CN112109267A - 一种eps预发泡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种EPS预发泡方法，采用连续发泡分选装置进行蒸汽连续发泡、层流风分选、间歇气流分选等步骤，本发明可高效连续进行预发泡操作生产预胀物颗粒成品，在连续预发泡过程中不断收集分离合格的预胀物颗粒，降低预胀物颗粒成品的密度梯度，采用本发明制备的预胀物颗粒比重均匀，过大或过小的比重颗粒占比较小。通过层流风的高度和流速对预胀物进行筛选，解决了连续预发泡时，不同颗粒大小的珠粒在相同时间内发泡比重不同的缺点。间歇性的喷射空气风选，有效分离并去除了容重过小的预胀物或碎屑，同时提高了分选的精度，防止分选过程中将合格预胀物误除。挡板的加入可防止EPS珠粒在弹跳过程中进入过渡方管中。

Description

一种EPS预发泡方法
技术领域
本发明涉及可发性聚苯乙烯制备领域，特别涉及一种EPS预发泡方法。
背景技术
由可发性聚苯乙烯(EPS)珠粒产品制造发泡制品的工艺过程，通常分为预发泡、熟化与模塑三个过程。预发泡过程是指先将珠粒产品加热使其膨胀到一定程度，以便模塑时制品密度能够有较大幅度的降低，并减小产品内部的密度变化梯度。一般是将含有发泡剂的混合物加热至玻璃化转变温度以上。经过预发泡处理的物料仍旧为颗粒状，但其体积却比之前大几十倍，一般称作预胀物。制造密度0.1g/cm3以上的泡沫制品时，可用珠状物直接模塑，略去预发泡和熟化两个过程。预发泡有间歇法与连续法。加热设备采用红外灯、水浴或蒸汽加热器。
在工业上多采用连续法，其主要设备为连续蒸汽预发泡机[罗玲玲.可发性聚苯乙烯的制备及性能研究[D].北京化工大学,2010.]。预发泡过程为将粒料经进料器连续送入筒体内，珠粒受热膨胀，在搅拌作用下，因密度不同，重的在下，轻的在上。容器底部珠粒会随着进料推动上层珠粒，沿筒壁升至出料口，再通过离心力推入风管并进入吹干器。预发泡温度通常在90-105℃。预发泡容重是根据筒内温度、出料口高度和进料量三者配合来控制。温度高，出料口位置高，进料量小，预发珠粒容重就小，最大发泡倍率为80以上。
蒸汽预发泡过程虽然工艺简单，但仍存在以下缺点：(1)制品不能一次发泡到较小密度；(2)珠粒粒径尺寸不均，无法在工艺上实现珠粒在发泡机内停留不同时间，导致制品中产生很大的密度梯度。而不同密度的预胀物对后续的发泡模塑过程影响较大，极易导致泡沫成品密度不均匀，影响强度或塑形。(3)搅拌过程中易损伤珠粒，导致碎屑较多，且破碎后的珠粒相同发泡时间下比重更小，导致产物密度不均。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：解决现有的连续蒸汽预发泡工艺中由于珠粒粒径尺寸不均导致的预胀物密度不均的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：
一种EPS预发泡方法，具体步骤如下：
(1)将EPS珠粒连续供料进入连续发泡分选装置的发泡室内，自下而上通入高温干燥蒸汽，在蒸汽的作用下，EPS珠粒在发泡室内随机碰撞跳动并同时进行预发泡过程；
(2)预发泡过程连续进行一段时间后，部分EPS珠粒体积增大，发泡假比重减小得预胀物，预胀物在蒸汽推动下逐渐位于发泡室的上部或顶部，未完成发泡的EPS珠粒位于发泡室中下部继续进行预发泡；
(3)向发泡室顶部通入横向的层流风，通过层流风将预胀物带入连续发泡分选装置的分选室内；
(4)分选室内间歇性通入自下而上的气流，通过气流将预胀物中比重过小的不合格品或碎屑扬起并分离去除，收集分选室底部沉积的比重均匀、密度梯度小的预胀物即得预发泡EPS。
优选地，所述高温干燥蒸汽的压力为0.9～1.2kg/cm2，蒸汽温度为95～102℃。
优选地，所述连续发泡分选装置包括发泡箱体，所述发泡箱体内设有中隔板，所述发泡箱体通过中隔板分隔为顶部连通的发泡室和分选室，所述发泡室的顶部外侧设有层流风机，发泡室的底部均匀设有若干蒸汽喷孔，发泡室底面设有蒸汽发生器，所述蒸汽发生器通过蒸汽喷孔将蒸汽注入发泡室内，所述发泡室的中下部设有进料管，所述进料管设于蒸汽喷孔的上方，所述发泡室和分选室的连通部上设有过渡方管，所述过渡方管的上端口设于中隔板顶端并与层流风机对应设置，下端口设于分选室的中下部，所述分选室的顶部连通有收集罩，所述收集罩上端连通有负压风机，分选室的底部为楔形并均匀设有若干空气喷孔，分选室底面设有喷气装置，所述喷气装置通过空气喷孔自下而上向分选室内喷射空气，分选室底部的高处设于过渡方管的下方，分选室底部的低处设有出料口，所述出料口设于发泡箱体的外侧。
优选地，所述发泡室内设有半幅封隔的挡板，所述挡板设于中隔板和发泡箱体的内壁上，所述进料管设于挡板下方。
优选地，所述空气喷孔内间歇性地喷射60～80℃的热空气，喷射时间为2～5s，间隔时间为1～10s。
优选地，所述层流风的初速度为5～10m/s，层流风的高度不超过发泡室高度的1/10。
本发明获得的有益效果：
本发明可高效连续进行预发泡操作生产预胀物颗粒成品，在连续预发泡过程中不断收集分离合格的预胀物颗粒，降低预胀物颗粒成品的密度梯度，采用本发明制备的预胀物颗粒比重均匀，过大或过小的比重颗粒占比较小。通过层流风的高度和流速对预胀物进行筛选，解决了连续预发泡时，不同颗粒大小的珠粒在相同时间内发泡比重不同的缺点。间歇性的喷射空气风选，有效分离并去除了容重过小的预胀物或碎屑，同时提高了分选的精度，防止分选过程中将合格预胀物误除。挡板的加入可防止EPS珠粒在弹跳过程中进入过渡方管中。
附图说明
图1为连续发泡分选装置的整体结构示意图；
图2为连续发泡分选装置的俯视图；
图3为图2中A向剖视图；
图4为连续发泡分选装置的侧视图；
图5为图4中B向剖视图；
其中，1-发泡箱体，11-挡板，12-过渡方管，13-中隔板，2-层流风机，3-进料管，4-出料口，5-喷气装置，51-空气喷孔，6-蒸汽发生器，61-蒸汽喷孔，7-收集罩，71-负压风机，8-分选室，9-发泡室。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1：按如下方法进行EPS预发泡：
(1)将EPS珠粒连续供料进入连续发泡分选装置的发泡室9内，自下而上通入蒸汽压力为1.2kg/cm2，蒸汽温度为102℃的高温干燥蒸汽，在蒸汽的作用下，EPS珠粒在发泡室内随机碰撞跳动并同时进行预发泡过程；气流提供的搅拌混匀作用有效避免了机械搅拌带来的剪切作用，避免EPS珠粒在预发泡的搅拌过程中破碎。
(2)预发泡过程连续进行一段时间后，部分EPS珠粒体积增大，发泡假比重减小得预胀物，预胀物在蒸汽推动下逐渐位于发泡室的上部或顶部，未完成发泡的EPS珠粒位于发泡室中下部继续进行预发泡；
(3)通过层流风机2向发泡室9顶部通入横向的层流风，通过层流风将预胀物带入连续发泡分选装置的分选室8内；层流风的初速度为20m/s，层流风的高度为发泡室高度的1/10。可通过调节层流风的流速和高度来控制需要选取的发泡倍率合格的预胀物，当目的发泡假比重较小时，流速减小，高度调高，当发泡假比重较大时，流速增大，高度调低，这样配合蒸汽参数可以有效连续收集合格的预胀物，但预胀物中会包含小于合格比重的预胀物或碎屑，就需要进一步分选去除。预胀物的目的容重为20g/L。
(4)分选室内通过空气喷孔51间歇性地自下而上喷射80℃的热空气，喷射时间为5s，间隔时间为10s，喷射初速度为5m/s。通过气流将预胀物中比重过小的不合格品或碎屑扬起并分离去除，收集分选室底部沉积的比重均匀、密度梯度小的预胀物即得预发泡EPS。热空气可以防止预胀物在快速冷却后塌陷皱缩。
本实施例中采用的连续发泡分选装置如图1～5所示，包括发泡箱体1，所述发泡箱体1内设有中隔板13，所述发泡箱体1通过中隔板13分隔为顶部连通的发泡室9和分选室8，所述发泡室9的顶部外侧设有层流风机2，发泡室9的底部均匀设有若干蒸汽喷孔61，发泡室9底面设有蒸汽发生器6，所述蒸汽发生器6通过蒸汽喷孔61将蒸汽注入发泡室9内，所述发泡室9的中下部设有进料管3，所述进料管3设于蒸汽喷孔61的上方，所述发泡室9和分选室8的连通部上设有过渡方管12，所述过渡方管12的上端口设于中隔板13顶端并与层流风机2对应设置，下端口设于分选室8的中下部，所述分选室8的顶部连通有收集罩7，所述收集罩7上端连通有负压风机71，分选室8的底部为楔形并均匀设有若干空气喷孔51，分选室8底面设有喷气装置5，所述喷气装置5通过空气喷孔51自下而上向分选室8内喷射空气，分选室8底部的高处设于过渡方管12的下方，分选室8底部的低处设有出料口4，所述出料口4设于发泡箱体1的外侧。本实施例中连续发泡分选装置高3m，宽3m，长7米。
上述连续发泡分选装置的发泡室9内设有半幅封隔的挡板11，所述挡板11设于中隔板13和发泡箱体1的内壁上，所述进料管3设于挡板11下方。挡板的加入可防止EPS珠粒在弹跳过程中进入过渡方管中。
实施例2：其余均与实施例1相同，不同之处在于：
(1)将EPS珠粒连续供料进入连续发泡分选装置的发泡室9内，自下而上通入蒸汽压力为0.9kg/cm2，蒸汽温度为95℃的高温干燥蒸汽，在蒸汽的作用下，EPS珠粒在发泡室内随机碰撞跳动并同时进行预发泡过程；
(2)预发泡过程连续进行一段时间后，部分EPS珠粒体积增大，发泡假比重减小得预胀物，预胀物在蒸汽推动下逐渐位于发泡室的上部或顶部，未完成发泡的EPS珠粒位于发泡室中下部继续进行预发泡；
(3)通过层流风机2向发泡室9顶部通入横向的层流风，通过层流风将预胀物带入连续发泡分选装置的分选室8内；层流风的初速度为2m/s，层流风的高度为发泡室高度的1/15。预胀物的目的容重为15g/L。
(4)分选室内通过空气喷孔51间歇性地自下而上喷射60℃的热空气，喷射时间为2s，间隔时间为1s。通过气流将预胀物中比重过小的不合格品或碎屑扬起并分离去除，收集分选室底部沉积的比重均匀、密度梯度小的预胀物即得预发泡EPS。
实施例3：其余均与实施例2相同，不同之处在于：
(1)将EPS珠粒连续供料进入连续发泡分选装置的发泡室9内，自下而上通入蒸汽压力为1.05kg/cm2，蒸汽温度为99℃的高温干燥蒸汽，在蒸汽的作用下，EPS珠粒在发泡室内随机碰撞跳动并同时进行预发泡过程；
(2)预发泡过程连续进行一段时间后，部分EPS珠粒体积增大，发泡假比重减小得预胀物，预胀物在蒸汽推动下逐渐位于发泡室的上部或顶部，未完成发泡的EPS珠粒位于发泡室中下部继续进行预发泡；
(3)通过层流风机2向发泡室9顶部通入横向的层流风，通过层流风将预胀物带入连续发泡分选装置的分选室8内；层流风的初速度为11m/s，层流风的高度为发泡室高度的1/20。预胀物的目的容重为17g/L。
(4)分选室内通过空气喷孔51间歇性地自下而上喷射70℃的热空气，喷射时间为3.5s，间隔时间为5.5s。通过气流将预胀物中比重过小的不合格品或碎屑扬起并分离去除，收集分选室底部沉积的比重均匀、密度梯度小的预胀物即得预发泡EPS。
对照实施例1：其余均与实施例3相同，不同之处在于步骤(4)中不采用间歇喷射气流进行分选，采用连续喷射气流进行分选。
对照实施例2：其余均与实施例1相同，不同之处在于未添加挡板。
对照实施例3：采用连续蒸汽预发泡机进行常规预发泡操作，预胀物的目的容重为17g/L。
在实施例1～3及对照实施例1～3中制备获得的预胀物中分别少量、多点取样测定样本容重，样本数均为100，测定结果以平均值±SD值的方式表示，结果如下：
表1预胀物多样本容重测定结果
组别 容重(g/L)
实施例1 19.77±1.41
实施例2 15.39±1.14
实施例3 16.93±0.92
对照实施例1 17.11±1.02
对照实施例2 23.14±3.53
对照实施例3 18.14±5.73
表1结果显示，实施例1～3制备的预胀物较对照实施例2和3，其容重均值与目的容重更为接近，且SD值更小，说明样本的容重跨度更小，密度更为均匀，预胀物中过大或过小容重的预胀物或碎屑比例更小。对照实施例2主要是由于缺少挡板的半阻隔作用，部分大容重的EPS珠粒弹跳后进入过渡方管，而后续的分选仅能去除容重过小的部分，从而大幅提高了预胀物的容重均值和SD值，密度分布不均匀。对照实施例3采用常规的连续蒸汽预发泡机进行预发泡操作，如背景技术中所述，其预胀物容重均值及密度梯度均较大。
对照实施例1虽然与实施例3的容重测定结果极为接近，但分选过程中的误选率更高，即有部分合格的预胀物颗粒被连续的喷射气流上推进入收集罩中，进而被抽出，因此预胀物的得率受到影响。而间歇性的喷射气流进行分选则不会出现上述情况，因为较小容重的预胀物或碎屑较合格品更为缓落，在一次次的不连续的喷射过程后，被逐渐推高至收集罩中，继而被去除，而容重合格品则会下沉累积出料，这种方法可以高效的进行分选工作。
综上所述，本发明可高效连续进行预发泡操作生产预胀物颗粒成品，在连续预发泡过程中不断收集分离合格的预胀物颗粒，降低预胀物颗粒成品的密度梯度，采用本发明制备的预胀物颗粒比重均匀，过大或过小的比重颗粒占比较小。通过层流风的高度和流速对预胀物进行筛选，解决了连续预发泡时，不同颗粒大小的珠粒在相同时间内发泡比重不同的缺点。间歇性的喷射空气风选，有效分离并去除了容重过小的预胀物或碎屑，同时提高了分选的精度，防止分选过程中将合格预胀物误除。挡板的加入可防止EPS珠粒在弹跳过程中进入过渡方管中。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种EPS预发泡方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将EPS珠粒连续供料进入连续发泡分选装置的发泡室内，自下而上通入高温干燥蒸汽，在蒸汽的作用下，EPS珠粒在发泡室内随机碰撞跳动并同时进行预发泡过程；
(2)预发泡过程连续进行一段时间后，部分EPS珠粒体积增大，发泡假比重减小得预胀物，预胀物在蒸汽推动下逐渐位于发泡室的上部或顶部，未完成发泡的EPS珠粒位于发泡室中下部继续进行预发泡；
(3)向发泡室顶部通入横向的层流风，通过层流风将预胀物带入连续发泡分选装置的分选室内；
(4)分选室内间歇性通入自下而上的气流，通过气流将预胀物中比重过小的不合格品或碎屑扬起并分离去除，收集分选室底部沉积的比重均匀、密度梯度小的预胀物即得预发泡EPS。
2.根据权利要求1中所述的一种EPS预发泡方法，其特征在于：所述高温干燥蒸汽的压力为0.9～1.2kg/cm2，蒸汽温度为95～102℃。
3.根据权利要求1或2中所述的一种EPS预发泡方法，其特征在于：所述连续发泡分选装置包括发泡箱体(1)，所述发泡箱体(1)内设有中隔板(13)，所述发泡箱体(1)通过中隔板(13)分隔为顶部连通的发泡室(9)和分选室(8)，所述发泡室(9)的顶部外侧设有层流风机(2)，发泡室(9)的底部均匀设有若干蒸汽喷孔(61)，发泡室(9)底面设有蒸汽发生器(6)，所述蒸汽发生器(6)通过蒸汽喷孔(61)将蒸汽注入发泡室(9)内，所述发泡室(9)的中下部设有进料管(3)，所述进料管(3)设于蒸汽喷孔(61)的上方，所述发泡室(9)和分选室(8)的连通部上设有过渡方管(12)，所述过渡方管(12)的上端口设于中隔板(13)顶端并与层流风机(2)对应设置，下端口设于分选室(8)的中下部，所述分选室(8)的顶部连通有收集罩(7)，所述收集罩(7)上端连通有负压风机(71)，分选室(8)的底部为楔形并均匀设有若干空气喷孔(51)，分选室(8)底面设有喷气装置(5)，所述喷气装置(5)通过空气喷孔(51)自下而上向分选室(8)内喷射空气，分选室(8)底部的高处设于过渡方管(12)的下方，分选室(8)底部的低处设有出料口(4)，所述出料口(4)设于发泡箱体(1)的外侧。
4.根据权利要求3中所述的一种EPS预发泡方法，其特征在于：所述发泡室(9)内设有半幅封隔的挡板(11)，所述挡板(11)设于中隔板(13)和发泡箱体(1)的内壁上，所述进料管(3)设于挡板(11)下方。
5.根据权利要求4中所述EPS预发泡方法，其特征在于：所述空气喷孔(51)内间歇性地喷射60～80℃的热空气，喷射时间为2～5s，间隔时间为1～10s。
6.根据权利要求5中所述的一种EPS预发泡方法，其特征在于：所述层流风的初速度为2～20m/s，层流风的高度不超过发泡室高度的1/10，所述步骤(1)中连续供料的量以。
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