压塑成型装置及压塑成型方法与流程

本发明涉及压塑成型技术领域，特别是涉及一种压塑成型装置及压塑成型方法。

背景技术：

高分子材料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等的颗粒料在压塑成型过程中一般要经过高温熔融和冷却重结晶两个步骤，以形成特定结构的产品。但是，传统的压塑成型装置在使用过程中，需要手动将熔融的高分子材料从加热面板移动至冷却面板上，这不仅会降低加工效率，而且熔融的高分子材料在移动过程中会有一段时间的受热不均匀，导致重结晶不均匀，会对所得到的压塑成型产品的各项性能指标产生不利的影响。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种压塑成型装置及压塑成型方法，该压塑成型装置及压塑成型方法能提高高分子材料的加工效率，且高分子材料在加工过程中受热均匀，能均匀结晶，得到的压塑成型产品的合格率较高。

一种压塑成型装置，包括：

恒温箱；

第一压板，设于所述恒温箱内；

第二压板，设于所述恒温箱内，所述第二压板与所述第一压板相对设置；

驱动机构，用于驱动所述第一压板向靠近或远离所述第二压板的方向移动；

加热组件，用于加热所述恒温箱内的空气；

冷却组件，用于冷却所述恒温箱内的空气；及

控制器，与所述驱动机构、所述加热组件及所述冷却组件均电性连接，所述控制器用于控制所述驱动机构、所述加热组件和所述冷却组件的运行。

该压塑成型装置使用时，将一定量的高分子颗粒料加入预制好的口模中，放入恒温箱内且位于第二压板靠近第一压板的一侧。继而控制器控制加热组件加热恒温箱内的空气至第一预设温度值，使口模中的高分子材料熔融。接着控制器控制驱动机构，使驱动机构驱动第一压板向靠近第一压板的方向移动，使得位于第一压板和第二压板之间的高分子材料受到挤压而变形，以得到特定形状结构的高分子熔融物。最后，控制器控制冷却组件冷却恒温箱内的空气，使得高分子熔融物重结晶，形成具有特定形状结构的压塑产品。上述压塑成型装置进行压塑过程中，高分子材料始终位于第一压板和第二压板之间，无需移动，不仅提高了压塑成型的加工速率，还使得高分子材料在加工过程中温度变化均匀，能均匀结晶，得到的压塑成型产品的各项性能指标较为稳定，合格率较高。另外，由于高分子材料的熔点较高，使用该压塑成型装置能避免手动转移熔融的高分子材料过程中的烫伤等意外事故，保障工作人员的人身安全。而且，由于控制器能控制冷却组件和加热组件的运行，控制器能实现压塑成型过程的升温状态和降温状态的可控，能有效提高高分子材料的熔融和重结晶均匀度，得到的压塑成型产品的合格率较高。

在其中一个实施例中，所述第一压板位于所述第二压板的上方。

在其中一个实施例中，所述加热组件包括加热件和排风扇，所述加热件设于所述恒温箱外，所述恒温箱上设有进风口，所述排风扇与所述进风口相对设置且用于将经过加热件加热的空气经进风口吹入恒温箱内。

在其中一个实施例中，所述冷却组件包括进气管，所述恒温箱上设有进气口，所述进气管的一端与所述进气口连通，所述进气管的另一端与冷却气源连通。

在其中一个实施例中，所述冷却组件还包括设于所述进气管上的进气阀和流量计，所述流量计用于测量进气管内的冷却气体的流量，所述进气阀和所述流量计均与所述控制器电性连接，所述控制器根据所述流量计的检测结果控制所述进气阀的开度。

在其中一个实施例中，所述压塑成型装置还包括连接杆，所述连接杆的一端与所述第一压板连接，所述连接杆的另一端与所述驱动机构的输出端连接。

在其中一个实施例中，所述压塑成型装置还包括与所述控制器电性连接的温度传感器，所述温度传感器用于检测所述恒温箱内的温度，所述控制器根据所述温度传感器的检测结果控制加热组件和冷却组件的运行。

在其中一个实施例中，所述压塑成型装置还包括与所述控制器电性连接的压力传感器，所述压力传感器用于检测第一压板和第二压板之间压力，所述控制器根据所述压力传感器的检测结果控制驱动机构的运行。

本发明一实施例还提出一种压塑成型方法，包括以下步骤：

使加热组件将恒温箱内的空气加热至第一预设温度；

使驱动机构驱动第一压板向靠近第二压板的方向移动至第一压板和第二压板间的压力达到预设压力；及

使冷却组件将恒温箱内的空气冷却至第二预设温度。

上述压塑成型方法中，将一定量的高分子颗粒料加入预制好的口模中，放入恒温箱内且位于第二压板靠近第一压板的一侧。继而控制器控制加热组件加热恒温箱内的空气至第一预设温度值，使口模中的高分子颗粒料熔融。接着控制器控制驱动机构，使驱动机构驱动第一压板向靠近第一压板的方向移动，使得位于第一压板和第二压板之间的高分子材料受到挤压而变形，以得到特定形状结构的高分子熔融物。最后，控制器控制冷却组件冷却恒温箱内的空气，使得高分子熔融物重结晶，形成具有特定形状结构的压塑产品。上述压塑成型装置进行压塑过程中，高分子材料始终位于第一压板和第二压板之间，无需移动，不仅提高了压塑成型的加工速率，还使得高分子材料在加工过程中温度变化均匀，能均匀结晶，得到的压塑成型产品的各项性能指标较为稳定，合格率较高。另外，由于高分子材料的熔点较高，使用该压塑成型装置能避免手动转移熔融的高分子材料过程中的烫伤等意外事故，保障工作人员的人身安全。而且，由于控制器能控制冷却组件和加热组件的运行，控制器能实现压塑成型过程的升温状态和降温状态的可控，能有效提高高分子材料的熔融和重结晶均匀度，得到的压塑成型产品的合格率较高。

在其中一个实施例中，所述使加热组件将恒温箱内的空气加热至第一预设温度的步骤，具体包括以下步骤：

使加热组件以预设升温速率将恒温箱内的空气加热至第一预设温度；

所述使冷却组件将恒温箱内的空气冷却至第二预设温度的步骤，具体还包括以下步骤：

使冷却组件以预设降温速率将恒温箱内的空气冷却至第二预设温度。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的压塑成型装置的示意图；

图2为本发明一实施例所述的压塑成型方法的示意图。

附图标记说明

10、压塑成型装置，100、恒温箱，210、第一压板，220、第二压板，300、驱动机构，400、加热组件，410、加热件，420、排风扇，500、冷却组件，510、进气管，520、进气阀，530、流量计，600、控制器，710、连接杆，720、支撑杆，810、温度传感器，820、压力传感器，20、冷却气源。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明一实施例提出一种压塑成型装置10，包括恒温箱100、第一压板210、第二压板220、驱动机构300、加热组件400、冷却组件500和控制器600。该压塑成型装置10能提高分子材料的加工效率，高分子材料在加工过程中受热均匀，且升温过程和降温过程可控，能有效提高高分子材料的熔融和重结晶均匀度，得到的压塑成型产品的合格率较高。

具体地，第一压板210和第二压板220均设于恒温箱100内，第二压板220与第一压板210相对设置。本实施例中，第一压板210位于第二压板220的上方。使用时，容纳有高分子颗粒料的口模可直接放置于第二压板220上，第一压板210向下压即可使熔融后的高分子颗粒料受压变形。当然，在其他实施例中，第一压板210可位于第二压板220的左侧、右侧或下方，第二压板220上设有用于固定高分子颗粒料的固定结构(如绑带或搭扣等)，容纳有高分子颗粒料的口模通过固定结构固定于第二压板220上第一压板210向靠近第二压板220的方向移动即可使熔融后的高分子颗粒料受压变形。

具体地，驱动机构300用于驱动第一压板210向靠近或远离第二压板220的方向移动。进一步地，压塑成型装置10还包括连接杆710，连接杆710的一端与第一压板210背向第二压板220的一面连接，连接杆710的另一端与驱动机构300的输出端连接。该设置便于驱动机构300驱动第一压板210向靠近或远离第二压板220的方向移动。可选地，驱动机构300可为电机、油缸或气缸。本实施例中，驱动机构300为步进电机，步进电机具有体积小、重量轻且驱动精度高等优点。

进一步地，压塑成型装置10还包括支撑杆720，支撑杆720的一端固定于恒温箱100的内壁上，支撑杆720的另一端与第二压板220背向第一压板210的一面连接。该设置使得第二压板220不与恒温箱100的内壁直接接触，减小恒温箱100的壁面温度对第二压板220的温度变化产生影响，使第二压板220上的高分子材料均匀受热或冷却。

具体地，加热组件400用于加热恒温箱100内的空气。本实施例中，加热组件400包括加热件410和排风扇420，加热件410设于恒温箱100外，恒温箱100上设有进风口，排风扇420与进风口相对设置且用于将经过加热件410加热的空气经进风口吹入恒温箱100内。通过排风扇420将经过加热件410加热的空气吹入恒温箱100内，可使整个恒温箱100内的温度变化更加均匀，有利于高分子材料的熔融更加均匀，有利于提高后续形成产品的性能稳定性。而且，将加热件410放置于恒温箱100外，使得加热件410无需占用恒温箱100内的空间，从而有利于缩小恒温箱100的体积，减少制造成本。另外，将加热件410放置于恒温箱100外还可以防止由于局部过热而对恒温箱100内的零部件造成损坏。当然，在其他实施例中，加热件410也可设置于恒温箱100内。可选地，加热件410为电阻丝，电阻丝具有加热快且成本低等优点。当然，加热件410也可以为热电偶、陶瓷发热片或其他加热件410。

具体地，冷却组件500用于冷却恒温箱100内的空气。进一步地，冷却组件500包括进气管510，恒温箱100上设有进气口，进气管510的一端与进气口连通，进气管510的另一端与冷却气源20连通。通过向恒温箱100内通入冷却气体以降低恒温箱100内的温度，实现高分子材料的重结晶，相对于传统的自然冷却方式或循环水冷却方式，温度降低更加均匀且冷却速率快，同时方便通过控制冷却气体的流速来控制冷却速率，从而有利于控制成型后的产品的拉伸、弯曲及冲击等各项理化性能。可选地，冷却气源20为液氮瓶或液氦瓶。本实施例中，冷却气源20为液氮瓶。采用氮气作为冷却气体，具有原料易得、成本低廉且冷却速率快等优点。

进一步地，冷却组件500还包括设于进气管510上的进气阀520和流量计530，流量计530用于测量进气管510内的冷却气体的流量，进气阀520和流量计530均与控制器600电性连接(电性连接为有线连接或无线通讯连接等)，控制器600根据流量计530的检测结果控制进气阀520的开度。该设置便于控制器600实时监控进气管510内的冷却气体的流量，并根据所需的冷却温度和冷却速率合理调节进气管510内的冷却气体的流量，从而实现对高分子材料的重结晶过程的精确控制。由于高分子材料重结晶的速率的快慢，直接影响到成型后材料的拉伸、弯曲及冲击等各项物理性能，且现有的材料压塑成型标准如iso1872-2(塑料-聚乙烯(pe)模塑和挤塑材料-第2部分:试样制备和性能测定)等都明确要求要严格控制压塑成型过程中的升、降温速率，因此实现压塑成型过程的降温速率可控，能有效提高高分子材料的熔融和重结晶均匀度，使得到的压塑成型产品的合格率较高。

控制器600与驱动机构300、加热组件400及冷却组件500均电性连接，控制器600用于控制驱动机构300、加热组件400和冷却组件500的运行。可选地，控制器600可以是plc或具有控制板卡的工控机等。

进一步地，压塑成型装置10还包括与控制器600电性连接的温度传感器810，温度传感器810用于检测恒温箱100内的温度，控制器600根据温度传感器810的检测结果控制加热组件400和冷却组件500的运行。该设置便于控制器600实时监控恒温箱100内的温度，并根据所需的升温或降温情况控制加热组件400和冷却组件500的运行，从而使得高分子材料能严格按照相关标准(如iso1872-2《塑料-聚乙烯(pe)模塑和挤塑材料-第2部分:试样制备和性能测定》等)进行熔融和重结晶。

具体地，在高分子材料加热熔融过程中，控制器600能实时获取温度传感器810所检测到的恒温箱100内的温度值，并根据实时获得的温度值计算恒温箱100内的升温速率，若该升温速率大于预设升温速率，则控制器600降低加热组件400的加热功率；若该升温速率小于预设升温速率，则控制器600增大加热组件400的加热功率。在高分子材料的重结晶过程中，控制器600能实时获取温度传感器810所检测到的恒温箱100内的温度值，并根据实时获得的温度值计算恒温箱100内的降温速率，若该降温速率大于预设降温速率，则控制器600减小进气阀520的开度，即减小进气管510中冷却气体的流量；若该降温速率大于预设升温速率，则控制器600增大进气阀520的开度，即增大进气管510中冷却气体的流量。该设置能实现压塑成型过程的升温速率和降温速率可控。由于高分子材料熔融及结晶的速率的快慢，直接影响到成型后材料的拉伸、弯曲及冲击等各项物理性能，且现有的材料压塑成型标准如iso1872-2(塑料-聚乙烯(pe)模塑和挤塑材料-第2部分:试样制备和性能测定)等都明确要求要严格控制压塑成型过程中的升温速率和降温速率，因此实现压塑成型过程的升温速率和降温速率可控，能有效提高高分子材料的熔融和重结晶均匀度，使得到的压塑成型产品的合格率较高。

进一步地，压塑成型装置10还包括与控制器600电性连接的压力传感器820，压力传感器820用于检测第一压板210和第二压板220之间压力，控制器600根据压力传感器820的检测结果控制驱动机构300的运行。该设置便于控制器600实时控制第一压板210和第二压板220之间的压力，即高分子材料所受到的压力，并根据高分子成型所需的压力控制驱动机构300的运行，从而使高分材料严格按照相关标准(如iso1872-2《塑料-聚乙烯(pe)模塑和挤塑材料-第2部分:试样制备和性能测定》等)受压成型。

进一步地，压塑成型装置10还包括与控制器600电性连接的显示屏(图未视)，显示屏用于显示恒温箱100内的温度、加热熔融过程中的升温速率、冷却重结晶过程中的降温速率及第一压板210与第二压板220之间的压力中的至少一种。显示器便于工作人员对压塑成型过程的实时监控。

如图2所示，本发明一实施例还提出一种压塑成型方法，包括以下步骤：

s110、使加热组件400将恒温箱100内的空气加热至第一预设温度。

本实施例中，控制器600控制加热组件400，使得加热组件400将恒温箱100内的空气加热至第一预设温度。

具体地，步骤s110具体为：

使加热组件400以预设升温速率将恒温箱100内的空气加热至第一预设温度。

高分子材料的熔融速率的快慢，直接影响到压塑成型后的高分子产品的拉伸、弯曲及冲击等各项理化性能，上述步骤使加热组件400以预设升温速率对恒温箱100内的空气进行加热，能更好地控制压塑成型后的高分子产品的拉伸、弯曲及冲击等各项理化性能。

具体地，步骤s110中，控制器600实时获取温度传感器810所检测到的恒温箱100内的温度值，并根据实时获得的温度值计算恒温箱100内的升温速率，若该升温速率大于预设升温速率，则控制器600降低加热组件400的加热功率；若该升温速率小于预设升温速率，则控制器600增大加热组件400的加热功率，从而使加热组件400以预设升温速率将恒温箱100内的空气加热至第一预设温度。

进一步地，步骤s110之后，还包括以下步骤：

s120、使加热组件400保持恒温箱100内的温度为第一预设温度达到第一预设时间段。

该步骤能使高分子材料充分熔融，以使后续得到的高分子产品符合相关标准(如iso1872-2《塑料-聚乙烯(pe)模塑和挤塑材料-第2部分:试样制备和性能测定》等)。

s210、使驱动机构300驱动第一压板210向靠近第二压板220的方向移动至第一压板210和第二压板220间的压力达到预设压力。

本实施例中，控制器600控制驱动机构300，使驱动机构300驱动第一压板210向靠近第二压板220的方向移动至第一压板210和第二压板220间的压力达到预设压力。

具体地，步骤s210之后，还包括以下步骤：

s220、使驱动机构300保持第一压板210和第二压板220之间的压力为预设压力达到第二预设时间段。

该步骤能使高分子材料充分变形，以使后续得到的高分子产品符合相关标准(如iso1872-2《塑料-聚乙烯(pe)模塑和挤塑材料-第2部分:试样制备和性能测定》等)。

s310、使冷却组件500将恒温箱100内的空气冷却至第二预设温度。

本实施例中，控制器600控制冷却组件500，使冷却组件500将恒温箱100内的空气冷却至第二预设温度。

具体地，步骤s310具体还包括以下步骤：

使冷却组件500以预设降温速率将恒温箱100内的空气冷却至第二预设温度。

高分子材料的重结晶速率的快慢，直接影响到压塑成型后的高分子产品的拉伸、弯曲及冲击等各项理化性能，上述步骤使冷却组件500以预设降温速率对恒温箱100内的空气进行冷却，能更好地控制压塑成型后的高分子产品的拉伸、弯曲及冲击等各项理化性能。

具体地，步骤s110中，控制器600实时获取温度传感器810所检测到的恒温箱100内的温度值，并根据实时获得的温度值计算恒温箱100内的降温速率，若该降温速率大于预设降温速率，则控制器600减小进气阀520的开度，即减小进气管510中冷却气体的流量；若该降温温速率大于预设升温速率，则控制器600增大进气阀520的开度，即增大进气管510中冷却气体的流量，从而使冷却组件500以预设降温速率将恒温箱100内的空气冷却至第二预设温度。

进一步地，步骤s310之后，还包括以下步骤：

s320、使冷却组件500保持恒温箱100内的温度为第二预设温度达到第三预设时间段。

该步骤能使高分子材料充分重结晶，以使后续得到的高分子产品符合相关标准(如iso1872-2《塑料-聚乙烯(pe)模塑和挤塑材料-第2部分:试样制备和性能测定》等)。

上述压塑成型装置10及压塑成型方法至少具有以下优点：

上述压塑成型装置10及压塑成型方法中，将一定量的高分子材料加入预制好的口模中，放入恒温箱100内且位于第二压板220靠近第一压板210的一侧。继而控制器600控制加热组件400加热恒温箱100内的空气至第一预设温度值，使口模中的高分子材料熔融。接着控制器600控制驱动机构300，使驱动机构300驱动第一压板210向靠近第一压板210的方向移动，使得位于第一压板210和第二压板220之间的高分子材料受到挤压而变形，以得到特定形状结构的高分子熔融物。最后，控制器600控制冷却组件500冷却恒温箱100内的空气，使得高分子熔融物重结晶，形成具有特定形状结构的压塑产品。上述压塑成型装置10进行压塑过程中，高分子材料始终位于第一压板210和第二压板220之间，无需移动，不仅提高了压塑成型的加工速率，还使得高分子材料在加工过程中温度变化均匀，能均匀结晶，得到的压塑成型产品的各项性能指标较为稳定，合格率较高。另外，由于高分子材料的熔点较高，使用该压塑成型装置10能避免手动转移熔融的高分子材料过程中的烫伤等意外事故，保障工作人员的人身安全。而且，由于控制器600能控制冷却组件和加热组件的运行，控制器600能实现压塑成型过程的升温状态和降温状态的可控，能有效提高高分子材料的熔融和重结晶均匀度，得到的压塑成型产品的合格率较高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。