EPP材料制作的过程和制作设备与流程

文章来源:行业资讯时间:2023-09-19 18:45:31 点击:1

  :epp材料即发泡聚丙烯,是一种具有环保、抗压、缓冲和隔热能力的新型泡沫塑料,大范围的使用在汽车上,如保险杆芯材、顶棚等,但其在阻燃性上较差。目前市面上存在如下两种生产epp材料的方法:其一,釜内浸渍法,先把pp小珠粒放入釜内并在一定温度下用丁烷浸泡,然后迅速降温降压使其膨胀发泡,该方法所用的pp小珠一般都是用拉条冷却法生产,存在产量低又繁琐的问题。其二,挤出法,将高熔体强度pp及其成合剂等投入挤出机,熔化后加入发泡剂,使其充分分散均匀,再经过冷却从模孔挤出,由于迅速降压而发泡,并及时切断成小珠粒,加之急冷而定形。中国专利文件申请号cn4.3公开了一种发泡聚丙烯空心珠粒的制备方法,其包括如下步骤:(1)中空圆柱型改性聚丙烯空心微粒的制备:将复配聚丙烯树脂100份、色母5-8份、润滑剂0.5-2份、抗菌剂0.2-1.5份、成核剂0.2-1份和热塑性弹性体5-10份,在高速混合机内混合均匀,并经过螺杆挤出工艺混炼均匀,切粒成中空圆柱型改性聚丙烯空心微粒;(2)发泡:将步骤(1)所得改性聚丙烯空心微粒加入发泡釜内,加热加压,直至135-160℃的发泡温度和1.0-3.0mpa的发泡压力,随后瞬间释放至大气压,即可得到5-60倍率的发泡聚丙烯空心珠粒。使用该专利文件中的方法制作的epp材料仍存在阻燃性较差的问题。技术实现要素:针对上述现存技术,本发明要解决的技术问题是提供一种epp材料的制作的过程和制作设备,使得制得的epp材料具备良好阻燃性能。为解决上述技术问题,本发明提出一种epp材料制作的过程,包括如下步骤:一种epp材料制作的过程,包括如下步骤:(1)按照重量份数称取:聚丙烯树脂105-113份、硼酸铝晶须2-4份、二氧化硅0.6-1.4份、碳化硼0.2-0.6份、碳黑0.1-0.9份、阻燃剂0.2—0.4份、脱模剂0.2-0.3份、抗氧化剂0.2-0.8份、成核剂0.3-0.5份和发泡剂0.4—0.6份;(2)将步骤(1)中除发泡剂以外的其他原料混合均匀,得混合料;(3)将步骤(2)中的混合料分三个阶段进行水浴加热,其中,第一阶段将水温加热至20—30℃,并维持水温10—15min;第二阶段将水温加热至50—60℃,并维持水温8—12min;第三阶段将水温加热至80—100℃,并维持水温5—10min;(4)先将步骤(3)中的水浴加热后的混合料加入发泡注塑机内进行剪切、熔融混合,再加入剩余的发泡剂,得到熔体,然后将熔体入模,最终epp成型体。进一步地,所述步骤(1)中按照重量份数称取:聚丙烯树脂112份、硼酸铝晶须3份、二氧化硅0.8份、碳化硼0.5份、碳黑0.7份、阻燃剂0.3份、脱模剂0.2份、抗氧化剂0.4份、成核剂0.3份和发泡剂0.5份。进一步地,所述步骤(3)中的水温以3—4℃/min从第一阶段升温至第二阶段并且以2—3℃/min从第二阶段升温至第三阶段。进一步地,所述发泡剂为超临界流体二氧化碳。进一步地,所述脱模剂为硅油、滑石粉和云母粉中的一种或两种以上混合物。进一步地,所述阻燃剂为三氧化二锑。进一步地,所述成核剂为苯甲酸钠或硬脂酸钙。一种epp材料的制作设备,包括高速混合机、水浴加热装置和发泡注塑机,其中所述发泡注塑机包括:工作箱,右侧壁上具有延伸至底部的进出口;密封门,铰接在所述工作箱的进出口处;工作台,设置在所述工作箱内底面;料筒,左端具有出料管、筒壁内设有热气腔室以及与热气腔室相连通的出气口且水平放置在所述工作台上;导气管,设置在所述料筒的内顶壁上、一端伸至所述热气腔室内而另一端伸至所述料筒内;第一驱动电机,安装在所述工作台上且位于所述料筒的右侧;螺杆,内部具有加热腔室、呈水平放置、一端伸至所述料筒内而另一端伸出所述料筒外并且伸出所述料筒外的部分杆身上具有槽底开设通气孔的环形槽,所述通气孔与其加热腔室相连通;连接轴,一端与所述第一驱动电机相连接;隔热块,一端与所述螺杆的另一端相连接,另一端与所述连接轴的另一端相连接;u形盘,中间具有与所述螺杆的环形槽部分相配合的圆孔、两端连接在所述热气腔室内且内部具有与所述热气腔室以及所述螺杆的通气孔均相连通的热气通道;热风机,安装在所述工作台上且位于所述料筒的右侧;热风管,一端与所述热风机的输气端相连接,另一端伸至所述热气腔室内;料斗,上端伸至所述工作箱外,下端伸至所述料筒内;导轨,水平放置,一端延伸至所述工作台的左侧壁处,另一端延伸至所述工作箱的进出口处;活动杆,上端伸至所述工作箱的上方,下端穿过所述工作箱的箱壁伸至所述工作箱内;上接模,顶部与所述活动杆的下端相固定连接且位于所述料筒的左侧且底部具有连接槽和第一容纳槽以及内部具有流通通道;下接模,连接在所述导轨上、顶部具有与所述连接槽相配合的连接凸体和与所述第一容纳槽相配合成成型腔室的第二容纳槽,并且其与所述上接模相互配合形成右侧壁具有供所述出料管接入的接入孔的成型模,所述接入孔与所述成型腔室相连通;发泡剂供给装置,安装在所述工作箱体的顶面上;连接管道,一端接入所述下接模内的流通通道内,另一端与所述发泡剂供给装置相连接;封堵塞,塞进所述料筒的出气口。进一步地,所述工作台还包括第一绳孔道和第二绳孔道,所述工作箱的右侧壁上安装有第二驱动电机和第三驱动电机,所述第二驱动电机上连接有第一转动轴,所述第三驱动电机上连接有第二转动轴,所述发泡注塑机还包括第一连接绳和第二连接绳,所述第一连接绳的一端与所述下接模的右侧壁相连接,所述第一连接绳的另一端穿过所述工作台的第一绳孔道裹在所述第一转动轴上,所述第二连接绳的一端与所述下接模的左侧壁相连接,所述导轨内具有第三绳孔道,所述第二连接绳的另一端穿过所述导轨内的第三绳孔道、所述工作台的第二绳孔道裹在所述第二转动轴上。进一步地,所述发泡剂供给装置包含装载二氧化碳的气瓶和超临界流体发生器,所述气瓶与所述超临界流体发生器的输入口通过气管相连接,所述连接管道包括连接管和连接软管,所述连接管的一端与所述所述超临界流体发生器的输出口箱连接,所述连接软管的一端与所述连接管的另一端相连接,所述连接软管的另一端与所述接入所述下接模内的流通通道内;所述成型模的左侧壁在所述上接模与所述下接模的接合处具有封堵槽,所述密封门上具有在水平方向上与所述封堵槽位置相一致的开口,所述发泡注塑机还包括封堵杆,所述封堵杆的杆身穿过所述密封门的开口,所述封堵杆的一端伸至所述密封门的左侧且具有手拉柄,所述封堵杆的另一端能够深入所述封堵槽内且与所述封堵槽相配合,所述封堵杆的杆身具有凸出的压环,所述压环的右侧面上设有与所述成型模的封堵槽处左侧壁相贴合的密封垫。与现存技术相比,本发明的有益效果:该epp材料在其制作的过程中的称取原料环节,往原料中新添加了二氧化硅、碳化硼、碳黑和硼酸铝晶须,其中硼酸铝晶须具有耐高温性好、阻燃性好、弹性好和机械强度高的特性,而碳化硼具有密度小、强度高、阻燃性好、耐热性好和化学稳定性高的特性,这均增强了epp材料的阻燃性能;本epp材料制作方法采用先将除发泡剂以外的其他原料混合均匀,再将其水浴加热,其分三个阶段进行梯次化的水浴加热,每个阶段都会预留一定时间进行平稳加热,每个阶段的水浴温度和预留时间是在长期做出的大量实验数据的基础上得出优选方案,目的是让epp材料原料中除发泡剂以外的其他原料预热均匀,为其在发泡注塑机内进行剪切、熔融混合做准备;整个epp材料的制作设备是根据其制作方法相配套的,制备的epp材料不仅在阻燃性上表现良好,而且在抗压、缓冲和隔热性能上也得到了显著提升。附图说明附图用来提供对本发明进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:图1为本发明制作epp材料设备的结构示意图;图2为本发明制作epp材料设备中发泡注塑机的结构示意图;附图标记:1、高速混合机;2、水浴加热装置;3、发泡注塑机;31、工作箱;31a、进出口;32、密封门;32a、开口;33、工作台;33a、第一绳孔道;33b、第二绳孔道;34、料筒;34a、出料管;34b、热气腔室;34c、出气口;35、导气管;36、第一驱动电机;37、螺杆;37a、加热腔室;37b、环形槽;37c、通气孔;38、连接轴;39、隔热块;310、u形盘;310a、圆孔;310b、热气通道;311、热风机;312、热风管;313、料斗;314、导轨;315、活动杆;316、上接模;316a、连接槽;316b、第一容纳槽;316c、流通通道;317、下接模;317a、连接凸体;317b、第二容纳槽;318、成型腔室;319、接入孔;320、成型模;321、发泡剂供给装置;321a、气瓶;321b、超临界流体发生器;322、连接管道;322a、连接管;322b、连接软管;323、封堵塞;324、第二驱动电机;325、第三驱动电机;326、第一转动轴;327、第二转动轴;328、第一连接绳;329、第二连接绳;330、封堵槽;331、封堵杆;332、手拉柄;333、压环;334、密封垫。具体实施方式实施例1如图1所示,一种epp材料的制作设备,包括高速混合机1、水浴加热装置2和发泡注塑机3,这些设备在工厂内用支架支撑。如图2所示,发泡注塑机3包括:工作箱31、密封门32、工作台33、料筒34、导热棒、第一驱动电机36、螺杆37、连接轴38、隔热块39、u形盘310、热风机311、热风管312、料斗313、导轨314、活动杆315、上接模316、下接模317、发泡剂供给装置321、连接管322a道322和封堵塞323。其中,螺杆37由耐高温、导热材料制成,如铜。工作箱31的右侧壁上具有延伸至底部的进出口31a。密封门32铰接在工作箱31的进出口31a处。工作台33设置在工作箱31内底面。料筒34,左端具有出料管34a、筒壁内设有热气腔室34b以及与热气腔室34b相连通的出气口34c且水平放置在工作台33上。导气管35设置在料筒34的内顶壁上、一端伸至热气腔室34b内而另一端伸至料筒34内。第一驱动电机36安装在工作台33上且位于料筒34的右侧。螺杆37的内部具有加热腔室37a、呈水平放置、一端伸至料筒34内而另一端伸出料筒34外并且伸出料筒34外的部分杆身上具有槽底开设通气孔37c的环形槽37b,通气孔37c与其加热腔室37a相连通。连接轴38的一端与第一驱动电机36相连接。隔热块39的一端与螺杆37的另一端相连接,另一端与连接轴38的另一端相连接。u形盘310的中间具有与螺杆37的环形槽37b部分相配合的圆孔310a、两端连接在热气腔室34b内且内部具有与热气腔室34b以及螺杆37的通气孔37c均相连通的热气通道310b。热风机311安装在工作台33上且位于料筒34的右侧。热风管312的一端与热风机311的输气端相连接,另一端伸至热气腔室34b内。料斗313上端伸至工作箱31外,下端伸至料筒34内。导轨314水平放置,一端延伸至工作台33的左侧壁处,另一端延伸至工作箱31的进出口31a处。活动杆315上端伸至工作箱31的上方,下端穿过工作箱31的箱壁伸至工作箱31内。上接模316的顶部与活动杆315的下端相固定连接且位于料筒34的左侧且底部具有连接槽316a和第一容纳槽316b以及内部具有流通通道316c。下接模317滑动连接在导轨314上、顶部具有与连接槽316a相配合的连接凸体317a和与第一容纳槽316b相配合成成型腔室318的第二容纳槽317b,并且其与上接模316相互配合形成右侧壁具有供出料管34a接入的接入孔319的成型模320,接入孔319与成型腔室318相连通。发泡剂供给装置321,安装在工作箱31体的顶面上。连接管322a道322一端接入下接模317内的流通通道316c内,另一端与发泡剂供给装置321相连接。封堵塞323塞进料筒34的出气口34c。下接模317与导轨314相滑动。发泡注塑机3的螺杆37规格为φ100mm—φ115mm,扭矩120n.m-130n.m。该epp材料的的制作方法,包括如下步骤:(1)称取以下重量的原料:聚丙烯树脂105kg、硼酸铝晶须2kg、二氧化硅0.6kg、碳化硼0.2kg、碳黑0.1kg、发泡剂0.4kg、阻燃剂0.2kg,脱模剂0.2kg、抗氧化剂0.2kg和成核剂0.3kg;(2)将除发泡剂以外的其他原料加入高速混合机1中,转速维持在4500—4800r/min,混合时间为33—45min,得混合均匀的混合料;(3)将步骤(2)中的混合料在水浴加热装置2分三个阶段进行水浴加热,其中,第一阶段将水温加热至20—30℃,并维持水温10—15min;第二阶段将水温加热至50—60℃,并维持水温8—12min;第三阶段将水温加热至80—100℃,并维持水温5—10min;(4)先将步骤(3)中的水浴加热后的混合料加入发泡注塑机3内进行剪切、熔融混合,再加入剩余的发泡剂,得到熔体,然后将熔体入模,最终epp成型体。具体的发泡注塑机3的工作过程为:水浴加热后的混合料从料斗313进入料筒34内,启动第一驱动电机36,驱动连接轴38转动,连接轴38带动隔热块39和螺杆37转动,螺杆37对物料进行剪切混合,启动热风机311,热风随着热风管312进入热气腔室34b内,导气管35将热气腔室34b内的热气传递料筒34内中,混合料加热,热气腔室34b内的部分热气顺着u形盘310的热气通道310b并从螺杆37的通气孔37c进入螺杆37的加热腔室37a内,由螺杆37将热量传递至料筒34内,这样就形成了主要由导气管35和螺杆37相互协同地向料筒34内输入热量,提高了混合料的加热效率。若热气腔室34b内的热气降温了,会影响混合料的加热效率,通过拔开封堵塞323,将降温热气排出,重新输入新的高温热气,在这过程中,可以在热气腔室34b内安装风机以加快热气流动速度。混合料在料筒34内加热熔融,操作活动杆315往下运动,直至上接模316与下接模317组成成型模320,熔融的混合料由出料管34a进入成型腔室318内,发泡剂供给装置321通过连接管322a道322向流通通道316c内输送发泡剂,发泡剂顺着流通通道316c进入成型腔室318内,与熔融的混合料进行混合发泡。制得epp材料后,操作活动杆315向上运动,上接模316随之上移,与下接模317分离,打开密封门32,下接模317沿着导轨314拉出,打包,入库。在这过程中,下接模317与上接模316组合时,下接模317处于工作台33的左侧壁位置,工作台33对下接模317起到定位和限位的作用,便于准确接合上接模316。隔热块39优选线将热量传递至第一驱动电机36,避免了第一驱动电机36损坏。为了便于拉动下接模317,工作台33还包括第一绳孔道33a和第二绳孔道33b,工作箱31的右侧壁上安装有第二驱动电机324和第三驱动电机325,第二驱动电机324上连接有第一转动轴326,第三驱动电机325上连接有第二转动轴327,发泡注塑机3还包括第一连接绳328和第二连接绳329,第一连接绳328的一端与下接模317的右侧壁相连接,第一连接绳328的另一端穿过工作台33的第一绳孔道33a裹在第一转动轴326上,第二连接绳329的一端与下接模317的左侧壁相连接,导轨314内具有第三绳孔道,第二连接绳329的另一端穿过导轨314内的第三绳孔道、工作台33的第二绳孔道33b裹在第二转动轴327上,启动第三驱动电机325,第二转动轴327转动,第二连接绳329拉动下接模317,下接模317沿着轨道被拉出;启动第二驱动电机324,第一转动轴326转动,第一连接绳328拉动下接模317,下接模317沿着轨道被拉进至工作台33的左侧壁处。提供一种发泡剂供给装置321的优选结构,发泡剂供给装置321包括装载二氧化碳的气瓶321a和超临界流体发生器321b,气瓶321a与超临界流体发生器321b的输入口通过气管相连接,连接管322a道322包括连接管322a和连接软管322b,连接管322a的一端与超临界流体发生器321b的输出口箱连接,连接软管322b的一端与连接管322a的另一端相连接,连接软管322b的另一端与接入下接模317内的流通通道316c内,能够将临界流体二氧化碳注入下接模317内的流通通道316c内。为了提高成型模320侧壁在上接模316与下接模317的接合处的密封性,成型模320的左侧壁在上接模316与下接模317的接合处具有封堵槽330,密封门32上具有在水平方向上与封堵槽330位置相一致的开口32a,发泡注塑机3还包括封堵杆331,封堵杆331的杆身穿过密封门32的开口32a,封堵杆331的一端伸至密封门32的左侧且具有手拉柄332,封堵杆331的另一端能够深入封堵槽330内且与封堵槽330相配合,封堵杆331的杆身具有凸出的压环333,压环333的右侧面上设有与成型模320的封堵槽330处左侧壁相贴合的密封垫334。封堵杆331通过往工作箱31内伸长,使得其一端伸入封堵槽330内,密封垫334挤压并贴合在成型模320的上接模316与下接模317的接合处的侧壁上。为了更加稳定的升温,步骤(3)中的水温以3—4℃/min从第一阶段升温至第二阶段并且以2—3℃/min从第二阶段升温至第三阶段。其中,脱模剂优选为硅油、滑石粉和云母粉中的一种或两种以上混合物。抗氧化剂优选为对苯二胺或对苯二酚。成核剂优选为苯甲酸钠或硬脂酸钙。发泡剂优选超临界流体二氧化碳。阻燃剂优选为三氧化二锑。实施例2实施例2是在实施1的基础上的进一步延伸,其与实施例1的不同之处在于,在epp材料的的制作方法中的选取的原料在重量上调整为:聚丙烯树脂113kg、硼酸铝晶须4kg、二氧化硅1.4kg、碳化硼0.6kg、碳黑0.9kg、阻燃剂0.4kg、脱模剂0.3kg、抗氧化剂0.8kg、发泡剂0.6kg和成核剂0.5kg。实施例3实施例3是在实施1的基础上的进一步延伸,其与实施例1的不同之处在于,在epp材料的的制作方法中的选取的原料在重量上调整为:聚丙烯树脂112kg、硼酸铝晶须3kg、二氧化硅0.8kg、碳化硼0.5kg、碳黑0.7kg、发泡剂0.5kg、阻燃剂0.3kg、脱模剂0.2kg、抗氧化剂0.4kg和成核剂0.3kg。在上述三个实施例中,该epp材料在其制作方法中的称取原料环节,往原料中新添加了二氧化硅、碳化硼、碳黑和硼酸铝晶须,其中硼酸铝晶须具有耐高温性好、阻燃性好、弹性好和机械强度高的特性,而碳化硼具有密度小、强度高、阻燃性好、热稳定性高和化学稳定性好的特性,这均增强了epp材料的阻燃性能;本epp材料制作的过程采用先将除发泡剂以外的其他原料混合均匀,再将其水浴加热,其分三个阶段进行梯次化的水浴加热,每个阶段都会预留一段时间进行平稳加热,每个阶段的水浴温度和预留时间是在长期做出的大量实验数据的基础上得出优选方案,目的是让epp材料原料中除发泡剂以外的其他原料预热均匀,为其在双螺杆挤出机内进行剪切、熔融混合做准备;整个epp材料的制作设备是根据其制作的过程相配套的,制备的epp材料不仅在阻燃性上表现良好,而且在抗压、缓冲和隔热能力上也得到了显著提升。当然为了测定本发明制作的epp材料的阻燃性,将实施例1-3中制作的epp材料与现有技术中提到的中国专利文件制作的epp材料制造成45cm×35cm×8cm大小的板材进行氧指数测试相比较,实验结果如下所示:指标实施例1实施例2实施例3现存技术氧指数(%)43414132根据实验结果可知,实施例1-3中制作的epp材料与现存技术中提到的中国专利文件制作的epp材料相比较,在阻燃性上,前者明显优于后者。本发明方案所公开的技术方法不仅限于上述技术方法所公开的技术方法,还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜,属于本领域技术人员的公知常识。当前第1页123