多功能木塑復(fù)合材料一步法擠出的制造方法
【專利摘要】一種新型多功能木塑復(fù)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桿齒輪分配箱和調(diào)速變速箱，齒輪分配箱連接雙螺桿造粒裝置，混料裝置通過雙螺桿加料機與雙螺桿造粒裝置連接，色母粒加料裝置與雙螺桿造粒裝置連接，連接桶連接雙螺桿造粒裝置和單螺桿擠出機，單螺桿擠出機和調(diào)速變速箱連接，全部連接安裝在機座上，主要用于木塑復(fù)合材料和性質(zhì)相近的復(fù)合材料擠出加工，也可單純用于造粒，它能實現(xiàn)原料配混后一步法完成生產(chǎn)，高效節(jié)能；完全避免螺桿與螺筒的摩擦損壞，提高設(shè)備的使用效能；使擠出加工的產(chǎn)品有各種仿木材花紋；能適用于各體系、多擠出量的復(fù)合材料。
【專利說明】多功能木塑復(fù)合材料一步法擠出機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種多功能的木塑復(fù)合材料采用一步法生產(chǎn)的節(jié)能高效的擠出設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]木塑復(fù)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(huán)保、低碳具有典型循環(huán)經(jīng)濟特色的新型材料，在國內(nèi)正處于蓬勃發(fā)展期。由于大量使用農(nóng)作物秸桿和農(nóng)林三雜等植物纖維原料，整個產(chǎn)業(yè)享有“在無山水處造林”的美譽。但作為近5-6年剛剛發(fā)展起來的新材料，現(xiàn)有的擠出加工設(shè)備均由塑料加工設(shè)備改進而來。木塑復(fù)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。雖然木塑復(fù)合材料的加工與塑料加工有一定的共性，但由于原料中大量(占原料比重的60% )使用植物纖維，使得木塑復(fù)合材料與塑料的擠出加工有本質(zhì)的區(qū)別。目前，聚烯烴體系和工程塑料體系采用的是混料、平行同向雙螺桿造粒機造粒，錐形異向雙螺桿擠出機或單螺桿擠出機擠出成型的工藝；聚氯乙烯體系采用的是混料、錐形異向雙螺桿擠出機造粒，錐形異向雙螺桿擠出機或單螺桿擠出機擠出成型的工藝，如果要生產(chǎn)具有表面仿木紋花色的產(chǎn)品，還需要將造粒后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由于原料混煉造粒后，必須要等到冷卻后才能進入下一工序，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由于木塑復(fù)合材料熔融流動性差，在加工過程中對螺桿和螺筒產(chǎn)生很高的梯度壓力，造成螺桿和螺筒摩擦，使得螺桿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(shè)備使用效能；3三個體系的加工設(shè)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(shè)備串聯(lián)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(chǎn)品有效，設(shè)備成本高，制造復(fù)雜，通用性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服了現(xiàn)有木塑復(fù)合材料擠出加工中的工藝繁瑣和設(shè)備功能的單一，本發(fā)明提供一種能在原料加入后一步法完成木塑復(fù)合材料的擠出加工；完全避免螺桿與螺筒的摩擦損壞；適用各體系的木塑復(fù)合材料的擠出加工；適應(yīng)多種擠出量的型材；并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于木塑復(fù)合材料擠出加工,也可單純用于木塑復(fù)合材料造粒和適用與木塑復(fù)合材料性質(zhì)相近的復(fù)合材料加工的新型擠出機。
[0005]解決其技術(shù)的方案
[0006]本實用新型解決其技術(shù)的方案是:
[0007]I由機座、延伸傳動軸、電機、齒輪變速箱、雙螺桿齒輪分配箱、雙螺桿加料機、混料裝置、雙螺桿造粒裝置、色母粒加料裝置、連接桶、單螺桿擠出機和調(diào)速變速箱構(gòu)成一臺完整的擠出機。設(shè)置該技術(shù)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桿齒輪分配箱和調(diào)速變速箱，齒輪分配箱連接雙螺桿造粒裝置，混料裝置通過雙螺桿加料機與雙螺桿造粒裝置連接，色母粒加料裝置與雙螺桿造粒裝置連接，連接桶連接雙螺桿造粒裝置和單螺桿擠出機，單螺桿擠出機和調(diào)速變速箱連接，能在原料加入后一步法完成木塑復(fù)合材料的擠出加工，節(jié)約能源和人工成本，提高設(shè)備的使用效能。
[0008]2使用一套特殊的有較低轉(zhuǎn)速比的錐形異向雙螺桿擠出機的齒輪變速箱，使錐形異向雙螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速由普通錐形異向雙螺桿擠出機的< 50轉(zhuǎn)/分鐘提高到> 200轉(zhuǎn)/分鐘，齒輪變速箱的下部有一根在螺桿轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘它的轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘的延伸傳動軸；使用一臺特殊的單螺桿擠出機，該擠出機由一根齒輪變速箱的下部< 80轉(zhuǎn)/分鐘的延伸軸、一套可調(diào)速變速箱、一副較小長徑比的單螺桿螺筒(包含止推軸承加熱圈等相關(guān)附件)構(gòu)成，擠出機的動力由齒輪變速箱的下部< 80轉(zhuǎn)/分鐘的延伸軸提供，可調(diào)速變速箱提供單螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，單螺桿擠出機的進料口與軸承箱與雙螺桿螺筒連接的開放處的下方上下相對，以一個連接筒連接。設(shè)置該技術(shù)方案的效果是:安裝在機座上的齒輪變速箱給雙螺桿輸出動力，同時通過齒輪變速箱下部裝有的一根延伸傳動軸，經(jīng)由延伸軸上裝有的調(diào)速變速箱提供單螺桿動力，調(diào)速變速箱控制單螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速，節(jié)省動力配套空間，節(jié)約能源，工作時，只需要調(diào)節(jié)雙螺桿擠出機的進料速度，形成兩個部分的擠出量協(xié)同一致后，兩者間轉(zhuǎn)速不會波動，擠出量也就不會波動；從雙螺桿擠出機塑化后被切成顆粒的料，仍處于熔融狀態(tài)，使用很小的動能即可被單螺桿擠出機擠入模具成型。
[0009]3在雙螺桿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桿加料機容積相等，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，混料裝置與雙螺桿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(guān)由雙螺桿加料機中的壓力傳感器也通過該小型計算機控制。設(shè)置該技術(shù)方案的效果是:安裝在機座上面的雙螺桿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(chǎn)效率，混料裝置的容積與雙螺桿加料機容積相等，避免雙螺桿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后的熱原料進行降溫，避免原料降解和結(jié)團，夾層外保溫層的設(shè)置是避免混料時產(chǎn)生的熱量流失，提高混料效率，混料裝置上方的排氣筒用于排放混料時產(chǎn)生的水汽和降解氣體，提高產(chǎn)品品質(zhì)，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(jù)設(shè)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桿加料機，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，當雙螺桿加料機中沒有原料時，雙螺桿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(shè)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，混料裝置工作完成后，等到雙螺桿加料機的原料在生產(chǎn)過程中少于預(yù)設(shè)量時，雙螺桿加料機中的壓力傳感器再給小型計算機控制信號，混料裝置與雙螺桿加料機連接處的氣動閥門打開，將混合好的原料放入雙螺桿加料機，料放完后閥門關(guān)閉，混料裝置開始重復(fù)上一工作過程。混料過程中產(chǎn)生的水汽和揮發(fā)物由混料裝置的機筒上方的排氣筒排出。在生產(chǎn)聚氯乙烯體系的木塑復(fù)合材料時，混料裝置完成混料后，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(shè)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桿造粒裝置，在該裝置中，兩根異向旋轉(zhuǎn)的螺桿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；螺桿末端的延伸軸出模頭后變?yōu)榛ㄦI軸；使用兩片星形切刀，切刀內(nèi)孔為花鍵齒，套裝在延伸的花鍵軸上；使用兩只壓簧，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后，其中心錐角等于兩根螺桿安裝完成后其延伸花鍵軸的中心錐角，延伸軸裝入軸承后，軸承箱與螺筒用連接件在兩側(cè)連接，上下開放。設(shè)置該技術(shù)方案的效果是:雙螺桿造粒裝置的里面是兩根異向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿，用于原料的混煉，螺桿的末端延伸軸出切粒模頭后變成花鍵軸，可以方便地安裝和驅(qū)動切刀，用兩片星形切刀，套裝在延伸的花鍵齒上，隨螺桿轉(zhuǎn)動完成切粒，使用兩只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(nèi)，軸承箱與螺筒用聯(lián)接件在兩側(cè)相聯(lián)，可以在工作時阻止螺桿與螺筒發(fā)生摩擦，上、下的端口開放，方便切好的粒料落下和逸出揮發(fā)分，工作時，當原料經(jīng)熔融塑化后被擠向螺桿末端時，會被擠進帶有分流錐和兩組出料孔的模頭，切刀隨螺桿不停旋轉(zhuǎn)，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(fā)份，從軸承箱與螺筒連接的開放處的上方自然逸出；螺桿旋轉(zhuǎn)時，原料塑化和擠壓形成的使螺桿與螺筒摩擦的高梯度壓力，由螺桿的延伸軸傳遞給軸承箱的軸承，完全避免螺桿與螺筒摩擦。
[0011]5使用一臺特殊的帶有加熱裝置的可調(diào)速螺桿加料裝置，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(shè)置該技術(shù)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，用于添加仿木紋母粒，被加仿木紋母?？梢宰匀宦湎拢M入單螺桿內(nèi)被混合擠出，加熱裝置裝在加料裝置的外筒部分，經(jīng)可調(diào)速螺桿調(diào)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(jīng)加熱后從軸承箱與螺筒連接的開放處自然落下，隨同擠出模頭后被切斷的顆粒料一同再落入單螺桿擠出機，控制溫度和調(diào)節(jié)加料速度即可方便地控制擠出制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:能在原料加入后一步法完成木塑復(fù)合材料的擠出加工，節(jié)約能源和人工成本；完全避免螺桿與螺筒的摩擦損壞，提高設(shè)備的使用壽命；適用各體系的木塑復(fù)合材料的擠出加工，適應(yīng)多種擠出量的型材，提高設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計合理，功能齊全，操作簡易。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0014]附圖1是多功能木塑復(fù)合材料一步法擠出機的構(gòu)造圖。
[0015]附圖2為雙螺桿造粒裝置構(gòu)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為小型螺桿加料裝置的剖面圖。
[0020]附圖1中1.機座，2.延伸傳動軸3.電機，4.齒輪變速箱，5.雙螺桿齒輪分配箱，
6.雙螺桿加料機，7.混料裝置，8.雙螺桿造粒裝置，9.色母粒加料裝置，10.連接筒，11.單螺桿擠出機，12.調(diào)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.雙螺桿，8-9.螺筒。
[0022]附圖3中，8-7-1.延伸軸孔，8-7-2.切粒?？祝?_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.雙螺桿加料機，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.料斗，9_3.加熱器，9_4.加料螺桿，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)連接雙螺桿齒輪分配箱(5)和調(diào)速變速箱(12)，齒輪分配箱(5)連接雙螺桿造粒裝置(8)，混料裝置(7)通過雙螺桿加料機(6)與雙螺桿造粒裝置(8)連接，色母粒加料裝置(9)與雙螺桿造粒裝置(8)連接，連接桶(10)連接雙螺桿造粒裝置(8)和單螺桿擠出機(11)，單螺桿擠出機(11)和調(diào)速變速箱(12)連接。延伸傳動軸(2)電機(3)齒輪變速箱(4)雙螺桿齒輪分配箱(5)雙螺桿加料機(6)混料裝置(7)雙螺桿造粒裝置(8)色母粒加料裝置(9)連接桶(10)單螺桿擠出機(11)調(diào)速變速箱(12)全部連接安裝在機座(I)上。電機(3)為連接雙螺桿造粒裝置(8)中的雙螺桿和單螺桿擠出機(11)中的單螺桿提供動力，齒輪變速箱(4)為雙螺桿造粒裝置(8)中的雙螺桿和單螺桿擠出機(11)中的單螺桿提供合適的轉(zhuǎn)速，雙螺桿齒輪分配箱(5)實現(xiàn)雙螺桿造粒裝置(8)中兩根螺桿的同步運轉(zhuǎn)，雙螺桿加料機(6)為雙螺桿造粒裝置(8)中的雙螺桿提供加料，混料裝置(7)實現(xiàn)原料混配并為雙螺桿加料機(6)加料，雙螺桿造粒裝置(8)完成原料的塑化及切粒并使雙螺桿的螺桿與螺筒不發(fā)生摩擦，色母粒加料機(9)完成仿木紋母粒的加入單螺桿擠出機(11)，連接筒(10)保障切斷的原料顆粒落入單螺桿擠出機(11)，調(diào)速變速箱(12)調(diào)節(jié)延伸傳動軸(2)的傳動速度，使單螺桿擠出機
(11)有合理的速度，單螺桿擠出機(11)將原料擠入模具成型。
[0027]在圖2中，雙螺桿(8-8)裝在螺筒(8-9)內(nèi)，延伸軸(8_3)與軸承(8_2)連接安裝在軸承箱(8-1)內(nèi)，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(cè)與螺筒(8_9)連接，上下開放。原料經(jīng)雙螺桿(8-8)塑化混煉后被擠向切粒模頭(8-7)，從?？字辛鞒龊蟊粌善械?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于安裝切刀(8-6)，用彈簧(8-5)壓緊切刀(8-6)使之緊貼模頭(8-7)，當雙螺桿(8_8)運轉(zhuǎn)時，原料塑化和擠壓形成的迫使雙螺桿(8-8)與螺筒(8-9)發(fā)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，使雙螺桿(8-8)和螺筒(8_9)不發(fā)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?？?8_7_2)是塑化混煉后料的流出孔，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，由于延伸軸(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，并隨雙螺桿(8-8)運轉(zhuǎn)切粒，星形切刀(8-6-2)的形狀能使相同的兩片在安裝后，形成齒合效果，在運轉(zhuǎn)中不會發(fā)生碰撞。
[0030]在圖5中，料筒(7-8)外側(cè)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)與雙螺桿加料機(6)連接，壓力傳感器(6-1)裝在雙螺桿加料機(6)中。當壓力傳感器(6-1)給出需要混料裝置(7)工作的信號后，小型計算機控制精確計量加料器(7-4)開始按設(shè)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(chǎn)生的熱量的散發(fā)，通水的冷卻夾層(7-3)能調(diào)節(jié)混合完成的原料至合適的溫度，排氣筒(7-6)能排出混合產(chǎn)生的水汽和揮發(fā)物，混合完成后，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桿加料機(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)帶動加料螺桿(9-4)將料斗(9-2)中的仿木紋色母粒向前輸送，經(jīng)加熱器(9-3)加熱后到達加料機螺筒(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(quán)利要求】
1.一種多功能木塑復(fù)合材料一步法擠出機，由機座、延伸傳動軸、電機、齒輪變速箱、雙螺桿齒輪分配箱、雙螺桿加料機、混料裝置、雙螺桿造粒裝置、色母粒加料裝置、連接桶、單螺桿擠出機和調(diào)速變速箱構(gòu)成，其特征在于:電機通過齒輪變速箱和延伸傳動軸連接雙螺桿齒輪分配箱和調(diào)速變速箱，齒輪分配箱連接雙螺桿造粒裝置，混料裝置通過雙螺桿加料機與雙螺桿造粒裝置連接，色母粒加料裝置與雙螺桿造粒裝置連接，連接桶連接雙螺桿造粒裝置和單螺桿擠出機，單螺桿擠出機和調(diào)速變速箱連接，延伸傳動軸、電機、齒輪變速箱、雙螺桿齒輪分配箱、雙螺桿加料機、混料裝置、雙螺桿造粒裝置、色母粒加料裝置、連接桶、單螺桿擠出機、調(diào)速變速箱、全部連接安裝在機座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能木塑復(fù)合材料一步法擠出機，其特征在于: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(diào)速變速箱，調(diào)速變速箱與單螺桿擠出機相聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能木塑復(fù)合材料一步法擠出機，其特征在于:安裝在機座上面的雙螺桿加料機的上方又安裝了混料裝置，混料裝置的容積與雙螺桿加料機的容積相等，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(jù)權(quán)利要求1所述的多功能木塑復(fù)合材料一步法擠出機，其特征在于:雙螺桿造粒裝置的里面是兩根異向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿，螺桿的末端延伸軸出切粒模頭后變成花鍵軸，用兩片星形切刀，套裝在延伸的花鍵齒上，使用兩只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(nèi)，軸承箱與螺筒用聯(lián)接件在兩側(cè)相聯(lián)，上、下的端口開放。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能木塑復(fù)合材料一步法擠出機，其特征在于:在雙螺桿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(yōu)先權(quán)日:2013年1月14日
【發(fā)明者】許黎明 申請人:許黎明