CN104708829B - 一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺 - Google Patents
一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于发泡材料制备领域，特别是涉及一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺，生产工艺流程为：配料→失重秤自动喂料→挤出→压延出片→称量→平板硫化机硫化；或者为：配料→失重秤自动喂料→挤出→称量→冷压或冷却→平板硫化机硫化，得到发泡板材，其中：挤出工序采用双螺杆挤出机，机筒上设有侧喂料口用于助剂的喂料。本发明电脑控制生产，可实现连续生产，批次之间不会出现质量波动，品质稳定，与传统工艺比更加节省人力物力。
Description
技术领域
本发明属于发泡材料制备领域，特别是涉及一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺。
背景技术
EVA即乙烯-醋酸乙烯共聚物(也称乙烯-乙酸乙烯共聚物)，是由乙烯(E)和乙酸(VA)共聚而制得，英文名称为Ethylene Vinyl Acetate，简称EVA。EVA发泡板材大量应用于生活中每一个角落，人们的生活已经与EVA制品密不可分了。大体上的应用范围：EVA颜色片材、EVA中底、EVA/PE高发泡、EVA片材、EVA阻燃发泡、EVA玩具礼品、EVA体育用品、EVA各类垫片。
EVA/PE模压发泡，是利用PE泡沫体强韧、挠性好、耐腐等优点作为EVA发泡材料的改性剂，研制的EVA/PE发泡体系，配方材料有EVA、PE、碳酸钙、泡沫回收料、色料、发泡剂、交联剂、分散剂、发泡助剂等，目前国内均使用密炼机、开炼机、出片机、平板硫化机来生产发泡板材，其生产工艺均为：配料——密炼机密炼——开炼机打包——出片机出片——称量——平板硫化机硫化——发泡板材，采用该工艺存在的问题：(1)人工操作密炼机，对操作工的技术操作要求较高，且易出现质量波动；(2)人工操作粉尘大，即影响人身健康，又污染环境；(3)密炼机属于间歇式生产，每次炼1料，一个批次如果10料或50料，就会出现批次内质量不一致；(4)目前出现在开炼机上安装自动打包装置，减少人员，但是产品质量要求较高的，其自动打包出来的物料，无法满足质量要求；(5)开炼机温度控制主要由人工操作阀门控制进汽或进水，无法实现准确的温度控制，容易出现质量波动。
发明内容
针对上述现有EVA/PE模压发泡生产过程中存在的问题，本发明目的是提供一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺，一方面解决操作粉尘大的问题，另一方面保证产品质量稳定性。
为实现本发明的发明目的，发明人提供如下技术方案：
一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺，生产工艺流程为：
配料→失重秤自动喂料→挤出→压延出片→称量→平板硫化机硫化；
或者为：配料→失重秤自动喂料→挤出→称量→冷压或冷却→平板硫化机硫化，得到发泡板材，
其中：挤出工序采用双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机满足以下要求：
双螺杆挤出机的螺杆长径比在44∶1～48∶1之间，双螺杆挤出机的机筒上设有侧喂料口，以机筒整体作为一个单位计算，侧喂料口设在距离口模的1/4至3/8之间的位置，
配料分为四部分，大料、色料、钙粉和助剂，所述的侧喂料口用于助剂的喂料。
作为优选方案，本发明中所述的双螺杆挤出机：侧喂料口后面对应位置的螺杆采用积木式混炼式组合件，可使物料分散均匀。
作为优选方案，本发明中所述的大料为EVA、PE和泡沫回收料，按比例混合均匀后投入失重秤1料仓。
作为优选方案，本发明中所述的色料投入到失重秤2料仓。
作为优选方案，本发明中所述的钙粉是指碳酸钙，投入失重秤3料仓。
作为优选方案，本发明中所述的助剂包括发泡剂、交联剂、分散剂、发泡助剂等，按比例混合均匀后投入失重秤4料仓。
作为优选方案，本发明所述的双螺杆挤出机、失重秤均与电脑连接，技术员通过输入电脑控制生产。
发明人经过不断探索研究，将双螺杆挤出机设备的混炼段拆出，重新调整，延长混炼段，同时采购失重秤，按配方工艺要求和物料的特性，将大料-EVA、PE、泡沫回收料按配方比例配好搅拌均匀后，投入失重秤1料仓，将色料配好并搅拌均匀后投入到失重秤2料仓，将钙粉配好后投入到失重秤3料仓，将发泡剂、交联剂、分散剂、发泡助剂等助剂配好搅拌均匀后投入到失重秤4料仓。其中大料、色料、钙粉3台失重秤向双螺杆挤出机前端喂料，依据双螺杆挤出机单位时间产量，3台失重秤按比例定时、定量进行喂料。由于助剂里有发泡剂、交联剂，如果在双螺杆挤出机前端加入，在双螺杆挤出机塑化段温度过高或受热历程太长，均容易导致发泡剂、交联剂提前分解，所以采取在双螺杆挤出机中间段的位置(塑化段后端)开侧喂料口加入助剂，对该段进行精确温度控制，防止温度升高，避免发泡剂、交联剂提前分解，助剂失重秤4按比例定时定量喂料。双螺杆挤出机口模出来物料成圆形或椭圆形均可，出来物料落入开炼机或压延机进行出片；也可采用挤出口模设计方形，出来物料称重后放入冷压机进行压平并冷却，这样可以不需经过压延机和出片机。如果需要也可以在挤出机口模后面安装压延机和出片机。
发明人按照以下主要工艺参数对双螺杆挤出机进行试验：
实验结果：
实验1：物料提前发泡、交联；
实验2：改变侧喂料口位置，物料提前发泡、交联；
实验3：降低温度，物料出来未发泡，但有一定的交联度，再经过模压发泡，质量达到要求；
实验4：物料出来未发泡、交联，再经过模压发泡，质量达到要求。
发明人经过反复多次试验，最终确认双螺杆挤出机的螺杆长径比在44∶1～48∶1较好，侧喂料口设在距离口模的四分之一到八分之三的位置较好，在侧喂料口后对应位置的螺杆采用积木式混炼式组合件，可使物料分散均匀。
采用发明人改进后的双螺杆挤出机的生产工艺为：
配料→失重秤自动喂料→挤出→压延出片→称量→平板硫化机硫化；
或者为：配料→失重秤自动喂料→挤出→称量→冷压或冷却→平板硫化机硫化，得到发泡板材。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)双螺杆挤出机、失重秤均与电脑连接，技术员通过输入电脑控制生产，现场不需要人员操作设备，节省人力；(2)双螺杆挤出机生产过程中基本上没有粉尘污染，而且双螺杆挤出机的噪音比传统工艺采用的密炼机、开炼机还要小，生产环境干净整洁；(3)本发明可实现连续生产，批次之间不会出现质量波动，品质稳定；(4)双螺杆挤出机生产线占地面积小，生产线也短。(5)生产操作人员减少，提高了该行业的自动化程度；(6)本发明生产中的温度采用电加热、水冷和电器自动化控制方式，快速准确，完全能满足生产工艺温度需求，保证了产品质量稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。若无特别指明，实施例采用的方法为本领域通用技术。
主要原料说明：
色料，采用EVA色母料，生产厂家为福建三弘化工有限公司，
发泡剂，采用偶氮二甲酰胺(即ADC)，福建龙岩化工有限公司，
交联剂，采用过氧化二异丙苯(即DCP)，阿克苏诺贝尔(宁波)有限公司，
分散剂，硬脂酸(即St)，印尼1801，
发泡助剂，采用氧化锌，石家庄高邑昌久锌业有限公司。
实施例1
一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺，工艺的流程为：
配料(EVA 20kg，再生LDPE 80kg，EVA/PE泡沫回收料30kg，色料黑母粒6kg，碳酸钙30kg，发泡剂ADC 5kg，交联剂DCP 0.9kg，分散剂St 2kg，发泡助剂氧化锌5kg)→失重秤自动喂料→挤出→压延出片→称量→平板硫化机硫化，得到EVA/PE发泡板材。
挤出工序中采用双螺杆挤出机，所述的双螺杆挤出机、失重秤均与电脑连接，技术员通过输入电脑工艺参数控制生产过程。
将大料-EVA、PE、泡沫回收料按配方比例配好搅拌均匀后，投入失重秤1料仓，将色料配好并搅拌均匀后投入到失重秤2料仓，将碳酸钙配好后投入到失重秤3料仓，将发泡剂、交联剂、分散剂、发泡助剂等助剂配好搅拌均匀后投入到失重秤4料仓。
双螺杆挤出机的螺杆长径比在44∶1，双螺杆挤出机的机筒上设有侧喂料口，以机筒整体作为一个单位计算，侧喂料口设在距离口模的1/4的位置，侧喂料口后面对应位置的螺杆采用积木式混炼式组合件。其中，大料、色料、碳酸钙的3台失重秤即失重秤1、失重秤2和失重秤3向双螺杆挤出机前端喂料，依据双螺杆挤出机单位时间产量，3台失重秤按比例定时、定量进行喂料。在双螺杆挤出机中间段的位置(混炼段，即均化段前端)开侧喂料口加入助剂，对该段进行精确温度控制，防止温度升高，避免发泡剂、交联剂提前分解，助剂失重秤4按比例定时定量喂料。
双螺杆挤出机主要工艺参数
| 电机转速 | 一区 | 二区 | 三区 | 四区 | 五区 | 六区 | 侧喂料 | 七区 | 八区 | 口模 |
| 200转/min | 90℃ | 90℃ | 90℃ | 90℃ | 85℃ | 85℃ | 喂料 | 85℃ | 85℃ | 0℃ |
将得到的EVA/PE发泡板材进行检测，拉伸强度0.81-0.83Mpa，伸长率171-175％，密度1.32-1.35kg/cm3，外观泡孔结构细密均匀、一批次颜色基本一致无色差。本发明的产品质量与传统工艺生产的符合要求的产品质量相当，且连续生产批次间测试结果波动范围较小，质量稳定。
相同配方，按传统工艺生产的产品，每料之间的测试结果有波动，拉伸强度为0.6-0.9Mpa，伸长率162-179％，密度1.29-1.38kg/cm3，外观泡孔结构有的细密，有的略粗，细密的颜色浅，泡孔略粗的颜色深。
实施例2
一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺，工艺的流程为：
配料(再生LDPE 100kg，EVA/PE泡沫回收料30kg，色料2kg，碳酸钙30kg，发泡剂ADC5kg，交联剂DCP 0.8kg，分散剂St 1kg，发泡助剂氧化锌2.0kg)→失重秤自动喂料→挤出→称量→冷压或冷却→平板硫化机硫化，得到发泡板材。
挤出工序中采用双螺杆挤出机，所述的双螺杆挤出机、失重秤均与电脑连接，技术员通过输入电脑工艺参数控制生产过程。
将大料-EVA、PE、泡沫回收料按配方比例配好搅拌均匀后，投入失重秤1料仓，将色料配好并搅拌均匀后投入到失重秤2料仓，将碳酸钙配好后投入到失重秤3料仓，将发泡剂、交联剂、分散剂、发泡助剂等助剂配好搅拌均匀后投入到失重秤4料仓。
双螺杆挤出机的螺杆长径比在48∶1，双螺杆挤出机的机筒上设有侧喂料口，以机筒整体作为一个单位计算，侧喂料口设在距离口模的3/8的位置，侧喂料口后面对应位置的螺杆采用积木式混炼式组合件。其中，大料、色料、碳酸钙的3台失重秤即失重秤1、失重秤2和失重秤3向双螺杆挤出机前端喂料，依据双螺杆挤出机单位时间产量，3台失重秤按比例定时、定量进行喂料。在双螺杆挤出机中间段的位置(混炼段，即均化段前端)开侧喂料口加入助剂，对该段进行精确温度控制，防止温度升高，避免发泡剂、交联剂提前分解，助剂失重秤4按比例定时定量喂料。
双螺杆挤出机主要工艺参数
| 电机转速 | 一区 | 二区 | 三区 | 四区 | 五区 | 侧喂料 | 六区 | 七区 | 八区 | 口模 |
| 200转/min | 90℃ | 90℃ | 90℃ | 90℃ | 85℃ | 喂料 | 85℃ | 85℃ | 85℃ | 0℃ |
将得到的EVA/PE发泡板材进行检测，拉伸强度1.7Mpa，伸长率152％，密度1.31kg/cm3，外观泡孔结构细密均匀。本发明的产品质量与传统工艺生产的符合要求的产品质量相当，且连续生产批次间质量稳定。
比较例1(传统工艺)
由于密炼机受容积限制，75升密炼机一次投料量一般在75-80kg，所以配方一料也在75-80kg，例如配料(再生LDPE 30kg，EVA/PE泡沫回收料18kg，色料黑母粒3kg，碳酸钙25kg，发泡剂ADC 3kg，交联剂DCP 0.3kg，分散剂St 0.6kg，发泡助剂氧化锌0.8kg)，生产工艺流程：配料→投料→密炼→开炼→出片→称量→硫化。主要操作工艺及参数如下：
(1)、将再生LDPE、回收料、钙粉、色料一起投入密炼机进行密炼，温度上升到115℃左右，物料接近熔化，人工清扫，然后加入助剂(发泡剂、交联剂、分散剂、氧化锌)，密炼2-3分钟，温度控制在125-135℃，然后清扫出料。出料后再进行下一料生产。
(2)、密炼机出来的物料到开炼机进行打薄包，温度95-100℃，由人工方式调节控制温度，打包厚度0.7-1.0mm，也是由人工调节控制厚度，第一台完成打包后投入到第二台再打一次薄包，然后投入到第三台出片；
(3)出片：从第三台开炼机出片牵引到出片机上，出片机辊筒内通水，对物料片进行冷却，裁断，人工检片，然后按要求重量称量；
(4)将称量好的物料，依次装入硫化机各层模具内腔，开机合模，开始加热硫化发泡，硫化温度一般依据产品配方要求在170-180℃之间，硫化时间依据模具厚度而定。
一般客户需求量都在300kg以上，按密炼机生产方式，就要配料4料，密炼、开炼工艺温度时间操作都是由人工控制，每个人的操作都有差异，同一台密炼机，不同班组人员操作，产品质量也有差异，特别是容易产生颜色差异，导致一个批次容易出现质量差异。
工业实用性
本发明的挤出机连续生产工艺：依据客户需求量按配方比例一次性配好物料，然后采用失重秤连续喂料，挤出机一次性连续生产一个品种，喂料速度、喂料量、挤出机速度、温度均由设备自动控制，压延机设定厚度、温度、速度后就不需要人工进行操作，后面出片机相同。这样，一批次生产工艺一致，产品质量一致。
按上述传统工艺连续生产，发现批次之间出现了质量波动。与本发明相比，传统工艺采用的密炼机、开炼机的噪音比双螺杆挤出机大，生产线比较长，占地大，人工操作依赖性高。
Claims (5)
1.一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺，其特征在于所述生产工艺的流程为：
配料→失重秤自动喂料→挤出→压延出片→称量→平板硫化机硫化；
或者为：配料→失重秤自动喂料→挤出→称量→冷压或冷却→平板硫化机硫化，得到发泡板材，
其中：挤出工序采用双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机满足以下要求：
双螺杆挤出机的螺杆长径比在44∶1～48∶1之间，双螺杆挤出机的机筒上设有侧喂料口，以机筒整体作为一个单位计算，侧喂料口设在距离口模的1/4至3/8之间的位置，侧喂料口后面对应位置的螺杆采用积木式混炼式组合件，
配料分为四部分，大料、色料、钙粉和助剂，所述的侧喂料口用于助剂的喂料，
所述的双螺杆挤出机、失重秤均与电脑连接，技术员通过输入电脑控制生产。
2.根据权利要求1所述的一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺，其特征在于，所述的大料为EVA、PE和泡沫回收料，按比例混合均匀后投入失重秤1料仓。
3.根据权利要求1所述的一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺，其特征在于，所述的色料投入到失重秤2料仓。
4.根据权利要求1所述的一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺，其特征在于，所述的钙粉是指碳酸钙，投入失重秤3料仓。
5.根据权利要求1所述的一种智能化无人操作交联发泡物料配混生产工艺，其特征在于，所述的助剂包括发泡剂、交联剂、分散剂、发泡助剂，按比例混合均匀后投入失重秤4料仓。
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Denomination of invention: A kind of intelligent and unmanned mixing production process of cross-linked foaming materials Effective date of registration: 20230128 Granted publication date: 20170405 Pledgee: Zhejiang Yiwu Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: YIWU DASHENG RUBBER AND PLASTIC PRODUCTS CO.,LTD. Registration number: Y2023330000240 |