聚合制膜一体化生产设备的制作方法

本实用新型涉及制膜设备领域，具体地，涉及一种聚合制膜一体化生产设备。

背景技术：

中国目前农用地膜的年使用量超过150万吨，由于不可降解并且回收困难，对环境造成了严重的污染，随着《中华人民共和国土壤污染防治法》的颁布及实施，国家对于白色污染的关注快速增强，全生物降解地膜的出现及推广为农用白色污染问题的解决提供了一条新的道路。

由于目前全生物降解地膜所使用的原材料生产和地膜加工互相分开，当中存在原材料不匹配、加工方式多变、设备匹配性不强等问题，导致生产出的全生物降解地膜性能稳定性不够、生产效率低下、生产成本高昂等问题，严重限制了全生物降解地膜的大面积推广，影响了农业白色污染的解决进度。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种聚合制膜一体化生产设备。

根据本实用新型提供的聚合制膜一体化生产设备，包含聚合物合成系统、功能性母料制备装置以及制膜设备；所述制膜设备包含熔体混合容器与吹膜机；

所述聚合物合成系统通过第一输送管道分别连接至功能性母料制备装置、熔体混合容器；

所述功能性母料制备装置通过设置的第二输送管道连接至熔体混合容器；熔体混合容器通过设置的第三输送管道连接至吹膜机。

优选地，所述聚合物合成系统包含依次连接的原料罐、预聚物合成设备、聚合物合成设备、聚合产物存储罐。

优选地，所述第一输送管道上设置有计量泵、第一熔体分配器、第一增压泵以及第二增压泵；

聚合物合成系统、计量泵、第一熔体分配器依次连接后分为两条支路，其中一条支路经第一增压泵连接至功能性母料制备装置，另一条支路经第二增压泵连接至熔体混合容器。

优选地，第二输送管道上设置有水环切粒装置与烘干装置；

功能性母料制备装置、水环切粒装置、烘干装置、熔体混合容器依次连接。

优选地，所述第三输送管道上设置有第二熔体分配器与第三增压泵；

熔体混合容器、第二熔体分配器、第三增压泵、吹膜机依次连接。

优选地，存在多个吹膜机并行布置。

优选地，功能性母料制备装置配设有第一功能助剂添加装置，熔体混合容器配设有第二功能助剂添加装置。

优选地，功能性母料制备装置包含双螺杆功能性母料制备装置，熔体混合容器包含双螺杆降解材料熔体混合容器。

优选地，以下任一个或任多个位置上设置有保温层：第一输送管道、第二输送管道、第三输送管道。

优选地，还包含支撑建筑；支撑建筑中形成有沿从下到上方向依次布置的第一区域、第二区域、第三区域、第四区域；

聚合物合成系统安装在第三区域与第四区域中，功能性母料制备装置安装在第二区域中，熔体混合容器安装在第一区域中。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型实现从聚合物单体到最终全生物降解地膜的一体化制备，大大减少了熔体输送及材料和成品制备过程中能量及物质的损耗、大幅度提高生产效率、降低损耗、提高产品质量和质量的稳定性，并且大幅度降低成本。

2、本实用新型提供的设备的使用，可以稳定化的制备2～20微米厚度的全生物降解地膜，同时由于各类功能性助剂的均匀分布，可以使地膜的使用效果达到最优，大大减少了由于设备的原因而导致的产品质量问题。

3、本实用新型中各个部件可以在同一建筑物不同楼层，通过一体化布局，在20米以下的楼高完成各类装置的布置，大幅度提高生产的安全性。

4、本实用新型采用双螺杆吹膜设备，排除了由于单螺杆剪切力过小导致的螺杆打滑及输送不均匀不稳定现象，排除了单螺杆塑化效果不好而需要被动提高加工温度的问题，排除了由于单螺杆混合效果不好而不能添加过多功能性助剂等问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型提供的聚合制膜一体化生产设备的结构示意图。

图中示出：

原料罐1熔体混合容器12

预聚物合成设备2第二熔体分配器13

聚合物合成设备3第三增压泵14

聚合产物存储罐4吹膜机15

计量泵5第一功能助剂添加装置16

第一熔体分配器6第二功能助剂添加装置17

第一增压泵7第一区域100

功能性母料制备装置8第二区域200

水环切粒装置9第三区域300

烘干装置10第四区域400

第二增压泵11

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型提供的聚合制膜一体化生产设备，包含聚合物合成系统、功能性母料制备装置8以及制膜设备；所述制膜设备包含熔体混合容器12与吹膜机15；所述聚合物合成系统通过第一输送管道分别连接至功能性母料制备装置8、熔体混合容器12；所述功能性母料制备装置8通过设置的第二输送管道连接至熔体混合容器12；熔体混合容器12通过设置的第三输送管道连接至吹膜机15。

所述聚合物合成系统包含依次连接的原料罐1、预聚物合成设备2、聚合物合成设备3、聚合产物存储罐4。所述第一输送管道上设置有计量泵5、第一熔体分配器6、第一增压泵7以及第二增压泵11；聚合物合成系统、计量泵5、第一熔体分配器6依次连接后分为两条支路，其中一条支路经第一增压泵7连接至功能性母料制备装置8，另一条支路经第二增压泵11连接至熔体混合容器12。第二输送管道上设置有水环切粒装置9与烘干装置10；功能性母料制备装置8、水环切粒装置9、烘干装置10、熔体混合容器12依次连接。所述第三输送管道上设置有第二熔体分配器13与第三增压泵14；熔体混合容器12、第二熔体分配器13、第三增压泵14、吹膜机15依次连接。优选地，存在多个吹膜机15并行布置。功能性母料制备装置8配设有第一功能助剂添加装置16，熔体混合容器12配设有第二功能助剂添加装置17。功能性母料制备装置8包含双螺杆功能性母料制备装置，熔体混合容器12包含双螺杆降解材料熔体混合容器。优选地，以下任一个或任多个位置上设置有保温层：第一输送管道、第二输送管道、第三输送管道。

聚合制膜一体化生产设备还包含支撑建筑；支撑建筑中形成有沿从下到上方向依次布置的第一区域100、第二区域200、第三区域300、第四区域400；原料罐1、预聚物合成设备2、聚合物合成设备3安装在第四区域400中，聚合产物存储罐4安装在第三区域300，功能性母料制备装置8安装在第二区域200中，熔体混合容器12安装在第一区域100中。也就是说，所述支撑建筑分为多层，聚合制膜一体化生产设备的各个组成部件安装在不同的楼层上。

优选实施方式：

本实用新型所涉及的原材料聚合物为全生物降解材料，包括但不限于pbat、pla、pbst等全生物降解聚合物，同时也包括pbat-pla、pbst-pla、plga等全生物降解共聚物。利用该聚合物合成设备将石油基或者/和生物基原材料通过各种方法聚合成全生物降解高分子材料，所获得的熔体经过浓缩提升分子量后无需冷却切粒直接进入计量泵调控输送系统，省却了因制备原材料粒子而产生的大量能源及材料的损耗，同时排除了由于多次重复冷却加热而产生的全生物降解材料的降解以及结构的破坏，保证了产品的稳定性。

通过连续式聚合釜合成全生物降解材料或全生物降解共聚物之后，通过熔体分配器和计量泵精确调控输送系统对合成的熔体进行调控输送，当中主要涉及两套输送途径，一为用于功能性降解材料的制备，二为用于全生物降解地膜的制备，两套输送途径可以根据实际产能及需求量在1:8-8:1之间进行调节。采用精确控温系统控制熔体传输管道的温度，减少设备能源损耗并保证熔体质量。通过增压泵将熔体输送管道与功能母料设备及薄膜制备设备相连，保证输送进双螺杆设备的熔体具备恒定且大小均衡的压力，确认产品可以稳连续的生产。

通过增压泵及熔体输送管道进入功能母料制备区，调节双螺杆输送量与熔体管道中熔体进入量相近，计算得出助剂添加量对双螺杆中螺槽空间的占据量，通过侧加料口精确加入制备功能母料所需要的有机和无机功能性助剂。调节合适的加工温度，通过双螺杆输送进水环切粒装置及烘干装置，最终获得所需的功能性母料。

通过增压泵及熔体输送管道将另外的熔体输送至全生物降解地膜的制备装置。本实用新型采用的为双螺杆吹膜设备，排除了由于单螺杆剪切力过小导致的螺杆打滑及输送不均匀不稳定现象，排除了单螺杆塑化效果不好而需要被动提高加工温度的问题，排除了由于单螺杆混合效果不好而不能添加过多功能性助剂的问题等。与制备功能性母料的方式类似，将聚合所得的熔体通过增压泵和熔体输送管道直接输送进双螺杆设备，而后在侧进料口加入制备好的功能性母料，在后进料口精确加入地膜使用所需的抗紫外线剂、抗老化剂、抗水解剂等助剂，经过双螺杆设备的强效混合，大大减少了由于助剂混合不均导致的全生物降解地膜部分区域性能不稳定等弱点。由于本实用新型采取了聚合-吹膜一体化的生产设备，因此可以较好地控制所制备的原料品质，同时可以大幅度提升所制备全生物降解地膜的性能以及生产速度，地膜的生产速度可由目前的30-60公斤/小时大幅上升至80-120公斤/小时，大幅度提高生产效率，较少设备投入。同时减少了由于再加热产生的能量损耗及设备不稳定产生的产品原料浪费和质量不稳定。

通过双螺杆混合挤出后的熔体也可以再一次经过熔体分配器及增压泵连接多台高效吹膜机，例如可以将经过双螺杆混合加工后的功能性材料均匀的分为4条熔体输送线进入4台高效吹膜机，实现一台双螺杆挤出机-四台高效吹膜机联用设备，达到每小时生产400公斤全生物降解地膜的效果。

采用本实用新型所涉及的全套生产设备，可以稳定化的制备2～20微米厚度的全生物降解地膜，同时由于各类功能性助剂的均匀分布，可以使地膜的使用效果达到最优，大大减少了由于设备的原因而导致的产品质量问题。

值得注意的是，本实用新型要求保护的是聚合制膜一体化生产设备的各个部件之间的连接关系；减小传输损耗、提高生产效率等技术效果的获取，也是通过部件之间的合理布置与连接关系来实现的。有关生产工艺参数的控制、聚合物之间的反应原理等部分并非本实用新型要求进行保护的内容，仅仅用于说明在本实用新型提供的硬件平台上能够实现的工作过程，而且这些部分均可以通过现有技术进行实现，因此不再加以赘述。

进一步地，基于本实用新型提供的硬件平台，可以实现如下实施方式：

将对苯二甲酸、己二酸、1,1丁二醇、催化剂加入原料釜，温度升高至210℃搅拌聚合3小时后进入预聚物釜；往预聚物釜内加入乙交酯、丙交酯、催化剂，温度降低至160℃进一步聚合提高分子量及制备共聚物，转入聚合物釜；在聚合物釜内浓缩聚合提高分子量，脱除副产物，获得聚合产物，重均分子量156000。

得到的聚合产物一部分直接接出获得全生物降解材料，进行后加工、小试验或销售。

剩下的聚合产物通过计量泵及熔体分配器按2:8分别进入双螺杆功能母料制备区和双螺杆降解材料及地膜制备区，通过将有机、无机功能助剂与聚合产物在双螺杆设备中混合并造粒烘干，制备全生物降解母料。制备的全生物降解母料与聚合产物和抗紫外线机、抗水解剂等功能助剂分段加入一条双螺杆造粒设备，混合制备出全生物降解材料熔体。将熔体通过熔体分配器和增压泵均分为四条制备线，单线制膜速度为每小时90公斤。

该聚合制膜一体化生产设备分为四层，四楼聚合设备，三楼聚合产物设备，二楼功能母料制备设备和一楼全生物降解材料及地膜生产设备，总楼高18米。

制备出的全生物降解地膜厚度4.8微米，横向断裂伸长率714％，纵向断裂伸长率358％，横向断裂强度37mpa，纵向断裂强度35mpa。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。