多功能木塑複合材料一步法擠出的製造方法

2023-12-03 07:20:56 1

多功能木塑複合材料一步法擠出的製造方法
【專利摘要】一種新型多功能木塑複合材料一步法擠出機，電機通過齒輪變速箱和延伸傳動軸連接雙螺杆齒輪分配箱和調速變速箱，齒輪分配箱連接雙螺杆造粒裝置，混料裝置通過雙螺杆加料機與雙螺杆造粒裝置連接，色母粒加料裝置與雙螺杆造粒裝置連接，連接桶連接雙螺杆造粒裝置和單螺杆擠出機，單螺杆擠出機和調速變速箱連接，全部連接安裝在機座上，主要用於木塑複合材料和性質相近的複合材料擠出加工，也可單純用於造粒，它能實現原料配混後一步法完成生產，高效節能；完全避免螺杆與螺筒的摩擦損壞，提高設備的使用效能；使擠出加工的產品有各種仿木材花紋；能適用於各體系、多擠出量的複合材料。
【專利說明】多功能木塑複合材料一步法擠出機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種多功能的木塑複合材料採用一步法生產的節能高效的擠出設備。
【背景技術】
[0002]木塑複合材料是一種由植物纖維和廢塑料為主要原料的新型材料。作為一種新型、環保、低碳具有典型循環經濟特色的新型材料，在國內正處於蓬勃發展期。由於大量使用農作物秸杆和農林三雜等植物纖維原料，整個產業享有「在無山水處造林」的美譽。但作為近5-6年剛剛發展起來的新材料，現有的擠出加工設備均由塑料加工設備改進而來。木塑複合材料體系可分為:聚烯烴體系、聚氯乙烯體系和工程塑料體系。雖然木塑複合材料的加工與塑料加工有一定的共性，但由於原料中大量(佔原料比重的60% )使用植物纖維，使得木塑複合材料與塑料的擠出加工有本質的區別。目前，聚烯烴體系和工程塑料體系採用的是混料、平行同向雙螺杆造粒機造粒，錐形異向雙螺杆擠出機或單螺杆擠出機擠出成型的工藝；聚氯乙烯體系採用的是混料、錐形異向雙螺杆擠出機造粒，錐形異向雙螺杆擠出機或單螺杆擠出機擠出成型的工藝，如果要生產具有表面仿木紋花色的產品，還需要將造粒後的原料和花紋色母粒進行再次混配。該工藝存在如下缺陷:1由於原料混煉造粒後，必須要等到冷卻後才能進入下一工序，使得該過程中的堆貯和下一工序中的再加熱形成資源和能源浪費；2由於木塑複合材料熔融流動性差，在加工過程中對螺杆和螺筒產生很高的梯度壓力，造成螺杆和螺筒摩擦，使得螺杆和螺筒磨損特別嚴重，為普通塑料加工的5-6倍，大幅降低設備使用效能；3三個體系的加工設備各有局限性，無法互用，不具備通用性；
[0003]雖然也有將兩種設備串聯或組合的一步法工藝的存在，但只能針對固定原料體系和固定擠出量的產品有效，設備成本高，製造複雜，通用性低。

【發明內容】

[0004]為了克服了現有木塑複合材料擠出加工中的工藝繁瑣和設備功能的單一，本發明提供一種能在原料加入後一步法完成木塑複合材料的擠出加工；完全避免螺杆與螺筒的摩擦損壞；適用各體系的木塑複合材料的擠出加工；適應多種擠出量的型材；並可方便地使擠出加工的形材有各種仿木材花紋的新型的主要用於木塑複合材料擠出加工,也可單純用於木塑複合材料造粒和適用與木塑複合材料性質相近的複合材料加工的新型擠出機。
[0005]解決其技術的方案
[0006]本實用新型解決其技術的方案是:
[0007]I由機座、延伸傳動軸、電機、齒輪變速箱、雙螺杆齒輪分配箱、雙螺杆加料機、混料裝置、雙螺杆造粒裝置、色母粒加料裝置、連接桶、單螺杆擠出機和調速變速箱構成一臺完整的擠出機。設置該技術方案的有益效果是:電機通過齒輪變速箱和延伸傳動軸連接雙螺杆齒輪分配箱和調速變速箱，齒輪分配箱連接雙螺杆造粒裝置，混料裝置通過雙螺杆加料機與雙螺杆造粒裝置連接，色母粒加料裝置與雙螺杆造粒裝置連接，連接桶連接雙螺杆造粒裝置和單螺杆擠出機，單螺杆擠出機和調速變速箱連接，能在原料加入後一步法完成木塑複合材料的擠出加工，節約能源和人工成本，提高設備的使用效能。
[0008]2使用一套特殊的有較低轉速比的錐形異向雙螺杆擠出機的齒輪變速箱，使錐形異向雙螺杆擠出機的螺杆轉速由普通錐形異向雙螺杆擠出機的 200轉/分鐘，齒輪變速箱的下部有一根在螺杆轉速為200轉/分鐘它的轉速為80轉/分鐘的延伸傳動軸；使用一臺特殊的單螺杆擠出機，該擠出機由一根齒輪變速箱的下部< 80轉/分鐘的延伸軸、一套可調速變速箱、一副較小長徑比的單螺杆螺筒(包含止推軸承加熱圈等相關附件)構成，擠出機的動力由齒輪變速箱的下部< 80轉/分鐘的延伸軸提供，可調速變速箱提供單螺杆轉速調節，單螺杆擠出機的進料口與軸承箱與雙螺杆螺筒連接的開放處的下方上下相對，以一個連接筒連接。設置該技術方案的效果是:安裝在機座上的齒輪變速箱給雙螺杆輸出動力，同時通過齒輪變速箱下部裝有的一根延伸傳動軸，經由延伸軸上裝有的調速變速箱提供單螺杆動力，調速變速箱控制單螺杆擠出機的螺杆轉速，節省動力配套空間，節約能源，工作時，只需要調節雙螺杆擠出機的進料速度，形成兩個部分的擠出量協同一致後，兩者間轉速不會波動，擠出量也就不會波動；從雙螺杆擠出機塑化後被切成顆粒的料，仍處於熔融狀態，使用很小的動能即可被單螺杆擠出機擠入模具成型。
[0009]3在雙螺杆加料機的上方使用一臺特殊的混料裝置，混料裝置的容積與雙螺杆加料機容積相等，混料裝置的筒身上裝有一可通水冷卻的夾層，夾層外有一保溫層，混料裝置的筒身上方有一排氣筒和多個精確計量加料器，混料裝置與雙螺杆加料機的連接處有一氣動閥門，精確計量加料器的加料順序和加料量、混料裝置的混料時間及夾層的進排水由一套小型計算機控制，混料裝置的工作與否和氣動閥門的開關由雙螺杆加料機中的壓力傳感器也通過該小型計算機控制。設置該技術方案的效果是:安裝在機座上面的雙螺杆加料機上方又安裝了混料裝置，使必要的混合工序不需要以獨立工序的形式完成，提高了生產效率，混料裝置的容積與雙螺杆加料機容積相等，避免雙螺杆加料機因加料量過多而堵塞，混料裝置的筒身上裝有的可通冷卻水的夾層，是為了對完成攪拌工序後的熱原料進行降溫，避免原料降解和結團，夾層外保溫層的設置是避免混料時產生的熱量流失，提高混料效率，混料裝置上方的排氣筒用於排放混料時產生的水汽和降解氣體，提高產品品質，混料機上方的多個精確計量加料器由小型計算機控制可根據設定配方加入原料，避免人工配料誤差，混料裝置下方出口處裝有的一氣動閥門，使混合好的原料方便地進入雙螺杆加料機，精確計量加料器和氣動閥門控制的進料和出料工序由小型計算機控制，大大提高了自動化程度，工作時，當雙螺杆加料機中沒有原料時，雙螺杆加料機中的壓力傳感器給小型計算機控制信號，小型計算機控制的精確計量加料器開始按設定的順序和計量加入原料，混料裝置的工作可以時間控制，也可溫度控制，混料裝置工作完成後，等到雙螺杆加料機的原料在生產過程中少於預設量時，雙螺杆加料機中的壓力傳感器再給小型計算機控制信號，混料裝置與雙螺杆加料機連接處的氣動閥門打開，將混合好的原料放入雙螺杆加料機，料放完後閥門關閉，混料裝置開始重複上一工作過程。混料過程中產生的水汽和揮發物由混料裝置的機筒上方的排氣筒排出。在生產聚氯乙烯體系的木塑複合材料時，混料裝置完成混料後，小型計算機控制機筒的冷卻夾層通水工作，當原料冷卻到設定溫度時，由小型計算機控制將夾層的冷卻水排空。
[0010]4使用一套特殊的雙螺杆造粒裝置，在該裝置中，兩根異向旋轉的螺杆末端延伸出螺筒為軸；使用一組帶有分流錐出料孔的模頭，模頭與螺筒連接；螺杆末端的延伸軸出模頭後變為花鍵軸；使用兩片星形切刀，切刀內孔為花鍵齒，套裝在延伸的花鍵軸上；使用兩隻壓簧，套在花鍵軸上，壓緊刀片；使用一套含有兩組軸承的軸承箱，兩組軸承在軸承箱中安裝好後，其中心錐角等於兩根螺杆安裝完成後其延伸花鍵軸的中心錐角，延伸軸裝入軸承後，軸承箱與螺筒用連接件在兩側連接，上下開放。設置該技術方案的效果是:雙螺杆造粒裝置的裡面是兩根異向旋轉的雙螺杆，用於原料的混煉，螺杆的末端延伸軸出切粒模頭後變成花鍵軸，可以方便地安裝和驅動切刀，用兩片星形切刀，套裝在延伸的花鍵齒上，隨螺杆轉動完成切粒，使用兩隻壓簧套在花鍵軸上壓緊刀片，使切刀與模頭保持合理間隙，花鍵軸的末端是一段軸，套在含有軸承座的軸承箱內，軸承箱與螺筒用聯接件在兩側相聯，可以在工作時阻止螺杆與螺筒發生摩擦，上、下的埠開放，方便切好的粒料落下和逸出揮發分，工作時，當原料經熔融塑化後被擠向螺杆末端時，會被擠進帶有分流錐和兩組出料孔的模頭，切刀隨螺杆不停旋轉，擠出模頭的料被切斷為顆粒，從軸承箱與螺筒連接的開放處的下方自然落下，植物纖維加工過程中半纖維素降解等因素造成的揮發份，從軸承箱與螺筒連接的開放處的上方自然逸出；螺杆旋轉時，原料塑化和擠壓形成的使螺杆與螺筒摩擦的高梯度壓力，由螺杆的延伸軸傳遞給軸承箱的軸承，完全避免螺杆與螺筒摩擦。
[0011]5使用一臺特殊的帶有加熱裝置的可調速螺杆加料裝置，加料裝置安裝在軸承箱與螺筒連接的造粒裝置開放處的上方，加熱裝置裝在加料裝置的外筒部分。設置該技術方案的效果是:加料裝置安裝在軸承箱與螺筒連接的造粒裝置開放處的上方，用於添加仿木紋母粒，被加仿木紋母粒可以自然落下，進入單螺杆內被混合擠出，加熱裝置裝在加料裝置的外筒部分，經可調速螺杆調速配合，將仿木紋母粒加熱到合適成型的匹配溫度，工作時，加料裝置中的仿木紋母粒經加熱後從軸承箱與螺筒連接的開放處自然落下，隨同擠出模頭後被切斷的顆粒料一同再落入單螺杆擠出機，控制溫度和調節加料速度即可方便地控制擠出製品的仿木紋的花色及疏密效果。
[0012]本實用新型的有益效果是:能在原料加入後一步法完成木塑複合材料的擠出加工，節約能源和人工成本；完全避免螺杆與螺筒的摩擦損壞，提高設備的使用壽命；適用各體系的木塑複合材料的擠出加工，適應多種擠出量的型材，提高設備的使用效能；可方便地使擠出加工的形材有各種仿木材花紋；結構設計合理，功能齊全，操作簡易。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0014]附圖1是多功能木塑複合材料一步法擠出機的構造圖。
[0015]附圖2為雙螺杆造粒裝置構造圖。
[0016]附圖3為切粒模具的主視圖。
[0017]附圖4為星形切刀的主視圖。
[0018]附圖5為混料裝置的剖面圖。
[0019]附圖6為小型螺杆加料裝置的剖面圖。
[0020]附圖1中1.機座，2.延伸傳動軸3.電機，4.齒輪變速箱，5.雙螺杆齒輪分配箱，
6.雙螺杆加料機，7.混料裝置，8.雙螺杆造粒裝置，9.色母粒加料裝置，10.連接筒，11.單螺杆擠出機，12.調速變速箱。[0021]附圖2中，8-1.軸承箱，8-2.軸承，8-3.延伸軸，8-4.軸承蓋板。8-5.彈簧8-6.切刀，8-7.切粒模頭，8-8.雙螺杆，8-9.螺筒。
[0022]附圖3中，8-7-1.延伸軸孔，8-7-2.切粒模孔，8_7_3.安裝孔。
[0023]附圖4中，8-6-1.切刀齒形孔，8_6_2.星形切刀。
[0024]附圖5中，6.雙螺杆加料機，6-1.壓力傳感器，7-1.閥門，7_2.保溫層，7_3.通水的冷卻夾層，7-4.精確計量加料器，7-5.電機，7-6.排氣筒，7-7.攪拌葉片，7-8.料筒，7_9氣缸。
[0025]附圖6中，9-1.電機，9-2.料鬥，9_3.加熱器，9_4.加料螺杆，9_5.加料機螺筒，8-1.軸承箱，8-7.切粒模頭，8-9.螺筒，10.連接筒。
【具體實施方式】
[0026]在圖1中，電機(3)通過齒輪變速箱(4)和延伸傳動軸(2)連接雙螺杆齒輪分配箱(5)和調速變速箱(12)，齒輪分配箱(5)連接雙螺杆造粒裝置(8)，混料裝置(7)通過雙螺杆加料機(6)與雙螺杆造粒裝置(8)連接，色母粒加料裝置(9)與雙螺杆造粒裝置(8)連接，連接桶(10)連接雙螺杆造粒裝置(8)和單螺杆擠出機(11)，單螺杆擠出機(11)和調速變速箱(12)連接。延伸傳動軸(2)電機(3)齒輪變速箱(4)雙螺杆齒輪分配箱(5)雙螺杆加料機(6)混料裝置(7)雙螺杆造粒裝置(8)色母粒加料裝置(9)連接桶(10)單螺杆擠出機(11)調速變速箱(12)全部連接安裝在機座(I)上。電機(3)為連接雙螺杆造粒裝置(8)中的雙螺杆和單螺杆擠出機(11)中的單螺杆提供動力，齒輪變速箱(4)為雙螺杆造粒裝置(8)中的雙螺杆和單螺杆擠出機(11)中的單螺杆提供合適的轉速，雙螺杆齒輪分配箱(5)實現雙螺杆造粒裝置(8)中兩根螺杆的同步運轉，雙螺杆加料機(6)為雙螺杆造粒裝置(8)中的雙螺杆提供加料，混料裝置(7)實現原料混配並為雙螺杆加料機(6)加料，雙螺杆造粒裝置(8)完成原料的塑化及切粒並使雙螺杆的螺杆與螺筒不發生摩擦，色母粒加料機(9)完成仿木紋母粒的加入單螺杆擠出機(11)，連接筒(10)保障切斷的原料顆粒落入單螺杆擠出機(11)，調速變速箱(12)調節延伸傳動軸(2)的傳動速度，使單螺杆擠出機
(11)有合理的速度，單螺杆擠出機(11)將原料擠入模具成型。
[0027]在圖2中，雙螺杆(8-8)裝在螺筒(8-9)內，延伸軸(8_3)與軸承(8_2)連接安裝在軸承箱(8-1)內，彈簧(8-5)套在延伸軸(8-3)上，兩端分別壓在軸承蓋板(8-4)和切刀(8-6)上，切粒模頭(8-7)連接在螺筒(8-9)上，軸承箱(8-1)在兩側與螺筒(8_9)連接，上下開放。原料經雙螺杆(8-8)塑化混煉後被擠向切粒模頭(8-7)，從模孔中流出後被兩片切刀(8-6)切斷為顆粒，延伸軸(8-3)伸出切粒模頭(8-7)的部分被加工為花鍵軸以便於安裝切刀(8-6)，用彈簧(8-5)壓緊切刀(8-6)使之緊貼模頭(8-7)，當雙螺杆(8_8)運轉時，原料塑化和擠壓形成的迫使雙螺杆(8-8)與螺筒(8-9)發生摩擦的高梯度壓力由延伸軸(8-3)通過軸承(8-2)傳遞到軸承箱(8-1)上，使雙螺杆(8-8)和螺筒(8_9)不發生摩擦，
[0028]在圖3中，延伸軸孔(8-7-1)延伸軸(8-3)的穿出孔，切粒模孔(8_7_2)是塑化混煉後料的流出孔，安裝孔(8-7-3)是切粒模頭(8-7)與螺筒(8-9)連接孔。
[0029]在圖4中，由於延伸軸(8-3)伸出切粒模頭(8-7)的部分被加工為花鍵軸，切刀齒形孔(8-6-1)使切刀(8-6)能夠安裝在延伸軸(8-3)上，並隨雙螺杆(8-8)運轉切粒，星形切刀(8-6-2)的形狀能使相同的兩片在安裝後，形成齒合效果，在運轉中不會發生碰撞。
[0030]在圖5中，料筒(7-8)外側分別為冷卻夾層(7-3)和保溫層(7_2)，電機(7_5)連接攪拌葉片(7-7)和精確計量加料器(7-4)及排氣筒(7-6)裝在料筒(7-8)上方，全部裝置通過帶氣缸(7-8)的閥門(7-1)與雙螺杆加料機(6)連接，壓力傳感器(6-1)裝在雙螺杆加料機(6)中。當壓力傳感器(6-1)給出需要混料裝置(7)工作的信號後，小型計算機控制精確計量加料器(7-4)開始按設定的順序和計量加入原料，電機(7-5)提供動力帶動攪拌葉片(7-7)混料，保溫層(7-2)降低混料產生的熱量的散發，通水的冷卻夾層(7-3)能調節混合完成的原料至合適的溫度，排氣筒(7-6)能排出混合產生的水汽和揮發物，混合完成後，當壓力傳感器(6-1)給出需要原料的信號時，小型計算機控制氣缸(7-8)打開閥門(7-1)，將混合好的原料放入雙螺杆加料機(6)中。
[0031]在圖6中，色母粒加料裝置(9)安裝在螺筒(8-9)上。電機(9-1)帶動加料螺杆(9-4)將料鬥(9-2)中的仿木紋色母粒向前輸送，經加熱器(9-3)加熱後到達加料機螺筒(9-5)盡頭，自然落入軸承箱(8-1)與螺筒(8-9)連接的上開放處，與切粒模頭(8-7)切下的顆粒原料一起再落入連接筒(10)。
【權利要求】
1.一種多功能木塑複合材料一步法擠出機，由機座、延伸傳動軸、電機、齒輪變速箱、雙螺杆齒輪分配箱、雙螺杆加料機、混料裝置、雙螺杆造粒裝置、色母粒加料裝置、連接桶、單螺杆擠出機和調速變速箱構成，其特徵在於:電機通過齒輪變速箱和延伸傳動軸連接雙螺杆齒輪分配箱和調速變速箱，齒輪分配箱連接雙螺杆造粒裝置，混料裝置通過雙螺杆加料機與雙螺杆造粒裝置連接，色母粒加料裝置與雙螺杆造粒裝置連接，連接桶連接雙螺杆造粒裝置和單螺杆擠出機，單螺杆擠出機和調速變速箱連接，延伸傳動軸、電機、齒輪變速箱、雙螺杆齒輪分配箱、雙螺杆加料機、混料裝置、雙螺杆造粒裝置、色母粒加料裝置、連接桶、單螺杆擠出機、調速變速箱、全部連接安裝在機座上。
2.根據權利要求1所述的多功能木塑複合材料一步法擠出機，其特徵在於:在機座上安裝了齒輪變速箱，從齒輪變速箱的下半部分裝有一根延伸傳動軸，延伸傳動軸上同時裝有調速變速箱，調速變速箱與單螺杆擠出機相聯。
3.根據權利要求1所述的多功能木塑複合材料一步法擠出機，其特徵在於:安裝在機座上面的雙螺杆加料機的上方又安裝了混料裝置，混料裝置的容積與雙螺杆加料機的容積相等，在混料裝置的筒身上裝有可通冷卻水的夾層，夾層外還有一保溫層，混料裝置的上方有一排氣筒和多個精確計量加料器，混料裝置的下方出口處裝有一氣動閥門，精確計量加料器和氣動閥門元件均與小型計算機連接。
4.根據權利要求1所述的多功能木塑複合材料一步法擠出機，其特徵在於:雙螺杆造粒裝置的裡面是兩根異向旋轉的雙螺杆，螺杆的末端延伸軸出切粒模頭後變成花鍵軸，用兩片星形切刀，套裝在延伸的花鍵齒上，使用兩隻壓簧套在花鍵軸上壓緊刀片，花鍵軸的末端是一段軸，套在含有軸承座的軸承箱內，軸承箱與螺筒用聯接件在兩側相聯，上、下的埠開放。
5.根據權利要求1所述的多功能木塑複合材料一步法擠出機，其特徵在於:在雙螺杆造粒裝置的上開放端處裝有色母粒加料裝置，色母粒加料裝置的外筒部分裝有加熱裝置。
【文檔編號】B29B7/72GK203510680SQ201320624511
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年1月14日
【發明者】許黎明 申請人:許黎明