CN105150505B - 塑料片材热压加工成型设备和热压加工成型工艺 - Google Patents
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Abstract
一种塑料片材热压加工成型设备，包括加热机构、压制成型机构、冲剪机构、牵引机构，所述加热机构还设有上夹框、下夹框，上夹框、下夹框采用金属框条制作，金属框条纵横交错而形成具有多个网孔的网格状，下夹框、上夹框的金属框条均中空而形成有可供流体通过的冷却流道；还设有驱动下夹框、上夹框竖向相对移动的竖向驱动机构；所述发热块与夹紧面错开一段竖向距离；金属框条在加热机构中所处的水平位置与凹腔外围平整部位在模具中所处的水平位置对应配合。本发明还提供一种塑料片材热压加工成型工艺。本发明可以避免塑料片材在加热过程被烫伤，同时减轻塑料片材图案不规则拉伸变形的程度，使塑料片材图案不规则拉伸变形的程度更加轻微。
Description
技术领域
本发明属于塑料包装制品生产设备的技术领域，具体涉及一种将塑料片材热压加工成为塑料包装制品的热压加工成型设备和热压加工成型工艺。
背景技术
塑料片材（包括成卷的塑料片材在解卷后）可以经过热压成型加工成为塑料容器制品，例如啫喱果冻食品等的罩杯等，实施上述加工过程的设备就是塑料片材热压加工成型设备。
塑料片材热压加工成型设备包括牵引机构、加热机构、压制成型机构、冲剪机构；压制成型机构安装有模具，模具中形成若干个凹腔，各凹腔分布成为M横排、N纵列（M、N为自然数）；相邻行或/和相邻列凹腔之间存在有凹腔间隙。
工作时，成卷的塑料片材（塑料卷材）逐渐解绕并带上生产线，并由牵引机构牵引着塑料片材前进，当塑料片材经过加热机构时接受加热到软化状态，然后由压制成型机构进行压制成型，使软化状态的塑料片材紧贴模具的型面，以取得与模具型面相仿的凹腔形状，然后冷却定型、脱模、冲剪，每次冲剪可以得到M×N个带有凹腔的塑料包装制品。上述压制成型动作的方式包括有多种, 常见的有机械压力、负压吸塑、正气压三种基本方法，其中负压吸塑的方式是利用真空吸气而使塑料片材紧贴模具的型面，正气压的方式是吹出带有一定压力的气体而使塑料片材紧贴模具的型面，机械压力的方式是利用顶压部件将塑料片材顶压进入模具凹腔而紧贴模具的型面，顶压部件可以是与凹腔配合的阳模具或者是顶杆；上述三种基本方法可以组合使用。
为了使表面凹凸的塑料包装制品能够形成有图案，CN100475492C设计了一种生产工艺，它事先在塑料片材上印制有多组平面图案，每一组平面图案的位置、间距与模具凹腔的位置、间距对应，即每一组的图案也布置成为M横排、N纵列,而在压制成型过程中，让平面图案的位置对准模具的凹腔，这样，压制成型后的制品隆起部位也就带有了凹凸图案,而且上述图案虽然最终是凹凸的，但却可以在事先采用成熟、精致的平面印刷技术进行印刷。
现有技术中，塑料片材每一次接受加热机构进行加热的区域大小对应于塑料片材上M×N个图案所在区域大小，而且是连成一整片进行统一加热的，加热时，由加热块从竖向将塑料片材加热部位上下夹紧，加热块紧贴着塑料片材而传递热量。上述加热方式存在以下不足：一、当需要的加热温度较高或塑料材质的耐热性较差时，塑料片材容易被加热块烧焦或严重烫伤，接近熔融状态的塑料容易粘糊到加热块表面；二、当制品的高宽比达到1.2:1左右甚至更大时，意味着塑料容器凹部拉伸比例大，这要求该部位的塑料在未压制成型时的厚度大、重量大，而且要求软化程度高、加热温度高，这样软化程度高、重量大的塑料片材部位在加热后，很容易由于垂涎（中心下坠）而发生不规则拉伸变形，特别是在塑料片材受牵拉的过程中，更有可能由于水平牵引力的传递而发生不规则水平拉伸变形，塑料片材不规则拉伸变形的结果会导致图案文字不规则拉伸变形，最终导致成型后的图案文字出不规则变形。所谓制品的高宽比，是指制品的凹腔高度与凹腔宽度之比。在每个制品凹腔中，其凹腔开口跨度最大处的尺寸称为凹腔长度，与凹腔长度垂直的方向上的最大尺寸称为凹腔宽度；凹腔高度也是凹腔深度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种塑料片材热压加工成型设备和热压加工成型工艺，它可以避免塑料片材在加热过程被烫伤，同时减轻塑料片材图案不规则拉伸变形的程度，使塑料片材图案不规则拉伸变形的程度更加轻微。
其目的可以按以下方案实现：一种塑料片材热压加工成型设备，包括加热机构、压制成型机构、冲剪机构、牵引机构；压制成型机构安装有模具，模具中形成若干个凹腔，各凹腔分布成为若干横排若干纵列；各凹腔周围为不凹陷的凹腔外围平整部位; 加热机构设有发热块，其主要特点在于，所述加热机构还设有上夹框、下夹框，上夹框、下夹框采用金属框条制作，金属框条纵横交错而形成具有多个网孔的网格状，相邻网孔之间被金属框条隔开；上夹框的金属框条和下夹框的金属框条的水平位置对应相同，下夹框、上夹框的金属框条均中空而形成有可供流体通过的冷却流道，冷却流道还设有入口、出口； 还设有驱动下夹框、上夹框竖向相对移动的竖向驱动机构；当竖向驱动机构驱动下夹框和上夹框两者贴近时，下夹框的顶面和上夹框的底面所在的水平面为夹紧面，所述发热块与夹紧面错开一段竖向距离；金属框条在加热机构中所处的水平位置与凹腔外围平整部位在模具中所处的水平位置对应配合；这种对应配合关系是指：当塑料片材的某一段进入加热机构中进行加热时，金属框条接触到该段塑料片材的局部位置，而当上述该段塑料片材进入压制成型机构中进行压制成型时，原来接触金属框条的塑料片材局部刚好对准着模具的凹腔外围平整部位。
相邻横向延伸的金属框条之间的纵向间距等于模具中相邻行凹腔之间的纵向间距的整数倍，相邻纵向延伸的金属框条之间的横向间距等于模具中相邻列凹腔之间的横向间距的整数倍,因而形成上述对应配合关系。
所述发热块的水平投影位置位于金属框条包围的网孔区域里面，从水平投影位置看，每一网孔位置均对应布置有发热块。
所述夹紧面上方和夹紧面下方分别设有发热块，且夹紧面上方的发热块与上夹框固定在一起而同步竖向移动，夹紧面下方的发热块与下夹框固定在一起而同步竖向移动。
所述发热块位于夹紧面上方，且发热块与上夹框固定在一起而同步竖向移动。
所述发热块位于夹紧面下方，且发热块与下夹框固定在一起而同步竖向移动。
一种塑料片材热压加工成型工艺，采用上述塑料片材热压加工成型设备，包括以下步骤：
（1）. 牵引机构牵引塑料片材向加热机构行进，其中塑料片材印制有多组平面图案，且每一组平面图案的间距、位置与模具凹腔的间距、位置对应；（2）. 不断通过入口向金属框条的冷却流道输入冷却流体，冷却流体通过出口排出冷却流道，冷却流体对金属框条进行冷却；每当塑料片材其中一组平面图案的水平位置刚好全部对准加热机构的发热块，塑料片材暂停前进；竖向驱动机构驱动下夹框、上夹框竖向相对移动，下夹框和上夹框合拢将塑料片材从竖向夹住，上夹框的底面接触塑料片材的上表面，下夹框的顶面接触塑料片材的下表面，发热块通过辐射和传热作用对网孔对准的塑料片材部位进行加热，而金属框条则阻挡上夹框及下夹框所夹紧的塑料片材部位受热，上夹框、下夹框的网孔对准的塑料片材部位受热并软化，而与金属框条接触的塑料片材的部位则不软化；塑料片材受热软化的部位被不软化的部位分隔成为多个不连通的区域，其中不软化的部位位于没有印制图案的空白位置；（3）. 加热完成后，下夹框、上夹框重新张开，接着使塑料片材印制有图案的位置对准相应的模具凹腔位置，利用成型动作使塑料片材软化部位变形并贴紧对应的模具凹腔内壁，从而使塑料片材变成凹凸形状而形成有凹腔；（4）、此后塑料片材冷却定型，脱模、冲剪，得到多个带有凹腔和图案的塑料包装制品。
在上述步骤（3）中，牵引机构牵拉着塑料片材继续行进，使原来位于加热机构的那一段塑料片材部位到达压制成型机构，并使所述塑料片材印制有图案的位置对准相应的模具凹腔位置；
在上述步骤（3）中，当下夹框、上夹框重新张开后，保持塑料片材的位置不动，移动压制成型机构，使所述模具凹腔位置对准的塑料片材印制有图案的相应位置；当成型动作完成后，移开压制成型机构。
本申请文件中，区分金属框条或模具凹腔的行列方向时，以塑料片材经过该构件时的行进方向为前方，前后方向即纵向，行的延伸方向即“横向”，列的延伸方向平行于纵向。
本发明具有以下优点和效果：
一、本发明生产过程中，塑料片材受热软化的部位被不软化的部位分隔成为多个不连通的区域，不软化的部位可以使每一个软化部位的跨度尺寸大幅度减小，因此可以减小软化部位边缘由于整体垂涎下坠而受到拉力，减轻软化部位下坠变形的程度，减轻塑料片材受热软化部位不规则变形的程度；另一方面，在塑料片材受牵拉行进过程中，由于不软化部位的刚度远大于受热软化部位的刚度，因此不软化的部位可以在牵拉过程中作为软化部位的保护框架，使传递给软化部位的牵拉力减小，使塑料片材在行进过程中图案不规则拉伸变形的程度更加轻微。
二、加热时，塑料片材被夹紧在夹紧面位置，由于发热块与夹紧面错开一段竖向距离，发热块不直接接触塑料片材，因此避免塑料片材加热块烧焦或严重烫伤，也避免接近熔融的塑料粘糊到发热块表面。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构及使用状态示意图。
图2是图1中加热机构的局部结构示意图。
图3是图2中加热机构的俯视示意图。
图4是图2中上夹框和下夹框竖向张开时的状态示意图。
图5是图4中上夹框和下夹框竖向夹拢时的状态示意图。
图6是图4中上夹框和下夹框竖向张开时的立体示意图。
图7是图6中上夹框和下夹框的水平投影示意图。
图8是模具的纵向剖面结构示意图。
图9是图8中模具的俯视结构示意图。
图10是实施例一的金属框条与模具凹腔外围平整部位配合关系示意图。
图11是实施例二采用的塑料片材的一组图案示意图。
图12是图11所示塑料片材经过加热机构加热后的状态示意图。
图13是图12所示塑料片材运行到压制成型机构后与模具凹腔的位置配合关系示意图。
图14是图10所示塑料片材经过压制成型后的凹凸形状示意图。
图15是实施例四中各组夹块的上夹块的仰视示意图。
具体实施方式
实施例一
图1、图2、图3、图4、图5所示，该塑料片材热压加工成型设备包括加热机构1、压制成型机构2、冲剪机构3、牵引机构，其中加热机构1、压制成型机构2、冲剪机构3沿着塑料运行的方向依次排列，牵引机构布置在加热机构、压制成型机构的两侧；压制成型机构2安装有模具21，图8、图9所示，模具21中形成三十六个圆形凹腔210，各圆形凹腔210分布成为六横排六纵列，各圆形凹腔210周围为不凹陷的凹腔外围平整部位211。
图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，所述加热机构1包括有发热块10和上夹框11、下夹框12，上夹框11、下夹框12采用金属框条14制作，金属框条14纵横交错而形成具有九个网孔13的网格状，九个网孔13分布为三行三列，相邻网孔13之间被金属框条14隔开；上夹框11的金属框条14和下夹框12的金属框条14位置对应相同，上夹框11和下夹框12配合成对，每一网孔13位置均对应布置有发热块10，从水平投影位置看，发热块10的水平投影位置位于金属框条14包围的网孔区域里面，每一发热块中设有电热元件。下夹框11、上夹框12的金属框条14均中空而形成有可供流体通过的冷却流道15，冷却流道15还设有入口16、出口17。还设有驱动下夹框、上夹框竖向相对移动的竖向驱动机构，当竖向驱动机构驱动下夹框和上夹框两者贴近时，下夹框的顶面和上夹框的底面所在的水平面为夹紧面（如图5中EF平面所示，夹紧面代表的是塑料片材在接受局部加热时，该塑料片材局部所处的平面），所述发热块10与夹紧面EF错开一段竖向距离。在夹紧面上方和夹紧面下方分别都设有发热块10，且夹紧面上方的发热块10与上夹框11固定在一起而同步竖向移动，夹紧面下方的发热块10与下夹框12固定在一起而同步竖向移动；
图10所示，金属框条14在加热机构中所处的水平位置与凹腔外围平整部位211在模具21中所处的水平位置对应配合；这种对应配合关系是指：当塑料片材的某一段进入加热机构中进行加热时，金属框条4接触到该段塑料片材的局部位置，而当上述该段塑料片材进入压制成型机构中进行压制成型时，原来接触金属框条的塑料片材局部刚好对准着模具的凹腔外围平整部位211。更具体地说，相邻横向延伸的金属框条14之间的纵向间距（如图7、图6中尺寸线b所示）等于模具中相邻行凹腔之间的纵向间距（如图9中尺寸线n所示）的整数倍(具体在实施例一中为两倍)，相邻纵向延伸金属框条14之间的横向间距（如图7、图6中尺寸线a所示）等于模具中相邻列凹腔之间的横向间距（如图9中尺寸线m所示）的整数倍(具体在实施例一中为两倍)，因而形成上述对应关系,如图10所示，在图10中，圆形区域代表模具的凹腔，圆形区域之外的部位代表模具的凹腔外围平整部位，四方形区域代表曾被下夹框、上夹框的网孔13对准过的塑料片材部位，阴影线区域代表曾被金属框条14对准过的塑料片材部位，阴影线区域对准着圆形区域之外的部位。
实施例二
一种塑料片材热压加工成型工艺，采用上述实施例一的塑料片材热压加工成型设备，包括以下步骤：
（1）.牵引机构牵引塑料片材4前进，塑料片材前进的方向如图1箭头所示，其中塑料片材印制有多组平面图案41，每一组平面图案41排列成为六行六列，如图11所示，且每一组平面图案41的间距、位置与模具凹腔210的间距、位置对应；塑料片材前进时，下夹框12、上夹框11之间张开而留出竖向间隙，如图4所示；（2）. 不断通过入口16向金属框条14的冷却流道15输入冷却水18，冷却水18通过出口17排出冷却流道15，冷却水不断对金属框条进行冷却；每当塑料片材其中一组平面图案41的水平位置刚好全部对准加热机构的发热块10，塑料片材4暂停前进；竖向驱动机构驱动下夹框12、上夹框11竖向相对移动，下夹框12和上夹框11将塑料片材4从竖向夹住，上夹框11的底面接触塑料片材的上表面，下夹框12的顶面接触塑料片材的下表面，如图2所示，发热块10通过辐射和传热作用对网孔13对准的塑料片材部位进行加热，而金属框条14则阻挡上夹框及下夹框所夹到的塑料片材部位受热（即阻挡其接受发热块的传热），上夹框11、下夹框12的网孔13对准的塑料片材4部位受热并软化，而与金属框条14接触的塑料片材部位则不直接受热而不软化；塑料片材受热软化的部位42（图12中用点状阴影表示）被不软化的部位43分隔成为多个不连通的区域，其中不软化的部位43位于不印制图案的空白位置，如图12所示；在图12中，非阴影部位代表塑料片材不软化部位，阴影部位代表塑料片材软化部位，花瓣形的线条代表图案41的位置；（3）. 加热完成后，竖向驱动机构驱动下夹框12、上夹框11重新张开（竖向分离），不再夹紧塑料片材4；牵引机构牵拉着塑料片材4继续行进，使原来位于加热机构1的那一段塑料片材4部位移到压制成型机构2，并使塑料片材的图案41对准相应的模具凹腔210位置，如图13所示，在图13中，花瓣形的线条代表图案41的位置，圆形线条代表模具凹腔210的位置，阴影部位代表塑料片材受热软化部位，非阴影部位代表塑料片材不软化部位；接着利用成型动作使塑料片材软化的部位贴紧对应的模具凹腔210内壁，从而使塑料片材4变成凹凸形状而形成有凹腔44，如图14所示，塑料片材上的图案随之发生凹凸而变成曲面；（4）、此后冷却定型，脱模、冲剪，得到多个带有凹腔和图案的塑料包装制品。
实施例三
实施例三为一种塑料片材热压加工成型工艺，它与实施例二大致相同。两者主要区别在于：在上述步骤（3）中，当下夹框、上夹框重新张开后，保持塑料片材的位置不动，移动压制成型机构，使模具凹腔位置对准的塑料片材印制有图案的相应位置；当成型动作完成后，移开压制成型机构。其余与实施例二相同。
实施例四
实施例四为一种塑料片材热压加工成型设备。在实施例四中，相邻横向延伸的金属框条之间的纵向间距刚好等于模具中相邻行凹腔之间的纵向间距，相邻纵向延伸的金属框条之间的横向间距刚好等于模具中相邻列凹腔之间的横向间距，因而形成上述对应关系。在这种情况下，下夹框12、上夹框11均有七条横向延伸的金属框条14和七条纵向延伸的金属框条14，共形成有三十六个网孔13，三十六个网孔13分布为六行六列。另外，在实施例四中，所述发热块布置于夹紧面上方，且发热块与上夹框固定在一起而同步竖向移动，而夹紧面下方则不布置发热块。其余与实施例一相同。
上述实施例四中，发热块也可改为布置在夹紧面下方，且发热块与下夹框固定在一起而同步竖向移动，而夹紧面上方则不布置发热块。
实施例五
实施例五为一种塑料片材热压加工成型工艺。在实施例五中，采用实施例四的设备，其余与实施例二相同。
上述实施例一中，相邻横向延伸的金属框条14之间的纵向间距也可以改为等于模具中相邻行凹腔210之间的纵向间距的三倍，相邻纵向延伸金属框条14之间的横向间距也可以改为等于模具中相邻列凹腔210之间的横向间距的三倍。
上述实施例中，压制成型方式可以是机械压力、负压吸塑、正气压三种基本方法的任何一种，也可以上述是其中两种或三种基本方式的组合。
Claims (9)
1.一种塑料片材热压加工成型设备，包括加热机构、压制成型机构、冲剪机构、牵引机构；压制成型机构安装有模具，模具中形成若干个凹腔，各凹腔分布成为若干横排若干纵列；各凹腔周围为不凹陷的凹腔外围平整部位； 加热机构设有发热块，其特征在于：所述加热机构还设有上夹框、下夹框，上夹框、下夹框采用金属框条制作，金属框条纵横交错而形成具有多个网孔的网格状，相邻网孔之间被金属框条隔开；上夹框的金属框条和下夹框的金属框条的水平位置对应相同；下夹框、上夹框的金属框条均中空而形成有可供流体通过的冷却流道，冷却流道还设有入口、出口； 还设有驱动下夹框、上夹框竖向相对移动的竖向驱动机构；当竖向驱动机构驱动下夹框和上夹框两者贴近时，下夹框的顶面和上夹框的底面所在的水平面为夹紧面，所述发热块与夹紧面错开一段竖向距离；金属框条在加热机构中所处的水平位置与凹腔外围平整部位在模具中所处的水平位置对应配合，这种对应配合关系是指：当塑料片材的某一段进入加热机构中进行加热时，金属框条接触到该段塑料片材的局部位置，而当上述该段塑料片材进入压制成型机构中进行压制成型时，原来接触金属框条的塑料片材局部对准着模具的凹腔外围平整部位。
2.根据权利要求1所述的塑料片材热压加工成型设备，其特征在于：相邻横向延伸的金属框条之间的纵向间距等于模具中相邻行凹腔之间的纵向间距的整数倍，相邻纵向延伸的金属框条之间的横向间距等于模具中相邻列凹腔之间的横向间距的整数倍。
3.根据权利要求1或2所述的塑料片材热压加工成型设备，其特征在于：所述发热块的水平投影位置位于金属框条包围的网孔区域里面，从水平投影位置看，每一网孔位置均对应布置有发热块。
4.根据权利要求1或2所述的塑料片材热压加工成型设备，其特征在于：所述夹紧面上方和夹紧面下方分别设有发热块，且夹紧面上方的发热块与上夹框固定在一起而同步竖向移动，夹紧面下方的发热块与下夹框固定在一起而同步竖向移动。
5.根据权利要求1或2所述的塑料片材热压加工成型设备，其特征在于：所述发热块位于夹紧面上方，且发热块与上夹框固定在一起而同步竖向移动。
6.根据权利要求1或2所述的塑料片材热压加工成型设备，其特征在于：所述发热块位于夹紧面下方，且发热块与下夹框固定在一起而同步竖向移动。
7.一种塑料片材热压加工成型工艺，其特征在于采用权利要求1所述的塑料片材热压加工成型设备，包括以下步骤：
（1）.牵引机构牵引塑料片材向加热机构行进，其中塑料片材印制有多组平面图案，且每一组平面图案的间距、位置与模具凹腔的间距、位置对应；（2）. 不断通过入口向金属框条的冷却流道输入冷却流体，冷却流体通过出口排出冷却流道，冷却流体对金属框条进行冷却；每当塑料片材其中一组平面图案的水平位置刚好全部对准加热机构的发热块，塑料片材暂停前进；竖向驱动机构驱动下夹框、上夹框竖向相对移动，下夹框和上夹框合拢将塑料片材从竖向夹住，上夹框的底面接触塑料片材的上表面，下夹框的顶面接触塑料片材的下表面，发热块通过辐射和传热作用对网孔对准的塑料片材部位进行加热，而金属框条则阻挡上夹框及下夹框所夹紧的塑料片材部位受热，上夹框、下夹框的网孔对准的塑料片材部位受热并软化，而与金属框条接触的塑料片材的部位则不软化；塑料片材受热软化的部位被不软化的部位分隔成为多个不连通的区域，其中不软化的部位位于没有印制图案的空白位置；（3）. 加热完成后，下夹框、上夹框重新张开，接着使塑料片材印制有图案的位置对准相应的模具凹腔位置，利用成型动作使塑料片材软化部位变形并贴紧对应的模具凹腔内壁，从而使塑料片材变成凹凸形状而形成有凹腔；（4）、此后塑料片材冷却定型，脱模、冲剪，得到多个带有凹腔和图案的塑料包装制品。
8.根据权利要求7所述的塑料片材热压加工成型工艺，其特征在于：在上述步骤（3）中，牵引机构牵拉着塑料片材继续行进，使原来位于加热机构的那一段塑料片材部位到达压制成型机构，并使所述塑料片材印制有图案的位置对准相应的模具凹腔位置。
9.根据权利要求7所述的塑料片材热压加工成型工艺，其特征在于：在上述步骤（3）中，当下夹框、上夹框重新张开后，保持塑料片材的位置不动，移动压制成型机构，使所述模具凹腔位置对准的塑料片材印制有图案的相应位置；当成型动作完成后，移开压制成型机构。
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