制造塑胶板材的设备和方法与流程

本发明涉及塑料加工
技术领域：
，具体而言，涉及一种制造塑胶板材的设备和方法。
背景技术：
：随着高分子材料应用领域的日益扩大和工业生产对所用材料需求的逐年增长，自动化生产将势必成为一种发展趋势。但是目前的生产设备难以自动化生产，例如物料准备过程及切割过程均需依靠人工操作来完成，这就导致物料难以混合均匀而使得产品的质量不可控，而且人工切割的操作较为复杂、不安全，更难以实现对产品尺寸的精准控制。另外，传统的生产工艺在对塑胶板材进行烘烤时难以保证将产品的内应力完全消除，从而影响产品最终的形状、外观和质量。技术实现要素：基于此，本发明提供了一种制造塑胶板材的设备和方法。该设备能够实现自动供料和自动切割，提高了原料的混合均匀度及板材的切割平整度。本发明一方面，提供一种制造塑胶板材的设备，其包括依次连接的自动供料装置、挤出机、模具、牵引机、自动切割机、堆叠装置及烘烤装置；所述自动供料装置包括吸料装置、计量装置及搅拌机，所述吸料装置和所述搅拌机的电机安装于所述自动供料装置的外顶部，且所述吸料装置与所述计量装置的料斗相连，所述搅拌机的搅拌桨位于所述自动供料装置的内部，所述自动供料装置的底部通过阀控管道与所述挤出机的料斗相连；所述自动切割机的锯片基体上设有至少两个中心对称的带有切削刃的开孔，所述切削刃的厚度比所述锯片基体的厚度高以能够平滑板材。在一些实施方式中，所述切削刃的厚度高出所述锯片基体两面各0.1mm～0.25mm。在一些实施方式中，所述开孔的形状为l形，所述切削刃设于所述开孔的长边上，且所述切削刃的切削方向与锯齿的切削方向一致。在一些实施方式中，所述锯片基体上设有4个带有切削刃的开孔，且相邻2个开孔的转角处分别设于靠近锯齿端和远离锯齿端。在一些实施方式中，转角处远离锯齿端的开孔的长边自所述锯齿处沿所述锯片径向设置。在一些实施方式中，所述开孔的长边具有渐变的宽度，且越远离锯齿宽度越宽。在一些实施方式中，所述转角处靠近锯齿端的开孔的长边两端分别距离所述锯片中心150mm～170mm和60mm～100mm，且所述开孔中的切削刃在靠近所述锯片中心的一端设有斜缺口以减小切割阻力。在一些实施方式中，所述自动供料装置为立式储物罐，且所述立式储物罐的罐底为倒锥形。在一些实施方式中，所述自动吸料装置的罐底侧壁还通过管道与烘干风机相连。在一些实施方式中，所述模具包括出板口、第一模板、第二模板及位于所述第一模板和所述第二模板之间的第三模板，所述出板口处设有机械制动装置以能够对塑胶板材施加与挤出方向相反的作用力。本发明一方面，还提供一种使用上述所述的设备制造塑胶板的方法，其包括以下步骤：备料：通过所述自动供料装置将原料混匀并输送至所述挤出机的料斗中；挤出成型：经由挤出机对原料进行加热后输送至所述模具中，并经所述模具的出板口挤出成型；切割：通过所述牵引机将冷却成型的产品输送至所述自动切割装置进行切割；烘烤：将切割后的产品经所述堆叠装置进行排列后置于所述烘烤装置中进行分段烘烤。在一些实施方式中，所述塑胶板的材质为abs。在一些实施方式中，所述分段烘烤的参数具体如下：第一阶段：烘烤温度为38℃～42℃，保温时间t为85≤t≤95；第二阶段：烘烤温度为63℃～67℃，保温时间t为15≤t≤25；第三阶段：烘烤温度为88℃～92℃，保温时间t为(h×175)≤t≤(h×185)；第四阶段：烘烤温度为63℃～67℃，保温时间t为295≤t≤305；第五阶段：烘烤温度为38℃～42℃，保温时间t为15≤t≤25；其中，h为所述塑胶板材的厚度值，h的单位为cm，t的单位为min。有益效果：本发明通过装入自动供料装置实现了免人工操作，避免了拌料不均及原料易污染的问题，且计量装置能够精准计算原料配比，与此同时还能够节约人力，也使得生产工序更为快速和便捷。而且可通过自动切割机精确设定切割长度，从而能够直接生产具有一定长度的产品，产品尺寸较为精准。另外，锯片基体上还设有带有切削刃开孔，这一结构一方面能够散热，另一方面能够对板材作进一步的切割修整，从而使其更为平整。而且该制备工艺通过分段烘烤，并设置各段的工艺参数能够使得制得的板材完全进行二次应力释放，在放置过程中不会发生卷翘，具有良好的平整度；后续终端制品加工、尺寸更稳定。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明一个实施例中制造塑胶板材的设备的结构示意图；图2为本发明一个实施例中自动供料装置及挤出机的结构示意图；图3为本发明一个实施例中自动切割机中锯片的结构示意图。具体实施方式现将详细地提供本发明实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。因此，旨在本发明覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本发明的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本发明更广阔的方面。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例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/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。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“长度”、“宽度”、“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“径向”、“轴向”、“纵向”、“横向”、“周向”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本发明一方面，提供一种制造塑胶板材的设备，其包括依次连接的自动供料装置、挤出机、模具、牵引机、自动切割机、堆叠装置及烘烤装置；其中自动供料装置包括吸料装置、计量装置及搅拌机；吸料装置和搅拌机的电机安装于自动供料装置的外顶部，且吸料装置与计量装置的料斗相连，搅拌机的搅拌桨位于自动供料装置的内部，自动供料装置的底部通过阀控管道与挤出机的料斗相连；自动切割机的锯片基体上设有至少两个中心对称的带有切削刃的开孔，切削刃的厚度比所述锯片基体的厚度高以能够平滑板材。在一些实施方式中，开孔的形状为l形，切削刃设于开孔的长边上，且切削刃的切削方向与锯齿的切削方向一致。通过设置l形开孔能够使得切削刃在切割过程中产生的热量以最快的速度释放，且开孔的短边具有导向作用，能够使热量在锯片运动过程中顺着其运动方向被带走。在一些实施方式中，锯片基体上设有4个带有切削刃的开孔，且相邻2个开孔的转角处分别设于靠近锯齿端和远离锯齿端。在一些实施方式中，转角处远离锯齿端的开孔的长边自锯齿处沿锯片径向设置。这一结构主要是对板材进行进一步的切割，使其更为平整。另外，通过将开孔设置成此种结构一方面能够保证锯齿切割时产生的热量以最快的速度释放，从而避免板材因切割产生的过高温度而发生变形，保证了板材的平整度；另一方面将转角处远离锯齿端避免了锯齿处的刚性被削弱，确保了锯片的使用寿命。在一些实施方式中，转角处远离锯齿端的开孔长边的长度为50mm～110mm。在一些实施方式中，开孔的长边具有渐变的宽度，且越远离锯齿宽度越宽。优选的，自锯齿处到开孔长边的二分之一处具有5mm～7mm的宽度，剩余二分之一的长边的宽度为7mm～10mm。设置这样的宽度既能保证锯片的刚性不会受损，又能最快、最大量的释放切割所产生的热量。在一些实施方式中，转角处靠近锯齿端的开孔的长边两端分别距离所述锯片中心150mm～170mm和60mm～100mm，且所述开孔中的切削刃在靠近所述锯片中心的一端设有斜缺口以减小切割阻力。由于锯片靠近圆心处的线速度较小，通过斜缺口的设置能够减小阻力，从而不会影响切削速度。在一些实施方式中，切削刃的厚度高出锯片基体两面各0.1mm～0.25mm。在这一厚度范围内既能保证切削刃易于切削板材，又不会阻碍锯齿对板材的切削效果。在一些实施方式中，所述搅拌桨为多层搅拌桨。其中搅拌桨的层数可以根据自动供料装置的体积确定，例如可以为5层、7层、10层等。通过增加搅拌桨的层数以能够使原料进行充分混合。在一些实施方式中，阀控管道上还可以安装有可视化窗口。通过该窗口能够清楚的观察物料混合程度和进料情况。在一些实施方式中，所述自动供料装置为立式储物罐。优选的，立式储物罐的罐底为倒锥形。其中倒锥形可以为倒圆锥形或倒偏锥形。通过这种倒锥形结构设置能够使物料更为顺利的流入挤出机的吸料管中。所述立式储物罐的个数和体积不作限制，可根据实际需要进行设置。在一些实施方式中，自动吸料装置的罐底侧壁还通过管道与烘干风机相连。通过安装烘干风机能够除去物料中的水分以保证物料的干燥。在一些实施方式中，挤出机包括挤压系统、转动系统和控制系统，其中挤压系统主要为螺杆机筒，且所述螺杆机筒上还安装有料斗。所述料斗包括吸料装置、第一计量装置、第二计量装置、搅拌机、储料罐及烘干风机；其中，搅拌机的电机位于料斗的外顶部，搅拌机的搅拌桨位于料斗的内部，搅拌机的电机一侧安装有与第一计量装置的料斗相连的吸料装置，另一侧安装有与第二计量装置的料斗相连的储料罐，烘干风机经由管道与料斗侧壁相连。所述转动系统包括电机和减速箱。在一些实施方式中，模具包括出板口、第一模板、第二模板及位于第一模板和第二模板之间的第三模板，其中出板口处设有机械制动装置以能够对塑胶板材施加与挤出方向相反的作用力。在一些实施方式中，机械制动装置为刹车装置。在一些实施方式中，模具设置有高温区和冷却区，所述高温区设有加热装置，其中加热装置可以为多组，例如2组、4组、5组等。冷却区可以接通水或油来进行冷却。在一些实施方式中，加热装置可以为加热棒。在一些实施方式中，第一模板、第二模板和第三模板的上下表面上均安装有加筋条。在一些实施方式中，第一模板、第二模板和第三模板之间经由螺栓连接。在一些实施方式中，牵引机包括传动装置、辊筒压紧装置及计数装置。牵引机的引入一方面能够确保板材沿指定方向进行移动，另一方面能够对板材施加与挤出方向相反的作用力，从而保证板材在挤出过程中受到一定的压力而持续挤出。在一些实施方式中，牵引机可以为三辊牵引机、六辊牵引机或八辊牵引机。优选的，牵引机为六辊牵引机。在一些实施方式中，自动切割装置还包括机架、切割台、驱动电机、减速电机、滚轴丝杆、计米器、压紧装置、保护罩、吸尘管及供水装置；其中机架和压紧装置分别位于切割台的下方和上方，机架上安装有滚轴丝杆和计米器，锯片和驱动电机安装于滚轴丝杆上，且滚轴丝杆由减速电机带动转动，保护罩上设有吸尘管且罩设于压紧装置外，供水装置位于所述机架之下。通过安装计米器实现了板材的精确切割，而保护罩和吸尘管能够使得切割过程中产生的锯末等物质定向排放。在一些实施方式中，供水装置包括水槽和供水系统，其中供水系统安装有细孔迷网结构。通过设置供水装置使得在切割过程中能够对锯片喷水而降温。所述自动切割装置的具体工作原理为：利用压紧装置将板材压紧，通过计米器确定板材切割长度。由滚轴丝杆带动锯片移动来进行切割板材，同时通过供水装置对锯片喷水。切割过程中产生的锯末经由保护罩和吸尘管排出。在一些实施方式中，堆叠装置包括吊钩及与吊钩相连接的吸盘。优选的，单个吊钩上连接有多个吸盘，例如可以为2个、3个、4个等。需要说明的是，堆叠装置的具体工作原理为：在真空发生器或真空泵产生的负压作用下通过吸盘将板材吸附，并经由吊钩吊起，各个板材之间经由不锈钢钢条隔离。通过堆叠装置将板材进行间隔排列，从而使得各个板材在后续进行烘烤的过程中能够受到良好的烘烤。在一些实施方式中，烘烤装置可以选用烤箱。在一些实施方式中，所述设备还包括应力消除装置，其中应力消除装置位于模具和牵引机之间。在一些实施方式中，所述设备还包括位于烘烤装置之后的撕碎机和破碎机。通过安装撕碎机和破碎机能够对生产过程中可能产生的不良产品进行粉碎处理。在一些实施方式中，所述设备的各个装置之间均通过螺纹进行机械连接。本发明一方面，还提供一种使用上述所述的设备制造塑胶板的方法，其包括以下步骤：备料：通过所述自动供料装置将原料混匀并输送至所述挤出机的料斗中；挤出成型：经由挤出机对原料进行加热后输送至所述模具中，并经所述模具的出板口挤出成型；切割：通过所述牵引机将冷却成型的产品输送至所述自动切割装置进行切割；烘烤：将切割后的产品经所述堆叠装置进行排列后置于所述烘烤装置中进行分段烘烤。在一些实施方式中，塑胶板的材质为abs。在一些实施方式中，分段烘烤的参数具体如下：第一阶段：烘烤温度为38℃～42℃，保温时间t为85≤t≤95；第二阶段：烘烤温度为63℃～67℃，保温时间t为15≤t≤25；第三阶段：烘烤温度为88℃～92℃，保温时间t为(h×175)≤t≤(h×185)；第四阶段：烘烤温度为63℃～67℃，保温时间t为295≤t≤305；第五阶段：烘烤温度为38℃～42℃，保温时间t为15≤t≤25；其中，h为所述塑胶板材的厚度值，h的单位为cm，t的单位为min。优选的，第一阶段：烘烤温度为40℃，保温时间t为90；第二阶段：烘烤温度为65℃，保温时间t为20；第三阶段：烘烤温度为90℃，保温时间t为h×180；第四阶段：烘烤温度为65℃，保温时间t为300；第五阶段：烘烤温度为40℃，保温时间t为20。在一些实施方式中，板材的厚度不作限制，以实际需求为准，例如可以为6mm～100mm，还可以为8mm、15mm、20mm、35mm、50mm、60mm、80mm。在一些实施方式中，挤出成型过程中，挤出温度为180℃～200℃，挤出速率为35r/min～40r/min。以下结合具体实施例对本发明的制造塑胶板材的设备和方法作进一步详细的说明。实施例1本实施例所用设备的结构示意图如图1～3所示。本实施例所用设备包括依次通过螺纹连接的自动供料装置100、挤出机200、模具300、应力消除装置400、牵引机500、自动切割机600、堆叠装置700、烘烤装置800(未在图中标出)及破碎机900(未在图中标出)，本实施例中所用牵引机500为六辊牵引机，自动供料装置100为罐底为倒圆锥形的立式储物罐，烘烤装置800为烤箱。其中，自动供料装置100包括吸料装置101、计量装置102及搅拌机103；吸料装置101和搅拌机103的电机1031安装于自动供料装置100的外顶部，且吸料装置101与计量装置102的料斗相连，搅拌机103的搅拌桨1032位于自动供料装置100的内部，自动供料装置100的底部通过阀控管道104与挤出机200的料斗201相连，料斗201直接与机筒202连接。料斗201包括吸料装置101、计量装置102、搅拌机103、储料罐2011及烘干风机2012；其中，搅拌机103的电机1031位于料斗201的外顶部，搅拌机103的搅拌桨1032位于料斗201的内部，搅拌机103的电机1031一侧安装有与第一计量装置1021的料斗相连的吸料装置101，另一侧安装有与第二计量装置1022的料斗相连的储料罐2011，烘干风机2012经由管道2013与料斗201的侧壁相连。图3为自动切割机600锯片601的结构示意图。由图3可知，本实施例中的锯片601的基体上设有带有切削刃6012的4个开孔6011，其中切削刃6012的切削方向与锯片601锯齿的切削方向一致，且其厚度比锯片601的厚度高0.4mm。根据上述设备生产abs板材的工艺流程具体如下：通过自动供料装置100将质量比为100:2的abs原料与色母粒混匀，并输送至挤出机200的料斗201中，通过烘干风机2012在90℃下烘干2h。然后在压力为5mpa、转速为35r/min的条件下，在挤出机200的机筒202中进行加热塑化，机筒202各区加热温度如表1所示。将塑化后的物料输送至模具300，经由模具300塑化成型为50mm厚的板材，其中将模具300由与机筒202相连端开始进行分区，各区温度如表2所示。通过应力消除装置400将塑化成型后的板材进行应力消除后冷却至室温，随后由牵引机500对板材进行牵引后输送至自动切割机600进行切割。最后经由堆叠装置700将切割后的板材进行整理排列后输送至烘烤装置800中进行热处理，使其二次应力释放，具体的烘烤温度和时间如表3所示。热处理后的板材在常温放置24h后再从堆叠装置700上取下并进行相关性能测试。表1机筒各区温度表2模具各区温度区/段模具一区模具二区模具三区模具四区模具五区模具六区设定温度(℃)170175180175180185表3烘烤参数将本实施例中制得的板材浸入冰醋酸中2min后取出，板材未出现裂纹，说明本实施例制得的板材内应力小。利用塞尺检测法检测板材切面平整度为0.5mm，即通过本实施例中的锯片结构切割板材具有较高的平整度。通过粗糙度仪检测板材切面粗糙度为6.3(n9)，说明板材较为光滑，具有较好的加工性。对比例1本对比例的制备方法与实施例1的基本相同，不同之处在于：烘烤参数不同，具体如表4所示。表4烘烤参数对比例2本对比例的制备方法与实施例1的基本相同，不同之处在于：烘烤参数不同，具体如表5所示。表5烘烤参数将对比例1和2中制得的板材分别浸入冰醋酸中2min后取出，板材内部均出现较多裂纹，说明对比例1和2制得的板材内应力没有完全释放。对比例3本对比例与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：所用锯片结构不同，本对比例中所用锯片的基体上的开孔内未安装切削刃。具体参数如表6所示：表6锯片结构及参数由上表可知，本发明切割板材所用的锯片结构能够使得板材具有较低的切面粗糙度和较高的切面平整度。通过分阶段的逐步升温和降温的烘烤模式能够使得板材能够完全释放内应力，避免了其在冷却过程中或常温放置时发生卷翘等问题，从而在放置过程中板材也不会再发生形变，保证了其平整度，且在后期加工时也不会出现裂纹。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。当前第1页12