一种聚丙烯材料的发泡设备及聚丙烯材料的发泡方法
阅读说明：本技术 一种聚丙烯材料的发泡设备及聚丙烯材料的发泡方法 (Foaming equipment and foaming method for polypropylene material ) 是由 李�一 常大山 崔婷 张建新 王婧 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种聚丙烯材料的发泡设备及聚丙烯材料的发泡方法,该设备包括：反应釜、与反应釜的上部相连的惰性发泡剂罐、与反应釜的下部相连的多个放料罐；多个放料罐对称布置,且其顶部分别设有压力平衡线,多条压力平衡线与反应釜的上部相连。该方法包括：将物料按配方加入反应釜,并向反应釜内通入惰性发泡剂；对反应釜内的物料进行加热,将反应釜内的物料稳定在发泡温度和发泡压力条件下；将与反应釜相连的多个放料罐同时开启,待反应釜内的物料转移完毕后,将各放料罐之间相互隔离开,并开启放料罐下部的放料阀,将物料迅速泄放入收集设备内。本发明能使发泡珠粒的发泡倍率均匀,降低了黏连珠粒等不合格产品率,提高了每批次生产的产量。(The invention provides a polypropylene material foaming device and a polypropylene material foaming method, wherein the device comprises: the device comprises a reaction kettle, an inert foaming agent tank connected with the upper part of the reaction kettle, and a plurality of discharging tanks connected with the lower part of the reaction kettle; a plurality of discharging buckets are symmetrically arranged, the tops of the discharging buckets are respectively provided with a pressure balance line, and the pressure balance lines are connected with the upper part of the reaction kettle. The method comprises the following steps: adding the materials into a reaction kettle according to a formula, and introducing an inert foaming agent into the reaction kettle; heating the materials in the reaction kettle, and stabilizing the materials in the reaction kettle under the conditions of foaming temperature and foaming pressure; a plurality of discharging tanks connected with the reaction kettle are opened simultaneously, after the materials in the reaction kettle are transferred, the discharging tanks are isolated from each other, and discharging valves at the lower parts of the discharging tanks are opened to discharge the materials into collecting equipment rapidly. The invention can ensure that the foaming multiplying power of the foaming beads is uniform, reduces the rate of unqualified products such as sticky beads and the like, and improves the yield of each batch of production.)
技术领域
本发明属于高分子材料加工领域，具体涉及一种聚丙烯材料的发泡设备及聚丙烯材料的发泡方法。
背景技术
发泡聚丙烯(EPP)珠粒是通过对直径0.6-1.2mm的聚丙烯微粒进行发泡得到的圆粒状发泡材料，其具有优良的力学性能、耐热性、耐低温性、耐化学药品性、耐油性等优点，在包装材料、汽车部件、热绝缘和建筑材料等领域应用广泛。对聚丙烯微粒进行发泡的手段根据操作的连续化程度，可分为间歇釜式法、连续挤出法、模压成型法和注塑成型法等，其中，间歇釜式法能够保证较高的熔体强度，易于实现高倍率和高闭孔率的发泡，是工业生产EPP珠粒的一种重要手段，专利CN103665420A、CN103665567A、CN103665583A等均采用此法制备EPP珠粒，具体方法是：将聚丙烯微粒与助剂在反应釜中混合，通入惰性发泡剂(氮气或二氧化碳)将釜压升至发泡压力，同时升温至发泡温度，持续搅拌一段时间后，在反应釜保持基本恒定压力的情况下，将物料迅速卸放到常温常压环境中即完成发泡。
釜式法属间歇生产，每批产量受限于反应釜的大小，若使用小型反应釜分多个批次生产，由于操作过程存在误差，必然造成不同批次EPP珠粒产品发泡倍率、质量不均匀，影响产品品质；若使用大型反应釜生产，则受限于放料阀的尺寸无法做到很大，将釜内物料泄放出来所需的时间较长，需要在放料同时向反应釜内补压，维持釜内压力保持恒定，否则放料过程中釜内压力下降，尚未放出的物料在反应釜内便开始膨胀，轻则引起产品质量问题，重则引起珠粒之间黏连、堵塞管道，并且，大型反应釜在放料时容易控压不稳，即使在放料同时补压，产品依然容易出现不均匀的问题。因此，釜式法生产EPP珠粒的生产效率难以提升，综合成本偏高，这是限制釜式法更广泛应用的一个重要因素。
发明内容
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
为克服现有技术的问题，本发明提供一种聚丙烯材料的发泡设备，包括：
反应釜；
惰性发泡剂罐，与所述反应釜的上部相连；
多个放料罐，与所述反应釜的下部相连；所述多个放料罐对称布置，且所述多个放料罐的顶部分别设有压力平衡线，多条所述压力平衡线与所述反应釜的上部相连。
可选地，所述反应釜的上部设有气相进出口，所述气相进出口与所述惰性发泡剂罐相连；所述气相进出口还连有大气放空管及放空管。
可选地，与所述大气放空管相连管线上设有第一自动阀；与所述放空管相连管线上设有第一压力调节阀；与所述惰性发泡剂罐相连管线上设有第二压力调节阀，其中所述第一压力调节阀和第二压力调节阀由设置在所述反应釜的上部的压力控制器进行控制。
可选地，所述反应釜的底部设有出料管道，所述出料管道与所述放料罐上的进料管道相连，所述进料管道上设有第二自动阀。
可选地，所述放料罐的底部设有放料管道，所述放料管道上设有放料阀。
可选地，所述压力平衡线上设有第三自动阀。
可选地，所述反应釜上设有视窗。
本发明提供一种聚丙烯材料的发泡方法，包括步骤：
S1、将物料按配方加入反应釜，并向反应釜内通入惰性发泡剂；
S2、对所述反应釜内的物料进行加热，将所述反应釜内的物料稳定在发泡温度和发泡压力条件下；
S3、将与所述反应釜相连的多个放料罐的进料管道同时开启，待反应釜内的物料转移完毕后，将各放料罐之间相互隔离开，并开启放料罐下部的放料阀，将物料迅速泄放入收集设备内。
可选地，所述步骤S1具体包括：
使所述反应釜与大气连通；
使所述多个放料罐与所述反应釜的气相空间连通；
将物料加入所述反应釜后，使反应釜与大气隔离；
向所述反应釜通入惰性发泡剂，置换反应釜和放料罐内的残余空气。
可选地，所述步骤S2具体包括：
对所述反应釜内的物料进行升温，并使第一压力调节阀与第二压力调节阀由设置在所述反应釜的上部的压力控制器进行控制，使釜压达到并保持在设定的发泡压力下；其中，所述第一压力调节阀用于在釜压偏高时从反应釜排出部分惰性发泡剂，所述第二压力调节阀用于在釜压偏低时向反应釜内补充惰性发泡剂。
本发明提供的聚丙烯材料的发泡设备及聚丙烯材料的发泡方法，利用多个与反应釜相连的放料罐，减小釜内物料泄放出来所需的时间，而在放料过程中出现短时间的压力波动不会对产品造成大的影响，本发明缩短了放料过程，因此在放料过程中无需再设置额外的补压手段。
附图说明
图1为本发明实施例提供的聚丙烯材料的发泡设备的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的放料罐的对称布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本发明提供一种聚丙烯材料的发泡设备包括反应釜10、放料罐20和惰性发泡剂罐30。
反应釜容积例如为3m3，在釜上部设置进料口11和气相进出口13，其中气相进出口13与大气放空管17、放空管19、惰性发泡剂(氮气或二氧化碳)罐30相连，与大气放空管17相连管线上设有第一自动阀12；与放空管19相连管线上设有第一压力调节阀14；与惰性发泡剂罐30相连管线上设有第二压力调节阀16，其中第一压力调节阀14和第二压力调节阀16由设置在反应釜10上部的压力控制器(PIC)18进行控制。此外，反应釜10的上封头还设有视镜41，釜体设置由温度控制器(TIC)42控制的电加热43，釜内设置搅拌器44，釜底连接DN500的出料管道45，管道上不设置阀门，在满足设备布置、加工等的前提下，出料管道45应尽可能短。
本实施例中，反应釜10下方共设置多个放料罐20，例如是6个放料罐，如图2所示，6个罐对称布置，防止进料时各管线之间出现偏流，每个罐的容积例如为500L。放料罐20上部设置DN200的进料管道21，进料管道与反应釜的出料管道相连，每个进料管道上各设有第二自动阀22。每个放料罐下部设置DN200的放料管道23，每个放料管道23上均设有放料阀24。放料罐20顶部还分别设有压力平衡线25，每条平衡线上各设有一个第三自动阀26，6条平衡线汇合成总管后与反应釜10的内部相连通，即将放料罐20与反应釜10的气相空间连通，使放料罐20内的压力与反应釜10的压力保持一致，在具体实施时，平衡线汇合成的总管与反应釜的上封头相连即可，也可设置在反应釜筒体侧面比较靠上的位置(避免料液流入管中)。
需要说明的是，本发明中，放料罐的个数主要由反应釜的尺寸、放料罐的尺寸及可利用的空间决定，我们认为放料罐的尺寸在1m3以内均可达到较好的效果，在空间允许且实际可行的情况下，可以灵活搭配，如2m3的反应釜可搭配5个400L的放料罐，或者4个500L的放料罐；或5m3的反应釜可搭配6个800L的放料罐。对于反应釜3m3的情况，放料罐建议个数4～10个。需要说明的是，本发明对反应釜的容积并不做限定。
本发明提供一种聚丙烯材料的发泡方法，可以采用本发明实施例提供的聚丙烯材料的发泡设备实施，该发泡方法具体包括步骤：
S1、将物料按配方加入反应釜，并向反应釜内通入惰性发泡剂；
生产开始前，检查阀门皆处于关闭状态，以采用本发明实施例提供的聚丙烯材料的发泡设备实施为例，首先开启第一自动阀12使反应釜10与大气连通，开启第三自动阀26使放料罐20与反应釜10的上部连通，将物料按配方通过进料口11加入反应釜后，关闭第一自动阀12，使反应釜与大气隔离。开启反应釜搅拌器44，开启第二压力调节阀16，从惰性发泡剂罐30向反应釜10通入惰性发泡剂(氮气或二氧化碳)，至釜压有一定上升后，关闭第二压力调节阀16，开启第一压力调节阀14将反应釜10和放料罐20内的残余空气排出。
S2、对所述反应釜内的物料进行加热，将所述反应釜内的物料稳定在发泡温度和发泡压力条件下；
以采用本发明实施例提供的聚丙烯材料的发泡设备实施为例，开启电加热43升温釜内物料，将第一调节阀14和第二压力调节阀16改为由压力控制器18自动控制其开度。本实施例中，对调节阀有两种使用情况，一种是在仪表控制系统中解除压力控制器对调节阀的控制，人为地控制其打开或者关闭，排出残余空气；另一种是设定反应釜压力的控制值，由压力控制器18在反应过程中自动地控制调节阀的开度，使釜压保持在设定的发泡压力下。第一压力调节阀14用于在釜压偏高时从反应釜排出部分惰性发泡剂，第二压力调节阀16用于在釜压偏低时向反应釜内补充惰性发泡剂。
釜温和釜压达到发泡温度和发泡压力后，通过温度控制器42和压力控制器18的控制，将釜内物料稳定在发泡温度和发泡压力条件下，持续搅拌一定时间后，准备放料。需要说明的是，第三自动阀26在此过程中一直处于开启的状态，以保证物料从反应釜进入放料罐20时，放料罐的压力与反应釜内的压力一致，否则，压力的变化将导致发泡珠粒的粒型与要求不符。
S3、将多个与所述反应釜相连的放料罐同时开启，待反应釜内的物料转移完毕后，将各放料罐之间相互隔离开，并开启放料罐下部的放料阀，将物料迅速泄放入收集设备内。
以采用本发明实施例提供的聚丙烯材料的发泡设备实施为例，同时开启放料罐20上部的第二自动阀22，反应釜10内的物料迅速流入各放料罐20内，从视镜41观察反应釜10内的物料转移完毕后，关闭反应釜搅拌器44、电加热43和第一压力调节阀14、第二压力调节阀16，关闭第二自动阀22和第三自动阀26，将各放料罐之间相互隔离开，开启放料罐20下部的放料阀24，将物料迅速泄放入收集设备内，完成本次生产。
本发明提供的聚丙烯材料的发泡设备及聚丙烯材料的发泡方法，利用多个与反应釜相连的放料罐，减小釜内物料泄放出来所需的时间，而在放料过程中出现短时间的压力波动不会对产品造成大的影响，从而使发泡珠粒的发泡倍率均匀，降低了黏连珠粒等不合格产品率，提高了每批次生产的产量。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
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