聚碳酸酯板切割废料分区共混回收成型装置及其成型方法
技术领域
本发明涉及聚碳酸酯板挤出成型设备领域，具体的涉及聚碳酸酯板切割废料分区共混回收成型装置及其成型方法。
背景技术
聚碳酸酯是无定形热塑性工程塑料，是一种集刚性、硬性、韧性为一体的塑料材料的典型代表，密度为1.2g/cm3，玻璃化转变温度为140-150℃，具有优异的冲击性、透明性、耐疲劳性、尺寸稳定性、抗蠕变性，优良电绝缘性，使用温度范围广，耐溶剂侵蚀，无应力开裂。
近年来使用聚碳酸酯材料制作箱包成为市场的主流，聚碳酸酯材料在制作箱包步骤包括制板、吸塑成型、切割，制板是将PC原料在熔融状态从通过挤出机，热压贴合成聚碳酸酯板材，吸塑成型是将聚碳酸酯板材夹紧在真空成型机的框架上通过真空成型机吸塑制成壳坯，切割是通过真空成型机吸塑成型的壳坯包括壳体部分可绕在壳体外的一圈用于与真空成型机的框架固定的连接部，通过机械将该连接部份切割后获得箱体的壳体，在切割时会产生大量的碎料，所切除多余边角所用物料占原材料的比例高达近三分之一，材料成本浪费很大，越来越箱包生产企业认识到回收废料的使用价值，对生产过程中切割碎料的回收再利用技术现已经成为国内外箱包生产企业所关注的热点。
目前主流的聚碳酸酯回收方式有物理回收法和化学回收法。其中物理回收是通过切断、粉碎、加热熔化等工序对废旧塑料进行再加工的循环利用技术，物理回收技术虽然节省投资、处理成本低廉,但各种再生塑料的性能比新材料大为降低,且含有大量杂质,一般只能降级使用且回收重复总有一定次数,如果将切割废料参入原生料中会降低产品的品质，因此一般箱包生产企业不会直接利用；化学回收法是指在热和化学试剂的作用下高分子发生降解反应,形成了低分子量的产物,产物可进一步利用，化学回收法的回收工艺要求高，一般的箱包生产企业所产生的切割废料少，使用化学回收法反而更不经济，有鉴于此，本案由此产生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供聚碳酸酯板切割废料分区共混回收成型装置，以解决背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：聚碳酸酯板切割废料分区共混回收成型装置，其特征在于：包括新料筒、切割料筒、给料输送机、挤出成型模具和切割机，所述挤出成型模具上设有新料进料口、切割料进料口和挤出成型出料口，挤出成型模具内部设有成型腔，新料进料口和切割料进料口与成型腔的进料端连通，挤出成型出料口与成型腔的出料端连通，所述新料筒通过给料输送机与新料进料口连通，所述切割料进料口通过给料输送机与切割料进料口连通，所述挤出成型机的挤出成型出料口与挤出成型机连接。
优选的，所述挤出成型模具上设有两个切割料进料口和一个新料进料口，所述成型腔包括切割料进料通道、新料进料通道、融合通道和冷却成型通道，所述切割料进料通道设有两个、对称设置于新料进料通道两侧，两个切割料进料通道分别与两个切割料进料口对应连通，新料进料口与新料进料通道连通，所述切割料进料通道和新料进料通道的末端汇合于融合通道，所述融合通道从进料方向往出料方向的宽度先减小后增大，融合通道的侧壁在宽度变化处采用弧面平滑过渡，所述冷却成型通道与和融合通道连通，冷却成型通道的宽度与融合通道出料端等宽。
优选的，所述融合通道进料端的宽度为最窄处宽度为1.2-1.3倍。
优选的，所述融合通道出料端的宽度为最窄处宽度为1.15-1.2倍。
优选的，所述挤出成型模具内部设有预冷却流道和强冷却流道，所述预冷却流道与新料进料通道相邻、为新料进料通道内的原生料预冷，所述强冷却流道与冷却成型通道相邻、为冷却成型通道内的混合料冷却。
优选的，所述切割机包括滚筒输送机、轨道、滑动设置于轨道上的切割机架、固设于切割机架上两个切割单元和吸附装置，所述轨道与滚筒输送机长方向平行布置，所述两个切割单元在切割机架上间距可调，每个切割单元的前后各设有一个吸附装置。
优选的，所述切割单元为激光切割机，所述吸附装置包括真空吸盘、升降支架和升降气缸，所述升降支架纵向滑动设置于切割机架上、并由升降气缸控制升降，所述真空吸盘固设于升降支架上。
优选的，还包括除泡机，所述除泡机设置于所述给料输送机和挤出成型模具之间，所述除泡机包括除泡壳体，设置于除泡壳体内部的搅拌机构和设置于除泡壳体顶部的排气阀门，除泡壳体内部设有电加热丝。
一种聚碳酸酯板切割废料分区共混回收挤出成型方法，利用上述的聚碳酸酯板切割废料分区共混回收成型装置进行成型，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，粉碎配色，将切割废料进行破碎，根据切割废料的老化程度加入一定配比的新料进行混合，将切割废料配色成与原生料相同的颜色，制成颗粒；
步骤2，分区共混制板，将原生料和切割废料经干燥处理后，分别送入不同的给料输送机；
步骤3，原生料和切割料在不同的温度下熔融，并通过不同进料口进入挤出成型模具，原生料在新料进料通道内进行预冷却降温，然后新料与切割料在融合通道内进行融合，最后从冷却成型通道排出；
步骤4，切割，挤压成型的板材经过切割机切割成指定大小的板材后，堆垛待用；
步骤5，吸塑成型，将板材固定在真空成型机的框架，通过真空成型机吸塑制成壳坯，将外周部分切割后获得箱体的壳体，保证使用原生料制成的中间部分不被切除；
步骤6，废料回收，切除的废料可进行再次回收利用，循环至步骤1使用。
优选的，原生料的熔融温度为235-245℃，所述切割料的熔融温度为255-265℃，所述原生料在新料进料通道内预冷却至220-230℃，所述冷却成型通道冷却至120-150℃。
由上述描述可知，本发明提供的聚碳酸酯板切割废料分区共混回收成型装置具有如下有益效果：通过回收循环利用过程,延长聚碳酸酯的利用周期,既节约了生产的原料、减少对环境的污染,有助于社会经济可持续发展，把箱包生产企业的生产活动模式组织成一个“资源—产品—再生资源”的反复循环流动的过程,减少整个生产过程中的废弃物,降低的生产成本、减少排放、节能环保；原生料在新料进料通道内进行预冷却降温至熔融临界温度点，处于半熔融状态的原生料然与切割料在融合通道内进行融合，使得原生料与切割废料边界清晰，边界处原生料和切割废料不会出现串料混合的情况，融合通道从进料方向往出料方向的宽度先减小后增大，先收窄的通道使得原生料和切割料边缘紧密连接，后扩大的通道可以加快出料速度；采用板材双切割的方式，可以让挤压成型的板材在滚轮上获得更久的冷却时间，减小切割时候的形变，且双切割较之单切割可以提升切割效率。
附图说明
图1为本发明聚碳酸酯板切割废料分区共混回收成型装置的立体结构示意图。
图2为图1的局部a放大图。
图3为图1的局部b放大图。
图4为挤出成型模具的内部结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
本为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明聚碳酸酯板切割废料分区共混回收成型装置，包括新料筒1、切割料筒2、给料输送机3、挤出成型模具4、切割机5和除泡机6。
如图4所示，挤出成型模具4上设有新料进料口41、切割料进料口42和挤出成型出料口43，挤出成型模具4内部设有成型腔，新料进料口41和切割料进料口42与成型腔的进料端连通，挤出成型出料口43与成型腔的出料端连通，新料筒1通过给料输送机3与新料进料口41连通，切割料进料口42通过给料输送机3与切割料进料口42连通，挤出成型机的挤出成型出料口43与挤出成型机连接，除泡机6设置于给料输送机3和挤出成型模具4之间。
新料筒1、切割料筒2用于储存新料和废料，其底部设有给料输送机3连通的排料口，给料输送机3的具体结构参考现有的塑料挤出机，包括料筒、螺杆和加热冷却装置，用于将塑料颗粒挤压、剪切和熔融，具体结构不再赘述。新料筒1、切割料筒2内的新料和切割料分别进入不同的给料输送机3，并通过给料输送机3的加热、剪切熔融的流动状态。
如图4所示为基础成型模具内部流道结构的示意图，挤出成型模具4上设有两个切割料进料口42和一个新料进料口41，成型腔包括切割料进料通道44、新料进料通道45、融合通道46和冷却成型通道47，切割料进料通道44设有两个、对称设置于新料进料通道45两侧，两个切割料进料通道44分别与两个切割料进料口42对应连通，新料进料口41与新料进料通道45连通，切割料进料通道44和新料进料通道45的末端汇合于融合通道46，融合通道46从进料方向往出料方向的宽度先减小后增大，融合通道46的侧壁在宽度变化处采用弧面平滑过渡，冷却成型通道47与和融合通道46连通，冷却成型通道47的宽度与融合通道46出料端等宽。融合通道46进料端的宽度为最窄处宽度为1.2-1.3倍。融合通道46出料端的宽度为最窄处宽度为1.15-1.2倍。
挤出成型模具4内部设有预冷却流道48和强冷却流道49，预冷却流道48和强冷却流道49与外部的冷却系统连接，通冷却液冷却，预冷却流道48与新料进料通道45相邻、为新料进料通道45内的原生料预冷，强冷却流道49与冷却成型通道47相邻、为冷却成型通道47内的混合料冷却。
如图2所示，切割机5包括滚筒输送机51、轨道52、滑动设置于轨道52上的切割机架53、固设于切割机架53上两个切割单元54和设置于切割机架53上的吸附装置，所述轨道52与滚筒输送机51长方向平行布置，所述两个切割单元54在切割机架53上间距可调，每个切割单元54的前后各设有一个吸附装置，切割机架53由移动电机驱动，轨道52边上并排设置有齿条，移动电机输出端设有与齿条配合的齿轮。
切割单元54为激光切割机，吸附装置包括真空吸盘55、升降支架56和升降气缸57，所述升降支架56纵向滑动设置于切割机架53上、并由升降气缸57控制升降，真空吸盘固55设于升降支架56上，真空吸盘55通过电控阀门与真空泵连接，由阀门控制真空吸盘55抽真空。激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割，激光在横向移动实现对板材的横向切割，激光器的具体结构参见现有技术中的激光切割器，在此不再赘述。经过挤压成型模具挤出成型的板材，在挤出成型出口后经过冷却定型(风冷)，并由滚筒输送机51输送，冷却后的板材被吸附装置吸附，升降气缸57控制位于板材上方的真空吸盘55下降，真空吸盘吸附板材，并跟随切割机架往前输送，输送的过程中，两个切割单元54同步完成对板材的两道切割，一次完成两个板材的切割，板材依次堆垛待用，切割机5往后运动，重复执行切割动作,切割机架53上设有用于调节两个切割单元54间距的条形槽，切割单元54的间距可以通过手动调节(螺栓锁紧)，或是电动调节(通过直线电机驱动切割单元54在切割机架53上滑移，未图示)。
除泡机6包括除泡壳体61、设置于除泡壳体61内部的搅拌机构和设置于除泡壳体61顶部的排气阀门63，除泡壳体61内部设有电加热丝，电加热丝可防止塑料固化，搅拌机构可以带动熔融塑料中气泡上升至除泡壳体61顶部，减小成型板材的气泡，当除泡壳体61顶部的气体累积至一定量时，通过排气阀门63排除气体，打开排气阀门63的过程中，塑料向上流动，带动气体从阀门排除，待气体排出后，关闭排气阀门63，如果存在塑料从排气阀门63溢出的情况，应及时清理阀门附近的原料，避免凝固后堵塞阀门,除泡壳体61顶部设有用于观察气泡的透明窗口，排气阀门63包括可翻转的盖板和阀体，盖板上设有加热丝，防止塑料凝结，盖板可由手动或电控进行开闭，排气阀门63外部还可衔接一个用于承接溢出材料的料斗。
一种聚碳酸酯板切割废料分区共混回收挤出成型方法，利用上述聚碳酸酯板切割废料分区共混回收成型装置，包括以下步骤：
步骤1，粉碎配色，将切割废料进行破碎，根据切割废料的老化程度加入一定配比的新料进行混合，新料和切割废料的配比为1:5-10，将切割废料和新料的混合料配色成与原生料相同的颜色，制成颗粒；
步骤2，分区共混制板，将原生料和切割废料经干燥处理后，分别送入不同的给料输送机3；
步骤3，原生料和切割料在不同的温度下熔融，并通过不同进料口进入挤出成型模具4，原生料在新料进料通道45内进行预冷却降温，然后新料与切割料在融合通道46内进行融合，最后从冷却成型通道47排出；
步骤4，切割，挤压成型的板材经过切割机5切割成指定大小的板材后，堆垛待用；
步骤5，吸塑成型，将板材固定在真空成型机的框架，通过真空成型机吸塑制成壳坯，将外周部分切割后获得箱体的壳体，保证使用原生料制成的中间部分不被切除；
步骤6，废料回收，切除的废料可进行再次回收利用，循环至步骤1使用。
原生料的熔融温度为235-245℃，切割料的熔融温度为255-265℃，原生料在新料进料通道45内预冷却至220-230℃，冷却成型通道47冷却至120-150℃。
本发明提供的聚碳酸酯板切割废料分区共混回收成型装置具有如下有益效果：通过回收循环利用过程,延长聚碳酸酯的利用周期,既节约了生产的原料、减少对环境的污染,有助于社会经济可持续发展，把箱包生产企业的生产活动模式组织成一个“资源—产品—再生资源”的反复循环流动的过程,减少整个生产过程中的废弃物,降低的生产成本、减少排放、节能环保；原生料在新料进料通道45内进行预冷却降温至熔融临界温度点，处于半熔融状态的原生料然与切割料在融合通道46内进行融合，使得原生料与切割废料边界清晰，边界处原生料和切割废料不会出现串料混合的情况，融合通道46从进料方向往出料方向的宽度先减小后增大，先收窄的通道使得原生料和切割料边缘紧密连接，后扩大的通道可以加快出料速度；采用板材双切割的方式，可以让挤压成型的板材在滚轮上获得更久的冷却时间，减小切割时候的形变，且双切割较之单切割可以提升切割效率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置；本发明中提供的用电器的型号仅供参考。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据实际使用情况更换功能相同的不同型号用电器，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上述仅为本发明的若干具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
