CN109483907A - 热塑性纤维制品前体的加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热塑性纤维制品前体的加工装置，其包括：加工仓；所述加工仓内设有：坯料层铺设腔，所述坯料层铺设腔内设有第一加热设备，所述第一加热设备用于对坯料层进行加热以得到软化的坯料层；模具预热腔，所述模具预热腔内设有第二加热设备，所述模具预热腔内设有用于装载软化坯料层的模具，所述第二加热设备用于对所述模具进行加热以使所述模具达到装载软化的坯料层的温度要求；以及热压成型腔，所述热压成型腔内设有热压设备，所述热压设备用于对装载软化的坯料层的所述模具进行热压制得热塑性纤维制品前体。采用热塑性纤维制品前体的加工装置的生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料制品加工技术领域，特别涉及一种热塑性纤维制品前体的加工装置。
背景技术
在热塑性纤维制品的生产过程中，通常需经过将裁剪、坯料铺层、热压成型得到热塑性纤维制品前体，在对热塑性纤维制品前体进行冷却、开模、修边、表面处理、切割、检验制得热塑性纤维制品。其中，坯料铺层为热塑性纤维制品生产过程中的关键一环，其铺层的好坏影响着成品的优劣。热塑性纤维的成型方式有别于热固性材料的成型方式，热塑性材料需要在热环境下，材料达到玻璃化转变温度后才可加工成形。所以在热塑性复合纤维制品的坯料铺层过程中，需要较多的操作时间。
在传统的坯料层铺设工序中，需要将一层层的坯料层按一定角度进行叠层设置，但存在尚未将坯料层铺好，坯料层就已经冷却，导致各坯料层层间的界面粘结不良、高孔隙率、坯料褶皱、或者角度错误等诸多问题，最终导致制成的热塑性纤维制品的强度差，次品率高。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种热塑性纤维制品前体的加工装置，采用此装置可以充分延长热塑性纤维制品前体的热处理时间，制作的热塑性纤维制品成品率高。
一种热塑性纤维制品前体的加工装置，包括加工仓；
所述加工仓内设有：
坯料层铺设腔，所述坯料层铺设腔内设有第一加热设备，所述第一加热设备用于对坯料层进行加热以得到软化的坯料层；
模具预热腔，所述模具预热腔内设有第二加热设备以及用于装载软化坯料层的模具，所述第二加热设备用于对所述模具进行加热以使所述模具达到装载软化的坯料层的温度要求；以及
热压成型腔，所述热压成型腔内设有热压设备，所述热压设备用于对装载软化的坯料层的所述模具进行热压制得热塑性纤维制品前体。
本发明所述的热塑性纤维制品前体的加工装置结构简单，其加工仓内设有坯料层铺设腔、模具预热腔和热压成型腔，且每个腔体中均独立设置有不同的加热设备，分别根据各工艺需要进行针对性的控温，坯料层的铺设、模具预热、热压成型均可在一体式的加工仓中进行操作，防止外部环境对坯料成型造成不利影响，这样既保证最终制备的热塑性纤维制品的质量好，即制备得到的热塑性纤维制品不会出现界面粘结不良、高孔隙率、坯料褶皱、或者角度错误等问题，又可减少能耗约5％。此外，模具预热腔可为模具进行提前预热，防止铺设好的坯料层与模具温差过大，对坯料层造成不利影响。
在其中一个实施例中，所述坯料层铺设腔、所述模具预热腔和所述热压成型腔依次层叠设置于所述加工仓内。
在其中一个实施例中，所述加工装置还包括余热导管，所述余热导管依次将所述坯料层铺设腔、所述模具预热腔和所述热压成型腔连通。
在其中一个实施例中，所述第一加热设备于其内部设有均匀排列的第一加热管。
在其中一个实施例中，所述第二加热设备于其内部设有均匀排列的第二加热管。
在其中一个实施例中，所述模具预热腔内还设有用于开合所述模具的开合杆，所述开合杆与所述模具连接。
在其中一个实施例中，所述加工装置还包括控制所述开合杆运动的液压泵，所述液压泵与所述开合杆连接。
在其中一个实施例中，还包括控制机构，所述控制机构用于控制所述第一加热设备和所述第二加热设备分别以不同的发热功率进行加热。
在其中一个实施例中，所述加工装置还包括输送设备，用于将软化的坯料层输送至所述模具中。
在其中一个实施例中，所述输送设备为输送辊、输送带或机械手。
附图说明
图1为本发明一实施例中热塑性纤维制品前体的加工装置示意图；
图2为本发明另一实施例中热塑性纤维制品前体的加工装置示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
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。
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“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。
参阅图1，本发明一实施例中提供了一种热塑性纤维制品前体的加工装置，其包括加工仓100，加工仓100内设有坯料层铺设腔110、模具预热腔120和热压成型腔130。
可以理解，坯料层铺设腔110、模具预热腔120和热压成型腔130均设有腔门，方便物料进出。
加工仓100为制品热压成型加工提供封闭环境，保证坯料层铺设、模具预热和热压成型在稳定的内环境中进行操作。加工仓100内设有坯料层铺设腔110、模具预热腔120和热压成型腔130。
其中，所述坯料层铺设腔110内设有第一加热设备，所述第一加热设备对坯料层进行加热以使坯料层软化，便于坯料层之间按要求布设。
在其中一个实施例中，所述第一加热设备中于其内部设有均匀排列的第一加热管，以使置于坯料层铺设腔110中的坯料层均匀受热。在坯料层铺设工序中，第一加热管的温度设为250℃-265℃。此温度范围可以保证坯料层足够软化，利于坯料层层间的布设和调整。优选地，第一加热管的温度为260℃。加热时间为6min-8min。优选地，加热时间为7min。第一加热管的温度为260℃下，加热时间为7min时，可以使坯料层之间足够软化，使操作者更容易且有足够的时间对坯料层进行铺层，防止出现界面粘结不良、高孔隙率、坯料褶皱、或者角度偏差等错误。
其中，所述模具预热腔120内设有第二加热设备，在所述模具预热腔121内设有用于装载软化坯料层的模具121，所述第二加热设备于其内部设有均匀排列的第二加热管，以使置于模具预热腔120中的模具121均匀受热。这样可以使所述模具121达到装载软化的坯料层的温度要求，防止铺设好的坯料层与模具121之间的温差过大，避免已铺设的坯料因骤冷而提前冷却硬化，坯料层间粘结强度下降及孔隙率提升，进而降低可操作性和产品合格率，再者还可以避免位于外侧的坯料层因与较低温度的模具121接触导致外侧的坯料层遭到破坏，不仅影响坯料层的质量，而且会导致最终制得的热塑性纤维制品不够美观。第二加热管的温度可以略低于第一加热管，第二加热管的温度设为200℃-220℃，加热时间为6min-8min。优选地，第二加热管的温度设为210℃，加热时间为7min，进一步避免已铺设的坯料因骤冷而提前冷却硬化，坯料层间粘结强度下降及孔隙率提升，进而降低可操作性和产品合格率。在试验中发现，第二加热管的温度设为210℃且加热时间为7min时，孔隙率下降约4％，产品合格率提升约10％。
在其中一个实施例中，所述模具预热腔120内还设有用于开合所述模具121的开合杆122，所述开合杆122设于所述加工台200上，并与所述模具121连接。优选地，所述加工装置还包括控制所述开合杆122运动的液压泵123。液压更利于所述模具121的开合。当需要开模时，在液压泵的驱动下，开合杆122可以快速顶开模具121，这样，可以实现快速开模。
其中，所述热压成型腔130内设有热压设备，所述热压设备用于对装载软化的坯料层的所述模具121进行热压制得热塑性纤维制品前体，后续再经冷却、开模、修边、表面处理、切割、检验制得热塑性纤维制品。
在其中一个实施例中，热塑性纤维制品前体的加工装置还包括加工台200，加工台200设于所述加工仓100中，所述坯料层铺设腔110、所述模具预热腔120和所述热压成型腔130可以共平面设置与所述加工台200的一侧表面。
参阅图2，在另一个实施例中，所述坯料层铺设腔110和所述模具预热腔120依次层叠设置于所述加工台200的一侧表面。此时，所述模具预热腔120的腔门开设于所述模具预热腔120的顶部，所述坯料层铺设腔110的腔门开设于所述坯料层铺设腔110的底部，需要传送物料时，可以打开对开的腔门，方便物料传送，这种上下腔体叠层设置的方式可以节省空间。配合叠层设置的所述坯料层铺设腔110和所述模具预热腔120的设计，相对于各腔室共面设置的方式，可以节省空间约20％。
在其中一个实施例中，热塑性纤维制品前体的加工装置还包括余热导管，所述余热导管上设有阀门，所述余热导管用于依次将所述坯料层铺设腔110、所述模具预热腔120和所述热压成型腔130连通。这样设计的好处是可以将上一个腔体中的余热传送至下一腔体中，进行余热利用，减少能耗。例如，坯料层铺设好后，打开与所述坯料层铺设腔110和所述模具预热腔120之间的阀门，所述坯料层铺设腔110中的余热会向所述模具预热腔120中移动，利用余热对所述模具预热腔120进行升温，也就是说，此时所述模具预热腔120的热量一部分来源于所述坯料层铺设腔110中的余热传输、另一部分热量来源于第二加热设备的加热，充分利用余热，从而减少能耗。进一步地，在热压成型腔130中热压得到热塑性纤维制品前体后，可将剩余的余热再次导入坯料层铺设腔110中，进行循环利用，这样可以减少加热管道的持续供热，降低能耗约5％。
在其中一个实施例中，热塑性纤维制品前体的加工装置还包括控制机构，所述控制机构用于对所述第一加热设备和所述第二加热设备以不同发热功率进行加热。优选地，所述控制机构为PLC系统，进而实现自动化控制各对应腔体中的加热机构升温加热，即所述控制机构控制所述第一加热设备对所述坯料层铺设腔110、控制所述第二加热设备对所述模具预热腔120以不同的发热功率进行加热。这样，配合不同的加热设备，能够达到自动化控制的效果。
在其中一个实施例中，热塑性纤维制品前体的加工装置还包括输送设备300，用于将软化的坯料层输送至所述模具121中。优选地，所述输送设备300为输送辊、输送带或机械手，在实际工艺中，打开坯料层铺设腔110的腔门和模具预热腔120的腔门，输送辊就可将铺设好的坯料层传送至模具预热腔120。这样，配合对开的腔门设计，能够达到快速传递软化的坯料层的效果，进而防止软化的坯料与外界过多接触，发生二次硬化。
本发明所述的热塑性纤维制品前体的加工装置结构简单，其加工仓内设有坯料层铺设腔、模具预热腔和热压成型腔，且每个腔体中均独立设置有不同的加热设备，分别根据各工艺需要进行针对性的控温，坯料层的铺设、模具预热、热压成型均可在一体式的加工仓中进行操作，防止外部环境对坯料成型造成不利影响，这样既保证最终制备的热塑性纤维制品的质量好，即制备得到的热塑性纤维制品不会出现界面粘结不良、高孔隙率、坯料褶皱、或者角度错误等问题，又可减少能耗约5％。此外，模具预热腔可为模具进行提前预热，防止铺设好的坯料层与模具温差过大，对坯料层造成不利影响。
可以理解的是，热压制得热塑性纤维制品前体后，还需再经冷却、开模、修边、表面处理、切割、检验制得热塑性纤维制品。采用本领域技术人员常规的步骤操作即可，不在过多赘述。例如：冷却过程是将热塑性纤维制品前体迅速转移至冷却台，冷却台的温度为15℃-25℃，加压至3Mpa-5Mpa,冷却2min-5min，而后开模。
结合具体实施例阐述本发明所述的热塑性纤维制品前体的加工装置的加工热塑性纤维制品前体的加工效果。
实施例1
参阅图1，热塑性纤维制品前体的加工装置中的坯料层铺设腔110、所述模具预热腔120和所述热压成型腔130依次排列在加工台200上，开启PLC系统的开关，将第一加热管的温度设为260℃。加热时间设为7min，对坯料层进行加热得到软化的坯料层。再将第二加热管的温度设为210℃，加热7min。然后将软化后的坯料层置于模具中，最后加装载有软化后的坯料层的模具放入热压成型腔中采用常规方式进行热压，得到热塑性纤维制品前体，然后转移至冷却台冷却，冷却温度为20℃，加压至4Mpa，冷却3min，开模，切割，检验制得热塑性纤维制品。对热塑性纤维制品的性能指标进行测定，热塑纤维制品的孔隙率为0.5％，成品率为98％。
实施例2
参阅图2，热塑性纤维制品前体的加工装置中的坯料层铺设腔110、模具预热腔120依次层叠排列在加工台200上。开启PLC系统的开关，将第一加热管的温度设为260℃。加热时间设为7min，对坯料层进行加热得到软化的坯料层。再将第二加热管的温度设为210℃，加热7min。然后将软化后的坯料层置于模具中，最后加装载有软化后的坯料层的模具放入热压成型腔中采用常规方式进行热压，得到热塑性纤维制品前体，然后转移至冷却台冷却，冷却温度为20℃，加压至4Mpa，冷却3min，开模，切割，检验制得热塑性纤维制品。其中，对热塑性纤维制品的性能指标进行测定，热塑纤维制品的孔隙率为0.6％，成品率为97％。
对比例
采用传统的工艺加工热塑性纤维制品，即在坯料层铺后，将铺层好的坯料层置于模具中，进行热压成型得到热塑性纤维制品前体，然后转移至冷却台冷却，冷却温度为20℃，加压至4Mpa，冷却3min，开模，切割，检验制得热塑性纤维制品。其中，对热塑性纤维制品的性能指标进行测定，热塑纤维制品的孔隙率为1％，成品率为90％。
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。
Claims (10)
1.一种热塑性纤维制品前体的加工装置，其特征在于，包括加工仓；
所述加工仓内设有：
坯料层铺设腔，所述坯料层铺设腔内设有第一加热设备，所述第一加热设备用于对坯料层进行加热以得到软化的坯料层；
模具预热腔，所述模具预热腔内设有第二加热设备以及用于装载软化坯料层的模具，所述第二加热设备用于对所述模具进行加热以使所述模具达到装载软化的坯料层的温度要求；以及
热压成型腔，所述热压成型腔内设有热压设备，所述热压设备用于对装载软化的坯料层的所述模具进行热压制得热塑性纤维制品前体。
2.根据权利要求1所述的热塑性纤维制品前体的加工装置，其特征在于，所述坯料层铺设腔、所述模具预热腔和所述热压成型腔依次层叠设置于所述加工仓内。
3.根据权利要求1所述的热塑性纤维制品前体的加工装置，其特征在于，所述加工装置还包括余热导管，所述余热导管依次将所述坯料层铺设腔、所述模具预热腔和所述热压成型腔连通。
4.根据权利要求1所述的热塑性纤维制品前体的加工装置，其特征在于，所述第一加热设备于其内部设有均匀排列的第一加热管。
5.根据权利要求1所述的热塑性纤维制品前体的加工装置，其特征在于，所述第二加热设备于其内部设有均匀排列的第二加热管。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热塑性纤维制品前体的加工装置，其特征在于，所述模具预热腔内还设有用于开合所述模具的开合杆，所述开合杆与所述模具连接。
7.根据权利要求6所述的热塑性纤维制品前体的加工装置，其特征在于，所述加工装置还包括控制所述开合杆运动的液压泵，所述液压泵与所述开合杆连接。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的热塑性纤维制品前体的加工装置，其特征在于，还包括控制机构，所述控制机构用于控制所述第一加热设备和所述第二加热设备分别以不同的发热功率进行加热。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的热塑性纤维制品前体的加工装置，其特征在于，所述加工装置还包括输送设备，用于将软化的坯料层输送至所述模具中。
10.根据权利要求8所述的热塑性纤维制品前体的加工装置，其特征在于，所述输送设备为输送辊、输送带或机械手。
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2018
- 2018-11-21 CN CN201811394259.3A patent/CN109483907A/zh active Pending
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