一种杯型口罩自动化生产工艺

技术领域

本发明涉及杯型口罩制作技术领域，具体为一种杯型口罩自动化生产技术工艺。

背景技术

现有技术中杯型口罩复合生产工艺主要分为三种：

第一种方法是先口罩内层成型，成型是通过固定的凹模凸模合模并合在一起保压6s，再手工在内层外蒙上中间过滤层，再将口罩外层材料蒙在最外层，然后通过对口罩边缘的焊接或者热压形成口罩主体，然后人工粘贴鼻梁条鼻梁棉，人工焊接耳带。此方法全为人工操作，成型保压时间长，作业效率低下，难以实现自动化作业。

第二种方法是先将中间过滤层在设备模具上手工做杯状预成型，并将已经成型的内外层分别罩其内外两侧，再通过模具设备压合成型，成型是通过固定的凹模凸模合模并合在一起保压6s，后继再通过口罩边缘的焊接或者热压形成口罩主体，然后人工粘贴鼻梁条鼻梁棉，再人工焊接耳带，此方法一定程度上提高了效率，但仍然摆脱不了人工作业，成型保压时间长，也难以实现自动化作业。

第三种是中间过滤层夹在口罩内层和外层之间，再通过固定的模具设备压合，并施加高温高压保压保温6s让口罩内外层定型，后继再通过口罩边缘的焊接或者热压形成口罩主体，然后再人工粘贴鼻梁条鼻梁棉，人工焊接耳带，此方法虽然可以实现一定程度自动化生产，但是压合施加高压的过程较长，自动化生产效率不高，并且持续的高压可能会对口罩过滤层造成破坏，使其过滤效果降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种杯型口罩自动化生产工艺方法，已解决上述背景技术中提到的难以实现自动化或自动化效率不高的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种杯型口罩自动化生产工艺，所述自动化生产工艺包括以下步骤：

S1：备模备料步骤，准备生产工序所需的模具，所述模具分凹模和凸模，所述凹模和凸模的合模部位的形状与杯型口罩的外形一致；所述凹模固定在轨道小车上，所述凸模没有固定并且能够随时取放；准备生产材料，包括口罩中间过滤层材料、口罩内层材料和口罩外层材料；

S2：上料步骤，通过自动料架机构将所述口罩中间过滤层材料夹在所述口罩外层材料和口罩内层材料中间，通过送料辊自动将所述材料铺在凹模表面；

S3：口罩初步定型步骤，将所述凸模落下，与凹模合在一起，以将各材料夹在凹模和凸模之间，完成口罩初步定型；

S4：口罩分割步骤，所述凹模和凸模合紧之后，通过切刀机构将夹在凹模和凸模之间的初步定型口罩与原材料分割开，所述切刀机构采用以下方式的一种：热熔切刀、冷切刀、激光切刀；

S5：口罩固化成型步骤，所述凹模和凸模夹着初步定型口罩随着轨道小车进入恒温加热隧道，当前一个小车进入所述恒温加热隧道时，后面的轨道小车载着凹模自动从步骤S2往下进行，不断循环，前后两个轨道小车间的运动间隔时间为0.3-1s，单个轨道小车在恒温加热隧道中总行进时间为5-12s；

S6：取走凸模步骤，所述凹模和凸模夹着固化成型口罩随着轨道小车从恒温加热隧道出来后，通过一凸模取走机构将凸模取走，留下所述凹模以及位于凹模里的固化成型口罩，所述凸模取走机构将凸模取走后并送至步骤S3落下，实现循环使用，所述凸模取走机构采用机械夹爪、真空吸盘或电磁吸盘；

S7：口罩封边步骤，对固化成型口罩的边缘进行封边处理，所述封边处理采用以下方式中的其中一种：超声波焊接封边、热熔封边、摩擦封边、激光封边；

S8：口罩鼻梁辅件复合步骤，通过以下方式中的其中一种将口罩鼻梁辅件复合在口罩内层：粘贴、热熔、超声波焊接；

S9：口罩去边步骤，通过以下方式中的其中一种将所述口罩外围多余的材料去掉以达到所需的外形轮廓：刀具冷切、热熔切边、激光切边、超声波切边；

S10：口罩取出步骤，通过真空吸取的方式将所述口罩从凹模中取出，所述口罩取出时凹面朝上，凸面朝下，并放置在一翻转机构上；

S11：口罩翻转步骤，通过所述翻转机构将口罩翻转为凸面朝上、凹面朝下，所述翻转机构为电机翻转机构或气动翻转机构；所述口罩翻转完成后，放置在一链条传动托盘上；

S12：口罩贴合鼻梁条步骤，当口罩随着所述链条传动托盘移动到贴合鼻梁条工位处时，由鼻梁条贴合机构将鼻梁条贴合在口罩凸面一侧，贴合方式采用热熔贴合或超声波焊接贴合；

S13：口罩焊接耳带步骤，当口罩随着所述链条传动托盘移动到耳带焊接工位处时，由耳带焊接机构通过超声波焊接方式将耳带焊接在口罩凸面两侧；

S14：口罩成品输送步骤，所述口罩焊接完耳带后由搬运机构搬运至成品输送线上，并输送至包装处，所述搬运机构采用真空吸取搬运或夹持机构搬运；

S15：成品批量检验步骤，将口罩杯体与过滤层依次进行呼吸阻力及过滤效果测试，以批量检验成品是否合格。

在步骤S1中，所述凹模固定在轨道小车上，所述凸模没有固定，优势在于凹模和凸模合模后便可立即进入恒温加热隧道进行固化，后续的凹模凸模继续合模，而不必在原位等口罩固化完成之后再进行下一次合模，大幅提升了成型效率。

优选地，在步骤S1中，所述口罩内层材料为单位面积重量为80-200g/m

优选地，在步骤S1中，所述口罩外层材料为以下材料中的一种：单位面积重量80-200g/m

优选地，在步骤S1中，所述口罩中间过滤层材料是单位面积重量为15-150g/m

优选地，所述凹模总数和凸模总数分别为10-120个。

优选地，在步骤S5中，所述轨道小车上装有加热板，所述轨道小车的轨道采用以下形状的一种：圆形轨道、矩形轨道、椭圆形轨道。

优选地，在步骤S5中，所述恒温加热隧道三边用隔热板密封，顶部安装远红外加热器，所述轨道小车连续不断进入恒温加热轨道，所述轨道小车进入恒温加热隧道的间隔时间为0.3-1s，所述轨道小车单个小车在恒温加热隧道中的总行进时间为5-12s。

优选地，在步骤S5中，所述轨道小车的加热板温度为70-120℃，所述恒温加热隧道的环境温度为70-120℃。

优选地，在步骤S6中，所述凸模取走机构由电机或者气缸驱动，所述凸模取走后于S3步骤中落下与后继的凹模合在一起，实现循环使用。

优选地，在步骤S7中，封边设备的工作电压为220-380V，工作气压为0.4-0.8mpa，工作温度为0-45℃。

优选地，在步骤S8中，所述口罩鼻梁辅件为高密度海绵。

优选地，在步骤S9中，所述热熔切边的温度为120-350℃，工作电压为220V；所述激光切边采用二氧化碳激光器，工作电压为380V。

优选地，在步骤S10中，所述真空吸取采用真空发生器，真空发生器的工作气压为0.4-0.8Mpa。

优选地，在步骤S11中，所述翻转机构包括翻转吸盘、翻转电机或者翻转气缸、放置气缸；所述翻转电机的工作电压为220V，所述翻转吸盘、翻转气缸、放置气缸的工作气压为0.4-0.8Mpa。

优选地，在步骤S12中，所述链条传动由伺服电机驱动，所述鼻梁条贴合机构由气缸驱动。

优选地，在步骤S13中，所述耳带焊接机构由气缸或者凸轮驱动，工作电压为220V，工作气压为0.4-0.8Mpa。

优选地，在步骤S14中，所述搬运机构由气缸驱动，工作气压为0.4-0.8Mpa。

优选地，在步骤S15中，所述口罩过滤层呼吸阻力<250pa，其中过滤层呼吸阻力测试流量为85-100L/min，测试设备为TSI8130或同等设备，测试介质为含NaCl颗粒物5-30mg/m

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对杯型口罩生产工艺的改进，解决了现有工艺的缺陷。不仅单个工艺步骤得以具体优化，而且对各个工艺步骤进行了优化排列和组合，从而将口罩成型时间从6s缩短到0.3-1s，并能够实现自动化生产，提升了生产效率，而且不降低口罩过滤效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能够更容易被理解，其中：

图1是说明本发明杯型口罩自动化生产工艺的实施步骤的示意性流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护范围。

实施例一

本发明提供一种杯型口罩自动化生产工艺方法，包括以下步骤：

步骤S1，备模备料：准备生产工序所需的模具，模具分凹模和凸模，合模部位的形状和杯型口罩外形一致；准备生产材料，口罩中间过滤层卷料、口罩内层卷料和口罩外层卷料；其中，口罩中间过滤层为50g/m

步骤S2，上料：通过自动料架机构将所述口罩中间过滤层材料夹在所述口罩外层材料和口罩内层材料中间，通过送料辊自动将所述材料铺在凹模表面；

步骤S3，口罩初步定型：将凸模落下，下落时间为0.5s，与凹模闭合在一起，将以上各材料夹在凹模和凸模之间，完成口罩初步定型；

步骤S4，口罩分割：气缸驱动热熔切刀下落，将凹模与凸模夹住的初步定型口罩与原材料分割开，热熔切刀的温度为350℃；

步骤S5，口罩固化成型：凹模与凸模夹住初步定型口罩随着轨道小车进入恒温加热隧道，加热隧道的环境温度为120℃，当前一个轨道小车进入恒温加热隧道时，后一个轨道小车载着凹模自动从步骤S2往下进行，不断循环，轨道小车运动间隔时间0.6s，轨道小车在恒温加热隧道中总行进6s；

步骤S6，取走凸模：凹模与凸模夹住固化成型口罩随着轨道小车从恒温加热隧道出来后，由凸模取走机构通过真空吸取的方式将凸模取走，留下凹模以及位于凹模里的固化成型口罩，并送到步骤S3中将凸模落下与后续的凹模合在一起；

步骤S7，口罩封边：对固化成型口罩的边缘进行超声波焊接封边处理，超声波设备工作电压220V，工作气压0.6mpa；

步骤S8，口罩鼻梁棉粘贴：由气缸夹爪将鼻梁棉粘贴在口罩杯体内层，气缸工作气压为0.6mpa；

步骤S9，口罩去边：口罩切刀落下，下落时间0.5s，将口罩多余边料切掉，切刀设备工作电压220V；

步骤S10，口罩取出：通过真空吸取的方式将口罩从凹模中取出，口罩取出时凹面朝上，凸面朝下，并放置在翻转机构上；

步骤S11，口罩翻转：口罩通过步进电机翻转机构由凹面朝上、凸面朝下翻转为凸面朝上、凹面朝下，并通过滑台气缸放置在链条传动托盘上；

步骤S12，口罩贴合鼻梁条：口罩随着链条传动托盘移动到贴合鼻梁条工位处，鼻梁条贴合机构将鼻梁条贴合热熔在口罩凸面的一侧，其中鼻梁条为铝条；

步骤S13，口罩焊接耳带：口罩随着链条传动托盘移动到耳带焊接工位处，耳带焊接机构将耳带焊接在口罩凸面两侧，焊接方式为超声波焊接；

步骤S14，口罩成品输送：口罩焊接完耳带后由搬运机构真空吸取搬运至成品输送线上，并输送至包装处；

步骤S15，成品批量检验：将口罩杯体与过滤层依次进行呼吸阻力及过滤效果测试，检验合格后，产品方可进行大批量生产，其中过滤层呼吸阻力测试流量为84.8L/min，测试介质为含NaCl颗粒20mg/m

实施例二

本发明提供一种杯型口罩自动化生产工艺方法，包括以下步骤：

步骤S1，备模备料：准备生产工序所需的模具，模具分凹模和凸模，合模部位的形状和杯型口罩外形一致；准备生产材料，口罩中间过滤层卷料、口罩内层卷料和口罩外层卷料；其中口罩中间过滤层为两层25g/m

步骤S2，上料：通过自动料架机构将所述口罩中间过滤层材料夹在所述口罩外层材料和口罩内层材料中间，通过送料辊自动将所述材料铺在凹模表面；

步骤S3，口罩初步定型：将凸模落下，下落时间为1s，与凹模闭合在一起，将以上各材料夹在凹模和凸模之间，完成口罩初步定型；

步骤S4，口罩分割：气缸驱动热熔切刀下落，将凹模与凸模夹住的初步定型口罩与原材料分割开，热熔切刀的温度为350℃；

步骤S5，口罩固化成型：凹模与凸模夹住初步定型口罩随着轨道小车进入恒温加热隧道，加热隧道的环境温度为110℃，当前一个轨道小车进入恒温加热隧道时，后一个轨道小车载着凹模自动从步骤S2往下进行，不断循环，轨道小车运动间隔时间0.8s，轨道小车在恒温加热隧道中行进7s；

步骤S6，取走凸模：凹模与凸模夹住固化成型口罩随着轨道小车从恒温加热隧道出来后，由凸模取走机构通过真空吸取的方式将凸模取走，留下凹模以及位于凹模里的固化成型口罩，并送到步骤S3中将凸模落下与后续的凹模合在一起；

步骤S7，口罩封边：对固化成型口罩的边缘进行热熔封边处理，热熔设备工作电压220V，热熔温度为120-200℃；

步骤S8，口罩鼻梁棉粘贴：由气缸夹爪将鼻梁棉粘贴在口罩杯体内层，气缸工作气压为0.4mpa；

步骤S9，口罩去边：口罩切刀落下，下落时间0.5s，将口罩多余边料切掉，切刀设备工作电压220V；

步骤S10，口罩取出：通过真空吸取的方式将口罩从凹模中取出，口罩取出时凹面朝上，凸面朝下，并放置在翻转机构上；

步骤S11，口罩翻转：口罩通过步进电机翻转机构由凹面朝上，凸面朝下翻转为凸面朝上，凹面朝下，并通过滑台气缸放置在链条传动托盘上；

步骤S12，口罩贴合鼻梁条：口罩随着链条传动托盘移动到贴合鼻梁条工位处，鼻梁条贴合机构将鼻梁条贴合热熔在口罩凸面的一侧，其中鼻梁条为铝条；

步骤S13，口罩焊接耳带：口罩随着链条传动托盘移动到耳带焊接工位处，耳带焊接机构将耳带焊接在口罩凸面两侧，焊接方式为超声波焊接；

步骤S14，口罩成品输送：口罩焊接完耳带后由搬运机构真空吸取搬运至成品输送线上，并输送至包装处；

步骤S15，成品批量检验：将口罩杯体与过滤层依次进行呼吸阻力及过滤效果测试，检验合格后，产品方可进行大批量生产，其中过滤层呼吸阻力测试流量为85L/min，测试介质为含NaCl颗粒20mg/m

实施例三

本发明提供一种杯型口罩自动化生产工艺方法，包括以下步骤：

步骤S1，备模备料：准备生产工序所需的模具，模具分凹模和凸模，合模部位的形状和杯型口罩外形一致；准备生产材料，口罩中间过滤层卷料、口罩内层卷料和口罩外层卷料；其中，口罩中间过滤层为50g/m

步骤S2，上料：通过自动料架机构将所述口罩中间过滤层材料夹在所述口罩外层材料和口罩内层材料中间，通过送料辊自动将所述材料铺在凹模表面；

步骤S3，口罩初步定型：将凸模落下，下落时间为1.5s，与凹模闭合在一起，将以上各材料夹在凹模和凸模之间，完成口罩初步定型；

步骤S4，口罩分割：气缸驱动热熔切刀下落，将凹模与凸模夹住的初步定型口罩与原材料分割开，热熔切刀的温度为350℃；

步骤S5，口罩固化成型：凹模与凸模夹住初步定型口罩随着轨道小车进入恒温加热隧道，加热隧道的环境温度为110℃，当前一个轨道小车进入恒温加热隧道时，后一个轨道小车载着凹模自动从步骤S2往下进行，不断循环，轨道小车运动间隔时间1s，轨道小车在恒温加热隧道中行进8s；

步骤S6，取走凸模：凹模与凸模夹住固化成型口罩随着轨道小车从恒温加热隧道出来后，由凸模取走机构通过真空吸取的方式将凸模取走，留下凹模以及位于凹模里的固化成型口罩，并送到步骤S3中将凸模落下与后续的凹模合在一起；

步骤S7，口罩封边：对固化成型口罩的边缘进行超声波焊接封边处理，超声波设备工作电压220V，工作气压0.6mpa；

步骤S8，口罩鼻梁棉粘贴：由气缸夹爪将鼻梁棉粘贴在口罩杯体内层，气缸工作气压为0.4mpa；

步骤S9，口罩去边：采用二氧化碳激光器切边，激光器工作电压220V，激光器工作时间2s；

步骤S10，口罩取出：通过真空吸取的方式将口罩从凹模中取出，口罩取出时凹面朝上，凸面朝下，并放置在翻转机构上；

步骤S11，口罩翻转：口罩通过步进电机翻转机构由凹面朝上、凸面朝下翻转为凸面朝上、凹面朝下，并通过滑台气缸放置在链条传动托盘上；

步骤S12，口罩贴合鼻梁条：口罩随着链条传动托盘移动到贴合鼻梁条工位处，鼻梁条贴合机构将鼻梁条贴合热熔在口罩凸面的一侧，其中鼻梁条为铝条；

步骤S13，口罩焊接耳带：口罩随着链条传动托盘移动到耳带焊接工位处，耳带焊接机构将耳带焊接在口罩凸面两侧，焊接方式为超声波焊接；

步骤S14，口罩成品输送：口罩焊接完耳带后由搬运机构真空吸取搬运至成品输送线上，并输送至包装处；

步骤S15，成品批量检验，将口罩杯体与过滤层依次进行呼吸阻力及过滤效果测试，检验合格后，产品方可进行大批量生产，其中过滤层呼吸阻力测试流量为95.3L/min，测试介质为含NaCl颗粒20mg/m

实施例四

本发明提供一种杯型口罩自动化生产工艺方法，包括以下步骤：

步骤S1，备模备料：准备生产工序所需的模具，模具分凹模和凸模，合模部位的形状和杯型口罩外形一致；准备生产材料，口罩中间过滤层卷料、口罩内层卷料和口罩外层卷料；其中，口罩中间过滤层为50g/m

步骤S2，上料：通过自动料架机构将所述口罩中间过滤层材料夹在所述口罩外层材料和口罩内层材料中间，通过送料辊自动将所述材料铺在凹模表面；

步骤S3，口罩初步定型：将凸模落下，下落时间为1s，与凹模闭合在一起，将以上各材料夹在凹模和凸模之间，完成口罩初步定型；

步骤S4，口罩分割：气缸驱动热熔切刀下落，将凹模与凸模夹住的初步定型口罩与原材料分割开，热熔切刀的温度为350℃；

步骤S5，口罩固化成型：凹模与凸模夹住初步定型口罩随着轨道小车进入恒温加热隧道，加热隧道的环境温度为110℃，当前一个轨道小车进入恒温加热隧道时，后一个轨道小车载着凹模自动从步骤S2往下进行，不断循环，轨道小车运动间隔时间1s，轨道小车在恒温加热隧道中行进8s；

步骤S6，取走凸模：凹模与凸模夹住固化成型口罩随着轨道小车从恒温加热隧道出来后，由凸模取走机构通过真空吸取的方式将凸模取走，留下凹模和凹模里贴合完成的口罩，并送到步骤S3中将凸模落下与后续的凹模合在一起；

步骤S7，口罩封边：对固化成型口罩的边缘进行超声波焊接封边处理，超声波设备工作电压220V，工作气压0.6mpa；

步骤S8，口罩鼻梁棉焊接：口罩内衬棉采用厚度为2mm的EVA泡棉，使用超声波焊接固定，超声波设备工作电压220V，工作气压0.4-0.6mpa；

步骤S9，口罩去边，口罩切刀落下，下落时间0.5s，将口罩多余边料切掉，切刀设备工作电压220V；

步骤S10，口罩取出：通过真空吸取的方式将口罩从凹模中取出，口罩取出时凹面朝上，凸面朝下，并放置在翻转机构上；

步骤S11，口罩翻转：口罩通过步进电机翻转机构由凹面朝上、凸面朝下翻转为凸面朝上、凹面朝下，并通过滑台气缸放置在链条传动托盘上；

步骤S12，口罩贴合鼻梁条：口罩随着链条传动托盘移动到贴合鼻梁条工位处，鼻梁条贴合机构将鼻梁条贴合热熔在口罩凸面的一侧，其中鼻梁条为铝条；

步骤S13，口罩焊接耳带：口罩随着链条传动托盘移动到耳带焊接工位处，耳带焊接机构将耳带焊接在口罩凸面两侧，焊接方式为超声波焊接；

步骤S14，口罩成品输送：口罩焊接完耳带后由搬运机构真空吸取搬运至成品输送线上，并输送至包装处；

步骤S15，成品批量检验：将口罩杯体与过滤层依次进行呼吸阻力及过滤效果测试，检验合格后，产品方可进行大批量生产，其中过滤层呼吸阻力测试流量为95L/min，测试介质为含NaCl颗粒20mg/m

对上述实施例中经过十五个步骤的口罩进行同等测试，获得如下结果：

上述实验数据表明，新工艺方法不降低口罩过滤效率关键指标。

综上所述，新的工艺方法不降低口罩过滤效果等关键指标，缩短了成型时间，并且能够实现自动化生产，提高效率。

尽管已经示出和描述了本发明实施例，对于本领域的技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求极其等同物限定。