CN116277691A - 一种挤塑发泡型材的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种挤塑发泡型材的生产工艺，属于复合材料成型的技术领域。其在挤出设备中加入物料一，物料一在主流道中流动；在挤出设备中添加物料二，物料二从副流道中流入主流道，以使物料一和物料二混合；混合后的物料一和物料二进入模具，经过模具定型后形成初产品；初产品进入冷却降温区，经过冷却后形成最终产品。在生产中，物料一与物料二进行混合，生产出来的发泡产品，物料二与物料一一体成型，物料二分布物料一之间，通过物料二提高发泡产品的性能。若物料二为强度较高的材料，那么物料二能为物料一提高整体强度；若是物料二为与物料一不同颜色的材料，物料二与物料一混合后，能形成二种或者多种颜色的发泡产品。
Description
技术领域
本申请涉及复合材料成型的技术领域，尤其是涉及一种挤塑发泡型材的生产工艺。
背景技术
挤塑发泡(extrusion foaming)是指利用挤出加工生产发泡材料的工艺。将发泡剂与树脂等混合加入挤出机，物料熔融塑化与此同时达到发泡剂分解温度，但由于螺杆背压及机头封闭状态在机筒内无法发泡，物料到达定型器内发泡定型，形成结皮表层和发泡芯层的材料。
现有的挤塑发泡工艺普遍原材料在进入到挤出机前就已经全部混合均匀了，这样虽然挤出的型材表面也能够保证均一性能。然而，对于某些特定性能，如果型材要具备的话，往往就需要投入比较多的物料，且最终也未必能够获得理想的效果，并且也容易造成物料的浪费。为此，有必要对现有的挤塑发泡工艺进行改进。
发明内容
为了使提高发泡产品的性能，本申请提供一种挤塑发泡型材的生产工艺。
本申请提供的一种挤塑发泡型材的生产工艺采用如下的技术方案：
一种挤塑发泡型材的生产工艺，包括如下步骤：
步骤S1：在挤出设备中加入物料一，物料一在主流道中流动；
步骤S2：在挤出设备中添加物料二，物料二从副流道中流入主流道，以使物料一和物料二混合；
步骤S3：混合后的物料一和物料二进入模具，经过模具定型后形成初产品；
步骤S4：初产品进入冷却降温区，经过冷却后形成最终产品。
通过采用上述技术方案，在生产中，物料一与物料二进行混合，生产出来的发泡产品，物料二与物料一一体成型，物料二分布物料一之间，通过物料二提高发泡产品的性能。若物料二为强度较高的材料，那么物料二能为物料一提高整体强度；若是物料二为与物料一不同颜色的材料，物料二与物料一混合后，能形成二种或者多种颜色的发泡产品。
可选的，所述挤出设备具有供物料一流动的主流道，所述挤出设备径向穿设有进料棒，所述进料棒具有供物料二流动的副流道，且所述进料棒开设有供物料二流入主流道的流通孔。
通过采用上述技术方案，通过进料棒为物料二提供进入主流道的路径，并且进料棒径向插入挤出设备内，从副流道流出的物料二与物料一进行混合，使物料一和物料二混合均匀。
可选的，所述物料二从流通孔流出的方向与物料一的流动方向相反。
通过采用上述技术方案，当物料二从流通孔流出后，物料二与物料一发生对冲，由于物料一的流量大，物料二与物料一对冲后会随着物料一一同流动，但是物料二与物料一对冲后会使物料二更容易在物料一种扩散，使得物料二和物料一接触更多，混合更加均匀。
可选的，步骤S4还包括如下步骤：
步骤S4-1：初产品进入收缩部，通过第一道循环水冷为初产品进行降温，随后初产品经过缩口进入水平延伸部。
通过采用上述技术方案，由于发泡产品都会有牵引机进行拉伸牵引，刚才模具出来的初产品较软，受到牵引力后容易使初产品断裂，通过第一道循环水冷为初产品进行冷却降温，使初产品具有一定的硬度，从而使初产品受到牵引后不容易断裂。
可选的，所述第一道循环水冷的温度为40℃-60℃。
通过采用上述技术方案，40℃-60℃的水温能为初产品提供冷却，但冷却速度以及冷却程度却不高，因为经过第一道循环水冷后产品要经过缩口的挤压，该区间的温度刚好能为产品达到既能抗牵引又能被挤压的效果。
可选的，所述步骤S4还包括如下步骤：
步骤S4-2：初产品水平延伸部时，气压腔内的气体为初产品的表面进行气冷。
通过采用上述技术方案，由于初产品从缩口进入水平延伸部会被挤压而产生褶皱，为了保持这一褶皱形状，通过气冷为初产品的表面快速冷却定型，使褶皱硬化，使初产品经过整个水平延伸部后仍能保持表面褶皱的形状。气冷相对于水冷来说能够更加快速的使初产品表面冷却，因为气压腔内的气体具有较大的压力，气体喷到初产品的表面上的速度较快，使得气体能快速地带走初产品表面的热量，从而使初产品表面快速冷却，但是气体又不作用于初产品的内部，使得初产品内部还是较软且具有可塑性。
可选的，所述水平延伸部设置有气压腔以及与所述气压腔连通的出气口，所述出气口设置于所述水平延伸部的入口处。
通过采用上述技术方案，通过出气口使气压腔内的气体喷到初产品的表面，并且出气口设置在水平延伸部的入口处，使得初产品一经压缩就使初产品的表面硬化。
可选的，所述步骤S4还包括如下步骤：
步骤S4-3:气冷之后，水平延伸部通过第二道循环水冷为初产品进行再次降温。
通过采用上述技术方案，通过第二道循环水冷为初产品整体进行降温。
可选的，第二道循环水冷的温度为10℃-30℃。
通过采用上述技术方案，第二道循环水冷需要为初产品整体降温，且该次的降温是整体的、持续的，因此需要用较低的水温。
可选的，所述步骤S4还包括如下步骤：
步骤S4-4：水平延伸部通过喷淋水冷为初产品进行最后的降温。
通过采用上述技术方案，经过第二道循环水冷后再通过喷淋水冷，使初产品冷却效果更好。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.在生产中，物料一与物料二进行混合，生产出来的发泡产品，物料二与物料一一体成型，物料二分布物料一之间，通过物料二提高发泡产品的性能；
2.物料二与物料一对冲后会使物料二更容易在物料一种扩散，使得物料二和物料一接触更多，混合更加均匀；
3.通过气冷为初产品的表面快速冷却定型，使褶皱硬化，使初产品经过整个水平延伸部后仍能保持表面褶皱的形状。
附图说明
图1是本申请实施例的发泡生产设备的整体结构示意图。
图2是本申请实施例的进料棒插入主流道内的剖视图。
图3是本申请实施例的收缩部的剖视图。
图4是本申请实施例的气压腔于第二循环水道内的结构示意图。
附图标记说明：1、挤出机；11、主流道；2、模具；3、冷却降温区；31、收缩部；311、缩口；32、水平延伸部；321、移动通道；322、气压腔；323、出气口；324、第二循环水道；325、喷淋水冷；33、第一循环水道；4、进料棒；41、副流道；42、流通孔；5、牵引机。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种挤塑发泡型材的生产工艺。
参照图1，挤出板的发泡生产设备包括挤出设备、模具2与冷却降温区3，模具2与挤出机1连接，冷却降温区3与模具2远离挤出机1的一端连接，本实施例中挤出设备为挤出机1。生产时，先将原料放入挤出机1中，挤出将原料挤入模具2中，经过模具2定型后，产品再进入冷却降温区3，经过冷却后形成最终产品。
参见图1与图2，其中，挤出机1具有主流道11，在主流道11内加入物料一，物料一通过主流道11进入模具2中。
另外，挤出机1径向穿设有进料棒4，进料棒4与挤出机1转动连接，使进料棒4能够沿进料棒4的主轴为转动轴发生转动，且进料棒4穿入主流道11内。进料棒4可以是长方体，也可以是圆柱体，也可以是其他形状，凡是能穿入主流道11内的形状均可，本实施例中进料棒4为圆柱体，圆柱体不容易阻挡物料一在主流道11内流动。
进料棒4内具有副流道41，副流道41内加入物料二，物料二在副流道41内流动；进料棒4径向开设有流通孔42，流通孔42与副流道41和主流道11相连通，物料二通过流通孔42从副流道41进入主流道11。
具体的，流通孔42可以是一个，也可以是多个，具体数量可以根据实际需求设置。当流通孔42为多个时，多个流通孔42沿进料棒4的长度方向间隔设置，使得多个流通孔42排出一列，在其他实施例中，多个流通孔42也可以排成两列或者多列。
还有，由于进料棒4能够在挤出机1内转动，因此流通孔42在主流道11内的朝向也会发生变化。常见的，流通孔42的朝向与物料一在主流道11内的流动方向相同，或者流通孔42的朝向与物料一在主流道11内的流动方向相反；当然，在其他实施例中，根据实际需求流通孔42也可以朝向其他方向。
当流通孔42的朝向与物料一在主流道11内的流动方向相同时，物料二从流通孔42流出后顺着物料一一起流动，使物料二与物料一混合稳定，产品成型后，物料二在物料一中排布也更加规则。
当流通孔42的朝向与物料一在主流道11内的流动方向相反时，物料二从流通孔42流出后与物料一发生对冲，但由于物料一的流量大，物料一和物料二对冲混合后仍会顺着主流道11进入模具2内。物料一和物料二对冲后，两者接触更多，混合更加均匀；产品成型后，物料二在物料一种的分布也更广。
参见图1，冷却降温区3包括收缩部31与水平延伸部32，收缩部31与模具2的出口对接，水平延伸部32与收缩部31远离模具2的一端连接。定义从模具2出来的产品为初产品，初产品先进入收缩部31，经过收缩部31再进入水平延伸部32。
其中，收缩部31靠近水平延伸部32的一端具有漏斗状的缩口311，初产品经过缩口311时，由于缩口311较小，初产品被压缩，此时初产品外表面会出现褶皱，随后外表面具有褶皱的初产品进入水平延伸部32内。
一般来说，水平延伸部32的出口都会有牵引机5，通过牵引机5将最终的产品从水平延伸部32拉出，因此从模具2出来的初产品也会受到牵引力，但由于刚出模具2出来的初产品较软，受到牵引力后容易使初产品断裂，于是，收缩部31设置有第一道循环水冷。
参见图3，收缩部31的内部具有第一循环水道33，第一循环水道33内填充有冷却液体，本实施例中冷却液体为水；水通过水管与水源连接，使水源能不断为第一循环水道33补充水。
需要注意的是，第一循环水道33内冷却液体的温度控制在40℃-60℃之间，因为初产品刚出模具2中出来后较软，40℃-60℃的水能为初产品提供冷却，使初产品具有一定的硬度，从而使初产品受到牵引力后不容易断裂，但该温度的水又不能使初产品完全冷却，初产品仍有被挤压和塑形能力，使初产品经过缩口311时能被压缩。
参见图1与图4，水平延伸部32具有气冷、第二道循环水冷与喷淋水冷325，通过气冷为初产品的表面进行定型，使初产品的表面硬化定型，之后第二道循环水冷为初产品进行整体冷却，最后再将水喷淋到初产品上，使初产品冷却至室温，从而形成最终产品。
由于初产品从缩口311进入水平延伸部32会被挤压而产生褶皱，为了保持这一褶皱形状，通过气冷为初产品的表面快速冷却定型，使褶皱硬化，在初产品经过整个水平延伸部32后仍能保持表面褶皱的形状；若是没有气冷这一环节，初产品经过整个水平延伸部32后会表面会被磨平，最终产品的表面较为光滑，无法保持褶皱这一特点。
具体的，水平延伸部32内部具有供初产品移动的移动通道321，初产品通过牵引机5的牵引作用在移动通道321内移动。水平延伸部32具有气压腔322，气压腔322与气泵相连，通过气泵为气压腔322提供较高压力的气体；水平延伸部32于移动通道321的入口处设置有出气口323，出气口323与气压腔322相连通，气压腔322的气体通过出气口323进入移动通道321内，从而使气体冲击初产品表面，带走初产品表面的温度。
其中，出气口323可以是一个，也可以是若干个；出气口323的形状可以是圆形，也可以是长条形，凡是能将气压腔322内的气体吹到初产品表面即可，本实施例中为增大初产品的冷却面积，出气口323设置为长条形。其中，气体流量在0.5m3/min-1m3/min之间，从气压腔322吹到初产品表面的气体速度较快，从而使初产品表面的冷却速度也较快。
水平延伸部32具有第二循环水道324，第二循环水道324与第一循环水道33原理相同，均是通过水为初产品进行冷却，达到为初产品冷却降温的目的。但是，第二循环水道324与第一循环水道33的区别在于水温不同，第二循环水道324内的水温控制在10℃-30℃之间，通过较低温度的水为初产品进行快速冷却。
并且，第二循环水道324包围着气压腔322，通过第二循环水道324内的水为气压腔322内的气体降温。因为在实际的生产车间中，车间内的温度较高，使得车间内的空气温度较高，若是直接用车间内的空气为初产品降温的效果较差，因此先通过第二循环水道324为气冷的空气降温，之后空气再作用在初产品上，使得气冷的效果更好。
在另一个实施例中，气压腔322也可以设置多个，每一气压腔322均为圆柱状，且气压腔322被第二循环水道324包围，每一气压腔322连接有一个进气管，通过进气管向气压腔322内加气，每一气压腔322均有一个出气口323，通过出气口323将气压腔322内的气体吹到初产品上。
水平延伸部32设置有若干喷头，通过喷头为初产品喷水降温。当初产品经过第二道循环水冷后，初产品从移动通道321内出来，此时通过喷头为初产品喷水，使初产品整体降温。
另外，喷淋水冷325的长度大于第二道循环水冷的长度，在本实施例中，喷淋水冷325的长度是第二道循环水冷的长度的二倍。
本实施例还公开一种挤塑发泡型材的生产工艺，其具体步骤如下：
步骤S1：在挤出设备中加入物料一，物料一在主流道11中流动；
步骤S2：在进料棒4中添加物料二，物料二从副流道41中流入主流道11，以使物料一和物料二混合；
步骤S3：混合后的物料一和物料二进入模具2，经过模具2定型后形成初产品；
步骤S4：初产品进入冷却降温区3，经过冷却后形成最终产品。
其中，步骤S4还包括如下具体步骤：
步骤S4-1：初产品进入收缩部31，通过第一道循环水冷为初产品进行降温，随后初产品经过缩口311进入水平延伸部32；第一道循环水冷中的水温为40℃-60℃；
步骤S4-2：初产品水平延伸部32时，气压腔322内的气体为初产品的表面进行气冷；
步骤S4-3：气冷之后，水平延伸部32通过第二道循环水冷为初产品进行再次降温；第二道循环水冷的水温为10℃-30℃；
步骤S4-4：水平延伸部32通过喷淋水冷325为初产品进行最后的降温。
测试方法：
测试一、
(1)、基础配方：将不含有抗静电剂助剂的基础配方混合后直接经过模具挤出得到HDPE基材发泡型材，并取6份长×宽×厚为50cm×10cm×2cm的样品，分别记为样品A1至样品A6；
(2)、对比例1：在基础配方上，用有效含量50wt％的HDPE载体抗静电母粒等量替换30wt％的HDPE基料(抗静电有效含量15wt％)，全部原料进行充分混合后直接经过模具挤出得到HDPE基材发泡型材，从而获得具备抗静电性能的发泡制品，并取6份长×宽×厚为50cm×10cm×2cm的样品，分别记为样品B1至样品B6。
(3)、应用例1：在基础配方上，用有效含量50％的HDPE载体抗静电母粒等量替换12.5％的HDPE基料(抗静电剂有效含量6.25wt％)，经过本申请上述生产工艺挤出，即含抗静电剂的HDPE基料从副流道流入，其他组分从主流道流入,从而获得具备抗静电性能的HDPE基材发泡型材，并取6份长×宽×厚为50cm×10cm×2cm的样品，分别记为样品C1至样品C6。
表一、组成配方一
利用型号为SR110的表面电阻仪对上述的获得的样品A1至样品A6,样品B1至样品B6,样品C1至样品C6进行测试，具体测试结果如下表所述
表二、电阻测试结果
结论：首先，基础配方制成发泡木塑制品其表面电阻≥1012Ω，说明其表面电荷集聚表面，不能有效的传导；其次，对比例1的发泡木塑制品表面电阻在109Ω-1011Ω，这是由于其表面形成了间断性的导电通道，因而具备一定的抗静电效果；而应用例1采用本申请的发泡生产工艺制成的发泡木塑制品其表面电阻在109Ω-1010Ω，这是因为发泡木塑制品表面在横截面形成层状的导电连通通道，这样不仅只需使用较少量的抗静电剂，同时也具备了更高效的表面导电效果，相较于基础配方和对比例1而言更优。
测试二、
(1)、基础配方：将不含有超高分子量聚乙烯增强材料的基础配方直接经过模具挤出得到HDPE基材发泡型材，之后取6份样品分别为样品D1至样品D6；
(2)、对比例2：选用超高分子量聚乙烯替换总配方量20wt％的HDPE，之后将全部物料均匀混合后经过模具挤出得到HDPE基材发泡型材，之后取6份样品分别为样品E1至样品E6；(3)、应用例2：选用超高分子量聚乙烯替换总配方含量10wt％的HDPE，之后经过本申请上述生产工艺挤出，即超高分子量聚乙烯从副流道流入，其他组分从主流道流入,从而获得HDPE基材发泡型材，之后取6份样品分别为样品F1至样品F6。
表三、组成配方二
根据GB/T 1040标准对基础配方、对比例2和应用例2的发泡型材进行制样并测试拉伸强度，得到如下表测试结果
表四、拉伸强度测试结果
结论：首先，拉伸强度为16Mpa-18Mpa，其次直接混合均匀的拉伸强度达到21-23Mpa,而选用本申请的发泡生产工艺制成的，添加量降低10％。但同上测试条件下，拉伸强度也可达到22-23Mpa。本申请采用了少量添加超高分子量聚乙烯的操作，就能够达到同对比例2相近拉伸强度的提升效果，同时性能差异更小，材质均匀稳定性更好。
测试三、
方法一、将基础配方直接经过常规工艺，即本申请未使用收缩部的结构，且将本申请的冷却装置替换成常规的冷却水槽进行测试，最终获得HDPE基材发泡型材，取6份样品分别为样品G1至样品G6；
方法二、将基础配方采用本申请发泡工艺挤出的HDPE基材发泡型材，取6份样品分别为样品H1至样品H6；
检测方法：用摆式摩擦系数仪检测用两种方法所制造出来的HDPE基材发泡型材，结果如下表五所示：表五、摩擦系数检测结果
结论：用本申请生产工艺挤出的HDPE基材发泡型材表面摩擦力较大，哑光性较好，从而也证明本申请生产工艺制造出来的HDPE基材发泡型材破皮效果更为明显。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种挤塑发泡型材的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1：在挤出设备中加入物料一，物料一在主流道（11）中流动；
步骤S2：在挤出设备中添加物料二，物料二从副流道（41）中流入主流道（11），以使物料一和物料二混合；
步骤S3：混合后的物料一和物料二进入模具（2），经过模具（2）定型后形成初产品；
步骤S4：初产品进入冷却降温区（3），经过冷却后形成最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种挤塑发泡型材的生产工艺，其特征在于：所述挤出设备具有供物料一流动的主流道（11），所述挤出设备径向穿设有进料棒（4），所述进料棒（4）具有供物料二流动的副流道（41），且所述进料棒（4）开设有供物料二流入主流道（11）的流通孔（42）。
3.根据权利要求1所述的一种挤塑发泡型材的生产工艺，其特征在于：所述物料二从流通孔（42）流出的方向与物料一的流动方向相反。
4.根据权利要求1所述的一种挤塑发泡型材的生产工艺，其特征在于：步骤S4还包括如下步骤：
步骤S4-1：初产品进入收缩部（31），通过第一道循环水冷为初产品进行降温，随后初产品经过缩口（311）进入水平延伸部（32）。
5.根据权利要求1所述的一种挤塑发泡型材的生产工艺，其特征在于：所述第一道循环水冷的温度为40℃-60℃。
6.根据权利要求1所述的一种挤塑发泡型材的生产工艺，其特征在于：所述步骤S4还包括如下步骤：
步骤S4-2：初产品水平延伸部（32）时，气压腔（322）内的气体为初产品的表面进行气冷。
7.根据权利要求1所述的一种挤塑发泡型材的生产工艺，其特征在于：所述水平延伸部（32）设置有气压腔（322）以及与所述气压腔（322）连通的出气口（323），所述出气口（323）设置于所述水平延伸部（32）的入口处。
8.根据权利要求1所述的一种挤塑发泡型材的生产工艺，其特征在于：所述步骤S4还包括如下步骤：
步骤S4-3:气冷之后，水平延伸部（32）通过第二道循环水冷为初产品进行再次降温。
9.根据权利要求1所述的一种挤塑发泡型材的生产工艺，其特征在于：第二道循环水冷的温度为10℃-30℃。
10.根据权利要求1所述的一种挤塑发泡型材的生产工艺，其特征在于：所述步骤S4还包括如下步骤：
步骤S4-4：水平延伸部（32）通过喷淋水冷（325）为初产品进行最后的降温。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310351327.2A CN116277691A (zh) | 2023-03-29 | 2023-03-29 | 一种挤塑发泡型材的生产工艺 |
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|---|---|---|---|
| CN202310351327.2A CN116277691A (zh) | 2023-03-29 | 2023-03-29 | 一种挤塑发泡型材的生产工艺 |
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Family Applications (1)
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