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二氧化碳發泡擠塑板設備及生產技術關鍵
來源: | 作者:馬少云 | 發布時間: 2019-03-05 | 929 次瀏覽 | 分享到:

 ——二氧化碳發泡擠塑板技術解析(二)

二氧化碳擠塑板設備主要用于二氧化碳發泡XPS(聚苯乙烯泡沫塑料)的生產,其特點是:利用二氧化碳替代氟利昂發泡生產環保擠塑板。設備構成包括:自動上料系統、二氧化碳注入系統、二氧化碳擠塑板擠出系統和輔機系統。設備生產擠塑板的主要原料為聚苯乙烯顆粒(GPPS)輔料主要包括:成核劑、色母、二氧化碳促進劑、阻燃劑二氧化碳發泡擠塑板設備生產出的擠塑板,具有均勻平整的表面,完全閉孔式的內部蜂窩構,因其良好的保溫、隔熱、隔音、防潮性能,以及高抗壓、耐老化等特性,被廣泛應用于建筑屋面、墻面、地面、冷庫、高公路、路基、機場跑道、水利工程及室內裝潢、隔音墻等方面 

基本信息

中文名:二氧化碳發泡擠塑板設備

英文名:CO2 foaming XPS board equipment

適用于:生產CO2發泡環保型擠塑板

特點:無氟開機、無氟生產、減少碳排放

一、發泡劑

1.發泡劑的選擇

擠塑板通常是采用氟利昂作為發泡劑,但由于氟利昂(HCFCs)分解產生的氯原子有破壞臭氧層作用,因而被列為國際禁用產品,我國也簽署了蒙特利爾議定書并已實施淘汰計劃,利用CO2替代HCFCs發泡生產環保擠塑板已得到國際公認

在二氧化碳發泡生產擠塑板技術領域,國際上,以德國巴斯夫BASF為代表的使用CO2發泡技術,完全淘汰了氟利昂;美國Owens-corning采用CO2+HFC混合發泡劑技術,部分取代了汰氟利昂;日本KANEKA公司的丁烷發泡技術,丁烷屬于易燃易爆,危險性極高,對生產車間的條件要求非常嚴格,也不利于阻燃板的生產。

2.二氧化碳與氟利昂比較

傳統擠塑板生產工藝常用氟利昂(HCFC)-22作為發泡劑,其化學性質穩定,不具有可燃性和毒性,發泡需要的系統壓力7-10MPa,對設備配置要求不高。但生產過程中排放到空氣的氟利昂,會在強烈紫外線的作用下被分解,分解釋放出的氯原子同臭氧會發生連鎖反應,不斷破壞臭氧分子,GWP值高達1700

二氧化碳作為發泡劑,安全環保,不破壞臭氧層,ODP為零,GWP為1,且價格便宜但二氧化碳存在發泡倍率低,很難與PS料相溶,二氧化碳發泡需要的系統壓力達到16-20MPa以上,對設備配置要求很高。

二、設備構成:

二氧化碳發泡擠塑板設備包括二氧化碳供應裝置二氧化碳前端恒壓系統二氧化碳注入系統、促進劑供應裝置、物料輸送系統、第一階熔煉螺桿、第一熔體靜態混合器、第二階擠出螺桿 、第二熔體靜態混合器、成型模頭、整平牽引機、輸送架、對中修邊機,開槽去皮機、長度橫切機、邊緣成型機、疊板包裝機、回收造粒機等

工作原理:CO2發泡生產擠塑板生產過程是一個物理發泡的過程,它是將聚苯乙烯塑料通過熱加溫塑化與發泡劑混合后再將熔融狀態下的混合體塑料進行冷卻,當到達合適的冷卻溫度時,熔融狀態的混合塑料就變為合適的粘稠體通過模具擠出后壓力迅速釋放形成密閉泡孔的發泡板具體工作原理:液體靜態混合器將二氧化碳與促進劑混合均勻后獲得的二氧化碳發泡劑輸送給第一階熔煉螺桿,第一階熔煉螺桿將物料熔融混煉,并將二氧化碳發泡劑與熔融混煉的物料混合獲得混合氣物熔流體,將混合氣物熔流體輸送給第一熔體靜態混合器,第一熔體靜態混合器的出料口與第二階擠出螺桿的進料口連接,第二階擠出螺桿的出料口與第二熔體靜態混合器的進料口連接,第二熔體靜態混合器的出料口與成型模頭連接,第二熔體靜態混合器用于改變混合氣物熔流體的流動狀態,以使混合氣物熔流體中的物料與二氧化碳發泡劑之間良好分散和充分混合,成型模頭將第二熔體靜態混合器輸送的混合氣物熔流體成型以獲得擠塑板。

三、性能和特點

1.單螺桿擠出機與雙螺桿擠出機

二氧化碳發泡擠塑板設備的擠出系統是由一階熔煉螺桿和二階擠出螺桿串聯組成,根據采用螺桿的類型不同,一階螺桿熔煉分為單螺桿和雙螺桿兩種形式,因此被稱為單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機。依據其設計構造和生產效果,各有其優缺點。

設備型號對照表

機型

型號一

型號二

型號三

型號四

單螺桿擠出機

90/120

135/150

170/200

185/250

雙螺桿擠出機

65P/120

75P/150

85P/200

95P/250

產量(m3/24h)

150-200

200-250

400-500

600-700

2.雙螺桿擠出機特點

優點:

1)強制輸送。在螺桿嚙合區,物料依靠螺桿棱線的旋轉強制性推進,增大了軸向輸送量。

2)物料的熔融效果好。物料通過嚙合部件,物料剪切、攪拌、混煉效果佳。

3)自清理性能好。雙螺桿擠出機的螺棱具有自動清理另一根螺桿螺槽上物料的性能。

缺點:

1)螺桿溫度高,阻燃劑易腐蝕螺桿。雙螺桿因剪切力強,增加了螺桿的溫度,阻燃劑流失多,且易腐蝕螺桿,減少螺桿的使用壽命。

2在嚙合區,特別是在壓縮段,料筒與螺棱的磨損嚴重;

3螺桿有效輸送物料長度比較短,轉數高,高壓狀態下不利于保持壓力穩定。

3.單螺桿擠出機特點

優點:

1)定量喂料。供料段用于接收外界定量喂料裝置提供的物料,并將接收的物料強制輸送至壓縮段經熔煉后實現與發泡劑的精準配比,保證二氧化碳擠塑板品質。

2)壓力穩定。供料段對接收的物料進行壓實輸送以保證輸送至熔煉段的物料流量穩定,并利用供料段阻止熔煉段中的熔化物因發泡劑注入點的高壓產生反流現象,配合較長的有效輸送,從而保證了壓力的穩定

3)延長了螺桿使用壽命。螺桿低轉速,產生的摩擦溫度低,降低了阻燃劑的分解對螺桿的腐蝕,延長螺桿的使用壽命,且減少了阻燃劑的流失。

4)由于單螺桿可以建立更穩定的系統壓力,提高了二氧化碳的溶解度和溶體壓力降,可以使得板材厚度達到100mm,容重降低到27kg/m3。

缺點:

(1)螺桿長,設備體積大,只能L形安裝,占地面積大,對廠房寬度有要求。

(2)單螺桿轉數低,混煉效果不如雙螺桿,需要加裝兩級靜態混合器,增加了設備成本和技術難度。

(3)產能偏低,與雙螺桿相比,相同型號的生產線產量會低5-10%左右。

四、輔助設備

1.自動上料系統

全自動上料系統采用微機控制各種原料配比,采用稱重計量方式,精準混配原料,采用真空吸料,保證原料的穩定輸送。

2.整平牽引機

整平機即定型裝置,將模具基礎的擠塑板產品形狀穩定下來并進行精整,以獲得精確、表面光滑的產品,并配合牽引裝置,將定型好的產品輸送至冷卻架上。

3.縱切壓花機

縱切用鋸片去除定型板材的邊角料,獲得一定尺寸寬度的xps擠塑板材。為增加板材表面黏結強度,通過表面壓花機壓花輥表面的凸點,在板材表面壓制分布均勻的凹點,加工板材寬度為600mm。

4.拉毛開槽機

為了提高擠塑板的表面黏結性能,使用表面打毛機的砂帶刨刀及螺旋刀去除起表皮,獲得所需要的表面結構,加工寬度范圍為600-1200mm,最短加工長度為300mm。加工厚度范圍30-150mm,輸送速度為5-25m/min。

5.長度橫切機

橫切機可以定長切割,獲得一定長度的擠塑板。

6.邊緣成型機

修邊機采用伺服電機驅動,變頻調速,自動對產品側邊進行深加工。

7.碼垛打包機

堆垛機由機架、傳動裝置、堆料臺、輸送裝置組成。打包機由輸送機、封包機組成,將垛好的成品進行自動包裝

8.回收造粒機

生產中產生的擠塑板邊角料可百分百完全回收,回收造粒機將回收的擠塑板邊角料通過無塵輸送,螺桿壓縮、加熱、煙氣回收、水環切粒等裝置,實現回收造粒再利用。

五、減碳能力

傳統生產擠塑板工藝常用氟利昂(HCFC)-22發泡劑為例,氟利昂(HCFC)-22GWP值為1700,根據二氧化碳發泡擠塑板設備類型進行劃分,技術參數和減碳能力如下:

項目

型號一

型號二

型號三

型號四

單螺桿擠塑機

90/120

135/150

175/200

185/250

雙螺桿擠塑機

65P/120

75P/150

85P/200

95P/250

替代氟利昂(噸/天)

0.45

0.60

1.20

1.80

減碳能力(tCO2)/日

765噸

1020噸

2040噸

3060噸

六、應用范圍

二氧化碳發泡擠塑板設備生產的擠塑板主要用于住宅樓、寫字樓、工廠墻面及屋頂保溫隔熱、防水;用于配制于冷凍庫的隔熱板、保冷、防水;用于鋪墊在公路的路基下面,起到控制地面凍脹;用于鋪墊于地板下面,起到隔熱、防潮、隔音的作用;用于鋼結構廠房鐵皮房屋與彩色波浪瓦起保溫作用;用于中央空調通風管道、起到隔熱,保溫的作用;用于室內裝潢、吊頂、隔音墻、夾心門填充材料,起到隔熱、隔音、保濕、減輕重量等效果。

七、日常維護

1)檢查設備傳動系統的工作是否正常;減速箱、變速器潤滑油位、油溫是否正常,潤滑油有無泄漏;帶、鏈條有無松弛等內容。

2)監聽、檢查螺桿轉動和其他轉動部件(電動機、減速箱、變速箱、水泵、真空泵)有無異常噪聲和異常振動;觸摸和檢查軸承端蓋的溫度是否正常,檢查料斗斗座溫度是否正常;檢查電動機安全保護裝置是否到位;帶、鏈條的安全保護裝置是否到位。

3)檢查顯示溫度、壓力、真空、電流、電壓等儀表,確認所顯示的數據是否正常、穩定。

4)檢查冷卻水、壓縮空氣各接口有無泄漏。

5)經常檢查機筒和螺桿的磨損情況,必要時更換。

6)長期停車時,對機器要有防銹、防污措施。

 

                             寧夏鼎盛陽光環保科技有限公司

 

馬少云


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