CN107953571B - 层合式生物质复合材料的连续生产***及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开层合式生物质复合材料的连续生产***，包括熔膜成型装置一和纤维材料输送装置，熔膜成型装置一包括成型辊一和与成型辊一压合的滚筒一；所述纤维材料输送装置包括输送器、震动装置和设有辊体的传送装置，震动装置设置在传送装置的下方；辊体与所述滚筒一配合转动，其被设置为压合纤维材料与高分子熔膜成为一体。有效解决了纤维与塑料共混后的复合材料生产过程中的流动性差、易过热、加工过程有大量气体释放、分散不均匀等现象，使层合式生物质复合材料的生产效率提高，易于加工。本连续生产***将待复合的各层材料有序结合，可以根据实际生产需要复合不同材料，不同层数的复合材料，适合不同材料的加工，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域，具体地，涉及层合式生物质复合材料的连续生产***及其使用方法。
背景技术
木塑复合材料（Wood-Plastic Composites,WPC）是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物生物质纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。
生物质复合材料既能发挥材料中各组分的优点，克服因木材强度低、变异性大及有机材料弹性模量低等造成的使用局限性，又能充分利用废弃的木材和塑料，减少环境污染。从生产原料来看，生物质复合材料的原料可采用各种废旧塑料、废木料及农作物的剩余物。因此生物质复合材料的研制和广泛应用，有助于减缓塑料废弃物的污染，也有助于减少农业废弃物焚烧给环境带来的污染。生物质复合材料的生产和使用，不会向周围环境散发危害人类健康的挥发物，材料本身还可回收利用，是一种全新的绿色环保产品，也是一种生态洁净的复合材料。
以生物质纤维与塑料混合，生产出一种木塑复合材料，可代替木材、塑料、金属等，广泛应用于各行各业。但是，生物质纤维与塑料共混后的复合材料具有流动性差、易过热、加工过程有大量气体释放、分散不均匀等现象，直接导致加工困难，生产效率低，应用受到限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足，提供一种层合式生物质复合材料的连续生产***，有效解决了纤维与塑料共混后的复合材料生产过程中的流动性差、易过热、加工过程有大量气体释放、分散不均匀等现象，使层合式生物质复合材料的生产效率提高，易于加工。
本发明另一目的在于提供一种层合式生物质复合材料的连续生产***的使用方法。
本发明的发明目的是通过以下技术方案实现：
公开一种层合式生物质复合材料的连续生产***，包括熔膜输送装置一和纤维材料输送装置，
所述熔膜成型装置一包括成型辊一和与成型辊一压合的滚筒一；
所述纤维材料输送装置包括输送器、震动装置和设有辊体的传送装置，所述震动装置设置在传送装置的下方；
所述辊体与所述滚筒一配合转动，其被设置为压合纤维材料与熔膜成为一体。
本发明的层合式生物质复合材料的连续生产***将已做好的热塑性熔膜或高分子材料放在高分子熔膜成型装置一，通过成型辊一和与成型辊一压合的滚筒一进行初步碾压，成型辊和滚筒一内部均可以加热，使热塑性熔膜或高分子材料形成表面熔融状态，形成熔融的高分子熔膜；同时，开启生物质纤维材料输送装置，将生物质纤维材料通过辊体带动输送带，将生物质纤维材料输送到辊体与滚筒一件，使生物质纤维材料完全与高分子熔膜紧密结合，形成层合式生物质复合材料。
本发明的层合式生物质复合材料的连续生产***可以智能控制待复合材料的输送速度和待复合材料的状态，能有效控制复合后的层合式生物质复合材料的质量，达到使用性能。
进一步地，所述熔膜成型装置一还包括螺杆挤出机，所述螺杆挤出机包括挤出机和流延模具，所述挤出机的出口与所述流延模具的入口连通，所述流延模具的下方设有成型辊一。
进一步地，所述螺杆挤出机为单螺杆、双螺杆、多螺杆挤出机的任意一种。
本发明优选采用螺杆挤出流延热塑性熔膜，在熔膜还处于熔融状态时，与纤维层合，然后通过滚筒一碾压，使纤维材料与熔膜紧密结合，根据需要，可在纤维层另一面继续层合一层热塑性熔膜，得到三明治形状的三层生物质复合材料，本发明的层合式生物质复合材料连续生产***，可以重复层合，得到实际需要的三层及以上的多层复合材料，适合不同的材料复合。
进一步地，所述滚筒一和成型辊一均为空心圆筒为空心圆筒，所述空心圆筒内部通过水、油、气体或电阻加热。
进一步地，所述输送器为真空输送器。
所述纤维材料可以是粉状、块状、细长等形状，优选细长纤维。
进一步地，所述辊体的下方设置有回收装置，其被设置为回收未完全贴合在高分子熔膜上的纤维材料。
进一步地，还设置有熔膜成型装置二，包括成型辊二和与成型辊二压合的滚筒二，所述滚筒二与滚筒一配合转动，其被设置为压合纤维材料与高分子熔膜成为一体。
进一步地，所述传送装置包括传送带和设置在传送带上下两侧的分散辊。
在分散辊的作用下，能够均匀分散纤维，使其在传送装置上进入滚筒一和辊体间碾压之前均匀分布。传送装置包括传送带，传送带可以是金属、橡胶、塑料、帆布等材质，优选帆布材质。
进一步地，所述震动装置为三维振动器，所述三维振动器设置在靠近所述滚筒一的一侧的传送带下方。
三维震动器可以提供三维方向的震动，使纤维材料在层合之前形成沿纤维长度方向的取向，通过调整不同层的纤维取向方向，就可以使不同层纤维取向形成交叉，得到类似网状结构的层合材料，从而提高复合材料的力学性能。
本发明的另一目的在于公开上述连续生产***的使用方法，包括以下步骤：
S1. 将高分子材料A放在熔膜熔膜成型装置一中，将高分子材料A通过熔融塑化挤出在成型辊一上，通过成型辊一和滚筒一压合，所述成型辊一和滚筒一加热到30~300℃，将高分子材料A压合呈成熔融状态的高分子熔膜A；
S2. 同时，将生物质纤维材料加入到生物质纤维材料输送装置，通过辊体带动传送装置，开启传送装置下方的震动器和分散辊，将生物质纤维材料输送到辊体和滚筒一间，辊体和滚筒一之间有一定的压力和作用角度，使生物质纤维材料完全与高分子熔膜A紧密结合；
S3. 将高分子材料B放在高分子熔膜输送装置二中，将高分子材料B通过熔融塑化挤出在成型辊二上，通过成型辊二和滚筒二压合，所述成型辊二和滚筒二加热到30~300℃，将高分子材料B压合呈成熔融状态的高分子熔膜B；滚筒二与滚筒一配合转动，压合高分子熔膜A、生物质纤维材料与高分子熔膜B成为一体。
可根据实际产品的需求，可以将高分子材料A与高分子材料B设置为不同高分子材料。
本发明的连续生产***的使用方法操作简单，产品生产稳定，效率高，适用于各种层合式复合材料的生产，应用范围广泛。
相对现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的层合式生物质复合材料的连续生产***用于生物质纤维与塑料混合，生产出一种层合式生物质复合材料，可代替木材、塑料、金属等，广泛应用于各行各业。本生产***能解决纤维材料与高分子材料（如塑料）共混后具有流动性差、易过热、加工过程有大量气体释放、分散不均匀等现象，生产制备的复合材料加工性能好，生产效率高。
本层合式生物质复合材料的连续生产***将待复合的各层材料有序结合，可以根据实际生产需要复合不同材料，不同层数的复合材料，适合不同材料的加工，应用极其广泛，实用性强。
本发明的纤维输送装置的震动装置，可以给纤维材料施加x,y,z三维方向的震动，通过震动作用，使纤维在层合之前实现纤维取向（即纤维长度沿某一方向排列），从而提高复合材料的力学性能。
本发明的纤维输送装置上装有一对分散辊，可以使纤维物料在传送装置的传送带上等厚、等量均匀分布，有利于得到质量均匀的复合材料制品。
本发明的层合式生物质复合材料的连续生产***可以通过调节熔膜、纤维材料层的厚度，调节滚筒之间的压力，达到调节复合材料纤维含量和复合材料制品力学性能的目的。
附图说明
附图1为本发明的层合式生物质复合材料的连续生产***的示意图。
其中，1-螺杆挤出机、2-成型辊一、3-滚筒一、4-高分子熔膜A、5-生物质纤维材料、6-高分子熔膜B、7-滚筒二、8-螺杆挤出机、9-成型辊二、10-辊体、11-传送带、12-回收装置、13-分散辊、14-三维震动器、16-真空输送器、101-挤出机、102-流延模具。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的层合式生物质复合材料的连续生产***，包括熔膜成型装置一、纤维材料输送装置和熔膜输送装置二；
熔膜成型装置一包括螺杆挤出机1、成型辊一2和与成型辊一2压合的滚筒一3；纤维材料输送装置包括真空输送器16、三维震动器14和设有辊体10的传送装置，三维震动器14设置在传送装置的下方；本传送装置包括传送带11和设置在传送带11上下两侧的一对分散辊13。
辊体10与滚筒一3配合转动，其被设置为压合纤维材料与高分子熔膜成为一体。
熔膜输送装置二包括螺杆挤出机8、成型辊二9和与成型辊二9压合的滚筒二7，滚筒二7与滚筒一3配合转动，其被设置为压合纤维材料与高分子熔膜成为一体。
本实施例的螺杆挤出机1包括挤出机101和流延模具102，挤出机101的出口与流延模具102的入口连通，流延模具102的下方设有成型辊一2。本螺杆挤出机为单螺杆、双螺杆、多螺杆挤出机的任意一种，本实施例为单螺杆挤出机。
其中，滚筒一3、滚筒二7、成型辊一2和成型辊二9均为空心圆筒，空心圆筒内部通过水、油或气体加热。为了加热熔膜成熔融状态，以便于纤维材料完全与高分子熔膜紧密贴合。
输送纤维颗粒的辊体10的下方设置有回收装置12，为了回收未完全贴合在高分子熔膜上的纤维材料。
本层合式生物质复合材料的连续生产***，有效解决了纤维与塑料共混后的复合材料生产过程中的流动性差、易过热、加工过程有大量气体释放、分散不均匀等现象，使层合式生物质复合材料的生产效率提高，易于加工。
实施例2
本实施例的层合式生物质复合材料的连续生产***的使用方法，包括以下步骤：
S1. 将高分子材料A放在螺杆挤出机1中，将高分子材料A通过熔融塑化挤出在成型辊一2上，通过成型辊一2和滚筒一3压合，成型辊一2和滚筒一3加热到30~300℃，将高分子材料A压合呈成熔融状态的高分子熔膜A4；
S2. 同时，将生物质纤维材料加入到生物质纤维材料输送装置，通过辊体10带动传送装置，开启传送装置下方的三维震动器14和分散辊13，将生物质纤维材料输送到辊体10和滚筒一3间，辊体10和滚筒一3之间有一定的压力和作用角度，使生物质纤维材料5完全与高分子熔膜A4紧密结合；
S3. 将高分子材料B放在螺杆挤出机8中，将高分子材料B通过熔融塑化挤出在成型辊二9上，通过成型辊二9和滚筒二7压合，成型辊二9和滚筒二7加热到30~300℃，将高分子材料B压合呈成熔融状态的高分子熔膜B6；滚筒二7与滚筒一3配合转动，压合高分子熔膜A4、生物质纤维材料5与高分子熔膜B6成为一体，呈三明治结构。
本发明的连续生产***的使用方法操作简单，产品生产稳定，效率高，适用于各种层合式复合材料的生产，应用范围广泛。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种层合式生物质复合材料的连续生产***，其特征在于，包括熔膜成型装置一和纤维材料输送装置，
所述熔膜成型装置一包括成型辊一和与成型辊一压合的滚筒一；所述熔膜成型装置一还包括螺杆挤出机，所述螺杆挤出机包括挤出机和流延模具，所述挤出机的出口与所述流延模具的入口连通，所述流延模具的下方设有成型辊一，还设置有熔膜输送装置二，包括成型辊二和与成型辊二压合的滚筒二，所述滚筒二与滚筒一配合转动，其被设置为压合纤维材料与熔膜成为一体；
所述纤维材料输送装置包括输送器、震动装置和设有辊体的传送装置，所述震动装置设置在传送装置的下方；
所述辊体与所述滚筒一配合转动，其被设置为压合纤维材料与熔膜成为一体。
2.根据权利要求1所述层合式生物质复合材料连续生产***，其特征在于，所述螺杆挤出机为单螺杆、双螺杆、多螺杆挤出机的任意一种。
3.根据权利要求1所述层合式生物质复合材料连续生产***，其特征在于，所述滚筒一和成型辊一均为空心圆筒，所述空心圆筒内部通过水、油、气体或电阻加热。
4.根据权利要求1所述层合式生物质复合材料连续生产***，其特征在于，所述输送器为真空输送器。
5.根据权利要求1所述层合式生物质复合材料连续生产***，其特征在于，所述辊体的下方设置有回收装置，其被设置为回收未完全贴合在熔膜上的纤维材料。
6.根据权利要求1所述层合式生物质复合材料连续生产***，其特征在于，所述传送装置包括传送带和设置在传送带上下两侧的一对分散辊。
7.根据权利要求6所述层合式生物质复合材料连续生产***，其特征在于，所述震动装置为三维振动器。
8.一种根据权利要求1～7任意一项所述连续生产***的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将高分子材料A放在高分子熔膜成型装置一中，将高分子材料A通过熔融塑化挤出在成型辊一上，通过成型辊一和滚筒一压合，所述成型辊一和滚筒一加热到30～300℃，将高分子材料A压合呈成熔融状态的高分子熔膜A；
S2.同时，将生物质纤维材料加入到生物质纤维材料输送装置，通过辊体带动传送装置，开启传送装置下方的震动器和分散辊，将生物质纤维材料输送到辊体和滚筒一间，调整辊体和滚筒一之间的压力和作用角度，使生物质纤维材料完全与高分子熔膜A紧密结合；
S3.将高分子材料B放在高分子熔膜输送装置二中，将高分子材料B通过熔融塑化挤出在成型辊二上，通过成型辊二和滚筒二压合，所述成型辊二和滚筒二加热到30～300℃，将高分子材料B压合呈成熔融状态的高分子熔膜B；滚筒二与滚筒一配合转动，压合高分子熔膜A、生物质纤维材料与高分子熔膜B成为一体。
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