一种热固性材料加工设备及其加工工艺的制作方法

本发明涉及热固性材料制备技术领域，具体涉及一种热固性材料加工设备及其加工工艺。

背景技术

众所周知，现有的热固性材料加工工艺一般是通过间断设置的密炼工艺、开炼工艺、冷却和固化成型工艺等进行加工生产。所需的设备包括密炼机、开炼机、挤出机等，通过这些设备一步一步的进行加工。这样的加工设备和加工工艺不仅需要较大的生产厂房和较多的人力，同时各种物料在传送转运过程中的污染也较严重；最重要的是生产流程繁琐，成本高，加工效率低，批次质量不稳定。现有技术急需一种占地小、污染少、成本低、效率高和加工质量高的热固性材料加工设备及其加工工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种占地小、污染少、成本低、效率高和加工质量高的热固性材料加工设备及其加工工艺。具体的技术方案如下：

一种热固性材料加工设备，包括电子计量称加料系统、原料混合机、填料混合机、添加剂混合机、往复式销钉螺杆挤出机和单螺杆挤出机；所述往复式销钉螺杆挤出机包括挤压混炼系统、往复传动系统、电器控制系统及温度控制系统，挤压混炼系统包括分段设置的机筒和相互配合设置在机筒内的螺杆和销钉，所述分段设置的机筒依次包括前部加料挤出段、中部加料混合段和后部加料混合段；电器控制系统包括交流调速器、接触器、断路器及连锁保护装置；温度控制系统包括冷却油、水模温机及管路；所述前部加料挤出段设有热固性材料原料入口，所述中部加料混合段上设有填料入口，所述后部加料混合段上设有添加剂入口，所述原料混合机、填料混合机、添加剂混合机通过电子计量称加料系统分别连接原料入口、填料入口和添加剂入口，所述往复式销钉螺杆挤出机挤出端与单螺杆挤出机输入端连接。

上述技术方案中，通过使用往复式销钉螺杆挤出机代替传统的密炼机和开炼机等设备可以减小占地，提高加工效率，降低污染和成本。

本发明中，所述电子计量称加料系统包括第一、第二、第三电子计量称加料设备，所述热固性材料原料入口上设有第一电子计量称加料设备，所述填料入口上设有第二电子计量称加料设备，所述添加剂入口上设有第二电子计量称加料设备，所述原料混合机、填料混合机、添加剂混合机分别连接第一、第二、第三电子计量称加料设备。

本发明中，所述第一、第二、第三电子计量称加料设备分别包括电子计量称补料仓、电子计量称和加料装置。这样的设计可以实现设备供料的智能化。

根据不同配方，电子计量秤及加料装置可设3个以上。

作为本发明的一种优选方案，所述分段设置的机筒分为依次设置的三个分段，所述前部加料挤出段包括一段，所述中部加料混合段包括二段，所述后部加料混合段包括三段；所述热固性原料入口与一段连通，所述填料入口与二段连通，所述添加剂入口与三段连通。

根据不同配方，可优化设置往复式销钉螺杆挤出机的螺杆长径比≥15。

作为本发明的进一步改进，所述分段设置的机筒外侧还设置有旋转式取样盘，所述旋转式取样盘上设置有取样槽，所述机筒的筒壁上开设有连通机筒内腔的取样口，所述旋转式取样盘与所述取样口密封配合连接，且所述旋转式取样盘旋转时其上面的取样槽可转至机筒内及机筒外。

当旋转式取样盘上的取样槽旋转至机筒内时，机筒内的混炼物料被充填到取样槽内，旋转式取样盘至机筒外时，混炼物料样品随取样槽一起带出。

优选的，所述旋转式取样盘通过步进电机带动旋转。

为了实现生产过程的在线监控，确保连续生产情况下产品质量的稳定性，在靠近所述旋转式取样盘位置设置有样品在线检测装置，在所述旋转式取样盘的取样槽转至机筒外设定的检测位置时，所述样品在线检测装置的传感器探头与所述取样槽相对准。根据检测项目的需要，可以设置相应的样品在线检测装置及传感器探头。

优选的，在靠近所述旋转式取样盘位置还设置有样品落料吹扫器，所述样品落料吹扫器包括气动吹扫管、样品收集盒，所述气动吹扫管在所述旋转式取样盘的取样槽转至机筒外设定的落料位置时与所述取样槽相对准，所述样品收集盒位于所述的旋转式取样盘的下方。每次取样检测后，旋转式取样盘旋转至落料位置，样品落料吹扫器开启，旋转式取样盘内的样品被气动吹扫管吹扫并落入下方的样品收集盒内。

一种采用上述热固性材料加工设备的热固性材料加工工艺，包括以下步骤：

一、将热固性材料原材料加入第一电子计量称加料设备；

二、将填料加入填料混合机混合后导入第二电子计量称加料设备；

三、将添加剂加入添加剂混合机混合后导入第三电子计量称加料设备；

四、将往复式销钉螺杆挤出机开启，将第一电子计量称加料设备、第二电子计量称加料设备和第三电子计量称加料设备开启；第一电子计量称加料设备根据预定值投入热固性材料原材料，热固性材料原材料在前部加料挤出段被往复式挤压并推向中部加料混合段；第二电子计量称加料设备根据预定值投入混合填料，混合填料与热固性材料原材料经往复式混炼之后推向后部加料混合段；第三电子计量称加料设备根据预定值投入混合添加剂并与中部加料混合段推出的热固性材料继续混炼；混炼完成后从往复式销钉螺杆挤出机挤出端挤出至单螺杆挤出机；

五、单螺杆挤出机将混炼后的热固性材料挤出呈片材或粒料；

六、冷却后固化成型。

作为对上述加工工艺的进一步改进，在混炼过程中采用旋转式取样盘进行取样，使用样品在线检测装置对样品进行在线检测，并根据检测结果进行混炼工艺参数的调整。

通过将热固性材料原材料、填料和添加剂按比例分段加入往复式销钉螺杆挤出机可以将密炼、开炼等间断混炼工艺变为连续混炼工艺，通过往复式销钉螺杆挤出机对物料进行剪切、取向、切割、折叠、拉伸等功能可以提高固性材料原材料、填料和添加剂的混炼效果，提高产品质量。

作为本发明的一种优选方案，所述往复式销钉螺杆挤出机螺杆转速为40-180r/min，所述单螺杆挤出机螺杆转速为20-80r/min，所述一段内温度范围为30-70℃，所述二段内温度范围为60-100℃，所述三段内温度范围为60-100℃。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的一种热固性材料加工设备及其加工工艺，通过使用往复式销钉螺杆挤出机代替传统的密炼机和开炼机等设备可以减小占地，提高加工效率，降低污染和成本；通过将热固性材料原材料、填料和添加剂按比例分段加入往复式销钉螺杆挤出机可以将密炼、开炼等间断混炼工艺变为连续混炼工艺，通过往复式销钉螺杆挤出机对物料进行剪切、取向、切割、折叠、拉伸等功能可以提高热固性材料原材料、填料和添加剂的混炼效果，提高产品质量。

第二，本发明的一种热固性材料加工设备及其加工工艺，通过设置旋转式取样盘和样品在线检测装置实现了粉末冶金材料加工的中间过程的在线监测，并根据检测结果进行混炼工艺参数的调整，从而有利于优化混炼工艺，进一步提高粉末冶金材料加工质量的稳定性。

附图说明

图1是本发明的一种热固性材料加工设备的结构示意图；

图2是在图1的一种热固性材料加工设备的基础上，在机筒外侧设置旋转式取样盘及样品在线检测装置的结构示意图。

图中：1、往复式销钉螺杆挤出机；2、原料补料仓；3、填料补料仓；4、添加剂补料仓；6、热固性材料原料入口；7、第一电子计量称加料设备；8、第二电子计量称加料设备；9、第三电子计量称加料设备；10、一段；11、二段；12、三段；13、机筒；14、单螺杆挤出机，15、填料入口，16、添加剂入口。

图中：20、机筒的外侧，21、旋转式取样盘；22、取样槽；23、步进电机，24、样品在线检测装置，25、传感器探头，26、气动吹扫管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1至2所示为本发明的一种热固性材料加工设备的实施例，包括电子计量称加料系统、原料混合机、填料混合机、添加剂混合机、往复式销钉螺杆挤出机1和单螺杆挤出机14；所述往复式销钉螺杆挤出机1包括挤压混炼系统、往复传动系统、电器控制系统及温度控制系统，挤压混炼系统包括分段设置的机筒13和相互配合设置在机筒13内的螺杆和销钉，所述分段设置的机筒13依次包括前部加料挤出段、中部加料混合段和后部加料混合段；电器控制系统包括交流调速器、接触器、断路器及连锁保护装置；温度控制系统包括冷却油、水模温机及管路；所述前部加料挤出段设有热固性材料原料入口6，所述中部加料混合段上设有填料入口15，所述后部加料混合段上设有添加剂入口16，所述原料混合机、填料混合机、添加剂混合机通过电子计量称加料系统分别连接原料入口6、填料入口15和添加剂入口16，所述往复式销钉螺杆挤出机1挤出端与单螺杆挤出机14输入端连接。

上述技术方案中，通过使用往复式销钉螺杆挤出机1代替传统的密炼机和开炼机等设备可以减小占地，提高加工效率，降低污染和成本。

本实施例中，所述电子计量称加料系统包括第一、第二、第三电子计量称加料设备7、8、9，所述热固性材料原料入口6上设有第一电子计量称加料设备7，所述填料入口15上设有第二电子计量称加料设备8，所述添加剂入口16上设有第二电子计量称加料设备9，所述原料混合机、填料混合机、添加剂混合机分别连接第一、第二、第三电子计量称加料设备7、8、9。

本实施例中，所述第一、第二、第三电子计量称加料设备7、8、9分别包括电子计量称补料仓、电子计量称和加料装置。这样的设计可以实现设备供料的智能化。

根据不同配方，电子计量秤及加料装置可设3个以上。

作为本实施例的一种优选方案，所述分段设置的机筒13分为依次设置的三个分段，所述前部加料挤出段包括一段10，所述中部加料混合段包括二段11，所述后部加料混合段包括三段12；所述热固性原料入口6与一段10连通，所述填料入口15与二段11连通，所述添加剂入口16与三段12连通。

根据不同配方，可优化设置往复式销钉螺杆挤出机1的螺杆长径比≥15。

作为本实施例的进一步改进，所述分段设置的机筒13外侧20还设置有旋转式取样盘21，所述旋转式取样盘21上设置有取样槽22，所述机筒13的筒壁上开设有连通机筒13内腔的取样口，所述旋转式取样盘21与所述取样口密封配合连接，且所述旋转式取样盘21旋转时其上面的取样槽22可转至机筒13内及机筒13外。

当旋转式取样盘21上的取样槽22旋转至机筒13内时，机筒13内的混炼物料被充填到取样槽22内，旋转式取样盘21至机筒13外时，混炼物料样品随取样槽22一起带出。

优选的，所述旋转式取样盘21通过步进电机23带动旋转。

为了实现生产过程的在线监控，确保连续生产情况下产品质量的稳定性，在靠近所述旋转式取样盘21位置设置有样品在线检测装置24，在所述旋转式取样盘21的取样槽22转至机筒13外设定的检测位置时，所述样品在线检测装置24的传感器探头25与所述取样槽22相对准。根据检测项目的需要，可以设置相应的样品在线检测装置24及传感器探头25。

优选的，在靠近所述旋转式取样盘21位置还设置有样品落料吹扫器，所述样品落料吹扫器包括气动吹扫管26、样品收集盒，所述气动吹扫管26在所述旋转式取样盘21的取样槽22转至机筒13外设定的落料位置时与所述取样槽22相对准，所述样品收集盒位于所述的旋转式取样盘21的下方。每次取样检测后，旋转式取样盘21旋转至落料位置，样品落料吹扫器开启，旋转式取样盘21内的样品被气动吹扫管26吹扫并落入下方的样品收集盒内。

实施例2：

一种采用实施例1的热固性材料加工设备的热固性材料加工工艺，包括以下步骤：

一、将热固性材料原材料加入第一电子计量称加料设备7；

二、将填料加入填料混合机混合后导入第二电子计量称加料设备8；

三、将添加剂加入添加剂混合机混合后导入第三电子计量称加料设备9；

四、将往复式销钉螺杆挤出机1开启，将第一电子计量称加料设备7、第二电子计量称加料设备8和第三电子计量称加料设备9开启；第一电子计量称加料设备7根据预定值投入热固性材料原材料，热固性材料原材料在前部加料挤出段被往复式挤压并推向中部加料混合段；第二电子计量称加料设备8根据预定值投入混合填料，混合填料与热固性材料原材料经往复式混炼之后推向后部加料混合段；第三电子计量称加料设备9根据预定值投入混合添加剂并与中部加料混合段推出的热固性材料继续混炼；混炼完成后从往复式销钉螺杆挤出机1挤出端挤出至单螺杆挤出机14；

五、单螺杆挤出机14将混炼后的热固性材料挤出呈片材或粒料；

六、冷却后固化成型。

作为对上述加工工艺的进一步改进，在混炼过程中采用旋转式取样盘21进行取样，使用样品在线检测装置24对样品进行在线检测，并根据检测结果进行混炼工艺参数的调整。

通过将热固性材料原材料、填料和添加剂按比例分段加入往复式销钉螺杆挤出机1可以将密炼、开炼等间断混炼工艺变为连续混炼工艺，通过往复式销钉螺杆挤出机1对物料进行剪切、取向、切割、折叠、拉伸等功能可以提高固性材料原材料、填料和添加剂的混炼效果，提高产品质量。

作为本发明的一种优选方案，所述往复式销钉螺杆挤出机1螺杆转速为40-180r/min，所述单螺杆挤出机14螺杆转速为20-80r/min，所述一段10内温度范围为30-70℃，所述二段11内温度范围为60-100℃，所述三段12内温度范围为60-100℃。

实施例3：

下面对热固性材料加工工艺作更详细的说明。

第一，将酚醛树脂原材料加入第一电子计量称加料设备7；

第二、将玻纤等填料加入填料补料仓3后导入第二电子计量称加料设备8；

第三、将氧化锌、硬脂酸锌、dcp(过氧化二异丙苯)等添加剂加入添加剂补料仓4后导入第三电子计量称加料设备9；

第四、将往复式销钉螺杆挤出机1开启，将第一电子计量称加料设备7、第二电子计量称加料设备8和第三电子计量称加料设备9开启；所述往复式销钉螺杆挤出机1螺杆转速为40-180r/min；各个区段和螺杆的温度通过控温设备严格控制，控制温度范围如下表

第一电子计量称加料设备7与一段10之间可以设置强制加料装置，热固性原料入口6位于一段10的上部；将酚醛树脂原材料强行加入机筒13内，在往复式销钉螺杆挤出机1的螺杆往复挤压和销钉的剪切作用下，酚醛树脂原材被破碎和挤压，同时随螺杆推向中部加料混合段；

第二电子计量称加料设备8与二段11之间可以设置喂料装置，所述喂料装置与二段11侧面连通，第二电子计量称加料设备8与喂料装置根据预定值投入混合填料，混合填料与酚醛树脂原材料经往复式混炼之后混合充分，然后被推向后部加料混合段；

第三电子计量称加料设备9与三段12之间可以设置喂料装置，所述喂料装置与三段12侧面连通，第三电子计量称加料设备9与喂料装置根据预定值投入混合添加剂并与中部加料混合段推出的酚醛树脂继续混炼；混炼完成后从复式销钉螺杆挤出机1挤出端挤出至单螺杆挤出机14；

五、单螺杆挤出机14将混炼后的混炼胶体挤出呈片材；所述单螺杆挤出机14螺杆转速为30-60r/min。

六、冷却后固化成型。

本发明所述的加工设备和加工工艺不仅限于加工酚醛树脂，同时也适用于等各种热固性材料的整体或者部分工艺，添加的填料和添加剂因其用途和要求各不相同，但工艺步骤和设备与本发明所述的设备和工艺相同。采用本发明所述的设备和工艺进行加工与传统的间断式加工相比，首先，失重计量系统分组计量热固性材料原料、玻纤、热固性材料助剂及硫化剂等连续加料，进入往复式混炼挤出机连续混炼生产，配比精确，连续混炼工艺控制稳定，自动化程度高，产品质量稳定；其次，降低劳动强度，提高生产效益；再次，减少车间污染，改善工作环境；再次，工人操作安全可靠；最后，减少工艺流程，降低设备及厂房投入，降低生产成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。