专利名称:“淀粉基生物降解树脂及片材”成套设备系列的制作方法
技术领域：
75/150双阶生产生物降解树脂及片材设备，系生产绿色环保制品的专用设备。由于物料是以天然高分子化合物淀粉为基料，存在热敏感性强、加工工艺复杂等缺点。本设备的组合改变了普通塑料机械高温高剪切的不足之处，采用先进的PCC触摸屏自动控制程序，针对淀粉基物料的特性，缩短加工工艺流程，在“低温高剪切力”的作用下合理将物料改性、增塑制得含量60～80％的淀粉基树脂或片材，用于制造各类一次性环保型包装、餐饮具、玩具及卫生用品等。
背景技术：
地球只有一个，环保是人类共同关心的事业，塑料原料、石油化工、俞来俞短缺，塑料废弃物严重污染环境。我公司研发的成果“淀粉改性增塑助剂”，(已申请专利)对植物淀粉资源的深开发利用提供了广阔的前景，淀粉基制品的淀粉含量最高可达80％，并能生物降解，解决了白色污染的严重问题。由于淀粉基物料的低温加工特性、目前世界上采用普通塑料加工工艺路线、产量小、能耗高；制约了淀粉基树脂的发展，我公司设计的淀粉改性、75/150双阶一步法生产淀粉降解树脂及片材设备，产量比以前75型双螺杆+溶体泵挤出高出2～3倍，并一机两用(造粒或片材)，是环保机械产业的一次跨越式发展。
发明内容淀粉改性技术是助剂的合理计量使用与设备的工艺参数控制、机械物理反应等共同实现完成的创新技术；也是一门复杂的环境科学、高分子化学。生物物理及生物化学———等交叉的新领域。
“75/150双阶生产生物降解树脂及片材设备”，该套设备包括植物淀粉快速改性、75/150双阶组合、塑化、风冷模面热切粒，粉料一步法生产片材等，其特征是淀粉改性锅降压启动、导热油循环加热，出料快速冷却，螺杆长径比双螺杆L/D＝44、单螺杆150L/D＝7～12；根据淀粉基物料流动性差的特点，优化螺杆组合采用PCL或PCC+触摸屏自动控制系统，对螺筒各段温度实行电脑编程控制，缩短生产工艺路线，合理将物料“低温高剪切”，完成热塑性增容、反应性增塑，制得淀粉含量高达60～80％的淀粉基树脂或片材，该设备并且通用于滑石粉等高填充物料，其产量比淀粉基更高。
一、理论创新淀粉改性增塑助剂在淀粉基制品行业中率先实现“低温高剪切”、“粉料一步法”的工艺路线，解决了同行所采用制造塑料“高温高剪切”不利于该行业生产的技术困难，由于植物淀粉是多羟基的碳水化合物在分子间力和氢键的作用下，形成团粒结构，原淀粉不能够作为材料使用。淀粉基材料它不同于合成高分子聚脂塑料(如PP/PE等)它的加工温度从180～230度之间，经机械高温高剪切力的作用，熔溶变成“液态”，在此温度以内都可以生产出制品，然而淀粉基改性接枝的材料，它的加工温度高于180度时，其制品开始发黄、发脆；尤其是高淀粉含量；热敏感性更突出，双螺杆是非常理想的反应器，其加工温度从145～155度之间，经机械低温高剪切力的作用，充分熔溶塑化，达到热塑成型理想的效果，其物料在加工过程中，不管加工温度提升多高，但始终都是“固态”，所以它不利于“溶体泵”作业，取而代之的是双阶机(双螺杆混炼、单螺杆挤出)，因此，是该行业生产理想的工艺。
二、技术创新1，3二酰胺丁二酯聚合物，促使淀粉转化为热可塑性材料，同时淀粉与少量可降解的聚脂在改性锅内快速改性(酶化)——高分子改性、接枝，无需糊化改性，合理将物料经双螺杆混炼，单螺杆挤出，粉料一步法生产片材或风冷模面切粒，具有加工温度低、流动性能良好的特点，并且淀粉在制品中的含量达60～80％。
三、工艺创新本技术改变了“高温高剪切”在淀粉基行业生产上的工艺常规，根据淀粉的特性实现了“低温高剪切”的工艺路线，攻克了“高温高剪切”不利于淀粉基生产的技术难题，同时本技术生产淀粉基可塑性材料，一步法风冷模面切粒(无需水环切粒)，缩短了工艺，解决了淀粉基材料水环切粒，含水量大，难以加工的难题。“淀粉改性增塑助剂”抗粘连，与植物淀粉改性后转化为“热可塑性材料”，生产工艺短、加工温度低，无需“糊化处理复杂工艺”，淀粉基物料难以加T，它始终都是“固态”，所以它不利于“溶体泵”作业，取而代之的是双阶挤出机(双螺杆混炼、单螺杆挤出)，螺筒各段温度设置为平双各段130℃、130℃、135℃、146℃、146℃(强剪切区)、135℃、135℃、138℃、145℃、150℃(高剪切区)，单螺杆挤出机温度1～5段为145℃，物料经“低温高剪切”力的作用，同时实现“低温高剪切”、“粉料一步法”生产片材或“风冷模面切粒”树脂且产量大(是同类机型的2～3倍)，能耗低，并能一机二用，处于行业领先水平。
四、结构创新该设备的结构组合在淀粉基制品行业生产中属世界首创，其创新在于淀粉改性锅快速(酶化)高分子改性，依次进入平行双螺杆混炼，单螺杆挤出，一机二用、风冷模面切粒，或一步法生产片材，并同时实现多刀切幅，3台或4台双工位收卷机同时收卷，便于操作和清理螺杆，双螺杆主机与单螺杆主机之间出入料口采用活环扣连接，并且双螺杆主机下部装有滚轮和滑道，前后移动方便。
图1SM75-150型片材、风冷切来面图；A为淀粉改性锅B为75-150双阶混炼挤出机组；C为淀粉基切粒系统；D为淀粉基粉料一步法生产片材辅机系统。
其中1、淀粉改性锅320#导热油循环加热、分热、冷高低速混；2、75平行双螺杆混炼机组螺杆长径比L/D＝44；3、150单螺杆挤出机组螺杆长径比L/D＝12；4、造粒系统切粒滑道；5、切粒机头；6、切粒机组；7、第一节旋风分离器；
8、第二节旋风分离风冷振动筛；9、输送风机；10、粒料成品料仓；11、片材辅机导轨移动电机；12、三辊独立传动电机；13、三辊液压站；14、三混冷却模温机组；15、单引托架、切幅刀架、废边收卷机；16、二台双工位收卷机组；17、75平双立面图；图2SM75-150型片材、风冷切粒立面图A向为淀粉改性锅；B向为75-150风冷造粒系统；C为片材辅机系统。
其中1、双速电机；2、淀粉改性锅；3、油加热器、冷混锅；4、扶梯；5、冷混电机；6、直流电机；7、主喂料机；8、强制喂料机；9、SM75主机；10、制粒第一节旋风分离器；11、第二节旋风分离器；12、粒料成品料仓；13、风冷却振动筛；14、输送风机；15、三混压光机；16、托架、切边收卷；17、片材牵引机；18、双工位收卷机；19、双工位收卷机；
图3SM500×2/1000立升淀粉改性锅；A、立面图、B、正面图C、平面图；其中1、扶梯；2、冷混电机；3、冷混锅；4、双速电机；5、淀粉改性锅；6、油加热器；图4SM75平行双螺料杆混炼机组其中1、直流电机132KW；2、主喂料机；下部为齿轮转动箱；3、强制喂料机；上部为料桶；4、主机筒体L/D＝44；5、第二节排气口；6、150单螺杆主机；图5SM150挤出机立面图；其中1、直流电机75KW；2、传动齿轮箱；3、单螺杆筒体；4、机头液压换网器5、三辊压光机；6、导轨滑轮；7、导轨移动电机；8、强制冷确风机。
图6SM75/150挤出机平面图；其中1、排污管G
″高105；2、抽真空
高720；3、软水冷却系统；4、真空罐；进水管
″、高650；5、真空泵、进水管φ8；6、150单螺杆挤出机筒；L/D＝12；7、直流电机55KW。
图7SM1500片材生产线布置图其中1、三辊压光机；2牵引托架、切幅刀架；废边收卷；3、牵引辊；4、液压站5、移动电机；6、三辊独立传动机；7、三混冷却模温机组；8、牵引托架。
图8SM双位工位片材收卷机；其中1、双工位收卷机带托架；2、双工位收卷机；3、导轨；4、滑轮设备外形尺寸、重量(注)设备尺寸(长×宽×高)(1)、高速混合机组3000mm×2500mm×2500mm，重量8000kg(2)、SM-75混炼机组7000mm×1200mm×2500mm，重量7500kg(3)、SM-150挤出机组4000mm×1500mm×1500mm，重量4500kg(4)、造粒系统8000mm×2500mm×2800mm，重量1500kg(5)、片材成型系统8500mm×1800mm×2800mm，重量7500kg(6)、收卷系统2000mm×2500mm×2500mm，重量1200kg具体实施方式
该设备从原料投入到制品造粒、片材收卷全程电脑自动控制等，具体机械主要配制如下1、电仪控制系统PCL或PCC+触摸屏控制系统主断路开关热保护器、主交流接触器为西门子产品、其它部件为法国施耐德、LG产品等。
(1)、主机温控表为日本、西门子及LG、调速器为英国欧陆公司品牌产品，双通道，智能型；(2)、主机电源值采用液晶真彩触摸屏显示，且与主机联锁，实现过电流瞬间保护停车；(3)、熔体压力和熔体温度均采用数字显示，并与主机联锁，实现超压报警并停车保护；(4)、其他低压电器均采用国内合资厂或韩国LG名牌产品。
2、淀粉改性锅(油循环加热)500立升×2台×1000立升一套，配制功率180KW、50～60HZ、380V，总电源采用BVR铜芯95MM。
(1)、改性锅500立升，电机功率55/75KW；(2)、冷混机1000立升，电机功率15KW；(3)、油加热器采用320#导热油加垫，加热功率12KW，淀粉经该工艺化学快速改性后，依次输送平双实现物理反应过程。
3、75/150双阶机装配功率315KW、50～60HZ、380V，总电源采用BVR120MM；75平双长径比L/D＝44，电加热器加热，水环冷确，螺杆转速500转/MIN，150单螺杆长径比L/D＝7~12，电加热器加热，风冷冷却，螺杆转速60转/MIN，螺杆采用优质氮化钢氮化处理或镀镍磷，螺纹套为合金套等；为了便于操作和清理螺杆，双螺杆主机与单螺杆主机之间出、入料口采用活环扣连接，并且双螺杆主机下部装有八只滚轮和滑道，前后移动方便。
(1)、双螺杆主机螺杆直径φ71.3MM螺杆长径比L/D＝44，螺杆元件与芯轴采用渐开线花键联接，电机为Z4直流调速电机，功率132KW、螺杆转速50～500rpm，双螺杆筒体及元件采用优质氢化钢氮表面镀镍磷处理，筒体加热器为铸铝或铸铜加热器，加热功率46KW，筒体采用软水冷却，冷却水泵功率0.55KW，传动箱采用高扭矩设计，润滑系流油泵电机功率0.55KW。
(2)、单螺杆挤出机螺杆直径φ150MM，长径比L/D＝12，主电机为Z4直流调速电机，功率55KW，螺杆转速0～60rpm，筒体及元件材质为优质氮化钢表面镀镍磷处理，铜体为铸铝加热，加热功率25KW，强制风冷却，风机功率1.5KW，电动液压换网，气站功率1.5KW，机头加热器功率3.5KW。
4、特制风冷模面切粒系统切粒机电磁滑差调速，风冷却切粒，带切粒导轨，配两级旋风分离及冷却振动筛成品料仓。
(1)、热切机头铸铝电加热，功率2KW，配特殊切粒装置；(2)、风冷模面热切粒机，不锈钢切粒罩带水冷夹套，滑差电机无级调速，功率1.5KW；(3)、二套不锈钢旋风分离器冷却，送风机、文式三通、不锈钢输送风管等；(4)、风冷振动筛，不锈钢材质；(5)、成品料仓，不锈钢，容积2.5立方；不锈钢输送管道与风机。
5、模头部份模具形式；衣架式；模唇幅宽1500MM，模唇两边各有25MM活动堵料板，以便调节片材宽幅，模头调节厚度范围0.2～3MM，模头加热棒加热。
(1)、模头形式衣架式(2)、模唇幅宽1500MM(3)、模唇调节厚度范围0.3-2mm
(4)、模头加热棒总功率27kw6、三辊压光机辊筒排列方式斜三辊压光三台独立转动电机带测速控制器，辊筒长度2500MM，辊筒材料45#，辊筒硬度HRC50。表面镀铬镜面，三辊径向跳动范围小于0.01MJN；三辊线速度0-80M/MIN；水循环模温控制器流量为8T。
(1)、制品厚度0.3-2mm(2)、辊筒材料45#钢(3)、辊筒直径φ415m(4)、辊筒排列方式斜三辊压光(5)、辊面长度1500mm(6)、辊筒热处理方式表面镀硬铬(7)、辊筒硬度HRC50(8)、辊筒表面粗糙度≤Ra0.05(9)、辊筒表面镜面(10)、辊筒径向跳动范围≤0.01mm(11)、三辊线速度0-80m/min(12)、传动方式独立传动，电机功率3KW变频(13)、导辊直径φ63mm(14)、导辊长度φ1500mm(15)、变频器华为或其它(16)、密封件进口(17)、液压阀进口(18)、液压压力10Mpa(19)、模温控制器水循环、三组封闭水循环加热；水泵功率1.5KW×3；加热功率6KW；最高温度90℃。
7、托架牵引铝合金托架辊直径φ65MM，牵引辊双橡胶辊φ160MM，幅宽1500MM，三把刀切边切幅，幅宽(700MM以内×2)1400MM、片材模头幅面宽，根据用户需求，可多刀切幅、切边，废边收卷等。
(1)、托架辊铝合金辊(2)、托架辊直径φ65mm(3)、牵引辊双橡胶辊(4)、牵引辊直径φ160mm
(5)、牵引电机P＝2.2KW(6)、牵引速度0-80m/min(7)、牵引调距方式气缸气动(8)、切边幅宽1400mm(2×700m)(9)、切边刀数3把(10)、废边收卷部件电机型号YLJ112M-10 1000r/min；收卷线速度0-100m/min；8、力矩电机双工位收卷、收卷直径600MM以内，卷取线速度0～100M/MIN，并同时实现3台或4台双工位收卷机同时收卷。
(1)、卷芯直径φ76mm(2)、取卷幅宽1400(700×2)mm(3)、取卷线速度0-100m/min(4)、最大取卷直径φ600mm(5)、力矩电机YLJ112M-10-6 N＝1000r/min T＝10N·m(6)、橡胶导辊直径φ80mm(7)、导辊长度1500mm；9、该成套设备组合，一机二用，切粒模头与片材挤出机成型模头，根据用户所需材料可互换，风冷模面造粒或粉料一步法生产片材，制粒时片材附机到退接入制粒模头及切粒系统；生产片材时，更换片材挤出模头，片材附机前进即可实施“粉料一步法”生产片材；该机组造粒、片材还可分开组合使用。
图1SM75/150型改性锅、片材、风冷切粒平面总图；图2SM75/150型改性锅、片材、风冷切粒立面总图；图3SM500×2/1000立升淀粉改性锅外形图；图475平行双螺杆混炼机组立面图；图5150挤出机立面图；图6SM75/150单螺杆挤出机平面图；图7SM1500型淀粉基生物降解片材生产线布置图图8SM双工位收卷机排布图；说明书摘要附图SM1500-75/150型淀粉基生物降解材料淀粉改性锅、片材、造粒生产线布置图总
权利要求
1.该设备的组合，它包括植物淀粉改性锅，SM-75平双混炼机150单螺杆挤出机、风冷模面造粒机、斜三辊压光牵引机、双工位收卷机；其特征是植物淀粉改性机组出料后，依次自动定量上料进入75平双混炼，150单螺杆挤出造粒或片材，一机可二用、配制可分开组合A、含主机独立风冷模面切粒；B、含主机粉料一步法生产片材。
2.斜三辊压光机独立转动、牵引机、片材、模头、斜三辊压光牵引机等宽幅在1500MM以内任意定位切幅宽度，多刀任意定位切幅切边、二台或三台双工位收卷机同时收卷；
3.采用PLC或PCC+触摸屏自动控制系统。
4.75平行双螺杆L/D＝44、150单螺杆L/D＝7～12；75平行双下部设有道轨，与150单螺杆之间前后可移动；75平双出料口与150入料口连接采用活动扣连接，方便操作与清理。
专利摘要
该机组包括淀粉改性锅，75双螺杆/150单螺杆双阶组合，风冷造粒、片材模具、三辊压光牵引收卷等工艺过程一机二用。采用PCL或PCC控制系统可远程操作。其特征在(1)淀粉改性锅；(2)75平双L/D＝44，单螺杆150L/D＝7～12；(3)风冷模面切粒；(4)片材挤出模具；(5)三辊压光牵引；(6)双工位收卷；其优点是淀粉改性锅快速改性，粉料一步法生产片材；75/150双阶混炼挤出(无需溶体泵)。配备模具、三辊压光牵引等宽幅在1500mm范围内任意多刀切幅，同时多台双工位收卷，缩短加工工艺流程，采用“低温高剪切”合理将物料改性、增塑，稳定生产淀粉含量达60～80％的淀粉基树脂或片材，单机日产量是普通同类塑料机型产量的2～3倍，并通用于滑石粉等高填充料，产量更高。
文档编号B29C47/38GK1994714SQ200610091438
公开日2007年7月11日 申请日期2005年6月20日
发明者祝顺生, 祝剑 申请人:祝顺生导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan