CN1415467A

CN1415467A - 全降解仿纸片材挤出成型设备

Info

Publication number: CN1415467A
Application number: CN02152058A
Authority: CN
Inventors: 王惠群
Original assignee: QIJIA MACHINERY PLANT CO Ltd SHANTOU
Current assignee: QIJIA MACHINERY PLANT CO Ltd SHANTOU
Priority date: 2002-11-23
Filing date: 2002-11-23
Publication date: 2003-05-07
Anticipated expiration: 2022-11-23
Also published as: CN1190308C; AU2003289622A1; WO2004048070A1

Abstract

一种全降解仿纸片材挤出成型设备，包括双螺杆挤出机、机头模具和压光机。单螺杆上设有由纺锤形螺纹单元逐片错开层叠成一体的混炼块，两螺杆上的混炼块的相应纺锤形螺纹单元成对配置且长轴线相互垂直。至少设有两个排气口，在排气通道内壁设有弧形导板和挡板。机头模具的内腔料流流道与水平线夹角为50°～60°。快速换网装置的滑板与受控于设有蓄能器的液压系统的油缸活塞联动。还设有容积式泵，压光机的各辊筒轴心连线与水平线的夹角为125°～135°，且设有辊筒温度、同步调节装置。具有喂料性能好，物料停留时间短，出料量均匀，挤出效率高，排气性能优，能量消耗低，压光精度高的优点，能达到高淀粉含量达70％以上的全降解仿纸材料的制备工艺要求。

Description

全降解仿纸片材挤出成型设备

技术领域本发明涉及淀粉、直链淀粉或支链淀粉或它们的衍生物或降解产物的组合物类塑性状态物质，以及含有高分子的塑性状态物质的挤出成型片材所用的设备，尤其涉及一种全降解仿纸片材挤出成型设备。

背景技术现有广泛用于包装业的塑料，不能自降解，其废弃物严重污染人类和动植物的生存环境。本申请人的在先专利02130898.5，提出了以淀粉为基料，聚丙乙烯和聚乙烯为增塑中间体，在其它助剂的共同作用下，通过物理与化学改性，制成全降解仿纸材料。该材料制备方法的最后一道工序是，将前面工序得到的所需粉料计量送入片材挤出成型设备制成片材，整个过程依序为输送混炼、剪切塑化、脱水排气、增压挤出、压光切边、冷却牵引和收卷成品。由于粉料的淀粉含量高，现有的螺杆式片材挤出机受到自身组成结构和运行机理的限制，不能适应高淀粉含量达70％以上的塑性状态物质，特别是本申请人提出的全降解仿纸材料的制备工艺中有关对淀粉进行分子结构修饰与自组复合的混炼，以及高成品率的片材挤出要求。

发明内容为弥补现有技术存在的缺陷，本发明提出一种全降解仿纸片材挤出成型设备。采用的技术方案如下：

这种全降解仿纸片材挤出成型设备，包括双螺杆挤出机、带有与机筒相连接的连接组件的机头模具、压光机、冷却组件、切边组件和牵引机，双螺杆挤出机是排气式同向旋转全啮合型双螺杆挤出机，机筒是由相应的职能段的子机筒用螺纹连接成一体的组合式机筒。

单螺杆是由阶数是排气口数加1的螺纹单元和各阶螺纹单元之间的减压排气段组合在同一轴的组合式螺杆，螺纹单元由螺纹组和混炼块以内花键形式组成，首阶螺杆单元的第一职能段是输送混炼段，第二职能段是剪切增塑段，末阶螺杆单元只有一个职能段，是递增建压段，其它各阶螺杆单元的第一职能段是塑化段，第二职能段是分流段。

排气装置设在各阶螺纹单元之间的的减压排气段，排气口的结构是直接抽气式，包括真空泵、与真空泵连接的排气管、开在螺杆减压排气段的机筒的上方的排气口，位于排气口的上方并与排气口、排气管通连的排气通道。

带有与机筒相连接的连接组件的机头模具，由机头上体、上口模及固定其在机头上体的紧固件、机头下体、下口模及固定其在机头下体的紧固件、上下口模间隙调节螺钉、阻力块及其调节螺钉，和侧挡料板组成，与机筒相连接的连接组件，包括分流板、设在分流板前面包括滑轨和在其上滑动的滑板且滑板设有两个交替使用的过滤网与分流板通道的快速换网装置、进料端呈圆锥形而与机头模具相连接的出料端由圆锥形中间过渡成矩形的静态混合器。

压光机的各个辊筒的轴心连线是一直线，各个辊筒都是带夹套型的冷却辊筒。

其特征之一是：

单螺杆上设有由六片纺锤形螺纹单元逐片错开25～35°层叠成一体的的六头混炼块，两螺杆上的六头混炼块的相应纺锤形螺纹单元成对配置，且它们的长轴线是相互垂直的。

其特征之二是：

至少设有两个排气口，在排气口的上方排气通道的内壁上设有弧形导板，在弧形导板上方对应的排气通道的内壁上设有挡板。

弧形导板的弧形，最好是与螺杆的弧形相一致，且在靠近其前端位置与螺杆之间的间隙渐进增大。

在排气时，由于弧形导板和挡板的两次挡料作用，可以减少挤出机物料的排出量，使其不易发生堵塞排气管、排气通道的现象。

其特征之三是：

机头模具的机头内腔料流流道与水平线即挤出机的螺杆轴心线的夹角为50～60°，挤出唇口挤出的成片材，正好输送至压光机的一、二辊筒中间。

其特征之四是：

快速换网装置的滑板与受控于设有能在瞬间释放大量高能油液的蓄能器且带有液压自动控制组件的液压系统的油缸活塞联动，在过滤网前最好是设有与液压系统的控制电路相连接的物料压力传感器。

由液压系统带动滑板滑动，可以实现瞬间不间断快速换网。

其特征之五是：

连接组件中还设有泵体的夹层中有电加热器且在物料的进、出口处还分别设有进、出物料压力计量检测装置的容积式泵，物料的进口与机筒的出口相连接，物料的出口与连接组件中静态混合器的进口相连接。

其特征之六是：

压光机是三个辊筒的轴心连线是一与水平线即挤出机的螺杆轴心线的夹角为125～135°的直线的三辊压光机。

其特征之七是：

压光机设有控制每个辊筒表面各点温度相一致的辊筒温度调节装置，该装置包括辊筒内的迂回循环的冷却水道以及由水温、水位控制传感器分别根据辊筒外表面的温度来控制补充冷水的控制阀门。

刚开机时，压光机的辊筒的温度很低，而进入辊筒的水的温度不能过低，在水箱内还设有加热器。

其特征之八是：

压光机设有控制分别驱动各个辊筒的伺服电机运转速度相一致的辊筒同步调节装置。各个伺服电机分别由带有线速度传感器件的可编程序控制器控制。线速度传感器件可以是带有光电眼的绝对编码器，上述的可编程序控制器可以是计算机。

这种全降解仿纸片材挤出成型设备的进一步的特征是，在牵引机的输出口处可以设有收卷机。

本发明对照现有技术的有益效果是，结构新颖，组合紧凑，一机多能，具有喂料性能好，物料停留时间短，出料量均匀，挤出效率高，排气性能优，能量消耗低，压光精度高的优点，能达到高淀粉含量达70％以上的全降解仿纸材料的制备工艺要求。

附图说明本发明有以下附图：

图1是本发明的全降解仿纸片材挤出成型设备的组成示意图；

图2是本发明的螺杆结构示意图；

图3是本发明螺杆的六头混炼块的结构示意图；

图4是本发明的排气装置的结构示意图；

图5是本发明的快速换网装置的结构示意图；

图6是本发明的容积式泵的一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式一套全降解仿纸片材挤出成型设备

该挤出成型设备，包括由加料装置1、排气装置2、挤压系统、传动系统、加热冷却系统、控制系统和安全保护系统组成的双螺杆挤出机3、带有与机筒相连接的连接组件4的衣架式机头模具5、三辊压光机6、由钢辊排列的冷却组件7、由分别设在冷却组件7钢辊两侧的切刀组成的切边组件8、由工作面镀硬铬的钢辊和在钢辊表面包覆橡胶层的橡胶辊组成的牵引机9和收卷机10。

双螺杆挤出机3是排气式同向旋转全啮合型双螺杆挤出机，机筒是由相应的职能段的子机筒用螺纹连接成一体的组合式机筒11。

单螺杆是由阶数是三的螺纹单元和各阶螺纹单元之间的减压排气段组合在同一轴的组合式螺杆12，螺纹单元由螺纹组和混炼块13以内花键形式组成，首阶螺杆的第一职能段是输送混炼段，占螺杆全长的20％，第二职能段是剪切增塑段，加上与其相连接的第一减压排气段，占螺杆全长的23％，第二阶螺杆的第一职能段是塑化段，占螺杆全长的12％，第二职能段是分流段，加上与其相连接的第二减压排气段，占螺杆全长的28％，末阶螺杆只有一个职能段，是递增建压段，占螺杆全长的17％。螺杆外直径是72毫米，长径比是48，转速是26～500转/分，无级调节，双螺杆中心距是60毫米。单螺杆上设有由六片纺锤形螺纹单元14逐片错开30°层叠成一体的的六头混炼块13，两螺杆上的六头混炼块13的相应纺锤形螺纹单元14成对配置，且它们的长轴线是相互垂直的。这种六头混炼块13能充分满足高淀粉含量达70％以上的塑性状态物质进行剪切混炼的要求。

排气装置2设在各阶螺纹单元之间的的减压排气段，排气口的结构是直接抽气式，包括真空泵、与真空泵联接的排气管19、开在螺杆排气段的机筒的上方的排气口21，位于排气口21的上方并与排气口21、排气管19通连的排气通道15。本具体实施方式设有两个排气口21，在排气口21的上方排气通道15的内壁上设有弧形导板18，在弧形导板18上方对应的排气通道内壁16上设有挡板17。弧形导板18的弧形，最好是与螺杆12的弧形相一致，且在靠近其前端20位置与螺杆12之间的间隙渐进增大。这种排气装置2有弧形导板18和挡板17实现两次挡料，在排气时，可以减少挤出机物料的排出量，使其不易发生堵塞排气管19、排气通道15的现象。

带有与机筒相连接的连接组件4的衣架式机头模具5，由机头上体、上口模及固定其在机头上体的紧固件、机头下体、下口模及固定其在机头下体的紧固件、上下口模间隙调节螺钉、阻力块及其调节螺钉，和侧挡料板组成，机头内腔料流流道与水平线即挤出机3的螺杆轴心线的夹角为55°。这种衣架式机头模具5挤出唇口挤出的成片材，正好输送至三辊压光机6的一、二辊筒中间，模口开度等于或略小于片材厚度，模口间隙为中间小，两边大，流道长度为片材厚度的20～30倍。

与机筒相连接的连接组件4，包括分流板22、设在分流板22前面包括滑轨和在其上滑动的滑板23且滑板23设有两个交替使用的过滤网24与分流板22通道的快速换网装置、进料端呈圆锥形而与衣架式机头模具5相连接的出料端由圆锥形中间过渡成矩形的静态混合器。本具体实施方式的快速换网装置的滑板23与受控于设有能在瞬间释放大量高能油液的蓄能器25且带有液压自动控制组件的液压系统的油缸26中的活塞27联动，在过滤网24前设有与液压系统的控制电路相连接的物料压力传感器。由液压系统带动滑板滑动，可以实现瞬间不间断快速换网。图5中28是电动机，29是齿轮泵，30是单向阀，31是电接点压力表，32是一电磁换向阀，33是另一电磁换向阀，34是溢流阀，35是手动球阀，36是油箱，37是液位计，38是油滤清器，39是吸油滤油器。电动机28接通电源，齿轮泵29经单向阀30向蓄能器25灌充油液，当电接点压力表31指示压力达到设定值时，系统发出电动机28断电信号，齿轮泵29随即停止工作，系统压力处于保持状态。一旦过滤网24出现物料堵塞现象，设在过滤网24前的压力传感器压力增大，当压力达到设定值时，将压力信号传送到控制电路，由控制电路控制蓄能器25在瞬间释放大量高能油液，这些高能油液通过受控处于开启位的电磁换向阀32，推动油缸26中的活塞27从A位快速移动至B位，使另一通道的过滤网24接替工作，实现快速自动换网。在电接点压力表31指示系统压力减小至设定的下限值时，系统发出电动机28通电信号，齿轮泵29随即工作，经单向阀30向已经释放大量高能油液的蓄能器25灌充油液，直至系统压力又处于保持状态。

连接组件4中还设有容积式泵，该容积式泵是由泵体40和在其内的一对在相对转动时会逐渐分开再重新互相啮合的齿轮41组成的齿轮泵。泵体40的夹层中设有加热功率为1.2千瓦的铸铝电加热器42，在塑性状态熔体的进、出口处，还分别设有进、出塑性状态熔体压力计量检测装置43、44。该容积式泵单独由一台电动机驱动，可以有效地阻止上游的流量波动和压力脉动。这种带有变容增压与计量检测功能的容积式泵，可以提高流量输出速度，减少物料在挤出机3内的剪切与驻留时间，降低挤塑温度与压力脉动，以提高挤出效率和成品质量。设有电加热器42和进、出物料压力计量检测装置43、44，可以实现快速升温和热量控制，并使物料出口压力脉动控制在1％以内。

三辊压光机6的三个辊筒的轴心连线是一与水平线即挤出机3的螺杆轴心线的夹角为135°的直线。上、中、下辊筒的直径是425毫米，中辊筒的轴线固定，上、下辊筒的轴线可以移动，三辊间距调节至等于或略小于片材厚度。这种三个辊筒布置形式，可以实现三辊压光机6的进料与衣架式机头模具5的机头内腔料流流道的出料在近距离对接，防止因片材下垂产生皱折，减少散热冷却，能适应高淀粉含量达70％以上的塑性状态物质的自然连续移动，以满足高成品率的片材挤出要求。

三辊压光机6的各个辊筒，都是带夹套型的冷却辊筒，三辊压光机6设有控制每个辊筒表面各点温度相一致的辊筒温度调节装置。该装置包括设在辊筒内迂回循环的冷却水道以及由水温、水位控制传感器分别根据辊筒外表面的温度来控制补充冷水的进水阀门。该装置能减少三辊压光机6辊筒表面各点温度差。刚开机时，三辊压光机6的辊筒的温度很低，而进入辊筒的水的温度不能过低，在水箱内还设有加热器。

三辊压光机6还设有控制分别驱动各个辊筒的伺服电机运转速度相一致的辊筒同步调节装置。各个伺服电机分别由带有线速度传感器件的可编程序控制器控制。线速度传感器件是带有光电眼的绝对编码器。

将以含量达70％以上的淀粉为基料，聚丙乙烯和聚乙烯为增塑中间体，在其它助剂的共同作用下制得的粉料，计量送入本片材挤出成型设备，依序经过输送混炼、剪切塑化、脱水排气、增压挤出、压光切边、冷却牵引和收卷成品等工序，即可制成高成品率的全降解仿纸片材。

Claims

1、一种全降解仿纸片材挤出成型设备，包括双螺杆挤出机、带有与机筒相连接的连接组件的机头模具、压光机、冷却组件、切边组件和牵引机，双螺杆挤出机是排气式同向旋转全啮合型双螺杆挤出机，单螺杆是由阶数是排气口数加1的螺纹单元和各阶螺纹单元之间的减压排气段组合在同一轴的组合式螺杆，螺纹单元由螺纹组和混炼块以内花键形式组成，首阶螺杆的第一职能段是输送混炼段，第二职能段是剪切增塑段，末阶螺杆只有一个职能段，是递增建压段，其它各阶螺杆的第一职能段是塑化段，第二职能段是分流段，其特征是单螺杆上设有由六片纺锤形螺纹单元逐片错开25～35°层叠成一体的的六头混炼块，两螺杆上的六头混炼块的相应纺锤形螺纹单元成对配置，且它们的长轴线是相互垂直的。

2、一种全降解仿纸片材挤出成型设备，包括双螺杆挤出机、带有与机筒相连接的连接组件的机头模具、压光机、冷却组件、切边组件和牵引机，双螺杆挤出机是排气式同向旋转全啮合型双螺杆挤出机，单螺杆是由阶数是排气口数加1的螺纹单元和各阶螺纹单元之间的减压排气段组合在同一轴的组合式螺杆，螺纹单元由螺纹组和混炼块以内花键形式组成，首阶螺杆的第一职能段是输送混炼段，第二职能段是剪切增塑段，末阶螺杆只有一个职能段，是递增建压段，其它各阶螺杆的第一职能段是塑化段，第二职能段是分流段，排气装置设在螺杆减压排气段，包括真空泵、与真空泵连接的排气管、开在螺杆排气段的机筒的上方的排气口，位于排气口的上方并与排气口、排气管通连的排气通道，其特征是至少设有两个排气口，在排气口的上方排气通道的内壁上设有弧形导板，在弧形导板上方对应的排气通道的内壁上设有挡板。

3、一种全降解仿纸片材挤出成型设备，包括双螺杆挤出机、带有与机筒相连接的连接组件的机头模具、压光机、冷却组件、切边组件和牵引机，机头模具由机头上体、上口模及固定其在机头上体的紧固件、机头下体、下口模及固定其在机头下体的紧固件、上下口模间隙调节螺钉、阻力块及其调节螺钉和侧挡料板组成，其特征是机头模具的机头内腔料流流道与水平线即挤出机的螺杆轴心线的夹角为50～60°。

4、一种全降解仿纸片材挤出成型设备，包括双螺杆挤出机、带有与机筒相连接的连接组件的机头模具、压光机、冷却组件、切边组件和牵引机，与机筒相连接的连接组件包括分流板、设在分流板前面并由分流板支撑将其压在机筒止口端面上且带有包括滑轨和在其上滑动的滑板，滑板设有两个交替使用的过滤网、分流板通道的快速换网装置，其特征是快速换网装置的滑板与受控于设有能在瞬间释放大量高能油液的蓄能器且带有液压自动控制组件的液压系统的油缸活塞联动。

5、一种全降解仿纸片材挤出成型设备，包括双螺杆挤出机、带有与机筒相连接的连接组件的机头模具、压光机、冷却组件、切边组件和牵引机，其特征是与机筒相连接的连接组件中还设有泵体的夹层中有电加热器且在物料的进、出口处还分别设有进、出物料压力计量检测装置的容积式泵，物料的进口与机筒的出口相连接，物料的出口与连接组件中静态混合器的进口相连接。

6、一种全降解仿纸片材挤出成型设备，包括双螺杆挤出机、带有与机筒相连接的连接组件的机头模具、压光机、冷却组件、切边组件和牵引机，压光机的各个辊筒的轴心连线是一直线，其特征是压光机是三个辊筒的轴心连线是一与水平线即挤出机的螺杆轴心线的夹角为125～135°的直线的三辊压光机。

7、一种全降解仿纸片材挤出成型设备，包括双螺杆挤出机、带有与机筒相连接的连接组件的机头模具、压光机、冷却组件、切边组件和牵引机，压光机的各个辊筒都是带夹套型的冷却辊筒，其特征是压光机设有控制每个辊筒表面各点温度相一致的辊筒温度调节装置。

8、一种全降解仿纸片材挤出成型设备，包括双螺杆挤出机、带有与机筒相连接的连接组件的机头模具、压光机、冷却组件、切边组件和牵引机，其特征是压光机设有控制分别驱动各个辊筒的伺服电机运转速度相一致的辊筒同步调节装置。

9、根据权利要求1至8中任一权利要求所述的全降解仿纸片材挤出成型设备，其特征是在牵引机的输出口处可以设有收卷机。

10、根据权利要求2所述的全降解仿纸片材挤出成型设备，其特征是弧形导板的弧形与螺杆的弧形相一致，且在靠近其前端位置与螺杆之间的间隙渐进增大。

11、根据权利要求5所述的全降解仿纸片材挤出成型设备，其特征是在过滤网前设有与液压系统的控制电路相连接的物料压力传感器。