CN113105674B - 一种可降解复合发泡材料的制备装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可降解复合发泡材料的制备装置和方法,所述可降解复合发泡材料制备装置包括：底座，所述底座上固定安装有搅拌罐，且所述搅拌罐贯穿所述底座；支撑架体，所述支撑架体通过升降组件安装在所述底座上；搅拌机构，所述搅拌机构转动安装在所述支撑架体上，且通过传动组件与安装在所述支撑架体上的驱动机构连接，所述驱动机构通过传动组件带动所述搅拌机构往复性摆动，且所述搅拌机构在摆动过程中转动；供气机构，所述供气机构通过连通组件与所述搅拌机构内侧设置的空腔连通，且所述搅拌机构上安装有多个与其内侧连通的喷头。

Description

一种可降解复合发泡材料的制备装置和方法
技术领域
本发明涉及发泡材料相关技术领域，具体是一种可降解复合发泡材料的制备装置和方法。
背景技术
发泡材料主要为软质发泡材料，现有的软质发泡材料由于用途广泛，与国民经济的基础行业息息相关，多年来一直保持20％左右的稳定持续的增长。
部分发泡材料，其基物一般采用很难降解的塑料、橡胶、树脂等，大量被丢弃的不可降解发泡材料给环境带来严重的污染。
因此现在出现大量可降解的发泡材料，但现有的发泡材料的可降解性仍存在不足，且在发泡材料制备过程中常出现原料混合不均，发泡材料发泡发泡效果较差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降解复合发泡材料的制备装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可降解复合发泡材料制备装置，用于制备所述的可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料制备装置包括：
底座，所述底座上固定安装有搅拌罐，且所述搅拌罐贯穿所述底座；
支撑架体，所述支撑架体通过升降组件安装在所述底座上；
搅拌机构，所述搅拌机构转动安装在所述支撑架体上，且通过传动组件与安装在所述支撑架体上的驱动机构连接，所述驱动机构通过传动组件带动所述搅拌机构往复性摆动，且所述搅拌机构在摆动过程中转动；
供气机构，所述供气机构通过连通组件与所述搅拌机构内侧设置的空腔连通，且所述搅拌机构上安装有多个与其内侧连通的喷头。
作为本发明进一步的方案：所述支撑架体包括与所述升降组件连接的安装架及固定在所述安装架上且与所述底座平行的承接板，所述搅拌机构及与所述驱动机构安装在所述承接板上。
作为本发明进一步的方案：所述升降组件包括固定在所述底座上的电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的活动端固定在所述安装架上，所述安装架的侧端还通过第一导向组件与所述底座滑动配合。
作为本发明进一步的方案：所述搅拌机构包括转动安装在所述承接板上且贯穿所述承接板与所述传动组件连接的驱动杆，所述驱动杆远离所述传动组件的一端转动安装有呈空心结构设置的搅拌轴，所述搅拌轴上固定有多个呈空心结构设置的搅拌棒；
所述搅拌轴上还固定有齿轮，所述齿轮与固定在所述承接板上的弧形齿板啮合。
作为本发明进一步的方案：所述传动组件包括转动安装在所述承接板上且与所述驱动机构转动连接的偏心轮，所述偏心轮的侧端滑动安装有通过第二导向组件与所述承接板活动连接的卡合件，所述卡合件远离所述偏心轮的一侧通过与之铰接的连接杆与套设在所述驱动杆上的驱动套筒铰接。
作为本发明进一步的方案：所述供气机构包括固定在所述承接板上的弧形伸缩管，所述弧形伸缩管的一端与设置在所述驱动杆内的空腔连通，另一端通过导管与安装在所述承接板上的过滤箱连通，所述过滤箱上安装有与之内侧连通的气泵。
作为本发明进一步的方案：所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：
植物纤维12-17份、聚乙烯5-10份、聚丙交酯12-18份、淀粉30-50份、锌氧粉2-6份、阻燃剂1-3份、己苯0.6-1.2份、耦合剂1-5份、弹力胶2-6份、发泡剂4-10份。
作为本发明进一步的方案：所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：植物纤维13-15份、聚乙烯6-8份、聚丙交酯14-16份、淀粉35-45份、锌氧粉3-5份、阻燃剂1.5-2.5份、己苯0.8-1.0份、耦合剂2-4份、弹力胶3-5份、发泡剂6-8份。
作为本发明进一步的方案：所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：植物纤维14份、聚乙烯7份、聚丙交酯13份、淀粉40份、锌氧粉4份、阻燃剂2份、己苯0.9份、耦合剂3份、弹力胶4份、发泡剂7份
一种可降解复合发泡材料的制备方法，采用所述的可降解复合发泡材料制备装置，所述可降解复合发泡材料的制备方法包括以下步骤：
S1、将淀粉加热干燥后过筛细化，与植物纤维进行初步混合；
S2、将聚乙烯、聚丙交脂、锌氧粉、己苯、弹力胶进行加热混合，得到混合溶液；
S3、将初步混合的淀粉、植物纤维以及混合溶液加入到搅拌罐内，随后加入阻燃剂、耦合剂及发泡剂加入到搅拌罐内，随后控制升降组件将搅拌机构插入到搅拌罐内；
S4、启动驱动机构，驱动机构通过传动组件带动搅拌机构往复摆动的同时进行转动，实现对混合物的搅拌；
S5、同时启动供气机构，供气机构将外界气体通过搅拌机构通入到混合物中，实现一边搅拌一边鼓气的作用，形成发泡材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计新颖，设置的植物纤维可采用稻草或麦草进行加工所得，可有效增加该发泡材料的弹性，同时可有效确保该发泡材料的可降解性，实用性强；
通过设置的升降机构工作时可驱动支撑架体进行垂直移动，以将搅拌机构插入或拉出搅拌罐，以满足实现原料的添加，及搅拌过程中对搅拌管进行封堵，设置的驱动机构工作时通过传动组件带动搅拌机构往复性摆动，且在摆动过程中搅拌机构发生转动，实现搅拌位置的持续变换，从而提高搅拌效果，以增加发泡效率，设置的供气机构朝向搅拌机构内的空腔内供气，气体通过喷头喷出，以实现不同的出气位置，从而进一步提高发泡效率，实用性强。
附图说明
图1为可降解复合发泡材料的结构示意图。
图2为图1中A处的结构放大图。
图3为可降解复合发泡材料中偏心轮与卡合件的连接状态剖视图。
图4为可降解复合发泡材料中弧形伸缩管的的结构示意图。
图中：1-底座、2-第一导向杆、3-第一导向套、4-电动伸缩杆、5-安装架、6-搅拌罐、7-出料管、8-支撑架、9-电机、10-驱动套筒、11-驱动杆、12-过滤箱、13-气泵、14-弧形齿板、15-弧形伸缩管、16-齿轮、17-搅拌轴、18-搅拌棒、19-喷头、20-偏心轮、21-连接杆、22-卡合件、23-第二导向杆、24-第二导向套、25-承接板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1-4，本发明还提出了一种可降解复合发泡材料制备装置，用于制备所述的可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料制备装置包括：
底座1，所述底座1上固定安装有搅拌罐6，且所述搅拌罐6贯穿所述底座1；
支撑架体，所述支撑架体通过升降组件安装在所述底座1上；
搅拌机构，所述搅拌机构转动安装在所述支撑架体上，且通过传动组件与安装在所述支撑架体上的驱动机构连接，所述驱动机构通过传动组件带动所述搅拌机构往复性摆动，且所述搅拌机构在摆动过程中转动；
供气机构，所述供气机构与所述搅拌机构内侧设置的空腔连通，且所述搅拌机构上安装有多个与其内侧连通的喷头19。
通过设置的升降机构工作时可驱动支撑架体进行垂直移动，以将搅拌机构插入或拉出搅拌罐6，以满足实现原料的添加，及搅拌过程中对搅拌管6进行封堵，设置的驱动机构工作时通过传动组件带动搅拌机构往复性摆动，且在摆动过程中搅拌机构发生转动，实现搅拌位置的持续变换，从而提高搅拌效果，以增加发泡效率，设置的供气机构朝向搅拌机构内的空腔内供气，气体通过喷头19喷出，以实现不同的出气位置，从而进一步提高发泡效率，实用性强。
其中，需要说明的是，所述喷头19的内侧嵌入有单向阀，以防止发泡材料进入到喷头19内，对喷头19造成封堵。
还需要说明的是，所述搅拌罐6上安装有出料管7，所述出料管7上设置有控制阀，出料管7用于搅拌后的原料取出，当然，在具体实施过程中，也可采用从搅拌罐6的上端开口处进行取料，具体可根据需求进行选择。
所述支撑架体包括与所述升降组件连接的安装架5及固定在所述安装架5上且与所述底座1平行的承接板25，所述搅拌机构及与所述驱动机构安装在所述承接板25上。
通过设置的安装架5垂直于底座1，用于对承接板25进行支撑，设置的承接板25用于对搅拌机构及驱动机构进行承接，起到有效的支撑作用。
所述升降组件包括固定在所述底座1上的电动伸缩杆4，所述电动伸缩杆4的活动端固定在所述安装架5上，所述安装架5的侧端还通过第一导向组件与所述底座1滑动配合。
设置的电动伸缩杆4伸缩运动时带动安装架5进行垂直运动，以实现搅拌机构的高度调节，也可理解为可实现将搅拌机构拉出或插入到搅拌罐6内。
其中，需要说明的是，所述第一导向组件包括固定在所述底座1上且与所述安装架5相互平行的第一导向杆2，所述第一导向杆2上套设有第一导向套3，所述第一导向套3与所述安装架5固定连接，通过设置的第一导向杆2配合第一导向套3实现对安装架5移动过程中的导向作用，确保安装架5移动过程中的稳定性。
所述搅拌机构包括转动安装在所述承接板25上且贯穿所述承接板25与所述传动组件连接的驱动杆11，所述驱动杆11远离所述传动组件的一端转动安装有呈空心结构设置的搅拌轴17，所述搅拌轴17上固定有多个呈空心结构设置的搅拌棒18；
所述搅拌轴17上还固定有齿轮16，所述齿轮16与固定在所述承接板25上的弧形齿板14啮合。
在本发明实施例中，当驱动杆11在传动组件作用下往复性摆动时，带动搅拌轴17跟随摆动，而当搅拌轴17摆动时通过齿轮16与弧形齿板14的啮合作用实现搅拌轴17的转动，当搅拌轴17转动时带动搅拌棒18转动，从而实现搅拌作用。
其中需要说明的是，所述弧形齿板14的圆心与驱动杆11与承接板25转动连接位置处重合，以确保齿轮16不会与弧形齿板14脱离啮合状态。
上述提到的搅拌轴17与搅拌棒18均呈空心结构设置，主要是实现气体的导入。
所述传动组件包括转动安装在所述承接板25上且与所述驱动机构转动连接的偏心轮20，所述偏心轮20的侧端滑动安装有通过第二导向组件与所述承接板25活动连接的卡合件22，所述卡合件22远离所述偏心轮20的一侧通过与之铰接的连接杆21与套设在所述驱动杆11上的驱动套筒10铰接。
其中，需要说明的是，所述驱动机构为电机9，所述电机9安装在与所述安装架5固定连接的支撑架8上，所述电机9的输出轴与所述偏心轮20的转轴固定连接。
当电机9工作时驱动偏心轮20转动，偏心轮20配合第二导向组件驱动卡合件22往复性移动，从而通过连接杆21的作用配合驱动套筒10带动驱动杆11往复性摆动，当然，还需要说明的是，所述驱动套筒10的内壁上安装有至少一个限位滑块，所述限位滑块与设置在所述驱动杆11上的限位滑槽滑动配合，设置的限位滑块与限位滑槽滑动配合以防止驱动套筒10相对驱动杆11发生转动。
在此，还需要说明的是，所述第二导向组件包括固定在所述承接板25上的第二导向杆23及套设在所述第二导向杆23上的第二导向套24，所述第二导向套24与所述卡合件22固定连接，设置的第二导向杆23配合第二导向套24对卡合件22进行滑动限位，确保卡合件22沿直线运动。
所述供气机构包括固定在所述承接板25上的弧形伸缩管15，所述弧形伸缩管15的一端与设置在所述驱动杆11内的空腔连通，另一端通过导管与安装在所述承接板25上的过滤箱12连通，所述过滤箱12上安装有与之内侧连通的气泵13。
设置的气泵13工作时向过滤箱12内冲入气体，气体通过过滤箱12过滤后通过导管进入到驱动杆11内的空腔内，再通过驱动杆11内的空腔进入到搅拌轴17及搅拌轴18内，随后通过喷头19喷出，实现气体输送。
其中，需要说明的是，所述过滤箱12内设置有过滤层，所述过滤层包括沿气体流动方向依次设置的过滤网、棉絮层及沸石层。
实施例1
本发明实施例中，提出了一种可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：
植物纤维12份、聚乙烯5份、聚丙交酯12份、淀粉30份、锌氧粉2份、阻燃剂1份、己苯0.6份、耦合剂1份、弹力胶2份、发泡剂4份。
设置的植物纤维可采用稻草或麦草进行加工所得，可有效增加该发泡材料的弹性，同时可有效确保该发泡材料的可降解性，实用性强。
在本发明实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂。
实施例2
本发明实施例中，提出了一种可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：
植物纤维13份、聚乙烯6份、聚丙交酯14份、淀粉35份、锌氧粉3份、阻燃剂1.5份、己苯0.8份、耦合剂2份、弹力胶3份、发泡剂6份。
设置的植物纤维可采用稻草或麦草进行加工所得，可有效增加该发泡材料的弹性，同时可有效确保该发泡材料的可降解性，实用性强。
在本发明实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂。
实施例3
本发明实施例中，提出了一种可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：
植物纤维14份、聚乙烯7份、聚丙交酯13份、淀粉40份、锌氧粉4份、阻燃剂2份、己苯0.9份、耦合剂3份、弹力胶4份、发泡剂7份。
设置的植物纤维可采用稻草或麦草进行加工所得，可有效增加该发泡材料的弹性，同时可有效确保该发泡材料的可降解性，实用性强。
在本发明实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂。
实施例4
本发明实施例中，提出了一种可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：
植物纤维15份、聚乙烯8份、聚丙交酯16份、淀粉45份、锌氧粉5份、阻燃剂2.5份、己苯1.0份、耦合剂4份、弹力胶5份、发泡剂8份。
设置的植物纤维可采用稻草或麦草进行加工所得，可有效增加该发泡材料的弹性，同时可有效确保该发泡材料的可降解性，实用性强。
在本发明实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂。
实施例5
本发明实施例中，提出了一种可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：
植物纤维17份、聚乙烯10份、聚丙交酯18份、淀粉50份、锌氧粉6份、阻燃剂3份、己苯1.2份、耦合剂5份、弹力胶6份、发泡剂10份。
设置的植物纤维可采用稻草或麦草进行加工所得，可有效增加该发泡材料的弹性，同时可有效确保该发泡材料的可降解性，实用性强。
在本发明实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂。
一种可降解复合发泡材料的制备方法，采用所述的可降解复合发泡材料制备装置，所述可降解复合发泡材料的制备方法包括以下步骤：
S1、将淀粉加热干燥后过筛细化，与植物纤维进行初步混合；
S2、将聚乙烯、聚丙交脂、锌氧粉、己苯、弹力胶进行加热混合，得到混合溶液；
S3、将初步混合的淀粉、植物纤维以及混合溶液加入到搅拌罐6内，随后加入阻燃剂、耦合剂及发泡剂加入到搅拌罐6内，随后控制升降组件将搅拌机构插入到搅拌罐6内；
S4、启动驱动机构，驱动机构通过传动组件带动搅拌机构往复摆动的同时进行转动，实现对混合物的搅拌；
S5、同时启动供气机构，供气机构将外界气体通过搅拌机构通入到混合物中，实现一边搅拌一边鼓气的作用，形成发泡材料。
对比例1
一种可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：
植物纤维14份、聚乙烯7份、聚丙交酯13份、锌氧粉4份、阻燃剂2份、己苯0.9份、耦合剂3份、弹力胶4份、发泡剂7份。
对比例2
一种可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：
植物纤维14份、聚乙烯7份、淀粉40份、锌氧粉4份、阻燃剂2份、己苯0.9份、耦合剂3份、弹力胶4份、发泡剂7份。
对比例3
一种可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：
植物纤维14份、聚乙烯7份、聚丙交酯13份、淀粉40份、锌氧粉4份、己苯0.9份、耦合剂3份、弹力胶4份、发泡剂7份。
上述实施例3为本发明较佳的实施方式，且对比例1、2和3及实施例3均采用上述所述的可降解复合发泡材料的制备方法制备得到复合发泡材料，并对各自得到的复合发泡材料进行压缩强度(MPa)、断裂伸长率(％)及拉伸强度(MPa)进行检测比较，并得出结果。
如表一
Figure GDA0003341245030000131
Figure GDA0003341245030000141
由上表可知，本申请采用的原材料制备复合发泡材料，发泡效果好，压缩强度及拉伸强度高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种可降解复合发泡材料制备装置，其特征在于，用于制备可降解复合发泡材料，所述可降解复合发泡材料制备装置包括：
底座（1），所述底座（1）上固定安装有搅拌罐（6），且所述搅拌罐（6）贯穿所述底座（1）；
支撑架体，所述支撑架体通过升降组件安装在所述底座（1）上；
搅拌机构，所述搅拌机构转动安装在所述支撑架体上，且通过传动组件与安装在所述支撑架体上的驱动机构连接，所述驱动机构通过传动组件带动所述搅拌机构往复性摆动，且所述搅拌机构在摆动过程中转动；
供气机构，所述供气机构与所述搅拌机构内侧设置的空腔连通，且所述搅拌机构上安装有多个与其内侧连通的喷头（19）；
所述支撑架体包括与所述升降组件连接的安装架（5）及固定在所述安装架（5）上且与所述底座（1）平行的承接板（25），所述搅拌机构及与所述驱动机构安装在所述承接板（25）上；
所述搅拌机构包括转动安装在所述承接板（25）上且贯穿所述承接板（25）与所述传动组件连接的驱动杆（11），所述驱动杆（11）远离所述传动组件的一端转动安装有呈空心结构设置的搅拌轴（17），所述搅拌轴（17）上固定有多个呈空心结构设置的搅拌棒（18）；
所述搅拌轴（17）上还固定有齿轮（16），所述齿轮（16）与固定在所述承接板（25）上的弧形齿板（14）啮合；
所述传动组件包括转动安装在所述承接板（25）上且与所述驱动机构转动连接的偏心轮（20），所述偏心轮（20）的侧端滑动安装有通过第二导向组件与所述承接板（25）活动连接的卡合件（22），所述卡合件（22）远离所述偏心轮（20）的一侧通过与之铰接的连接杆（21）与套设在所述驱动杆（11）上的驱动套筒（10）铰接；
所述供气机构包括固定在所述承接板（25）上的弧形伸缩管（15），所述弧形伸缩管（15）的一端与设置在所述驱动杆（11）内的空腔连通，另一端通过导管与安装在所述承接板（25）上的过滤箱（12）连通，所述过滤箱（12）上安装有与之内侧连通的气泵（13）。
2.根据权利要求1所述的一种可降解复合发泡材料制备装置，其特征在于，所述升降组件包括固定在所述底座（1）上的电动伸缩杆（4），所述电动伸缩杆（4）的活动端固定在所述安装架（5）上，所述安装架（5）的侧端还通过第一导向组件与所述底座（1）滑动配合。
3.根据权利要求1所述的一种可降解复合发泡材料制备装置，其特征在于，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：植物纤维12-17份、聚乙烯5-10份、聚丙交酯12-18份、淀粉30-50份、锌氧粉2-6份、阻燃剂1-3份、己苯0.6-1.2份、耦合剂1-5份、弹力胶2-6份、发泡剂4-10份。
4.根据权利要求3所述的一种可降解复合发泡材料制备装置，其特征在于，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：植物纤维13-15份、聚乙烯6-8份、聚丙交酯14-16份、淀粉35-45份、锌氧粉3-5份、阻燃剂1.5-2.5份、己苯0.8-1.0份、耦合剂2-4份、弹力胶3-5份、发泡剂6-8份。
5.根据权利要求4所述的一种可降解复合发泡材料制备装置，其特征在于，所述可降解复合发泡材料包括以下质量份的原料：植物纤维14份、聚乙烯7份、聚丙交酯15份、淀粉40份、锌氧粉4份、阻燃剂2份、己苯0.9份、耦合剂3份、弹力胶4份、发泡剂7份。
6.一种可降解复合发泡材料的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任意一项所述的可降解复合发泡材料制备装置，所述可降解复合发泡材料的制备方法包括以下步骤：
S1、将淀粉加热干燥后过筛细化，与植物纤维进行初步混合；
S2、将聚乙烯、聚丙交脂、锌氧粉、己苯、弹力胶进行加热混合，得到混合溶液；
S3、将初步混合的淀粉、植物纤维以及混合溶液加入到搅拌罐（6）内，随后加入阻燃剂、耦合剂及发泡剂到搅拌罐（6）内，随后控制升降组件将搅拌机构插入到搅拌罐（6）内；
S4、启动驱动机构，驱动机构通过传动组件带动搅拌机构往复摆动的同时进行转动，实现对混合物的搅拌；
S5、同时启动供气机构，供气机构将外界气体通过搅拌机构通入到混合物中，实现一边搅拌一边鼓气，最终形成发泡材料。
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