发明内容

本发明提出超高分子量聚乙烯滤芯链式热压成型装置，拟解决超高分子量聚乙烯滤芯传统成型工艺中，滤芯生产过程耗时久，生产过程不连续，生产成本高等问题。相比于原有的粉末烧结、添加致孔剂等工艺，本发明可为超高分子量聚乙烯滤芯成型提供一套效率高、可连续化生产的成型装置与方法。

实现上述目的的技术方案是，超高分子量聚乙烯滤芯链式热压成型装置，主要包括料筒、配重计量料斗、鼓风机、真空吸料马达、物料加热装置、旋风集尘器、链式压片机、电机、排气回路和传送带，其中链式压片机为一个椭圆型链式回转结构，包括上轨道、下冲、中模、上冲与下轨道，上轨道、下轨道可限制上冲、下冲的运动轨迹，在实现周向回转的同时，通过改变上轨道、下轨道的间距，调整上冲、下冲在竖直方向的运动轨迹，从而满足滤芯热压烧结成型过程中的压力需求。一组下冲、中模和上冲组成一套独立的压片装置，每套独立的压片装置通过链节相连，构成链条传动系统，为一个椭圆型链式回转结构，压片装置与内侧主动轴上的齿轮啮合，主动轴与减速器和电机相连接，在电机的带动下，沿上下轨道作周期回转运动。该链式压片机在一个回转周期内，分为上料、热压烧结、顶出冷却等三个动作区间，上料区间将旋风集尘器分离出预热完成的超高分子量聚乙烯粉体注入链式压片机中模型腔内，热压烧结区间装有电磁感应加热线圈，压片装置随着轨道运动时，切割磁感线，快速升温至粉体表面熔融，在上冲与下冲的压力下粘接在一起，保持压力继续运动，当压片装置到达顶出冷却区间时，压片装置温度迅速下降，压片机下冲上升，脱离中模，上冲随轨道向上顶出滤芯，滤芯落入传送带上，完成热压烧结成型。

所述链式压片机的上料、热压烧结、顶出冷却等三个动作区间可以同步进行，例如上料时间需要1s，热压烧结时间需要60s，则在一组动作区间内设置60个压片装置，则在第60s已完成上料60次，在第61s时，第1s上料的压片装置已完成60s的加压烧结动作，进入到顶出冷却区间，在第120s时，第60s上料的压片装置完成加压烧结动作，进入顶出冷却区间。重复该动作，则滤芯的生产速度完全取决于单个压片装置的上料速度，单个滤芯热压烧结时间约等于一组压片装置的上料总时间，忽略前期预热时间，则单个滤芯的生产速度取决于上料速度，极大地提高了滤芯的生产效率。

作为结构优选，所述链式压片机内压片装置的上冲、下冲与中模构成导柱导套结构，中模上设置有四个通孔，四根导向杆穿过中模分别与上冲导向套和下冲导向套相连，上冲、下冲沿上下轨道作周向运动时，随着上下轨道垂直间距的改变，沿导向套作加压或顶出运动。

作为结构优选，所述链式压片机可增加上下导轨长度，增大设备尺寸，集成多个上料、热压烧结、顶出冷却等热压成型动作区间，每增加一个热压成型区间，超高分子量聚乙烯滤芯成型效率提高一倍。

作为结构优选，所述链式压片机上下轨道里设置有滑槽，滑槽里布置有滚珠，上冲、下冲安装在滑槽里，轨道滑槽里可添加润滑油，减少滚珠与上冲、下冲接触时的摩擦力，用橡胶密封圈密封，避免灰尘、碎屑落入。

作为结构优选，可通过改变中模内部结构形状尺寸，如圆柱型、圆筒型或棱形等，适应不同形状的滤芯生产，通过调整上下轨道的间距，适应不同厚度的滤芯生产。

本发明提出超高分子量聚乙烯滤芯链式热压成型方法，主要特征为：料筒里的超高分子量聚乙烯粉体经由真空吸料马达吸入配重计量料斗，配重计量料斗按照生产需求，控制单位进料量，当配重计量料斗将超高分子量聚乙烯粉体送入储料区的同时，真空吸料马达开始工作，马达所在的工作区域形成负压区，超高分子量聚乙烯粉体随空气经由管道进入物料加热装置，物料加热装置包括红外加热管和反射灯罩，反射灯罩可加强红外加热效果，超高分子量聚乙烯粉体在红外热辐射的作用下迅速升温后，随气流进入旋风集尘器，气固两相流体会在旋风集尘器的作用下实现分离，气体在进入旋风集尘器后形成两股旋向相同的气流，二者旋转向上进入排气回路，超高分子量聚乙烯粉体在离心力的作用下甩向旋风集尘器内侧壁，失去惯性力之后随壁面滑落，进入链式压片机的月牙形料槽，在刮板和中模的相对运动过程中进入中模型腔，跟随链式压片机运动，通过电磁加热线圈后，超高分子量聚乙烯粉体迅速升温至熔融临界温度，运动过程持续受到链式压片机上冲和下冲的挤压力，热压烧结一段时间后，运动到顶出位置，进入急速冷却区域，热压烧结好的超高分子量聚乙烯滤芯完成与冷却仓的热量交换，快速冷却成型顶出，落到传送带上检测收集。

所述真空吸料马达主要完成对料筒里的超高分子量聚乙烯粉体吸料工作，物料加热装置的红外加热管主要完成超高分子量聚乙烯粉体的预热工作，旋风集尘器主要完成对预热好的超高分子量聚乙烯粉体与热气流的分离工作，让热气流通过排气回路回流至真空吸料马达处，重复利用，减少热能的浪费。

作为成型工艺优选，本发明超高分子量聚乙烯滤芯链式热压成型方法为提高物料加热装置预热温度与电磁感应加热温度可控性，在物料加热装置与电磁感应加热处均布置温控仪，用来测定预热温度和电磁感应加热处温度，并反馈给智能温控系统调温，通过前期反复正交试验，获取超高分子量聚乙烯滤芯热压烧结最佳工艺参数。

作为成型工艺优选，本发明超高分子量聚乙烯滤芯链式热压成型方法为提升超高分子量聚乙烯粉体热压成孔性能，可添加一些热稳定性好、无毒无害、与聚合物相容性好的复合润滑剂，如聚乙烯蜡和硬脂酸钙等。超高分子量聚乙烯粉体、聚乙烯蜡和硬脂酸钙按250：5：1质量配比均匀搅拌混合。在滤芯的生产过程中，可在中模型腔与上冲、下冲头表面喷涂氧化锌等脱模剂，方便顶出脱模。

作为成型工艺优选，本发明超高分子量聚乙烯滤芯链式热压成型方法为缩短加压烧结时间，提前对超高分子量聚乙烯粉体进行悬浮红外预热，预热温度范围80～120℃，预热时间2-5min，优选预热温度100℃，预热时间2min。加压烧结温度范围为150～180℃，烧结时间15-60s，加压压力0.5～0.8Mpa，优选烧结温度160℃，烧结时间30s，加压压力0.6Mpa。

作为成型工艺优选，本发明超高分子量聚乙烯滤芯链式热压成型方法为提升超高分子量聚乙烯滤芯的吸附性能，可在超高分子量聚乙烯粉体里添加活性炭纤维，去除水中余氯效果好。

本发明超高分子量聚乙烯滤芯链式热压成型装置及方法充分考虑了超高分子量聚乙烯滤芯热压烧结成型要求，利用真空吸料马达、配重计量料斗、红外加热管和旋风集尘器构成超高分子量聚乙烯粉体定量悬浮预热装置，粉体悬浮加热，预热粉体计量可控，预热速度快，且粉体可充分被红外加热管里的热气流包围，预热均匀性高，再通过旋风集尘器实现粉体与热气流分离，热气流回流可重复利用，能源利用率大幅提高。同时，本发明考虑了滤芯连续化生产需求，提出了一种链式压片机，将超高分子量聚乙烯滤芯固定的热压烧结时间转移到连续的自动化生产线上，解决了传统滤芯烧结工艺完全依靠人工装模、称重、开模、脱模等劳动强度大，生产效率低，能耗高，不能连续化生产难题，实现了超高分子量聚乙烯滤芯全自动化，高效率，低能耗不间断生产。