CN214605525U - 一种聚合物超临界发泡材料制备成型系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种聚合物超临界发泡材料制备成型系统，包括原料料仓，所述原料料仓的下游依次通过带控制阀的管道连通设有油压发泡机、第一料仓、一次扩孔釜、第二料仓、整形釜和成型机，所述油压发泡机的内腔还通过带控制阀的管道连通设有超临界流体注入子系统，所述第一料仓和第二料仓还配套设有气流输送机构；还包括蒸汽源和压缩气体源，通过带控制阀的管道与一次扩孔釜连通，所述压缩气体源还通过带控制阀的管道与整形釜连通；所述成型机的型腔体积能够调节，且还设有配套的微波加热子系统、真空子系统和热风子系统。本实用新型采用热空气直接加热，通过真空定型，同时采用微波保温，可以的大幅度提高生产效率，降低能源消耗。

Description

一种聚合物超临界发泡材料制备成型系统

技术领域

本实用新型涉及一种聚合物超临界发泡材料的制备成型系统，属于发泡材料制备设备技术领域。

背景技术

常规聚合物发泡多采用化学发泡剂进行发泡，生产配方复杂，且产品均存在有毒有害物质残留，越来越不符合绿色、纯净、安全的市场需求，尤其是针对医疗、食品等高端应用领域。用超临界流体取代化学发泡剂已经是大势所趋，具有化学发泡剂不可比拟的优势。

聚合物超临界发泡可使用清洁绿色气体作为发泡剂，所生产产品原料和工艺纯净、绿色无污染，发泡产品具有良好的热稳定性和高温下制品的尺寸稳定性、较高的韧性以及较高的拉伸强度和抗冲击强度、适宜和柔顺的表面、优异的微波适应性、良好的环境效应和易于回收等。可广泛地应用于医疗器械上、儿童玩具、汽车、食品包装、保温隔热、体育器材、建筑等各个领域。

预发泡颗粒的定型目前主要是采用蒸汽加热，每吨发泡制品需要10吨蒸汽，保温时间需要十几小时，能量损耗巨大，生产效率低下，经济性不强，本实用新型采用热空气直接加热，通过真空定型，同时采用微波保温，可以的大幅度提高生产效率，降低能源消耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种聚合物超临界发泡材料的制备成型系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种聚合物超临界发泡材料的制备成型系统，包括原料料仓，所述原料料仓的下游依次通过带控制阀的管道连通设有油压发泡机、第一料仓、一次扩孔釜、第二料仓、整形釜和成型机，所述油压发泡机的内腔还通过带控制阀的管道连通设有超临界流体注入子系统，所述第一料仓和第二料仓还配套设有气流输送机构；

还包括蒸汽源和压缩气体源，通过带控制阀的管道与一次扩孔釜连通，所述压缩气体源还通过带控制阀的管道与整形釜连通；

所述成型机的型腔体积能够调节，且还设有配套的微波加热子系统、真空子系统和热风子系统。

优选的，所述第二料仓和整形釜之间还依次通过带控制阀的管道连通设有二次扩孔釜和真空扩孔釜，二次扩孔釜连接有蒸汽源和压缩气体源，真空扩孔釜分别与气流输送机构和真空子系统通过带控制阀的管道连通。

优选的，成型机顶部设有液压活动机构，用于调节顶层模板的高度，模板均具有若干宽度<1mm，长度1～5cm的细缝。

优选的，所述模板外部设置收集罩，设有配套的连接管道用于热风气体的进出和/或抽真空，收集罩一侧侧向设有若干细缝，外部设有微波均布室，加热用的通过微波发生器发生的微波经均布后导入成型机型腔内，加热物料。

优选的，所述一次扩孔釜和二次扩孔釜能够耐压范围为0.1～2.5MPa，一、二次扩孔釜内均设有搅拌和保温结构，保温结构能通过蒸汽加入量控温。

优选的，所述真空釜能够耐压范围为-0.09～0MPa，设有搅拌和保温结构，保温结构能通过蒸汽加入量控温。

优选的，所述整形釜能够耐压范围为0.1～2.5MPa，设有搅拌和保温结构，保温结构能通过蒸汽加入量控温。

优选的，所述原料料仓有搅拌系统，底部设有热风分布盘，与热风子系统连通，原料料仓内物料处于流化态。

优选的，热风子系统采用脉冲式热风直接与物料接触加热，余热回收利用。

本实用新型是将聚合物粉体或颗粒(交联或非交联的)通过原料料仓加入到已经升温到一定温度的油压发泡机中，通过超临界液体注入子系统定量注入超临界流体，保温保压一段时间，待超临界流体完全浸润到聚合物粉料内部后，快速泄压，放料，物料通过管道冲入第一料仓收集，形成超临界发泡微粒。超临界发泡微粒经过气流输送至一次扩孔釜，在一次扩孔釜内通入压缩气体和蒸汽，在搅拌条件下控制温度在一定工艺条件，保温保压，待压缩气体浸润到发泡微粒，压力平衡后，快速泄压，物料通过管道冲入第二料仓收集，发泡倍率增大，形成一次扩孔发泡微粒。一次扩孔发泡微粒经过气流输送机构输送至二次扩孔釜，在二次扩孔釜内通入压缩气体和蒸汽，在搅拌条件下控制温度在一定工艺条件，保温保压，待压缩气体浸润到发泡微粒，压力平衡后，快速泄压，物料通过管道冲入真空扩孔釜，关闭阀门后，开启真空子系统，保持真空扩孔釜内压力为负压，进行真空扩孔，保持在工艺压力，保压达到工艺条件后，形成颗粒状分散的具有高发泡倍率的发泡颗粒。发泡颗粒原料扩孔次数可根据产品发泡倍率需求确定。

发泡颗粒通过气流输送机构输送至整形釜，通入一定压力的压缩空气，在搅拌条件下保温保压，待发泡颗粒全部饱满圆润后，制得发泡颗粒成品，作为成型原料备用。

制备发泡倍率较低产品可以不经过二次扩孔釜和真空扩孔釜，可直接送至整形釜。

发泡倍率更高产品，可重复多次进行二次扩孔和真空扩孔，直至达到发泡倍率要求。

成型机顶部带有液压活动机构，可以调节顶层模板的高度。上、下模板均具有大量宽度<1mm，长度1～5cm的细缝，模板外部设置收集罩，设有配套的连接管道用于热风气体的进出和/或抽真空，一侧侧向设有细缝，外部设有微波均布室，加热用的通过微波发生器发生的微波在此均布后导入成型机型腔内，加热物料。

成型原料送入成型机到一定料位，关闭进料口，向型腔内脉冲式通入工艺温度的热风，对成型原料进行快速加热，保持成型原料处于沸腾状态，待成型原料表面熔融后，快速关闭热风，关闭出风口，打开真空装置，从型腔底部抽真空，同时液压活动机构启动，向下压缩型腔空间到一定压力或距离，使得成型原料紧贴、粘连，为了保持在此过程中型腔内物料的温度，通过微波对型腔内物料进行加热。保温保压一定时间后，关闭真空、微波，向成型机通入冷却水，降到一定温度后开模，即得到块状发泡材料。

附图说明

图1：本实用新型超临界发泡材料制备成型系统的示意图；

图2：图1中模板的结构示意图；

图3：图1中模板的另一结构示意图。

1、原料料仓，2、油压发泡机，3、超临界流体注入系统，4、第一料仓，5、一次扩孔釜，6、第二料仓，7、二次扩孔釜，8、真空扩孔釜，9、整形釜，10、成型机，11、压缩气源，12、蒸汽源，13、液压活动机构，14、微波加热子系统，15、热风子系统， 16、真空子系统，17、气流输送机构，18、收集罩，19、保温结构，20、模板、21、细缝。

具体实施方式

下面通过具体实施例，结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

如图1-3所示，

一种聚合物超临界发泡材料的制备成型系统，包括原料料仓1，所述原料料仓1的下游依次通过带控制阀的管道连通设有油压发泡机2、第一料仓4、一次扩孔釜5、第二料仓6、整形釜9和成型机10，所述油压发泡机2的内腔还通过带控制阀的管道连通设有超临界流体注入子系统3，所述第一料仓4和第二料仓6还配套设有气流输送机构 17；

还包括蒸汽源12和压缩气体源11，通过带控制阀的管道与一次扩孔釜5连通，所述压缩气体源11还通过带控制阀的管道与整形釜9连通；

所述成型机10的型腔体积能够调节，且还设有配套的微波加热子系统14、真空子系统16和热风子系统15。

本实用新型中，所述第二料仓6和整形釜9之间还依次通过带控制阀的管道连通设有二次扩孔釜7和真空扩孔釜8，二次扩孔釜7连接有蒸汽源12和压缩气体源11，真空扩孔釜8分别与气流输送机构17和真空子系统16通过带控制阀的管道连通。

本实用新型中，成型机10顶部设有液压活动机构13，用于调节顶层模板的高度，上、下模板均具有若干宽度<1mm，长度1～5cm的细缝。

本实用新型中，所述模板外部设置收集罩18，设有配套的连接管道用于热风气体的进出和/或抽真空，收集罩18一侧侧向设有若干细缝，外部设有微波均布室，加热用的通过微波发生器发生的微波经均布后导入成型机10型腔内，加热物料。

本实用新型中，所述一次扩孔釜5和二次扩孔釜7能够耐压范围为0.1～2.5MPa，一、二次扩孔釜内均设有搅拌和保温结构，保温结构19能通过蒸汽加入量控温。

本实用新型中，所述真空扩孔釜8能够耐压范围为-0.09～0MPa，设有搅拌和保温结构19，保温结构19能通过蒸汽加入量控温。

本实用新型中，所述整形釜9能够耐压范围为0.1～2.5MPa，设有搅拌和保温结构19，保温结构19能通过蒸汽加入量控温。

本实用新型中，所述原料料仓1有搅拌系统，底部设有热风分布盘，与热风子系统15连通，原料料仓1内物料处于流化态。热风子系统15采用脉冲式热风直接与物料接触加热，余热回收利用。

本实用新型的工作方式如下：将聚合物粉体或颗粒(交联或非交联的)通过原料料仓1加入到已经升温到一定温度的油压发泡机2中，通过超临界液体注入子系统3定量注入超临界流体，保温保压一段时间，待超临界流体完全浸润到聚合物粉料内部后，快速泄压，放料，物料通过管道冲入第一料仓4收集，形成超临界发泡微粒。超临界发泡微粒经过气流输送机构17输送至一次扩孔釜5，在一次扩孔釜5内通入压缩气体和蒸汽，在搅拌条件下控制温度在一定工艺条件，保温保压，待压缩气体浸润到发泡微粒，压力平衡后，快速泄压，物料通过管道冲入第二料仓6收集，发泡倍率增大，形成一次扩孔发泡微粒。一次扩孔发泡微粒经过气流输送至二次扩孔釜7，在二次扩孔釜7内通入压缩气体和蒸汽，在搅拌条件下控制温度在一定工艺条件，保温保压，待压缩气体浸润到发泡微粒，压力平衡后，快速泄压，物料通过管道冲入真空扩孔釜8，关闭阀门后，开启真空子系统，保持真空扩孔釜8内压力为负压，进行真空扩孔，保持在工艺压力，保压达到工艺条件后，形成颗粒状分散的具有高发泡倍率的发泡颗粒。发泡颗粒原料扩孔次数可根据产品发泡倍率需求确定。

发泡颗粒通过气流输送至整形釜9，通入一定压力的压缩空气，在搅拌条件下保温保压，待发泡材料全部饱满圆润后，制得发泡颗粒成品，作为成型原料备用。

制备发泡倍率较低产品可以不经过二次扩孔7釜和真空扩孔釜8，可直接送至整形釜9。

发泡倍率更高产品，可重复多次进行二次扩孔和真空扩孔，直至达到发泡倍率要求。

成型机10顶部带有液压活动机构13，可以调节顶层模板的高度。上、下模板均具有大量宽度<1mm，长度1～5cm的细缝，模板外部设置收集罩18，通过连接管道统一用于气体的进出，一侧侧向设有细缝，外部设有微波均布室，加热用的通过微波发生器发生的微波在此均布后导入成型机型腔内，加热物料。

成型原料送入成型机10到一定料位，关闭进料口，向型腔内脉冲式通入工艺温度的热风，对成型原料进行快速加热，保持成型原料处于沸腾状态，待成型原料表面熔融后，快速关闭热风，关闭出风口，打开真空装置，从型腔底部抽真空，同时液压活动机构13启动，向下压缩型腔空间到一定压力或距离，使得成型原料紧贴、粘连，为了保持在此过程中型腔内物料的温度，通过微波对型腔内物料进行加热。保温保压一定时间后，关闭真空、微波，向成型机通入冷却水，降到一定温度后开模，即得到块状发泡材料。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种聚合物超临界发泡材料制备成型系统，包括原料料仓，其特征在于，所述原料料仓的下游依次通过带控制阀的管道连通设有油压发泡机、第一料仓、一次扩孔釜、第二料仓、整形釜和成型机，所述油压发泡机的内腔还通过带控制阀的管道连通设有超临界流体注入子系统，所述第一料仓和第二料仓还配套设有气流输送机构；

还包括蒸汽源和压缩气体源，通过带控制阀的管道与一次扩孔釜连通，所述压缩气体源还通过带控制阀的管道与整形釜连通；

所述成型机的型腔体积能够调节，且还设有配套的微波加热子系统、真空子系统和热风子系统。

2.根据权利要求1所述聚合物超临界发泡材料制备成型系统，其特征在于，所述第二料仓和整形釜之间还依次通过带控制阀的管道连通设有二次扩孔釜和真空扩孔釜，二次扩孔釜连接有蒸汽源和压缩气体源，真空扩孔釜分别与气流输送机构和真空子系统通过带控制阀的管道连通。

3.根据权利要求1所述聚合物超临界发泡材料制备成型系统，其特征在于，成型机顶部设有液压活动机构，用于调节顶层模板的高度，模板均具有若干宽度<1mm，长度1～5cm的细缝。

4.根据权利要求3所述聚合物超临界发泡材料制备成型系统，其特征在于，所述模板外部设置收集罩，设有配套的连接管道用于热风气体的进出和/或抽真空，收集罩一侧侧向设有若干细缝，外部设有微波均布室，加热用的通过微波发生器发生的微波经均布后导入成型机型腔内，加热物料。

5.根据权利要求2所述聚合物超临界发泡材料制备成型系统，其特征在于，所述一次扩孔釜和二次扩孔釜能够耐压范围为0.1～2.5MPa，一、二次扩孔釜内均设有搅拌和保温结构，保温结构能通过蒸汽加入量控温。

6.根据权利要求2所述聚合物超临界发泡材料制备成型系统，其特征在于，所述真空扩孔釜能够耐压范围为-0.09～0MPa，设有搅拌和保温结构，保温结构能通过蒸汽加入量控温。

7.根据权利要求1所述聚合物超临界发泡材料制备成型系统，其特征在于，所述整形釜能够耐压范围为0.1～2.5MPa，设有搅拌和保温结构，保温结构能通过蒸汽加入量控温。

8.根据权利要求1所述聚合物超临界发泡材料制备成型系统，其特征在于，所述原料料仓有搅拌系统，底部设有热风分布盘，与热风子系统连通，原料料仓内物料处于流化态。

9.根据权利要求1所述聚合物超临界发泡材料制备成型系统，其特征在于，热风子系统采用脉冲式热风直接与物料接触加热，余热回收利用。

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