TWI666107B

TWI666107B - 發泡水管加工裝置及發泡水管加工方法

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Publication number: TWI666107B
Application number: TW105133304A
Authority: TW
Inventors: 林登譜
Original assignee: 林登譜
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2019-07-21
Also published as: TW201813804A

Abstract

一種發泡水管加工裝置及發泡水管加工方法。主要透過超臨界細微發泡射出技術，將發泡劑與預發泡的基材混鍊與溫度控制操作，如此得以讓發泡水管管壁充滿均勻細微氣泡，得以與習知PVC管相同管徑、長度下，提供使用更少材料來製作相同尺寸的發泡管材，如此得以較少生產成本獲取更加利潤。

Description

發泡水管加工裝置及發泡水管加工方法

本發明係關於製作出發泡水管的加工裝置，以及其加工方法，具有節省成本功效者。

利用聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride，縮寫：PVC)製作管體是長久以來常見選擇之一，以下描述則簡稱為PVC管。PVC管可透過加工過程改變其產品軟硬度，使其大致分類有PVC軟管、PVC硬管兩種。因此，PVC軟管具有極佳彎曲特性適合因應環境擺放、調整適當位置。而PVC硬管應用也相當廣泛，例如有電器電信工程、下水道工程等。此外，PVC管因材質輕搬運施工便利，施工簡易，施工費用低，又耐酸、耐鹼、耐腐蝕性適合用於化學工業。

近年來因相關製造業者大幅增加並大量生產PVC管，彼此商業競爭下，往往走向以壓低販售價格，造成PVC管賣價已經相當接近購買PVC材料成本，且各家所生產的PVC管，因每重量單位的PVC材料所能生產的PVC管長度大致相同，扣除其它添加劑以及生產成本，其所能產生的利潤對於小規模製造業者來講所能獲取利潤相當有限，對於長期仰賴製造PVC管來維持業者營運相當困難。

前述說明可知現今製造並販賣PVC管上，因其賣價相當接近製造成本，導致能夠獲取利潤相當低，如何能夠提供降低產品製作成本，或是在降低產品製作成本之後再添加各種可以提昇其產品物性的添加劑以創造出更優良的產品，是本發明人研發重點。

本發明目的係提供發泡水管加工裝置及發泡水管加工方法。主要透過超臨界細微發泡射出技術，將發泡劑與預發泡的基材混鍊與溫度控制操作，如此得以讓發泡水管管壁充滿均勻細微氣泡，得以與習知PVC管相同管徑、長度下，本發明提供使用更少材料來製作相同尺寸的發泡管材，如此得以較少生產成本獲取更加利潤。另外，本發明與習知PVC管以相同材料重量製作時，可以提供相較PVC管來得較長尺寸。

為了達成前述之目的與功效，本發明一種發泡水管加工裝置，其包括有：一細微發泡押出機，其具有一基座、一押出管、一控制部、一入料斗與一模頭，該押出管與控制部間隔組設於該基座，而該入料斗與該模頭分別對應該押出管的兩端，該入料斗用以置入發泡基材與發泡劑且進入押出管，該押出管包括有相連的一個預熱段、一個發泡段，該押出管的預熱段與發泡段周側上並沿其軸向間隔設置複數加熱板並對押出管內傳遞熱，用以預熱發泡基材以及達到發泡基材的熔融、發泡溫度，而發泡劑分散溶解於熔融發泡基材中，並由該模頭押出而擴散細微氣泡成型含有均勻細微氣泡的發泡水管，該複數加熱板係由控制部的複數控制鈕訊號控制，另於該模頭、押出管的預熱段及發泡段設置複數溫度感測器，且該複數溫度感測器係分別傳輸溫度訊號至該控制部的複數溫度表，而該發泡段的溫度大於模頭的溫度；一冷卻機，其具有一冷卻槽，且該冷卻槽兩端分別設有一輸入孔以及一輸出孔，該輸入孔與輸出孔係分別用以提供發泡水管穿入冷卻槽與穿出冷卻槽，且該冷卻機另具有注入冷卻槽的複數冷卻管，且該複數冷卻管用以輸送冷卻液並可直接對發泡水管接觸式冷卻降溫；一滾壓牽引機，其具有至少一對上、下滾輪，以該至少一對上、下滾輪滾動壓抵降溫後發泡水管周側並牽引；以及一捲收機，其具有一旋轉座用以轉動捲收發泡水管呈捆狀。

前述泡水管加工裝置，其中該押出管的發泡段溫度大於或等於預熱段溫度。

前述泡水管加工裝置，進一步包括有複數風鼓間隔設置於該細微發泡押出機的基座並與該控制部的該複數控制鈕電性連接，且該複數風鼓朝向該押出管的發泡段周側輸出氣流控制溫度。

前述發泡水管加工裝置，其中該滾壓牽引機的下滾輪環繞設置有用以滾動接觸發泡水管周側之一凹槽。該冷卻機的冷卻槽間隔設置複數轉輪，該複數轉輪用以轉動輸送發泡水管由輸入孔往輸出孔方向移動。

本發明一種發泡水管加工方法，包括下列步驟：押出成型，發泡基材與發泡劑置入細微發泡押出機的入料斗，並由入料斗進入押出管內，以致發泡基材於細微發泡押出機的押出管以及與押出管相接的模頭內受熱熔融，且發泡劑於熔融發泡基材中均勻混練，並由模頭向外輸送發泡成型含有均勻細微氣泡的發泡水管，且發泡基材於押出管依序承受預熱溫度、發泡溫度以及模頭溫度，而發泡溫度大於或等於模頭溫度；降溫成型，由押出成型半成品的發泡水管進入冷卻機，並進行液體接觸式降溫成型；滾壓，降溫後的半成品的發泡水管其周側由滾壓牽引機以上、下滾輪牽引；以及捲收，由捲收機將經滾輪牽引之發泡水管捲收呈捆。

前述所指發泡基材為聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride，PVC)、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、聚乙烯(polyethylene，PE)或聚胺酯(Polyurethane，PU)，而發泡劑為偶氮二甲醯胺(Azodicarbonamide)、二磺酰肼二苯醚或二亞硝基五次甲基四胺，每1公斤發泡基材使用0.1公克至0.6公克的發泡劑。又發泡溫度大於預熱溫度。

1‧‧‧細微發泡押出機

11‧‧‧基座

12‧‧‧押出管

121‧‧‧預熱段

122‧‧‧發泡段

123‧‧‧加熱板

124‧‧‧溫度感測器

125‧‧‧風鼓

13‧‧‧控制部

131‧‧‧控制鈕

132‧‧‧溫度表

14‧‧‧入料斗

15‧‧‧模頭

151‧‧‧溫度感測器

2‧‧‧冷卻機

21‧‧‧冷卻槽

22‧‧‧輸入孔

23‧‧‧輸出孔

24‧‧‧冷卻管

25‧‧‧轉輪

3‧‧‧滾壓牽引機

31‧‧‧上滾輪

32‧‧‧下滾輪

321‧‧‧凹槽

4‧‧‧捲收機

41‧‧‧旋轉座

5‧‧‧發泡水管

第一圖係本發明發泡水管加工裝置示意圖。

第二圖係第一圖細微發泡押出機放大示意圖。

第三圖係第一圖冷卻機放大示意圖。

第四圖係本發明發泡水管加工方法之流程圖。

請參閱圖式第一至三圖所示，圖式揭示發泡水管加工裝置其包括有：一細微發泡押出機1、一冷卻機2、一滾壓牽引機3以及一捲收機4。

該細微發泡押出機1，其具有一基座11、一押出管12、一控制部13、一入料斗14與一模頭15。該押出管12與控制部13間隔組設於該基座11，而該入料斗14與該模頭15分別對應該押出管12的兩端，該入料斗14用以置入發泡基材與發泡劑且進入押出管12，該押出管12包括有相連的一個預熱段121、一個發泡段122，該押出管12的預熱段121與發泡段122周側上並沿其軸向間隔設置複數加熱板123並對押出管12內傳遞熱，用以預熱發泡基材以及達到發泡基材的熔融、發泡溫度，而發泡劑溶解於熔融發泡基材中，並由該模頭15押出成型含有均勻細微氣泡的發泡水管5，該複數加熱板123係由控制部13的複數控制鈕131訊號控制，另於該模頭15、押出管12的預熱段121及發泡段122設置複數溫度感測器151、124，且該複數溫度感測器151、124係分別傳輸溫度訊號至該控制部13的複數溫度表132，並操作控制鈕131後加熱板123對押出管12提昇溫度以致該發泡段122的溫度大於模頭15的溫度；該冷卻機2，其具有一冷卻槽21，且該冷卻槽21兩端分別設有一輸入孔22以及一輸出孔23，該輸入孔22與輸出孔23係分別用以提供發泡水管5穿入冷卻槽21與穿出冷卻槽21，且該冷卻機2另具有注入冷卻槽21的複數冷卻管24，且該複數冷卻管24用以輸送冷卻液並可直接對發泡水管5接觸式冷卻降溫；該滾壓牽引機 3，其具有至少一對上、下滾輪31、32，以該至少一對上、下滾輪31、32連續滾動壓抵於降溫後發泡水管5周側牽引(在此係以兩對上、下滾輪31、32間隔排列)；該捲收機4，其具有一旋轉座41用以轉動捲收發泡水管5呈捆狀。

本發明發泡水管加工裝置操作方式，是將發泡基材與發泡劑由入料斗14置入押出管12，且押出管12周側的加熱板121對內傳遞熱，押出管12內的發泡基材形成熔融、流體狀，且發泡劑溶解於熔融發泡基材中而擴散細微氣泡，以致由該模頭15押出成型含有均勻細微氣泡的發泡水管5，在經由冷卻機2的冷卻液沖滌降溫，以及上、下滾輪31、32滾動壓抵降溫發泡水管5周側牽引，最後由捲收機4的旋轉座41捲收發泡水管5呈捆狀。

如此可知，本發明透過發泡劑(控制其溫度與壓力條件下)溶解於熔融發泡基材中而擴散細微氣泡得以讓發泡水管5充滿均勻細微氣泡，得以與習知PVC管相同管徑、長度下，提供使用更少材料來製作相同尺寸的發泡管材，據此達成本發明之目的與功效，同時並兼具有材質輕盈(節省資源)，且透過調整細微發泡多寡更能調整發泡水管軟硬度。

進一步說明本發明發泡水管加工裝置其相關元件組成以及細部特徵。進一步包括有複數風鼓125間隔設置於該細微發泡押出機1的基座11並與該控制部13的該複數控制鈕131電性連接，且該複數風鼓125分別朝向該押出管12的發泡段122周側(本實施例係以朝向押出管12下方為例)輸出氣流，透過風鼓125之運作得以由氣流調節發泡段122的溫度。該複數溫度感測器124係部份分別安裝於該押出管12的預熱段121以及發泡段122。而該發泡段122的溫度大於模頭15的溫度。

另外，該滾壓牽引機3的下滾輪32環繞設置有用以滾動接觸發泡水管5周側之一凹槽321，透過此凹槽321得以對應發泡水管5都周側壓抵而牽引帶動。

請參閱第三圖所示，該冷卻機2的冷卻槽21間隔設置複數轉輪25(在此係以三個轉輪25為例)，該複數轉輪25用以轉動輸送發泡水管5由輸入孔22往輸出孔23方向移動。

請參閱第四圖所示(配合參閱圖式第一至三圖所示)，其係記載本發明發泡水管加工方法，包括下列步驟：押出成型，發泡基材與發泡劑置入細微發泡押出機1的入料斗14，並由入料斗14進入押出管12內，以致發泡劑於細微發泡押出機1的密閉押出管12中與發泡基材充分混鍊受熱且均勻分散融合，發泡基材瞬間由密閉押出管12中經模頭15擠出釋放壓力，發泡劑於模頭15長成均勻微細氣泡並作用成核經瞬間冷卻成型為細微發泡水管5向外輸送，且發泡基材於押出管12依序承受預熱溫度、發泡溫度以及模頭溫度，而發泡溫度大於模頭溫度；降溫成型，由押出成型半成品的發泡水管5進入冷卻機2，並進行液體接觸式降溫；滾壓牽引，降溫後的半成品的發泡水管5其周側由滾壓牽引機3以上、下滾輪31、32牽引；以及捲收，由捲收機4將經滾壓牽引之發泡水管5捲收呈捆。

前述發泡溫度大於預熱溫度。

前述發泡基材為聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride，PVC)、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、聚乙烯(polyethylene，PE)或聚胺酯(Polyurethane，PU)。

而本發明所採用發泡劑為有機化學發泡劑，發泡劑包括有偶氮類(ADCA)(Azodicarbonamide)偶氮二甲醯胺C₂H₄O₂N₄(發泡劑AC)、醯肼類發泡劑(OBSH)二磺酰肼二苯醚或亞硝基系(DPT發泡劑)又稱H發泡劑二亞硝基五次甲基四胺，每1公斤發泡基材使用0.1公克至0.6公克的發泡劑。

值得說明的是，上述發明實施例揭示了發泡劑有偶氮類(ADCA)、醯肼類發泡劑(OBSH)以及亞硝基系(DPT發泡劑)三種。其中發泡劑(AC)為高效發泡劑廣泛應用于橡膠、聚乙烯和聚合樹脂等工業，其是有機發泡劑中最常用的一種，在無添加劑時其熱分解的氣體產物主要是N₂CO₂。發泡劑(AC)的發氣量高分散性好以釋放CO₂為主。金屬氧化物、有機酸及鉛、鋅和鎘等鹽對純發泡劑(AC)具有降低分解溫度的作用。而醯肼類發泡劑(OBSH)二磺酰肼二苯醚，毒性極低，適於接觸食品的包裝材料，電絕緣性能好。亞硝基系(DPT發泡劑)又稱H發泡劑，化學成分為二亞硝基五次甲基四胺，廣泛應用於製造海綿橡膠，也可用於增塑PVC的壓模，吹塑發泡。無臭味溶於二甲基甲酰胺和二甲亞碸。前述所揭示有機化學發泡劑毒性低，因此就算運用生產於發泡水管5時因含量極低，仍可稱為無毒害環境之產品，所以其製造生產過程以及最終產品對環境來說可是相當環保與友善對。

Claims

一種發泡水管加工裝置，其包括有：一細微發泡押出機，其具有一基座、一押出管、一控制部、一入料斗與一模頭，該押出管與控制部間隔組設於該基座，而該入料斗與該模頭分別對應該押出管的兩端，該入料斗用以置入發泡基材與發泡劑且進入押出管，該押出管包括有相連的一個預熱段、一個發泡段，該押出管的預熱段與發泡段周側上並沿其軸向間隔設置複數加熱板並對押出管內傳遞熱，用以預熱發泡基材以及達到發泡基材的熔融、發泡溫度，而發泡劑分散溶解於熔融發泡基材中，並由該模頭押出而擴散細微氣泡成型含有均勻細微氣泡的發泡水管，該複數加熱板係由控制部的複數控制鈕訊號控制，另於該模頭、押出管的預熱段及發泡段設置複數溫度感測器，且該複數溫度感測器係分別傳輸溫度訊號至該控制部的複數溫度表，而該發泡段的溫度大於模頭的溫度；該押出管的發泡段溫度大於或等於預熱段溫度；進一步包括有複數風鼓間隔設置於該細微發泡押出機的基座並與該控制部的該複數控制鈕電性連接，且該複數風鼓朝向該押出管的發泡段周側輸出氣流控制溫度；前述發泡基材為聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride，PVC)、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、聚乙烯(polyethylene，PE)或聚胺酯(Polyurethane，PU)，而發泡劑為偶氮二甲醯胺、二磺酰肼二苯醚或二亞硝基五次甲基四胺，每1公斤發泡基材使用0.1公克至0.6公克的發泡劑；一冷卻機，其具有一冷卻槽，且該冷卻槽兩端分別設有一輸入孔以及一輸出孔，該輸入孔與輸出孔係分別用以提供發泡水管穿入冷卻槽與穿出冷卻槽，且該冷卻機另具有注入冷卻槽的複數冷卻管，且該複數冷卻管用以輸送冷卻液並可直接對發泡水管接觸式冷卻降溫；該冷卻機的冷卻槽間隔設置複數轉輪，該複數轉輪用以轉動輸送發泡水管由輸入孔往輸出孔方向移動；一滾壓牽引機，其具有至少一對上、下滾輪，以該至少一對上、下滾輪滾動壓抵降溫後發泡水管周側並牽引；該滾壓牽引機的下滾輪環繞設置有用以滾動接觸發泡水管周側之一凹槽；以及一捲收機，其具有一旋轉座用以轉動捲收發泡水管呈捆狀。
一種發泡水管加工方法，包括下列步驟：押出成型，發泡基材與發泡劑置入細微發泡押出機的入料斗，並由入料斗進入押出管內，以致發泡基材於細微發泡押出機的押出管以及與押出管相接的模頭內受熱熔融，且發泡劑於熔融發泡基材中均勻混練，並由模頭向外輸送發泡成型含有均勻細微氣泡的發泡水管，且發泡基材於押出管依序承受預熱溫度、發泡溫度以及模頭溫度，而發泡溫度大於或等於模頭溫度；降溫成型，由押出成型半成品的發泡水管進入冷卻機，並進行液體接觸式降溫成型；滾壓牽引，降溫後的半成品的發泡水管其周側由滾壓牽引機以上、下滾輪牽引；以及捲收，由捲收機將經滾輪牽引之發泡水管捲收呈捆；前述發泡基材為聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride，PVC)、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)、聚乙烯(polyethylene，PE)或聚胺酯(Polyurethane，PU)，而發泡劑為偶氮二甲醯胺(Azodicarbonamide)、二磺酰肼二苯醚或二亞硝基五次甲基四胺，每1公斤發泡基材使用0.1公克至0.6公克的發泡劑。
如請求項2所述之發泡水管加工方法，其中發泡溫度大於預熱溫度。