CN110815697A - 一种膨胀微球的发泡筛分装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种膨胀微球的发泡筛分装置，其包括：由环形红外加热器和不锈钢金属套环构成的腔体；在所述腔体的上端设置的出料口管道；在所述腔体的下端设置的金属筛网；在所述腔体的侧壁设置的进料装置；和在所述出料口管道上依次连接的集料箱和微负压抽气装置。在使用本发明提供的发泡筛分装置制备膨胀微球时，通过进料装置将微球原料输送到腔体中，在红外加热器照射下开始发泡，开启微负压抽气装置通风使腔体内具有一定风速，此时已膨胀微球会随气流被抽离腔体从而离开加热区，收集在集料箱中，而密度较大的未膨胀微球或膨胀不完全的微球会在腔体内沉降或悬浮，悬浮的微球会继续膨胀至密度降低随后被分离。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种膨胀微球的发泡筛分装置，还涉及所述发泡筛分装置在制备膨胀微球中的用途。
背景技术
未发泡的和已发泡的热塑性微球可以应用在各种领域。例如，干的已发泡的微球可以作为敏化剂应用在乳化炸药中，也可以作为轻质填充物填充在溶剂型油漆、涂料和各种热固性塑料(如人造大理石、聚酯腻子、人工木材)中。湿的已发泡微球，通常以含水悬浮浆形式储存，可以应用在许多产品中，如水性涂料、热敏打印纸、多孔陶瓷和乳化炸药等。
运输已发泡微球往往需要很大的空间，也正是因为这个原因发泡微球最终使用者常常采购未发泡的膨胀微球，现场发泡或者直接将未发泡的膨胀微球加入到生产步骤中用于制备最终产品。
因为完全发泡可热膨胀性微球所需的高温会导致因发泡引起微球的热塑壳体相互粘结而结块的问题，所以需要提供一种用于制备发泡可热膨胀微球的方法和设备，其中发泡程度能够被控制，以便有可能提供不同密度的发泡微球，同时它们简单且仅需要较小空间，相对便宜，并易于被最终用户使用，且由于已发泡微球就地被使用，从而节省运输空间和成本。
许多专利对发泡热塑性膨胀微球方法和装置均有提及。如美国专利US5484815和US7192989阐述了适合膨胀微球干粉发泡的方法和装置。而美国专利US 4513106提出适合微球浆料发泡的方法及装置，其作用原理是向可膨胀微球浆料中引入蒸汽并产生足够的压力加热微球，使其至少有一定的膨胀，然后微膨胀的微球以至少1m/s的速度离开压力区域，由于压力降低使得微球进一步膨胀。虽然US4513106专利提出以浆料形式发泡膨胀微球的方法可以解决直接发泡微球干粉而导致周围粉尘多的现象，但是US4513106专利所述的微球浆料发泡工艺还有待进一步改善。EP0348372公开了一种制备发泡热塑塑料微球的工艺，其中发泡发生于传送带上。所述工艺运行良好，但占用较大空间且较为昂贵。US4722943和US5342689描述了用于发泡微球的方法，其中微球混合有表面阻挡涂层以防止在干燥步骤中结块。但是，加工助剂，如滑石量非常高，而这影响了急冷的可能性。这也在控制微球发泡程度上产生困难。CN1882638B、CN101263183A和CN1729087A描述了用于发泡微球的方法，同样地，其中微球混合有表面阻挡涂层以防止在发泡步骤中结块。同时，其发泡装置制备复杂。
发明内容
为了解决现有技术的上述问题和缺点，本发明的目的是提供一种简单实用且便于操作的用于制备膨胀微球的发泡筛分装置。采用本发明的发泡筛分装置，使得所有微球发泡剂原料都能够充分发泡，已发泡微球在微负压条件下被分离吸出，未发泡微球会充分受热至发泡后再被吸出，可有效防止微球发泡剂发泡程度不够或未发泡的问题，同时微球在发泡过程中部分处于悬浮在空中的状态，避免了相互粘结或结块的现象，提高了产品质量，可连续稳定的获得纯净的已发泡微球，保证生产效率。
本发明是通过以下技术方案体现的：
本发明提供一种膨胀微球的发泡筛分装置，所述装置包括一圆柱形的发泡腔体；所述腔体的壁下段部分为环形红外加热器，上段部分为不锈钢金属套环；所述腔体底部为金属筛网，其用作原料载体和进气装置；所述腔体的顶部设有出料口管道；所述腔体的侧壁连接进料装置，例如螺杆输送进料装置。进一步地，所述出料口管道上设有风量控制装置。进一步的，所述出料口管道连接微负压抽气装置，如风机，使得使密度较小的已膨胀微球可在膨胀腔体中缓慢的上升最终被吸出。进一步的，出料口管道和微负压抽气装置之间设置有用于收集已膨胀微球的集料箱，集料箱内径向设置有滤网，避免已膨胀微球进入微负压抽气装置。
优选地，所述腔体的内部为光滑内壁。
优选地，所述金属筛网为孔径小于20μm的不锈钢筛网。
优选地，所述金属筛网的底部设有振打装置，例如自动振打装置，其每隔30s击打金属筛网一次，可将沉在金属筛网上的未发泡微球击打至悬浮。
优选地，所述出料口管道与腔体圆柱筒的连接处为圆台形收缩段，圆台形的底角为45～60°。出料口管道与腔体通过圆台结构相通，使得管道中气流的面风速经过此结构会被逐渐降低，以达到腔体内部的气流速度缓慢且均匀分布上升的效果。
优选地，所述金属筛网底部设有回收装置，粒径较小且未发泡的微球透过金属筛网被回收装置回收，可得到粒径较小且分布均匀的未发泡微球原料。
优选地，出料口管道上设有多个支管，每个支管上均设有范围不同的风量控制装置。
优选地，风量控制系统可使腔体内的面风速精确到0.1cm/s。
与现有技术相比，本发明技术具有如下的有益效果：
(1)本发明采用微负压抽气装置，使密度较小的已膨胀微球可在膨胀腔体中缓慢的上升最终被吸出，从而充分受热，达到完全膨胀的效果。
(2)本发明可精细调控风速，达到已发泡微球可被较快速的吸出而未发泡微球会停留在腔体的底部或较慢地向上运动，从而有足够的时间使其膨胀最终再被分离出腔体。
(3)本发明采用金属致密筛网作为载体和进气装置，气流穿过金属筛网的小孔变为均匀上升，带动微球颗粒，使微球在体系中具有良好的分散性，可有效降低微球在发泡过程中的粘结现象。
附图说明
图1为根据本发明的一种实施方式的发泡筛分装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
在一个实施方式中，本发明提供如下的膨胀微球的发泡筛分装置，所述装置包括由环形红外加热器1和不锈钢金属套环2构成的腔体10；所述腔体10的上端设置有出料口管道4；所述腔体10的下端设置有金属筛网7；所述腔体10的侧壁设置有进料装置6；在所述出料口管道4上依次连接有集料箱11和微负压抽气装置12。
在使用该实施方式提供的发泡筛分装置制备膨胀微球时，通过进料装置6将微球原料输送到腔体10中，在红外加热器1照射下开始发泡，开启微负压抽气装置12通风使腔体10内具有一定风速，此时已膨胀微球会随气流被抽离腔体10从而离开加热区，进入集料箱11；而密度较大的未膨胀微球或膨胀不完全的微球会在腔体10内沉降或悬浮，悬浮的微球会继续膨胀至密度降低随后被分离。
在另一个实施方式中，本发明提供如下的膨胀微球的发泡筛分装置，所述装置包括一环形红外加热器1和不锈钢金属套环2构成的腔体10；所述腔体10的上端连接圆台形收缩段3和出料口管道4，圆台底角为45～60°，例如60°；所述腔体10的底端设有均匀细密的金属筛网7；所述腔体10的侧壁设有进料装置6，所述进料装置6在侧壁的进料口位于红外加热器1的上端；所述出料口管道4依次连接有集料箱11和微负压抽气装置12；所述出料口管道4上设有多个风量控制装置5；所述金属筛网7的下端设置有振打装置8和细料回收装置9；所述集料箱11的内部径向设置有滤网13；实际应用中，通过调节多个风量控制装置5来调节腔体10中已膨胀微球的上升速度。
在使用该实施方式提供的发泡筛分装置制备膨胀微球时，通过进料装置6将微球原料输送到腔体10中，在红外加热器1照射下开始发泡，开启微负压抽气装置12通风使腔体10内具有一定风速，此时已膨胀微球会随气流被抽离腔体10从而离开加热区，进入集料箱11，同时由于集料箱内滤网13的阻挡，已膨胀微球不会进入微负压抽气装置12；而密度较大的未膨胀微球或膨胀不完全的微球会在腔体10内沉降或悬浮。悬浮的微球会继续膨胀至密度降低随后被分离，沉降的微球在振打装置8的作用下悬浮到空中继续受热膨胀，膨胀至一定程度被分离。
在使用该实施方式提供的发泡筛分装置制备膨胀微球时，通过风量控制装置5来调节风量的大小，从而控制不同性能的微球在体系中的膨胀时间和分离速度：
一、开启进料开关，开启红外加热装置，调节腔体内风量达到5.5cm/s,微球在加热区的逗留时间约为32s，已膨胀微球的粒径为80～100μm，已完全膨胀。
二、开启进料开关，开启红外加热装置，调节腔体内风量达到14.0cm/s，微球在加热区的逗留时间为11s，已膨胀微球的粒径为60～80μm，部分微球未完全膨胀。
三、开启进料开关，开启红外加热装置，调节腔体内风量达到23.0cm/s，微球在加热区的逗留时间约为3s，已膨胀微球的粒径为20～40μm，大部分微球未完全膨胀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定的实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种膨胀微球的发泡筛分装置，其包括：
由环形红外加热器和不锈钢金属套环构成的腔体；
在所述腔体的上端设置的出料口管道；
在所述腔体的下端设置的金属筛网；
在所述腔体的侧壁设置的进料装置；和
在所述出料口管道上依次连接的集料箱和微负压抽气装置。
2.根据权利要求1所述的发泡筛分装置，其特征在于，在所述出料口管道上设置有风量控制装置。
3.根据权利要求1所述的发泡筛分装置，其特征在于，在所述腔体和所述出料口管道之间设置有圆台形收缩段，所述圆台形收缩段的圆台底角为45～60°。
4.根据权利要求1所述的发泡筛分装置，其特征在于，在所述金属筛网的下端设置有振打装置。
5.根据权利要求1所述的发泡筛分装置，其特征在于，在所述金属筛网的下方设置有细料回收装置。
6.根据权利要求1所述的发泡筛分装置，其特征在于，所述金属筛网为孔径小于20μm的不锈钢筛网。
7.根据权利要求1所述的发泡筛分装置，其特征在于，所述进料装置为螺杆输送进料装置。
8.根据权利要求1所述的发泡筛分装置，其特征在于，所述出料口管道上设置有多个支管，每个支管上均设置有风量控制装置。
9.根据权利要求1所述的发泡筛分装置，其特征在于，所述集料箱的内部径向设置有滤网，所述滤网的直径小于已膨胀微球的直径。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的发泡筛分装置在制备膨胀微球中的用途，其特征在于，通过所述进料装置将微球原料输送到所述腔体中，在所述环形红外加热器照射下开始发泡，开启通风使所述腔体内具有一定风速，此时已膨胀微球会随气流被抽离所述腔体从而离开加热区，并收集在所述集料箱中，而密度较大的未膨胀微球或膨胀不完全的微球会在所述腔体内沉降或悬浮，悬浮的微球会继续膨胀至密度降低随后被分离。
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|---|---|---|---|---|
| CN112109267A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-12-22 | 安徽祥欣新材料科技有限公司 | 一种eps预发泡方法 |
| CN113244108A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-08-13 | 胡振华 | 聚合物微球的制备方法以及制备装置 |
| CN115157498A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-11 | 上杭鑫昌龙实业有限公司 | 一种可调控中空树脂微球密度的热膨化系统 |
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