CN112123671A - 一种发泡装置、发泡方法及发泡压力测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于热可膨胀微球发泡设备技术领域，具体涉及一种发泡装置、发泡方法及发泡压力测量方法。发泡装置包括热浴装置、加热仓、压力测量装置和密封体，加热装置上形成带状发泡腔，能够使可膨胀微球及其衍生品在发泡过程中各处受热均匀且受热时间一致，因此发泡结果中发泡微粒分布均匀且完整，发泡方法中提出了一种瞬间发泡的方式，提高了发泡效率并进一步使发泡结果中发泡微粒分布均匀且完整，压力测量方法结合发泡装置提出，能够提高发泡过程中压力测量的效率并降低发泡装置的成本。

Description

一种发泡装置、发泡方法及发泡压力测量方法

技术领域

本发明属于热可膨胀微球发泡设备技术领域，具体涉及一种发泡装置、发泡方法及发泡压力测量方法。

背景技术

热可膨胀微球在现有的技术中是已知的，并在专利US3615972、EP486080、EP566367、EP1067151、ZL201210241564.5、201210109302.3和201280073857.5中详细的描述。热可膨胀微球的形态有干粉、湿浆以及与其它物质混合的多种形式。热可膨胀微球的发泡剂以胶囊的形式包裹在热塑性的壳体中。当温度升高时，由于发泡剂沸点较低，发泡剂气化，内部压力增大，同时温度升高，壳体软化，在内部压力的作用下，微球发泡，通常其直径可增大2～5倍。

微球在受热发泡过程中，随着发泡剂的逐渐气化，在微球发泡达到最大体积的过程中，气体也在发生泄露。当气体泄露过多，发泡剂产生的内压，不足以支撑结构时，微球会发生收缩。而在普通的发泡试管中，由于试管各处受热不均匀，接近管壁处受热多，而中心处受热少，会导致近管壁处发泡的较快，甚至到达收缩阶段，而中心处受热较慢，微球还没有发泡到最大体积。最终会导致外层发的快，内部发的慢，发泡不均匀。而在同一发泡位置，不同粒径的微球的发泡速度和收缩时间也不一致，也会导致发泡的不均匀。

发明内容

为了解决现有技术中可膨胀微球及其衍生品发泡的不均匀的技术问题，现提出一种发泡装置、发泡方法及发泡压力测量方法，采用独特的加热及发泡方式，避免了发泡不均匀、微球黏结的问题。

为了达到上述技术效果，本发明所采用的具体技术方案为：

一种发泡装置，用于可膨胀微球及其衍生品的热浴发泡，包括热浴装置、加热仓、压力测量装置和密封体；

所述加热仓包括依次连接的内壁、底壁和外壁；所述内壁各处厚度均匀，所述外壁各处厚度均匀；所述内壁、底壁和外壁之间形成发泡腔，所述发泡腔远离所述底壁的一端开口；所述发泡腔为带状；

所述密封体用于使所述发泡腔的至少一部分形成密封空间；所述密封空间用于放置所述可膨胀微球及其衍生品；

所述热浴装置用于通过所述内壁和所述外壁热浴加热所述密封空间；

所述压力测量装置用于通过所述密封体测量所述密封空间的压力。

进一步的，所述密封体包括密封片和传力杆；

所述传力杆为刚性杆，一端与所述密封片固定设置，另一端连接所述压力测量装置，用于将所述密封空间的压力传导至所述压力测量装置。

进一步的，在所述密封空间形成后，空间中，所述发泡装置在从所述腔体的开口至所述底壁方向的投影中，所述密封片的投影与所述底壁的投影重合。

进一步的，所述内壁、所述外壁和所述发泡腔均为环带状。

进一步的，所述内壁的内径为30～100mm，厚度为1～3mm；所述外壁的内径为40～120mm，厚度为1～3mm。

进一步的，所述压力测量装置为压力传感器。

进一步的，所述热浴装置为油浴加热器。

本发明同时提出一种基于所述发泡装置的一种发泡方法，包括以下步骤：

S101：将可膨胀微球及其衍生品利用密封体密封至带状的密封空间中；

S102：恒温热浴加热带状密封空间的两个外壁，直至密封空间内的压力不再升高；

S103：快速撤去密封体，使密封空间内的可膨胀微球及其衍生品获得发泡空间；

其中：所述密封空间内的压力通过密封体的力传导测得。

本发明同时提出一种基于所述发泡装置的一种发泡压力测量方法，其特征在于，所述压力测量方法为：

设置与带状发泡腔沿发泡腔开口至发泡腔底部投影面相同的密封片，通过密封片在发泡腔内形成供可膨胀微球及其衍生品受热的密封空间，在密封片上固定设置刚性传力杆，通过测量传力杆远离发泡腔的膨胀力，计算得到密封空间内的压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中发泡装置的结构图；

图2为本发明实施例中加热仓的结构图；

图3为本发明一种对比例发泡结果的电镜观察图；

图4为本发明一种对比例发泡结果的电镜观察图；

图5为本发明一种实施过程发泡结果的电镜观察图；

图6为本发明一种实施过程发泡结果的电镜观察图；

图7为本发明一种实施过程发泡结果的电镜观察图；

图8为本发明一种实施过程发泡结果的电镜观察图；

图9为本发明一种实施过程发泡过程的发泡时间及发泡压力变化图；

图10为本发明一种实施过程发泡过程的发泡时间及发泡压力变化图；

图11为本发明一种实施过程发泡过程的发泡时间及发泡压力变化图；

图12为本发明一种实施过程发泡过程的发泡时间及发泡压力变化图；

其中：1、热浴装置；2、密封空间；3、加热仓；4、密封片；5、传力杆；6、压力测量装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本发明，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

在本发明的一个具体实施方式中，提出一种发泡装置，用于可膨胀微球及其衍生品的热浴发泡，如图1所示，包括热浴装置1、加热仓3、压力测量装置6和密封体；

加热仓3包括依次连接的内壁、底壁和外壁；内壁各处厚度均匀，外壁各处厚度均匀；内壁、底壁和外壁之间形成发泡腔，发泡腔远离底壁的一端开口；发泡腔为带状；

密封体用于使发泡腔的至少一部分形成密封空间2；密封空间2用于放置可膨胀微球及其衍生品；

热浴装置1用于通过内壁和外壁热浴加热密封空间2；

压力测量装置6用于通过密封体测量密封空间2的压力。

在本实施例中，提出一种新型的加热仓3结构，相较于现有的管式加热仓3，区别在于采用带状的加热仓3，能够使可膨胀微球及其衍生品在发泡的过程中各处受热均匀且受热的时间一致，因此避免了通过传统的管式加热仓3发泡过程中存在：由于试管各处受热不均匀，接近管壁处受热多，而中心处受热少，会导致近管壁处发泡的较快，甚至到达收缩阶段，而中心处受热较慢，微球还没有发泡到最大体积。最终会导致外层发的快，内部发的慢，发泡不均匀的问题。

如图2所示，本发明的加热仓3所采用的具体材料为玻璃，形成带状的发泡腔，发泡腔的具体结构在横截面上可以为圆环状、圆弧带状、圆角矩形等一切厚度均匀的发泡腔，从而保证各处受热均匀。在本实施例中，为了节省加工成本，采用两个口径不一致的发泡管套装在一个底壁上制成，即内壁、外壁和发泡腔均为环带状。为了保证底壁的密封性，采用高分子软性材料，或采用与内壁和外壁一体成型的玻璃材质。

在一个实施例中，如图1所示，密封体包括密封片4和传力杆5；

传力杆5为刚性杆，一端与密封片4固定设置，另一端连接压力测量装置6，用于将密封空间2的压力传导至压力测量装置6。

在本实施例中，压力测量装置6采用压力传感器。

在一个实施例中，如图2所示，在密封空间2形成后，空间中，发泡装置在从腔体的开口至底壁方向的投影中，密封片4的投影与底壁的投影重合。在本实施例中，密封片4为圆环片状，能够契合圆环带状的发泡腔，密封密封空间2，使密封空间2内的发泡原料在经过浴热后压力一直上升至理想发泡温度。

在一个实施例中，提出一种效率高易于加工的加热仓3的结构尺寸，内壁的内径为30～100mm，厚度为1～3mm；外壁的内径为30～120mm，厚度为1～3mm。

在一个实施例中，压力测量装置6为压力传感器。

在一个实施例中，如图1所示，热浴装置1为油浴加热器。发泡过程中，加热仓3的下端浸泡在油浴加热器的热油中。

在一个实施例中，提出基于上述实施例发泡装置的一种发泡方法，包括以下步骤：

S101：将可膨胀微球及其衍生品利用密封体密封至带状的密封空间2中；

S102：恒温热浴加热带状密封空间2的两个外壁，直至密封空间2内的压力不再升高；

S103：快速撤去密封体，使密封空间2内的可膨胀微球及其衍生品获得发泡空间；

其中：密封空间2内的压力通过密封体的力传导测得。

在一个实施例中，压力测量方法为：

设置与带状发泡腔沿发泡腔开口至发泡腔底部投影面相同的密封片4，通过密封片4在发泡腔内形成供可膨胀微球及其衍生品受热的密封空间2，在密封片4上固定设置刚性传力杆5，通过测量传力杆5远离发泡腔的膨胀力，计算得到密封空间2内的压力。本实施例的压力测量方法结合发泡装置提出，能够提高发泡过程中压力测量的效率并降低发泡装置的成本。

下面就上述实施例结合两种微球在传统的发泡装置以及本发明提出的发泡装置及方法中的发泡过程的对比状况进行进一步说明：

微球A的起发温度为100℃，微球发到最大的温度为150摄氏度。微球B的起发温度为90℃，微球发到最大的温度为140摄氏度。

过程1：

将2g微球A和0.5g硅油搅拌均匀，放入内径为40mm,外径为50mm的圆环发泡管中。用与压力记录仪连接的带有压力杆的密封盖密封，并放置在130摄氏度的油浴中。当压力不在变化时，撤去压力，使微球发泡。其发泡时间及发泡压力变化图如图9所示，发泡结果的电镜观察图如图5所示。

过程2：

与过程1基本相同，除了将油浴温度变为140摄氏度。其发泡时间及发泡压力变化图如图10所示，发泡结果的电镜观察图如图6所示。

过程3：

与过程1基本相同，除了将油浴温度变为150摄氏度。其发泡时间及发泡压力变化图如图11所示，发泡结果的电镜观察图如图7所示。

过程4：

与过程1基本相同，除了将微球换为微球B。其发泡时间及发泡压力变化图如图12所示，发泡结果的电镜观察图如图8所示。

采用传统发泡装置的对比例1：

将2g微球A和0.5g硅油搅拌均匀，放入内径为40mm,外径为50mm，厚度为2mm的圆环发泡管中。与过程1保持相同的发泡时间后，移走热源。其发泡结果的电镜观察图如图3所示。

采用传统发泡装置的对比例2：

与对比例1基本相同，除了将发泡管换为直径为30mm，厚度为2mm的圆筒式发泡管。其发泡结果的电镜观察图如图4所示。

从图中可以看出：过程1-3中不同温度得到的已发泡微球A的粒径较为均匀且分散较好，同时随着受热温度接近最大发泡温度，微球的粒径也在变大。过程4中的微球B，分散性和粒径的均匀性也同样较好。而在对比例1中，不加压力，有的微球已经到了收缩阶段，有些微球还没有发起来，在对比例2中，采用圆筒式发泡管，受热不均匀，可看到大量的微球已经进入了收缩阶段，且微球黏结在一起，分散性很差。对比例1和对比例2都是因微球发泡时受热不均匀导致的。对比可知，本发明的发泡装置以及发泡方法可以有效改善微球受热不均匀和发泡不同步的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种发泡装置，用于可膨胀微球及其衍生品的热浴发泡，其特征在于：包括热浴装置、加热仓、压力测量装置和密封体；

所述加热仓包括依次连接的内壁、底壁和外壁；所述内壁各处厚度均匀，所述外壁各处厚度均匀；所述内壁、底壁和外壁之间形成发泡腔，所述发泡腔远离所述底壁的一端开口；所述发泡腔为带状；

所述密封体用于使所述发泡腔的至少一部分形成密封空间；所述密封空间用于放置所述可膨胀微球及其衍生品；

所述热浴装置用于通过所述内壁和所述外壁热浴加热所述密封空间；

所述压力测量装置用于通过所述密封体测量所述密封空间的压力。

2.根据权利要求1所述的发泡装置，其特征在于：所述密封体包括密封片和传力杆；

所述传力杆为刚性杆，一端与所述密封片固定设置，另一端连接所述压力测量装置，用于将所述密封空间的压力传导至所述压力测量装置。

3.根据权利要求2所述的发泡装置，其特征在于：在所述密封空间形成后，空间中，所述发泡装置在从所述腔体的开口至所述底壁方向的投影中，所述密封片的投影与所述底壁的投影重合。

4.根据权利要求1所述的发泡装置，其特征在于：所述内壁、所述外壁和所述发泡腔均为环带状。

5.根据权利要求1所述的发泡装置，其特征在于：所述内壁的内径为30-100mm，厚度为1～3mm；所述外壁的内径为40-120mm，厚度为1～3mm。

6.根据权利要求1所述的发泡装置，其特征在于：所述压力测量装置为压力传感器。

7.根据权利要求1所述的发泡装置，其特征在于：所述热浴装置为油浴加热器。

8.基于权利要求1～7之任一项所述的发泡装置的一种发泡方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：将可膨胀微球及其衍生品利用密封体密封至带状的密封空间中；

S102：恒温热浴加热带状密封空间的两个外壁，直至密封空间内的压力不再升高；

S103：快速撤去密封体，使密封空间内的可膨胀微球及其衍生品获得发泡空间；

其中：所述密封空间内的压力通过密封体的力传导测得。

9.基于权利要求1～7之任一项所述的发泡装置的一种发泡压力测量方法，其特征在于，所述压力测量方法为：

设置与带状发泡腔沿发泡腔开口至发泡腔底部投影面相同的密封片，通过密封片在发泡腔内形成供可膨胀微球及其衍生品受热的密封空间，在密封片上固定设置刚性传力杆，通过测量传力杆远离发泡腔的膨胀力，计算得到密封空间内的压力。

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