CN103242590A - 一步法生产木塑共混颗粒工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一步法生产木塑共混颗粒工艺，其特征在于，先利用摩擦生热对木粉进行干燥，然后投入塑料在高温下变成半熔融状态，木粉均匀分散在其中，然后用飞速旋转的切刀打碎成颗粒状，边打碎边冷却，最后通过筛网筛选出合格的木塑共混颗粒。本发明所述一步法生产木塑共混颗粒工艺同传统的木塑造粒方法相比，具有如下优点：1．木粉干燥、木塑混合、造粒三段工艺一步完成，易于实现自动化；2．设备投入少、占地面积小，投资成本低；3．节约能源；4．塑料在造粒过程中只是半熔融状态，不会产生过度降解。

Description

一步法生产木塑共混颗粒工艺

技术领域

本发明属于一种材料制备技术，具体涉及一种木塑复合颗粒材料的制备方法。

背景技术

在日常生活中，木材和塑料是很常见的两种原材料，木材有良好的质感和可加工性，塑料在具有很好强度、韧性、耐湿性的同时，塑料制品的加工工艺较木材而言更加多样。我国是一个资源相对匮乏国家，近年来，国家对森林、石油等不可再生资源加大了保护力度，随着社会的飞速发展，对此二种材料的需求也随之增大，因而材料供需矛盾日益突显。

木塑共混材料是近年来诞生的一种新型合成材料。木塑材料可制成露天桌椅、垃圾箱、门窗型材、护栏、包装材料、家居用品、汽车配件等。木塑共混材料由粉状木纤维或植物纤维（以下统称木粉）、热塑性塑料、添加剂混合而成。木塑共混材料具有耐腐、耐蛀、耐水、不易变形、强度高等特点；在加工工艺方面，木塑共混材料制成的板材、线材适用常规的各种木材加工手段，木塑共混颗粒料可以像塑料一样进行热塑性成型加工，因而它融合了木材和塑料两者的优点。此外，木塑产品原材料来源广泛，木粉可取自木材边角料或其他植物纤维，塑料可对废旧回收塑料进行再利用。还有，木塑产品本身亦可回收再生。可以看出，木塑材料是一种经济、环保的木材替代材料，它对保护有限的森林资源、保护环境、废旧资源再生有着重要的意义。

目前，现有的木塑产品制造工艺包括如下流程：

（1）木粉独立干燥；（2）干燥后的木粉和塑料在混合机里混合；（3）将混合料投入螺杆挤出机挤出造粒；（4）将木塑颗粒加入到挤出机或注塑机加工最终制品。

上述制造工艺存在以下缺点：（1）各工段分离，步骤繁琐，不易实现自动化生产；（2）设备投入较多，占地面积大，投资成本高；（3）能耗过高；（4）塑料经过两次融化过程（步骤3和步骤4）产生降解，影响最终产品质量。

发明内容

本发明的目的是提供了一种将木粉干燥、木塑混合、造粒三个工段于一步完成的木塑共混颗粒制作方法。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种一步法生产木塑共混颗粒工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：木粉干燥，将木粉投入混合机中通过摩擦生热去除水汽，干燥后的木粉含水量降到2%以下；

步骤二：投入塑料，塑料与木粉混合，并通过加热使得塑料变成半熔融状态，木粉均匀分散在半熔融状态的塑料中；

步骤三：碎料，半熔融状态的木塑混合料边冷却边被高速旋转的切刀打碎成颗粒状；

步骤四：筛选，用筛网筛选出在合格粒径范围内的木塑混合颗粒。

作为优化，所述步骤一的具体步骤为：启动高速混合机，将混合机的转速维持在600到800RPM；同时开启油加热***，对混合机锅体加热；当温度稳定在工艺温度时投入木粉，木粉在高速旋转的混合机里和混合机的搅拌桨及锅体产生强烈摩擦，由于摩擦产生热量，并且在锅体的外部热量作用下，木粉中所含水分开始蒸发，蒸发的水蒸气经除湿排气***排出，木粉从而得到干燥；干燥过程持续10~15分钟，干燥后的木粉含水量降到2％以下。

所述工艺温度的设定可根据实际生产过程具体情况进行调整，并不做限定。

作为优化，所述步骤二的具体步骤为：木粉干燥完成后，向仍然高速运转的混合机里投入塑料，塑料和木粉开始混合；塑料种类可以是聚烯烃粒料或PVC粉料；由于摩擦生热和外加热的共同作用，温度开始上升，当温度到达塑料的玻璃化温度以后，塑料开始产生半融化状态；同时混合机的阻力增大，混合机电流急剧增加。

作为优化，所述步骤三的具体步骤为：通过监测高速混合机的电机电流，当出现电流急剧增加时，可以将高速混合机的排料阀打开，此时半熔融的塑料和均匀分散在其中的木粉以团状被排到冷却混合碎料机中，热的半熔融木塑混合料接触到冷的混合机锅体时，开始冷却***，木塑混合料在冷却混合碎料机的搅拌桨作用下得到进一步混合，与此同时，安装在冷却混合碎料机锅体上的切刀单元开始启动并高速旋转，将逐渐***的木塑混合料打碎成颗粒状。

作为优化，所述步骤四的具体步骤为：经过5到10分钟的步骤三所述的碎料过程，已经成为颗粒状的木塑混合料从冷却混合碎料机中放出，并经过安装在冷却混合碎料机的出料口的筛网后，挑选出合格的木塑颗粒进行收集。

作为补充优化，所述合格的木塑颗粒的粒径范围在1到4毫米，大于4毫米的颗粒，将留在冷却混合碎料机内继续用切刀破碎，直到小于粒径小于4毫米后再通过筛网排出进行收集。

作为补充优化，向高速混合机内投入木粉的同时投入活化剂。所述活化剂为二甲基苯胺

作为补充优化，投入塑料的同时投入稳定剂、阻燃剂、偶联剂和润滑剂

所述稳定剂为硬脂酸锌；

所述阻燃剂为八溴醚或六溴环十二烷；

所述偶联剂为硅烷、钛酸酯或磷酸酯；

所述润滑剂为石蜡、硬脂酸及其盐类。

上述高速混合机主要包括立式带夹层桶状的锅体，锅体夹层里面装有耐高温导热油。夹层的外面带有电阻加热圈，可以通电加热锅体。锅体内部装有竖直的主轴，主轴上安装有桨状搅拌装置。一个4极异步电动机通过皮带轮带动主轴高速旋转。高速混合机锅体底部开有很多小孔，可以将接入的压缩空气吹入锅体内，从而将木粉中蒸发的水汽带走。

上述冷却混合碎料机主要包括一个立式带夹层桶状的锅体，锅体夹层内通冷却水，用于冷却从高速混合机排出的半熔融木塑混合料。锅体内安装有若干切刀。切刀通过安装在锅体外的电动机直接驱动从而高速旋转。切刀为扁平刀片状。锅体内安装有竖直的主轴，主轴上安装有桨状搅拌装置。该搅拌装置可以将半熔融的木塑混合料不断的送到切刀附件，从而完成碎料过程。冷却混合碎料机的出料口装有筛网。

上述高速混合机和冷却碎料机通过气动阀门和管道连接。

发明优点：

本发明所述一步法生产木塑共混颗粒工艺同传统的木塑造粒方法相比，具有如下优点：

1．木粉干燥、木塑混合、造粒三段工艺一步完成，易于实现自动化；

2．设备投入少、占地面积小，投资成本低；

3．节约能源；

4．塑料在造粒过程中只是半熔融状态，不会产生过度降解。

附图说明

图1为本发明制备方法工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图及一优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示：

一种一步法生产木塑共混颗粒工艺，包括以下步骤：

步骤一：启动高速混合机，将混合机的转速维持在600到800RPM；同时开启油加热***，对混合机锅体加热；当温度稳定在工艺温度时投入100-200目的木粉40-80份，活化剂选用二甲基苯胺，木粉在高速旋转的混合机里和混合机的搅拌桨及锅体产生强烈摩擦，由于摩擦产生热量，并且在锅体的外部热量作用下，木粉中所含水分开始蒸发，蒸发的水蒸气经除湿排气***排出，木粉从而得到干燥；干燥过程持续10~15分钟，干燥后的木粉含水量降到2％以下。

步骤二：木粉干燥完成后，向仍然高速运转的混合机里投入PP颗粒料50-100份，稳定剂选用硬脂酸锌；阻燃剂选用八溴醚；偶联剂选用硅烷；润滑剂选用石蜡，PP颗粒和木粉开始混合；由于摩擦生热和外加热的共同作用，温度开始上升，当温度到达PP的玻璃化温度以后，PP开始产生半融化状态；同时混合机的阻力增大，混合机电流急剧增加。

步骤三：通过监测高速混合机的电机电流，当出现电流急剧增加时，此时温度达到120-130℃，可以将高速混合机的排料阀打开，此时半熔融的PP和均匀分散在其中的木粉以团状被排到冷却混合碎料机中，热的半熔融木塑混合料接触到冷的混合机锅体时，开始冷却***，木塑混合料在冷却混合碎料机的搅拌桨作用下得到进一步混合，与此同时，安装在冷却混合碎料机锅体上的切刀单元开始启动并高速旋转，将逐渐***的木塑混合料打碎成颗粒状。

步骤四：经过5到10分钟的步骤三所述的碎料过程，此时温度降到45℃以下，已经成为颗粒状的木塑混合料从冷却混合碎料机中放出，并经过安装在冷却混合碎料机的出料口的筛网后，挑选出合格的木塑颗粒进行收集。

所述合格的木塑颗粒的粒径范围在1到4毫米，大于4毫米的颗粒，将留在冷却混合碎料机内继续用切刀破碎，直到小于粒径小于4毫米后再通过筛网排出进行收集。

需要指出的是，以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图据以对本发明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。

Claims (8)

1.一种一步法生产木塑共混颗粒工艺，其特征在于，包括以下步骤：

  步骤一：木粉干燥，将木粉投入混合机中通过摩擦生热去除水汽，干燥后的木粉含水量降到2%以下；

  步骤二：投入塑料，塑料与木粉混合，并通过加热使得塑料变成半熔融状态，木粉均匀分散在半熔融状态的塑料中；

  步骤三：碎料，半熔融状态的木塑混合料边冷却边被高速旋转的切刀打碎成颗粒状；

  步骤四：筛选，用筛网筛选出在合格粒径范围内的木塑混合颗粒。

2. 根据权利要求1所述的一步法生产木塑共混颗粒工艺，其特征在于，所述步骤一的具体步骤为：启动高速混合机，将混合机的转速维持在600到800RPM；同时开启油加热***，对混合机锅体加热；当温度稳定在工艺温度时投入木粉，木粉在高速旋转的混合机里和混合机的搅拌桨及锅体产生强烈摩擦，由于摩擦产生热量，并且在锅体的外部热量作用下，木粉中所含水分开始蒸发，蒸发的水蒸气经除湿排气***排出，木粉从而得到干燥；干燥过程持续10~15分钟，干燥后的木粉含水量降到2％以下。

3. 根据权利要求1所述的一步法生产木塑共混颗粒工艺，其特征在于，所述步骤二的具体步骤为：木粉干燥完成后，向仍然高速运转的混合机里投入塑料，塑料和木粉开始混合；塑料种类可以是聚烯烃粒料或PVC粉料；由于摩擦生热和外加热的共同作用，温度开始上升，当温度到达塑料的玻璃化温度以后，塑料开始产生半融化状态；同时混合机的阻力增大，混合机电流急剧增加。

4. 根据权利要求1所述的一步法生产木塑共混颗粒工艺，其特征在于，所述步骤三的具体步骤为：通过监测高速混合机的电机电流，当出现电流急剧增加时，可以将高速混合机的排料阀打开，此时半熔融的塑料和均匀分散在其中的木粉以团状被排到冷却混合碎料机中，热的半熔融木塑混合料接触到冷的混合机锅体时，开始冷却***，木塑混合料在冷却混合碎料机的搅拌桨作用下得到进一步混合，与此同时，安装在冷却混合碎料机锅体上的切刀单元开始启动并高速旋转，将逐渐***的木塑混合料打碎成颗粒状。

5. 根据权利要求1所述的一步法生产木塑共混颗粒工艺，其特征在于，所述步骤四的具体步骤为：经过5到10分钟的步骤三所述的碎料过程，已经成为颗粒状的木塑混合料从冷却混合碎料机中放出，并经过安装在冷却混合碎料机的出料口的筛网后，挑选出合格的木塑颗粒进行收集。

6.根据权利要求5所述的一步法生产木塑共混颗粒工艺，其特征在于，所述合格的木塑颗粒的粒径范围在1到4毫米，大于4毫米的颗粒，将留在冷却混合碎料机内继续用切刀破碎，直到小于粒径小于4毫米后再通过筛网排出进行收集。

7. 根据权利权利要求2所述的一步法生产木塑共混颗粒工艺，其特征在于，向高速混合机内投入木粉的同时投入活化剂。

8. 根据权利要求3所述的一步法生产木塑共混颗粒工艺，其特征在于，投入塑料的同时投入稳定剂、阻燃剂、偶联剂和润滑剂。

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