CN110341118A - 一种注塑加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注塑加工方法，包括以下步骤：S1，将注塑加工设备在常规空气环境中开机并调试；S2，将调试好的注塑加工设备在开机状态下移动至密封单元；S3，利用氮气发生单元对密封单元填充氮气，使得密封单元内形成低氧或无氧环境，所述密封单元远离氮气发生单元的一端与外界连接设置有排气口；S4，利用供料单元对注塑加工设备进行供料，注塑加工设备注塑生产的产品通过出料机构运动至密封单元外侧。还公开了一种注塑加工装置，包括供料单元、密封单元、氮气发生单元、注塑加工设备和出料单元。本申请能够更好的降低或消除材料加工过程中因氧气因素导致的热氧降解，降低高分子制品(塑料、弹性体等)因氧气导致降解带来的气味及VOC等。

Description

一种注塑加工方法及装置

技术领域

本发明涉及注塑加工技术领域，尤其涉及一种注塑加工方法及装置。

背景技术

现有挤出造粒技术是使用高温加热以及螺杆剪切，将塑料基料以及各类添加剂熔融混匀并通过机头挤出，然后切粒形成塑料粒子。

现有注塑成型技术是使用高温加热以及螺杆剪切，对原材料(如塑料粒子、弹性体等)进行塑化然后向模具进行注射成型，形成具有一定形状的塑料制品。

注塑或挤出过程中，高温和剪切力都会促使原材料在加工过程中出现分解，氧气的存在，导致注塑或挤出过程中原材料易发生热氧降解，分解速率大幅度提高，产生大量可挥发的小分子物质。现有注塑和挤出技术及形式无法消除氧气所带来的影响。

发明内容

本发明的目的是为了降低或消除材料加工过程中因氧气因素导致的热氧降解，而提出的一种注塑加工方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种注塑加工方法，包括以下步骤：

S1，将注塑加工设备在常规空气环境中开机并调试；

S2，将调试好的注塑加工设备在开机状态下移动至密封单元；

S3，利用氮气发生单元对密封单元填充氮气，使得密封单元内形成低氧或无氧环境，所述密封单元远离氮气发生单元的一端与外界连接设置有排气口；

S4，利用供料单元对注塑加工设备进行供料，注塑加工设备注塑生产的产品通过出料机构运动至密封单元外侧。

本方法中，在进行生产加工时，在常规空气环境将注塑生产设备开机并进行调试，调试完成后，将注塑生产设备有外部推入至密封单元内，利用密封单元对注塑生产设备进行密封，形成相对密封的加工环境，然后氮气发生单元动作制备氮气，对密封单元进行填充，经过一段时间填充后，使得氧气浓度降低，形成正压或微正压的低氧甚至无氧环境，多余的氮气可以通过工厂废弃排放系统进行排放；供料单元对注塑加工设备进行供料，注塑加工设备进行生产加工，利用出料机构将注塑加工设备生产的产品运送至密封空间外。整个生产流程在低氧甚至无氧的加工环境中自动进行，无需操作人员进入，且为保证操作人员安全，氧气浓度未恢复安全水平不允许进入。生产完毕后或生产中断，关闭氮气发生单元，打开密封单元，待密封单元以及加工环境中氧气浓度恢复安全水平，方可进入。具体的，在注塑加工设备动作过程中，会产生热量，设置有温度控制系统，对密封单元进行温度调节。所述温度控制系统为内循环式空调或氮气发生单元加装气体温度调节装置。采用环境整体封闭的方式，将整个工艺链条进行全流程全环境封闭，通过氮气填充形成低氧甚至无氧环境。可最大程度消除氧气影响，减少材料在高温或剪切作用下降解产生小分子可挥发物。本方法适用于制造广泛的低气味低VOC的环保类注塑产品。本方法，不需要特种加工设备，配备行业内的常规注塑加工设备即可，自由度高，成本可控。

进一步的，所述密封单元外侧对应所述出料机构的下料端设置有包装区。操作人员在密封单元外侧的包装区进行产品的后加工及包装处理。可在密封单元外围设置排送风装置，保证空气流通，避免氮气泄露导致外界氧气浓度低于安全水平。

本发明还公开了一种注塑加工装置，采用上述注塑加工方法进行，包括供料单元、密封单元、氮气发生单元、注塑加工设备和出料单元；所述注塑加工设备移动至密封单元内；所述供料单元设置在所述密封单元外侧且为注塑加工设备进行供料；所述氮气发生单元与密封单元连接设置，所述密封单元远离氮气发生单元的一端设置有排气口；所述密封单元远离氮气发生单元的一端设置有出口，所述出料单元设置在所述出口处。

这样，氮气发生单元向密封单元内填充氮气，为注塑加工设备提供低氧甚至无氧的环境。注塑加工设备在密封单元内进行生产，供料单元进行供料，出料单元进行出料，这样使得产品生产的整个过程均在低氧甚至无氧的环境中进行，设置有排气口，平衡气压，同时方便密封单元内本有的气体排出，更好的提高氮气浓度，降低氧气含量。采用环境整体封闭的方式，将整个工艺链条进行全流程全环境封闭，通过氮气填充形成低氧甚至无氧环境。可最大程度消除氧气影响，减少材料在高温或剪切作用下降解产生小分子可挥发物。本装置适用于制造广泛的低气味低VOC的环保类注塑产品。

进一步的，所述密封单元包括固定安装在地面上的密封框体，所述密封框体具有用于生产加工的内腔，所述内腔上端向下固定安装有挡板，所述挡板将所述内腔分隔为正压区域和负压区域，所述挡板下端设置有第一隔离帘，所述出口处设置有第二隔离帘，所述第一隔离帘和第二隔离帘正对设置；所述出料单元一端位于正压区域内，另一端穿过所述第一隔离帘和第二隔离帘至密封单元外侧；所述氮气发生单元与所述正压区域连通设置；所述排气口设置在所述负压区域上端；所述密封单元一侧设置有可以打开或者关闭的隔离门，地面上设置有注塑加工设备用轨道，所述轨道两端分别位于所述密封单元的正压区域内部和密封单元外部。

这样，加工环境由密封单元进行相对密封，密封单元分为正压区域与负压区域两个区域，两个区域及外界之间使用第一隔离帘和第二隔离帘隔离。正压区域由氮气持续填充形成正压或微正压环境，防止空气回流；负压区域由排气口排气形成负压或微负压环境，减少氮气向外界包装区泄露，避免危及人身安全。具体的，所述排气口处设置有抽风机。设置有轨道，方便注塑加工设备的移动。

进一步的，所述正压区域、负压区域和密封单元外侧分别设置有气体浓度检测报警装置，设置在正压区域内的气体浓度检测报警装置与所述氮气发生单元联动，所述气体浓度检测报警装置包括氧气传感器，所述氧气传感器与报警器连接设置。

这样，气体浓度监测报警装置用于监测环境气体浓度，当氧气浓度超过设定值时会发出警报。正压区域的监测报警装置与氮气发生单元联动，根据当前加工环境气体浓度自动调节氮气填充速率，保证加工环境中氧气浓度处于设定范围。外界监测报警装置用于监测外界环境氧气浓度是否处在安全范围内。

进一步的，所述注塑加工设备包括注塑单元，所述注塑单元包括注塑机和储料斗，所述储料斗与所述注塑机的进料斗连接设置。

这样，储料斗向注塑机进行进料以进行注塑加工。

进一步的，所述注塑加工设备还包括挤出单元，所述挤出单元包括挤出机和切粒造粒机，所述供料单元与所述挤出机的上料斗连接设置，所述挤出机的挤出端通过冷却水槽连接有切粒造粒机，所述切粒造粒机的下料端正对位于所述储料斗上方。

这样，供料单元与挤出机连接，依次连接冷却水槽、切料造粒机，切料造粒机出口连接储料斗，储料斗与注塑机进料斗相连，从进料到注塑机出料，完成产品的生产加工过程。整个过程在低氧甚至无氧环境中进行，更好的产品的需求。

进一步的，所述出料单元包括取件机械手和传送装置，所述传送装置包括传送带，所述传送带的上料端位于正压区域内且设置在所述取件机械手一侧，所述传送带下料端穿过所述第一隔离帘和第二隔离帘后位于密封单元外侧，所述取件机械手包括设置在所述注塑机的下料端与传送带的上料端之间的三轴机械臂以及安装在三轴机械臂的活动端的机械手。

这样，在注塑机注塑完成后，利用机械手对产品进行取件，然后利用三轴机械臂带动产品运动至传送带上，进行出料，出料过程也在低氧甚至无氧环境中进行，保证产品质量。设置有隔离帘，避免氮气大量外流。

进一步的，所述供料单元包括集中供料系统、阀门和中转料斗，所述中转料斗上端位于所述密封单元外侧且与所述集中供料系统连接设置，所述密封单元正对所述中转料斗设置有阀门，所述中转料斗下端位于所述正压区域内。

这样，供料单元分为集中供料系统、阀门、中转料斗。中转料斗分为内外两部分，外部与外界相通，内部与正压区域相通，中间依靠阀门隔开。通过集中供料系统将原材料输送至中转料斗外斗，当材料堆积到一定高度，打开阀门使材料滑入中转料斗内斗，然后阀门关闭。外斗中原材料颗粒堆积的间隙存在空气，阀门打开时会有少量空气随原材料一起进入料斗，进入的空气极短时间内扩散稀释后(同时氮气的填充可以保证密封单元内氧气浓度处于设定范围)，挤出机抽取中转料斗中的原材料，避免氧气进入设备内部。

进一步的，还包括温度控制系统。所述温度控制系统为内循环式空调或氮气发生单元加装气体温度调节装置。这样，可以更好的对密封单元内的温度进行调节，保证生产过程的稳定性以及产品的质量。

本方法以及装置具有以下有益效果：

1、本方法，也可以将挤出单元与注塑单元分别密封。

2、采用移动注塑加工设备的方式进行密封，即可以满足移动前常规挤出及注塑的常规产品生产需要，可以满足移动密封后低氧或无氧环境下的特殊产品生产需要。

3、塑料粒子改性造粒时，可以减少抗氧化剂等助剂的添加量，使塑料粒子更加环保、经济。

4、能减少产品注塑和挤出加工过程产生的可挥发性组分(以改性聚丙烯为例，加工过程中会产生烯烃、烷烃、醛、酮类等可挥发组分)，降低高分子制品(塑料、弹性体等)因氧气导致降解带来的气味及VOC等。可以设计生产出更加环保的室内、车内等领域的用品。

5、能降低原材料在加工过程中的分解速率，拓宽注塑和挤出加工工艺条件。

6、生产设备均可采用行业内常规设备，无需特殊改造，仅通过新建部分设施以及各设备间的组合即可实现该生产方式，适用范围更加广泛。

7、在低氧甚至无氧加工环境中，能降低或消除材料加工过程中因氧气因素导致的热氧降解。加工环境中氧气浓度越低，越利于抑制加工过程中材料热氧降解。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中供料单元的结构放大示意图；

图3为注塑加工设备位于密封单元外侧的结构示意图，其中隔离门处于关闭状态；

图4为图3中隔离门处于打开状态的结构示意图；

图5为图3中注塑加工设备位于密封单元内部的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种注塑加工方法，包括以下步骤：

S1，将注塑加工设备在常规空气环境中开机并调试；

S2，将调试好的注塑加工设备32在开机状态下移动至密封单元2；

S3，利用氮气发生单元1对密封单元2填充氮气，使得密封单元2内形成低氧或无氧环境，所述密封单元2远离氮气发生单元1的一端与外界连接设置有排气口13；

S4，利用供料单元14对注塑加工设备进行供料，注塑加工设备注塑生产的产品通过出料机构运动至密封单元外侧。

还包括设置在所述密封单元2外侧对应所述出料机构的下料端设置有包装区12。

本方法中，在进行生产加工时，在常规空气环境将注塑生产设备开机并进行调试，调试完成后，将注塑生产设备有外部推入至密封单元内，利用密封单元对注塑生产设备进行密封，形成相对密封的加工环境，然后氮气发生单元动作制备氮气，对密封单元进行填充，经过一段时间填充后，使得氧气浓度降低，形成正压或微正压的低氧甚至无氧环境，多余的氮气可以通过工厂废弃排放系统进行排放；供料单元对注塑加工设备进行供料，注塑加工设备进行生产加工，利用出料机构将注塑加工设备生产的产品运送至密封空间外。整个生产流程在低氧甚至无氧的加工环境中自动进行，无需操作人员进入，且为保证操作人员安全，氧气浓度未恢复安全水平不允许进入。生产完毕后或生产中断，关闭氮气发生单元，打开密封单元，待密封单元以及加工环境中氧气浓度恢复安全水平，方可进入。具体的，在注塑加工设备动作过程中，会产生热量，设置有温度控制系统，对密封单元进行温度调节。所述温度控制系统为内循环式空调或氮气发生单元加装气体温度调节装置。采用环境整体封闭的方式，将整个工艺链条进行全流程全环境封闭，通过氮气填充形成低氧甚至无氧环境。可最大程度消除氧气影响，减少材料在高温或剪切作用下降解产生小分子可挥发物。本方法适用于制造广泛的低气味低VOC的环保类注塑产品。本方法，不需要特种加工设备，配备行业内的常规注塑加工设备即可，自由度高，成本可控。操作人员在密封单元外侧的包装区进行产品的后加工及包装处理。可在密封单元外围设置排送风装置，保证空气流通，避免氮气泄露导致外界氧气浓度低于安全水平。

具体的，低氧环境是指氧气含量低于21％，且浓度越低，对降解速率的抑制效果越好。无氧环境是指氧气含量为0％，氧气浓度安全水平是指氧气含量范围为19.5％-21％。

参照图1-5，本发明还公开了一种注塑加工装置，采用上述注塑加工方法进行，包括供料单元14、密封单元2、氮气发生单元1、注塑加工设备32和出料单元；所述注塑加工设备32移动至密封单元2内；所述供料单元14设置在所述密封单元2外侧且为注塑加工设备32进行供料；所述氮气发生单元1与密封单元2连接设置，所述密封单元2远离氮气发生单元1的一端设置有排气口13；所述密封单元2远离氮气发生单元1的一端设置有出口，所述出料单元设置在所述出口处。

这样，氮气发生单元向密封单元内填充氮气，为注塑加工设备提供低氧甚至无氧的环境。注塑加工设备在密封单元内进行生产，供料单元进行供料，出料单元进行出料，这样使得产品生产的整个过程均在低氧甚至无氧的环境中进行，设置有排气口，平衡气压，同时方便密封单元内本有的气体排出，更好的提高氮气浓度，降低氧气含量。采用环境整体封闭的方式，将整个工艺链条进行全流程全环境封闭，通过氮气填充形成低氧甚至无氧环境。可最大程度消除氧气影响，减少材料在高温或剪切作用下降解产生小分子可挥发物。本装置适用于制造广泛的低气味低VOC的环保类注塑产品。

进一步的，所述密封单元2包括固定安装在地面上的密封框体，所述密封框体具有用于生产加工的内腔，所述内腔上端向下固定安装有挡板，所述挡板将所述内腔分隔为正压区域18和负压区域19，所述挡板20下端设置有第一隔离帘11，所述出口处设置有第二隔离帘21，所述第一隔离帘11和第二隔离帘21正对设置；所述出料单元一端位于正压区域18内，另一端穿过所述第一隔离帘11和第二隔离帘21至密封单元2外侧；所述氮气发生单元1与所述正压区域18连通设置；所述排气口13设置在所述负压区域19上端；所述密封单元2一侧设置有可以打开或者关闭的隔离门30，地面上设置有注塑加工设备用轨道31，所述轨道31两端分别位于所述密封单元2的正压区域内部18和密封单元2外部。

这样，加工环境由密封单元进行相对密封，密封单元分为正压区域与负压区域两个区域，两个区域及外界之间使用第一隔离帘和第二隔离帘隔离。正压区域由氮气持续填充形成正压或微正压环境，防止空气回流；负压区域由排气口排气形成负压或微负压环境，减少氮气向外界包装区泄露，避免危及人身安全。具体的，所述排气口处设置有抽风机。设置有轨道，方便注塑加工设备的移动。

进一步的，所述正压区域18、负压区域19和密封单元2外侧分别设置有气体浓度检测报警装置10，设置在正压区域18内的气体浓度检测报警装置10与所述氮气发生单元1联动，所述气体浓度检测报警装置10包括氧气传感器，所述氧气传感器与报警器连接设置。

这样，气体浓度监测报警装置用于监测环境气体浓度，当氧气浓度超过设定值时会发出警报。正压区域的监测报警装置与氮气发生单元联动，根据当前加工环境气体浓度自动调节氮气填充速率，保证加工环境中氧气浓度处于设定范围。外界监测报警装置用于监测外界环境氧气浓度是否处在安全范围内。

进一步的，所述注塑加工设备32包括注塑单元，所述注塑单元包括注塑机7和储料斗6，所述储料斗6与所述注塑机7的进料斗连接设置。储料斗6向注塑机7进行进料以进行注塑加工。

进一步的，所述注塑加工设备32还包括挤出单元，所述挤出单元包括挤出机3和切粒造粒机5，所述供料单元14与所述挤出机3的上料斗连接设置，所述挤出机3的挤出端通过冷却水槽4连接有切粒造粒机5，所述切粒造粒机5的下料端正对位于所述储料斗6上方。供料单元与挤出机连接，依次连接冷却水槽、切料造粒机，切料造粒机出口连接储料斗，储料斗与注塑机进料斗相连，从进料到注塑机出料，完成产品的生产加工过程。整个过程在低氧甚至无氧环境中进行，更好的产品的需求。

进一步的，所述出料单元包括取件机械手8和传送装置9，所述传送装置9包括传送带，所述传送带的上料端位于正压区域18内且设置在所述取件机械手8一侧，所述传送带下料端穿过所述第一隔离帘11和第二隔离帘21后位于密封单元2外侧，所述取件机械手8包括设置在所述注塑机7的下料端与传送带的上料端之间的三轴机械臂以及安装在三轴机械臂的活动端的机械手。在注塑机注塑完成后，利用机械手对产品进行取件，然后利用三轴机械臂带动产品运动至传送带上，进行出料，出料过程也在低氧甚至无氧环境中进行，保证产品质量。设置有隔离帘，避免氮气大量外流。

进一步的，所述供料单元14包括集中供料系统15、阀门16和中转料斗17，所述中转料斗17上端位于所述密封单元2外侧且与所述集中供料系统15连接设置，所述密封单元2正对所述中转料斗17设置有阀门16，所述中转料斗17下端位于所述正压区域18内。供料单元分为集中供料系统、阀门、中转料斗。中转料斗分为内外两部分，外部与外界相通，内部与正压区域相通，中间依靠阀门隔开。通过集中供料系统将原材料输送至中转料斗外斗，当材料堆积到一定高度，打开阀门使材料滑入中转料斗内斗，然后阀门关闭。外斗中原材料颗粒堆积的间隙存在空气，阀门打开时会有少量空气随原材料一起进入料斗，进入的空气极短时间内扩散稀释后(同时氮气的填充可以保证密封单元内氧气浓度处于设定范围)，挤出机抽取中转料斗中的原材料，避免氧气进入设备内部。

进一步的，还包括温度控制系统。所述温度控制系统为内循环式空调或氮气发生单元1加装气体温度调节装置。这样，可以更好的对密封单元内的温度进行调节，保证生产过程的稳定性以及产品的质量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种注塑加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将注塑加工设备在常规空气环境中开机并调试；

S2，将调试好的注塑加工设备在开机状态下移动至密封单元；

S3，利用氮气发生单元对密封单元填充氮气，使得密封单元内形成低氧或无氧环境，所述密封单元远离氮气发生单元的一端与外界连接设置有排气口；

S4，利用供料单元对注塑加工设备进行供料，注塑加工设备注塑生产的产品通过出料机构运动至密封单元外侧。

2.如权利要求1所述的注塑加工方法，其特征在于，所述密封单元外侧对应所述出料机构的下料端设置有包装区。

3.一种注塑加工装置，采用如权利要求1所述的注塑加工方法进行，其特征在于，包括供料单元、密封单元、氮气发生单元、注塑加工设备和出料单元；

所述注塑加工设备移动至密封单元内；

所述供料单元设置在所述密封单元外侧且为注塑加工设备进行供料；

所述氮气发生单元与密封单元连接设置，所述密封单元远离氮气发生单元的一端设置有排气口；

所述密封单元远离氮气发生单元的一端设置有出口，所述出料单元设置在所述出口处。

4.如权利要求3所述的注塑加工装置，其特征在于，所述密封单元包括固定安装在地面上的密封框体，所述密封框体具有用于生产加工的内腔，所述内腔上端向下固定安装有挡板，所述挡板将所述内腔分隔为正压区域和负压区域，所述挡板下端设置有第一隔离帘，所述出口处设置有第二隔离帘，所述第一隔离帘和第二隔离帘正对设置；所述出料单元一端位于正压区域内，另一端穿过所述第一隔离帘和第二隔离帘至密封单元外侧；所述氮气发生单元与所述正压区域连通设置；所述排气口设置在所述负压区域上端；所述密封单元一侧设置有可以打开或者关闭的隔离门，地面上设置有注塑加工设备用轨道，所述轨道两端分别位于所述密封单元的正压区域内部和密封单元外部。

5.如权利要求4所述的注塑加工装置，其特征在于，所述正压区域、负压区域和密封单元外侧分别设置有气体浓度检测报警装置，设置在正压区域内的气体浓度检测报警装置与所述氮气发生单元联动，所述气体浓度检测报警装置包括氧气传感器，所述氧气传感器与报警器连接设置。

6.如权利要求5所述的注塑加工装置，其特征在于，所述注塑加工设备包括注塑单元，所述注塑单元包括注塑机和储料斗，所述储料斗与所述注塑机的进料斗连接设置。

7.如权利要求1-6任意一项所述的注塑加工装置，其特征在于，所述注塑加工设备还包括挤出单元，所述挤出单元包括挤出机和切粒造粒机，所述供料单元与所述挤出机的上料斗连接设置，所述挤出机的挤出端通过冷却水槽连接有切粒造粒机，所述切粒造粒机的下料端正对位于所述储料斗上方。

8.如权利要求7所述的注塑加工装置，其特征在于，所述出料单元包括取件机械手和传送装置，所述传送装置包括传送带，所述传送带的上料端位于正压区域内且设置在所述取件机械手一侧，所述传送带下料端穿过所述第一隔离帘和第二隔离帘后位于密封单元外侧，所述取件机械手包括设置在所述注塑机的下料端与传送带的上料端之间的三轴机械臂以及安装在三轴机械臂的活动端的机械手。

9.如权利要求8所述的注塑加工装置，其特征在于，所述供料单元包括集中供料系统、阀门和中转料斗，所述中转料斗上端位于所述密封单元外侧且与所述集中供料系统连接设置，所述密封单元正对所述中转料斗设置有阀门，所述中转料斗下端位于所述正压区域内。

10.如权利要求9所述的注塑加工装置，其特征在于，还包括温度控制系统。