專利名稱：一種天然纖維復(fù)合材料造粒機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然纖維造粒設(shè)備，特別是關(guān)于一種用于復(fù)合材料領(lǐng)域的天然纖
維復(fù)合材料造粒機。
背景技術(shù)：
近年來，天然纖維復(fù)合材料成為復(fù)合材料研究的一個新領(lǐng)域，它具備代替玻璃纖 維增強復(fù)合材料的潛力。首先，天然纖維是來自自然界的產(chǎn)物，可再生、降解，相對于玻璃纖 維來說是一種比玻璃纖維更環(huán)保的材料；其次，天然纖維有較高的強度，它的比強度是玻璃 纖維的50% 80%，但是天然纖維的比模量高于玻璃纖維的比模量，因此將天然纖維用于
制備復(fù)合材料同樣可以得到較高的力學(xué)性能。此外，天然纖維還具有低成本、低密度的優(yōu) 點。 對于纖維增強復(fù)合材料，纖維能否均勻地分散在樹脂基體中是復(fù)合材料制備的關(guān) 鍵之一。但是，在采用天然纖維代替玻璃纖維制備復(fù)合材料時，并不能簡單地照搬玻璃纖 維增強復(fù)合材料的制備工藝，存在的問題是首先，天然纖維用作擠出成型材料的增強材料 時，存在纖維難以加入和分散不均勻的問題，原因在于天然纖維較蓬松，用于擠出工藝時， 纖維不能順利流暢地進(jìn)入到螺桿內(nèi)，存在加料和計量的困難；其次，天然纖維極性大，而通 常用作增強材料的基體樹脂(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀等)都是非極性或者低極性的， 二者極性的差異導(dǎo)致了纖維難以充分地分散在樹脂中，從而造成復(fù)合材料中纖維多分布在 表面，極不均勻，不僅加工困難，而且也達(dá)不到增強的目的。綜上所述，由于在擠出成型材料 制備中，原料的形態(tài)多是粒料和粉料，將天然纖維加工成粒料能夠較好地解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能使天然纖維與低熔點纖維較好的粘接 在一起、并有效地解決天然纖維復(fù)合材料擠出成型時加料難和纖維在樹脂中分散難的天然 纖維復(fù)合材料造粒機。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種天然纖維復(fù)合材料造粒機，其特 征在于它包括一料桶和一個以上的加熱單元，所述料桶通過一喂料架與第一個所述加熱 單元連接，第一個所述加熱單元與其它一個以上的所述加熱單元經(jīng)過傳輸帶串聯(lián)連接后， 最后一個所述加熱單元與一定型單元經(jīng)過傳輸帶連接，所述定型單元輸出端經(jīng)過傳輸帶依 次串聯(lián)連接另一所述加熱單元、一冷卻單元、一加捻單元和一切料單元，各所述加熱單元和 定型單元的底部分別設(shè)置有一氣動裝置，所述氣動裝置包括一氣缸體和一氣缸活塞；且各 所述加熱單元、定型單元、冷卻單元、加捻單元和切料單元都設(shè)置在一機架上，由一控制單 元控制工作。 每個所述加熱單元包括兩對稱的本體，兩所述本體的底部分別連接所述氣缸體和 氣缸活塞，兩所述本體的內(nèi)側(cè)邊緣處對應(yīng)設(shè)置有半圓形的通道，所述通道外圍間隔設(shè)置有 一個以上的加熱電棒，并設(shè)置有溫度傳感器。
所述定型單元包括兩對稱本體，兩所述本體的底部分別連接所述氣缸體和氣缸活
塞，兩所述本體的內(nèi)側(cè)邊緣處對應(yīng)設(shè)置有從兩端向中間漸縮的啞鈴形通道。 所述加捻單元包括一由電機驅(qū)動的小錐齒輪，所述小錐齒輪固定套接在一輸送管
上，所述輸送管內(nèi)設(shè)置有螺旋形凹槽，所述小錐齒輪與一大錐齒輪嚙合；所述大錐齒輪與一
小齒輪同軸連接，所述小齒輪通過皮帶帶動一大齒輪轉(zhuǎn)動，所述大齒輪與一轉(zhuǎn)動軸的一端
同軸連接，所述轉(zhuǎn)動軸上與所述輸送管出口對應(yīng)位置固定連接一撥動輪，與所述轉(zhuǎn)動軸對
應(yīng)設(shè)置有另一根帶有撥動輪的轉(zhuǎn)動軸。 各所述加熱單元和定型單元的加熱采用電熱、油熱和紅外加熱其中之一的加熱方 式；所述冷卻單元采用鼓風(fēng)機和自然風(fēng)其中之一的冷卻方式。 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于采用一個以上的 加熱單元，料桶中的天然纖維復(fù)合條通過喂料架與第一個加熱單元連接，第一個加熱單元 與其它加熱單元通過傳輸帶串聯(lián)連接后，最后一個加熱單元與定型單元經(jīng)傳輸帶串聯(lián)連 接，定型單元輸出端經(jīng)過傳輸帶依次串聯(lián)連接另一加熱單元、冷卻單元、加捻單元和切料單 元，并在各加熱單元和定型單元的底部分別設(shè)置有氣動裝置，所有工作單元由一控制單元 控制。在控制單元控制下，由各加熱單元和定型單元對天然纖維復(fù)合條進(jìn)行加熱、定型，使 得天然纖維復(fù)合條內(nèi)的天然纖維與低熔點纖維接觸更緊密、更好地熔合粘接、定型，因此提 高了低熔點纖維對天然纖維的粘接作用，解決了天然纖維復(fù)合材料擠出成型時加料難和纖 維在樹脂中分散難的問題。2、本發(fā)明由于采用一控制單元對各工作單元進(jìn)行控制，在控制 單元的控制下，由切料單元將纖維粒子加工到需要的長度，因此實現(xiàn)了纖維長度可控，避免 了因過長纖維纏繞螺桿而損壞設(shè)備的可能性，并能通過控制單元對各工作單元的工藝參數(shù) 進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而得到不同纖維含量比例、粗細(xì)、緊度、捻度、長短的天然纖維粒料，滿足了不 同的加工要求。3、本發(fā)明由于采用的天然纖維造粒機可以同時完成加熱、定型、冷卻、加捻 和切粒等功能，因此生產(chǎn)效率較高，實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，符合了工業(yè)化生產(chǎn)要求。本發(fā)明可 廣泛應(yīng)用于各種天然纖維復(fù)合材料領(lǐng)域中進(jìn)行造粒。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是本發(fā)明的加熱單元結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是本發(fā)明的定型單元結(jié)構(gòu)示意圖
圖4是本發(fā)明的加捻單元結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。 如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括一料桶1和一個以上的加熱單元2，料桶1通過一喂 料架3與第一個加熱單元2連接，第一個加熱單元2與其它一個以上的加熱單元2經(jīng)過傳 輸帶串聯(lián)連接后，最后一個加熱單元2與一定型單元4通過傳輸帶串聯(lián)連接，定型單元4輸 出端經(jīng)過傳輸帶依次串聯(lián)連接另一加熱單元2、一冷卻單元5、一加捻單元6和一切料單元 7。各加熱單元2和定型單元4的底部分別設(shè)置有一氣動裝置8，氣動裝置8包括一氣缸體 81和一氣缸活塞82。且各加熱單元2、定型單元4、冷卻單元5、加捻單元6和切料單元7都設(shè)置在一機架9上，并由一控制單元控制工作。天然纖維復(fù)合條由料桶l(fā)經(jīng)傳輸帶依次經(jīng) 過加熱、定型、冷卻和加捻后，進(jìn)入切料單元7將其切成粒狀。 如圖2所示，本發(fā)明的每個加熱單元2包括兩對稱的本體21，兩本體21的底部分 別連接氣缸體81和氣缸活塞82，通過氣缸活塞運動實現(xiàn)兩本體21的分合。在每一本體21 的內(nèi)側(cè)邊緣處對應(yīng)設(shè)置有半圓形的通道22，當(dāng)兩本體21閉合時，兩通道22在中心部位形成 一完整的圓形通道。通道22外圍間隔設(shè)置有一個以上的加熱電棒23，并設(shè)置有溫度傳感器 24，用于檢測通道22的溫度。 如圖3所示，本發(fā)明的定型單元4結(jié)構(gòu)與加熱單元2結(jié)構(gòu)基本相同，也包括兩對稱 本體41，兩本體41的底部分別連接氣缸體81和氣缸活塞82。與加熱單元2不同的是，在 每一本體41的內(nèi)側(cè)邊緣處對應(yīng)設(shè)置有由兩端向中間漸縮的啞鈴形通道42，當(dāng)天然纖維復(fù) 合條經(jīng)過定型單元4時，由通道42的中間緊縮部位給予天然纖維復(fù)合條側(cè)向擠壓力，使天 然纖維復(fù)合條內(nèi)熔融的低熔點纖維與天然纖維接觸更緊密、更好地熔合粘接在一起。
如圖4所示，本發(fā)明的加捻單元6包括一由電機驅(qū)動的小錐齒輪61，小錐齒輪61 固定套接在一輸送管62上，輸送管62內(nèi)設(shè)置有螺旋形凹槽。小錐齒輪61與一大錐齒輪63 嚙合，小錐齒輪61轉(zhuǎn)動時帶動大錐齒輪63和輸送管62同時轉(zhuǎn)動。大錐齒輪63與一小齒 輪64同軸連接，小齒輪64通過皮帶帶動一大齒輪65轉(zhuǎn)動，大齒輪65與一轉(zhuǎn)動軸66的一 端同軸連接，轉(zhuǎn)動軸66上與輸送管63出口對應(yīng)位置固定連接一撥動輪67。以天然纖維復(fù) 合條為對稱中心，與轉(zhuǎn)動軸66對應(yīng)設(shè)置有另一根帶有撥動輪67的轉(zhuǎn)動軸(圖中未標(biāo)出)， 該轉(zhuǎn)動軸由設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸66另一端的傳動齒輪68以及中間傳動齒輪帶動其轉(zhuǎn)動，兩個撥 動輪67對應(yīng)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了對天然纖維復(fù)合條的撥動傳輸作用。 上述實施例中，各加熱單元2和定型單元4的加熱采用電熱、油熱或紅外加熱等加 熱方式；冷卻單元5采用鼓風(fēng)機或者自然風(fēng)實現(xiàn)冷卻功能。 上述實施例中，各加熱單元2設(shè)置的加熱溫度從第一個到最后一個加熱單元2加 熱溫度逐漸升高，定型單元4的溫度要高于其前一級加熱單元2的加熱溫度，各加熱單元2 和定型單元4的加熱溫度由控制單元根據(jù)工藝要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明在喂料架3的喂入端 與定型單元4之間，采用三個加熱單元2，其溫度由控制單元依次設(shè)置為150 20(TC之間、 230 260。C之間、260 290。C之間，定型單元4的溫度為300 390。C之間。
本發(fā)明在使用時，開啟控制單元，首先將各加熱單元2和定型單元4升溫到預(yù)定的 工藝溫度，并穩(wěn)定一段時間后，啟動冷卻單元5。由控制單元控制各氣動裝置8，使得各加熱 單元2和定型單元4各自的本體處于分開狀態(tài)，迅速將料桶1中的天然纖維復(fù)合條導(dǎo)入喂 料架3，直接進(jìn)入各加熱單元2和定型單元4，借助天然纖維復(fù)合條內(nèi)低熔點纖維的粘接和 定型作用，使低熔點纖維與天然纖維接觸更緊密、更好地熔合粘接、定型。定型后再通過另 一加熱單元2加熱，進(jìn)一步提高天然纖維復(fù)合條內(nèi)低熔點纖維對天然纖維的粘接作用。經(jīng) 過加熱并定型的天然纖維復(fù)合條經(jīng)冷卻單元5，使低熔點纖維對天然纖維的粘接被固定，同 時，加捻單元6對冷卻的天然纖維復(fù)合條加捻，并使捻度在冷卻時得到保持。最后經(jīng)切料單 元7將天然纖維復(fù)合條切成所需長度的粒料。 上述各實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，凡是基于本發(fā)明技 術(shù)方案上的變化和改進(jìn)，不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
一種天然纖維復(fù)合材料造粒機，其特征在于它包括一料桶和一個以上的加熱單元，所述料桶通過一喂料架與第一個所述加熱單元連接，第一個所述加熱單元與其它一個以上的所述加熱單元經(jīng)過傳輸帶串聯(lián)連接后，最后一個所述加熱單元與一定型單元經(jīng)過傳輸帶連接，所述定型單元輸出端經(jīng)過傳輸帶依次串聯(lián)連接另一所述加熱單元、一冷卻單元、一加捻單元和一切料單元，各所述加熱單元和定型單元的底部分別設(shè)置有一氣動裝置，所述氣動裝置包括一氣缸體和一氣缸活塞；且各所述加熱單元、定型單元、冷卻單元、加捻單元和切料單元都設(shè)置在一機架上，由一控制單元控制工作。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種天然纖維復(fù)合材料造粒機，其特征在于每個所述加熱單 元包括兩對稱的本體，兩所述本體的底部分別連接所述氣缸體和氣缸活塞，兩所述本體的 內(nèi)側(cè)邊緣處對應(yīng)設(shè)置有半圓形的通道，所述通道外圍間隔設(shè)置有一個以上的加熱電棒，并 設(shè)置有溫度傳感器。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種天然纖維復(fù)合材料造粒機，其特征在于所述定型單元包 括兩對稱本體，兩所述本體的底部分別連接所述氣缸體和氣缸活塞，兩所述本體的內(nèi)側(cè)邊 緣處對應(yīng)設(shè)置有從兩端向中間漸縮的啞鈴形通道。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種天然纖維復(fù)合材料造粒機，其特征在于所述定型單元包 括兩對稱本體，兩所述本體的底部分別連接所述氣缸體和氣缸活塞，兩所述本體的內(nèi)側(cè)邊 緣處對應(yīng)設(shè)置有從兩端向中間漸縮的啞鈴形通道。
5. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種天然纖維復(fù)合材料造粒機，其特征在于所 述加捻單元包括一由電機驅(qū)動的小錐齒輪，所述小錐齒輪固定套接在一輸送管上，所述輸 送管內(nèi)設(shè)置有螺旋形凹槽，所述小錐齒輪與一大錐齒輪嚙合；所述大錐齒輪與一小齒輪同 軸連接，所述小齒輪通過皮帶帶動一大齒輪轉(zhuǎn)動，所述大齒輪與一轉(zhuǎn)動軸的一端同軸連接， 所述轉(zhuǎn)動軸上與所述輸送管出口對應(yīng)位置固定連接一撥動輪，與所述轉(zhuǎn)動軸對應(yīng)設(shè)置有另 一根帶有撥動輪的轉(zhuǎn)動軸。
6. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種天然纖維復(fù)合材料造粒機，其特征在于各 所述加熱單元和定型單元的加熱采用電熱、油熱和紅外加熱其中之一的加熱方式；所述冷 卻單元采用鼓風(fēng)機和自然風(fēng)其中之一的冷卻方式。
7. 如權(quán)利要求5所述的一種天然纖維造粒機，其特征在于各所述加熱單元和定型單 元的加熱采用電熱、油熱和紅外加熱其中之一的加熱方式；所述冷卻單元采用鼓風(fēng)機和自 然風(fēng)其中之一的冷卻方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然纖維復(fù)合材料造粒機，它包括一料桶和一個以上的加熱單元，料桶通過一喂料架與第一個加熱單元連接，該加熱單元與其它加熱單元經(jīng)過傳輸帶串聯(lián)連接后，最后一個加熱單元與定型單元經(jīng)過傳輸帶連接，定型單元輸出端經(jīng)過傳輸帶依次串聯(lián)連接另一加熱單元、冷卻單元、加捻單元和切料單元，各加熱單元和定型單元的底部分別設(shè)置有一氣動裝置，且各加熱單元、定型單元、冷卻單元、加捻單元和切料單元都設(shè)置在一機架上，由一控制單元控制。本發(fā)明由于采用一個以上加熱單元和一定型單元，對天然纖維復(fù)合條進(jìn)行加熱、定型，提高了低熔點纖維對天然纖維的粘接作用，解決了在擠出成型時加料難和在樹脂中分散難的問題。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種天然纖維復(fù)合材料領(lǐng)域中進(jìn)行造粒。
文檔編號B29B15/08GK101698319SQ200910235528
公開日2010年4月28日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者嚴(yán)自力, 劉雪強, 張華 , 張建春, 李軍, 郝新敏, 馬天 申請人:中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所