CN107804059A - 一种闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，包括同步运行的自动进纸模块、纸张覆膜模块和自动卷曲模块；自动进纸模块包括自动升降纸垛堆放台和纸张分离装置；纸张覆膜模块包括传送装置、塑料膜传送装置、薄膜覆贴装置和微穿孔装置；自动卷曲模块包括第二红外加热装置、第二压力辊轮和卷曲辊；纸张自动分离后经传送装置和塑料膜传送装置分别将纸张和薄膜同步传输至薄膜覆贴装置；覆膜后的覆膜纸经第二红外加热装置加热，再经第二压力辊轮将覆膜纸压合在卷取辊上形成层叠的闭环曲面型纸塑复合材料。本发明实现了整纸纸张自动铺装、覆膜和卷曲成型的连续化进行，解决了回收纸张制备高强度纸塑复合材料生产效率低的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及回收纸张加工利用领域，具体涉及一种闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备。
技术背景
当前的纸张回收利用的主要形式是二次纸浆造纸。虽然利用回收纤维造纸相对以木材为原料的制浆造纸而言可以大大减少林木、水、电消耗和污染物排放，但是由于纸张种类繁多，纤维质量差异大，而且纸张中存在各种各样的填料、油墨、胶体等非纤维物质，对制浆过程的成浆质量均有负面影响，增加造纸成本。回收废纸制浆造纸过程必须使用大量的水资源，与之相应的废水处理无形中提高了造纸生产企业的成本。此外，回收纸张再造纸利用方式随着纸张回用次数的增加导致纤维角质化越来越严重，成纸质量会越来越差，循环利用5～6次后就无法再用。
回收纸张的另外一种利用方式将回收纸张纤维与塑料复合制造纸塑复合材料。纸塑复合材料的制备工艺目前主要有挤出、注塑和热压三种技术，挤出和注塑均需将回收纸张粉碎成纸纤维，然后通过添加偶联剂、相容剂等各种助剂再与塑料混炼，再进行共混挤出成型或注塑成型。回收废纸粉碎化过程能耗高、效率低，而且粉碎过程中纸纤维容易扬尘造成环境粉尘污染。与木粉相比，纸粉由于回收纸张原料的角质化和脱木素，导致纸粉添加量低和纸塑复合材料性能差。
采用热压工艺制备纸纤维复合材料，可以最大化地保留纸张整体化，避免对纸张结构和纸纤维的破坏，降低能耗的同时提高复合材料的机械强度，是制备纸塑复合材料的一种技术趋势。专利US4111730公开了一种废纸板的制备方法，碎片状的废纸与胶黏剂混合，然后高温下压实和固化。Martina等人提出将废纸与聚丙烯薄膜交叉层积，然后热压得到一种综合力学性能优异的废纸/塑料交替层积纤维复合材料。然而，无论是废纸板还是层积纤维复合材料，均需组坯-热压工艺，这一方法的不足之处在于压板过程只能间歇式进行，生产效率比较低，其次，随着板材厚度的增加，板材内部和外部的温差大，热压过程传热效率急剧降低。现有技术体系还缺少一种回收纸张整纸化利用的连续生产设备来实现高效率的热压成型。
发明内容
本发明的目的提供了一种闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，解决了现有技术回收纸张整纸化利用的间歇式进行和热压效率不高所导致的生产效率低的技术难题，实现回收纸张无需粉化而整张利用制备高强度纸片/塑料薄膜复合材料。
本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：
一种闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，包括自动进纸模块、纸张覆膜模块和自动卷曲模块，所述自动进纸模块、纸张覆膜模块和自动裁切组坯模块处于同步运行状态；所述自动进纸模块包括自动升降纸垛堆放台和纸张分离装置；所述纸张覆膜模块包括顺次设置的传送装置、塑料膜传送装置、薄膜覆贴装置和微穿孔装置；所述自动卷曲模块包括第二红外加热装置、第二压力辊轮和卷曲辊；纸张由所述自动升降纸垛堆放台引入至所述纸张分离装置后自动分离，所述传送装置和所述塑料膜传送装置分别将纸张和薄膜同步传输至所述薄膜覆贴装置；覆膜后的覆膜纸经所述第二红外加热装置加热，再经所述第二压力辊轮将覆膜纸压合在所述卷取辊上形成层叠的闭环曲面型纸塑复合材料。
进一步地，所述自动升降纸垛堆放台包括升降平台和纸槽；所述纸张分离装置包括真空吸盘机械手和纸张分离吹风口-风刀；所述传送装置包括真空控制装置、传送带和辊轮；所述升降平台自动升降以配合所述真空吸盘机械手将所述纸张吸住，再由所述纸张分离吹风口-风刀将所述纸张从所述纸槽中分离；所述真空吸盘机械手将分离后的纸张拖送至所述传送带上，所述辊轮设置在所述传送带上，所述纸张通过所述辊轮后，在所述真空控制装置的作用下使所述纸张紧密贴在所述传送带上前行。
进一步地，所述塑料膜传送装置包括顺次设置的塑料薄膜卷、传送辊轮和牵引辊；所述传送辊轮与所述传送带同步运行，将所述塑料薄膜卷上的薄膜和所述纸张在所述牵引辊处接触并同步传输。
进一步地，所述薄膜覆贴装置包括顺次设置的第一红外加热装置和第一压力辊轮；所述第一红外加热装置设置在所述塑料膜传送装置和所述第一压力辊轮之间；所述第一红外加热装置将叠置的复合膜纸加热后，经所述第一压力辊轮压合得表面覆膜的覆膜纸带。
进一步地，所述薄膜覆贴装置还包括冷却***，所述风冷***设置在所述微穿孔装置和所述第一压力辊轮之间，所述覆膜纸经所述冷却***处理。
进一步地，所述微穿孔装置包括针辊和孔辊，所述针辊和孔辊设置在所述卷曲辊和所述薄膜覆贴装置之间。
具体地，所述针辊的表面有凸起结构，所述凸起结构的高度为0.01～0.2cm；所述孔辊具有凹陷结构；所述针辊的凸起结构对应于所述孔辊的凹陷结构。
进一步地，所述第二红外加热装置设置在所述卷曲辊正下方；所述第二红外加热装置将覆膜纸加热后，经所述第二压力辊轮压合在卷曲辊上。
本发明的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备的工艺流程包括以下步骤：(1)回收纸张自动分离、传输及排列组坯；(2)塑料薄膜卷自动进料、红外加热覆膜、覆贴、冷却和微穿孔；(3)覆膜纸带加热加压卷曲。本发明的有益效果是实现了纸片/塑料薄膜自动铺装和连续卷曲，突破了回收纸张的现有利用模式。
具体地，闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备的使用方法，包括以下步骤：
S1.根据回收纸张宽度调整纸槽的宽度，将回收纸张堆放在2～10个纸槽里待用。
S2.根据纸张厚度纸垛堆放平台自动升降，由纸张分离和纸张传送装置实现纸张在带有真空吸附模块的传送带上沿着宽度方向组坯；
S3.塑料薄膜卷在薄膜传送装置的作用下，与纸坯传送速度同步并逐步接触，通过红外加热至130～200℃软化而敷贴在纸坯表面，压力辊加压至0.2～5MPa压合后送风冷却，纸坯经塑料薄膜敷贴后形成连续的覆膜纸；
S4.卷曲辊外的闭环曲面型复合材料的厚度为2mm～30mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备的自动化程度高，能过实现全面自动操作。在传送带上设置辊轮可以保证纸张平整地进入真空吸附区排列组坯，避免纸张产生皱折等缺陷。
2.本发明的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备设置了纸张和薄膜的传送装装置，可分别将纸张和薄膜同步传输至薄膜覆贴装置将加热加压后压合成覆膜纸，方便快捷地对回收纸张进行覆膜，且覆膜效果好，提高了覆膜的均匀性和稳定性。
3.本发明的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备实现了纸片/塑料薄膜自动铺装和连续卷曲，突破了回收纸张的现有利用模式。热压和卷曲同时进行的成型方式提高了热压成型的生产效率。
附图说明
图1为本发明闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备结构示意图的前视图。
图2为本发明闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备的结构示意图的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
根据图1和图2所示，说明本发明闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，包括自动进纸模块、纸张覆膜模块和自动裁切组坯模块，所述自动进纸模块、纸张覆膜模块和自动裁切组坯模块处于同步运行状态。其中，图2中的网点表示带孔的传送带。
具体地，所述自动进纸模块包括自动升降纸垛堆放台11和纸张分离装置12；所述纸张覆膜模块包括顺次设置的第一传送装置21、塑料膜传送装置22、薄膜覆贴装置23和微穿孔装置24；所述自动卷曲模块包括第二红外加热装置311、第二压力辊轮312和卷曲辊313；纸张由所述自动升降纸垛堆放台11引入至所述纸张分离装置12后自动分离，所述传送装置21和所述塑料膜传送装置22分别将纸张和薄膜同步传输至所述薄膜覆贴装置23；覆膜后的覆膜纸再经所述微穿孔装置24处理，覆膜后的覆膜纸经所述第二红外加热装置311加热，再经所述第二压力辊轮312将覆膜纸压合在所述卷取辊313上形成层叠的闭环曲面型纸塑复合材料。
具体地，所述自动升降纸垛堆放台11包括带有可编程控制变频电机驱动的升降平台111和纸槽112；所述纸张分离装置12包括真空吸盘机械手121和纸张分离吹风口-风刀122。在可编程控制变频电机精准控制下，可根据每次送纸的厚度和速度，纸垛堆放装置11自动上升以配合真空吸盘机械手121实现纸张自动分离和进料。所述传送装置21包括真空控制装置211、传送带212和辊轮213；所述升降平台111自动升降以配合所述真空吸盘机械手121移动至纸垛靠近第一传送带212上，下降5～10cm并真空吸住纸槽112中纸垛最上层纸张，然后抬起3～5mm，紧接着由纸张分离吹风口-风刀122将最上面的一层纸以送风方式从纸垛分离。
可以通过在线测控***实现对传送带212的传送速度进行调节，辊轮213的线速度通过变频电机与之精准匹配。
具体地，传送带的传送速度为0～3m/s，优化速度为1～2m/s。
所述真空吸盘机械手121将分离后的纸张沿传送带212运行方向拖送至所述传送带212上，并在垂直方向上紧密错位排列；所述辊轮213设置在所述传送带212上，所述纸张通过所述辊轮213后，在所述真空控制装置211的吸力作用下使纸张紧密贴在所述传送带212上前行。同时，所述辊轮213保证纸张平整地进入传送带212上排列组坯，避免纸张产生皱折等缺陷。
可以根据纸塑复合材料的尺寸要求，并列设置2～10个宽度可调整的纸槽112，回收纸张堆垛在纸槽112里备用。
所述塑料膜传送装置22包括顺次设置的塑料薄膜卷221、传送辊轮222和牵引辊223；传送辊轮222的线速度由变频电机驱动实现精准控制，所述传送辊轮222与所述传送带212同步运行，将所述塑料薄膜卷221上的薄膜和所述纸张在所述牵引辊223处接触并同步传输。
所述薄膜覆贴装置23包括顺次设置的第一红外加热装置231和第一压力辊轮232；所述第一红外加热装置231由相应的精准温度测控***控制，其设置在所述牵引辊223和所述第一压力辊轮232之间；所述第一红外加热装置231将叠置的复合膜纸加热后，塑料薄膜软化，经所述第一压力辊轮232的作用下紧密敷贴在纸张表面，压合得表面覆膜的覆膜纸。
所述薄膜覆贴装置23还包括冷却***233，所述风冷***233设置在所述微穿孔装置24和所述第一压力辊轮232之间，所述覆膜纸经所述冷却***233处理，形成连续的覆膜纸带。
所述微穿孔装置24包括针辊241和孔辊242，所述针辊241和孔辊242设置在所述自动切纸装置31和所述薄膜覆贴装置23之间，所述针辊241和孔辊242运行的线速度相同。
具体地，所述针辊311的表面有凸起结构，所述凸起结构的高度为0.01～0.2cm，所述孔辊242具有凹陷结构；所述针辊241的凸起结构对应于所述孔辊242的凹陷结构。
自动卷曲模块31包括第二红外加热装置311、第二压力辊轮312和卷曲辊313及其相应控制器。所述第二红外加热装置设置在所述卷曲辊正下方；所述第二红外加热装置将覆膜纸加热后，经所述第二压力辊轮压合在卷曲辊上。经第二红外加热装置311的加热，微穿孔的覆膜纸带的塑料膜再次融化，紧接着在第二压力辊轮312的作用下，最外层纸张与卷取辊313紧密贴合。当卷取辊313的厚度达到目标时，通过快速切纸和卷曲辊313的平行移动，使覆膜纸带在卷曲辊313的另一端开始卷曲工作，而原有闭环曲面复合材料则继续保压卷曲，关闭第二红外加热装置311，自然冷却至25～60℃。
上述闭环曲面型纸塑复合材料的制备装置，可以通过在线测控***实现对输送带传送速度的调节，相关辊轮的线速度通过变频电机与之精准匹配。闭环曲面型纸塑复合材料的卷曲速度为0～3m/s，优化速度为1～2m/s。
本发明的工艺流程包括以下步骤：(1)回收纸张自动分离、传输及排列组坯；(2)塑料薄膜卷自动进料、红外加热覆膜、覆贴、冷却和微穿孔；(3)覆膜纸带加热加压卷曲。
本发明的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备的工艺流程，包括以下步骤：
S1.根据回收纸张宽度调整纸槽的宽度，将回收纸张堆放在2～10个纸槽里待用。
S2.根据纸张厚度纸垛堆放平台自动升降，由纸张分离和纸张传送装置实现纸张在带有真空吸附模块的传送带上沿着宽度方向组坯；
S3.塑料薄膜卷在薄膜传送装置的作用下，与纸坯传送速度同步并逐步接触，通过红外加热至130～200℃软化而敷贴在纸坯表面，压力辊加压至0.2～5MPa压合后送风冷却，纸坯经塑料薄膜敷贴后形成连续的覆膜纸；
S4.卷曲辊外的闭环曲面型复合材料的厚度为2mm～30mm。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，其特征在于，包括自动进纸模块、纸张覆膜模块和自动卷曲模块，所述自动进纸模块、纸张覆膜模块和自动卷曲模块处于同步运行状态；所述自动进纸模块包括自动升降纸垛堆放台和纸张分离装置；所述纸张覆膜模块包括顺次设置的传送装置、塑料膜传送装置、薄膜覆贴装置和微穿孔装置；所述自动卷曲模块包括第二红外加热装置、第二压力辊轮和卷曲辊；纸张由所述自动升降纸垛堆放台引入至所述纸张分离装置后自动分离，所述传送装置和所述塑料膜传送装置分别将纸张和薄膜同步传输至所述薄膜覆贴装置；覆膜后的覆膜纸经所述第二红外加热装置加热，再经所述第二压力辊轮将覆膜纸压合在所述卷曲辊上形成层叠的闭环曲面型纸塑复合材料。
2.根据权利要求1所述的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，其特征在于，所述自动升降纸垛堆放台包括升降平台和纸槽；所述纸张分离装置包括真空吸盘机械手和纸张分离吹风口-风刀；所述传送装置包括真空控制装置、传送带和辊轮；所述升降平台自动升降以配合所述真空吸盘机械手将所述纸张吸住，再由所述纸张分离吹风口-风刀将所述纸张从所述纸槽中分离；所述真空吸盘机械手将分离后的纸张拖送至所述传送带上，所述辊轮设置在所述传送带上，所述纸张通过所述辊轮后，在所述真空控制装置的作用下使所述纸张紧密贴在所述传送带上前行。
3.根据权利要求2所述的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，其特征在于，所述塑料膜传送装置包括顺次设置的塑料薄膜卷、传送辊轮和牵引辊；所述传送辊轮与所述传送带同步运行，将所述塑料薄膜卷上的薄膜和所述纸张在所述牵引辊处接触并同步传输。
4.根据权利要求1所述的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，其特征在于，所述薄膜覆贴装置包括顺次设置的第一红外加热装置和第一压力辊轮；所述第一红外加热装置设置在所述塑料膜传送装置和所述第一压力辊轮之间；所述第一红外加热装置将叠置的复合膜纸加热后，经所述第一压力辊轮压合得表面覆膜的覆膜纸带。
5.根据权利要求4所述的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，其特征在于，所述薄膜覆贴装置还包括冷却***，所述风冷***设置在所述微穿孔装置和所述第一压力辊轮之间，所述覆膜纸经所述冷却***处理。
6.根据权利要求1所述的纸张整张化利用自动成型设备，其特征在于，所述微穿孔装置包括针辊和孔辊，所述针辊和孔辊设置在所述卷曲辊和所述薄膜覆贴装置之间。
7.根据权利要求6所述的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，其特征在于，所述针辊的表面有凸起结构，所述凸起结构的高度为0.01～0.2cm；所述孔辊具有凹陷结构；所述针辊的凸起结构对应于所述孔辊的凹陷结构。
8.根据权利要求1所述的纸张整张化利用自动成型设备，其特征在于，所述第二红外加热装置设置在所述卷曲辊正下方；所述第二红外加热装置将覆膜纸加热后，经所述第二压力辊轮压合在卷曲辊上。
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