CN110450392A - 热成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热成型装置，涉及塑料热成型机械技术领域。它成型模具、弹性携带垫、加压单元、加热单元、压紧密封装置；成型模具设有包括成型垫环；弹性携带垫与待热成型片材密合形成同步组合体；同步组合体通过压紧密封装置与成型成型垫环压紧密封，且同步组合体的待变形区域与成型垫环的成型入口对齐；加压单元的压力输出端和加热单元的热输出端均输出作用到同步组合体的待变形区域上，且加压单元的提供的压力为指向待变形区域向体向成型入口内变形的压力，加热单元提供的加热温度为待变形区域的待热成型片材达到软化的温度。本发明的有益效果是：能够生产出能够成型出一体成型的桶状膜。

Description

热成型装置

技术领域

本发明涉及热成型装置技术领域。

背景技术

目前，塑料制品的热成型方法，主要分为挤出成型、注射成型、吹塑成型、吹膜成型、流延成型。其中，吹膜成型以及流延成型是生产塑料膜的工艺。吹膜成型以及流延成型，均是生产平面状塑料膜的工艺，无法直接一体成型出具有底面的立体塑料膜（桶状膜）；现有的桶状膜，只能通过二次热压或冷压将面状的塑料膜制成。

吹塑以及注射成型，可以一体成型出桶状膜，但是其成型的厚度较大，比如纯净水、饮料瓶。其厚度无法达到吹膜或流延的数量级。

所以，目前尚没有能够能够一体成型出桶状膜的生产装置，现有技术中也没有发现存在这种一体成型的桶状膜类产品。市场现有的做法是通过塑料管状膜或面状膜二次压接出桶状膜，其工艺虽然比较成熟，但是二次压接的桶状膜边缘不能实现平滑过渡。

发明内容

本发明提出了一种热成型装置，其通过弹性携带垫自身弹性系数的设定，牵引控制待热成型片材的形变，最终能够成型出一体成型的桶状膜。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：一种热成型装置， 包括成型模具、弹性携带垫、加压单元、加热单元、压紧密封装置；所述的成型模具设有包括成型垫环；所述的弹性携带垫与待热成型片材密合形成同步组合体；同步组合体通过压紧密封装置与成型成型垫环压紧密封，且同步组合体的待变形区域与成型垫环的成型入口对齐；

所述的加压单元的压力输出端和加热单元的热输出端均输出作用到同步组合体的待变形区域上，且加压单元的提供的压力为指向待变形区域向体向成型入口内变形的压力，加热单元提供的加热温度为待变形区域的待热成型片材达到软化的温度；弹性携带垫的待变形区域的弹性系数依据成型目标的形状和厚度均匀度设定。

进一步优化本技术方案，所述的成型模具设有成型腔体，所述的成型入口即为成型腔体的入口；成型腔体的侧壁与成型目标的侧壁相适配；成型腔体的底部大于成型目标的底部或者成型腔体的底部与成型目标的底部相适配。

进一步优化本技术方案，热成型装置还包括冷却单元；所述的冷却单元用于冷却成型后的待变形区域。

与传统的塑料制品热成型装置以及成型工艺不同，本发明的热成型装置能够生产出一体成型的桶状膜，是一种开拓性产品，其一次、一体成型地加工出的桶状膜自身没有二次压接边缘，节省了二次压接导致的边料浪费，填补了一体成型桶状膜生产装置的技术空白。

热成型装置中所用到的弹性携带垫，属于塑料热成型工艺中的开拓性零件；其通过不同位置弹性系数的设定，调控出成型过程中不同位置的伸长量，牵引控制待热成型片材同步运动，使得待热成型片材跟随弹性携带垫的变形过程中，实现设定的厚度均匀度、形状。相较于吸塑成型，片材不同位置的厚度进行了设定干预。

附图说明

图1为热成型装置的结构示意图（成型腔体底部吻合）；

图2为热成型装置的结构示意图（成型腔体底部吻合）；

图3为热成型装置的结构示意图（没有成型腔体）；

图4为热辐射加热结构示意图；

图5为热传导加热结构示意图；

图6为负压加压结构示意图；

图7为正压加压结构示意图；

图8为冷却单元的一种工作原理图；

图9为冷却单元的另一种工作原理图；

图10为冷却单元的再一种工作原理图；

图11为压紧密封装置的结构示意图；

图12为压接密封装置另一种结构示意图；

图中，1、待热成型片材；2、成型垫环；3、弹性携带垫；3.1、上弹性携带垫；3.2、下弹性携带垫；4、加压单元；5、加热单元；6、成型腔体；7、同步组合体；8、真空泵；9、液压泵；9.1气压泵；10、安全阀；11、封盖；12、红外加热器；13、凸透镜；14、热交换器；15、热活塞；16、冷活塞；17、加热丝；18、冷交换器；19、热活塞杆；20、冷活塞杆；21、加热流体；22、冷却流体；23、热管路；24、冷管路；25、侧壁冷却器；26、桶底冷却器；27、压紧密封装置；28、压环；29、螺栓扣；30、支架；31、液压杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图3所示，一种热成型装置，包括成型模具、弹性携带垫3、加压单元4、加热单元5、压紧密封装置27；所述的成型模具设有包括成型垫环2；所述的弹性携带垫3与待热成型片材1密合形成同步组合体7；同步组合体7通过压紧密封装置27与成型垫环2压紧密封，且同步组合体7的待变形区域与成型垫环2的成型入口对齐；加压单元4的压力输出端和加热单元5的热输出端均输出作用到同步组合体7的待变形区域上，且加压单元4的提供的压力为指向待变形区域向成型入口内变形的压力，加热单元5提供的加热温度为待变形区域的待热成型片材1达到软化的温度；弹性携带垫3的待变形区域的弹性系数依据成型目标的形状和厚度均匀度设定。

成型模具设有成型腔体6，所述的成型入口即为成型腔体6的入口；成型腔体6的侧壁与成型目标的侧壁相适配；成型腔体6的底部大于成型目标的底部或者成型腔体6的底部与成型目标的底部相适配。

如图1所示；成型腔体6的作用是辅助弹性携带垫3对于成型目标（成型目标是指符合预设参数指标的桶状膜）的形状定型，能够对弹性携带垫3进行限位，提高成型目标的形状的精确性。成型腔体6的底部可以与成型目标的底部相适配（成型后吻合），这样能够精确控制形状；如图2所示；成型腔体6的底部还可以大于成型目标的底部，虽然成型后不会完全吻合，但是生产的桶状膜仍然可以使用。本发明实施例，主要以具有成型腔体6的成型模具进行说明。如图3所示；对于没有成型腔体6的成型模具，类似吹泡真空成型，通过弹性携带垫3仍然能够生产出桶状膜，只是桶状膜的形状的控制没有在成型腔体6约束下的精确。

本发明原理说明：

如图3所示，加压单元4给与待变形区域向下变形的动力，待变形区域受力向下膨胀，最终成型。待变形区域变形的过程中或在变形之前，其中待热成型片材1被加热单元5加热，加热软化后弹力相对于弹性携带垫3的弹力影响微小，其跟随弹性携带垫3的变形量同步变形，弹性携带垫3每个位置的变形量决定与其同步变形的待热成型片材1的形变量。在待变形区域内，弹性携带垫一个位置的弹性系数越大，其形变量越小，待热成型片材相对应的位置形变量也越小，厚度越厚。

1、关于加热单元：

加热单元可以为热传导加热单元、可以为热辐射加热单元两种方式；

如图4所示，加热单元可以选用热辐射加热结构。包括红外加热器9，在红外加热器12的下方设置凸透镜13（菲涅尔透镜），将电源光源汇聚为平行光，对同步组合体7进行辐射加热。同步组合体7形变下降过程中，平行光照射的正投影面积基本保持不变。同步组合体7中，弹性携带垫3可以选用黑色，用于吸收热辐射能量，而待热成型片材1在弹性携带垫3的背光面，被弹性携带垫3加热（热传导方式），而不接收光照，这样能防止紫外线照射分解。

如图5所示，加热单元可以选用热传导加热结构。包括液压泵9，液压泵9的输出端通过管路与封盖11的内腔导通；在液压泵9的下游管路，耦合热交换器14（可以为电加热），经过热交换器10的导热流体进入封盖11腔内对弹性携带垫加热，实现加热功能。

2、关于加压单元：

加压单元可以为正压加压单元，可以为负压加压单元两种方式；

如图6所示，加压单元4选用负压加压结构。包括真空泵8，真空泵8的输出端通过管路与成型腔体6的内腔连通；在管路上设置支路，支路上安装有开关；真空泵8在成型腔体6内制造负压，同步组合体7受到大气压产生的压差，向成型腔体6内变形，同步组合体7达到预设深度后，停止抽负压，停止加热，并且对待热成型片材1进行冷却（风冷、液冷、自然冷却均可），然后开启开关，气体进入成型腔体6，同步组合体复位，取出成型后的桶状膜即可。

如图7所示，加压单元4也可以选用正压加压结构。包括液压泵9；压紧密封装置为封盖11；液压泵9的输出端通过管路与封盖11内腔导通；封盖11覆盖在同步组合体7上，与同步组合体7压紧密封；成型腔体6的底部连接有开关。液压泵9（气压泵也可以）制造正压，成型腔体6内的流体（气体或液体）经过安全阀10向外排出。加压变形过程中，加热单元5对同步组合体7加热，成型后，停止加热，成型后的桶状膜冷却，最后开启开关，气体或液体进入成型腔体6，同步组合体7复位，取出成型后的桶状膜即可。开关还能够并联一路安全阀10；安全阀10可以设定成型腔体6内的压力，使其保持稳定，这样成型腔体6有一定压力后，同步组合体7受到两侧压力，这样待热成型片材1与弹性携带垫3之间的压力增大，相应的摩擦力增大，摩擦力能够进一步保障待热成型片材1与弹性携带垫3之间的同步性。

关于压紧密封装：

对于同步组合体来说，待热成型片材1和弹性携带垫3的上下关系分为两种：1、一种是弹性携带垫3放置、粘接或压接到成型垫环2上，待热成型片材1在弹性携带垫3的上部密合；压紧密封装置27将待热成型片材1压紧到弹性携带垫3上；压紧密封装置27的作用是在同步组合体7形变时，保持同步组合体7位置的稳定性、与成型垫环2之间的密封性；2、另一种待热成型片材1放置在成型垫环2上，弹性携带垫3在待热成型片材1的上部密合；压紧密封装置27将弹性携带垫3压紧到待热成型片材1上，这种设置下，弹性携带垫3可以直接粘接到压紧密封装置27上。

压紧密封装置的结构可以分为很多种，本发明举出几个例子：

1、如图11所示，压紧密封装置包括：压环28，压环28上安装有与成型垫环2扣接配合的螺栓扣29；

2、如图12所示，压接密封装置包括：封盖11、支架30、液压杆31；支架30与成型模具连接，液压杆30的固定端安装在支架30上，液压杆30的自由端与封盖11连接；除了借助支架等外力支撑，封盖还可以设计有较重的质量，靠用自身重力将同步组合体7压紧密封到成型模具上。

3、关于冷却单元：

热成型装置还包括冷却单元；所述的冷却单元用于冷却成型后的待变形区域。

无冷却单元的情况下，成型后的桶状膜自然冷却，设备生产效率低，设置冷却单元，有助于实现高效率的工业化生产。

如图8所示，冷却单元采用弹性携带垫层间交替液冷方式。包括冷却舱、热活塞15、冷活塞16、与冷活塞16耦合的冷交换器18、热管路23、冷管路24；弹性携带垫分为上弹性携带垫3.1和下弹性携带垫3.2；上弹性携带垫3.1和下弹性携带垫3.2两者的边缘密封连接；上弹性携带垫3.1和下弹性携带垫3.2两者之间形成的间隙为冷却舱；上弹性携带垫3.1与封盖11之间形成的腔体为加热腔体；冷活塞16通过冷管路24穿过上弹性携带垫3.1与冷却舱导通；冷管路24与上弹性携带垫3.1密封连接；热活塞16通过热管路23与加热腔体导通。

加压单元采用活塞结构，图中热活塞15作用是容纳加热流体21，并且整合了加热单元（加热单元此处为电热丝17），液压流体在热活塞内被电热丝加热形成加热流体21，热活塞杆19与装置外部的动力机构（可以外部的气动、电动、液压动力）联动，液压流体温度被加热到预设温度后，外部动力将热活塞15内的液压流体推入到加热腔体内，同步组合体受热受压，最终成型。

冷却单元采用活塞结构，图中，冷活塞16作用是容纳冷却流体22，并且整合了冷交换器18，冷却流体22在冷活塞16内被冷交换器18冷却。冷活塞杆20与装置外部的动力机构联动，同步组合体7成型后，冷却流体22推入冷却舱内，同时液压流体等量的抽回热活塞15内，这样成型后的同步组合体冷却定型。冷却定型后，冷却流体22抽回冷活塞16，同时开启开关，气体或液体进入成型腔体，同步组合体复位，取出成型后的桶状膜即可。

如图9所示，冷却单元采用侧壁冷却方式。

加压单元采用气动加压结构，加热单元采用热辐射加热结构（红外加热器12、凸透镜13）。冷却单元包括：设置在成型腔体6的外壁侧壁冷却器25；设置在成型腔体6底部的桶底冷却器26。同步组合体7受压受热成型后，开启两个冷却器，关闭红外加热器12。待同步组合体7冷却后，开启封盖11的排气开关和成型腔体6的进气开关，同步组合体7复位。冷却器不开启状态，冷媒不进入冷却器内，成型腔体6的侧壁以及底部在同步组合体7成型的过程中，被加热。当冷媒进入冷却器后，首先成型腔体6的侧壁以及底部被冷却，最终同步组合体7冷却。

如图10所示，冷却单元采用流体直冷结构。冷却单元包括冷活塞16、与冷活塞16耦合的冷交换器18；冷活塞16通过管路与同步组合体7形成后的腔体底部导通。加压单元采用负压加压结构，加热单元采用热辐射器；同步组合体7成型后，直接往同步组合体7形成的腔体内注入冷却液，然后再将冷却液抽出。除此之外，还可以采用冷风直接对腔体冷却。

关于弹性携带垫：

弹性携带垫为本发明的核心零件，弹性携带垫为弹性材质制成；其选用弹性拉伸率较高的材料，比如硅胶、天然橡胶等，其中硅胶耐高温性能良好，天然橡胶需要进行耐高温改性。

弹性系数的设定可以由三种形式。

1、设定弹性携带垫的待变形区域的不同位置的弹性模量。弹性模量的变化，可以通过材质的变化去实现。比如，在硅胶或者橡胶成型过程中，对不同区域的硬度进行由大到小的设置，进而能控制弹性模量。

2、设定弹性携带垫的待变形区域不同位置的厚度。

3、同时设定不同位置的厚度和弹性模量。这样可以得出无限种弹性携带垫结构，弹性模量与厚度同时参与调整弹性携带垫的不同位置的弹性系数。其最终途径，仍然是通过弹性携带垫的弹性系数的调整，使弹性携带垫在形变的过程中，使得待热成型片材的厚度趋于平整。

关于待热成型片材：

待热成型片材本身为生产原料，其一次加工呈面状，经过本发明的二次加工，呈桶状膜。所以，待热成型片材材质为热塑性塑料，比如常见的PVC，PE，PP，ABS等。待热成型片材可以为单层面状塑料，也可以是多层面状塑料紧密层叠而成；多层面状塑料层叠加热时，温度需要到达塑料软化而不融化的范围内，比如HDPE,软化温度在125~135°。软化温度下，塑料层间发生粘接的情况较少；为了防止塑料层间，可以在塑料层间填充防粘层。防粘层可以为脱膜剂（二甲基硅油），可以为滑石粉等固体颗粒；产品作为垃圾袋使用时，防粘层还能混入抑菌驱虫的溶剂或颗粒。

Claims (3)

1.一种热成型装置，其特征在于：包括成型模具、弹性携带垫、加压单元、加热单元、压紧密封装置；所述的成型模具设有包括成型垫环；所述的弹性携带垫与待热成型片材密合形成同步组合体；同步组合体通过压紧密封装置与成型成型垫环压紧密封，且同步组合体的待变形区域与成型垫环的成型入口对齐；

所述的加压单元的压力输出端和加热单元的热输出端均输出作用到同步组合体的待变形区域上，且加压单元的提供的压力为指向待变形区域向体向成型入口内变形的压力，加热单元提供的加热温度为待变形区域的待热成型片材达到软化的温度。

2.根据权利要求1所述的热成型装置，其特征在于：所述的成型模具设有成型腔体，所述的成型入口即为成型腔体的入口；成型腔体的侧壁与成型目标的侧壁相适配；成型腔体的底部大于成型目标的底部或者成型腔体的底部与成型目标的底部相适配。

3.所述的热成型装置，其特征在于：还包括冷却单元；所述的冷却单元用于冷却成型后的待变形区域。