热塑性聚氨酯一步法反应装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种热塑性聚氨酯一步法反应装置，包括储料罐、静态计量加料器、单向阀、反应器、阀门、缓冲器，各部分之间通过管道进行连接，所述的静态计量加料器由气动球阀、柱塞缸体、柱塞和和驱动装置组成，所述的缓冲器由缓冲器釜体、柱塞以及油缸组成。本实用新型的有益效果是：计量器加料准确，对不同粘度的物料适应性强；本实用新型所述的热塑性聚氨酯一步法反应装置，可以和较小长径比的双螺杆挤出机配套使用，也可以和熔体泵配套使用，可实现连续供料造粒一步法生产，所生产的产品性能满足要求；较现用的“质量流量泵动态计量系统+大长径比双螺杆挤出机”系统，成本低，对不同物料的适应性强。
【专利说明】热塑性聚氨酯一步法反应装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热塑性聚氨酯一步法反应装置，属于热塑性聚氨酯弹性体加工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]热塑性聚氨酯TPU因其优越的性能和环保概念日益受到人们的欢迎，产品涵盖了工业应用和民用必需品的范围，目前工业上TPU的一步法生产工艺主要采用双螺杆连续化生产工艺。主要流程为:将经脱水的聚酯(醚)多元醇或者预聚物、二异氰酸酯、扩链剂，分三路用“齿轮泵+质量计量泵”准确计量，并输送入高速混合器混合，混合物料进入100°c左右的双螺杆反应器中，在一定螺杆转速下，连续反应和移动，经双螺杆反应器的不同分段温度区反应一段时间后，由机头挤出造粒并干燥包装。
[0003]传统的双螺杆连续生产工艺存在以下问题:1、“齿轮泵+质量计量泵“体系价格昂贵，对高粘度的预聚物体系的适应能力不强；2、物料在双螺杆挤出机内的停留时间有限，一般小于I分钟，使得反应难于充分反应，现在工业上的措施往往是增加双螺杆反应挤出机的长径比，一般长径比达到80左右，这样又大大提升设备的造价。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是克服上述工艺设备的缺点，改变聚氨酯反应所需的三种组分多元醇，异氰酸酯和扩链剂的计量方式，由质量流量泵的动态计量体系改变为柱塞式的静态计量体系，改变聚氨酯的主要反应场所，从双螺杆中改变到柱塞式反应器中，提供一种具有精密计量、高速搅拌混合、反应合成时间可控、连续供料的热塑性聚氨酯一步法反应装置。
[0005]其目的是这样实现的，热塑性聚氨酯一步法反应装置，包括储料罐、静态计量加料器、单向阀、反应器、阀门、缓冲器，各部分之间通过管道进行连接；所述的静态计量加料器由气动球阀、柱塞缸体、柱塞和和驱动装置组成，所述的驱动装置或为油缸或为丝杠，气动球阀为三通阀，分别连接单向阀、反应器进料口和柱塞缸体，柱塞设置在柱塞缸体内，柱塞连接驱动装置；所述的缓冲器进料口通过阀门和反应器出料口连接，缓冲器由缓冲器釜体、柱塞以及油缸组成，缓冲器设置有缓冲器出料口。
[0006]所述的反应器由直线导轨、轴套、导轨左右驱动装置、电机、万向联轴器、电机固定板、旋转密封器、搅拌桨、反应器釜体、柱塞以及油缸组成，所述的导轨左右驱动装置或为油缸或为丝杠；反应器釜体开有进料口和出料口 ；搅拌桨设置在反应器釜体内，搅拌桨通过连接杆与万向联轴器连接，连接杆与反应器釜体之间有旋转密封器密封，电机和万向联轴器固定在电机固定板，电机固定板通过轴套与直线导轨连接，电机固定板导轨左右驱动装置的作用下，可沿直线导轨左右移动；柱塞设置在反应器釜体内，柱塞与油缸连接。
[0007]储料罐和管道均可采用加热带控制温度，反应器及缓冲器都采用陶瓷加热器加热，温控均采用温控表进行控温。[0008]搅拌器、活塞运动皆采用液压油缸或者伺服电机丝杠机构来驱动。
[0009]本实用新型所述的热塑性聚氨酯一步法反应装置，可以和较小长径比的双螺杆挤出机配套使用，也可以和熔体泵配套使用。
[0010]本实用新型对比已有技术相比具有如下积极效果:1、柱塞式静态计量系统采用“柱塞+三通球阀”体系，控制柱塞的抽料活塞的位置，能控制计量的精度，同时气动球阀为三通球阀，配合三路管路的开闭动作将计量准确的物料推入反应器，对不同粘度的物料适应性强；2、物料的反应主要在反应器中进行，双螺杆主要起到输送物料到切粒系统的功能，因此只需要较小长径比的双螺杆挤出机即可，一般可选择长径比为10-30的双螺杆挤出机，因此可以根据物料的不同特性和工艺要求调整物料的反应时间，有利于控制物料的充分反应；3、现用的动态计量系统齿轮泵+质量流量泵和大长径比双螺杆挤出机系统，造价比较昂贵，采用“柱塞式静态计量系统+普通双螺杆挤出机”系统可大大降低生产机械的成本；4、反应器产生的物料通过缓冲器再通过螺杆挤出机挤出，可实现连续供料挤出造粒一步法生产；5本实用新型所述的装置可实现与熔体泵、经造粒系统配套使用造粒。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面 结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0012]图1为本实用新型的总体结构示意图。
[0013]图2为柱塞式静态计量加料器的示意图。
[0014]图3为反应器的示意图。
[0015]图4为缓冲器的示意图。
[0016]图5为本实用新型与双螺杆挤出机配套使用总体结构示意图。
[0017]图6为本实用新型与熔体泵配套使用总体结构示意图。
[0018]图1中:1.储料罐，2.静态计量加料器，3.单向阀，4.反应器，5.阀门，6.缓冲器；
[0019]图2中:21.气动球阀，22.柱塞缸体；
[0020]图3中:41.油缸，42.柱塞，43.反应器釜体，44.搅拌桨，45.反应器进料口，46.旋转密封器，47.万向联轴器,48.电机固定板,49.电机,410.直线导轨,411.轴套,412.反应器出料口；
[0021]图4中:61.油缸，62.柱塞，63.缓冲器釜体，63.缓冲器进料口，63.缓冲器出料；
[0022]图5中:7.双螺杆挤出机；
[0023]图6中:8.熔体泵。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体的优选实施方式，进一步阐述本实用新型。应理解，实施例仅用于说明本实用新型而不限于本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权力要求说明书所限定的范围。
实施例[0025]如图1所示的热塑性聚氨酯一步法反应装置，包括储料罐(I)、静态计量加料器
(2)、单向阀(3)、反应器(4)、阀门(5)、缓冲器(6)，各部分之间通过管道进行连接；所述的静态计量加料器如图2所示，由气动球阀(21)、柱塞缸体(22)、柱塞和和驱动装置组成，所述的驱动装置或为油缸或为丝杠，气动球阀(21)为三通阀，分别连接单向阀(3)、反应器进料口(45)和柱塞缸体(22)，柱塞设置在柱塞缸体内，柱塞连接驱动装置；所述的缓冲器进料口(64)通过阀门(5)和反应器出料口(412)连接，缓冲器如图4所示，由缓冲器釜体(63)、柱塞(62)以及油缸(61)组成，缓冲器设置有缓冲器出料口(65)。
[0026]所述的反应器如图3所示，由直线导轨(410)、轴套(411)、导轨左右驱动装置、电机(49)、万向联轴器(47)、电机固定板(48)、旋转密封器(46)、搅拌桨(44)、反应器釜体(43)、柱塞(42)以及油缸(41)组成，所述的导轨左右驱动装置或为油缸或为丝杠；反应器釜体(43)开有进料口(45)和出料口(412);搅拌桨(44)设置在反应器釜体(43)内，搅拌桨(44)通过连接杆与万向联轴器(47 )连接，连接杆与反应器釜体(43 )之间有旋转密封器(46)密封，电机(49)和万向联轴器(47)固定在电机固定板(48),电机固定板(48)通过轴套(411)与直线导轨(410)连接，电机固定板(48)在导轨左右驱动装置的作用下，可沿直线导轨(410)左右移动；柱塞(42)设置在反应器釜体(43)内，柱塞(42)与油缸连接。
[0027]柱塞式静态计量加料器(见图2)的工作过程如下:气动球阀(21)打开储料罐与柱塞缸体(22)之间的通道，抽料器在油缸或者丝杠的作用下，通过控制柱塞运动的位置将原料定量吸入抽料器 内，然后气动球阀关闭与储料罐之间的通道，打开与反应器之间的通道，将原料推入反应器中。
[0028]反应器(如图3)的工作过程如下:柱塞(42)后退，原料通过反应器进料口(45)注入反应器釜体(43)，电机(48)通过万向联轴器(46)转动搅拌桨(44)对原料进行高速搅拌，与此同时油缸或者丝杠驱动搅拌桨进行往复运动，达到充分搅拌的作用。当反应完成后，柱塞(42)在油缸(41)的作用下，将反应完成的聚氨酯熔体由反应器出料口(412)快速推入缓冲器内。
[0029]缓冲器(如图4)的工作过程如下:油缸(61)驱动柱塞(62)快速后退由缓冲器进料口(64)吸料进入缓冲器釜体(63)中，再由缓冲器出料口(65)匀速将原料推出。
[0030]本实用新型所述的热塑性聚氨酯一步法反应装置，可以和较小长径比的双螺杆挤出机配套使用，中间设有单向阀，如图5所示，可选择双螺杆挤出机螺杆的长径比为10 ；
[0031]采用本实用新型所述的热塑性聚氨酯一步法反应装置和较小长径比的双螺杆挤出机配套使用，设定储料罐的温度为80°C，设定反应器釜体的温度为160°C，设定缓冲器釜体的温度为180°C，设计挤出机不同区段的温度分别为160--180°C，将加有催化剂和抗氧剂的聚酯型多元醇、二异氰酸酯MDI 二苯基甲烷二异氰酸酯和扩键剂1，4_ 丁二醇，分别加入如图1所示的三个储料罐(I)后，通过柱塞式静态计量加料器(2)对原料进行精确控制，将定量的原料由三个进料口加入到聚氨酯反应器(4)中，经过充分的快速搅拌和反应，由反应器推入缓冲器(6)，再由缓冲器匀速进入普通的双螺杆挤出机(7)中进行挤出造粒，最后获得聚氨酯粉碎颗粒，颗粒经测试性能指标优异，满足后续使用要求。
[0032]本实用新型所述的热塑性聚氨酯一步法反应装置，还可以和熔体泵配套使用，中间设有单向阀如图6所示，经测试如图6所示装备生产获得的聚氨酯粉碎颗粒满足使用要求。
【权利要求】
1.热塑性聚氨酯一步法反应装置，其特征在于:包括储料罐(I)、静态计量加料器(2)、单向阀(3)、反应器(4)、阀门(5)、缓冲器(6)，各部分之间通过管道进行连接；所述的静态计量加料器由气动球阀(21)、柱塞缸体(22)、柱塞和和驱动装置组成，所述的驱动装置或为油缸或为丝杠，气动球阀(21)为三通阀，分别连接单向阀(3 )、反应器进料口( 45 )和柱塞缸体(22)，柱塞设置在柱塞缸体内，柱塞连接驱动装置；所述的缓冲器进料口(64)通过阀门(5)和反应器出料口(412)连接，缓冲器由缓冲器釜体(63)、柱塞(62)以及油缸(61)组成，缓冲器设置有缓冲器出料口(65)。
2.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯一步法反应装置，其特征在于:所述的反应器(4)由直线导轨(410)、轴套(411)、导轨左右驱动装置、电机(49)、万向联轴器(47)、电机固定板(48)、旋转密封器(46)、搅拌桨(44)、反应器釜体(43)、柱塞(42)以及油缸(41)组成，所述的导轨左右驱动装置或为油缸或为丝杠；反应器釜体(43)开有进料口(45)和出料口(412);搅拌桨(44)设置在反应器釜体(43)内，搅拌桨(44)通过连接杆与万向联轴器(47)连接，连接杆与反应器釜体(43 )之间有旋转密封器(46 )密封，电机(49 )和万向联轴器(47 )固定在电机固定板(48)，电机固定板(48)通过轴套(411)与直线导轨(410)连接，电机固定板(48)导轨左右驱动装置的作用下，可沿直线导轨(410)左右移动；柱塞(42)设置在反应器釜体(43)内，柱塞(42)与油缸连接。
【文档编号】C08G18/66GK203737251SQ201420147553
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月29日 优先权日:2014年3月29日
【发明者】李振中, 樊刚伟, 田生喜, 覃富忠, 白静静, 王玉龙, 赵彦亮, 刘艳军, 范晓波, 丁彦玮 申请人:太原工业学院