CN109732941A - 一种层状生物质复合材料成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种层状生物质复合材料成型装置，该成型装置包括上层放料模块，下层放料模块，纤维铺设模块和压制模块。该成型装置可以将生物质纤维材料包裹在上下两层热塑性树脂片材中，再经过压制后得到层状复合材料。本发明设计合理，无需对生物质纤维进行细化，可持续生产；制备的层状复合材料质地均匀，表面平整，力学性能好。

Description

一种层状生物质复合材料成型装置

技术领域

本发明涉及复合材料成型装置领域，更具体地，涉及一种层状生物质复合材料成型装置。

背景技术

高填充生物质基复合材料的发展已有数十年的历史，随着其应用范围的不断拓展与制品结构要求的提高，市场对生物质基复合材料中生物质纤维填充量表面质感的要求都提出了新的要求。

在传统的生物质基复合材料生产过程中，所用的生物质纤维材料较长，在输送时易缠绕、易吸水，从而直接导致加工困难，且制品的表观质量差。所以现在多采用生物质纤维粉作为填充物，以热塑性树脂作为胶粘剂来混炼挤出生产均质的生物质基复合材料，而这类材料中的植物纤维本身较细，在混炼过程中进一步细化，长径比特别低，失去了生物质纤维的增强效果，最终的复合材料制品质地硬脆、强度低、韧性差，应用范围受到限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中生物质复合材料制备的不足，提供一种层状生物质复合材料成型装置。该成型装置通过设置纤维预铺装置，能将长生物质纤维材料均匀的铺设在热塑性树脂片层上，在纤维预铺装置的作用下，生物质纤维材料呈定向或相互交叉排布。在生产前无需对生物质纤维材料进行剪短、破碎处理，复合材料制品强度高，韧性好。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种层状生物质复合材料成型装置，包括上层放料模块，下层放料模块，纤维铺设模块和压制模块；

上层放料模块包括上层放料辊和设置在上层放料辊下方的预热辊一；

下层放料模块包括下层放料辊和设置在下层放料辊下方的预热辊二；

纤维铺设模块为纤维预铺装置，所述纤维预铺装置位于上层放料模块和下层放料模块之间；

压制模块设置在上层放料模块下方。

进一步地，压制模块包括上压辊和下压辊；上层放料辊、预热辊一和上压辊表面形成上层料输送通道；下层放料辊、预热辊二和下压辊表面形成下层料输送通道。

进一步地，上压辊和下压辊之间存有间隙，间隙大小可调节。

进一步地，压制模块与输送带连接。

进一步地，纤维预铺装置由带凹槽出料口和齿状输送轮组成。

进一步地，齿状输送轮可围绕其轴心变速旋转，齿状输送轮上均匀分布有拨料齿，拨料齿与凹槽出料口相互啮合。

本发明中在齿状输送轮旋转时，纤维预铺装置中的生物质纤维在拨料齿的作用下，向凹槽出料口挤压。生物质纤维到达凹槽出料口后，在拨料齿和凹槽出料口相互作用下，生物质纤维从出料口定向挤出。

进一步地，凹槽出料口与下层料输送通道平行，凹槽出料口与下层料输送通道的间距可调节。

进一步地，凹槽出料口与下层料输送通道移动方向的夹角可调节。

进一步地，上层放料模块与纤维铺设模块之间设有激光厚度检测器，对纤维铺设装置铺设纤维的厚度进行检测。

本发明通过设置激光厚度检测器，对生物质纤维材料的厚度进行检测，在激光厚度检测器中可以对厚度值进行设定。当激光检测器检测出纤维实际预铺厚度小于设定厚度时，可以发出信号提高齿状输送轮的转速，加快预铺速度；当激光检测器检测出纤维实际预铺厚度大于设定厚度时，可以发出信号降低齿状输送轮的转速，减缓预铺速度。通过控制预铺速度，可以调整生物质纤维层的铺设厚度，保证生产出来的复合材料质地均匀一致。

进一步地，预热辊一和预热辊二的辊面温度可调节。

本发明所用的预热辊为空心圆筒，在空心圆筒内部通过电阻加热。工作时，可以根据需要对辊面温度进行调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的层状生物质复合材料成型装置可以用于生产高填充层状生物质复合材料，在生产时无需对生物质纤维材料进行细化，通过纤维预铺装置将生物质纤维铺设在热塑性树脂片材上，通过调整凹槽出料口与下层输送通道的距离和夹角，可以使生物质纤维材料在热塑性树脂片材上呈定向或相互交叉排布。再与上层热塑性树脂片材进行压合，生产的复合材料之地均匀，表面平整，光滑，无水花，物理机械强度相对于相同生物质纤维含量均质混炼的生物质基复合材料提升50%以上。

本发明的层状生物质复合材料成型装置将热塑性树脂片材与长生物质纤维层有序结合，可以生产三层或多层复合结构材料。本发明还可以根据实际生产的需要，对不同材料，不同层数的复合材料进行复合，适用于多种复合材料的加工，实用性强。

本发明的层状生物质复合材料成型装置可以使用成品片材生产复合材料；也可以与片材挤出生产线配合连接，热塑性树脂片材从生产线上挤出后直接进入成型装置的放料辊，可以提高复合材料的生产效率。

本发明的层状生物质复合材料成型装置可以通过调节齿状输送轮的速度，控制生物质纤维的铺设厚度，达到调整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

图1为本发明的层状生物质复合材料成型装置结构示意图。

图2为齿状输送轮结构示意图。

其中，1为上层放料辊；2为预热辊一；3为上压辊；4为下压辊；5为纤维预铺装置；6为生物质纤维；7为齿状输送轮；8为预热辊二；9为下层放料辊；10为输送带；11为激光厚度检测器；12为拨料齿；13为带凹槽出料口。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，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；对于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。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的层状生物质复合材料成型装置，包括上层放料模块、下层放料模块、纤维铺设模块和压制模块。上层放料模块包括上层放料1辊和预热辊一2；下层放料模块包括下层放料辊9和预热辊二8；纤维铺设模块为纤维预铺装置5；压制模块包括上压辊3、下压辊4。上层放料辊1、预热辊一2和上压辊3表面形成上层料输送通道；下层放料辊9、预热辊二8和下压辊4表面形成下层料输送通道。上压辊3和下压辊4之间有间隙，上压辊3和下压辊4的位置可调整，进而调节两者之间的间距。压制模块与输送带10连接，方便运送压制成型的复合材料。。

其中，本实施例中的预热辊一2和预热辊二8为空心圆筒，在其内部设有电阻加热装置，可以调节辊面温度。通过预热辊将热塑性树脂片材升温至软化状态，以便于生物质纤维材料与热塑性树脂片材紧密贴合。

本实施例中，纤维预铺装置5安装在上层放料模块和下层放料模块之间，纤维预铺装置5中装有生物质纤维6。纤维预铺装置5由带凹槽出料口13和齿状输送轮7组成，齿状输送轮7可围绕其轴心变速旋转，齿状输送轮7上均匀分布有拨料齿12，拨料齿12与凹槽出料口13相互啮合。凹槽出料口13与下层料输送通道平行，凹槽出料口13与下层料输送通道的间距可调节，凹槽出料口13与下层料输送通道移动方向的夹角可调节。

本实施例中，在上层放料模块与纤维预铺装置5之间设置有激光厚度检测器11。通过激光厚度检测器11，可实时监测生物质纤维6的铺设厚度。激光厚度检测器11中可以设定厚度值，纤维预铺装置5与激光厚度检测器11电连接。当生物质纤维6的铺设厚度与设定值不符时，可以调整生物质纤维材料6的铺设速度，使纤维铺设厚度能维持在设定值。具体过程为：当激光检测器11检测出纤维实际预铺厚度小于设定厚度时，可以发出信号提高齿状输送轮7的转速，加快预铺速度，增加生物质纤维的厚度；当激光检测器11检测出纤维实际预铺厚度大于设定厚度时，可以发出信号降低齿状输送轮7的转速，减缓预铺速度，减少生物质纤维的厚度。

如图2所示，本实施例的齿状输送轮上7均匀分布有拨料齿12，拨料齿12与凹槽出料口13相啮合。齿状输送轮7旋转时，拨料齿12会带动纤维预铺装置5内的生物质纤维材料6一起向凹槽出料口13移动。生物质纤维材料到达凹槽出料口13后，在拨料齿12与凹槽出料口13的共同作用下，从凹槽出料口13排出，铺装于下方的热塑性树脂片材上。

实施例2

本实施例提供一种层状生物质复合材料成型装置，用于制备层状生物质复合材料，其工作过程如下：

将热塑性数值片材通过上层放料辊与1下层放料辊9分别输送至预热辊一2与预热辊二8上，经过预热辊加热后，热塑性树脂片材开始软化。其中预热辊二8上的热塑性数值片材在预热辊二8作用下，沿着下层物料输送通道向下压辊4继续移动。移动至纤维预铺装置5下方，纤维预铺装置5内部的生物质纤维6在齿状输送轮7上的拨料齿12的拨动作用下，从凹槽出料口13排出，铺设在下层热塑性树脂片材上。激光厚度检测器11持续对生物质纤维的铺设厚度进行检测，确保生产过程中，生物质纤维的厚度均一。预热辊一2上的热塑性树脂片材在预热辊一2的作用下，沿着上层物料输送通道向上移动至上压辊3表面。

在上压辊3与下压辊4的间隔处，上层热塑性树脂片材与搭载着生物质纤维材料的下层热塑性树脂片材汇合，上下两层热塑性树脂片材将生物质纤维包裹。随后再经过上压辊3与下压辊4压制，得层状生物质复合材料，压制成型后的层状生物质复合材料采用输送带10运输。

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 (10)

1.一种层状生物质复合材料成型装置，其特征在于，包括上层放料模块，下层放料模块，纤维铺设模块和压制模块；

所述上层放料模块包括上层放料辊和设置在上层放料辊下方的预热辊一；

所述下层放料模块包括下层放料辊和设置在下层放料辊下方的预热辊二；

所述纤维铺设模块为纤维预铺装置，所述纤维预铺装置位于上层放料模块和下层放料模块之间；

所述压制模块设置在上层放料模块下方。

2.根据权利要求1所述的层状生物质复合材料成型装置，其特征在于，所述压制模块包括上压辊和下压辊；所述上层放料辊、预热辊一和上压辊表面形成上层料输送通道；所述下层放料辊、预热辊二和下压辊表面形成下层料输送通道。

3.根据权利要求2所述的层状生物质复合材料成型装置，其特征在于，所述上压辊和下压辊之间存有间隙，间隙大小可调节。

4.根据权利要求2所述的层状生物质复合材料成型装置，其特征在于，所述压制模块与输送带连接。

5.根据权利要求1所述的层状生物质复合材料成型装置，其特征在于，所述纤维预铺装置由带凹槽出料口和齿状输送轮组成。

6.根据权利要求5所述的层状生物质复合材料成型装置，其特征在于，所述齿状输送轮可围绕其轴心变速旋转，所述齿状输送轮上均匀分布有拨料齿，所述拨料齿与凹槽出料口相互啮合。

7.根据权利要求5所述的层状生物质复合材料成型装置，其特征在于，所述凹槽出料口与下层料输送通道平行，凹槽出料口与下层料输送通道的间距可调节。

8.根据权利要求5所述的层状生物质复合材料成型装置，其特征在于，所述凹槽出料口与下层料输送通道移动方向的夹角可调节。

9.根据权利要求1所述的层状生物质复合材料成型装置，其特征在于，所述上层放料模块与纤维铺设模块之间设有机光厚度检测器，对纤维铺设装置铺设纤维的厚度进行检测。

10.根据权利要求1~9任一项所述的层状生物质复合材料成型装置，其特征在于，所述预热辊一和预热辊二的辊面温度可调节。