CN114536585A - 一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒及其制备工艺，涉及聚乳酸发泡珠粒技术领域，为解决现有技术中的现有的单螺杆挤出机结构简单，发泡剂与熔融聚乳酸料混合效率低下，影响发泡效果，不利于聚乳酸发泡珠粒生产质量的问题。所述挤出箱的上方设置有初混箱，所述挤出箱的内部设置有送料腔，所述送料腔的内部设置有挤出轴，且挤出轴与挤出箱转动连接，所述挤出轴的外侧安装有均混筒，所述挤出轴的外侧沿均混筒的两侧均安装有挤出扇叶，且挤出扇叶与挤出轴焊接连接，所述均混筒的外侧安装有均混板，且均混筒与均混板焊接连接，所述均混板的内部设置有过流孔，所述均混筒的外侧沿均混板的一侧安装有均混叶，且均混叶与均混筒焊接连接。

Description

一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒及其制备工艺
技术领域
本发明涉及聚乳酸发泡珠粒技术领域，具体为一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒及其制备工艺。
背景技术
随着技术的不断进步，新型材料不断出现，聚乳酸是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源所提出的淀粉原料制成，淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸，其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，聚乳酸发泡珠粒是发泡材料其中的一种，由于聚乳酸发泡珠粒具有密度低、强度高、吸水率低、易成型等优点，聚乳酸发泡珠粒广泛应用于包装材料、建筑材料、装饰材料等。
目前聚乳酸发泡常常采用连接挤出发泡法进行，通过以超临界二氧化碳为发泡剂，用单螺杆挤出机进行挤出，但是现有的单螺杆挤出机结构简单，发泡剂与熔融聚乳酸料混合效率低下，影响发泡效果，不利于聚乳酸发泡珠粒生产质量；因此市场急需研制一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒及其制备工艺来帮助人们解决现有的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的现有的单螺杆挤出机结构简单，发泡剂与熔融聚乳酸料混合效率低下，影响发泡效果，不利于聚乳酸发泡珠粒生产质量的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，包括挤出箱，所述挤出箱的上方设置有初混箱，所述挤出箱的内部设置有送料腔，所述送料腔的内部设置有挤出轴，且挤出轴与挤出箱转动连接，所述挤出轴的外侧安装有均混筒，所述挤出轴的外侧沿均混筒的两侧均安装有挤出扇叶，且挤出扇叶与挤出轴焊接连接，所述均混筒的外侧安装有均混板，且均混筒与均混板焊接连接，所述均混板的内部设置有过流孔，所述均混筒的外侧沿均混板的一侧安装有均混叶，且均混叶与均混筒焊接连接。
优选的，所述初混箱的内部设置有初混腔，所述初混腔的内部设置有中心轴，且中心轴与初混箱转动连接，所述中心轴的外侧安装有初混叶片，且中心轴与初混叶片焊接连接，所述初混箱的上方安装有第一电机，且初混箱与第一电机通过螺栓固定连接。
优选的，所述第一电机的一侧设置有加料斗，且加料斗与初混箱通过螺栓固定连接，所述初混箱的下方安装有下落管，且初混箱与下落管焊接连接，所述下落管的外侧安装有输送阀门，所述下落管与挤出箱通过螺栓固定连接。
优选的，所述挤出轴的一侧安装有支撑块，且挤出轴与支撑块转动连接，所述支撑块的上方和下方均安装有连接杆，且连接杆与挤出箱焊接连接，所述挤出箱的一侧安装有第二电机，且挤出箱与第二电机通过螺栓固定连接。
优选的，所述挤出箱的外侧安装有加热箱，且挤出箱与加热箱通过螺栓固定连接，所述加热箱的内部设置有电加热器，所述加热箱的内部安装有隔热层，且加热箱与隔热层通过螺栓固定连接。
优选的，所述电加热器的内侧设置有导热板，且导热板与挤出箱通过螺栓固定连接，所述加热箱的一侧设置有输送管，所述输送管的下方安装有输送头，且输送头插进挤出箱的内部。
优选的，所述挤出箱的下方安装有底部支架，且挤出箱与底部支架通过螺栓固定连接，所述挤出箱的一侧安装有增压箱，且挤出箱与增压箱通过螺栓固定连接，所述增压箱的一侧安装有模头，且增压箱与模头通过螺栓固定连接。
优选的，所述模头的一侧安装有冷水箱，且模头与冷水箱通过螺栓固定连接，所述模头的内部设置有模槽，所述模槽的一侧设置有造型块，且造型块与模头焊接连接，所述模头的内部沿造型块的上方和下方均设置有造型孔，且造型孔与模槽连通。
优选的，所述造型块的一侧设置有出料槽，且出料槽与造型孔连通，所述出料槽的内部设置有切粒刀，且切粒刀与造型块转动连接，所述造型块的内部安装有第三电机。
一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒的制备工艺，包括如下步骤：
S1：将一定份量的聚乳酸料和滑石粉分别加入初混箱内，驱动初混叶片进行转动，转速为1350r/min，时间为5min，使聚乳酸料和滑石粉充分混合；
S2：然后启动电加热器，使送料腔内温度调节到210℃，再驱动挤出轴转动，转速为65r/min，进行预热；
S3：然后打开输送阀门，混合后的聚乳酸料进入挤出箱内进行熔融并输送，通过输送管的作用，向挤出箱内输送发泡剂；
S4：通过均混板的转动，有利于发泡剂与熔融聚乳酸料的混合，并增加搅动部位熔融聚乳酸料的流动性，然后在多组均混叶的转动下，进行多次劈分搅动，增加发泡剂与熔融聚乳酸料的接触面，进一步提高了混合效率，使发泡倍率达到45-60倍率，泡孔大小为5-30微米；
S5：然后发泡的聚乳酸料经增压箱流入模头内，再通过造型孔挤出，驱动切粒刀转动进行切粒，粒径为2-5mm，珠粒滚落进冷水箱内进行水冷；
S6：然后将水冷后的珠粒放入干燥设备内进行干燥，除去表面水分，然后进行筛选质检后包装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.该发明通过均混筒的设置，其中在均混筒的外侧分别设置有均混叶和均混板，且发泡剂的输送头设置在均混板的上方位置，从而在发泡剂与熔融聚乳酸料混合时，通过均混筒带动均混板的转动，可以对熔融聚乳酸料进行搅动，有利于发泡剂与熔融聚乳酸料的混合，且在均混板的内部设置有过流孔，可以增加搅动部位熔融聚乳酸料的流动性，进一步提高混合效率，然后在多组均混叶的转动下，对熔融聚乳酸料和发泡剂混合处进行多次劈分搅动，增加发泡剂与熔融聚乳酸料的接触面，进一步提高了混合效率，有利于熔融聚乳酸料的发泡效果，增加了聚乳酸发泡珠粒的生产质量。
2.该发明通过初混箱的设置，可以使聚乳酸料与滑石粉进行充分混合，滑石粉的添加可以促进泡体的非均相成核，使聚乳酸料发泡的泡孔结构变大，有利于聚乳酸发泡的膨胀率增高，其中在初混箱的内部设置有初混叶片中心轴，通过中心轴带动初混叶片进行转动，可以提高聚乳酸料和滑石粉的混合效率和混合的均匀性。
附图说明
图1为本发明的单螺杆挤出机的结构示意图；
图2为本发明的挤出箱、增压箱和模头的剖视图；
图3为本发明的A部位的放大示意图；
图4为本发明的B部位的放大示意图；
图5为本发明的初混箱的剖视图。
图中：1、挤出箱；2、输送管；3、加热箱；4、初混箱；5、第一电机；6、加料斗；7、下落管；8、输送阀门；9、第二电机；10、底部支架；11、增压箱；12、模头；13、冷水箱；14、输送头；15、电加热器；16、送料腔；17、挤出扇叶；18、挤出轴；19、均混筒；20、均混叶；21、均混板；22、过流孔；23、支撑块；24、连接杆；25、导热板；26、隔热层；27、模槽；28、造型孔；29、造型块；30、第三电机；31、出料槽；32、切粒刀；33、初混腔；34、初混叶片；35、中心轴。
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。
请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，包括挤出箱1，挤出箱1的上方设置有初混箱4，挤出箱1的内部设置有送料腔16，送料腔16的内部设置有挤出轴18，且挤出轴18与挤出箱1转动连接，挤出轴18的外侧安装有均混筒19，挤出轴18的外侧沿均混筒19的两侧均安装有挤出扇叶17，且挤出扇叶17与挤出轴18焊接连接，均混筒19的外侧安装有均混板21，且均混筒19与均混板21焊接连接，均混板21的设置，可以对熔融聚乳酸料进行搅动，有利于发泡剂与熔融聚乳酸料的混合，均混板21的内部设置有过流孔22，过流孔22的设置，可以增加搅动部位熔融聚乳酸料的流动性，进一步提高混合效率，均混筒19的外侧沿均混板21的一侧安装有均混叶20，且均混叶20与均混筒19焊接连接，均混叶20的设置，可以对熔融聚乳酸料和发泡剂混合处进行多次劈分搅动，增加发泡剂与熔融聚乳酸料的接触面率，挤出轴18的一侧安装有支撑块23，且挤出轴18与支撑块23转动连接，支撑块23的上方和下方均安装有连接杆24，且连接杆24与挤出箱1焊接连接，支撑块23和连接杆24的设置，提高了挤出轴18的稳定性，挤出箱1的一侧安装有第二电机9，且挤出箱1与第二电机9通过螺栓固定连接，第二电机9与挤出轴18转动连接，挤出箱1的外侧安装有加热箱3，且挤出箱1与加热箱3通过螺栓固定连接，加热箱3的内部设置有电加热器15，加热箱3的内部安装有隔热层26，且加热箱3与隔热层26通过螺栓固定连接，隔热层26的设置，降低了热量流失，电加热器15的内侧设置有导热板25，且导热板25与挤出箱1通过螺栓固定连接，导热板25的设置，提高了热量传递效率，加热箱3的一侧设置有输送管2，输送管2的下方安装有输送头14，且输送头14插进挤出箱1的内部，输送管2外接发泡剂供应设备，且发泡剂为超临界二氧化碳。
进一步，初混箱4的内部设置有初混腔33，初混腔33的内部设置有中心轴35，且中心轴35与初混箱4转动连接，中心轴35的外侧安装有初混叶片34，且中心轴35与初混叶片34焊接连接，初混叶片34设置有三组，提高了混合能力，初混箱4的上方安装有第一电机5，且初混箱4与第一电机5通过螺栓固定连接，第一电机5与中心轴35转动连接，使第一电机5可以驱动中心轴35转动，第一电机5的一侧设置有加料斗6，且加料斗6与初混箱4通过螺栓固定连接，加料斗6的设置，便于原料添加，初混箱4的下方安装有下落管7，且初混箱4与下落管7焊接连接，下落管7的外侧安装有输送阀门8，下落管7与挤出箱1通过螺栓固定连接，输送阀门8的设置，便于调节初混箱4内原料的输出。
进一步，挤出箱1的下方安装有底部支架10，且挤出箱1与底部支架10通过螺栓固定连接，底部支架10的设置，提高了挤出箱1的稳定性，挤出箱1的一侧安装有增压箱11，且挤出箱1与增压箱11通过螺栓固定连接，增压箱11的设置，通过输出通道直径变小，从而增加挤出压力，增压箱11的一侧安装有模头12，且增压箱11与模头12通过螺栓固定连接，模头12的一侧安装有冷水箱13，且模头12与冷水箱13通过螺栓固定连接，冷水箱13的设置，便于切断的珠粒可以进行水冷，模头12的内部设置有模槽27，模槽27的一侧设置有造型块29，且造型块29与模头12焊接连接，模头12的内部沿造型块29的上方和下方均设置有造型孔28，且造型孔28与模槽27连通，两个造型孔28的设置，提高了挤出效率，造型块29的一侧设置有出料槽31，且出料槽31与造型孔28连通，出料槽31的内部设置有切粒刀32，且切粒刀32与造型块29转动连接，造型块29的内部安装有第三电机30，第三电机30与切粒刀32转动连接，使第三电机30可以驱动切粒刀32进行转动。
一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒的制备工艺，包括如下步骤：
S1：将一定份量的聚乳酸料和滑石粉分别加入初混箱4内，驱动初混叶片34进行转动，转速为1350r/min，时间为5min，使聚乳酸料和滑石粉充分混合；
S2：然后启动电加热器15，使送料腔16内温度调节到210℃，再驱动挤出轴18转动，转速为65r/min，进行预热；
S3：然后打开输送阀门8，混合后的聚乳酸料进入挤出箱1内进行熔融并输送，通过输送管2的作用，向挤出箱1内输送发泡剂；
S4：通过均混板21的转动，有利于发泡剂与熔融聚乳酸料的混合，并增加搅动部位熔融聚乳酸料的流动性，然后在多组均混叶20的转动下，进行多次劈分搅动，增加发泡剂与熔融聚乳酸料的接触面，进一步提高了混合效率，使发泡倍率达到45-60倍率，泡孔大小为5-30微米；
S5：然后发泡的聚乳酸料经增压箱11流入模头12内，再通过造型孔28挤出，驱动切粒刀32转动进行切粒，粒径为2-5mm，珠粒滚落进冷水箱13内进行水冷；
S6：然后将水冷后的珠粒放入干燥设备内进行干燥，除去表面水分，然后进行筛选质检后包装。
工作原理：使用时，将一定份量的聚乳酸料和滑石粉分别通过加料斗6加入初混箱4内，启动第一电机5，中心轴35带动初混叶片34进行转动，转速为1350r/min，时间为5min，对初混腔33内进行搅动，使聚乳酸料和滑石粉充分混合，然后启动电加热器15，进行预热，通过导热板25的作用进行温度传递，使送料腔16内温度调节到210℃，再启动第二电机9，使挤出轴18带动挤出扇叶17转动，转速为65r/min，进行预热，然后打开输送阀门8，初混箱4内混合后的聚乳酸料进入挤出箱1内进行熔融并在挤出扇叶17的转动下进行输送，通过输送管2的作用，输送头14向挤出箱1内输送发泡剂，通过均混筒19带动均混板21的转动，可以对熔融聚乳酸料进行搅动，有利于发泡剂与熔融聚乳酸料的混合，通过过流孔22的作用，可以增加搅动部位熔融聚乳酸料的流动性，进一步提高混合效率，然后在多组均混叶20的转动下，对熔融聚乳酸料和发泡剂混合处进行多次劈分搅动，增加发泡剂与熔融聚乳酸料的接触面，进一步提高了混合效率，使发泡倍率达到45-60倍率，泡孔大小为5-30微米，然后发泡的聚乳酸料经增压箱11流入模头12内，再通过造型孔28挤出，启动第三电机30，使切粒刀32转动，进行切粒，粒径为2-5mm，珠粒滚落进冷水箱13内进行水冷，然后将水冷后的珠粒放入干燥设备内进行干燥，除去表面水分，然后进行筛选质检后包装。
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。

Claims (10)

1.一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，包括挤出箱(1)，其特征在于：所述挤出箱(1)的上方设置有初混箱(4)，所述挤出箱(1)的内部设置有送料腔(16)，所述送料腔(16)的内部设置有挤出轴(18)，且挤出轴(18)与挤出箱(1)转动连接，所述挤出轴(18)的外侧安装有均混筒(19)，所述挤出轴(18)的外侧沿均混筒(19)的两侧均安装有挤出扇叶(17)，且挤出扇叶(17)与挤出轴(18)焊接连接，所述均混筒(19)的外侧安装有均混板(21)，且均混筒(19)与均混板(21)焊接连接，所述均混板(21)的内部设置有过流孔(22)，所述均混筒(19)的外侧沿均混板(21)的一侧安装有均混叶(20)，且均混叶(20)与均混筒(19)焊接连接。
2.根据权利要求1所述的一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，其特征在于：所述初混箱(4)的内部设置有初混腔(33)，所述初混腔(33)的内部设置有中心轴(35)，且中心轴(35)与初混箱(4)转动连接，所述中心轴(35)的外侧安装有初混叶片(34)，且中心轴(35)与初混叶片(34)焊接连接，所述初混箱(4)的上方安装有第一电机(5)，且初混箱(4)与第一电机(5)通过螺栓固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，其特征在于：所述第一电机(5)的一侧设置有加料斗(6)，且加料斗(6)与初混箱(4)通过螺栓固定连接，所述初混箱(4)的下方安装有下落管(7)，且初混箱(4)与下落管(7)焊接连接，所述下落管(7)的外侧安装有输送阀门(8)，所述下落管(7)与挤出箱(1)通过螺栓固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，其特征在于：所述挤出轴(18)的一侧安装有支撑块(23)，且挤出轴(18)与支撑块(23)转动连接，所述支撑块(23)的上方和下方均安装有连接杆(24)，且连接杆(24)与挤出箱(1)焊接连接，所述挤出箱(1)的一侧安装有第二电机(9)，且挤出箱(1)与第二电机(9)通过螺栓固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，其特征在于：所述挤出箱(1)的外侧安装有加热箱(3)，且挤出箱(1)与加热箱(3)通过螺栓固定连接，所述加热箱(3)的内部设置有电加热器(15)，所述加热箱(3)的内部安装有隔热层(26)，且加热箱(3)与隔热层(26)通过螺栓固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，其特征在于：所述电加热器(15)的内侧设置有导热板(25)，且导热板(25)与挤出箱(1)通过螺栓固定连接，所述加热箱(3)的一侧设置有输送管(2)，所述输送管(2)的下方安装有输送头(14)，且输送头(14)插进挤出箱(1)的内部。
7.根据权利要求1所述的一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，其特征在于：所述挤出箱(1)的下方安装有底部支架(10)，且挤出箱(1)与底部支架(10)通过螺栓固定连接，所述挤出箱(1)的一侧安装有增压箱(11)，且挤出箱(1)与增压箱(11)通过螺栓固定连接，所述增压箱(11)的一侧安装有模头(12)，且增压箱(11)与模头(12)通过螺栓固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，其特征在于：所述模头(12)的一侧安装有冷水箱(13)，且模头(12)与冷水箱(13)通过螺栓固定连接，所述模头(12)的内部设置有模槽(27)，所述模槽(27)的一侧设置有造型块(29)，且造型块(29)与模头(12)焊接连接，所述模头(12)的内部沿造型块(29)的上方和下方均设置有造型孔(28)，且造型孔(28)与模槽(27)连通。
9.根据权利要求8所述的一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒，其特征在于：所述造型块(29)的一侧设置有出料槽(31)，且出料槽(31)与造型孔(28)连通，所述出料槽(31)的内部设置有切粒刀(32)，且切粒刀(32)与造型块(29)转动连接，所述造型块(29)的内部安装有第三电机(30)。
10.一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒的制备工艺，基于权利要求1-9任意一项一种高倍率聚乳酸物理挤出发泡珠粒实现，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将一定份量的聚乳酸料和滑石粉分别加入初混箱(4)内，驱动初混叶片(34)进行转动，转速为1350r/min，时间为5min，使聚乳酸料和滑石粉充分混合；
S2：然后启动电加热器(15)，使送料腔(16)内温度调节到210℃，再驱动挤出轴(18)转动，转速为65r/min，进行预热；
S3：然后打开输送阀门(8)，混合后的聚乳酸料进入挤出箱(1)内进行熔融并输送，通过输送管(2)的作用，向挤出箱(1)内输送发泡剂；
S4：通过均混板(21)的转动，有利于发泡剂与熔融聚乳酸料的混合，并增加搅动部位熔融聚乳酸料的流动性，然后在多组均混叶(20)的转动下，进行多次劈分搅动，增加发泡剂与熔融聚乳酸料的接触面，进一步提高了混合效率，使发泡倍率达到45-60倍率，泡孔大小为5-30微米；
S5：然后发泡的聚乳酸料经增压箱(11)流入模头(12)内，再通过造型孔(28)挤出，驱动切粒刀(32)转动进行切粒，粒径为2-5mm，珠粒滚落进冷水箱(13)内进行水冷；
S6：然后将水冷后的珠粒放入干燥设备内进行干燥，除去表面水分，然后进行筛选质检后包装。
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