聚苯乙烯发泡工艺及发泡系统的制作方法

1.本发明涉及聚苯乙烯板材加工技术领域，具体涉及聚苯乙烯发泡工艺及发泡系统。


背景技术：

2.聚苯乙烯产品（多数是板材）在生产的过程中首先需要对聚苯乙烯母粒进行发泡，现有技术中的发泡工艺通常采用预发机进行发泡，大致的原理是通过对母粒进行加热使其发泡到预定的体积。发泡过程通常采用蒸汽进行直接接触加热，然后再通过流化床进行干燥、冷却，如果要提升发泡温度或发泡效率就必须增大蒸汽量，这就会相应增加母粒中含水量，不利于对发泡效果进行控制。再者，现有技术中通常采用连续式预发机或间歇式预发机对母粒进行发泡，前者发泡颗粒的容重不易控制且效率不高，后者由于是间歇式出料，使得后续工艺步骤无法连续进行。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中的不足，本发明提供一种聚苯乙烯发泡工艺及发泡系统。
4.为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：聚苯乙烯发泡工艺：包含以下步骤：将聚苯乙烯母粒、发泡剂和添加剂投放至预发机内部；同时对预发机桶体的桶壁、搅拌装置以及桶体内部的搅拌装置进行加热，并在加热的同时进行搅拌；待聚苯乙烯颗粒发泡至预设目标值a时，开启桶体底部的出料口；通过螺旋输料机将发泡之后的聚苯乙烯颗粒输送至流化床，在螺旋输料机输料的过程中，将发泡程度低于预设目标值a的聚苯乙烯颗粒筛选出来，并重新投送至桶体的内部。
5.预设目标值a是指聚苯乙烯颗粒相对于聚苯乙烯母粒体积增加50倍。
6.通过蒸汽对预发机桶体的桶壁以及桶体内部进行加热，通过导热油对搅拌装置进行加热。
7.聚苯乙烯发泡系统：包含桶体及设置于桶体内部的搅拌装置，桶体的筒壁内设有用于接通蒸汽的中空腔体；搅拌装置包括设置于桶体轴心位置的搅拌轴，搅拌轴的侧部设有螺旋搅拌叶，搅拌轴是中空结构，且两端导通于导热油，螺旋搅拌叶内部设有导通于搅拌轴中空结构的流道。
8.优选，前述的聚苯乙烯发泡系统：流道包括两个分别设置于螺旋搅拌叶两端的径向流道，若干沿着螺旋搅拌叶旋转的螺旋流道，且所有螺旋流道的两端分别导通于两个径向流道。
9.优选，前述的聚苯乙烯发泡系统：搅拌轴内部设有若干径向设置的隔板，隔板设有
通孔。
10.优选，前述的聚苯乙烯发泡系统：通孔分布于隔板所在轴向位置距离该处螺旋搅拌叶的相对较远处，且通孔的内径是径向流道的1/5-1/10。
11.优选，前述的聚苯乙烯发泡系统：桶体的底部通过出料口连接螺旋输料机的进料端，出料口设有出料管，出料管的端部设有表面与桶体内壁轮廓相匹配的铰接挡板，铰接挡板通过设置于出料管内部的气缸驱动。
12.优选，前述的聚苯乙烯发泡系统：螺旋输料机的出料端连接流化床，螺旋输料机的底部设有网孔，网孔底部设有集料通道，集料通道的下端设有集料桶。
13.优选，前述的聚苯乙烯发泡系统：螺旋搅拌叶的直径从上到下依次增大，且螺旋搅拌叶的底部贴合于桶体底部表面。
14.本发明所达到的有益效果：本发明采用三种加热方式对聚苯乙烯颗粒进行发泡，使加热更为均匀、高效，由于其他两种非直接接触式的加热方式的存在，因此直接接触到母粒部分的蒸汽量、蒸汽温度更容易控制，继而更好地控制发泡完成的聚苯乙烯颗粒的湿度。
15.本发明螺旋搅拌叶的底部接触到桶体的底部，并且螺旋搅拌叶的直径从上到下依次增大，使得整个桶体内部的物料搅拌更为均匀，并且被输送至桶体上层的物料也更容易从螺旋搅拌叶上方滑落，能够使母粒在桶体内部形成中间上升、四周下降的母粒回路，提升搅拌效率。铰接挡板的内表面轮廓与该处桶体内表面轮廓相匹配，使桶体的内部没有搅拌盲区。螺旋输料机在输料过程中，能够对发泡之后的聚苯乙烯颗粒进行一定的筛选和过滤，进一步提升了发泡质量。
附图说明
16.图1是本发明发泡系统整体结构主视图；图2是图1中b处的局部放大图；图3是图1中c处的局部放大图；图4是螺旋输料机的截面图；附图标记的含义：1-桶体；2-搅拌轴；3-螺旋搅拌叶；4-出料口；5-螺旋输料机；6-集料桶；7-流化床；11-蒸汽连接口；12-进料口；13-中空腔体；21-隔板；22-通孔；31-径向流道；32-螺旋流道；41-出料管；42-铰接挡板；43-气缸；51-网孔；52-集料通道。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
18.本实施例公开了聚苯乙烯发泡工艺：包含以下步骤：将聚苯乙烯母粒、发泡剂和添加剂（通常是阻燃剂）投放至预发机内部；同时对预发机桶体1桶壁、搅拌装置以及桶体1部的搅拌装置进行加热，并在加热的同时进行搅拌；待聚苯乙烯颗粒发泡至预设目标值a时，开启桶体1部的出料口4；通过螺旋输料机5将发泡之后的聚苯乙烯颗粒输送至流化床7，并且在螺旋输料机6输料的过程中，将发泡程度低于预设目标值a的聚苯乙烯颗粒筛选出来，并重新投送至桶体的内部。
19.本实施例的预设目标值a是指聚苯乙烯颗粒相对于聚苯乙烯母粒体积增加50倍，
发泡体积未达到50倍的母粒可通过搅拌过滤的方式进行剔除。
20.在上述加热过程中，通过蒸汽对预发机桶体1的桶壁以及桶体1内部进行加热，通过导热油对搅拌装置进行加热，其中仅有直接对桶体1内部加热部分的蒸汽能够接触到母粒，因此能够降低母粒的湿度，并且由于其他两种方式的协同加热，直接对桶体1内部加热的蒸汽的量更容易控制。直接对桶体1内部进行加热的蒸汽可通过分别导通桶体1上下端的蒸汽回路进行实现，该方式属于现有技术。
21.如图1至图4所示：本实施例还公开了可用于上述发泡过程的聚苯乙烯发泡系统，具体包含桶体1及设置于桶体1内部的搅拌装置，桶体1的筒壁内设有用于接通蒸汽的中空腔体13。也就是说：桶体1的筒壁是两层结构，中间通过部分焊点或连接件相连，两层结构之间有夹层腔体，夹层腔体通过两个对角设置的蒸汽连接口11导通蒸汽发生装置，实现对桶壁的加热。桶体1最好是竖向放置。
22.搅拌装置包括设置于桶体1轴心位置的搅拌轴2，搅拌轴2的侧部设有螺旋搅拌叶3，搅拌轴2是中空结构，且两端导通于导热油，螺旋搅拌叶3内部设有导通于搅拌轴2中空结构的流道。具体的：流道包括两个分别设置于螺旋搅拌叶3两端的径向流道31，若干沿着螺旋搅拌叶3旋转的螺旋流道32，且所有螺旋流道32的两端分别导通于两个径向流道31。径向流道31相当于螺旋搅拌叶3流道的主流道，螺旋流道32相当于螺旋搅拌叶3流道的支流道，螺旋流道32通常有5-8个。由于螺旋搅拌叶3是螺旋结构，螺旋流道32不易加工，因此螺旋流道32可以是焊接在螺旋叶片表面的导热管（通常是紫铜管）。
23.螺旋搅拌叶3的直径从上到下依次增大，且螺旋搅拌叶3的底部贴合于桶体1底部表面。具体示意可参阅图1中的两个虚线a。这样的好处就是使桶体1底部的物料能够更容易被输送至上方；其次，桶体1上方的物料也更容易再次回落至桶体1的底部。
24.由于本实施例还需要对搅拌轴2自身进行加热，因此搅拌轴2内部设有若干径向设置的隔板21，隔板21设有通孔22。通孔22与径向流道31共同组成了两个导热油流道的分流回路，为了提升加热效果及加热的均匀程度，本实施例通孔22是分布于隔板21所在轴向位置距离该处螺旋搅拌叶3的相对较远处。因为螺旋搅拌叶3自身内部有螺旋流道32进行加热，而与螺旋搅拌叶3相接触的搅拌轴2也相对温度较高，即搅拌轴2的螺旋搅拌叶3连接处温度较高，为了使搅拌轴2整体的温度较为均匀，可通过增加搅拌轴2内部螺旋搅拌叶3相对侧导热油流动性的方式实现对搅拌轴2的加热补偿。
25.另一方面，为了避免搅拌轴2内部导热油过多地从通孔22内直接流过，避免螺旋搅拌叶3内的导热油流量较少，需要对通孔22的内径进行限制，因此通孔22的内径是径向流道31的1/5-1/10。
26.桶体1的底部通过出料口4连接螺旋输料机5的进料端，出料口4设有出料管41，出料管41的端部设有表面与桶体1内壁轮廓相匹配的铰接挡板42。铰接挡板42通过设置于出料管41内部的气缸43驱动实现铰接挡板42的翻转。铰接挡板42与出料管41之间通常有密封结构，保证不出料状态下出料口4的密封性。当铰接挡板42处于闭合状态时，其内表面与相应位置桶体1内表面的轮廓相匹配，不影响桶体1内表面的平滑程度。
27.螺旋输料机5的出料端连接流化床7，螺旋输料机5的底部设有网孔51，网孔51的孔径与所发泡的聚苯乙烯颗粒有关。当发泡完成的聚苯乙烯颗粒在螺旋输料机5的内部输送时，螺旋输料机5的会在内部反复翻转，发泡不达标的聚苯乙烯颗粒由于体积较小会从集料
通道52漏出，沿着网孔51底部的集料通道52滑下，集料通道52的下端设有用于收集物料的集料桶6。
28.工作时，将聚苯乙烯母粒、发泡剂和添加剂从桶体1上方的进料口12投入至桶体1的内部。蒸汽通过蒸汽连接口11进入至桶体1的夹层腔体内部对桶体1进行加热，再者部分蒸汽直接进入至桶体1的内部对混合料进行加热。导热油对整个搅拌装置进行加热。三种加热方式使内部物料的加热更为均匀、高效，由于其他两种非直接接触式的加热方式的存在，因此直接接触到母粒部分的蒸汽量、蒸汽温度更容易控制，继而更好地控制发泡完成的聚苯乙烯颗粒的湿度。
29.本实施例螺旋搅拌叶3的底部接触到桶体1的底部，并且螺旋搅拌叶3的直径从上到下依次增大，使得整个桶体1内部的物料搅拌更为均匀，并且被输送至桶体1上层的物料也更容易从螺旋搅拌叶3上方滑落，能够使母粒在桶体1内部形成中间上升、四周下降的母粒回路，提升搅拌效率。铰接挡板42的内表面轮廓与该处桶体1内表面轮廓相匹配，使桶体1的内部没有搅拌盲区。
30.螺旋输料机5在输料过程中，能够对发泡之后的聚苯乙烯颗粒进行一定的筛选和过滤，进一步提升了发泡质量。
31.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.聚苯乙烯发泡工艺，其特征在于：包含以下步骤：将聚苯乙烯母粒、发泡剂和添加剂投放至预发机内部；同时对预发机桶体的桶壁、搅拌装置以及桶体内部的搅拌装置进行加热，并在加热的同时进行搅拌；待聚苯乙烯颗粒发泡至预设目标值a时，开启桶体底部的出料口；通过螺旋输料机将发泡之后的聚苯乙烯颗粒输送至流化床，在螺旋输料机输料的过程中，将发泡程度低于预设目标值a的聚苯乙烯颗粒筛选出来，并重新投送至桶体的内部。2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯发泡工艺，其特征在于：所述预设目标值a是指聚苯乙烯颗粒相对于聚苯乙烯母粒体积增加50倍。3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯发泡工艺，其特征在于：通过蒸汽对预发机桶体的桶壁以及桶体内部进行加热，通过导热油对搅拌装置进行加热。4.聚苯乙烯发泡系统，其特征在于：包含桶体（1）及设置于桶体（1）内部的搅拌装置，所述桶体（1）的筒壁内设有用于接通蒸汽的中空腔体（13）；所述搅拌装置包括设置于桶体（1）轴心位置的搅拌轴（2），所述搅拌轴（2）的侧部设有螺旋搅拌叶（3），所述搅拌轴（2）是中空结构，且两端导通于导热油，所述螺旋搅拌叶（3）内部设有导通于搅拌轴（2）中空结构的流道。5.根据权利要求4所述的聚苯乙烯发泡系统，其特征在于：所述流道包括两个分别设置于螺旋搅拌叶（3）两端的径向流道（31），若干沿着螺旋搅拌叶（3）旋转的螺旋流道（32），且所有螺旋流道（32）的两端分别导通于两个径向流道（31）。6.根据权利要求5所述的聚苯乙烯发泡系统，其特征在于：所述搅拌轴（2）内部设有若干径向设置的隔板（21），所述隔板（21）设有通孔（22）。7.根据权利要求6所述的聚苯乙烯发泡系统，其特征在于：所述通孔（22）分布于隔板（21）所在轴向位置距离该处螺旋搅拌叶（3）的相对较远处，且所述通孔（22）的内径是径向流道（31）的1/5-1/10。8.根据权利要求4所述的聚苯乙烯发泡系统，其特征在于：所述桶体（1）的底部通过出料口（4）连接螺旋输料机（5）的进料端，所述出料口（4）设有出料管（41），所述出料管（41）的端部设有表面与桶体（1）内壁轮廓相匹配的铰接挡板（42），所述铰接挡板（42）通过设置于出料管（41）内部的气缸（43）驱动。9.根据权利要求8所述的聚苯乙烯发泡系统，其特征在于：所述螺旋输料机（5）的出料端连接流化床（7），所述螺旋输料机（5）的底部设有网孔（51），所述网孔（51）底部设有集料通道（52），所述集料通道（52）的下端设有集料桶（6）。10.根据权利要求4所述的聚苯乙烯发泡系统，其特征在于：所述螺旋搅拌叶（3）的直径从上到下依次增大，且螺旋搅拌叶（3）的底部贴合于桶体（1）底部表面。

技术总结
本发明公开了聚苯乙烯发泡工艺及发泡系统：发泡工艺包含以下步骤：将聚苯乙烯母粒、发泡剂和添加剂投放至预发机内部；同时对预发机桶体的桶壁、搅拌装置以及桶体内部的搅拌装置进行加热，并在加热的同时进行搅拌；待聚苯乙烯颗粒发泡至预设目标值A时，开启桶体底部的出料口。聚苯乙烯发泡系统包含桶体及设置于桶体内部的搅拌装置，桶体的筒壁内设有用于接通蒸汽的中空腔体；搅拌装置包括设置于桶体轴心位置的搅拌轴，搅拌轴的侧部设有螺旋搅拌叶，搅拌轴是中空结构，且两端导通于导热油，螺旋搅拌叶内部设有导通于搅拌轴中空结构的流道。本发明采用三种加热方式对聚苯乙烯颗粒进行发泡，使加热更为均匀、高效，且聚苯乙烯颗粒的湿度更容易控制。湿度更容易控制。湿度更容易控制。


技术研发人员：翟洪军
受保护的技术使用者：常州顺唯尔材料科技有限公司
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2022/3/8