由泡沫塑料製成的異型件,其生產方法及裝置的製作方法
2023-06-25 04:31:26
專利名稱:由泡沫塑料製成的異型件,其生產方法及裝置的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種通過初始材料製成的泡沫塑料(尤其是軟塑料泡沫)的泡孔結構連接塑料泡沫絨屑製造的異型件,根據需要可在其表面施加至少一層覆蓋層,及生產這種異型件的方法和裝置。
根據EP A1 0350 807已知可用泡沫塑料板製備異型件。這些泡沫塑料板是由顆粒尺寸為2-20mm的軟泡沫塑料的泡沫塑料顆粒以及填充材料,如軟木顆粒、橡膠顆粒、白堊、碳酸鈣、硬聚氨酯廢料或顆粒尺寸為2-20mm的熱塑性廢塑料組成,上述成分經發泡以分散形式進入由初始材料製得的泡沫塑料中。為了用這種泡沫塑料板製成異型件,在泡沫塑料顆粒的單個絨屑和/或填料之間的泡沫塑料多孔網和多孔壁,當然還有泡沫塑料顆粒的多孔網和多孔壁,並且可能的話包括填料,都要發生永久塑性形變。泡沫塑料板變形成異型件通過對從已製造的泡沫塑料塊上割下來的泡沫塑料板加熱和加壓而發生。這種異型件很難按要求值來設置不同區域的密度和平均比重。
本發明的目的是生產一種具有各種不同的立體外觀並且在其各個橫截片的密度比率可以有廣泛適應性的異型件。此外,本發明包括製造這種異型件的方法和裝置。
本發明的難題通過使異型件的不同橫截片(83,85)的平均比重適合任何應用的技術要求而得到解決。因此其優點在於,當模具充滿後,也就是說,在通過由初始材料組成的塑料發泡而使絨屑發生交聯或粘合之前,異型件不同橫截片的比重可以適應各個特殊製品的要求。例如可以通過使用大量原材料而在連結區得到較高的強度和元件硬度。
然而,本發明的目的還可以通過如下方法得到解決使異型件(2)的不同橫截片(83,85)的預定體積部分(指起始體積)的平均比重相同,即不同體積部分的密度僅因各橫截片(83,85)的預定壓縮的壓縮係數不同而不同。由此可方便地得到能提供任何密度比率或比重,而與在其不同區域或不同厚度上的立體形變和相應壁厚無關的異型件。因此無論立體形變的異型件的厚度和外形如何變化,都特別有可能使其整個橫截面在相同體積下達到相同平均比重。此外,還可以通過增加相鄰區域的密度而方便地增強此種異型件的某些部位,而不會引起熱形變或破裂。
生產不同橫截片(83,85)的平均比重優選為25kg/m3-1000kg/m3的異型件也是便利的,因為可通過初級材料塑料泡沫粘結絨屑而生產很堅固的異型件。
然而,設計不同橫截片(83,85)的平均比重相同的異型件也是方便的,因為整個異型件可能得到相同形變和緩衝單元。
通過使異型件不同橫截片(83,85)的平均比重不同可以使該異型件適應於不同應力。
使預定部分的體積為異型件(2)總體積的一小部分,優選小於異型件體積的10-6可以製備具有很小的比重或密度差異的異型件。此外,使用再循環材料生產的異型件可以用作如具有精確要求的產品,如座墊,因為完全感覺不到密度的差異。
此外,製備相同體積橫截片(83,85)具有較多數量和/或較大重量的彼此相鄰絨屑的異型件也是很方便的,因為在僅通過由原材料形成的塑性材料的連接得到的異型件比重低,沒有熱破裂,從而可以製得在其橫截面或其立體形狀上分布著具有不同密度或比重的區域的異型體。
然而,製造具有如下特徵的異型件也是可能的不同密度橫截片(83,85)的相鄰區域(79,80)具有不同的初始體積(如不同初始厚度),而且體積較大或體積相同而密度較大的區域(79,80)具有較大的初始體積(如較大初始厚度)。它使得較大量的泡沫塑料絨屑定向供入那些應該具有較高密度的區域。因此可用簡單的方法在異型件中獲得壓縮程度不同的區域或具有不同比重的區域。具體地說,生產這種具有不同密度或不同平均比重區域的異型件不需進一步加工,如壓實或割裂加工,而且儘管密度較大,也可在密度較大的橫截區域產生處理前後均能彈性回復的區域。
將異型件製成一整塊的實施方案容許在一次操作工序中製備異型件,這種異型件要求在個別區域具有不同密度或不同比重,如較高的比重,並且可以省去粘附層。此外,通過整塊生產可以從一個適當組合的模具中生產出異型件。
然而,使橫截片(83,85)的緊密相鄰區域(79,80)在相同厚度具有不同密度也是有利的,因為可以生產出在直接相鄰區域具有不同密度但具有相同厚度的異型件,因此,如在座墊中,承受使用者大部分重量的區域,即座墊的後部,可以獲得比相鄰區域高的抗變形能力,從而使由本發明的異型件製得的座墊可以不必調整座椅框架結構就能使用。
但是如下實施例方案也是有利的異型件(2)體積的70%-90%,優選80%是塑料泡沫(7,8)的絨屑(10,11),因為這種異型件的生產成本低廉,特別是當泡沫塑料絨屑是由廢棄物或再利用材料製成時。此外,當主要使用泡沫塑料絨屑時,可以預先設置異型件的彈性從而使它更適合於座墊。
如下實施方案可以製備具有低比重卻具有高彈性恢復行為優點的異型件使塑料泡沫(7,8)的絨屑(10,11),尤其是用過的或再循環使用的材料的絨屑(10,11)的比重為20kg/m3~250kg/m3,優選50kg/m3~150kg/m3。
通過使異型件(2)重量的10%-20%由初始材料的合成材料,尤其是泡沫塑料(7,8)組成,異型件的重量不會因用來粘結絨屑的塑料而增加,因為用於粘結的塑料只有很小一部分。
通過使由初始材料製成的塑料的比重在800kg/m3-1200kg/m3可以獲得絨屑間足夠強的連接,由此使絨屑的粘合良好,並得到堅固的異型件,因為具有上述比重值的初級材料能在絨屑間產生很強的夾持力。
由於良好的粘合性能,使用如聚氨酯,尤其是聚氨酯泡沫作初始材料是很有利的。
通過使用軟泡沫,尤其是熱模塑泡沫作初始材料,可以使異型件的彈性預先設置得很高。
用初始材料的泡孔結果連接泡沫塑料(7,8)的絨屑(10,11)可以使之達到良好粘合,從而使絨屑不易從異型件表面剝落,另一方面,由於單個絨屑內的彈性以及置於壓力下多孔結構可能的彈性變形,異型件可獲得足夠的彈性,從而使該異型件還可用於在車輛、火車、飛機等的座椅中承受高應力的區域。
使泡沫塑料(7,8)的絨屑(10,11)以彈性壓縮狀態包埋在塑料泡沫(7,8)的泡孔結構中也是有利的,該狀態和絨屑的自由膨脹泡沫的體積相比,具有較小體積。由於壓縮,適當改變了絨屑的回彈性能,從而適當改變了整個異型件的彈性性能,因此異型件的回彈行為可以簡單方式適應不同要求。
通過使異型件較緊密區域(79,80)原材料(16,17)或初始材料的體積相應大於鄰近不太緊密的區域,除了可達到較大量絨屑引起的較高強度外,還可使絨屑達到更強的固結和粘合,從而在異型件的較大壓縮區可產生能承受更高應力的區域。因此,在大多數情況下可以不用插入另外的異型件或增強材料就能在壓縮程度較大的區域固定異型件或用作支撐設備。
通過使泡沫塑料(7,8)的絨屑(10,11)的顆粒或絨屑尺寸為2mm-20mm,優選5mm-10mm,即使在這些絨屑的比重或密度相當高時,也可防止部分壓縮或硬區的形成。而且異型件的粘合性及其抗張強度基本由原材料所產生的多孔結構所預先確定,並且可避免異型件在外殼上發生任何扯裂或爆裂。
將泡沫塑料(7,8)的絨屑(10,11)以可預定的立體形狀夾持或包埋在由原材料(16,17)製成的合成材料的泡孔結構中,可以使得在一次操作中生產出具有不同立體形狀的異型件,而不需要熱裂化或加壓處理。
將覆蓋層(48)通過成型衝壓而與由原材料(16,17)的合成材料製成的異型件(2)表面的泡沫塑料(7,8)的絨屑(10,11)相連,可以製得強度更高或具有美麗外觀的異型件,因此在這種異型件的生產中,儘管施加了覆蓋層,有可能在整個異型件中發生高的緩衝擴散,而且不需使用單獨的粘合層來固定覆蓋層。
然而,使異型件(2)的絨屑(10,11)具有不同硬度,如堅硬或較硬也是有利的,因為尤其在把不同的硬絨屑以合適量加到異型件中時,這種異型件的強度性能可有很大改變。
使用冷和/或熱模塑泡沫的廢料和/或軟泡沫廢料,特別是聚氨酯是有利的,因為這樣可以以混合形式重新使用各種不同材料。
由於使用了帶有覆蓋層,特別是織物或箔片的軟泡沫廢料,或聚氨酯複合物廢料等材料的絨屑,如果絨屑用織物和/或箔片覆蓋,也可得到高彈性的異型件。
通過使用由軟木和/或橡膠製成的絨屑(10,11)可以得到就其高度來說是牢固的異型件結構,或者由於將一部分上述絨屑加到各種軟泡沫或較硬泡沫中,可以使異型件的硬度適合於各種使用目的,如車輛等中的噪音隔板或控制元件。
可以將熱塑性廢料和/或不同長度的天然和/或合成纖維以預定量加到絨屑(10,11)中。加入一小部分上述材料就能以簡單方式改變異型件的比重,因此加入天然和/或合成纖維可以使異型件的不同區域達到更好的連接,因為這些纖維可用作一種張力帶,以及用於在異型件中進一步相分離的區域的大面積連接部分。
通過如下實施方案可使異型件的強度適應各種座件在異型件(2)的內部和/或表面,增強材料排列或包埋於絨屑(10,11)或填充材料中,這些增強材料如合成材料或天然材料,特別是金屬、石墨和玻璃等的薄板、薄片、格狀物、網狀物、織物。
此外,本發明包括如下一種生產異型件的方法把預定尺寸範圍和/或不同硬度的再循環塑料的絨屑以預定的混合比率混合,然後將泡沫塑料的絨屑和一種合成材料的液態原材料混合,使其表面被覆蓋,然後將其送入模具使其粘結成泡孔結構,以生產異型件。
本方法的特徵在於在預定壓力下將和原材料(16,17)混合的、具有預定數量或質量的合成材料的絨屑(10,11)和/或填充材料吹入模腔(28)中,該模腔四周密封,只留有供氣體介質流出的通氣孔(37),而所述模腔被絨屑(10,11)和/或填充材料填滿,通過加壓和/或通入水蒸汽,使原材料(16,17)發生反應,生成泡沫塑料,必要時經乾燥,異型件(2)便可從模腔(28)中取出。該方法是有利的,因為當將生產異型件的材料,特別是不同塑料的絨屑或填充材料導入封閉腔時,由於靠空氣流導入,它能導致均勻的壓縮填充,因而使由空氣流導入的材料均勻密實地埋入模腔。因此,異型件在其整個橫截面上具有均勻的密度。因此,用密度近似相同的等量絨屑或填充材料填充具有不同立體形狀或不同厚度、寬度和長度的模腔也是可能的。因此可獲得在整個橫截面上都具有近似相同的性能,隔音性能或強度值的異型件。而直到現在,當把絨屑和填充材料置入或傾入開放模具中製備的異型件不具備上述性質,因為它導致絨屑和填充材料的不均勻移動。
然而該方法還可由如下加工步驟而實現從中間儲料罐(20)送入稱量裝置(21)的混合物量僅比待送入模具(29)以生產異型件的數量高3-15%,優選5-10%,通過用稱量裝置(21)控制使數量與填充重量準確相對應的混合物由輸送設備(19)輸送到輸送設備(24)。其中可以生產密度受到嚴格限制的異型件。
當模腔(28)被絨屑(10,11)和/或填充材料充滿後,模腔的體積在其部分區域減小,然後原材料(16,17)發生反應。這就進一步使得不用後續熱形變或其它加壓或加熱處理生產異型件成為可能。這種異型件,從其橫截面上看,是由具有不同密實度或強度區域的相同基材製得的。因此,當在導入過程中吹入絨屑和填充材料不能再提高其密度時,可通過壓縮鬆散的或未連接的絨屑或填充材料而達到較高比重。如果需要,還可在異型件的整個立體形狀上得到這種較高比重。由於將單個絨屑和填料夾持在一起,或使其相互連接的泡孔結構僅在壓縮成型的最後階段產生,因此這種壓縮對絨屑和填充材料的連接結構不會有不利影響。因此,用這種方法可生產出含有緊密相連,並能承受更大應力的絨屑的異型件。
通過使模腔(28)在異型件較緊密的區域的體積大於具有較低密度的區域,異型件的單個區域的密度、比重或強度可僅用簡單方法控制,即在導入絨屑或填充材料時增加體積。因此,可通過在模腔中安放許多可動制模表面而快速方便地生產不同形狀的異型件。
絨屑(10,11)和填充材料的混合物通過鼓風輸送機(26)送入模腔(28)中,從而使模腔均勻密實地充滿模腔。
根據需要,將從容器(3,4)取出的絨屑(10,11)或填充材料適當減少尺寸後供入稱量罐(12)中,並根據預期混合比率從容器(3,4)中取出適量不同絨屑(10,11)然後將絨屑(10,11)和/或填充材料的混合物輸送到混合裝置(15),在混合裝置中該混合物和儲存在接收罐(5)中液體和/或粉末狀原材料(16,17)混合,隨後,通過控制系統(14)將預定數量的絨屑(10,11)和/或填充材料供入中間儲料罐(20)中,然後將預定數量的絨屑(10,11)和/或填充材料通過輸送機(19)輸送到接收料鬥(25)或鼓風輸送機(26)的入口,並由鼓風輸送機吹入模腔(28)。上述方法具有如下優點可以用簡單方法獲得絨屑和填充材料的混合物,而且由於準確決定了填充到模腔中的量,可在填充過程中達到期望的均勻厚度和/或密度。
使用鼓風機(26)來輸送絨屑(10,11)和/或填充材料的氣體,特別是空氣,是通過模具(29)的制模表面(33-36和46)上的通氣孔(37)排出模腔。因此用來運輸填充材料的氣體或空氣的合適流速可簡單地預先設置,由此也可設置填充程度或漂浮狀態(其中絨屑或填充材料夾持在氣體或空氣中)。
通過通氣孔(37)排氣將模腔(28)充滿後,供入反應劑(特別是蒸汽)以固化原材料(16,17),從而防止了反應過程中通氣孔的堵塞。如果需要,還可在填充過程中填入部分原材料,從而使通氣孔通進行迅速自清除。
在將絨屑(10,11)和/或填充材料導入模腔(28)之前,將增強材料插入或配置在制模表面(33~36和46)或模腔(28)內,且在異型件(2)的絨屑(10,11)加入後,但在原材料(16,17)完全反應之前,將增強材料的夾持件移出模腔(28)。按如上步驟進行也是很有利的,因為這樣可將異型件的維修及生產成本達到最低。
此外,本發明還包括如下一套生產異型件的裝置該裝置帶有幾個用來儲存塑料泡沫料塊或絨屑的接收罐,在接受罐下面安裝了一個和稱量罐相連的減小裝置,稱量罐的出口接混合裝置,來自原材料的接收罐的管子也接到這裡。
上一裝置的特徵是在混合裝置(15)下面接有中間儲料罐(20),中間儲料罐配有稱量裝置(21),稱量裝置通過輸送機(24)如鼓風輸送機或螺旋輸送機與鼓風輸送機(26)的進口或接收料鬥(25)相連,而輸送機(26)有時與可和模腔(28)相聯合的供料管(45)相連。該裝置具有如下優點不同部分的不同絨屑的混合在同一操作步驟中發生,而不是和原料混合物混合;而且省去了中間儲料和半成品的生產。因為異型件的裝料量可在導入模腔前確定,因此很容易預先設置上述異型件的密度。然後在導入覆蓋有絨屑或原材料的絨屑或原材料之間,可通過鼓風輸送機使模腔關閉。這樣就使絨屑或原材料在整個橫截面上緊密而有規則地導入並嵌入模腔。
設計具有如下特徵的裝置是有可能的從中間儲料罐(20)進入到稱量裝置(21)的混合物量僅比等送入模具(29)的混合物量稍高一點,優選高5~10%,而與稱量裝置(21)相連的輸送機(19)將混合物輸送到輸送機(24)直到達到填充重量,這個過程由稱量裝置(21)控制。由於中間儲料罐補償了運輸過程中可能發生的重量差異,因此能夠保證在異型件生產過程中總有足量的混合物被輸送裝置輸送。
通過具有如下特徵的模具模腔(28)的制模表面(33-36和46)的通氣孔(37)可以交替地和周圍空氣、真空泵(49)或供入反應劑的進料器(40)相連,反應劑如蒸氣,尤其是溫度在160℃~180℃的乾燥蒸汽;並選擇使用用於排出輸送氣,特別是鼓風輸送機的空氣的通氣孔,即使在原材料通過通氣孔時,該孔能保持通暢或迅速清除。此外,該通氣孔可用來確定覆蓋層或增強材料或插入件在制模表面區域的位置。
最後,利用具有如下特徵的裝置在模具(29)的制模表面(33-36和46)的附近將增強材料配置在模腔(28)中,該增強材料可調夾持件,有可能在初始材料製成的泡沫塑料的單個絨屑發生交聯或連接之前,在異型件緊密相鄰的橫截區域獲得不同密度。
下面,僅通過附圖對本發明作進一步的詳細解釋,其中
圖1表示用於生產本發明異型件的整套裝備簡化示意圖。
圖2表示用於生產異型件的模具的簡化示意圖。
圖3表示沿圖2中Ⅲ-Ⅲ截面的圖2模具的正視圖、並簡化表示將一個覆蓋層導入模具,內腔部分地填充著合成材料的絨屑。
圖4表示帶有調整異型件預壓的成形表面的圖2或圖3的模具的簡化剖面側視圖。
圖5表示進一步帶有調整異型件預壓的模製表面的、圖2-圖4的模具的簡化剖面正視圖。
圖6表示液態合成材料反應後在圖2-5的模具中的最後預壓異型件的簡化示意圖。
圖7表示用於本發明異型件的另一模具的簡化剖面側視圖。
圖8表示圖7的模具,其中泡沫塑料絨屑在不同區域壓縮程度不同。
圖9表示圖7和圖8的本發明異型件的簡化示意圖。
圖1表示生產異型件2的整套裝置1。該裝置包括用於泡沫塑料7,8(優選再循環泡沫塑料廢料)的不同塊料6的容器3、4和接收罐5。
盛在每個容器3、4中的塊料6可由不同的固化泡沫塑料或有無塗層或覆蓋層的泡沫塑料等組成。所用材料優選單獨或以任何預置比率使用軟泡沫聚氨酯(PUR)廢料,冷和/或熱模塑聚氨酯泡沫廢料,有塗層或織物底和/或箔片底的軟泡沫聚氨酯廢料,含聚氨酯複合泡沫廢料,也可以是橡膠或軟木製成的顆粒。此外,把熱塑性廢料和/或天然的和/或合成的不同長度的纖維加到上述材料中來生產異型件2也是可能的。如果使用廢泡沫塑料,它可來源於生產廢料,或塊料6,也可以是用過的、分散的合成材料泡沫塊。當然,減小初始材料的泡沫塑料到合適的顆粒或絨屑尺寸,即減小專為這種用途而生產的泡沫塑料到合適的顆粒或絨屑尺寸也是可能的。
當然將較大塊料供入容器3、4也是可能的。例如切割汽車工業中使用的座墊、matresses,噪音減振元件,或控制板元件,以使待循環使用的合成材料或泡沫塑料7,8的這些塊料在貯於容器3、4之前被撕裂、切割或用其它方法減小至3mm-20mm,優選5mm-10mm的預定顆粒尺寸。
總之,塊料6在被貯入容器3,4之前,通過減小裝置9,例如梢料機器,切割機或破碎機或粉碎機或類似的機器,使尺寸減小到所需的顆粒或絨屑尺寸,以便各種塑料或泡沫塑料7,8的絨屑10,11能送到容器3,4之中。然而,如果不使用絨屑而將各種尺寸的塊料6置於容器3、4中,則可如圖所示在容器3,4的下遊裝上一個梢料機器或切割機或破碎機或類似的機器。接著用氣動輸送裝置將一部分絨屑10,11以各自相應的混合比率從容器3,4輸送到稱量罐12。絨屑10,11各自的量可通過控制閥13來控制,而控制閥13又是通過中央控制系統14來監測和啟動。
如果需要,可以將廢料,或新材料或其它材料的絨屑10,11的預混料裝入另外的各自的容器3,4中(圖中並未畫出),接著通過氣動輸送裝置在混合器15裡進行混合。例如用旋轉混合器,在混合器裡預混料與液態原材料16或17如多元醇和異氰酸酯混合,液體原材料的供入量由控制閥18來調節,而控制閥18由中央控制系統控制。
如果從接收罐5提供的原材料16,17,在混合裝置15裡與絨屑10,11充分混合,或混合到這些絨屑10,11的整個表面基本上被這種液態原材料連結覆蓋,就將被合成材料或泡沫塑料的液態原材料所覆蓋的絨屑10,11藉助於輸送器19(如用一個鼓風機或一個旋轉輸送設備)送到中間儲料罐20。中間儲料罐20可以做成象稱量罐12的容器,這就是說,為了測定重量大小,中間儲料罐20可與一個測量裝置相連,而這個測量裝置往往又與中央控制系統14相連,在中間儲料罐的下遊裝有稱量裝置21。混合裝置15的輸送機19,如圖所示,可以包括進給螺杆或重力運輸機,如制動器23,制動器23可通過裝在混合裝置15出口的調節裝置22調節,從而將與原材料16,17混合的絨屑10,11送入中間儲料罐20中。
用這種裝置,裝在中間儲料器20裡的混合料的數量,最好是能生產出最大的異型件。同時,任何多倍於此量的料也可以貯存在中間儲料罐20裡。
通過調節裝置22調節相應的輸送機19,或制動器23,可以將預定量的與原材料16,17混合的絨屑10,11從中間儲料罐20供入其下遊的稱量裝置21中,該量一般比待生產的成品異型件的重量高3%~15%,優選5%~10%。從中間儲料罐20供入稱量裝置21的混合物量也被圖示的測量裝置監控,該測量裝置傳送數據給中央控制系統14,當預先設置的量達到後,從中間儲料罐20輸出的料被截斷。
例如通過氣動活塞壓縮機或電動步進馬達或類似的裝置,可以使稱量裝置21裡的物料經過控制系統14的相應控制而驅動制動器23而接近調節驅動器22,考慮到塗覆有原材料16、17的絨屑10,11的混合物的重量的減小(通過輸送而在稱量裝置21中減少並由測量裝置監測),用裝在上述稱量裝置下面的輸送機24對它的輸送要持續到將生產異型件所需的預定量相對應的混合物量由稱量裝置21取出。
位於下遊的輸送機24將由原材料16,17形成的絨屑10,11的混合物輸送到位於其下遊的鼓風輸送機26上的料鬥25中。該輸送機可以是旋轉輸送機或鼓風輸送機。鼓風輸送機26上的驅動器27也由控制系統14控制。
在另一個位於鼓風輸送機26下遊且由控制系統14啟動的制動器23,或者一個與制動器23相連的調節驅動器22開啟後,絨屑10,11和原材料16,17的混合物才被吹入包括下模件30和上模件31的模具29的模腔28裡。
覆蓋著液態原材料的絨屑(10,11)的供入也可由控制閥32(如制動器23)來控制,該閥也可被控制系統14以與鼓風輸送機26同樣的方式控制。
在所有或部分單個制模表面33-36中可配置進氣開孔或通氣孔37,至少在進口孔對面的制模表面36上開孔,該進口孔使模腔28與周圍空氣相通,或如圖所示與排氣管38相通。
進料管40也可通過控制閥39而連於排氣管38,而控制閥39由控制系統14啟動,水蒸汽,優選溫度在160℃~180℃之間的乾燥蒸汽,或其它加熱交換器41或蒸汽狀態的反應劑通過進料器而進入排氣管38。這種情況在排氣管38被截止閥(42)關閉時發生。截止閥由控制系統14啟動,隨後,反應劑或蒸汽由進料器40導入截止閥42和模腔28之間,在模腔28內流過後,可通過未關閉的通氣孔37排出。不僅在絨屑10,11如箭頭43所示導入模腔充模期間,通過通氣孔37進入模腔的空氣可從通氣孔排出,而且水蒸汽也能如箭頭44所示導入模腔28並且從模腔排出。
圖2至圖6為模具29的簡化示意圖,但其比例被放大。
從圖中可以看出,絨屑10,11可由供料管45導入模腔28,此時,在平行於制模表面34和46的側壁上開有通氣孔37,以便使與絨屑10,11的混合物一起進入的空氣能通過通氣孔37流出或流進圖1所示的排氣管。
從圖3可以更好地看出,絨屑10,11被箭頭43所示的空氣流推進模腔28中,而且如圖所示沉積在模腔裡或制模表面34至36和46上。從圖中還可以進一步看出,各絨屑10,11被還是液體的原材料16,17的混合物的環繞塗層47所覆蓋。
一般來說,待生產的異型件2體積的70%~90%,優選85%是來自原材料16,17的泡沫塑料的絨屑10,11。異型件2的重量的10%~20%是初始材料或原材料16,17的泡沫塑料。泡沫塑料7,8的絨屑10,11的比重一般在20kg/m3~250kg/m3之間,優選在50kg/m3~150kg/m3之間。由原材料16,17生產的泡沫塑料的比重在800kg/m3~1200kg/m3之間,根據這一點,泡沫塑料最好是半剛性或半硬的。
此外,從圖3也可看出,在將絨屑10,11導入例如制模表面33,即模具29的底面上時,一個覆蓋層48(如天然或合成纖維的棉胎,編織物,纖維織物,格狀物,網狀物)優選被插入該制模表面的加厚部分。
在這種情況下,當通氣孔37在單個制模表面33~36和46分別啟動時,也可通過使用單獨受控制系統控制的真空泵(49)和閘門(50)而使用通氣孔37,以使覆蓋層48緊貼在模具底面。圖1也顯示了與排氣管38相連的真空泵49。
特別地,如果覆蓋層48可滲透空氣,部分輸入的空氣可同時被真空泵49抽走,或如箭頭43所指,通過其餘的通氣孔37排出模腔28。
當模腔28從後到前均勻填充絨屑10,11時,鼓風輸送機26關閉,並且供料管45也藉助於制動器23關閉,如果需要,模具29的鼓風輸送機26也可以斷開,特別在該模具被裝配在迴轉機構或不同工作狀態下負荷不同的輸送機的情況下。
用本方法製造異型件2,模腔28的體積比一般比成品異型件2的體積大約10%~50%,優選20%~30%。異型件2的整體預壓以下面的方式進行根據待生產的各種異型件而將制模表面33~36和46移到與其初始位置不同的位置,或者單獨移動不同的制模表面33-36和46,或者移動所有制模表面。
因此,制模表面33~36和46可由幾個部分組成。在圖3~圖6這個具體的示例中,僅制模表面33,35和36被設計成幾個部分。
如上所說,制模表面33由環繞模環51和可調中心部件52組成,如圖所示,部件52由調節驅動器53,例如氣動裝置或液壓裝置驅動,如圖所示驅動器可由模具框架54支撐,通過控制系統14啟動或者其動力源如壓縮機的壓縮空氣,液壓機的液壓啟動。同樣,制模表面35也由環繞模環51和中心部件52組成,中心部件52可用同樣方式,即由如圖所示的調節驅動器53調節,而模環51可按與制模表面33的模環51相同的方式支撐於模具框架54上。另一方面,制模表面46為一整片。制模表面34也由中心部件55和兩個橫向部件56和57組成(從圖6可更清楚地看出),橫向部件固定在模具框架54上,而從圖3可以看出中心部件相對於其它模具部件來說可由調節驅動器58調節。
從圖3~圖5的加工過程可明顯看出,帶有調節驅動器59的制模表面46從圖5虛線所畫的位置(此位置對應圖3的位置)被壓縮到實線位置。兩相對制模表面46之間的距離60準確對應於與其平行的制模表面33的中心部件52的寬度61。
分布在模腔2中且還塗覆有液態塑料層的絨屑10,11或顆粒的不同壓縮率或不同程度的壓縮通過調節初始寬度62和距離60之間的比率而實現。
如圖4所示,在壓縮過程之後,通過調節驅動器58將制模表面34的中心部件55從圖4所示的虛線位置和圖3所示的實線位置移到圖4所示的壓縮位置。同時,在將供料管45從鼓風輸送機26適當斷開後,等同於制模表面34的制模表面36或中心部件55可從圖3所示的實線位置調節到圖4實線所示的壓縮位置。通過這些中心部件55相對於與其共同移動的制模表面46的位移,異型件2的長度63此時減小到制模表面33和35的中心部件52的預定長度。由於制模表面34和36之間的模腔28的初始長度64和最終長度63之間的差異,異型件2也具有了進一步的壓縮係數。
最後從表6可看出,可通過同時驅動制模表面33和35的中心部件而進一步壓縮未固化的異型件,即壓縮帶有塗蓋層47仍可相對運動的絨屑10,11而使模腔28由初始高度65達到高度66。
通過這種最終調節加工而完成製品的特定壓縮過程。初始體積通過單個制模表面部件或中心部件52,55和制模表面46的調節而減小了所希望的程度,約10-50%。
因此,應注意的是異型件2的平均重量在20kg至300kg之間。對它的調節可通過調節驅動器來實現,而調節驅動器可以是如上所述的液壓或氣動泵。單個制模表面或制模表面部件如中心部件52或55及制模表面46的移動順序僅在圖3-6的實例中得到解釋。各個制模表面或其中心部件或其它異型部件的連續移動,可根據製品或在各異型件2中要求的最終硬度等而不同地設置。單個制模表面或制模表面部件或其中心部件的升高或調節路徑可以取為不同大小,以使異型件2在不同立體方向上達到不同壓縮值,如在垂直方向體積僅壓縮15%,而在部件的軸向體積壓縮30%,或在寬度方向體積減少約35%。
在對製品進行特定預壓縮之後,原來只沿制模表面33的初始長度64和初始寬度62的一部分延伸的覆蓋層48此時已覆蓋了異型件2的整個表面,這一點可從圖6看出。
此後,如已在圖1中所述,通過通氣孔37或特別為此目的而設的開孔將反應流體,如溫度為160℃-180℃的蒸汽,尤其是乾燥蒸汽導入模腔28中。這些反應流體,特別是蒸汽或溶劑引起液態覆蓋層47或合成材料的反應,而這種液態原材料因產生適當氣體且在單個絨屑10,11之間形成開孔和/或半開孔和/或閉孔的泡孔結構而發泡(如圖6所示)。
這樣,最初鬆散的絨屑10,11聚集成軟的、中等的或硬的泡孔結構,其預期強度取決於所用原材料,從而得到具有預期厚度和硬度的增強異型件2。
覆蓋層47反應並且在異型件2中形成相應的泡孔結構之後,可將模具29置於乾燥狀態,尤其在用迴轉機構使模具沿環形模具路徑移動時,乾燥熱空氣通過通氣孔37導入,從而使異型件在反應之後乾燥。
異型件2充分乾燥後,關閉相應的供入熱空氣的開孔,打開模具,取出異型件2。
當然,在本發明範圍內,還可以手動、半自動或全自動執行單個加工步驟,或通過使用控制系統14的全面控制系統半自動或自動地控制這些步驟。
代替包括幾個部分的制模表面33-36和46,可以使用帶有許多單個模孔的制模表面,以使模具能迅速適於生產不同異型件。以全自動方式生產各種製品時可以通過適當控制程序使制模表面或模腔28及後續各個壓縮工序預先程序化。
因此,制模表面33或35的中心部件52還可以在面向模腔28的一面呈現任何立體形狀。如果這樣不利於預壓縮,還可以首先使用表面平整的中心部件52來預壓絨屑10,11,在反應過程或覆蓋層47或合成材料的反應開始之前用具有特定立體形狀的中心部件52代替表面平整的中心部件52,以使生產過程中異型件2發生所需的立體變形。短時的開通和關閉也可用來將覆蓋層直接施於異型件2的一個或幾個表面上,這樣,如圖所示異型件2的一個或幾個表面上直接被覆蓋層48覆蓋。
根據所採用的一般可調至柔軟、適中或堅硬的聚氨酯,聚醚或聚酯泡沫的原材料16,17,形成了封裝或開放的泡孔結構,該結構中嵌入了單個絨屑10,11。
這一方法的優點尤其在於由於絨屑10,11被空氣流帶入封閉的模腔28中,而空氣均勻流出模腔,從而使模腔28達到均勻完全的填充,由此排除了在重量負荷下可變形的彈性絨屑10,11的過緊堆積。因空氣流按箭頭43所示不斷流過,而且在切斷空氣流之後覆蓋層47的原材料相互間鬆散相連,因而在模腔28的填充過程中絨屑總是保持平衡,因此也可以在高度重複的系列生產中生產異型件2,該異型件2的整個橫截面上平均比重相同,而且絨屑10,11,尤其是比重或塗層不同的各種再循環材料的分布均勻。
基於來自容器3,4的絨屑10,11的混合物和模腔28的填充重量(可在中間儲料罐中預先確定),可以預先選擇所需的基本密度,因此,如果需要,該基本密度又可受空氣流或空氣流在模腔28中產生的空氣壓力的影響。當模腔28中絨屑10,11的填充量增加時,壓力對流過的空氣產生更大阻力,根據輸送空氣所選定的壓力大小可使鬆散地位於模腔28或預製空部件中的絨屑10,11產生相等密度。
此外,圖7-9表示的是模腔28還可用來生產如圖9所示的具有立體曲線的異型件2。
從圖9中的異型件2還可看出,該異型件還可帶有加深的凹口71,72。
如所用的模具所示,基於制模表面35的中心部件52的移動而對異型件2整體預壓可同時增加帶有凹口71,72的異型件2的橫截區域的密度。
上述過程按如下方法進行在制模表面35中,如沿著導向杆73,通過調節驅動器74(如由流體驅動的活塞或缸),將可調製模插頭75,76由圖7實線所示的設置驅動器77,78移到圖8實線所示的位置。
這樣,正如從圖7和圖8所示的絨屑10,11的不同密度所看到的,在吹入覆蓋有原材料16,17的絨屑10,11的同時,模腔28擴大了,且在整個模腔內填充密度相同。
為了在異型件2的區域79,80得到更高密度的絨屑10,11,同時在其間的原材料達到較高密度的泡沫結構,除了用調節驅動器53調節制模表面35的中心部件52以完成絨屑10,11的整體預壓或單獨預壓外,還可通過設置驅動器77,78將制模插頭75和/或76從圖7實線所示的模腔28中的靜止位置或填充位置調節到圖7虛線所示和圖8實線所示的壓縮位置。
如圖8所示,對應於各個插入深度81或82,在模腔28的區域79,80的密度因絨屑10,11較緊密而增加,在基於較高密度的液態原材料16,17的後續反應期間,該插入深度導致在異型件2出現增強區域。
這樣具有如下優點在該區域可配置緊固件,通過緊固件可將在車輛中用作隔音墊或內襯的異型件2固定於車身上。
還可通過壓縮而得到基於衝壓而在其整體上具有較高硬度或強度的異型件2。
當然,如果在具有凹口71和72的區域異型件2不要求更大密度,還可以將制模插頭75,76在吹入絨屑10,11之前移到圖7虛線所示的位置。這樣就得到了具有凹口71,72的異型件2,但該異型件2在其整個橫截面上具有相同平均密度。
可按如下方法找出或比較相同的平均密度圖9所示的橫截片83的重量由厚度84決定,其值由體積和現有重量計算出來,該體積為橫截片83在預定參考比重下的體積。
然後,測定優選具有同一厚度84的另一橫截片85的重量,並從所得數據也可確定用於計算參考比重的體積。由這種方法確定的體積值對應一個相同的參考比重,而該參考比重又反過來對應一個給定參考體積,如果對應參考體積所得的比重或密度相同,或相互間偏差不大於+/-15%,優先+/-7.5%,則得到相同平均密度和/或比重。
因此,可以認為比重的差異指在將絨屑10,11吹入模腔28,由此使充滿相同密度絨屑10,11的模腔28在抽回制模製插頭75,76或制模表面33-36和46後得到更大體積的過程中比重的比率。
如圖6所示,異型件2的區域79和80中的較高程度壓縮只有通過精密的體積減小過程對最初導入的密度相同的絨屑10,11進行部分壓縮而達到,當然,體積的減小也會使比重增大。當然,在另一實施例方案中,不僅可在制模表面35方向上,還可在其它制模表面33,34,36和46方向上進行預壓縮。同樣,還可額外將任何類型和外形的可調製模插頭75和76裝配在其他制模表面33,34或36和46上。
為了更好地排列,必須注意如下一點各如圖所示的實施方案及所述組合特徵本身就能解決本發明。此外,可以任何組合方式相結合的單個實施方案的單個特徵也達到了本發明的目的。
為了更好地理解該方法的效果及異型件2的結構,絨屑10,11的單層、及覆蓋層,絨屑本身或異型件2被不成比例地放大和變形,或放得較大。上述放大方式也用於生產異型件的裝置和模具,其中大部分以簡化方式圖示。
作為模具29的制模材料,可以使用環氧樹脂或resin-fed的金屬合金,如鑄鋁,軋鋁或鋁板,以及不鏽鋼或鐵板。
最後,必須指出,在按上述加工方法由再循環材料生產異型件2的優點是當原材料16,17通過熱蒸汽或熱空氣而發生硬化或反應時,髒的廢舊再循環材料被高溫消毒,因此除去了不希望有的真菌,細菌等。
具體而言,示於圖1;2-6;7;8;9的單個實施方案可構成本發明的解決方法。相關的要求和解決辦法可從對這些圖的詳細說明得知。
權利要求
1.通過初始材料製成的塑料泡沫(尤其是軟塑料泡沫)的泡孔結構連接塑料泡沫絨屑製造的異型件,根據需要可在其表面施加至少一層覆蓋層,其特徵在於不同橫截片(83,85)的平均比重適合任何應用的技術要求。
2.通過初始材料製成的塑料泡沫(尤其是軟塑料泡沫)的泡孔結構連接塑料泡沫絨屑製造的異型件,根據需要可以在其表面施加至少一層覆蓋層,其特徵在於異型件(2)的不同橫截片(83,85)的預定體積部分(指起始體積)的平均比重相同,即不同體積部分的密度僅因各橫截片(83,85)的預定壓縮的壓縮係數不同而不同。
3.根據權利要求1或2的異型件,其特徵在於不同橫截片(83,85)的平均比重優選為25kg/m3到1000kg/m3。
4.根據權利要求1或3的異型件,其特徵在於不同橫截片(83,85)的平均比重相同。
5.根據權利要求1或3中一項或多項的異型件,其特徵在於不同橫截片(83,85)的平均比重不同。
6.根據權利要求2的異型體,其特徵在於預定部分的體積是異型件(2)總體積的一小部分,優選小於異型件體積的10-6。
7.根據權利要求1-6中一項或多項的異型件,其特徵在於異型件(2)的相同體積橫截片(83,85)具有較多數量和/或較大重量的彼此相鄰的絨屑(10,11)。
8.根據權利要求1-7中一項或多項的異型件,其特徵在於不同密度橫截片(83,85)的相鄰區域(79,80)具有不同的初始體積(如不同初始厚度),而且體積較大或體積相同而密度較大的區域(79,80)具有較大的初始體積(如較大的初始厚度)。
9.根據權利要求1-8中一項或多項的異型件,其特徵在於異型件(2)為一個整體。
10.根據權利要求1-9中一項或多項的異型件,其特徵在於橫截片(83,85)的緊密相鄰區域(79,80),在相同厚度具有不同的密度。
11.根據權利要求1-10中一項或多項的異型件,其特徵在於異型體(2)體積的70%-90%,優選85%,是塑料泡沫(7,8)的絨屑(10,11)。
12.根據權利要求1-11中一項或多項的異型件,其特徵在於塑料泡沫(7,8)的絨屑(10,11),尤其是用過的或再循環使用的材料的絨屑(10,11)的比重為20kg/m3~250kg/m3,優選50kg/m3~150kg/m3。
13.根據權利要求1-12中一項或多項的異型件,其特徵在於異型件(2)重量的10%~20%是由初始材料的合成材料,尤其是塑料泡沫(7,8)所組成。
14.根據權利要求1-13中一項或多項的異型件,其特徵在於由初始材料製成的塑料的比重在800kg/m3~1200kg/m3之間。
15.根據權利要求1-14中一項或多項的異型件,其特徵在於初始材料由聚氨酯,尤其是聚氨酯泡沫組成。
16.根據權利要求1-15中一項或多項的異型件,其特徵在於初始材料由一種軟泡沫,尤其是一種熱模塑泡沫組成。
17.根據權利要求1-16中一項或多項的異型件,其特徵在於塑料泡沫(7,8)的絨屑(10,11)通過初始材料的泡孔結構相連接。
18.根據權利要求1-17中一項或多項的異型件,其特徵在於塑料泡沫(7,8)的絨屑(10,11)以彈性壓縮狀態包埋在塑料泡沫(7,8)的泡孔結構中,該狀態和絨屑的自由膨脹泡沫的體積相比,具有較小的體積。
19.根據權利要求1-18中一項或多項的異型件,其特徵在於在較緊密的區域(79,80),原材料(16,17)或初始材料的體積相應大於鄰近的不太緊密的區域。
20.根據權利要求1-19中一項或多項的異型件,其特徵在於塑料泡沫(7,8)的絨屑(10,11)具有顆粒或絮片形狀,尺寸在2mm~20mm之間,優選在5mm~10mm之間。
21.根據權利要求1-20中一項或多項的異型件,其特徵在於塑料泡沫(7,8)的絨屑(10,11)以可預定的立體形狀夾持或包埋在由原材料(16,17)所製成的合成材料的泡孔結構中。
22.根據權利要求1-21中一項或多項的異型件,其特徵在於覆蓋層(48)通過成型衝壓而與由原材料(16,17)的合成材料製成的異型件(2)表面的塑料泡沫(7,8)的絨屑(10,11)相連。
23.根據權利要求1-22中一項或多項的異型件,其特徵在於異型件(2)的絨屑(10,11)具有不同的硬度,如堅硬或較硬。
24.根據權利要求1-23中一項或多項的異型件,其特徵在於絨屑(10,11)由冷和/或熱模塑泡沫的廢料和/或軟泡沫廢料,特別是聚氨酯組成。
25.根據權利要求1-24中一項或多項的異型件,其特徵在於絨屑(10,11)由帶有覆蓋層,特別是織物或箔片的軟泡沫廢料,或者由聚氨酯複合物的廢料形成。
26.根據權利要求1-25中一項或多項的異型件,其特徵在於絨屑(10,11)由軟木和/或橡膠製成。
27.根據權利要求1-26中一項或多項的異型件,其特徵在於將熱塑性廢料和/或不同長度的天然和/或合成纖維以預定量加入到絨屑(10,11)中。
28.根據權利要求1-27中一項或多項的異型件,其特徵在於在異型件(2)的內部和/或表面,增強材料排列或包埋在絨屑(10,11)或填充材料中,這些增強材料如合成材料或天然材料,特別是金屬,石墨和玻璃等等的薄板、薄片、格狀物、網狀物、織物。
29.用泡沫塑料,尤其是再循環塑料泡沫的絨屑製備異型件的方法,該方法是把預定尺寸範圍和/或不同硬度的再循環塑料的絨屑以預定的混合比率混合,然後將塑料泡沫的絨屑和一種合成材料的液態原材料混合,使其表面被覆蓋,然後將其送入模具使其粘結成特別用於生產根據權利要求1-27之一異型件的連續泡孔結構,該方法的特徵在於,在預定壓力下將和原材料(16,17)混合的,具有預定數量或質量的合成材料的絨屑(10,11)和/或填充材料吹入模腔(28)中,該模腔四周密封,只留有供氣體介質流出的通氣孔(37),而所述模腔被絨屑(10,11)和/或填充材料填滿,通過加壓和/或升溫和/或通入水蒸汽,使原材料(16,17)發生反應,生成塑料泡沫,必要時經過乾燥,異型件(2)便可以從模腔(28)中取出。
30.用泡沫塑料,尤其是再循環塑料泡沫的絨屑製備異型件的方法,該方法是把預定尺寸範圍和/或不同硬度的再循環塑料的絨屑以預定的混合比率混合,然後將塑料泡沫的絨屑和一種塑料的液態原材料混合,使絨屑表面塗覆液態原材料,然後將其送入模具使其粘結成連續的泡孔結構,該方法的特徵在於,從中間儲料罐(20)送入稱量裝置(21)的混合物量僅比待送入模具(29)以生產異型件的數量高3~15%,優選5~10%,通過用稱量裝置(21)控制使數量與填充重量準確相對應的混合物由輸送設備(19)輸送到輸送設備(24)。
31.根據權利要求29和30的方法,其特徵在於當模腔(28)被絨屑(10,11)和/或填充材料充滿後,模腔的體積在其部分區域減小,然後原材料(16,17)發生反應。
32.根據權利要求29-31中一項或多項的方法,其特徵在於,對於異型件中較緊密的區域(79,80),模腔(28)的體積大於具有較低密度的區域。
33.根據權利要求29-32中一項或多項的方法,其特徵在於絨屑(10,11)和填充材料的混合物通過鼓風輸送機(26)送入模腔(28)中。
34.根據權利要求29-33中一項或多項的方法,其特徵在於根據需要,將從容器(3,4)取出的絨屑(10,11)或填充材料適當減少尺寸後供入稱量罐(12)中,並根據預期混合比率從容器(3,4)中取出適量不同絨屑(10,11)然後將絨屑(10,11)和/或填充材料的混合物輸送到混合裝置(15),在混合裝置中該混合物和儲存在接收罐(5)中的液體和/或粉末狀原材料(16,17)混合,隨後,通過控制系統(14)將預定數量的絨屑(10,11)和/或填充材料供入中間儲料罐(20)中,然後將預定數量的絨屑(10,11)和/或填充材料通過輸送機(19)輸送到接收料鬥(25)或鼓風輸送機(26)的入口,並由鼓風輸送機吹入模腔(28)。
35.根據權利要求29-34中一項或多項的方法,其特徵在於鼓風輸送機(26)用來輸送絨屑(10,11)和/或填充材料的氣體,特別是空氣,是通過模具(29)的制模表面(33~36和46)上的通氣孔(37)排出模腔。
36.根據權利要求29-35中一項或多項的方法,其特徵在於通過通氣孔(37)排氣將模腔(28)充滿後,供入反應劑,特別是蒸汽以固化原材料(16,17)。
37.根據權利要求29-36中一項或多項的方法,其特徵在於在將絨屑(10,11)和/或填充材料導入模腔(28)之前,將增強材料插入或配置在制模表面(33~36和46)或模腔(28)內,且在異型件(2)的絨屑(10,11)加入後,但在原材料(16,17)完全反應之前,將增強材料的夾持件移出模腔(28)。
38.用來生產異型件的裝置,該裝置帶有幾個用來儲存塑料泡沫料塊或絨屑的接收罐,在接受罐下面安裝了一個和稱量罐相連的減小裝置,稱量罐的出口接混合裝置,來自原材料的接收罐的管子也接到這裡,其特徵在於在混合裝置(15)下面接有中間儲料罐(20),中間儲料罐配有稱量裝置(21),稱量裝置通過輸送機(24)如鼓風輸送機或螺旋輸送機與鼓風輸送機(26)的進口或接收料鬥(25)相連,而輸送機(26)有時與可和模腔(28)相聯合的供料管(45)相連。
39.根據權利要求38的裝置,其特徵在於從中間儲料罐(20)進入到稱量裝置(21)的混合物量僅比待送入模具(29)的混合物量稍高一點,優選高5~10%,而與稱量裝置(21)相連的輸送機(19)將混合物輸送到輸送機(24)直到達到填充重量,這個過程由稱量裝置(21)控制。
40.根據權利要求38或39的裝置,其特徵在於模腔(28)的制模表面(33-36和46)的通氣孔(37)可以交替地和周圍空氣、真空泵(49)或供入反應劑的進料器(40)相連,反應劑如蒸氣,尤其是溫度在160℃~180℃的乾燥蒸汽。
41.根據權利要求38-40中一項或多項的裝置,其特徵在於在模具(29)的制模表面(33-36和46)的附近將增強材料配置在模腔(28)中,該增強材料為可調夾持件。
全文摘要
本發明描述了一種用塑料泡沫絨屑製成的異型件(2),絨屑通過用初始材料製成的塑料泡沫(尤其是軟塑料泡沫)的泡孔結構連接起來。如果需要,可以在異型件表面施加至少一層覆蓋層。不同橫截片(83,85)的平均比重適應任何應用的技術要求。
文檔編號B29C44/04GK1112053SQ9411985
公開日1995年11月22日 申請日期1994年11月29日 優先權日1993年11月29日
發明者E·博恩哈德, R·佛朗茲, S·翰斯-米切爾 申請人:C·A·格林爾和索恩有限公司