CN110900924A - 纤维增强淀粉制品热压成型装置和成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热压成型技术领域，公开一种纤维增强淀粉制品热压成型装置和成型工艺，包括用于对纤维增强淀粉料进行搅拌的高混机和对经高混机处理的纤维增强淀粉料进行塑化挤出的螺杆挤出机，还包括设于螺杆挤出机挤出端处对挤出的纤维增强淀粉料进行切断的切刀及对被切断物料进行热压的成型模具。采用纤维增强淀粉复合材料通过高速混合、加热挤出、定时切割与模压成型制备出制品，最终得到的制品性能稳定，且可以完全生物降解，拓展了生物质复合材料的应用范围，制品的的无缺口冲击强度可以达到12kJ/m2,拉伸强度可达24.8MPa，断裂伸长率可达95%。

Description

纤维增强淀粉制品热压成型装置和成型工艺
技术领域
本发明涉及热压成型技术领域，具体地，涉及一种纤维增强淀粉制品热压成型装置和成型工艺。
背景技术
淀粉是一种来自于自然植物的可再生可循环的绿色材料，其不仅可以作为粮食用供人类使用，也被广泛应用于化工与新材料领域用于制备各类复合材料。因其优异的可生物降解性能，淀粉通常作为填充来制备热塑性高生物碳含量生物基复合材料，广泛应用于一次性用品，在当前石化资源日益短缺，白色污染日益严重的大环境下越来越受到人们的重视。植物纤维是另一种广泛存在于自然界且为可再生生物质资源，与淀粉相比，其具有更大的长径比与更高的比强度，是制备生物基复合材料的非常重要的原材料。具有较高长径比与比强度的植物纤维在复合材料中可以构造出三维结构，形成支撑骨架，连接连续相基体，形成结构增强材料。
纤维增强淀粉复合材料以其全降解的特性及优良的力学性能可以广泛应用于包装制品的生产，特别是异型的包装制品。但是纤维增强淀粉复合材料流动性差，而传统的注塑成型工艺对材料的流动性要求较高，因此纤维增强淀粉复合材料无法通过传统的注塑成型工艺进行加工。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种适用于纤维增强淀粉复合材料注塑成型的制品热压成型装置。
本发明同时还提供一种采用上述热压成型装置进行制品成型的工艺。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种纤维增强淀粉制品热压成型装置，包括用于对纤维增强淀粉料进行搅拌的高混机和对经高混机处理的纤维增强淀粉料进行塑化挤出的螺杆挤出机，还包括设于螺杆挤出机挤出端处对挤出的纤维增强淀粉料进行切断的切刀及对被切断物料进行热压的成型模具。
进一步地，螺杆挤出机为立式螺杆挤出机，高混机的出料口与螺杆挤出机的进料口对应布置。
更进一步地，螺杆挤出机挤出端下方布置有输送带，被切刀切断的纤维增强淀粉料被输送带传送至成型模具处。
再进一步地，输送带末端设有吸盘机械手，纤维增强淀粉料由吸盘机械手抓取放入成型模具中。
一种采用上述的纤维增强淀粉制品热压成型装置进行制品成型的工艺，包括如下步骤：
S1.将初始的纤维增强淀粉料放入高混机，启动高混机进行高速搅拌15～30min；
S2.转低速搅拌5～10min，随后存放24～36h；
S3.将S2高混机中的纤维增强淀粉料转移至螺杆挤出机中，将螺杆挤出机分为三段加热，加热温度自进料端至挤出端依次为120℃、130℃、140℃，塑化挤出纤维增强淀粉料；
S4.切刀以设定的时间间隔将挤出的纤维增强淀粉料切割成重量一致的物料块；
S5.物料块被转移至成型模具中合模压制，待制品冷却后开模。
进一步地，初始的纤维增强淀粉料的质量配比为：植物纤维20～50%、淀粉30～60%、甘油5～15%、聚乙二醇3～10%。
更进一步地，初始的纤维增强淀粉料的质量配比为：植物纤维30%、淀粉优选50%、甘油12%、聚乙二醇优选8%。
进一步地，淀粉可选用玉米淀粉、木薯淀粉，含水率不高于5%。
进一步地，聚乙二醇的分子量为400～1000。
进一步地，聚乙二醇的分子量为800。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
采用纤维增强淀粉复合材料通过高速混合、加热挤出、定时切割与模压成型制备出制品，最终得到的制品性能稳定，且可以完全生物降解，拓展了生物质复合材料的应用范围，制品的的无缺口冲击强度可以达到12kJ/m2,拉伸强度可达24.8MPa，断裂伸长率可达95%。
附图说明
图1为实施例1所述的纤维增强淀粉制品热压成型装置的结构示意图。
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，提供一种纤维增强淀粉制品热压成型装置，其包括用于对纤维增强淀粉料进行搅拌的高混机1和对经高混机处理的纤维增强淀粉料进行塑化挤出的螺杆挤出机2，还包括设于螺杆挤出机挤出端处对挤出的纤维增强淀粉料进行切断的切刀3及对被切断物料进行热压的成型模具4。
螺杆挤出机2为立式螺杆挤出机，螺杆挤出机的进料口连接有料斗5，高混机1的出料口与螺杆挤出机2进料口处的料斗5对应布置，即高混机需设置在高处，以减小需将高混机出口的物料再由人工送入料斗的工作量。
螺杆挤出机挤出端设有挤出模头6，纤维增强淀粉复合材料经挤出模头6挤出物料，切刀3在一驱动机构的控制下（结合挤出模头的挤出速度）水平移动至螺杆挤出机出料端下方进行切料，将挤出的复合材料切割成重量一致的物料块7。
螺杆挤出机2挤出端下方布置有输送带8，被切刀3切断的物料块7被输送带8传送至成型模具4处。
为便于物料块从输送带到成型模具的轻松和快速转移，可在输送带8末端布置吸盘机械手9，纤维增强淀粉料由吸盘机械手9通过真空吸附抓取放入成型模具4的型腔中，上模、下模合模对制品压制成型，实现热压全过程自动化进行。
实施例2
本实施例提供一种采用实施例1的纤维增强淀粉制品热压成型装置进行制品成型的工艺，包括如下步骤：
S1.将初始的纤维增强淀粉料放入高混机，启动高混机进行高速搅拌15～30min；
S2.转低速搅拌5～10min，随后存放24～36h；
S3.将S2高混机中的纤维增强淀粉料转移至螺杆挤出机中，将螺杆挤出机分为三段加热，加热温度自进料端至挤出端的分段温度依次为120℃、130℃、140℃，塑化挤出纤维增强淀粉料；
S4.切刀以设定的时间间隔将挤出的纤维增强淀粉料切割成重量一致的物料块；
S5.物料块被转移至成型模具中合模压制，待制品冷却后开模。
其中，初始的纤维增强淀粉料的质量配比为：植物纤维20～50%、淀粉30～60%、甘油5～15%、聚乙二醇3～10%，优选地为：植物纤维30%、淀粉优选50%、甘油12%、聚乙二醇优选8%，为制品后续的性能稳定和优良的力学性能提供基础。
淀粉包括玉米淀粉、木薯淀粉等，含水率不高于5%。
此外，聚乙二醇的分子量为400～1000，进一步可选用为800。
本发明采用纤维增强淀粉复合材料通过高速混合、加热挤出、定时切割与模压成型制备出制品，最终得到的制品性能稳定，且可以完全生物降解，拓展了生物质复合材料的应用范围，制品的的无缺口冲击强度可以达到12kJ/m2,拉伸强度可达24.8MPa，断裂伸长率可达95%。
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)

1.一种纤维增强淀粉制品热压成型装置，其特征在于，包括用于对纤维增强淀粉料进行搅拌的高混机和对经高混机处理的纤维增强淀粉料进行塑化挤出的螺杆挤出机，还包括设于螺杆挤出机挤出端处对挤出的纤维增强淀粉料进行切断的切刀及对被切断物料进行热压的成型模具。
2.根据权利要求1所述的纤维增强淀粉制品热压成型装置，其特征在于，螺杆挤出机为立式螺杆挤出机，高混机的出料口与螺杆挤出机的进料口对应布置。
3.根据权利要求2所述的纤维增强淀粉制品热压成型装置，其特征在于，螺杆挤出机挤出端下方布置有输送带，被切刀切断的纤维增强淀粉料被输送带传送至成型模具处。
4.根据权利要求3所述的纤维增强淀粉制品热压成型装置，其特征在于，输送带末端设有吸盘机械手，纤维增强淀粉料由吸盘机械手抓取放入成型模具中。
5.一种采用如权利要求1～4任意一项所述的纤维增强淀粉制品热压成型装置进行制品成型的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将初始的纤维增强淀粉料放入高混机，启动高混机进行高速搅拌15～30min；
S2.转低速搅拌5～10min，随后存放24～36h；
S3.将S2高混机中的纤维增强淀粉料转移至螺杆挤出机中，将螺杆挤出机分为三段加热，加热温度自进料端至挤出端依次为120℃、130℃、140℃，塑化挤出纤维增强淀粉料；
S4.切刀以设定的时间间隔将挤出的纤维增强淀粉料切割成重量一致的物料块；
S5.物料块被转移至成型模具中合模压制，待制品冷却后开模。
6.根据权利要求5所述的纤维增强淀粉制品热压成型工艺，其特征在于，初始的纤维增强淀粉料的质量配比为：植物纤维20～50%、淀粉30～60%、甘油5～15%、聚乙二醇3～10%。
7.根据权利要求6所述的纤维增强淀粉制品热压成型工艺，其特征在于，初始的纤维增强淀粉料的质量配比为：植物纤维30%、淀粉优选50%、甘油12%、聚乙二醇优选8%。
8.根据权利要求6所述的纤维增强淀粉制品热压成型工艺，其特征在于，淀粉可选用玉米淀粉、木薯淀粉，含水率不高于5%。
9.根据权利要求6所述的纤维增强淀粉制品热压成型工艺，其特征在于，聚乙二醇的分子量为400～1000。
10.根据权利要求6所述的纤维增强淀粉制品热压成型工艺，其特征在于，聚乙二醇的分子量为800。
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