本发明涉及泡沫材料生产技术领域，具体为一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺。
背景技术：
现有市场空心粒子多为未发泡的塑料pe或空心发泡pp材质，形状为截面圆环的柱状中空结构，主要特点是轻量化，中间有间隙，可填充添加功能助剂，同时具备消音等功能；另外，市场常见发泡聚乙烯多为连续挤出发泡聚乙烯片材和实心发泡聚乙烯珠粒。
连续挤出发泡聚乙烯片材多用来深加工，应用于电子、家居、家电、工业及零部件的包装和生活休闲等领域，其生产制备方法为连续挤出发泡工艺，发泡剂采用丁烷或氟利昂等气体，所用气体对温室效应、生产安全提出挑战，挤出后冷却定型，通过裁切成板材或卷成卷材。生产出来的片材深加工方法，一般是模切平压机压出各种形状，后利用人工通过加热或粘胶等方式粘接成各种形状，但其造型形状较为简单，无法满足生产复杂异形结构。
实心发泡聚乙烯珠粒多用来生产各种形状复杂的泡沫体，多应用于电子、家电等包装和民用、生活等领域，其生产制备工艺多为釜压间歇式工艺，利用螺杆挤出机拉丝经过水冷却，切粒成圆柱形空心结构，后通过高压反应釜发泡制备成微孔实心发泡聚乙烯珠粒。生产出来的实心泡沫珠粒，一般采用蒸汽模压成型工艺，第一步是实心泡沫珠粒通过预压工序，使粒子内部填充空气，一般需要充足的加压时间和空气压力；第二步是将准备好的泡沫聚乙烯珠粒填充入专用铝制模具的模腔中，后通过加热、冷却、脱模等设备程序；第三步是将制备的泡沫制品放入设定温度、时间的烘房中，烘干水分并定型，结束后取出。
但其生产时造粒阶段使用线性低密度聚乙烯的切粒困难，易产生尾巴等现象，导致发泡时珠粒间粒子粘接结块，造成堵塞和废品率高。同时在成型阶段需投入专用模具，开模周期长，一般为20-30天，因模具需要承受蒸汽压力，所以模具壁厚较厚且要打气塞导致模具制造成本高，同时使用蒸汽和水分别为加热源和冷却源，需要的生产周期长，同时泡沫粒子成型受热冷却，易导致产品尺寸不稳定，外观表面颗粒感较强。
技术实现要素：
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺，解决了现有技术中存在的缺陷与不足。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺，包括造粒工序、发泡工序以及成型工序三步组成；
s1、造粒工序；
1）按照重量份准备原材料包括如下：复配聚乙烯树脂、复配成核剂、纳米碳酸钙以及助剂，通过高速分散机充分搅拌混合均匀后待用；
2）通过上料机吸料进入双螺杆挤出机混炼、输送，经熔体泵均化后挤出模具，再利用高速水下切粒设备切粒，制备成片状的增强改性聚乙烯微粒；
s2、发泡工序；
1）首先将1000kg水加入到高压反应釜中，后将步骤1中制备的增强改性聚乙烯微粒通过自动计量秤计重，重量不大于850kg，通过管道输送入高压反应釜中；
2）结束后继续加水3000kg，然后加入5kg的辅助剂进入，拧紧高压反应釜的盖子，开启搅拌，使用蒸汽加热，并充入co2和n2的混合气体加压；
3）微粒内部由于成核剂作用，产生势能差，达到设定温度和压力后，通过发泡柱释放入具有一定压力的储存装置中，聚乙烯微粒可以膨胀成一定倍率的泡沫珠粒，发泡密度在30-180g/l；
s3、成型工序；
1）将制备好的泡沫珠粒，通过压缩空气加压，使珠粒的泡孔中产生内压，此过程中，通过设定预压罐内的温度，使泡沫粒子在罐内定期搅拌受热均匀；
2）将制备好的聚乙烯泡沫珠粒和胶粘剂按照一定比例混合，加入各种形状的模具中，定位一定时间取出，放置平台货架上，自然固化或通风加热固化。
优选的，所述原材料各组分按重量份计如下：复配聚乙烯树脂100份、复配成核剂0.003-0.006份、纳米碳酸钙0.005-0.008份、助剂0.01-0.015重量份。
优选的，所述复配聚乙烯树脂为双峰低密度聚乙烯树脂与高密度聚乙烯树脂的复配树脂，其中双峰低密度聚乙烯的拉伸模量范围在300-1000mpa，复配比例在80-96%范围内；高密度聚乙烯的复配占比在4-20%范围内。
优选的，所述复配成核剂，粒径控制在1000目-3000目，复配成核剂包括无机类成核剂与有机类成核剂，无机类成核剂占比为60-90%，有机类成核剂占比为10-40%，无机类成核剂使用硼酸锌，有机类成核剂使用聚四氟乙烯、有机磷酸盐类中的一种或两种。
优选的，所述辅助剂为表面活性剂和分散剂，采用高岭土作为分散剂，复配占比为80-90%，十二烷基磺酸钠作为表面活性剂，复配占比为10-20%。
优选的，所述胶粘剂采用水溶性的单组份胶粘剂，粘度在3000-8000之间，含固量30-50%。
优选的，所述水溶性单组份胶粘剂采用聚氨酯、聚丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种，进一步的选用聚氨酯类型的胶粘剂。
（三）有益效果
本发明提供了一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺。具备以下有益效果：
1、本发明，发泡聚乙烯泡沫体打破传统聚乙烯泡沫在包装、儿童地垫、生活用品的应用领域范围，还可在家居、建材、工业部件、汽车零部件等领域提供环保、吸音、轻量化、降本等解决方案，epp材料外观颗粒感明显，影响美观度。
2、本发明，选用一种特殊胶粘剂提升聚丙烯和胶粘剂的相容性，满足珠粒间的粘接，保证珠粒间强度满足蒸汽成型性能。另外，采用粘接工艺，可以较好地控制产品尺寸，和常规蒸汽工艺比较，常规蒸汽模压工艺，受热易膨胀，尺寸控制困难，产品厚度，保证固化时间，表面可以复合不同材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
本发明实施例提供一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺，包括造粒工序、发泡工序以及成型工序三步组成；
s1、造粒工序；
1）按照重量份准备原材料包括如下：复配聚乙烯树脂、复配成核剂、纳米碳酸钙以及助剂，通过高速分散机充分搅拌混合均匀后待用；
所述原材料各组分按重量份计如下：复配聚乙烯树脂100份、复配成核剂0.003-0.006份、纳米碳酸钙0.005-0.008份、助剂0.01-0.015重量份；
所述复配聚乙烯树脂为双峰低密度聚乙烯树脂与高密度聚乙烯树脂的复配树脂，其中双峰低密度聚乙烯的拉伸模量范围在300-1000mpa，复配比例在80-96%范围内；高密度聚乙烯的复配占比在4-20%范围内，双峰低密度聚乙烯树脂的分子量的分布有两个明显的峰值，与其它聚乙烯不同的是，加工性能优良，耐应力开裂性能突出，机械强度高等特点，所述高密度聚乙烯是中到宽的分子量分布mwd，优选范围是12-23，在挤塑时可提供较好的可加工性
所述复配成核剂，粒径控制在1000目-3000目，复配成核剂包括无机类成核剂与有机类成核剂，无机类成核剂占比为60-90%，有机类成核剂占比为10-40%，无机类成核剂使用硼酸锌，有机类成核剂使用聚四氟乙烯、有机磷酸盐类中的一种或两种；
选用有机类成核剂复配，可以增加成核剂复配体系的相容性，更好使成核剂分散均匀；配方中纳米碳酸钙通过添加自制的表面处理剂处理，可以使活化率可达98%以上；完成了亲水到亲油的转化；同时添加了增容剂使纳米碳酸钙可以以原生粒子的形态分布于聚合物中，将本物料按照一定的比例添加到以聚乙烯为载体树脂的配方体系中，使原配方强度提高20%以上，同时大幅度的提高了材料的尺寸稳定性；
2）通过上料机吸料进入双螺杆挤出机混炼、输送，经熔体泵均化后挤出模具，再利用高速水下切粒设备切粒，制备成片状的增强改性聚乙烯微粒，利用双螺杆挤出水下切粒工艺，工艺中双螺杆参数、模头、切粒转速、水下温度的具体参数如下：选用的特殊定制的双螺杆，长径比在65：1以内，双头螺纹中等深度螺槽，转动时啮合同向回转，此种螺杆机具有优越的自洁性和高速挤出流动性，物料在料筒内受热时间短，且受热均匀，螺杆采用组合式，因此可以选择不同料筒段物料的压力和温度分布，进料时稳定，可以避免粉体和颗粒间的分层现象，在模具和料筒间，安装熔体泵，控制压力和熔体的流量，保证熔融的物料可以均匀的进入模具模腔并挤出；
熔融的聚乙烯共混体系挤出模头后进入水下切粒系统，保持水温在40-45℃之间，可以防止模具表面出料孔不易被堵塞，同时避免改性聚乙烯空心切片骤冷变形，影响发泡后的形态；后通过控制环形切刀转速，通过匹配挤出机转速，切刀高速转动切割后，得到中间孔隙直径为1-1.2mm，外形直径为3.4-3.6mm，长度为2.5-3mm的环形切片，单颗微粒重量2-2.3mg，所切微粒形状为中空扁平结构，相比较细长状的结构，此种结构表面积较大，和水接触后能快速充分冷却，保持形状不变形、壁厚均匀；
s2、发泡工序；
1）首先将1000kg水加入到高压反应釜中，后将步骤1中制备的增强改性聚乙烯微粒通过自动计量秤计重，重量不大于850kg，通过管道输送入高压反应釜中；
2）结束后继续加水3000kg，然后加入5kg的辅助剂进入，拧紧高压反应釜的盖子，开启搅拌，使用蒸汽加热，并充入co2和n2的混合气体加压；
3）微粒内部由于成核剂作用，产生势能差，达到设定温度和压力后，通过发泡柱释放入具有一定压力的储存装置中，聚乙烯微粒可以膨胀成一定倍率的泡沫珠粒，发泡密度在30-180g/l；
s3、成型工序；
1）将制备好的泡沫珠粒，通过压缩空气加压，使珠粒的泡孔中产生内压，此过程中，通过设定预压罐内的温度，使泡沫粒子在罐内定期搅拌受热均匀；
2）将制备好的聚乙烯泡沫珠粒和胶粘剂按照一定比例混合，加入各种形状的模具中，定位一定时间取出，放置平台货架上，自然固化或通风加热固化，聚氨酯类型的胶粘剂，空心聚乙烯泡沫体表面有聚氨酯成分，可以实现表面工艺处理，达成表面外观贴敷不同材质的蒙皮。蒙皮可任意选用纤维类、合成革类、塑料类等材料；成型模具，使用金属材质铸造、cnc加工成不同几何形状，无需设计蒸汽、冷却等工艺的管路，可更快实现开模和产品成型。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺，其特征在于：包括造粒工序、发泡工序以及成型工序三步组成；
s1、造粒工序；
按照重量份准备原材料包括如下：复配聚乙烯树脂、复配成核剂、纳米碳酸钙以及助剂，通过高速分散机充分搅拌混合均匀后待用；
通过上料机吸料进入双螺杆挤出机混炼、输送，经熔体泵均化后挤出模具，再利用高速水下切粒设备切粒，制备成片状的增强改性聚乙烯微粒；
s2、发泡工序；
1）首先将1000kg水加入到高压反应釜中，后将步骤1中制备的增强改性聚乙烯微粒通过自动计量秤计重，重量不大于850kg，通过管道输送入高压反应釜中；
2）结束后继续加水3000kg，然后加入5kg的辅助剂进入，拧紧高压反应釜的盖子，开启搅拌，使用蒸汽加热，并充入co2和n2的混合气体加压；
3）微粒内部由于成核剂作用，产生势能差，达到设定温度和压力后，通过发泡柱释放入具有一定压力的储存装置中，聚乙烯微粒可以膨胀成一定倍率的泡沫珠粒，发泡密度在30-180g/l；
s3、成型工序；
1）将制备好的泡沫珠粒，通过压缩空气加压，使珠粒的泡孔中产生内压，此过程中，通过设定预压罐内的温度，使泡沫粒子在罐内定期搅拌受热均匀；
2）将制备好的聚乙烯泡沫珠粒和胶粘剂按照一定比例混合，加入各种形状的模具中，定位一定时间取出，放置平台货架上，自然固化或通风加热固化。
2.根据权利要求1所述的一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺，其特征在于：所述原材料各组分按重量份计如下：复配聚乙烯树脂100份、复配成核剂0.003-0.006份、纳米碳酸钙0.005-0.008份、助剂0.01-0.015重量份。
3.根据权利要求2所述的一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺，其特征在于：所述复配聚乙烯树脂为双峰低密度聚乙烯树脂与高密度聚乙烯树脂的复配树脂，其中双峰低密度聚乙烯的拉伸模量范围在300-1000mpa，复配比例在80-96%范围内；高密度聚乙烯的复配占比在4-20%范围内。
4.根据权利要求3所述的一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺，其特征在于：所述复配成核剂，粒径控制在1000目-3000目，复配成核剂包括无机类成核剂与有机类成核剂，无机类成核剂占比为60-90%，有机类成核剂占比为10-40%，无机类成核剂使用硼酸锌，有机类成核剂使用聚四氟乙烯、有机磷酸盐类中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺，其特征在于：所述辅助剂为表面活性剂和分散剂，采用高岭土作为分散剂，复配占比为80-90%，十二烷基磺酸钠作为表面活性剂，复配占比为10-20%。
6.根据权利要求1所述的一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺，其特征在于：所述胶粘剂采用水溶性的单组份胶粘剂，粘度在3000-8000之间，含固量30-50%。
7.根据权利要求6所述的一种空心epe粒子制备方法及泡沫体生产工艺，其特征在于：所述水溶性单组份胶粘剂采用聚氨酯、聚丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种，进一步的选用聚氨酯类型的胶粘剂。
技术总结