專利名稱：“淀粉基生物降解樹脂及片材”成套設(shè)備系列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
65/120雙階生產(chǎn)生物降解樹脂及片材設(shè)備，系生產(chǎn)綠色環(huán)保制品的專用設(shè)備。由于物料是以天然高分子化合物淀粉為基料，存在熱敏感性強、加工工藝復(fù)雜等缺點。本設(shè)備的組合改變了普通塑料機械高溫高剪切的不足之處，采用先進的PCC觸摸屏自動控制程序，針對淀粉基物料的特性，縮短加工工藝流程，在“低溫高剪切力”的作用下合理將物料改性、增塑制得含量60～80％的淀粉基樹脂或片材，用于制造各類一次性環(huán)保型包裝、餐飲具、玩具及衛(wèi)生用品等。
背景技術(shù)：
地球只有一個，環(huán)保是人類共同關(guān)心的事業(yè)，塑料原料、石油化工、俞來俞短缺，塑料廢棄物嚴(yán)重污染環(huán)境。我公司研發(fā)的成果“淀粉改性增塑助劑”，(已申請專利)對植物淀粉資源的深開發(fā)利用提供了廣闊的前景，淀粉基制品的淀粉含量最高可達80％，并能生物降解，解決了白色污染的嚴(yán)重問題。由于淀粉基物料的低溫加工特性、目前世界上采用普通塑料加工工藝路線、產(chǎn)量小、能耗高；制約了淀粉基樹脂的發(fā)展，我公司設(shè)計的淀粉改性、65/120雙階一步法生產(chǎn)淀粉降解樹脂及片材設(shè)備，產(chǎn)量比以前65型雙螺桿+溶體泵擠出高出2～3倍，并一機兩用(造?；蚱?，是環(huán)保機械產(chǎn)業(yè)的一次跨越式發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
淀粉改性技術(shù)是助劑的合理計量使用與設(shè)備的工藝參數(shù)控制、機械物理反應(yīng)等共同實現(xiàn)完成的創(chuàng)新技術(shù)；也是一門復(fù)雜的環(huán)境科學(xué)、高分子化學(xué)。生物物理及生物化學(xué)———等交叉的新領(lǐng)域。
“65/120雙階生產(chǎn)生物降解樹脂及片材設(shè)備”，該套設(shè)備包括植物淀粉快速改性、65/120雙階組合、塑化、風(fēng)冷模面熱切粒，粉料一步法生產(chǎn)片材等，其特征是淀粉改性鍋降壓啟動、導(dǎo)熱油循環(huán)加熱，出料快速冷卻，螺桿長徑比雙螺桿L/D＝44、單螺桿120L/D＝7～12；根據(jù)淀粉基物料流動性差的特點，優(yōu)化螺桿組合采用PCL或PCC+觸摸屏自動控制系統(tǒng)，對螺筒各段溫度實行電腦編程控制，縮短生產(chǎn)工藝路線，合理將物料“低溫高剪切”，完成熱塑性增容、反應(yīng)性增塑，制得淀粉含量高達60～80％的淀粉基樹脂或片材，該設(shè)備并且通用于滑石粉等高填充物料，其產(chǎn)量比淀粉基更高。
一、理論創(chuàng)新淀粉改性增塑助劑在淀粉基制品行業(yè)中率先實現(xiàn)“低溫高剪切”、“粉料一步法”的工藝路線，解決了同行所采用制造塑料“高溫高剪切”不利于該行業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)困難，由于植物淀粉是多羥基的碳水化合物在分子間力和氫鍵的作用下，形成團粒結(jié)構(gòu)，原淀粉不能夠作為材料使用。淀粉基材料它不同于合成高分子聚脂塑料(如PP/PE等)它的加工溫度從180～230度之間，經(jīng)機械高溫高剪切力的作用，熔溶變成“液態(tài)”，在此溫度以內(nèi)都可以生產(chǎn)出制品，然而淀粉基改性接枝的材料，它的加工溫度高于180度時，其制品開始發(fā)黃、發(fā)脆；尤其是高淀粉含量；熱敏感性更突出，雙螺桿是非常理想的反應(yīng)器，其加工溫度從145～155度之間，經(jīng)機械低溫高剪切力的作用，充分熔溶塑化，達到熱塑成型理想的效果，其物料在加工過程中，不管加工溫度提升多高，但始終都是“固態(tài)”，所以它不利于“溶體泵”作業(yè)，取而代之的是雙階機(雙螺桿混煉、單螺桿擠出)，因此，是該行業(yè)生產(chǎn)理想的工藝。
二、技術(shù)創(chuàng)新1，3二酰胺丁二酯聚合物，促使淀粉轉(zhuǎn)化為熱可塑性材料，同時淀粉與少量可降解的聚脂在改性鍋內(nèi)快速改性(酶化)——高分子改性、接枝，無需糊化改性，合理將物料經(jīng)雙螺桿混煉，單螺桿擠出，粉料一步法生產(chǎn)片材或風(fēng)冷模面切粒，具有加工溫度低、流動性能良好的特點，并且淀粉在制品中的含量達60～80％。
三、工藝創(chuàng)新本技術(shù)改變了“高溫高剪切”在淀粉基行業(yè)生產(chǎn)上的工藝常規(guī)，根據(jù)淀粉的特性實現(xiàn)了“低溫高剪切”的工藝路線，攻克了“高溫高剪切”不利于淀粉基生產(chǎn)的技術(shù)難題，同時本技術(shù)生產(chǎn)淀粉基可塑性材料，一步法風(fēng)冷模面切粒(無需水環(huán)切粒)，縮短了工藝，解決了淀粉基材料水環(huán)切粒，含水量大，難以加工的難題?！暗矸鄹男栽鏊苤鷦笨拐尺B，與植物淀粉改性后轉(zhuǎn)化為“熱可塑性材料”，生產(chǎn)工藝短、加工溫度低，無需“糊化處理復(fù)雜工藝”，淀粉基物料難以加工，它始終都是“固態(tài)”，所以它不利于“溶體泵””作業(yè)，取而代之的是雙階擠出機(雙螺桿混煉、單螺桿擠出)，螺筒各段溫度設(shè)置為平雙各段130℃、130℃、135℃、146℃、146℃(強剪切區(qū))、135℃、135℃、138℃、145℃、150℃(高剪切區(qū))，單螺桿擠出機溫度1～5段為145℃，物料經(jīng)“低溫高剪切”力的作用，同時實現(xiàn)“低溫高剪切”、“粉料一步法”生產(chǎn)片材或“風(fēng)冷模面切?！睒渲耶a(chǎn)量大(是同類機型的2～3倍)，能耗低，并能一機二用，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。
四、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新該設(shè)備的結(jié)構(gòu)組合在淀粉基制品行業(yè)生產(chǎn)中屬世界首創(chuàng)，其創(chuàng)新在于淀粉改性鍋快速(酶化)高分子改性，依次進入平行雙螺桿混煉，單螺桿擠出，一機二用、風(fēng)冷模面切粒，或一步法生產(chǎn)片材，并同時實現(xiàn)多刀切幅，2臺或3臺雙工位收卷機同時收卷，便于操作和清理螺桿，雙螺桿主機與單螺桿主機之間出入料口采用活環(huán)扣連接，并且雙螺桿主機下部裝有滾輪和滑道，前后移動方便。


圖1SM65-120型片材、風(fēng)冷切來面圖；A為淀粉改性鍋；B為65-120雙階混煉擠出機組；C為淀粉基切粒系統(tǒng)；D為淀粉基粉料一步法生產(chǎn)片材輔機系統(tǒng)。
其中1、淀粉改性鍋320#導(dǎo)熱油循環(huán)加熱、分熱、冷高低速混；2、65平行雙螺桿混煉機組螺桿長徑比L/D＝44；3、120單螺桿擠出機組螺桿長徑比L/D＝124、造粒系統(tǒng)切?；?；5、切粒機頭；6、切粒機組；7、第一節(jié)旋風(fēng)分離器；
8、第二節(jié)旋風(fēng)分離風(fēng)冷振動篩；9、輸送風(fēng)機；10、粒料成品料倉；11、片材輔機導(dǎo)軌移動電機；12、三輥獨立傳動電機；13、三輥液壓站；14、三混冷卻模溫機組；15、單引托架、切幅刀架、廢邊收卷機；16、三臺雙工位收卷機組；17、65平雙立面圖；圖2SM65-120型片材、風(fēng)冷切粒立面圖A向為淀粉改性鍋；B向為65-120風(fēng)冷造粒系統(tǒng)；C為片材輔機系統(tǒng)。
其中1、雙速電機；2、淀粉改性鍋；3、油加熱器、冷混鍋；4、扶梯；5、冷混電機；6、直流電機；7、主喂料機；8、強制喂料機；9、SM65主機；10、制粒第一節(jié)旋風(fēng)分離器；11、第二節(jié)旋風(fēng)分離器；12、粒料成品料倉；13、風(fēng)冷卻振動篩；14、輸送風(fēng)機；15、三混壓光機；16、托架、切邊收卷；17、片材牽引機；18、雙工位收卷機；19、雙工位收卷機；
圖3SM500×1/1000立升淀粉改性鍋；A、立面圖、B、正面圖C、平面圖；其中1、扶梯2、冷混電機；3、冷混鍋；4、雙速電機；5、淀粉改性鍋；6、油加熱器；圖4SM65平行雙螺料桿混煉機組其中1、直流電機90KW；2、主喂料機；下部為齒輪轉(zhuǎn)動箱；3、強制喂料機；上部為料桶；4、主機筒體L/D＝44；5、第二節(jié)排氣口；6、120單螺桿主機；圖6SM120擠出機立面圖；其中1、直流電機75KW；2、傳動齒輪箱；3、單螺桿筒體；4、機頭液壓換網(wǎng)器5、三輥壓光機；6、導(dǎo)軌滑輪；7、導(dǎo)軌移動電機；8、強制冷確風(fēng)機。
圖6SM65/120擠出機平面圖；其中1、排污管G ″高105；2、抽真空 高720；3、軟水冷卻系統(tǒng)；4、真空罐；進水管 ″、高650；5、真空泵、進水管φ8；6、120單螺桿擠出機筒；L/D＝12；7、直流電機37KW。
圖7SM1500片材生產(chǎn)線布置圖其中1、三輥壓光機；2牽引托架、切幅刀架；廢邊收卷；3、牽引輥；4、液壓站5、移動電機；6、三輥獨立傳動機；7、三混冷卻模溫機組；8、牽引托架。
圖8SM雙位工位片材收卷機；其中1、雙工位收卷機帶托架；2、雙工位收卷機；3、導(dǎo)軌；4、滑輪設(shè)備外形尺寸、重量(注)設(shè)備尺寸(長×寬×高)(1)、高速混合機組3000mm×2500mm×2500mm，重量5000kg(2)、SM-65混煉機組7000mm×1200mm×2500mm，重量6000kg(3)、SM-120擠出機組4000mm×1500mm×1500mm，重量4500kg(4)、造粒系統(tǒng)8000mm×2500mm×2800mm，重量1500kg(5)、片材成型系統(tǒng)8500mm×1800mm×2800mm，重量8000kg(6)、收卷系統(tǒng)2000mm×2500mm×2500mm，重量1200kg
具體實施例方式該設(shè)備從原料投入到制品造粒、片材收卷全程電腦自動控制等，具體機械主要配制如下1、電儀控制系統(tǒng)PCL或PCC+觸摸屏控制系統(tǒng)主斷路開關(guān)熱保護器、主交流接觸器為西門子產(chǎn)品、其它部件為法國施耐德、LG產(chǎn)品等。
(1)、主機溫控表為日本、西門子及LG、調(diào)速器為英國歐陸公司品牌產(chǎn)品，雙通道，智能型；(2)、主機電源值采用液晶真彩觸摸屏顯示，且與主機聯(lián)鎖，實現(xiàn)過電流瞬間保護停車；(3)、熔體壓力和熔體溫度均采用數(shù)字顯示，并與主機聯(lián)鎖，實現(xiàn)超壓報警并停車保護；(4)、其他低壓電器均采用國內(nèi)合資廠或韓國LG名牌產(chǎn)品。
2、淀粉改性鍋(油循環(huán)加熱)500立升×1臺×1000立升一套，配制功率96KW、50～60HZ、380V，總電源采用BVR銅芯95MM。
(1)、改性鍋500立升，電機功率55/75KW；(2)、冷混機1000立升，電機功率15KW；(3)、油加熱器采用320#導(dǎo)熱油加墊，加熱功率6KW，淀粉經(jīng)該工藝化學(xué)快速改性后，依次輸送平雙實現(xiàn)物理反應(yīng)過程。
3、65/120雙階機裝配功率250KW、50～60HZ、380V，總電源采用BVR120MM；65平雙長徑比L/D＝44，電加熱器加熱，水環(huán)冷確，螺桿轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/MIN，120單螺桿長徑比L/D＝7~12，電加熱器加熱，風(fēng)冷冷卻，螺桿轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/MIN，螺桿采用優(yōu)質(zhì)氮化鋼氮化處理或鍍鎳磷，螺紋套為合金套等；為了便于操作和清理螺桿，雙螺桿主機與單螺桿主機之間出、入料口采用活環(huán)扣連接，并且雙螺桿主機下部裝有八只滾輪和滑道，前后移動方便。
(1)、雙螺桿主機螺桿直徑φ62MM螺桿長徑比L/D＝44，螺桿元件與芯軸采用漸開線花鍵聯(lián)接，電機為Z4直流調(diào)速電機，功率90KW、螺桿轉(zhuǎn)速50～500rpm，雙螺桿筒體及元件采用優(yōu)質(zhì)氫化鋼氮表面鍍鎳磷處理，筒體加熱器為鑄鋁或鑄銅加熱器，加熱功率37KW，筒體采用軟水冷卻，冷卻水泵功率0.55KW，傳動箱采用高扭矩設(shè)計，潤滑系流油泵電機功率0.55KW。
(2)、單螺桿擠出機螺桿直徑φ120MM，長徑比L/D＝12，主電機為Z4直流調(diào)速電機，功率37KW，螺桿轉(zhuǎn)速0～60rpm，筒體及元件材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)氮化鋼表面鍍鎳磷處理，銅體為鑄鋁加熱，加熱功率25KW，強制風(fēng)冷卻，風(fēng)機功率1.5KW，電動液壓換網(wǎng)，氣站功率1.5KW，機頭加熱器功率3.5KW。
4、特制風(fēng)冷模面切粒系統(tǒng)切粒機電磁滑差調(diào)速，風(fēng)冷卻切粒，帶切粒導(dǎo)軌，配兩級旋風(fēng)分離及冷卻振動篩成品料倉。
(1)、熱切機頭鑄鋁電加熱，功率2KW，配特殊切粒裝置；(2)、風(fēng)冷模面熱切粒機，不銹鋼切粒罩帶水冷夾套，滑差電機無級調(diào)速，功率1.5KW；(3)、二套不銹鋼旋風(fēng)分離器冷卻，送風(fēng)機、文式三通、不銹鋼輸送風(fēng)管等；(4)、風(fēng)冷振動篩，不銹鋼材質(zhì)；(5)、成品料倉，不銹鋼，容積2.5立方；不銹鋼輸送管道與風(fēng)機。
5、模頭部份模具形式；衣架式；模唇幅寬1500MM，模唇兩邊各有25MM活動堵料板，以便調(diào)節(jié)片材寬幅，模頭調(diào)節(jié)厚度范圍0.2～3MM，模頭加熱棒加熱。
(1)、模頭形式衣架式(2)、模唇幅寬1500MM(3)、模唇調(diào)節(jié)厚度范圍0.3-2mm
(4)、模頭加熱棒總功率27kw6、三輥壓光機輥筒排列方式斜三輥壓光三臺獨立轉(zhuǎn)動電機帶測速控制器，輥筒長度2500MM，輥筒材料45#，輥筒硬度HRC50。表面鍍鉻鏡面，三輥徑向跳動范圍小于0.01MJN；三輥線速度0-80M/MIN；水循環(huán)模溫控制器流量為8T。
(1)、制品厚度0.3-2mm(2)、輥筒材料45#鋼(3)、輥筒直徑φ415mm(4)、輥筒排列方式斜三輥壓光(5)、輥面長度1500mm(6)、輥筒熱處理方式表面鍍硬鉻(7)、輥筒硬度HRC50(8)、輥筒表面粗糙度≤Ra0.05(9)、輥筒表面鏡面(10)、輥筒徑向跳動范圍≤0.01mm(11)、三輥線速度0-80m/min(12)、傳動方式獨立傳動，電機功率3KW變頻(13)、導(dǎo)輥直徑φ63mm(14)、導(dǎo)輥長度φ1500mm(15)、變頻器華為或其它(16)、密封件進口(17)、液壓閥進口(18)、液壓壓力10Mpa(19)、模溫控制器水循環(huán)、三組封閉水循環(huán)加熱水泵功率1.5KW×3；加熱功率6KW；最高溫度90℃。
7、托架牽引鋁合金托架輥直徑φ65MM，牽引輥雙橡膠輥φ160MM，幅寬2500MM，五把刀切邊切幅，幅寬(700MM以內(nèi)×2)1400MM、片材模頭幅面寬，根據(jù)用戶需求，可多刀切幅、切邊，廢邊收卷等。
(1)、托架輥鋁合金輥(2)、托架輥直徑φ65mm(3)、牽引輥雙橡膠輥(4)、牽引輥直徑φ160mm
(5)、牽引電機P＝2.2KW(6)、牽引速度0-80m/min(7)、牽引調(diào)距方式氣缸氣動(8)、切邊幅寬1400mm(2×700mm)(9)、切邊刀數(shù)3把(10)、廢邊收卷部件電機型號YLJ112M-10 1000r/min；收卷線速度0-100m/min8、力矩電機雙工位收卷、收卷直徑600MM以內(nèi)，卷取線速度0～100M/MIN，并同時實現(xiàn)3臺或4臺雙工位收卷機同時收卷。
(1)、卷芯直徑φ76mm(2)、取卷幅寬1400(700×2)mm(3)、取卷線速度0-100m/min(4)、最大取卷直徑φ600mm(5)、力矩電機YLJ112M-10-6 N＝1000r/min T＝10N·m(6)、橡膠導(dǎo)輥直徑φ80mm(7)、導(dǎo)輥長度1500mm；9、該成套設(shè)備組合，一機二用，切粒模頭與片材擠出機成型模頭，根據(jù)用戶所需材料可互換，風(fēng)冷模面造粒或粉料一步法生產(chǎn)片材，制粒時片材附機到退接入制粒模頭及切粒系統(tǒng)；生產(chǎn)片材時，更換片材擠出模頭，片材附機前進即可實施“粉料一步法”生產(chǎn)片材；該機組造粒、片材還可分開組合使用。圖1SM65/120型改性鍋、片材、風(fēng)冷切粒平面總圖；圖2SM65/120型改性鍋、片材、風(fēng)冷切粒立面總圖；圖3SM500×1/1000立升淀粉改性鍋外形圖；圖465平行雙螺桿混煉機組立面圖；圖5120擠出機立面圖；圖6SM65/120單螺桿擠出機平面圖；圖7SM2500型淀粉基生物降解片材生產(chǎn)線布置8SM雙工位收卷機排布圖；說明書摘要附圖SM2500-65/120型淀粉基生物降解材料淀粉改性鍋、片材、造粒生產(chǎn)線布置圖總權(quán)利要求
1.該設(shè)備的組合，它包括植物淀粉改性鍋，SM-65平雙混煉機120單螺桿擠出機、風(fēng)冷模面造粒機、斜三輥壓光牽引機、雙工位收卷機；其特征是植物淀粉改性機組出料后，依次自動定量上料進入65平雙混煉，120單螺桿擠出造?；蚱?，一機可二用、配制可分開組合A、含主機獨立風(fēng)冷模面切粒；B、含主機粉料一步法生產(chǎn)片材。
2.斜三輥壓光機獨立轉(zhuǎn)動、牽引機、片材、模頭、斜三輥壓光牽引機等寬幅在1500mm以內(nèi)任意定位切幅寬度，多刀任意定位切幅切邊、一臺或二臺雙工位收卷機同時收卷；
3.采用PLC或PCC+觸摸屏自動控制系統(tǒng)。
4.65平行雙螺桿L/D＝44、120單螺桿L/D＝7～12；65平行雙下部設(shè)有道軌，與120單螺桿之間前后可移動；65平雙出料口與120入料口連接采用活動扣連接，方便操作與清理。
全文摘要
該機組包括淀粉改性鍋，65雙螺桿/120單螺桿雙階組合，風(fēng)冷造粒、片材模具、三輥壓光牽引收卷等工藝過程一機二用。采用PCL或PCC控制系統(tǒng)可遠程操作。其特征在(1)淀粉改性鍋；(2)65平雙L/D＝44，單螺桿120L/D＝7～12；(3)風(fēng)冷模面切粒；(4)片材擠出模具；(5)三輥壓光牽引；(6)雙工位收卷；其優(yōu)點是淀粉改性鍋快速改性，粉料一步法生產(chǎn)片材；65/120雙階混煉擠出(無需溶體泵)。配備模具、三輥壓光牽引等寬幅在1500mm范圍內(nèi)任意多刀切幅，同時多臺雙工位收卷，縮短加工工藝流程，采用“低溫高剪切”合理將物料改性、增塑，穩(wěn)定生產(chǎn)淀粉含量達60～80％的淀粉基樹脂或片材，單機日產(chǎn)量是普通同類塑料機型產(chǎn)量的2～3倍，并通用于滑石粉等高填充料，產(chǎn)量更高。
文檔編號B29C47/38GK1994715SQ200610091439
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者祝順生, 祝劍 申請人:祝順生