配方控制：通过六组份配料装置、PLC电脑控制，全自动精确控制。

Claims (5)

1.采用CO₂发泡的挤塑聚苯乙烯泡沫板的生产工艺，其特征在于它的生产工艺流程为：(一)、通过六组份失重式加料装置加原料加入双螺杆挤出机，(二)、通过特定计量系统将丁烷、CO₂、乙醇注入双螺杆挤出机内发泡；(三)、双螺杆挤出机将发泡的材料挤出给换网机，(四)、换网机将材料输送给单螺杆挤出机静态混炼，(五)、单螺杆挤出机将混炼的材料挤到定型模头上，(六)、通过模温机将定型模头上的泡沫板定型，(七)、将定型的泡沫板通过整平机整平，(八)、将整平的泡沫板经大拉机进行拉伸，(九)、将拉伸的泡沫板经冷却台冷却并输送到冷却台上，(十)、将冷却的泡沫板通过纵向裁边机、纵向修边机、横向双切切割机、横向修边机进行切割、修边，(十一)、将切割、修边好的泡沫板进行板面表面处理，(十二)、将板面表面处理的泡沫板通过输送台输送，并采用自动堆码包装。

2.根据权利要求1所述的采用CO₂发泡的挤塑聚苯乙烯泡沫板的生产工艺，其特征在于所述的特定计量系统包含总控制系统、CO₂注入系统、丁烷注入系统、乙醇注入系统，总控制系统分别与CO₂注入系统、丁烷注入系统、乙醇注入系统连接。

3.根据权利要求1所述的采用CO₂发泡的挤塑聚苯乙烯泡沫板的生产工艺，其特征在于所述的CO₂注入系统的工作流程为：CO₂储槽→专用管道输送→液化装置→增压装置→注入装置→计量控制系统→稳压蓄能器→流量计→进入设备。

4.根据权利要求1所述的采用CO₂发泡的挤塑聚苯乙烯泡沫板的生产工艺，其特征在于所述的丁烷注入系统的工作流程为：丁烷储罐增压→管道→计量系统→蓄能器→流量计→计量控制→进入设备。

5.根据权利要求1所述的采用CO₂发泡的挤塑聚苯乙烯泡沫板的生产工艺，其特征在于所述的乙醇注入系统的工作流程为：乙醇贮罐→管道→增压器→计量系统→蓄能器→流量计→计量控制→进入设备。