[发明专利]用于高份额植物纤维填充聚烯烃木塑复合材料的塑化造粒设备有效
申请号: | 201010163056.0 | 申请日: | 2010-05-05 |
公开(公告)号: | CN101823298A | 公开(公告)日: | 2010-09-08 |
发明(设计)人: | 吕群;张清锋;李珊珊 | 申请(专利权)人: | 杭州师范大学 |
主分类号: | B29B9/06 | 分类号: | B29B9/06;B29C47/66;B29C47/60 |
代理公司: | 杭州天正专利事务所有限公司 33201 | 代理人: | 王兵;王利强 |
地址: | 310036 浙江省杭*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 份额 植物纤维 填充 烯烃 复合材料 塑化 设备 | ||
技术领域
本发明涉及能够制备植物纤维含量很高的木塑复合材料的塑化造 粒设备。
背景技术
木塑复合材料(WPC)是近年来兴起的一类绿色环保新材料。木塑 复合材料的品种较多,其中聚烯烃木塑复合材料是当前全世界产量最 大的木塑复合材料品种,也是最具有环保意义的木塑复合材料品种。 由于生产聚烯烃木塑复合材料的主要原料是农林废弃物(如木粉、竹 粉、糠粉、秸秆粉等植物纤维粉)和废旧塑料(如聚乙烯、聚丙烯等聚 烯烃),其产品主要用作木材的替代品,因此,开发聚烯烃木塑复合材 料对于农林废弃物和塑料废弃物的综合利用、缓解天然木材日趋紧张 的压力和减少森林砍伐均具有重要的意义。
木塑复合材料具有吸水率低、耐腐蚀能力强、不虫蛀、不易开裂、 二次加工性好等一系列优点,其用途十分广泛,如可替代木材用作室 内外装饰材、建材、包装材料、汽车内饰板材等。近年来木塑复合材 料的开发与发展得到了全世界的广泛重视。
制备木塑复合材料的主要方法是挤出成型法,挤出成型法制备木 塑复合材料的一般过程为:先将植物纤维、塑料、添加剂等原料混合 均匀,然后加入双螺杆挤出机中进行“塑化造粒”,制得塑化料(粒状 料或破碎料);再将塑化料加入双螺杆或单螺杆挤出机中挤出成型,制 得木塑复合材料。在所述挤出成型法中,能否制得植物纤维含量高、 生产成本低、外观木质感强的聚烯烃木塑复合材料,“塑化造粒”是一 个至关重要的工艺步骤。
现有用于木塑复合材料塑化造粒的双螺杆挤出机通常为平行双螺 杆挤出机或锥形双螺杆挤出机,对于聚烯烃木塑复合材料的塑化造粒 来说,以同向平行双螺杆挤出机的塑化造粒效果为佳。为了造得挤出 成型所需要的木塑复合材料塑化粒料,现有技术要求在双螺杆挤出机 的机头处装有切粒装置,其切粒装置一般为“拉条切粒装置”或“磨面 热切装置”。
上述塑化造粒方法通常只能适应于植物纤维含量不太大的木塑复 合材料的塑化造粒,当木塑复合材料中植物纤维填充量很高时(如 60%~90%),这种塑化造粒方法就不适用了。因为现有的塑化造粒设 备都需要在机头上装有一套完全将机头密封住的切粒装置,如“拉条切 粒装置”、“磨面热切装置”等,当木塑复合材料中植物纤维填充量很高 时,由于熔融物料流动性极差而难以流过现有密封住机头的切粒装置 的小孔,结果易使机头压力偏大而使物料在料筒和螺杆间造成严重的 摩擦和大量的逆流,结果易造成严重的变色、降解和炭化。植物纤维 含量越高,这种问题越严重,因此,现有技术难以制得植物纤维含量 很高的聚烯烃木塑复合材料。
另外,植物纤维中含有的水份和有机挥发物难以在前段工序完全 除去,因此需要在塑化造粒过程中进一步脱除(简称脱挥),否则将影 响挤出成型和产品质量。由于水份和有机挥发物主要来自于植物纤维, 因此木塑复合材料中植物纤维填充量越高,水份和有机挥发物的含量 也就越多。而现有塑化造粒设备对于高份额植物纤维填充聚烯烃木塑 复合材料的脱挥效果不太理想,因为现有塑化造粒设备在切粒时物料 已经在一定程度上被压实和冷却,以致脱挥困难。这是现有挤出成型 法技术制备高份额植物纤维填充的聚烯烃木塑复合材料的另一个困 难。
发明内容
为了克服已有木塑复合材料的塑化造粒设备不能适应植物纤维含 量很高的木塑复合材料塑化造粒,且脱挥效果较差的不足,本发明提 供一种能够良好适用于高份额植物纤维填充聚烯烃木塑复合材料的塑 化造粒设备,该设备在高份额植物纤维木塑料塑化造粒时不会降解、 炭化,且脱挥效果良好的塑化造粒设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种用于高份额植物纤维填充聚烯烃木塑复合材料的塑化造粒设 备,包括平行双螺杆挤出机、切片装置、引风系统和旋风分离系统; 其中切片装置位于平行双螺杆挤出机的机头出料口处,引风系统的进 风口位于切片装置的正上方,旋风分离系统的进料口位于切片状置的 正下方。
进一步,所述的平行双螺杆挤出机的双螺杆头部直接与大气相 通,所述的安装在机头上的切片装置是开放式的,因此,在机头上没 有任何将双螺杆头部密封住的装置。
再进一步,所述的平行双螺杆挤出机的机头出料口处的料筒头部 和双螺杆头均设计为为平面状,且料筒头部平面与双螺杆头部平面处 于同一平面内,该结构有利于切片装置排料,而不是像现有技术中的 平行双螺杆挤出机那样将螺杆头设计为圆锥形或鱼雷形。
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