專利名稱：一種天然纖維復合材料造粒機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種天然纖維造粒設備，特別是關于一種用于復合材料領域的天然纖
維復合材料造粒機。
背景技術：
近年來，天然纖維復合材料成為復合材料研究的一個新領域，它具備代替玻璃纖 維增強復合材料的潛力。首先，天然纖維是來自自然界的產物，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
制備復合材料同樣可以得到較高的力學性能。此外，天然纖維還具有低成本、低密度的優 點。 對于纖維增強復合材料，纖維能否均勻地分散在樹脂基體中是復合材料制備的關 鍵之一。但是，在采用天然纖維代替玻璃纖維制備復合材料時，并不能簡單地照搬玻璃纖 維增強復合材料的制備工藝，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入到螺桿內，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， 二者極性的差異導致了纖維難以充分地分散在樹脂中，從而造成復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。

發明內容
針對上述問題，本發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 纖維復合材料造粒機。 為實現上述目的，本發明采取以下技術方案一種天然纖維復合材料造粒機，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過傳輸帶串聯連接后， 最后一個所述加熱單元與一定型單元經過傳輸帶連接，所述定型單元輸出端經過傳輸帶依 次串聯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，兩所述本體的內側邊緣處對應設置有半圓形的通道，所述通道外圍間隔設置有 一個以上的加熱電棒，并設置有溫度傳感器。
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，兩所述本體的內側邊緣處對應設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，所述輸送管內設置有螺旋形凹槽，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動，所述大齒輪與一轉動軸的一端
同軸連接，所述轉動軸上與所述輸送管出口對應位置固定連接一撥動輪，與所述轉動軸對
應設置有另一根帶有撥動輪的轉動軸。 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機和自然風其中之一的冷卻方式。 本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明由于采用一個以上的 加熱單元，料桶中的天然纖維復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連接后，最后一個加熱單元與定型單元經傳輸帶串聯連 接，定型單元輸出端經過傳輸帶依次串聯連接另一加熱單元、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合條進行加熱、定型，使 得天然纖維復合條內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、本發明由于采用一控制單元對各工作單元進行控制，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，因此實現了纖維長度可控，避免 了因過長纖維纏繞螺桿而損壞設備的可能性，并能通過控制單元對各工作單元的工藝參數 進行調節，從而得到不同纖維含量比例、粗細、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，因此生產效率較高，實現了連續化生產，符合了工業化生產要求。本發明可 廣泛應用于各種天然纖維復合材料領域中進行造粒。


圖1是本發明的整體結構示意圖
圖2是本發明的加熱單元結構示意圖
圖3是本發明的定型單元結構示意圖
圖4是本發明的加捻單元結構示意圖
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。 如圖1、圖2所示，本發明包括一料桶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經過傳 輸帶串聯連接后，最后一個加熱單元2與一定型單元4通過傳輸帶串聯連接，定型單元4輸 出端經過傳輸帶依次串聯連接另一加熱單元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都設置在一機架9上，并由一控制單元控制工作。天然纖維復合條由料桶l經傳輸帶依次經 過加熱、定型、冷卻和加捻后，進入切料單元7將其切成粒狀。 如圖2所示，本發明的每個加熱單元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兩本體21的分合。在每一本體21 的內側邊緣處對應設置有半圓形的通道22，當兩本體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外圍間隔設置有一個以上的加熱電棒23，并設置有溫度傳感器 24，用于檢測通道22的溫度。 如圖3所示，本發明的定型單元4結構與加熱單元2結構基本相同，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的內側邊緣處對應設置有由兩端向中間漸縮的啞鈴形通道42，當天然纖維復 合條經過定型單元4時，由通道42的中間緊縮部位給予天然纖維復合條側向擠壓力，使天 然纖維復合條內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，本發明的加捻單元6包括一由電機驅動的小錐齒輪61，小錐齒輪61 固定套接在一輸送管62上，輸送管62內設置有螺旋形凹槽。小錐齒輪61與一大錐齒輪63 嚙合，小錐齒輪61轉動時帶動大錐齒輪63和輸送管62同時轉動。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轉動，大齒輪65與一轉動軸66的一 端同軸連接，轉動軸66上與輸送管63出口對應位置固定連接一撥動輪67。以天然纖維復 合條為對稱中心，與轉動軸66對應設置有另一根帶有撥動輪67的轉動軸(圖中未標出)， 該轉動軸由設置在轉動軸66另一端的傳動齒輪68以及中間傳動齒輪帶動其轉動，兩個撥 動輪67對應轉動，實現了對天然纖維復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采用鼓風機或者自然風實現冷卻功能。 上述實施例中，各加熱單元2設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工藝要求進行調節。本發明在喂料架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升溫到預定的 工藝溫度，并穩定一段時間后，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，迅速將料桶1中的天然纖維復合條導入喂 料架3，直接進入各加熱單元2和定型單元4，借助天然纖維復合條內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，進一步提高天然纖維復合條內低熔點纖維對天然纖維的粘接作用。經 過加熱并定型的天然纖維復合條經冷卻單元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合條加捻，并使捻度在冷卻時得到保持。最后經切料單 元7將天然纖維復合條切成所需長度的粒料。 上述各實施例僅是本發明的優選實施方式，在本技術領域內，凡是基于本發明技 術方案上的變化和改進，不應排除在本發明的保護范圍之外。
權利要求
一種天然纖維復合材料造粒機，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過傳輸帶串聯連接后，最后一個所述加熱單元與一定型單元經過傳輸帶連接，所述定型單元輸出端經過傳輸帶依次串聯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置在一機架上，由一控制單元控制工作。
2. 如權利要求1所述的一種天然纖維復合材料造粒機，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 內側邊緣處對應設置有半圓形的通道，所述通道外圍間隔設置有一個以上的加熱電棒，并 設置有溫度傳感器。
3. 如權利要求1所述的一種天然纖維復合材料造粒機，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，兩所述本體的內側邊 緣處對應設置有從兩端向中間漸縮的啞鈴形通道。
4. 如權利要求2所述的一種天然纖維復合材料造粒機，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，兩所述本體的內側邊 緣處對應設置有從兩端向中間漸縮的啞鈴形通道。
5. 如權利要求1或2或3或4所述的一種天然纖維復合材料造粒機，其特征在于所 述加捻單元包括一由電機驅動的小錐齒輪，所述小錐齒輪固定套接在一輸送管上，所述輸 送管內設置有螺旋形凹槽，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動，所述大齒輪與一轉動軸的一端同軸連接， 所述轉動軸上與所述輸送管出口對應位置固定連接一撥動輪，與所述轉動軸對應設置有另 一根帶有撥動輪的轉動軸。
6. 如權利要求1或2或3或4所述的一種天然纖維復合材料造粒機，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 卻單元采用鼓風機和自然風其中之一的冷卻方式。
7. 如權利要求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機和自 然風其中之一的冷卻方式。
全文摘要
本發明涉及一種天然纖維復合材料造粒機，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過傳輸帶串聯連接后，最后一個加熱單元與定型單元經過傳輸帶連接，定型單元輸出端經過傳輸帶依次串聯連接另一加熱單元、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置在一機架上，由一控制單元控制。本發明由于采用一個以上加熱單元和一定型單元，對天然纖維復合條進行加熱、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。本發明可廣泛應用于各種天然纖維復合材料領域中進行造粒。
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 優先權日2009年10月19日
發明者嚴自力, 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