CN110757713A - 基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺 - Google Patents

基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，它包括以下步骤：步骤A、将橡胶、发泡剂、硫化剂混炼，通过压延机压出宽幅薄橡胶片；步骤B、通过蒸汽散热器对发泡炉内空气进行加热，让炉内温度分布均匀；步骤C、将宽幅薄橡胶片送入发泡炉中进行加热，进料段的红外发热管加热，使表层快速固化定型，在微波加热器波导管上裂缝天线辐射出的馈能微波与发泡炉内热空气共同作用下，使薄橡胶片由内而外均匀升温、硫化发泡；步骤D、发泡完成后，出料。本发明的目的是，提供一种基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，该发泡工艺使宽幅薄橡胶片自内向外加热、发泡，提高劳效，节约能源，保证产品合格率。

Description

基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺
技术领域
本发明属于橡胶发泡技术领域，具体为一种基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺。
背景技术
发泡材料是相对普遍存在的密实材料而言的，其最一般的共同特点是密度小，质量轻，比面积大，比力学性能高，阻尼性能好。由于其优异的物理力学性能以及高的性价比，发泡材料已成为一种优秀的工程材料，具有功能和结构的双重属性，是一类广泛使用而又具有巨大应用潜力的功能结构材料。这类材料的应用涉及航空、航天、原子能、医学、环保、冶金、机械建筑、电化学和石油化工等行业，可用于分离、过滤、布气、消音吸振、包装、屏蔽、隔热、热交换、生物移植、电化学过程等诸多场合，在科学技术研究与国民经济建设中发挥着巨大的作用，并且其作用日益显著。
目前，由于在宽幅薄橡胶片发泡领域(鼠标垫、瑜伽垫、海绵鞋垫等)有生产需求，为了更好的提高宽幅薄橡胶片在线发泡的质量和提高产能，并在清洁能源节能降耗上需创新性研究开发发泡工艺。据相关调查研究，原有发泡技术基本上采用加热空气形成热风循环的方式使得薄橡胶片由外至内加热、发泡，基本加热源通常采用电加热、红外线、导热油、天然气四种，这些方式能耗均较高，而且不环保，成品合格率不高。因此有必要开发一种针对宽幅薄橡胶片的节能型复合发泡工艺。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，该发泡工艺替代原有热源加热方式，使宽幅薄橡胶片自内向外加热、发泡，提高劳效以及节约能源，保证了产品合格率。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，它包括以下步骤：
步骤A、将橡胶、发泡剂、硫化剂混炼均匀，并通过压延机压出成型，得到未硫化发泡的宽幅薄橡胶片；
步骤B、通过蒸汽散热器对发泡炉内空气进行加热，同时采用热风循环系统，使发泡炉内空气循环流动，加热一段时长后，使得发泡炉内温度分布均匀，且基本稳定；
步骤C、将步骤A中制得的宽幅薄橡胶片通过送料装置送入步骤B中的发泡炉中进行加热，发泡炉内进料段的红外发热管加热宽幅薄橡胶片，使其表层快速固化定型，继而宽幅薄橡胶片在微波加热器波导管上裂缝天线辐射出的馈能微波与发泡炉内热空气共同作用下，使薄橡胶片由内而外均匀升温、硫化发泡；
步骤D、宽幅薄橡胶片发泡完成后，出料，冷却固化成发泡橡胶制品。
进一步的，所述步骤A中宽幅薄橡胶片的厚度为1～2mm。
进一步的，所述步骤B中发泡炉内空气温度为130～150℃。
进一步的，所述步骤C中红外发热管加热设定温度为165～175℃，加热时长1.5～2min。
进一步的，所述步骤C中微波加热器加热设定温度为180～200℃，加热时长3.5～4min。
进一步的，所述步骤C中红外发热管沿送料装置移动方向均匀布置在炉内进料段内。
进一步的，所述步骤C中微波加热器沿送料装置移动方向均匀布置在炉内上部。
进一步的，所述发泡炉的进料端与出料端均设有微波抑制器。
进一步的，所述步骤B中采用的蒸汽散热器为蒸汽盘管散热器。
本发明的有益效果：
1、该发泡工艺采用复合加热替代原有热源加热方式，使宽幅薄橡胶片自内向外加热、发泡，提高劳效以及节约能源，保证了产品合格率。
2、本发明步骤C中通过红外发热管使宽幅薄橡胶片表层加热，实现快速固化，使橡胶片由外至内快速升温，有效解决发泡后表面不平整的问题。
3、本发明步骤C中微波加热器波导管上裂缝天线产生的馈能微波均匀辐射在宽幅薄橡胶片上，使宽幅薄橡胶片由内而外均匀升温、硫化发泡，通过微波加热器与热空气共同加热作用，温度均匀性好，使得宽幅薄橡胶片内部均匀发泡，泡孔大小均匀一致，可控性好。
4、本发明步骤B中的蒸汽盘管散热器散热效果好，保证发泡炉内升温快速。
附图说明
图1为本发明工艺布置示意图。
图2为本发明实施例一宽幅薄橡胶片发泡后截面图。
图中所述文字标注表示为：1、宽幅薄橡胶片；2、送料装置；3、红外发热管；4、蒸汽发热管；5、微波发生器；6、蒸汽散热器；7、热风循环系统。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如图1所示，本发明的具体方案为：一种基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，它包括以下几种实施方式：
实施例一
按以下几个步骤进行：
步骤A、将橡胶、发泡剂、硫化剂混炼均匀，并通过压延机压出成型，得到未硫化发泡的宽幅薄橡胶片；
步骤B、采用蒸汽盘管散热器加热发泡炉内空气，加热温度为130℃，其中蒸汽锅炉为蒸汽盘管散热器提供蒸汽源，同时采用热风循环系统，即通过耐高温风机与发泡炉管路连接形成回路，使发泡炉内空气循环流动，加热一段时长后，使得发泡炉内温度分布均匀，且基本稳定；
步骤C、步骤A中制得的长为500mm，宽为300mm，厚为1.3mm，密度为1.1-1.4g/cm3，含水率＜2％的宽幅薄橡胶片通过送料装置送入发泡炉中进行加热，发泡炉内进料段均匀布置的红外发热管加热宽幅薄橡胶片，设定温度为165℃，使其表层快速固化定型，加热时长为1.5min，然后通过均匀布置在炉内上部的微波加热器加热，加热温度为180℃，加热时长为3.5min，进、出料端通过微波抑制器阻止微波溢出发泡炉，宽幅薄橡胶片在微波加热器波导管上裂缝天线辐射出的馈能微波与发泡炉内热空气共同作用下，使薄橡胶片由内而外均匀升温、硫化发泡。
步骤D、宽幅薄橡胶片发泡完成后，出料，冷却固化成发泡橡胶制品。
结果：宽幅薄橡胶片发泡后厚度为3.5mm，发泡倍率为2.7，泡孔分布均匀，泡孔孔径基本一致，橡胶片不粘带发泡效果好，发泡实验成功。
实施例二
按以下几个步骤进行：
步骤A、将橡胶、发泡剂、硫化剂混炼均匀，并通过压延机压出成型，得到未硫化发泡的宽幅薄橡胶片；
步骤B、采用蒸汽盘管散热器加热发泡炉内空气，加热温度为146℃，其中蒸汽锅炉为蒸汽盘管散热器提供蒸汽源，同时采用热风循环系统，即通过耐高温风机与发泡炉管路连接形成回路，使发泡炉内空气循环流动，加热一段时长后，使得发泡炉内温度分布均匀，且基本稳定；
步骤C、步骤A中制得的长为500mm，宽为300mm，厚为1.5mm，密度为1.1-1.4g/cm3，含水率＜2％的宽幅薄橡胶片通过送料装置送入发泡炉中进行加热，发泡炉内进料段均匀布置的红外发热管加热宽幅薄橡胶片，设定温度为170℃，加热时长为1.8min，使其表层快速固化定型，然后通过均匀布置在炉内上部的微波加热器加热，加热温度为195℃，加热时长为3.8min，进、出料端通过微波抑制器阻止微波溢出发泡炉，宽幅薄橡胶片在微波加热器波导管上裂缝天线辐射出的馈能微波与发泡炉内热空气共同作用下，使薄橡胶片由内而外均匀升温、硫化发泡。
步骤D、宽幅薄橡胶片发泡完成后，出料，冷却固化成发泡橡胶制品。
结果：宽幅薄橡胶片发泡后厚度为4mm，发泡倍率为2.66，泡孔分布均匀，泡孔孔径基本一致，橡胶片不粘带发泡效果好，发泡实验成功。
实施例三
按以下几个步骤进行：
步骤A、将橡胶、发泡剂、硫化剂混炼均匀，并通过压延机压出成型，得到未硫化发泡的宽幅薄橡胶片；
步骤B、采用蒸汽盘管散热器加热发泡炉内空气，加热温度为150℃，其中蒸汽锅炉为蒸汽盘管散热器提供蒸汽源，同时采用热风循环系统，即通过耐高温风机与发泡炉管路连接形成回路，使发泡炉内空气循环流动，加热一段时长后，使得发泡炉内温度分布均匀，且基本稳定；
步骤C、步骤A中制得的长为500mm，宽为300mm，厚为1.8mm，密度为1.1-1.4g/cm3，含水率＜2％的宽幅薄橡胶片通过送料装置送入发泡炉中进行加热，发泡炉内进料段均匀布置的红外发热管加热宽幅薄橡胶片，设定温度为175℃，加热时长为2min，使其表层快速固化定型，然后通过均匀布置在炉内上部的微波加热器加热，加热温度为200℃，加热时长为4min，进、出料端通过微波抑制器阻止微波溢出发泡炉，宽幅薄橡胶片在微波加热器波导管上裂缝天线辐射出的馈能微波与发泡炉内热空气共同作用下，使薄橡胶片由内而外均匀升温、硫化发泡。
步骤D、宽幅薄橡胶片发泡完成后，出料，冷却固化成发泡橡胶制品。
结果：宽幅薄橡胶片发泡后厚度为4.3mm，发泡倍率为2.4，泡孔分布均匀，泡孔孔径基本一致，橡胶片不粘带发泡效果好，发泡实验成功。
实施例四
按以下几个步骤进行：
步骤A、将橡胶、发泡剂、硫化剂混炼均匀，并通过压延机压出成型，得到未硫化发泡的宽幅薄橡胶片；
步骤B、采用蒸汽盘管散热器加热发泡炉内空气，加热温度为146℃，其中蒸汽锅炉为蒸汽盘管散热器提供蒸汽源，同时采用热风循环系统，即通过耐高温风机与发泡炉管路连接形成回路，使发泡炉内空气循环流动，加热一段时长后，使得发泡炉内温度分布均匀，且基本稳定；
步骤C、步骤A中制得的长为500mm，宽为300mm，厚为1.3mm，密度为1.1-1.4g/cm3，含水率＜2％的宽幅薄橡胶片通过送料装置送入发泡炉中进行加热，发泡炉内进料段均匀布置的红外发热管加热宽幅薄橡胶片，设定温度为170℃，加热时长为2min，使其表层快速固化定型，然后通过均匀布置在炉内上部的微波加热器加热，加热温度为195℃，加热时长为3min，进、出料端通过微波抑制器阻止微波溢出发泡炉，宽幅薄橡胶片在微波加热器波导管上裂缝天线辐射出的馈能微波与发泡炉内热空气共同作用下，使薄橡胶片由内而外均匀升温、硫化发泡。
步骤D、宽幅薄橡胶片发泡完成后，出料，冷却固化成发泡橡胶制品。
结果：宽幅薄橡胶片发泡后厚度为3.1mm，发泡倍率为2.1，泡孔孔径过小，橡胶片发泡效果不理想，发泡实验失败，薄橡胶片在发泡炉内的加热总时长过短。
本发明中复合工艺的原理如下：
通过红外线发热管使宽幅薄橡胶片表层实现快速固化，橡胶片由外至内快速升温，有效解决橡胶片后续发泡后表面不平整的问题，采用蒸汽盘管形式间接加热炉内空气，使空气温度升高至130-150℃，辅热发泡、硫化，微波加热器波导管上裂缝天线产生的馈能微波均匀辐射在宽幅薄橡胶片上，使宽幅薄橡胶片由内而外均匀升温、硫化发泡，通过微波加热器与热空气共同加热作用，温度均匀性好，使得宽幅薄橡胶片内部均匀发泡，泡孔大小均匀一致，可控性好，另外，替代原有热源加热空气自外向内加热的发泡方式，提高劳效以及节约能源，保证产品合格率的要求。
裂缝天线馈能微波加热机理为：当微波能在波导中传输时，在波导管内壁存在表面电流，如果表面电流被开在波导壁上的裂缝切割，裂缝被激励，对橡胶片定向辐射电磁波，电磁波渗透至橡胶片内部，橡胶片吸收微波后分子产生高频震荡，分子间相互摩擦而迅速生热，升温速度快，温度一致，加热温差可控制在±4℃以内，且受负载的影响小，漏能小、保证安全使用。
按每日10小时生产4800m*1600mm*2mm宽胶片算，各种加热方式能耗、质量分析对比如下表所示：
结论：1、电加热——每日能耗太高，温度均匀性较差，产品质量人为干预因素过多，产品质量稳定性无法保证；2、导热油加热——每日能耗较电加热低29.3％，温度均匀性有所改善，但季节性工艺较多，产品质量人为干预因素过多，天然气锅炉环评问题以及导热油泄露起火等问题较多；3、复合加热——每日能耗最低，温度均匀性好，容易通过温控系统控制，不存在季节性工艺，产品质量人为干预因素较少。以上用电计算都按24小时计算没有避开低峰值均按1元/度计算，如低峰值使用电费价格更便宜，更节能。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤A、将橡胶、发泡剂、硫化剂混炼均匀，并通过压延机压出成型，得到未硫化发泡的宽幅薄橡胶片；
步骤B、通过蒸汽散热器对发泡炉内空气进行加热，同时采用热风循环系统，使发泡炉内空气循环流动，加热一段时长后，使得发泡炉内温度分布均匀，且基本稳定；
步骤C、将步骤A中制得的宽幅薄橡胶片通过送料装置送入步骤B中的发泡炉中进行加热，发泡炉内进料段的红外发热管加热宽幅薄橡胶片，使其表层快速固化定型，继而宽幅薄橡胶片在微波加热器波导管上裂缝天线辐射出的馈能微波与发泡炉内热空气共同作用下，使薄橡胶片由内而外均匀升温、硫化发泡；
步骤D、宽幅薄橡胶片发泡完成后，出料，冷却固化成发泡橡胶制品。
2.根据权利要求1所述的基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，其特征在于，所述步骤A中宽幅薄橡胶片的厚度为1～2mm。
3.根据权利要求1所述的基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，其特征在于，所述步骤B中发泡炉内空气温度为130～150℃。
4.根据权利要求1所述的基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，其特征在于，所述步骤C中红外发热管加热设定温度为165～175℃，加热时长1.5～2min。
5.根据权利要求1或4所述的基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，其特征在于，所述步骤C中微波加热器加热设定温度为180～200℃，加热时长3.5～4min。
6.根据权利要求4所述的基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，其特征在于，所述步骤C中红外发热管沿送料装置移动方向均匀布置在炉内进料段内。
7.根据权利要求5所述的基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，其特征在于，所述步骤C中微波加热器沿送料装置移动方向均匀布置在炉内上部。
8.根据权利要求1所述的基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，其特征在于，所述发泡炉的进料端与出料端均设有微波抑制器。
9.根据权利要求1所述的基于红外、蒸汽、微波复合加热的宽幅薄橡胶片发泡工艺，其特征在于，所述步骤B中采用的蒸汽散热器为蒸汽盘管散热器。
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