CN109883604A - 一种聚合物发泡珠粒内压估算方法 - Google Patents

一种聚合物发泡珠粒内压估算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚合物发泡珠粒内压估算方法，将珠粒视作均匀的球体结构，尽量简化、模拟实际情况，减小测试误差，从而提供一种简便的方式对珠粒内压进行量化分析来指导成型，而不是仅仅依靠成型调机师傅的经验来调整预压参数。不同种类的发泡珠粒基本可以采用此方法进行测试，而且不受地域和季节的限制。本发明所述方法估算的数据与经验丰富的成型技术师傅预测结果一致，可以用来指导珠粒的成型。

Description

一种聚合物发泡珠粒内压估算方法
技术领域
本发明涉及一种聚合物发泡珠粒内压估算方法。
背景技术
发泡聚丙烯(EPP)或者发泡聚乙烯(EPE)模塑成型时(以EPP为例)，首先要对其进行预压处理，随后在EPP成型机上，当移动模与固定模闭合后，经过预压的EPP珠粒别输送至模腔中，然后从模具上的蒸汽管道通入一定压力的高温蒸汽，使珠粒再次膨胀并熔接为一个整体，此时停止蒸汽通入并卸去模具压力，发泡制品进一步膨胀至充满整个型腔，接着通入冷却水将模腔和发泡制品冷却，待模腔应力下降到一定程度时打开模具，顶杆顶出制件，然后制件被放入烘干房内进一步烘干水分并定型。
目前EPP成型工艺，首先要对其进行预压处理。即，将EPP珠粒吸进预压罐中，然后关闭预压罐，随后往预压罐中通入压缩空气，按照一定的加压程序进行载压。这一程序运行结束后，珠粒内部储存了一定压力的压缩空气；此时，珠粒内部储存的空气压力即被称为珠粒的“内压”，珠粒内压对成型至关重要。内压不足时，成型品收缩严重、尺寸难控制，且外观易出现缺陷影响表观质量；内压较高时，成型需要很高的蒸汽压力，而且需要较长的水冷时间。这不仅造成能耗浪费，还对模具造成较大的损伤，而且成型周期延长，影响生产效率。
另外，不同种类、不同倍率的EPP珠粒成型时，所需要的内压是不同的。并且，珠粒内压对环境敏感，同一预压程序，冬夏季的珠粒内压也差别较大。目前的生产工艺，往往依靠成型技术师傅的经验来对预压参数进行调整，而并没有一个简便的方式对珠粒内压进行量化分析来指导成型。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中珠粒内压没有简便量化分析方法来指导成型的缺陷，提供一种聚合物发泡珠粒内压估算方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种聚合物发泡珠粒内压估算方法，包括以下步骤：
S1：测试环境的温度T(单位为℃)、称量网袋重量m1(单位g)；
S2：将适量聚合物发泡珠粒放入尼龙网袋，封口；
S3：将尼龙网袋放入预压罐中进行预压，预压结束后立即取出尼龙网袋称重，m2(单位g)；
S4：将尼龙网袋放入温度为Td(单位℃)烘箱中烘烤数小时，直至网袋重量恒定为m3(单位g)；
S5：测试尼龙网袋中聚合物发泡珠粒的堆积密度ρ(单位g/L)；测试方法可参考专利CN206450547；
S6：聚合物发泡珠粒内压P估算(单位bar)，P的估算公式如下：
其中，M为空气的平均摩尔质量，取值为28.959；
R为气体常量，取值为8.314J/(mol·K)；
ρ0为聚合物原料的密度，聚丙烯原料的ρ0取值为910g/L，聚乙烯原料的ρ0取值为920g/L，聚苯乙烯原料的ρ0取值为1050g/L。
本发明的聚合物发泡珠粒内压估算方法将珠粒视作均匀的球体结构，堆积紧密。按照等径球体堆积方式，珠粒所占提及占总堆积体积的74.06％，虽然实际生产中，常见的珠粒并非完全规则的球形结构，而是近似球体结构，且发泡珠粒并非大小完全均匀，但是各生产厂家均努力改善工艺，将发泡珠粒尽量做到大小均匀、近似球形结构，因为这对后续成型厂家生产有利(有利于减小珠粒进入模腔产生的阻力)；因此本方法将珠粒简化为球体结构，模拟实际情况，减小测试误差。
即EPP物料的内压P的计算公式为
EPE物料的内压P的计算公式为
进一步的，所述S3中，压入预压罐的空气的温度为室温。
优选的，所述S4中烘箱的温度为50～90℃。
理想气体方程，也称理想气体定律或克拉佩龙方程，描述理想气体状态变化规律。质量m(摩尔质量M)，摩尔质量n的理想气体，其状态参量压强p、体积V和绝对温度T之间的函数关系为：
pV＝mRT/M＝nRT式中，R为气体常量。
对于混合理想气体，其压强p是各组分部分的分压强p1、p2、p3……之和，其物质的量n为各组分物质的量之和，故：
pV＝(p1+p2+p3+……)V＝(n1+n2+n3+……)RT
以上两式是理想气体和混合理想气体的状态方程，可由理想气体严格遵循的气体定律得出，也可根据理想气体的微观模型，由气体动理论导出。其压强为几个大气压以下时，各种实际气体近似遵循理想气体状态方程，压强越低，方程符合性越好，在压强趋于零的极限条件，严格遵循。
本发明所达到的有益效果是：本发明的聚合物发泡珠粒内压估算方法将珠粒视作均匀的球体结构，堆积紧密。按照等径球体堆积方式，珠粒所占提及占总堆积体积的74.06％，从而提供一种简便的方式对珠粒内压进行量化分析来指导成型，而不是仅仅依靠成型调机师傅的经验来调整预压参数，不同种类的发泡珠粒基本可以采用此方法进行测试，而且不受地域和季节的限制。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种聚合物发泡珠粒内压估算方法，包括以下步骤：
S1：测试环境的温度T＝20.3(单位为℃)，压缩空气温度与环境温度相同，称量网袋重量m1＝20.45(单位g)；
S2：将适量聚合物发泡珠粒放入尼龙网袋，封口；
S3：将尼龙网袋放入预压罐中进行预压，预压结束后立即取出尼龙网袋称重，m2＝48.60(单位g)；预压程序：由0bar升到5bar，用时12h；由5bar降至3bar，用时1h；然后压力在3bar保持1h后保压待用；
S4：将尼龙网袋放入温度为Td＝80(单位℃)烘箱中烘烤4小时，直至网袋重量恒定为m3＝46.93(单位g)；
S5：根据CN206450547记载的测试方法测试尼龙网袋中聚合物发泡珠粒的堆积密度ρ＝19.2(单位g/L)；
S6：聚合物发泡珠粒内压P估算(单位bar)：
计算得到，环境温度为20.3℃时，按照上述预压程序进行预压，得到EPP珠粒内压为1.42bar。
覃某为具有20年EPP/EPE珠粒成型经验的成型师傅。根据其丰富的经验，覃师傅对此预压程序得到的EPP珠粒的内压估计值为1.3-1.5bar，与本发明测试方法得到的数据比较吻合。
实施例2
一种聚合物发泡珠粒内压估算方法，包括以下步骤：
S1：测试环境的温度T＝10(单位为℃)，压缩空气温度与环境温度相同，称量网袋重量m1＝20.45(单位g)；
S2：将适量聚合物发泡珠粒放入尼龙网袋，封口；
S3：将尼龙网袋放入预压罐中进行预压，预压结束后立即取出尼龙网袋称重，m2＝43.20(单位g)；预压程序：由0bar升到5bar，用时12h；由5bar降至2.8bar，用时1h；然后压力在2.8bar保持1h后保压待用；
S4：将尼龙网袋放入温度为Td＝60(单位℃)烘箱中烘烤5小时，直至网袋重量恒定为m3＝42.16单位g)；
S5：根据CN206450547记载的测试方法测试尼龙网袋中聚合物发泡珠粒的堆积密度ρ＝20.3单位g/L)；
S6：聚合物发泡珠粒内压P估算(单位bar)：
计算得到，环境温度为10℃时，按照上述预压程序进行预压，得到EPP珠粒内压为1.10bar。
杨某为具有10年EPP/EPE珠粒成型经验的成型师傅。根据其丰富的经验，杨师傅对此预压程序得到的EPE珠粒的内压估计值为0.9-1.2bar，与本发明测试方法得到的数据比较吻合。
由实施例1-2可知，本发明的方法所估算的数据与经验丰富的成型技术师傅的预测结果一致，可以用来指导珠粒的成型。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种聚合物发泡珠粒内压估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：测试环境的温度T(单位为℃)、称量网袋重量m1(单位g)；
S2：将适量聚合物发泡珠粒放入尼龙网袋，封口；
S3：将尼龙网袋放入预压罐中进行预压，预压结束后立即取出尼龙网袋称重，m2(单位g)；
S4：将尼龙网袋放入温度为Td(单位℃)烘箱中烘烤数小时，直至网袋重量恒定为m3(单位g)；
S5：测试尼龙网袋中聚合物发泡珠粒的堆积密度ρ(单位g/L)；
S6：聚合物发泡珠粒内压P估算(单位bar)，P的估算公式如下：
其中，M为空气的平均摩尔质量，取值为28.959；
R为气体常量，取值为8.314J/(mol·K)；
ρ0为聚合物原料的密度，聚丙烯原料的ρ0取值为910g/L，聚乙烯原料的ρ0取值为920g/L。
2.如权利要求1所述的聚合物发泡珠粒内压估算方法，其特征在于，所述S3中，压入预压罐的空气的温度为室温。
3.如权利要求1所述的聚合物发泡珠粒内压估算方法，其特征在于，所述S4中烘箱的温度为50～90℃。
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