一种热塑性蜂窝体生产线的制作方法

1.本发明涉及热塑材料加工成型技术领域，尤其是涉及一种热塑性蜂窝体生产线。


背景技术：

2.蜂窝状塑料板材的应用已有十多年的历史，由于这种材料具有很多优异的特性，具有重量轻、强度高、抗冲击、抗老化、不吸水、耐腐蚀、抗霉变、减震吸震等特点，而被广泛应用。目前，热塑性蜂窝体的加工方法及设备主要采用鲁汶天主教大学研究开发部于2005年11月21日在我国提交的优先权专利中所涉及的技术设备，中国专利申请号为2005800393512，名称为半封闭的热塑性蜂窝体及其生产方法和生产设备，该篇专利从热塑性蜂窝体的结构，加工方法和设备进行了全面的保护，导致目前国内生产厂家要生产热塑蜂窝体材料，均需要从该研究开发部授权的中国代理商处购买或授权使用，这导致热塑性蜂窝体板材的生产成本高居不下，严重阻碍了热塑性蜂窝体板材的推广应用。为打破国外技术对热塑性蜂窝体材料的生产加工垄断，因此，需要对热塑性蜂窝体的加工工艺和方法进行研发，打破技术壁垒，提升我国企业的国内国际竞争力。现有的纵向折叠成型的蜂窝体型材，在蜂窝体立筋厚度及蜂窝体高度增加时，很难折叠成型，一般蜂窝体立筋厚度为0.50-1mm，一般蜂窝体制品的高度为20mm，蜂窝体立筋是指蜂窝体外壁。因此，蜂窝体型材承载能力受到很大的制约。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种热塑性蜂窝体生产线，以改变现有热塑性蜂窝体的成型方式，以解决现有热塑性蜂窝体型材加工设备和方法只能加工高度底，立筋厚度小的热塑性蜂窝体，热塑性蜂窝体型材的承载力差的问题。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种热塑性蜂窝体生产线，用于成型热塑蜂窝体型材，包括：
5.片材挤出成型单元，对熔融的材料进行挤出成型以获得连续化的塑性片材；
6.塑性成型单元，使连续塑性片材产生塑性形变，在片材上形成交替排列的横向凹槽和横向凸槽，获得连续的具有横向凹凸结构的型材；
7.分切单元，沿型材的输送方向对型材进行分切成多条带状型材并水平向前输送；
8.扭转单元，将水平输送的带状型材进行调整，使其扭转为竖向并向前输送；
9.合拢成型单元，将竖向排列的带状型材合拢在一起，使相邻带状型材相互结合形成一组封闭的多边形腔体；
10.热合定型单元，加热使上述合拢在一起的带状型材粘结成一体形成连续的热塑性蜂窝体型材。
11.冷却定型单元，使热合后的型材冷却，将相邻带状型材粘结在一起从而形成热塑性蜂窝体型材。
12.具体的，所述塑性变形单元包括设置在塑性片材传输路径上绕自身轴向转动的成
型辊，所述成型辊的表面交替分布有用于成型横向凹槽的成型凹槽和用于成型横向凸槽的成型凸筋。
13.进一步的，所述调向单元包括调向平台，间隔设置在调向平台上的一组调向辊，调向辊垂直与塑性型材的输送方向设置，每根调向辊上设置有一排调向槽，所述调向辊上的调向槽沿带状型材的输送方向逐渐变窄。
14.为保证分切后的型材按照设定的方向进行调整，所述调向槽的一侧壁为垂直面，一侧壁为引导斜面；同一根调向辊上相邻两调向槽的方向相反。
15.为方便分离的片材进行合拢，所述合拢成型单元包括合拢成型平台，设置在合拢成型平台上的左控制板、右控制板、上限位辊和底部支撑平台或支撑辊，所述左控制板和右控制板的间的距离沿带状型材的输送方向逐渐变窄。
16.为保证分条后的型材粘结在一起并保证平整度，所述热合定型单元包括：
17.加热装置，对合拢后的型材进行加热使相互接触的型材进行粘结；
18.整平装置，对粘结在一起的带状型材进行整平，使型材平整。
19.进一步的，所述冷却定型单元之后还设置有将型材横向切断的横切装置。
20.为保证带状型材结合的可靠性，所述塑性变形单元之后还设置有涂胶单元，所述涂胶单元对横向凹槽和横向凸槽的配合搭接面进行涂胶。
21.为保证型材成型的效果，所述成型辊的内部设置有主吸气道，所述成型凹槽的底部设置有一组与主吸气道连通的吸气孔；所述主吸气道对接设置有抽真空装置。
22.优选的，所述塑性成型单元与涂胶单元间还设置有过渡架。
23.为保证合拢后相邻两带状型材能够形成封闭的多边形腔体，所述扭转平台上在调向辊之前还设置有带状型材的波形相位调整机构，所述波形相位调整机构包括前支撑辊和后支撑辊，压在支撑辊和后支撑辊之间的带状型材上的下压滚轮，所述下压滚轮转动安装在滚轮安装臂上，所述滚轮安装臂的另一端固定设置有滑块，所述扭转平台上设置有安装横梁，所述安装横梁上设置有一组安装板，安装板上竖直设置有转动丝杆，滑块上设置有与转动丝杆配合的丝杆螺母。
24.本发明的有益效果：通过本发明的生产线能够快速完成热塑性蜂窝体的加工成型，且工艺流程少，加工成本低。本发明可以根据需求生产出各种高度的热塑性蜂窝体型材，且热塑性蜂窝体型材的立筋厚度也方便调整，可以制作出各种立筋厚度的热塑性蜂窝体型材，同时，蜂窝体的多边形腔体大小尺寸也可以调整。因此，通过本生产线可以制得更多尺寸规格和更高承载能力的热塑性蜂窝体型材，从而解决现有设备方法只能生产出高度底，立筋厚度小的热塑性蜂窝体，热塑性蜂窝体型材的承载力低，使用范围受限的问题。
25.以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
26.图1为本发明所采用的生产线示意图。
27.图2为本发明中成型辊的侧视图。
28.图3为图2中a的局部放大图。
29.图4为本发明中抽真空装置与成型辊的配合示意图。
30.图5为图4中b的局部放大图。
31.图6为本发明中抽真空管道与安装板配合的局部示意图。
32.图7为本发明中塑性片材经塑性成型单元成型后的型材局部结构示意图。
33.图8为本发明中涂胶机的结构示意图。
34.图9为本发明中第一主动牵引辊的立体结构示意图。
35.图10为本发明中第一花辊牵引机的立体结构示意图。
36.图11为本发明中第二花辊牵引机的立体结构示意图。
37.图12为本发明中分切机的立体结构示意图。
38.图13为本发明中扭转平台的立体结构示意图。
39.图14为本发明中调向辊的正视图。
40.图15为图14中c的局部放大图。
41.图16为本发明中波形相位调整机构的立体结构示意图。
42.图17为本发明中下压滚轮的局部装配立体结构示意图。
43.图18为本发明中聚拢平台的立体结构示意图。
44.图19为本发明步骤s3分切后的带状型材立体示意图。
45.图20为本发明步骤s4扭转后的带状型材立体结构示意图。
46.图21为本发明步骤s5合拢成型后的立体结构示意图。
具体实施方式
47.实施例，如图1所示，一种热塑性蜂窝体生产线，用于成型热塑蜂窝体型材，该生产线包括依次设置的热塑挤出单元1、塑性变形单元2、涂胶单元3、分切单元4、调向单元5、聚拢单元6、热合单元7、冷却定型单元8。
48.采用该生产线加工成型热塑蜂窝体型材的方法，包括以下步骤：
49.s1：片材挤出成型，通过热塑挤出单元1对熔融的材料进行挤出成型以获得连续化的塑性片材；
50.s2：塑性成型，通过塑性变形单元2使连续塑性片材产生塑性形变，在片材上形成交替排列的横向凹槽和横向凸槽，获得连续的具有横向凹凸结构的型材，如图7所示；
51.s3：分切，通过分切单元4沿型材的输送方向对型材进行分切成多条带状型材并水平向前输送；分切后的带状型材的宽度与加工成型后的热塑性蜂窝体高度相同，即需要加工多少高度的热塑性蜂窝体就分切多少宽度的带状型材，如图19所示；
52.s4：扭转，通过扭转单元5对平行输送的带状型材进行调整，使其扭转90
°
转为竖直方向并向前输送。相邻两带状型材的扭转方向相同或相反；然后对带状型材的波形相位进行调整，使相邻两带状型材的横向凹槽底边相互对齐或相邻两带状型材的横向凹槽底边与横向凸槽的顶边相互对齐，如图20所示。
53.s5：合拢成型，通过合拢成型单元6将竖向排列的型材聚拢在一起，使相邻带状型材相互配合形成一组封闭的多边形腔体，本实施例中的多边形腔体优选采用但不局限于六边形结构，如图21所示；
54.s6：热合定型，通过热合定型单元7对合拢在一起的带状型材粘结成一体形成连续的热塑性蜂窝体型材。具体的，可以采用胶粘和表面熔焊两种方式中的一种，也可以同时采用上述两种方式进行结合。当采用胶粘方法时，在热合定型前需要对片材的横向凹槽和横
向凸槽的配合搭接面进行涂胶。该涂胶工序优先选择放置在分切步骤前，对整版片材进行涂胶，方便加工和操作。
55.s7：冷却定型，通过冷却定型单元8使热合后的型材冷却，使相邻带状型材粘结在一起从而形成热塑性蜂窝体型材。
56.采用本发明的生产线及其配套的加工方法流程，能够实现热塑蜂窝体型材的快速成型，且工艺稳定性好，产品合格率高。
57.为更好的理解本发明，下面结合具体生产线结构对本发明进行详细描述。
58.发明涉及的热塑挤出单元1为业内常用的设备，主要包括挤出模11，通过加热使塑料粒子熔化，再通过挤出模11的模口挤出，形成连续化的塑性片材100，此时的塑性片材100，由于温度很高，具有很强的可塑性。成型的塑性片材在自重的作用下，进入下方的塑性成形单元2成型。
59.如图2至6所示，所述塑性成形单元2包括成型辊21，所述塑性片材从上方进入成型辊21，所述成型辊21设置有驱动源，可绕轴向转动。所述成型辊21的长度不小于从挤出模11挤出的塑性片材100的宽度。所述成型辊21的表面交替分布有用于成型横向凹槽200的成型凹槽211和用于成型横向凸槽300的成型凸筋212。从挤出模11挤出的塑性片材100在成型凹槽211和成型凸筋212的作用下形成一组交替排列的横向凹槽200和横向凸槽300，从而获得连续的具有横向凹凸结构的型材400，如图7所示。所述成型凹槽211的底面与成型凸筋212的上表面宽度大小相同。
60.为保证塑性片材100落在成型辊21上后，能够沿着成型凹槽211的形状成型，保证成型的效果，所述成型凹槽211的底面分布有吸气孔213，所述成型辊21内设置有主吸气道214，主吸气道214对接设置有抽真空装置22，通过抽真空装置22对主吸气道214吸气，使吸气孔213产生负压吸力，将落在成型辊21上的塑性片材100吸入成型凹槽211内，使塑性片材100能够与成型凹槽211贴合。
61.所述抽真空装置22与成型辊21的配合结构具体为：所述抽真空装置22固定设置在成型辊21的一侧，抽真空装置22设置两个抽真空管道221，两抽真空管道221的管口分别与成型辊21的两端面配合，且抽真空管道221的管口位于塑性片材100进入成型辊21的落料区域两侧。所述成型辊21对应每个成型凹槽211设置有一个主吸气道214，主吸气道214为沿成型辊21的轴向设置且贯通整个成型辊21的贯通孔结构。所述抽真空管道221的管口可同时覆盖一至多个主吸气道214。通过两侧的抽真空管道221同时对主吸气道214吸气，从而保证成型凹槽211内负压的均匀性。所述抽真空管道221的管口与成型辊21的端面贴合且可以相对运动，即成型辊21可以克服抽真空管道221的吸力而转动。具体的，如图5、图6所示，所述抽真空管道221的管口位置连接设置有弹性耐磨塑料密封环222(如硅胶材质、聚四氟乙烯材料等)，弹性耐磨塑料密封环222压在成型辊21的端面上，两者转动摩擦配合。所述成型辊21的两侧设置有安装板223，安装板223固定安装在成型辊21的轴承座(图中未标出)上，安装板223上设置有供抽真空管道221通过的过孔，抽真空管道221可以沿轴向来回移动。所述弹性耐磨塑料密封环222上固定安装有连接板224，连接板224上安装有弹簧导柱225，所述安装板223上设置有导柱过孔，弹簧导柱225的另一端穿过导柱过孔，所述弹簧导柱225上设置有顶出弹簧226，顶出弹簧226压在安装板223与连接板224间。当弹性耐磨塑料密封环222磨损时，顶出弹簧226将连接板224顶出，使弹性耐磨塑料密封环222始终压在成型辊21上。
62.上述抽真空结构为一个较优的方案，但不局限于此方案，只要能够对成型凹槽211产生负压吸附力的抽吸结构，均落在本发明的保护范围内。
63.此外，为保证塑性片材100在下落的过程中不会偏离成型辊21，在成型辊21进料的一侧设置有侧压辊23，所述侧压辊23为光辊，其作用就是给塑性片材100一个引导，使塑性片材100靠在成型辊21上。
64.另外，还可以采用成型辊21和侧压辊23相互啮合的结构成型横向型槽200和横向凸槽300，即在侧压辊23上设置有与成型凹槽211配合的成型齿结构，该结构由于对成型齿的精度要求特别高，因此，加工难度较大，如果配合不到位，就会导致成型出来的横向凹槽200不符合要求。同时，成型后，塑性片材即失去了成型力，因此，在外力的作用下容易变形，成型的稳定性较负压成型效果差。采用负压抽真空的结构，可以同时保持多个成型凹槽处于负压状态，将成型好的横向凹槽200吸附在成型凹槽211内并向前输送，提高成型的稳定性。
65.所述成型辊21之后设置有过渡架20，所述过渡架20为长方形框架结构，在过渡架20上设置有一组转动支撑辊，过渡架20主要给型材400一个冷却的时间，使型材冷却定型。过渡架20之后型材400经型材牵引装置30送入涂胶单元3对横向凹槽200和横向凸槽300的配合搭接面进行涂热熔胶。如图8所示，所述涂胶单元3包括涂胶机31，所述涂胶机31内设置有两涂胶辊32，两涂胶辊32分别作用在型材400正反两面上，同时对横向型槽200和横向凸槽300的配合搭接面进行涂胶，也可以采用单面涂胶的涂胶机结构，即对横向型槽200或横向凸槽300的配合搭接面进行涂胶。为保证涂胶辊32与横向型槽200或横向凸槽300接触的可靠性，所述涂胶机31内还设置有一组引导辊33，此处为涂胶机31的常规设计结构，在此不做详细描述。
66.所述型材牵引装置30包括第一主动牵引辊3001和位于第一主动牵引管3001两侧的第一辅助导辊3002，所述第一主动牵引辊3001为主动辊，连接设置有驱动装置，带动第一主动牵引辊3001转动，如图9所示，所述第一主动牵引辊3001上设置有与成型辊21结构相同的成型凹槽和成型凸筋，使型材的横向凹槽200和横向凸槽300卡入第一主动牵引辊3001内并带动型材400向前移动，所述第一辅助导辊3002同样连接设置有驱动装置，且转速与第一主动牵引辊3001相同。第一主动牵引辊3001和第一辅助导辊3002均采用主动转动结构，能够避免型材400在输送过程中受力拉伸变形。
67.涂胶后的型材400进入分切单元4，通过分切单元4将型材400沿输送方向进行分切，形成多条带状型材500，如图18所示，所述带状型材500的宽度与待成型的热塑蜂窝体型材600的高度相同。所述分切单元4包括分切机41，所述涂胶机31与分切机41间第一花辊牵引机40。如图10所示，所述第一花辊牵引机40包括主牵引花辊4001和位于主牵引花辊4001两侧的辅助牵引辊4002，所述主牵引花辊4001的结构与第一主动牵引辊3001结构相同，所述辅助牵引辊4002为光辊结构，所述主牵引花辊4001和辅助牵引辊4002均为动力辊且线速度相同，所述型材400从涂胶机31出来后进入一侧的辅助牵引辊4002，再绕上主牵引花辊4001，最后从另一侧的辅助牵引辊4002导出，进入风切机41。如图12所示，所述分切机41包括相互配合的分切上刀辊411和分切下刀辊412，型材400从分切上刀辊411和分切下刀辊412间经过并实现分切。所述上刀辊411上设置有一组切缝4111，所述下刀辊412为薄片结构，与上刀辊411上的切缝4111配合实现分切。所述分切上刀辊411和分切下刀辊412的前后
位置分别设置有前型材引导辊413和后型材引导辊414，所述型材400的分切可以通过一台分切机41完成，即通过一台分切机41切出的带状型材500宽度与待成型的热塑性蜂窝体型材600的高度相同。当型材400较宽，所需分切的带状型材500较窄时，一次分切型材400受到的分切拉扯力大，可能会造成型材400形变，可以选择采用多道分切的方式进行。即在一次分切后，再次对分切后的带状型材500进行风切，直至切出所需的宽度，采用多道分切能够减少型材400的分切拉扯力，避免型材分切后变形。
68.当采用多道分切时，在型材400的行进路线上，间隔设置有多组分切机41。本发明以两道分切为例，其中第一道设置一台分切机41，第二道并排设置两台风切机41，第一道分切机41与第二道风切机41间设置有第二花辊牵引机50。所述第二花辊牵引机50包括第二主牵引花辊5001和第二辅助牵引辊5002，所述第二辅助牵引辊5002上设置有第一限位槽5003，第一限位槽5003的宽度与一次分切后的带状型材500宽度相适配，从而保证一次分切后的带状型材500按照设定的路线行进，如图11所示。所述第二道分切机41与第一道分切机41的区别在于：第二道风切机41的分切上刀辊411上设置有一组与第一次分切后的带状型材500宽度相同的第二限位槽4112，所述前型材引导辊413上设置有与第一次分切后的带状型材500宽度相同的第三限位槽4131，所述后型材引导辊414上设置有与第二次分切后的带状型材500宽度相同的第四限位槽(图中未标出)。
69.分切后的带状型材500以水平向前输送，进入扭转单元5，通过扭转单元5对每条带状型材500进行调整，使带状型材500由水平方向输送转为竖直方向输送，如图20所示，即将带状型材500旋转90
°
，相邻两带状型材500的旋转方向可以相同，也可以相反。
70.如图13至15所示，所述扭转单元5包括扭转平台51，间隔设置在调向平台51上的一组调向辊52，调向辊52垂直与带状型材500的输送方向设置。每根调向辊52上设置有一排调向槽53，同一根调向辊上的调向槽53结构相同，相邻两调向槽53可以同向布置也可以反向布置。所述调向槽53的一侧壁为垂直面531，一侧壁为引导斜面532，所述带状型材500靠在引导斜面532上进入调向辊52并向前输送。相邻两调向辊52上的调向槽53沿带状型材500的输送方向逐渐变窄，同时，引导斜面532的斜度也逐渐变大，直至垂直。使得同一根带状型材500在多个调向辊52的调向槽53的作用下逐渐由水平状态调整至竖直状态。同时，相邻两调向槽53间的距离也沿带状型材500输送方向逐渐变小，使最终从扭转平台51最后一个调向辊52出来的带状型材500相互间的距离小于带状型材500的宽度，使在后续输送过程中，带状型材500即使方式一定的倾斜，也会靠在边上的带状型材500上，不会导致带状型材500回到水平方向上。
71.调整为竖直状态的带状型材500进入合拢成型单元6，通过合拢成型单元6将竖向排列的带状型材500聚拢在一起，使相邻带状型材500相互配合形成一组封闭的多边形腔体700，如图21所示。
72.为保证合拢后相邻两带状型材500能够形成封闭的多边形腔体700，所述扭转平台51上在调向辊52之前还设置有带状型材500的波形相位调整机构60，用于改变每条带状型材500的行走距离，使在合拢时相邻两带状型材500的横向凹槽200底边相互对齐或相邻两带状型材500的横向凹槽200底边与横向凸槽300的顶边相互对齐。所述波形相位调整机构60与分切机41间设置有第三花辊牵引机70，第三花辊牵引机70的结构与第二花辊牵引机50相同，区别在于第一限位槽4003的宽度与二次分切后的带状型材500宽度相适配。
73.如图16、图17所示，所述波形相位调整机构60包括前支撑辊6001和后支撑辊6002，压在支撑辊6001和后支撑辊6002之间的带状型材500上的下压滚轮6003，通过下压滚轮6003下压的高度，以改变带状型材500的行走距离。所述下压滚轮6003的具体安装结构为：所述扭转平台51上设置有安装横梁54，所述安装横梁54上设置有一组安装板55，安装板55上竖直设置有转动丝杆56。所述下压滚轮6003转动安装在滚轮安装臂6004上，滚轮安装臂6004的一端设置有滑块6005，滑块6005上设置有与转动丝杆56配合的丝杆螺母(图中未标出)，所述转动丝杆56的上端还设置有转动手柄57。操作转动手柄57使转动丝杆56转动，丝杆螺母带动滑块6005上下运动，从而调节下压滚轮6003的高度。所述前支撑辊6001和后支撑辊6002上均设置有与带状型材500相适配的第五限位槽6006。为避免所有下压滚轮6003安装在一根安装横梁54上，布置太拥挤，可以间隔设置多根安装横梁54，使每根带状型材500的下压滚轮6003相互错开。
74.如图18所示，所述聚拢单元6包括聚拢平台61，设置在聚拢平台61上的左控制板62、右控制板63、上限位辊64和底部支撑平台或支撑辊65，所述左控制板62和右控制板63间的带状型材500入口宽度与扭转单元5带状型材500出口宽度相适配。所述左控制板62和右控制板63的间的距离沿型材的输送方向逐渐变窄，从而将带状型材500逐渐聚拢在一起，当带状型材500从聚拢平台61的出口输出时，所有的带状型材500是挨在一起向前输送的。所述上限位辊64用于限制带状型材500的高度，防止聚拢过程中带状型材500受力向上移动。
75.聚拢后的带状型材500进入热合定型单元7，通过加热使在涂胶单元3涂在横向凹槽200和横向凸槽300的配合搭接面上的热熔胶熔化将相邻两带状型材500粘结在一起，从而形成热塑蜂窝体型材600。所述热合定型单元7包括加热装置71及设置在加热装置71之后的整平装置72，加热装置71对聚拢后的带状型材500进行加热使热熔胶熔化对相互接触的型材进行粘结；整平装置72对粘结在一起的型材进一步进行整平，使型材高度保持一致，平整，所述整平装置72有一组相互配合的整平上压辊721和整平下压辊722组成。
76.整平装置72之后还设置有冷却定型单元8，对成型后的热塑性蜂窝体进行快速的冷却，冷却定型单元8优选采用风冷机，通过冷风对成型的热塑性蜂窝体进行降温定型。冷却定型单元8包括一组吹向热塑性蜂窝体600上下表面的冷却风机81。
77.冷却定型单元8之后还设置有将型材横向切断成所需长度的横切装置9，横切装置9至少包括上下运动的横向切刀91。该结构为常规设计，在此不做详细描述。通过横切装置9切成一定长度的热塑蜂窝体型材600。所述热塑性蜂窝体型材600的立筋800是指多边形腔体700的外壁，立筋800的厚度即多边形腔体700外壁的厚度。
78.所述热合定型单元7、冷却定型单元8和横切装置9均设置有传送辊，同时，还设置有在宽度方向上对热塑性蜂窝体型材600进行限制的限位结构，以保证热塑性蜂窝体型材600成型的品质。传动辊和限位结构均为常用设计，在此不做详细描述。
79.此外，当热合定型步骤s6采用表面熔焊的方式时，可以舍去涂胶步骤，该设备中将涂胶单元3去掉，在热合定型单元7中将加热装置71改为表面熔焊设备即可，表面熔焊是通过高温使合拢在一起的带状型材500上下表面熔融结合在一起。另外，还可以同时使用涂胶和表面熔焊两种工艺将带状型材500结合的一起，该方法即有涂胶单元3，同时热合定型单元7中采用表面熔焊设备进行加热熔融。
80.以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方
式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。