CN111216376A - 一种生物质复合材料复合成型装置及其工艺 - Google Patents

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曾广胜
江太君
尹琛
孟聪
陈一
胡灿
刘水长
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    • B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
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Abstract

一种生物质复合材料复合成型装置及其工艺，装置包括塑料料斗，塑料料斗下方连接螺杆挤出机，螺杆挤出机末端连接片材模头，片材模头出口挤出塑料片，塑料片上铺装纤维层，塑料片的末端接有复合板，塑料片上部有纤维料斗，还包括设置在纤维层上方的压辊与设置在塑料片下方的支撑辊。该装置与工艺可以制备出生物质纤维填充量高达60%的生物质复合材料，不会出现植物纤维因剪切而导致的长径比降低现象，复合材料相对传统的共混挤出成型提升45%。

Description

一种生物质复合材料复合成型装置及其工艺
技术领域
本发明涉及生物质复合材料制备领域，更具体地，涉及一种生物质复合材料复合成型装置及其工艺。
背景技术
生物质复合材料是以可再生的天然植物纤维为主要原材料，通过混合热塑性树脂以及相应助剂经混炼挤出制备一种高生物碳含量复合材料。这种材料不仅具备天然植物纤维的质感，还可以采用类似于实木的加工工艺进行加工，可广泛应用于建材、包装、物流运输托盘等各个领域，并逐渐受到人们的认可。但是对于高填充的生物质复合材料，其流动性差，耐热性不佳，通常难于通过传统的挤出、注塑、吹塑等橡塑工艺进行加工，特别是大幅面异型制品的加工。市面也近年来出现了基于玻璃纤维增加热塑性塑料的LFD在线挤出模压生产工艺与设备，但这种工艺对材料的稳定性要求非常高，特别是复合材料在挤出过程中材料的熔体破裂不能出现。而对于高填充生物质复合材料，植物纤维中含有大量的游离水在加热过程中会不断释放出来，使复合材料熔体产生熔体破裂等挤出不稳定现象，因此需要设计新的工艺。
发明内容
本发明针对高填充生物质复合材料流动性差，挤出注塑料成型困难的问题，提供一种生物质复合材料复合成型装置，实现高填充生物质复合材料的快速成型。
具体技术方案如下：
一种生物质复合材料复合成型装置，包括塑料料斗，塑料料斗下方连接螺杆挤出机，螺杆挤出机末端连接片材模头，片材模头出口挤出塑料片，塑料片上铺装纤维层，塑料片的末端接有复合板，塑料片上部有纤维料斗，还包括设置在纤维层上方的压辊与设置在塑料片下方的支撑辊。
优选的，塑料片可向前输送。
优选的，所述纤维料斗可以在塑料片上方上下移动。
优选的，所述纤维料斗下部设有开口开关，控制纤维出料速度。
优选的，所述压辊与支撑辊为平辊。
优选的，所述压辊与支撑辊可以加热。
一种生物质复合材料复合成型的工艺，包括以下步骤：
S1：将塑料颗粒放入塑料料斗，通过螺杆挤出机及片材模头挤出成型塑料片；
S2：将植物纤维放入纤维料斗，通过开口开关及纤维料斗的整体位置可以控制植物纤维在塑料片上的铺装厚度；
S3：塑料片带动其上铺装的植物纤维向前输送，进入压辊与支撑辊之间；
S4：压辊向下施加压力，将纤维压入受热软化的塑料片内部，形成生物质纤维复合板材；
S5：定长切割，包装入库。
本发明通过螺旋挤出机塑化热塑性树脂挤出片材，配合生物质纤维自动铺装装置实现高填充生物质层状复合材料连续辊压成型。该装置与工艺可以制备出生物质纤维填充量高达60%的生物质复合材料，不会出现植物纤维因剪切而导致的长径比降低现象，复合材料相对传统的共混挤出成型提升45%。
附图说明
图1为本发明生物质复合材料复合成型装置结构示意图。
1、塑料料斗；2、螺杆挤出机；3、片材模头；4、塑料片；5、纤维料斗；6、开口开关；7、纤维层；8、压辊；9、支撑辊；10、复合板。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明。除非特别说明，本发明实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。
实施例1
如图1所示，一种生物质复合材料复合成型装置，包括塑料料斗1，塑料料斗1下方连接螺杆挤出机2，螺杆挤出机2末端连接片材模头3，片材模头3出口挤出塑料片4，塑料片4可向前输送，塑料片4上铺装纤维层7，塑料片4的末端接有复合板10，塑料片4上部有纤维料斗5，纤维料斗5可以在塑料片4上方上下移动，其下部设有开口开关6，控制纤维出料速度；还包括设置在纤维层7上方的压辊8与设置在塑料片4下方的支撑辊9，压辊8与支撑辊9均为平辊，且压辊8与支撑辊9可以加热。
实施例2
一种生物质复合材料复合成型的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将塑料颗粒放入塑料料斗1，通过螺杆挤出机2及片材模头3挤出成型塑料片4；
S2：将植物纤维放入纤维料斗5，通过开口开关6及纤维料斗5的整体位置可以控制植物纤维在塑料片4上的铺装厚度；
S3：塑料片4带动其上铺装的植物纤维向前输送，进入压辊8与支撑辊9之间；
S4：压辊8向下施加压力，将纤维压入受热软化的塑料片4内部，形成生物质纤维复合板材；
S5：定长切割，包装入库。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生物质复合材料复合成型装置，包括塑料料斗，塑料料斗下方连接螺杆挤出机，螺杆挤出机末端连接片材模头，片材模头出口挤出塑料片，塑料片上铺装纤维层，塑料片的末端接有复合板，塑料片上部有纤维料斗，还包括设置在纤维层上方的压辊与设置在塑料片下方的支撑辊。
2.根据权利要求1所述的一种生物质复合材料复合成型装置，其特征在于，所述塑料片可向前输送。
3.根据权利要求1所述的一种生物质复合材料复合成型装置，其特征在于，所述纤维料斗可以在塑料片上方上下移动。
4.根据权利要求3所述的一种生物质复合材料复合成型装置，其特征在于，所述纤维料斗下部设有开口开关，控制纤维出料速度。
5.根据权利要求1所述的一种生物质复合材料复合成型装置，其特征在于，所述压辊与支撑辊为平辊。
6.根据权利要求5所述的一种生物质复合材料复合成型装置，其特征在于，所述压辊与支撑辊可以加热。
7.一种基于权利要求1所述的生物质复合材料复合成型装置的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将塑料颗粒放入塑料料斗，通过螺杆挤出机及片材模头挤出成型塑料片；
S2：将植物纤维放入纤维料斗，通过开口开关及纤维料斗的整体位置可以控制植物纤维在塑料片上的铺装厚度；
S3：塑料片带动其上铺装的植物纤维向前输送，进入压辊与支撑辊之间；
S4：压辊向下施加压力，将纤维压入受热软化的塑料片内部，形成生物质纤维复合板材；
S5：定长切割，包装入库。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106738891A (zh) * 2017-03-01 2017-05-31 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种层间增强的连续纤维复合材料增材制造方法
CN208324264U (zh) * 2017-12-13 2019-01-04 湖南工业大学 直压式生物质复合材料的连续生产系统
CN109732941A (zh) * 2018-12-25 2019-05-10 湖南工业大学 一种层状生物质复合材料成型装置

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