CN113183389A - 一种具备监控报警功能的发泡炉及发泡工艺 - Google Patents

Abstract

一种具备监控报警功能的发泡炉，包括垂直发泡炉、水平设置在所述垂直发泡炉顶部的水平预热炉、用于输送待发泡片材并对已完成发泡的片材进行收卷的传送装置以及用以支撑整个发泡炉的支架，所述的垂直发泡炉包括高度依次下降的第一加热区、第二加热区以及冷却区，所述的传送装置包括放卷辊、冷却牵引辊、用于输送或压平的纠偏辊、设置于所述第二加热区中的展开辊以及收卷辊，所述垂直发泡炉中设置有监控装置。本发明通过监控装置对片材的发泡过程进行监控，减轻了工作人员的工作强度，解放了部分工人，降低了生产的人工成本，同时还提升了产品在厚度、宽度等方面的品质。

Description

一种具备监控报警功能的发泡炉及发泡工艺

技术领域

本发明涉及发泡炉技术领域，尤其涉及一种具备监控报警功能的发泡炉及发泡工艺。

背景技术

目前交联聚烯烃发泡工艺主要包括：1、将聚烯烃原料及各种助剂进行捏合、造粒，2、加入挤出机进行塑化，得到各组分混合均匀的聚烯烃母片，3、通过发泡炉进行发泡。现在通用的发泡炉主要有两种，一种是以水平炉为预热段和发泡段，一种是让发泡母片首先通过一段水平炉，然后在垂直炉中进行发泡。在第二种方式中，水平炉主要提供聚烯烃母片的预热，通过不同温度的区间加热以后，使到达垂直炉的聚烯烃母片具有一定的温度，有利于发泡的进行，提高发泡质量。垂直炉是聚烯烃母片发泡段，是主要的发泡完成工位。聚烯烃母片进入垂直炉后，在高温作用下发泡剂发生分解，气泡分散于母片内形成泡孔。这类发泡炉通常需要人员在垂直发泡炉的下方炉口观察并调整发泡区的片材的扭曲、褶皱情况，避免片材发泡成为不合格的发泡片材，然而由于发泡炉的温度很高，不便于工作人员的观察。

比如专利申请号为CN201811390948.7的中国专利，公布了一种立式发泡设备，包括炉体、设置于所述炉体内的加热场、以及用于将待发泡片材送入所述炉体进行发泡并对完成发泡的片材进行收卷的辊组；所述炉体依次包括水平预热炉和垂直发泡炉，所述垂直发泡炉高6-10m，且所述垂直发泡炉包括与所述水平预热炉出料端连接的第一发泡段，所述加热场包括设置于所述第一发泡段的高温加热场。这种发泡炉在生产过程中便需要人工去观察发泡炉内发泡区的发泡情况，由于人不可能时时刻刻盯着所述的发泡区的状况以及人眼的误差，这边会导致片材发泡的偏离市场要求，进而难以制成合格的产品。

发明内容

为了解决上述技术方案中存在的技术问题，本发明提供了一种具备监控报警功能的发泡炉及发泡工艺。

本发明的具体技术方案如下：一种具备监控报警功能的发泡炉，包括垂直发泡炉、设置在所述垂直发泡炉顶部的水平预热炉、用于输送片状连续型工件进出所述水平预热炉和垂直发泡炉的传送装置，所述的垂直发泡炉的炉内空间包括从上至下依次设置的第一加热区、第二加热区以及冷却区，所述的传送装置包括传入段、炉内水平传送段、炉内竖直传送段和传出段，传入段包括放卷辊和导向辊，炉内水平传送段包括设置在水平预热炉内的水平传送机构，炉内竖直传送段包括设置在垂直发泡炉内的展开辊，传出段包括设置在垂直发泡炉下方的冷却牵引辊、纠偏辊组和收卷辊；其特征在于：

所述垂直发泡炉应用有监控系统，所述的监控系统包括：

信息获取模块，用于监视所述第二加热区的片状连续型工件，并将此处的影像信息传输给分析模块；

分析模块，对来自所述信息获取模块的影像信息进行处理，获取所述第二加热区的片状连续型工件的厚度、宽度和传输速度数据，并将获得的厚度、宽度、传输速度数据传输给判断模块；

判断模块，用于判断片状连续型工件的厚度、宽度和传输速度数据是否超出预设阈值，当其中一项或多项超出阈值时，将信号传给报警模块；

报警模块，接收来自判断模块的信号，并发出警报。

现有技术中，使用竖直式的发泡炉对高分子材料进行发泡，由于重力及摩擦力的影响会使得片材在之后的发泡过程中不按照我们预设方向进行，故而需要工作人员不时的向上观察，观察所述发泡片材的发泡情况，具体包括片材的褶皱情况、宽度、厚度等，但是由于人眼的局限性，在宽度、厚度等方面生产出来的发泡片往往会出现厚度、宽度不一致的情况；故而即便安排人手进行这项工作，也不能取得很好的效果。

在本技术方案中，所述的信息获取模块具体为一个用于监控所述展开辊处的发泡片材的展辊监控摄像头和一个用于监控所述纠偏辊处发泡片材的工况监控摄像头，对这两处的图像进行实时反馈，再通过分析模块分析得到发泡片材的宽度、厚度、传输速率等信息，判断模块将这些数据与工人预设的阈值区间进行比较并根据比较结果进行反馈，然后由报警模块在上述参数偏离阈值的情况下进行报警，最后由工作人员根据报警内容对所述展开辊的间距、展开辊的速度、冷却牵引辊的转速以及所述第二加热区的温度中的一项或多项进行调节，使片材发泡回到我们预设的“轨迹”上来，这种调节方式采用电脑分析数据在对产品质量的把控上比人眼观察的更准确；通过上述设置解放了工人，由原来的一人负责一条生产线的生产模式改变成一人监管十多条生产线的模式，降低了生产的人工成本，同时还减轻了工作人员的工作强度；而工况监控摄像头则用于监控纠偏辊处的片材输送情况，避免有异物落在片材上以及片材在收卷时偏移而发生褶皱；其中第一加热区、第二加热区以及冷却区的高度范围分别为9~10m、5.8~9m、1.9~5.8m。

优选地，所述的第二加热区中设置有片状连续型工件风冷器，所述的风冷器具有两组，每组风冷器至少一个，所述的两组风冷器的喷吹口分别对着所述片状连续型工件的正反两个表面，所述喷吹口处设置有用以调节出风方向的挡板，所述的挡板与水平面形成夹角α，其中70°≤α≤30°；设置所述的风冷器是为了在温度过高时避免发泡片材厚度过厚，通过风冷器的吹风可以使得所述的片材表面的温度降低一点；设置挡风板是为了使风冷器吹出来的风经过所述的挡板的反射使得气流更平和，减小了风对片材的扰动。

优选地，所述的冷却区的炉口处设置有将已完成发泡的片材拉紧的张紧装置，所述的张紧装置具有两组，分别设置在炉口一侧边的两端，用于调节传出段的所述片状连续型工件在宽度方向上张紧程度；片材发泡的过程中，不仅包括片材在厚度上的膨胀，还包括在片材上述方向的上的拉伸，随着生产过程的进行，产品在辊简便的松弛，便可能会发生褶皱的现象，通过设置拉紧的装置使得已完成发泡的片材上能够在不发生褶皱的情况下被收卷。

优选地，所述的冷却区的炉口为8~15cm宽的矩形孔，减少炉内热量与外界的交换，减少能耗。

优选地，所述的监控系统还包括输出控制模块和控制模块；

输出控制模块，用于根据预设的控制规则，和获取的厚度、宽度、传输速度数据，生成所述展开辊的间距、展开辊的速度、冷却牵引辊的转速以及所述第二加热区的温度的实际控制量；

控制模块，用于根据所述实际控制量，对发泡炉的运行状态进行调节。

在上述技术方案中，通过引进输出控制模块和控制模块，可以实现发泡材料生产中的自动化调节，简单方便。

一种制备发泡聚烯烃柔性片材的方法，使用上述一种具备监控报警功能的发泡炉处理待发泡的聚烯烃片材，制备过程包括以下步骤：预热、发泡、展开、冷却、收卷，制备开始前先预设已完成发泡的片材的厚度、宽度、传输速度的阈值，制备过程中，由所述的监控系统反馈所述聚烯烃片材的第二加热区的图像信息及所述聚烯烃片材的厚度、宽度以及述聚烯烃片材在此处的传输速度；当其中任意一项超过对应的阈值时，监控系统便会报警，然后由工作人员调节所述展开辊的间距、展开辊的速度、冷却牵引辊的转速以及所述第二加热区的温度中的一项或多项。

在上述技术方案中，所述的已完成发泡的片材的厚度、宽度、传输速度的阈值，一般可以根据实际生产的规格来确定（比如说片材的厚度、宽度、传输速度依次为d、l、v,对应的阈值则为d*（1±0.05）mm、l*（1±0.01）mm、v*（1±0.05）mm/s，当摄像头所监控的所述的片材的厚度、宽度、传输速度中的任一项超过设定的阈值，便会触发警报，控制过程更为精确，产品品质更高；其中根据生产要求，所述的d取自1~20mm，l取自100~250mm，v取自6~8mm/s。

优选地，当所述的判断模块反馈的所述聚烯烃片材的厚度数据异常时，由工作人员调节所述展开辊的间距、所述第二加热区的温度中的一种或两种。

优选地，当所述的判断模块反馈的所述聚烯烃片材的宽度数据异常时，由工作人员调节展开辊的速度使之恢复正常。

优选地，当所述的判断模块反馈的所述聚烯烃片材的传输速度数据异常时，由工作人员调节所述的冷却牵引辊的转速使之恢复正常。

综上所述的，本发明的有益效果有：

1、本发明采用两台摄像头对片材的发泡过程进行监控，解放了工人，由原来的一人负责一条生产线的生产模式改变成一人监管十多条生产线的模式，降低了生产的人工成本，同时还减轻了工作人员的工作强度，同时也使得工作人员的工作更为安全；

2、本发明采用了电脑对所述的发泡片材的数据进行处理，更加的准确，避免了因为肉眼观察所带来的误差，生产出来的发泡片材在厚薄、宽度、是否没有褶皱等方面做得更好，提升了后期加工贴膜的契合度以及使用时的舒适度；

3、本发明将垂直发泡炉的炉口做的很小，减少了发泡炉与外界的空气交换少，降低了发泡炉的能量损耗；

4、本发明通过增添输出控制模块和控制模块，可以实现发泡材料生产中的自动化调节，简单方便。

附图说明

图1为实施例1所提供的一种具备监控报警功能的发泡炉；

图中，1-垂直发泡炉、2-水平预热炉、3-传送装置、11-第一加热区、12-第二加热区、13-冷却区、31-传入段、32-炉内水平传送段、33-炉内竖直传送段、34-传出段、311-放卷辊、312-导向辊、321-水平传送机构、331-展开辊、341-冷却牵引辊、342-纠偏辊组、343-收卷辊、21-风冷器、22-挡板、131-张紧装置。

具体实施例

下面结合附图和具体实施方式对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但并不用来限制本发明的范围。

实施例1

一种具备监控报警功能的发泡炉，包括垂直发泡炉1、设置在所述垂直发泡炉顶部的水平预热炉2、用于输送片状连续型工件进出所述水平预热炉2和垂直发泡炉1的传送装置3，所述的垂直发泡炉1的炉内空间包括从上至下依次设置的第一加热区11、第二加热区12以及冷却区13，所述的传送装置3包括传入段31、炉内水平传送段32、炉内竖直传送段33和传出段34，传入段31包括放卷辊311和导向辊312，炉内水平传送段32包括设置在水平预热炉2内的水平传送机构321，炉内竖直传送段33包括设置在垂直发泡炉1内的展开辊331，传出段34包括设置在垂直发泡炉1下方的冷却牵引辊341、纠偏辊组342和收卷辊343；其特征在于：

所述垂直发泡炉1中设置有监控系统，所述的监控系统包括：

信息获取模块，用于监视所述第二加热区12的片状连续型工件，并将此处的影像信息传输给分析模块；

分析模块，对来自所述信息获取模块的影像信息进行处理，获取所述第二加热区12的片状连续型工件的厚度、宽度和传输速度数据，并将获得的厚度、宽度、传输速度数据传输给判断模块；

判断模块，用于判断片状连续型工件的厚度、宽度和传输速度数据是否超出预设阈值，当其中一项或多项超出阈值时，将信号传给报警模块。

报警模块，接收来自判断模块的信号，并发出警报。

所述的第二加热区12中设置有片状连续型工件风冷器21，所述的风冷器21具有两组，每组风冷器21至少一个，所述的两组风冷器21的喷吹口分别对着所述片状连续型工件的正反两个表面，所述喷吹口处设置有用以调节出风方向的挡板22，所述的挡板22与水平面形成夹角α，其中70°≤α≤30°。

所述的冷却区13的炉口处设置有将所述片状连续型工件拉紧的装置131，所述的张紧装置131具有两组，分别设置在炉口一侧边的两端，用于调节传出段34的所述片状连续型工件在宽度方向上张紧程度。

所述的冷却区13的炉口为8~15cm宽的矩形孔。

一种制备发泡聚烯烃柔性片材的方法，使用上述的一种具备监控报警功能的发泡炉处理待发泡的聚烯烃片材，制备过程包括以下步骤：A预热：通过传送装置待聚烯烃片材送至70~110℃水平预热炉预热，由于片材是经过一段炉体逐渐得到加热的，炉内每一处的温度不同，因此预热炉内的温度是一段温度范围；B发泡：通过传送装置将预热后的片材送至垂直发泡炉发泡，传送速度为21m/min，发泡步骤包括：a.一段发泡，将片材于270-285℃发泡6s；b.二段发泡，将片材于230~270℃发泡6s。其中，垂直发泡炉为垂直设置、高8.1m的发泡炉。第一加热区和第二加热区的总高为4.2m。热源设置在第二加热区内，第一加热区内的发泡为第二加热区散逸上去的热量对片材进行发泡的，这样为片材提供两段式发泡，在无需增设加热件的情况下，不仅提高了发泡效率、发泡质量，还具有节能减耗的优势；C展开：将发泡后膨胀的片材展平，通过设置在垂直发泡炉中的展开辊将所述的发泡材料趁热展平；D冷却：展开后的片材冷却至40℃；E收卷：通过传送装置收卷冷却后的片材即得到发泡产品；在预热开始前先预设已完成发泡的片材的厚度、宽度、传输速度的阈值，其分别为（1±0.05）mm、（100±1）mm、（6±0.3）mm/s，制备过程中，由所述的监控系统反馈所述聚烯烃片材的第二加热区12的图像信息及所述聚烯烃片材的厚度、宽度及传输速度，。当其中任意一项超过对应的阈值时，电脑便会报警，然后由工作人员调节所述展开辊331的间距、展开辊331的速度、冷却牵引辊341的转速以及所述第二加热区12的温度中的一项或多项。具体调节过程如下：当所述的判断模块反馈的所述聚烯烃片材的厚度数据异常时，由工作人员调节所述展开辊331的间距、所述第二加热区12的温度中的一种或两种，其中温度的调节是通过改变风冷器的转速进行控制的；当所述的判断模块反馈的所述聚烯烃片材的宽度数据异常时，由工作人员调节展开辊331的速度使之恢复正常；当所述的判断模块反馈的所述聚烯烃片材的传输速度数据异常时，由工作人员调节所述的冷却牵引辊341的转速使之恢复正常。

实施例2

一种具备监控报警功能的发泡炉，包括垂直发泡炉1、设置在所述垂直发泡炉顶部的水平预热炉2、用于输送片状连续型工件进出所述水平预热炉2和垂直发泡炉1的传送装置3，所述的垂直发泡炉1的炉内空间包括从上至下依次设置的第一加热区11、第二加热区12以及冷却区13，所述的传送装置3包括传入段31、炉内水平传送段32、炉内竖直传送段33和传出段34，传入段31包括放卷辊311和导向辊312，炉内水平传送段32包括设置在水平预热炉2内的水平传送机构321，炉内竖直传送段33包括设置在垂直发泡炉1内的展开辊331，传出段34包括设置在垂直发泡炉1下方的冷却牵引辊341、纠偏辊组342和收卷辊343；其特征在于：

所述垂直发泡炉1中设置有监控系统，所述的监控系统包括：

信息获取模块，用于监视所述第二加热区12的片状连续型工件，并将此处的影像信息传输给分析模块；

分析模块，对来自所述信息获取模块的影像信息进行处理，获取所述第二加热区12的片状连续型工件的厚度、宽度和传输速度数据，并将获得的厚度、宽度、传输速度数据传输给判断模块；

判断模块，用于判断片状连续型工件的厚度、宽度和传输速度数据是否超出预设阈值，当其中一项或多项超出阈值时，将信号传给报警模块。

报警模块，接收来自判断模块的信号，并发出警报。

所述的第二加热区12中设置有片状连续型工件风冷器21，所述的风冷器21具有两组，每组风冷器21至少一个，所述的两组风冷器21的喷吹口分别对着所述片状连续型工件的正反两个表面，所述喷吹口处设置有用以调节出风方向的挡板22，所述的挡板22与水平面形成夹角α，其中70°≤α≤30°。

所述的冷却区13的炉口处设置有将所述片状连续型工件拉紧的装置131，所述的张紧装置131具有两组，分别设置在炉口一侧边的两端，用于调节传出段34的所述片状连续型工件在宽度方向上张紧程度。

所述的冷却区13的炉口为8~15cm宽的矩形孔。

所述的监控系统还包括输出控制模块和控制模块；

输出控制模块，用于根据预设的控制规则，和获取的厚度、宽度、传输速度数据，生成所述展开辊331的间距、展开辊331的速度、冷却牵引辊341的转速以及所述第二加热区12的温度的实际控制量；

控制模块，用于根据所述实际控制量，对发泡炉的运行状态进行调节。

一种制备发泡聚烯烃柔性片材的方法，使用上述的一种具备监控报警功能的发泡炉处理待发泡的聚烯烃片材，制备过程包括以下步骤：预热、发泡、展开、冷却、收卷；在预热开始前先预设已完成发泡的片材的厚度、宽度、传输速度的阈值，其分别为（20±1）mm、（200±2）mm、（8±0.4）mm/s，制备过程中，由所述的监控系统反馈所述聚烯烃片材的第二加热区12的图像信息及所述聚烯烃片材的厚度、宽度以及聚烯烃片材在此处的传输速度。当其中任意一项超过对应的阈值时，电脑便会报警，并自动调节所述展开辊331的间距、展开辊331的速度、冷却牵引辊341的转速以及所述第二加热区12的温度中的一项或多项，是发泡炉的运行状态回到预设的范围内。具体控制规则如下表：

表1.控制规则

在上表中第二列中的“+”号代表超出预设的阈值、“-”代表低于预设的阈值；“+数字”代表上调，“-数字”代表下调；第二加热区的温度的调节是通过风冷器的转速控制的，此处的加减表示对转速的上调或下调；其余的“×”代表不变。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种具备监控报警功能的发泡炉，包括垂直发泡炉（1）、设置在所述垂直发泡炉顶部的水平预热炉（2）、用于输送片状连续型工件进出所述水平预热炉（2）和垂直发泡炉（1）的传送装置（3），所述的垂直发泡炉（1）的炉内空间包括从上至下依次设置的第一加热区（11）、第二加热区（12）以及冷却区（13），所述的传送装置（3）包括传入段（31）、炉内水平传送段（32）、炉内竖直传送段（33）和传出段（34），传入段（31）包括放卷辊（311）和导向辊（312），炉内水平传送段（32）包括设置在水平预热炉（2）内的水平传送机构（321），炉内竖直传送段（33）包括设置在垂直发泡炉（1）内的展开辊（331），传出段（34）包括设置在垂直发泡炉（1）下方的冷却牵引辊（341）、纠偏辊组（342）和收卷辊（343）；其特征在于：

所述垂直发泡炉（1）中应用有监控系统，所述的监控系统包括：

信息获取模块，用于监视所述第二加热区（12）的片状连续型工件，并将此处的影像信息传输给分析模块；

分析模块，对来自所述信息获取模块的影像信息进行处理，获取所述第二加热区（12）的片状连续型工件的厚度、宽度和传输速度数据，并将获得的厚度、宽度、传输速度数据传输给判断模块；

判断模块，用于判断片状连续型工件的厚度、宽度和传输速度数据是否超出预设阈值，当其中一项或多项超出阈值时，将信号传给报警模块；

报警模块，接收来自判断模块的信号，并发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种具备监控报警功能的发泡炉，其特征在于，所述的第二加热区（12）中设置有片状连续型工件风冷器（21），所述的风冷器（21）具有两组，每组风冷器（21）至少一个，所述的两组风冷器（21）的喷吹口分别对着所述片状连续型工件的正反两个表面，所述喷吹口处设置有用以调节出风方向的挡板（22），所述的挡板（22）与水平面形成夹角α，其中70°≤α≤30°。

3.根据权利要求1所述的一种具备监控报警功能的发泡炉，其特征在于，所述的冷却区（13）的炉口处设置有将已完成发泡的片材拉紧的张紧装置（131），所述的张紧装置（131）具有两组，分别设置在炉口一侧边的两端，用于调节传出段（34）的所述片状连续型工件在宽度方向上张紧程度。

4.根据权利要求1所述的一种具备监控报警功能的发泡炉，其特征在于，所述的冷却区（13）的炉口为8~15cm宽的矩形孔。

5.根据权利要求1所述的一种具备监控报警功能的发泡炉，其特征在于，所述的监控系统还包括输出控制模块和控制模块；

输出控制模块，用于根据预设的控制规则，和获取的厚度、宽度、传输速度数据，生成所述展开辊（331）的间距、展开辊（331）的速度、冷却牵引辊（341）的转速以及所述第二加热区（12）的温度的实际控制量；

控制模块，用于根据所述实际控制量，对发泡炉的运行状态进行调节。

6.一种制备发泡聚烯烃柔性片材的方法，其特征在于：使用如权利要求1~4中任意一种具备监控报警功能的发泡炉处理待发泡的聚烯烃片材，制备过程包括以下步骤：预热、发泡、展开、冷却、收卷，制备开始前先预设已完成发泡的片材的厚度、宽度、传输速度的阈值，制备过程中，由所述的监控系统反馈片状连续型工件的第二加热区（12）的图像信息及所述聚烯烃片材的厚度、宽度及传输速度，当其中任意一项超过对应的阈值时，监控系统便会报警，然后由工作人员调节所述展开辊（331）的间距、展开辊（331）的速度、冷却牵引辊（341）的转速以及所述第二加热区（12）的温度中的一项或多项。

7.根据权利要求7所述的一种制备发泡聚烯烃柔性片材的方法，其特征在于，当所述的判断模块反馈的所述聚烯烃片材的厚度数据异常时，由工作人员调节所述展开辊（331）的间距、所述第二加热区（12）的温度中的一种或两种。

8.根据权利要求7所述的一种制备发泡聚烯烃柔性片材的方法，其特征在于，当所述的判断模块反馈的所述聚烯烃片材的宽度数据异常时，由工作人员调节展开辊（331）的速度使之恢复正常。

9.根据权利要求7所述的一种制备发泡聚烯烃柔性片材的方法，其特征在于，当所述的判断模块反馈的所述聚烯烃片材的传输速度数据异常时，由工作人员调节所述的冷却牵引辊（341）的转速使之恢复正常。

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