专利名称：热塑性泡沫树脂颗粒的生产设备的制作方法
技术领域：
本发明一般性地涉及热塑性泡沫树脂颗粒的生产设备，特别涉及具有通过许多个树脂径向挤压孔连续、径向地挤出热塑性泡沫树脂条的圆筒形模具和将从模具挤出的泡沫树脂条切成预定大小和形状的设备，从而以较低的生产成本，大批量地利用高粘度热塑性树脂材料连续生产合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。
采用现有技术生产此种热塑性泡沫树脂颗粒时，由聚苯乙烯与另一种树脂聚合制取得的聚苯乙烯或共聚物，经溶化和挤压制取的树脂条，先经水冷，而后切成颗粒，从而制成中间产品或可发泡树脂颗粒。然后，将可发泡树脂颗粒进行发泡和模压，包括加热和加压，从而制成合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。由于上述方法易于有效地生产合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒，故目前使用广泛。但是，这种方法也存在问题，即在生产可发泡树脂颗粒之后，必须进行发泡和模压，生产工序相当复杂。此外，采用上述方法生产出的热塑性泡沫树脂颗粒废品，在焚化过程产生有毒气体。因此，近些年来，有许多国家限制使用由此种热塑性泡沫树脂颗粒制做的产品。
因此，某些在焚化过程不发出有毒气体的热塑性树脂，例如低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯等目前已用作制取热塑性泡沫树脂颗粒的材料。
然而，低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯等热塑性树脂的粘度高，难以用常规的切割工艺生产合乎要求的泡沫树脂颗粒。因此，采用小量发泡工艺--在加热、加压和发泡工序之前，使塑性树脂颗粒与发泡剂混合，生产合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。
在详细的说明中，把按照某一选定的发泡比和大小合乎要求的泡沫颗粒制取的可发泡树脂颗粒注入桶内，并在加高压和加热到不高于树脂颗粒溶化点温度之前，与发泡剂混合，并且在桶中充分混合5～30分钟。当发泡剂完全渗入树脂颗粒后，树脂颗粒发泡，小规模地、间断地生产出合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。但是，此种小规模发泡工艺不能大批量连续生产合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒，使得生产成本高，并且树脂颗粒的大小不均匀。
一般来说，利用聚乙烯生产泡沫树脂颗粒比较容易。但是，由于低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和聚丙烯等热塑性树脂的粘度高，很难切割。此外，热塑性泡沫树脂颗粒的切割剖面上带有毛刺，降低了泡沫树脂颗粒的质量和均匀度。因此，有必要提供一种设备，通过连续发泡工艺，用此类高粘度热塑性树脂以低成本有效地生产合乎要求的均匀的泡沫树脂颗粒。
为了实现上述目的，本发明的发明人在韩国专利No．135，899中推荐了一种设备，可连续、直接生产合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒，无须进行可发泡中间产品的中间发泡工序。在上述韩国设备中，将某种选定的热塑性泡沫树脂颗粒进行连续发泡，与发泡剂混合后挤压，生产出合乎要求的泡沫树脂颗粒。本发明的目的是进一步改进上述韩国设备，提高生产率，生产出合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。
上述韩国设备包括一个圆筒形模具，用于接受从模具的树脂进口方向进来的已与发泡剂混合的高压溶化的热塑性树脂。模具的出口端有许多个树脂径向挤压孔。一个纺锤形鱼雷状装置的一端固定在模具的出口端，另一端突入模具内的中部。一个可旋转的切割装置可旋转地锁定在模具的出口端，将从模具的树脂径向挤压孔连续出来的热塑性泡沫树脂条切成颗粒，从而生产出合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。该旋转切割装置有许多个刀片，在环绕树脂径向挤压孔的位置上，与模具的外表面切向接触。
上述韩国设备采用旋转切割装置，设计的刀片环绕树脂径向挤压孔的位置与圆筒模具的外表面轴向和切向接触，因此存在如下问题首先，刀片安装在圆筒形模具上，刀刃在环绕树脂径向挤压孔的位置上与模具的外表面切向和轴向接触。为了让刀片均匀、有效地切割操作，必须精确地将刀片安装在模具上，这是很困难的。此外，如果刀片坏了更换新刀片，费时。
其次，刀刃在旋转过程中与模具的外表面紧密接触，在切割过程中反复地遭到从模具挤出的泡沫树脂的冲击。因此，刀刃很容易磨损和断裂，并且会产生操作噪声和振动。
再次，这些刀片在模具与刀片之间产生摩擦热，从而对模具和挤出的泡沫树脂条上形成一股有害的气流，使泡沫树脂的挤压条件发生不稳定的不安化，达不到所需要的发泡条件。上述气流还会使生成的热塑性泡沫树脂颗粒形状不均匀。
本发明的公开本发明人清楚了解现有技术存在的上述问题，因此本发明的目的是提供一种热塑性泡沫树脂颗粒生产设备，其设计可以更有效地、连续、大规模地、低成本地利用高粘度热塑性树脂材料生产合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。
为了实现上述目的，本发明的第一个实施例是提供一种热塑性泡沫树脂颗粒生产设备，该设备包括一个空心圆筒形模具，用来接受从模具的树脂进口端方向进来的已与发泡剂混合的高压溶化的热塑性树脂，模具的出口端有许多个树脂径向挤压孔；一个鱼雷状装置，其一端锁定在模具出口端，另一端延伸入模具内的中部；和一个切割装置，连续地将来自模具的树脂径向挤压孔的热塑性泡沫树脂条切成预定大小的泡沫树脂颗粒，该切割装置安装在模具的外部，环绕树脂径向挤压孔的位置上，它有许多根钢丝，环绕树脂径向挤压孔的位置，螺旋形地延伸到圆筒形模具的圆形外表面，同时与模具的圆形外表面紧密接触。
本发明的另一个实施例提供的一种热塑性泡沫树脂颗粒生产设备，它包括一个空心圆筒形模具；一个鱼雷状装置，同心地放置在模具内，在该鱼雷状装置的外表面与模具的圆筒形内表面之间形成许多个轴向树脂通道，并且通道与通道之间有规律地以一个角度间隔开；在圆筒形模具的侧壁对应于轴向树脂通道的位置，有规律地形成许多个树脂径向挤压孔；和一个切割装置，将从模具的树脂径向挤压孔出来的热塑性泡沫树脂条切成预定大小的泡沫树脂颗粒，从而生产出合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒，该切割装置环绕树脂径向挤压孔的位置安装在模具内部，切割装置有许多根活动杆和一个作动活动杆的驱动装置，活动杆轴向安置在模具内部，可沿模具作轴向往复运动。每根杆上有多对孔，随着每根活动杆的轴向往复运动，与2个相邻的树脂径向挤压孔之一交替互通。
图6是沿图4的A-A线的树脂径向挤压孔的剖视图。
另一方面，本发明使用的发泡剂可从挥发性发泡剂和分解性发泡剂2类中选择。挥发性发泡剂有脂族烃，例如丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷。环烃，例如环丁烷、环丙烷和环已烷、氯代甲烷、二氯甲烷、二氯氟代甲烷、氯代三氟甲烷、和二氯二氟甲烷。至于分解性发泡剂，典型的是二亚硝基五十亚甲基四胺、亚硝基三亚甲基三胺、苯磺酰胺、偶氮二酰胺等。本发明最好使用上述任何一种发泡剂或它们的混合物。
上述热塑性树脂、发泡剂和其他添加剂，当被挤压机挤压时便生成合乎要求的可发泡热塑性树脂混合物。
这就是说，在挤压机内有一个搅拌器，该搅拌器安装在主挤压件和冷挤压件之间，热塑性树脂被送入主挤压件，并在其中溶化，同时由螺旋输送机送入搅拌器。在搅拌过程，将发泡剂添加入溶化的高压热塑性树脂。这样，发泡剂便均匀地分散在溶化的热塑性树脂中。
根据选用的热塑性树脂，将上述挤压机中的主挤压件加热到需要的温度，例如，在使用低密度聚苯乙烯的情况下，可加热到100℃～200℃。另一方面，将搅拌器加热到最大温度，并且加压到最大压力。
从挤压机挤出的以上热塑性脂混合物便由
图1和图2或图3和图6所示的本发明的设备连续生成树脂颗粒。
图1和图2是本发明第一个实施例使用的热塑性泡沫树脂颗粒生产设备的剖视图。如图所示，本发明第一个实施例使用的设备包括一个空心圆筒形模具11，其进口端13锁定在挤压机10的出口端，模具11有个开口内部14。一个鱼雷状装置17，放置在模具11内，其第一端与模具11的出口端锁定，第二端伸入模具11的开口内部14中部。该设备还包括一个切割装置25，将从模具11的许多个径向挤压孔23挤出来的热塑性泡沫树脂条连续地切成预定大小的树脂颗粒。该切割装置25环绕模具11的出口端，安装在模具11的外部。
在第一个实施例中，模具11包括一个第一体11A、一个第二体11C、一个第三体11D和一个锁定环11E。第一体11A在上述模具11中，第一体11A的进口端13与挤压机10的出口端锁定。第一体11A有一个环形内槽11B，鱼雷装置17的定心支承件27座入该槽。第二体11C轴向地接收鱼雷状装置17，并且在一个合适的部位有树脂径向挤压孔23。第三体11D的作用是将第一体11A与第二体11C互相锁定，并且固定鱼雷状装置17的定心支承件27。这样，第三体11D进口端便被插入第一体11A的出口端，使其径向凸缘由螺栓固定在第一体11A的出口端表面，用螺栓将第二体11C的前端与第三体的进口端内部锁定。锁定环11E通过螺栓固定在第一体11A进口端的外表面，并与挤压机10的出口端表面用螺栓固定。
如图2所示，切割装置25包括两个环26和27。它们配置在模具11出口端上方，并由轴承28可转动地支承。通过许多个连接器29，将环26和27互相连接在一起。许多根钢丝30环绕模具11的环26和27之间的树脂径向挤压孔的位置，沿着圆筒形模具11的圆形外表面螺旋地延伸，同时与模具11的圆形外表面紧密接触，在图1和图2的第一个实施例中，每一根钢丝30的一端最好锁定在第一环26的一个合适位置，另一端锁定在第二环27上，其位置与环26上的钢丝锁定位置保持一个倾角，大约180°。在最佳实施例中，切割装置25最好有有四根钢丝30，每根钢丝的两端与环26和27锁定。
为了使切割装置25环绕模具11的第二体11C转动，一种驱动装置(图中未示出)，例如，一个驱动马达安装在切割装置25的背面。驱动装置的旋转力通过一个功率传输装置31传递给切割装置25。
上述设备运行如下当热塑性可发泡树脂混合物从挤压机10送入模具11的进口端13时，该混合物便通过模具11和鱼雷状装置17之间的通道送到模具11的出口端，同时被压缩、膨胀和再压缩。
在模具11的出口端，该混合物通过树脂径向挤压孔23连续、径向和成条地被挤压出模具11，同时发泡，从而形成热塑性泡沫树脂条。该热塑性泡沫树脂条被驱动装置(图中未示出)驱动的切割装置25的钢丝30连续切成预定大小的树脂颗粒。从而连续地生成合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。
切割装置25在驱动装置的转动力作用下作旋转运动时，两端均锁定在环26和27上，并环绕模具11的树脂径向挤压孔的位置沿着圆筒形模具11的圆形外表面螺旋地延伸的钢丝30，在模具11的圆形外表面作螺旋运动，同时与模具11的圆形外表面紧密接触。这样，钢丝30连续地将从模具11的树脂径向挤压孔23挤出的热塑性泡沫树脂条切成预定长度的颗粒，从而连续地生产出合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。在此情况下，从挤压孔挤出来的热塑性泡沫树脂条不受切割装置垂直剪力的影响，但是，钢丝30的对角作用剪力施加到热塑性泡沫树脂条上，这一点与普通设备不同。从挤压孔23挤出来的热塑性泡沫树脂条便被钢丝30均匀地切成合乎要求的颗粒。因此，本设备的热塑性泡沫树脂条的切割操作几乎没有操作噪声或操作振动。这与装有切割刀片的普通设备不同。本发明的设备还能有效地生产大小和形状均匀的热塑性泡沫树脂颗粒。此外，本发明采用的钢丝30的直径为0．3～0．2毫米，并在模具11的圆形外表面上螺旋运动。在热塑性泡沫树脂条切割操作过程中，钢丝与模具11的圆形外表面紧密接触。本发明的设备几乎不产生摩擦热或气流，这与装有刀片的普通的设备不同。由于该种设备不产生摩擦热，除了合乎要求的发泡条件外，泡沫树脂挤压条件也合乎要求。该装置不产生气流，可有效地制备均匀的泡沫树脂颗粒。
图3至图6给出了本发明第二个实施例的热塑性泡沫树脂颗粒生产设备。如图所示，该设备包括一个空心圆筒形模具1和一个鱼雷状装置2。该鱼雷状装置同心地置于模具1内。在鱼雷状装置2的外表面与模具1的圆筒形内表面之间形成许多个树脂轴向通道，通道与通道之间有规律地以一个角度间隔开。在圆筒形模具1的侧壁对应于轴向树脂通道3的位置，有许多个树脂径向挤压孔4。该设备还包括一个切割装置，将从模具1的树脂径向挤压孔4挤出来的热塑性泡沫树脂条切成预定大小的颗粒。在该第二实施例中，切割装置安装在模具1内部，环绕树脂径向挤压孔4的位置。该装置包括许多根可活动杆5和一个驱动活动杆的驱动装置。上述活动杆5轴向地放置在模具1内，沿着模具1可作轴向往复运动。每根杆上有许多对孔6a和6b，并随着每根活动杆5的轴向往复运动，分别与两个相邻的树脂径向挤压孔之一交替互通。驱动装置作动活动杆5，使活动杆5在模具1的外表面上作轴向往复运动。
模具1的外表面有许多个切割面7，与活动杆5的孔6a和6b的外端配合，以便可连续地将从孔6a和6b出来的热塑性泡沫树脂条切割。为了使切割操作平稳，颗粒分布均匀，从每个切割表面7的外缘延伸出一个斜面8。
在本发明中，活动杆的驱动装置可采用多种机构。在图3的实施例中，驱动装置包括一个同心圆形凸轮32和一个曲柄33。凸轮32安装在一根转动轴31上。该转动轴由驱动马达9转动。曲柄33的一端与同心凸轮32偶联，由一个轴承将曲柄33可转动地支承在同心凸轮32上。靠近曲柄33的活动杆5的外端，共同由一个支承板34固定。支承板34的中心通过一个连杆35与曲柄33的一端连接。在图3中，以图解方式画出了连杆35与支承板34之间的接头。但是，连杆35与支承板34之间的接头最好采用合适的接头，例如万向接头，这种接头可均匀地将转动轴31的转动力传递给活动杆5，同时可将凸轮32的同心旋转运动引起的曲柄33的起伏运动转化为活动杆5的合乎要求的往复运动。
图3至图6的设备运行如下可发泡热塑性树脂混合物通过鱼雷状装置2的外表面与模具1的圆筒形内表面之间形成的轴向树脂通道3，送入模具1内部。而后，该混合物通过模具1的树脂径向挤压孔4和活动杆5的孔6a和6b，被挤出模具1。在此情况下，活动杆5的孔6a和6b被设计成根据每根活动杆的轴向往复运动分别与模具1的两个相邻的树脂径向挤压孔4之一互通。如图3所示，当每根杆5的第一个孔6a与模具1的一个挤压孔4互通时，每根活动杆5的第二个孔6b由位于两个相邻的树脂径向挤压孔之间的模具1的侧壁封闭。这样，从活动杆5的第二孔6b挤压出泡沫树脂条便被暂时停止。
当驱动马达9在上述位置启动时，马达9的旋转力使转动轴31转动，从而使凸轮32绕转动轴31的中心轴作同心转动。凸轮32的同心转动引起曲柄33的起伏运动。而后，曲柄的起伏运动通过连杆35传递给支承板34，并使活动杆5在模具1内部同时在模具的轴方向上作往复运动。由于活动杆5的此种往复运动，每根活动杆5的孔6a和6b分别与模具1的两个相邻的树脂径向挤压孔4之一交替互通。因此，模具1内的可发泡树脂混合物，通过与模具1的挤压孔4互通的活动杆5的孔6a或6b，被挤出模具1，同时发泡，从而形成热塑性泡沫树脂条。从活动杆5的孔挤出来的热塑性泡沫树脂条，被模具1的切割面7连续切成颗粒，其大小由活动杆5的往复运动速度决定，从而生产出合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。由于在圆筒形模具的侧壁上对应于树脂轴向通道3的位置有规律地形成许多个树脂径向挤压孔4，当活动杆5每作一次往复运动，第二个实施例的设备便能够有效地生产出需要数量的热塑性泡沫树脂颗粒。
在上述设备进行热塑性泡沫树脂条切割操作过程中，模具1的切割面7切割从活动杆5的孔6a和6b挤出来的热塑性泡沫树脂条，同时使热塑性泡沫树脂条的切割剖面向内。因此，采用第二个实施例的设备生产得到的热塑性泡沫树脂颗粒，切割剖面既光滑，而且几乎不出现细长的裂口或裂纹。因此，第二个实施例的设备能有效地生产出表面合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。
工业应用性如上所述，本发明提供一种热塑性泡沫树脂颗粒生产设备。本发明的设备旨在大批量地连续、直接生产合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒，而无须进行可发泡中间产品的中间工序。本发明的设备可利用高粘度的热塑性树脂顺利而有效地连续生产合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒。由于热塑性树脂的粘度高，用现有技术难以生产泡沫树脂颗粒。在本发明的设备中，连续地将热塑性泡沫树脂条切成合乎要求的颗粒的切割装置，在结构上得到改进，在切割过程中，几乎没有操作噪声、操作振动、摩擦热和不需要的气流。因此，本设备能生产出高质量的均匀的热塑性泡沫树脂颗粒。
虽然已经公开本发明的最佳实施例，仅是为了说明问题。但本领域的普通技术人员在不违背本发明的权利要求的范围和精神下，将可以作出各种修改、增加和替代。
权利要求
1．一种热塑性泡沫树脂颗粒生产设备，包括一个空心圆筒形模具，用来接受从模具的树脂进口方向进来的已与发泡剂混合的高压溶化的热塑性树脂，所述的模具的出口端有许多个树脂径向挤压孔；一个鱼雷状装置，其一端锁定在所述的模具的出口端，另一端延伸入所述的模具内的中部；和一个切割装置，连续地将从模具的所述的树脂径向挤压孔挤出来的热塑性泡沫树脂条切成预定大小颗粒，所述的切割装置安装在模具外部环绕树脂径向挤压孔的位置上，所述的切割装置有许多根钢丝，在环绕树脂径向挤压孔的位置，螺旋地延伸到所述的圆筒形模具的圆形外表面，同时与模具的圆形外表面紧密接触。
2．一种热塑性泡沫树脂颗粒生产设备，它包括一个空心圆筒形模具；一个鱼雷状装置，同心地放置在所述的模具内，在鱼雷状装置的外表面与所述的模具的圆筒形内表面之间形成许多个轴向树脂通道，通道与通道之间有规律地以一个角度间隔开；在所述的圆筒形模具的侧壁对应于轴向树脂通道的位置，有许多个树脂径向挤压孔；和一个切割装置，将从模具的所述的树脂径向挤压孔挤出来的热塑性泡沫树脂条连续地切成预定大小的颗粒，从而生成合乎要求的热塑性泡沫树脂颗粒，所述的切割装置安装在模具内部环绕树脂径向挤压孔的位置，所述的切割装置包括许多根活动杆和一个驱动活动杆的驱动装置，所述的活动杆轴向地放置在模具内，可沿着模具作轴向往复运动，每根杆上有许多对孔，可根据每根杆的轴向往复运动分别与两个相邻的树脂径向挤压孔之一交替互通。
全文摘要
一种热塑性泡沫树脂颗粒生产设备。能用高粘度热塑性泡沫树脂大批量连续生产合要求的热塑性泡沫树脂颗粒。该设备包括:一空心圆筒形模具,其出口端有多个径向挤压孔。一鱼雷状装置,轴向地装在模具内,在其内形成一树脂通道。一实施例的切割装置为马达驱动的钢丝,钢丝在绕径向挤压孔处螺旋地沿模具外表面延伸且与其紧密接触。另一实施例的切割装置为马达驱动的活动杆,置于模具内,可沿模具作轴向往复运动,各活动杆上有多对孔,每孔可依活动杆的轴向往复运动与两相邻的径向挤压孔之一交替互通。
文档编号B29B9/02GK1293609SQ00800077
公开日2001年5月2日 申请日期2000年1月28日 优先权日1999年1月28日
发明者金東熙, 李羲星 申请人:金東熙