託盤及其製造方法

2023-10-19 18:43:17 5

專利名稱：託盤及其製造方法
技術領域：
本發明通常涉及一種用於裝卸、存儲或移動材料和包裹的託盤。
背景技術：
託盤廣泛地用作安裝、存儲、堆積、裝卸和運輸貨物的單位載荷，並且主要由木頭、金屬或塑料構成。
木製託盤是最常使用的。然而，近年來，由於填埋處理廢木料以及國家和洲之間的木材穿孔寄生蟲的進口和出口而導致的濫伐事件和環境問題，木製託盤不斷地受到環境保護者和不同政府機構的關注。因此，許多國家已經對實木包裝材料的使用施加了大量的限制，如根據WHO(世界衛生組織)的ISPM 15(植物檢疫測量的國家標準15)。
目前，使用由塑料和金屬製成的託盤代替木製託盤。然而，將這種託盤的使用保持在最小，這是由於塑料和金屬製成的託盤更昂貴。除了成本更高之外，塑料和金屬託盤還具有處理問題，由於塑料和金屬不能生物降解，因此不能有效地處理。而且，在製造塑料託盤中使用的回收塑料對環境有害，這是因為塑料的分解會向大氣中釋放有毒氣體，從而造成土地和水體的汙染。
鑑於前述內容，需要一種由易於再生的原料製成的可生物降解的託盤及其製造方法。

發明內容
本發明通過提供可生物降解的託盤及其製造方法來滿足這些需要。應當理解，本發明可以多種方式實施，其包括處理過程、設備、系統、裝置或方法。下面描述本發明的幾個創造性的實施方式。
本發明的一個實施方式提供一種可生物降解的託盤，其包括託盤主體，加固該託盤主體的墊材，以及將該託盤主體和墊材互鎖的裝置。該託盤主體和墊材由包括大約40至60wt％的纖維混合物以及大約15至45wt％的粘合劑的可塑組成物模製。
該可塑組成物的含水量優選為小於約20％。更優選地，該可塑組成物的含水量大約在4至15％之間。最優選為該纖維混合物的含水量小於約15％。
優選地，該可塑組成物還包括不超過大約40wt％的添加劑。該添加劑是由硬化劑、流動性促進劑和脫模劑構成的組合中的一種或多種。
優選地，該纖維混合物包括多種纖維，其中該多種纖維中的每一種都具有高達大約50mm的長度。該多種纖維中的每一種都具有高達大約2mm的厚度，以及大約2∶1至25∶1之間的長度厚度比。
優選地，該纖維混合物包括大約5至30wt％的油棕纖維。該纖維混合物可以包括由油棕纖維、啤酒麥芽、甘蔗果肉、增塑劑、增韌劑和耐衝擊性改進劑構成的組合中的一種。
優選地，該粘合劑是熱固樹脂。更優選地，該粘合劑是氨基樹脂。最優選地，該粘合劑是由蜜胺甲醛和蜜胺脲甲醛構成的組合中的一種。
在優選的實施方式中，該託盤主體包括具有腿的承重構件。優選地，該承重構件具有大約3至5mm之間的大致恆定的總壁厚。優選地，該承重構件包括多個肋，每個肋包括具有錐形通道牆壁的開口通道，並且將其設計成自該承重構件18的表面具有大約6至12度(°)的拔模角。
優選地將該腿形成為該承重構件中的凹陷。優選地，該腿朝向底部向內逐漸變細，並且設計成自垂直於該承重構件18的表面具有大約11至12°之間的拔模角，以及大約95mm的最小垂直高度。
在優選的實施方式中，優選地在該底部上提供盲孔。優選地將該盲孔設計成自垂直於該承重構件18的表面具有大約小於0.5°的拔模角。
優選地，在該腿與該承重構件接合的位置處形成第一倒角。優選地在該承重構件的周邊周圍設置飛邊。
在優選的實施方式中，該墊材包括由多個連接件形成的框架。優選地在該多個連接件接合的接合處形成第二倒角。優選地，該墊材包括與該腿的底部中的盲孔對應的突出插銷。該盲孔互鎖該突出插銷。該突出插銷的周邊尺寸優選地比該盲孔的周邊尺寸大約0.05至0.1mm，以便當施加力互鎖該盲孔和該突出插銷時，幹涉配合將該墊材固定到該託盤主體。優選地，將該突出插銷設計成自垂直於墊材14的表面具有小於大約0.5°的拔模角。
在優選的實施方式中，將該託盤設計成具有至少大約60％的頂板覆蓋率和至少大約35％的底板覆蓋率。
本發明的另一個實施方式提供一種形成高強度模製產品的方法。該方法從製備可塑組成物開始。該可塑組成物包括大約40至60wt％的纖維混合物以及大約15至45wt％的粘合劑。在對該可塑組成物施加大約435至870psi的保壓壓力之前，將可塑組成物載入該模腔至高達大約90％模腔容量。在限定該模腔的第一模件和第二模件之間保持大約0.1至0.5mm的預定間隙。當該可塑組成物充分固化時，將該模製產品從該模腔移去。優選施加該壓力大約20至60秒的時間。
優選地，將該第一模件和第二模件保持在大約110至180℃的溫度。更優選地，將該第一模件保持在比該第二模件的溫度高大約20℃的溫度。
當該可塑組成物大約90％被固化時，優選將該第一模件和第二模件之間的預定間隙增加到大約10mm。
優選將該模製產品壓縮到所需的厚度，並且優選通過將該第一模件和第二模件之間的預定間隙減少到大約0.05至0.3mm大約15至60秒來壓燙該模製產品的表面。
優選地，該可塑組成物包括不超過40wt％的添加劑。該添加劑可以是由硬化劑、流動性促進劑和脫模劑構成的組合中的一種。
優選地，該可塑組成物的含水量小於約20％。更優選地，該可塑組成物的含水量大約在4至15％之間。該纖維混合物的含水量優選小於約15％。
該纖維混合物優選為包括多種纖維，該多種纖維中的每一種都具有高達大約50mm的長度和高達大約2mm的厚度。優選地，該多種纖維中的每一種都具有大約2∶1至25∶1的長度厚度比。該纖維混合物優選為包括大約5至30wt％的油棕纖維。優選地，該纖維混合物包括一種由油棕纖維、啤酒麥芽、甘蔗果肉、增塑劑、增韌劑和耐衝擊性改進劑構成的組合中的一種。
該粘合劑優選為是熱固樹脂。更優選地，該粘合劑是氨基樹脂。
優選地，該粘合劑包括蜜胺。該粘合劑可以是由蜜胺甲醛和蜜胺脲甲醛構成的組合中的一種。
優選在將該可塑組成物的每種成分在混合器種混合以形成大致均勻且較好塗覆的可塑組成物之前，通過單獨稱重該可塑組成物的每種成分製備該可塑組成物。優選地，將該可塑組成物的每種液體成分在第二混合器中混合以形成液體混合物，優選將該液體混合物噴射到該混合器中。優選以大約29rpm的轉子速度操作該混合器。
在本發明的又一個實施方式中，提供一種形成模製產品的方法。該方法從將包括大約40至60wt％的纖維混合物和大約15至45wt％的粘合劑的可塑組成物載入模腔開始。將該模腔裝載至高達90％的模腔容量。然後，激活該模具以便對其中的可塑組成物施加435至870psi範圍的保壓壓力。提供水汽排氣孔。該水汽排氣孔響應該可塑組成物中的壓力，並且提供對該組成中的水汽含量以及壓力的預定控制，由此產生具有預定密度和強度的模製產品。當將該模製產品充分地固化時，將該模製產品從該模腔移去。
優選地，通過在鄰近該可塑組成物的相應模件之間保持預定的間隙來設置該排氣孔。該模具中的可塑組成物可能臨時堵塞該排氣孔，以便在預定時間內臨時阻止水汽的釋放。
該水汽含量優選控制為在該可塑組成物中產生蒸汽泡，由此產生具有預定密度的多孔模製產品。
通過下面參考附圖的描述，本發明的其它方面和優點將變得顯而易見，所述附圖通過示例來表示本發明的原理。


本發明通過下面結合附圖的詳細說明將變得容易理解。為了簡化說明，相同的附圖標記指定相同的結構構件。
附圖1表示根據本發明的一個實施方式的託盤的透視圖。
附圖2表示根據本發明的一個實施方式的託盤主體的仰視圖。
附圖3表示根據本發明的一個實施方式的墊材的透視圖。
附圖4表示根據本發明的一個實施方式的互鎖裝置的截面圖。
附圖5是表示根據本發明的一個實施方式製備可塑組成物的方法的流程圖。
附圖6是表示根據本發明的一個實施方式製備纖維混合物的方法的流程圖。
附圖7表示根據本發明的一個實施方式形成模製產品的壓力機。
附圖8表示根據本發明的一個實施方式在模製產品的形成期間的模腔和模柱塞的放大視圖。
附圖9A表示根據本發明實施方式的脫模機構靜止時的截面圖。
附圖9B表示根據本發明實施方式的脫模機構運轉時的截面圖。
附圖10是表示根據本發明的一個實施方式形成模製產品的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發明提供一種可生物降解的託盤及其製造方法。在下面的描述中，陳述許多特定的細節，以便提供對本發明全面的理解。然而，本領域的技術人員應當理解，可以在沒有一些或全部這些特定細節的情況下實踐本發明。在其它的情況下，為了避免不必要的難於理解，眾所周知的處理操作沒有詳細地描述。
附圖1表示根據本發明的一個實施方式的可生物降解的託盤10的透視圖。託盤10包括託盤主體12，當通過互鎖裝置16將其耦合到可連接的墊材14時，該託盤主體被加固。墊材14增強了託盤10的剛性和穩定性，並且使託盤10符合使用不同類型的輸送系統的材料裝卸應用所規定的規格，其中所述輸送系統例如鏟車、機動託盤起重機和手動託盤起重機。
託盤主體12在中心S，沿承重構件18的每個長度L和每個寬度W的每個拐角和中點處包括具有懸腿(depending leg)20的大致平面的承重構件18，以便提供託盤10的穩定性。儘管如此，本領域的技術人員應當理解，可以僅將懸腿20定位在承重構件18上這些位置中的某些或者其它位置上。承重構件18可以具有大約3到5毫米(mm)之間的大致恆定的總壁厚。
將每個腿20形成為承重構件18中的凹陷，其允許託盤的嵌套，這減少了空間需求，並且提高了運輸和存儲中空間的利用。此外，空心的腿20還有助於減小託盤10的重量以及材料成本。在可選的實施方式中，腿20可以具有實心。
參照附圖2，其中表示了根據本發明的一個實施方式的託盤主體12的底視圖，每個腿20朝著底部22向內逐漸變細。腿20逐漸變細有利於從模具拆卸託盤10以及嵌套託盤的分離。在腿20的底部22上提供盲孔24。
將腿20設計成具有大約95mm的最小垂直高度，以便適應不同類型的起重設備，例如鏟車，機動託盤起重機和手動託盤起重機。
在腿20接觸承重構件18處形成第一倒角26。第一倒角26減少了在腿20和承重構件18接合處形成裂縫的可能，並且加固了託盤主體12。
回到附圖1，在承重構件18上提供多個肋28，以便加強託盤主體12。每個肋28都包括允許託盤嵌套的開口通道30，以便減少空間需求，並且提高運輸和存儲中立方體的利用。空心的肋28有助於託盤10的重量的縮減，以及託盤10的材料和運輸成本的縮減。每個開口通道30具有錐形通道牆壁，從而有利於從模具拆卸託盤以及嵌套託盤的分離。在可選的實施方式中，肋28可以具有實心。本實施方式中表示的多個肋28的布局僅是示範性的，應當理解該多個肋28具有多種可能的布局。
將肋28設計成自垂直於承重構件18的表面具有大約6到12度(°)之間的錐角或拔模角，從而有利於從模具排出或拆卸託盤主體12或墊材14，並且還幫助嵌套託盤的分離。
環繞承重構件18的周邊提供飛邊32，從而有助於從模具抽出託盤主體12，以及託盤10的處理。飛邊32還用作加固該周邊，從而防止當託盤10下落時形成裂縫或薄片的。
本質上，飛邊32和多個肋28給予了託盤主體12抗拉強度和抗壓強度，從而在裝載、堆積和入庫期間以及當運輸時，能夠使託盤10以最小的缺損經受住任何衝擊。
附圖3表示根據本發明的一個實施方式的墊材14的透視圖。墊材14包括由多個連接件34形成的框架。在至少兩個連接件34接合的接合處形成第二倒角36。第二倒角36減少了在連接件34連接的接合處形成裂縫的趨勢，並且加固了墊材14。
墊材14包括多個突出插銷38。每個突出插銷38對應於附圖2中所示的腿20的底部22中的盲孔24。
將託盤10設計成具有至少大約60％的頂板覆蓋率，以便為在託盤10上裝載的物體提供適當的支撐，以及至少大約35％的底板覆蓋率，以便保證託盤10的穩定性。至少60％左右的頂板覆蓋率和至少大約35％的底板覆蓋率符合最小的抗滑動需求。將頂板覆蓋率定義為承載構件18的表面積，表示為託盤10的總表面積的百分比，其通過將託盤10的長度L和寬度W相乘計算。將底板覆蓋率定義為腿20上底部22的總表面積或者墊材14的表面積，這取決於是否將墊材14連接到託盤主體12，將其表示為託盤10的總表面積的百分比。
附圖4表示根據本發明的一個實施方式的互鎖裝置16的截面圖。互鎖裝置16將腿20的底部22中的盲孔24連接到突出插銷38。突出插銷38的周邊尺寸比盲孔24的周邊尺寸約大0.05～0.1mm，以便實現幹涉配合，即當裝配時兩個公差配合部件總是幹涉的配合，因為一個構件大於另一個構件。當向互鎖墊材14和託盤主體12施加力時，幹涉配合將墊材14固定到託盤主體12。
將每個腿20、盲孔24和突出插銷38設計成自垂直於承重構件18或墊材14，分別具有大約11至12°之間、大約小於0.5°和大約小於0.5°的錐角或拔模角Dleg、Dblind hole，Dprotruding plug，用以便於託盤主體12或墊材14從模具排出或拆卸，而且還幫助了嵌套託盤的分離。
託盤可以通過熱成型過程製造，如在此引為參考的標題為「Mehtod toForm a High Strength Moulded Product」的專利申請中更加全面地描述的。由託盤主體或墊材構成的模製產品可以由可塑組成物構成，該可塑組成物包括大約40至60重量百分比(wt％)的纖維混合物以及15至45wt％的粘合劑。該可塑組成物可以包括不超過大約40wt％的添加劑。
該可塑組成物的含水量優選為小於約20％，更優選地大約在4至15％之間。更高的含水量稀釋了該可塑組成物中的粘合劑的濃度。因此，需要更長的處理時間去固化具有更高含水量的可塑組成物。
此外，將該可塑組成物的含水量保持在小於約20％，免除了對從該模製產品去除水分以防止黴菌生長的進一步的後期固化處理的需要。通過使處理步驟的數量最小，可以以更低的成本以及在更短的生產周期內生產模製產品。
由於水分是在纖維混合物中固有的，並且也可能存在於粘合劑和添加劑中，因而不需要添加水。該纖維混合物的含水量優選地小於約15％。當然，也可以通過添加大約在10至20wt％之間的低於水的沸點的溶劑，如酒精，來減少該可塑組成物的含水量。
該纖維混合物可以包括來自建築構造、舊家具、舊木製託盤和鋸屑，和/或農業和園藝廢料如樹葉、杆和枝的廢木。可以以低成本容易地得到來自廢木以及農業和園藝廢料的纖維，並且給模製產品帶來了良好的隔音和隔熱屬性。此外，這種纖維還給予了模製產品剛性，使得其當受到應力時抗變形。
纖維優選具有高達大約50mm的長度，高達大約2mm的厚度以及大約在2∶1到25∶1之間的長度和厚度的比。因為該模製產品從該纖維獲得其強度，而不是粘合劑提供的粘接，因而優選使用長纖維，即使長纖維提供更小的粘接表面積。因此，需要更小數量的粘合劑，當將長纖維用在可塑組成物中時。
可以將大約5至30wt％的油棕纖維包括在該纖維混合物中，以便增加該模製產品的彈性和塑性，這使得該模製產品不易碎。然而，高含量的油棕纖維可以減少該模製產品的強度，這是由於油棕纖維通常尺寸很小，一般具有高達大約50mm的長度以及大約在0.3至1mm的厚度。因此，該纖維混合物中油棕纖維的成分可以根據該模製產品的所需屬性而變化。
添加油棕也是優選的，這是因為油棕纖維具有低水分含量，並且包括木質素，其是很好的分散劑，並且當受到壓力時起到粘合劑的作用。
可以從油棕的不同部分，如樹幹、葉和果實，得到油棕纖維。油棕的這些部分通常是廢料。因而，本發明提供一種減少浪費並且最小化由焚燒油棕造成的環境汙染的方法。
除了低成本之外，全年都可以容易地得到不同尺寸的油棕纖維。
雖然不太優選，但是可以使用替換物如啤酒麥芽和甘蔗果肉，或化學製品如增塑劑、增韌劑，或耐衝擊性改進劑來代替油棕纖維，以便提高模製產品的塑性和彈性。
粘合劑優選為熱固樹脂，如氨基樹脂、環氧樹脂、烯丙樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺、矽樹脂、聚酯，聚芳香族或呋喃。更優選地，該粘合劑是氨基樹脂，這是因為這種樹脂與該纖維混合物很好地混合以形成均勻混合物，並且由此形成抗熱、抗應力和抗化學藥品的模製產品。氨基樹脂是熱固性材料，該熱固性材料通過將含有氨基(-NH2)的化合物與甲醛反應產生，含有氨基(-NH2)的化合物例如苯胺、環亞乙基脲、三聚氰二胺、蜜胺、磺胺、硫脲和脲。
優選地，該粘合劑包括蜜胺，其將耐用性，以及耐熱性和耐水性賦予該模製產品。包括粘合劑的蜜胺的例子包括蜜胺甲醛和蜜胺脲甲醛。通過脲甲醛形成的模製產品具有幾乎可以忽略量的甲醛，這是因為在模製過程期間，該氨基樹脂中幾乎所有的甲醛都會汽化，僅在該模製產品中留下可以忽略量的甲醛。因此，從這種模製產品排放的游離甲醛最小，從而不會對健康造成威脅。
該添加劑可以包括大約在0.1至0.4wt％之間的硬化劑，如氯化銨，以便加速該粘合劑的固化過程；大約在6至18wt％之間的流動性促進劑，如木薯粉，以便增強該可塑組成物的流動；以及大約在0.2至0.9wt％之間的脫模劑，優選大豆卵磷脂，以便幫助將該模製產品從模具拆卸。
大豆卵磷脂是優選的脫模劑，這是因為其是植物基的、可更換的、可生物降解的，不會包括任何有毒的添加劑，並且在模製期間不會釋放任何有毒的蒸汽。
表1A、1B和1C表示根據本發明的實施方式可以用於形成可生物降解的託盤的可塑組成物的例子。
表1A(所有的數量都以wt％表示)

表1B(所有的數量都以wt％表示)

表1C(所有的數量都以wt％表示)


附圖5表示根據本發明的一個實施方式製備可生物降解的可塑組成物的方法100的流程圖。該可塑組成物包括大約40至60重量百分比(wt％)的纖維混合物，大約15至45wt％的蜜胺脲甲醛，大約0.1至0.4wt％的氯化銨，大約6至18wt％的木薯粉，以及大約0.2至0.9wt％的大豆卵磷脂。
方法100從使用增重原理或在真空下單獨稱重該可生物降解的可塑組成物的每種成分開始(步驟102)。
順序將該可塑組成物的成分在混合器中混合大約300至600秒(步驟104)，以便形成大致均勻並且較好塗覆的可塑組成物。
在添加木薯粉之前，首先將該纖維混合物添加到混合器並且混合大約10秒鐘。將該木薯粉和纖維混合物混合大約20秒。之後，將大豆卵磷脂，然後是蜜胺脲甲醛添加到該混合器中，然後加入氯化銨，並且混合大約300秒，以便使該可塑組成物均勻。
通過氣動執行機構或容積螺旋進料機將液體成分如蜜胺脲甲醛和氯化銨送入該混合器。
在優選的實施方式中，將該液體成分噴射到該混合器中(步驟106)，以便在該纖維混合物中均勻地塗上纖維。將該液體成分噴射到該混合器中(步驟106)保證了該可塑組成物中該液體成分的均勻分布。可以使用氣動隔膜泵或噴嘴將該液體成分噴射到該混合器中(步驟106)。
在該可塑組成物包括多於一種液體成分的情況下，可以將該液體成分混合在第二混合器中大約200秒(步驟108)，以便在噴射到該混合器中(步驟106)之前形成液體混合物。混合該液體成分(步驟108)可以與混合該可塑組成物的成分(步驟102)同時進行。
使用具有一對轉子軸和搭接葉片的混合器可以更好地減少實現該可塑組成物的均勻混合的時間和在該混合器中產生流化區域所需的混合時間。該流化區域的產生減少了混合過程中的摩擦，從而使產生的熱最小，從而阻止該可塑組成物過早固化。
雖然可以以每分鐘大約10至200轉(rpm)的轉子速度操作該混合器，但是優選以大約29rpm的轉子速度操作該混合器，以便最小化作用於該可塑組成物的剪切力以及產生的熱。高剪切力會使該纖維分解。
該混合器可以具有至少大約600mm高、至少大約600mm寬的側門，以便允許有效排出具有最小剩餘殘渣的可塑組成物。提供大的側門還可以允許快速檢查、快速清潔以及較好的存取。
該可塑組成物的含水量優選地小於大約20％，更優選地在4至15％之間。較高的含水量會使該可塑組成物不具有足夠的用以分布來自該混合器的剪切力以均勻地覆蓋該纖維的粘性。
附圖6是表示根據本發明的一個實施方式製備纖維混合物的方法150的流程圖。當在第一研磨機中接收大量廢木、農業或園藝廢料時開始方法150，其中將其研磨成多種廢料片(步驟152)，每片廢料具有大約10至80mm的長度以及大約2至20mm的寬度。
在將其輸送到第二研磨機以研磨成多種纖維(步驟156)之前，可以通過具有多種大約80mm直徑的孔的第一金屬絲網篩分該多種廢料片(步驟154)。然後可以通過具有多種大約50mm直徑的孔的第二金屬絲網篩分該多種纖維(步驟158)，每種纖維具有大約5至50mm的長度以及大約2至10mm的寬度。
使用金屬探測器篩出該多種纖維的金屬片(步驟160)。將該金屬片從該多種纖維去除，在將其與多種油棕纖維一起送入第三研磨機之前。然後將合成的纖維混合物研磨成具有高達50mm的長度以及高達大約2mm的厚度的纖維(步驟162)。其後，可以通過具有多個大約20mm直徑的孔的第三金屬絲網篩分該纖維混合物(步驟164)。
雖然可以使用單個研磨機製備具有所需纖維尺寸的纖維混合物，但是三個分離的研磨機可以更好地使材料處理和刀具校準最小，並且還可以防止該研磨機的阻塞。作為篩分的可選方案，也可以手動地去除外來的材料、過大的微粒以及大的纖維。
然後將該纖維混合物乾燥成小於約15％的含水量(步驟166)。可以將該纖維混合物在乾燥掩蔽所的水泥地板上展開，乾燥大約1至2個星期。可以使用聚光燈、乾燥空氣吹風機，來自太陽的紫外光(UV)或者具有加熱系統的旋轉乾燥器乾燥該纖維混合物。有時，可以重新分布該纖維混合物以實現均勻的乾燥。在送出或者在料倉中存儲之前可以分析該纖維混合物的隨機樣品，以便確定是否已經實現所需的纖維尺寸、含水量和組成。
可以通過螺旋運輸機在製造廠周圍輸送該纖維混合物。可以使用空氣動力運輸機將該纖維混合物從該螺旋運輸機輸送到該存儲料倉。
附圖7和8中表示根據本發明的一個實施方式的由該可塑組成物製造模製產品的壓力機。
附圖7表示根據本發明的一個實施方式形成模製產品的壓力機200。壓力機200包括具有第一壓板204和連接到第二壓板208的柱塞206的框架202。在第一壓板204上形成限定模腔211的第一或凹模件210，而將限定模柱塞213的第二或凸模件212連接到第二壓板208。柱塞206將模柱塞213朝向和遠離模腔211而移動。第二模件212可以具有一個或多個導銷214，該導銷與第一模件210中的互補伸長凹槽215配合操作，以便當操作柱塞206時將模柱塞213與模腔211對準。
壓力機200可以是機械壓力機、氣動壓力機或水壓機。優選使用水壓機，這是由於其可以提供更大的控制撓性-因此可以調整施加的力、方向、速度、加壓的持續時間等。
為了形成該模製產品，首先向模腔211裝載可生物降解的可塑組成物216至該模腔211容量的大約90％。填充該模腔211的程度取決於該模製產品的壓縮比，也就是說，該模製產品的溼重與乾重的比率。模製產品的溼重是用於形成該模製產品的可塑組成物的重量，而模製產品的乾重是固化之後該模製產品的重量。該壓縮比優選地在大約4∶1至14∶1之間。優選橫向上大約1％的收縮因數，縱向上1.5％的收縮因數。
通過第一熱油加熱系統230和第二熱油加熱系統232分別將第一模件210和第二模件212保持在大約110至180℃的溫度。提供熱控制器(未示出)以便調節該第一模件210和第二模件212的溫度。優選將第一模件210保持在高於第二模件212的溫度大約20℃的溫度，以便補償當將可塑組成物216載入模腔211時的熱損失，並且防止第一模件210和第二模件212由於第一模件210到第二模件212的熱膨脹而產生的阻塞。
模柱塞213以大約每秒鐘80毫米(mm/s)的速度朝向模腔211移動，直到模柱塞213剛好接觸可塑組合216。然後將該速度減少到大約0.5至3mm/s之間，以防止在可塑組成物216上施加突然的衝擊，這是不需要的，這是由於其會在模柱塞213和可塑組成物216中引起應力。可以使用限制開關(未示出)來減少模柱塞213接近模腔211的速度。
優選將可塑組成物216載入模腔211和使模柱塞213與可塑組成物216接觸之間的時間間隔最小，以保證均勻地固化可塑組成物216。
由於模柱塞213逐漸地與可塑組成物216接觸，因而將每平方英寸(psi)大約435至870壓力的保壓壓力施加到可塑組成物216，並在該模製過程期間保持。將保壓壓力限定為壓力機噸位除以模腔211的表面積和模腔211中可塑組成物216的體積。
當第一模件210和第二模件212之間留下大約0.1至0.5的預定間隙時，停止模柱塞213朝向模腔211的移動。將第二模件212保持在該位置大約20至60秒，以允許可塑組成物216充分地固化。
來自第一模件210和第二模件212的熱量使可塑組成物216中的水分汽化，這引起可塑組成物216膨脹。施加的壓力以及可塑組成物216的膨脹使其充滿第一模件210和第二模件212之間的模腔211中的空間。通過第一模件210和第二模件212之間預定的間隙釋放水蒸氣形式的水分。
由於可塑組成物216中的溫度上升，可塑組成物216中的粘合劑開始固化，這增加了可塑組成物216的粘性。
附圖8表示根據本發明的一個實施方式在形成該模製產品期間的第一模件210和第二模件212的放大視圖。在第一模件210和第二模件212之間保持大約0.1至0.5mm的預定間隙C，以形成排氣孔218。
因為可塑組成物216的外表面層220直接從第一模件210和第二模件212接收熱，因此外表面層220具有比可塑組成物216的其他部分更高的溫度，並且以更快的速度固化，以在可塑組成物216周圍形成表層222。表層222起到絕緣層的作用，以便降低從第一模件210和第二模件212到可塑組成物216的熱傳遞。
由於可塑組成物216膨脹，排氣孔218變得堵塞，從而阻止了水蒸氣的釋放。因此，可塑組成物216中的壓力隨著可塑組成物216中的水分汽化而上升，但是不能逸出。捕獲的水蒸氣在可塑組成物216中形成大量蒸汽包224，從而澱析形成了可塑組成物216內的多孔結構226。
還阻止了通過從可塑組成物216逸出的水蒸氣的熱損失，從而導致可塑組成物216的溫度的上升。所述多個水蒸氣包224的尺寸隨著可塑組成物216的溫度上升而增加。
當將第一模件210和第二模件212保持在90℃以下的溫度時，減少了該汽化水分的量，並且形成較少的水蒸氣包。因此，產生具有更高密度的模製產品。相反，更高溫度的第一模件210和第二模件212會導致形成具有更低密度的模製產品。
更高溫度第一模件210和第二模件212還減少了模製產品的生產時間。然而，不需要大於大約180℃的溫度，這是因為這種高溫會燃燒可塑組成物216中的纖維，並且會汽化可塑組成物216中太多的水分，這會導致形成的模製產品太乾燥。
因此，優選地將第一模件210和第二模件212的溫度保持在大約110至180℃之間。實驗顯示當第一模件210和第二模件212的溫度在這種範圍內時，可塑組成物216的溫度在大約100至160℃之間。通過控制可塑組成物216內熱量的分布，可以控制水分從可塑組成物216汽化，以保證多孔結構226內所述多個水蒸氣包224的均勻分布，從而形成具有均勻密度的模製產品。
當可塑組成物216中的壓力超過外部壓力時，排氣孔218的堵塞破裂，這允許過量的可塑組成物216、來自可塑組成物216的水蒸氣、以及從該粘合劑固化的蒸汽通過排氣孔218逸出，從而減少了可塑組成物216中的壓力。
計算間隙C以允許該模製過程中水蒸氣的釋放，同時保持足夠的壓力充滿第一模件210和第二模件212之間的模腔211中的空間。通過調節第一模件210和第二模件212之間的間隙C，可以控制排氣孔218的尺寸，可塑組成物216中的壓力和溫度以及排出的過量可塑組成物216的體積。
例如，更大的間隙C允許更多的水蒸氣和可塑組成物逸出，從而導致更低的壓力構造(build-up)，減少的蒸汽膨脹以及具有更高密度的模製產品的形成。相反，更小的間隙C限制了水蒸氣的釋放，引起蒸汽膨脹並且產生具有更低密度的模製產品。
然而，不希望過大的間隙C，這是由於可塑組成物216將不能堵塞排氣孔218。因此，具有無壓力構造，並且該可塑組成物不會充滿第一模件210和第二模件212之間模腔211中的空間。當這發生時，形成的模製產品將不具有所需的形狀。
間隙C的尺寸還取決於可塑組成物216中的含水量。當可塑組成物216包括更少的水分時優選使用更小的間隙C；當可塑組成物包括更多的水分時優選使用更大的間隙C，這是由於在這種環境下，發出更多的水蒸氣。
當將可塑組成物216充分固化，優選大約90％固化時形成該模製產品。該模製產品的含水量優選在大約2至5％之間。然後激活柱塞206以將間隙C增加到大約10mm，以釋放所有在該模製期間排出的不需要的蒸汽。
如果在可塑組成物216充分固化之前增加間隙C，則從可塑組成物216中去除的水分量不夠，並且該模製產品會很軟，並且有粘附於模腔211和模柱塞213的趨勢。然後，將模柱塞213與模腔211分離會使外表面層220變形，並且破壞多孔結構226。因此，從可塑組成物216去除水分對於實現具有足以經受住處理和裝卸期間的應力和應變的充足強度的模製產品是必須的。
在釋放不需要的蒸汽之後，可以將間隙C減少到大約0.05至0.3mm之間，並且在此保持大約15至60秒，以將該模製產品壓縮成所需的厚度，並且壓燙該模製產品的表面以給出較好的表面結構。進一步出現水分的汽化，這導致形成穩定的模製產品。
其後，激活柱塞206以拉動模柱塞213遠離模腔211，並且移去該模製產品以進行隨後的處理。可以通過拾取放置機構將該模製產品從模腔211中移去。
模腔211優選為具有彈出機構，以將該模製產品從模腔211提升，當將間隙C增加到大約10mm以釋放不需要的蒸汽時，並且幫助將該模製產品從模腔211抽出。
附圖9A和9B表示根據本發明的一個實施方式的彈出機構234的截面圖。附圖9A表示靜止的彈出機構234，而附圖9B表示操作中的彈出機構234。
參照附圖9A，將彈出機構234封裝在模腔211中，並且放置在模製產品236下方。彈出機構234包括通過軸242連接到底部240的頭部238，以及軸242周圍的彈簧244。靜止時，彈簧244處於未壓縮狀態。
在該實施方式中，通過氣動系統(未示出)操作彈出機構234。軸242可以具有O環246，以防止空氣從該氣動系統損失。在可選實施方式中，可以通過液壓系統操作彈出機構234。
當間隙C上升或者當從模腔211移去模製產品236時，激活該氣動系統，並且對底部240施加力，從而在如圖9B中所示的方向上驅動彈出機構234，並且在該過程中壓縮彈簧244。從而，從模腔211提升模製產品236。
通過使該氣動系統無效使彈出機構234返回附圖9A中所示的靜止位置。因此，將彈簧244從其壓縮狀態釋放。彈簧244的擴張對底部240施加力，在與方向X相反的方向上驅動彈出機構234，直到達到靜止位置。
可以通過相同的限制開關操作該氣動或液壓系統，該限制開關用於降低模柱塞213接近模腔211的速度。
回到附圖8，不應長時間地將可塑組成物216留在模腔211中，這是由於該粘合劑和纖維混合物會吸收過多的熱量並且燃燒。如果將可塑組成物216長時間地留在模腔211中，還會出現裂縫和變形，這是由於會失去過多的水分。
模腔211的填充程度影響該模製產品的密度。如果將不足的可塑組成物216裝載到模腔211中，則沒有足夠的可塑組成物216充滿第一模件210和第二模件212之間的模腔211中的空間，並且不具有足夠的形成多孔結構226的壓力構造。同樣，當將不足的可塑組成物216加載入模腔211中時，形成具有高含水量的緻密模製產品。
附圖10表示根據本發明的另一個實施方式形成模製產品的方法250的流程圖。方法250從將可塑組成物載入第一模件的模腔開始(步驟252)。可以將該模腔裝載到高達大約該模腔容量的90％(步驟252)。
將大約435至870psi之間的保壓壓力施加到該可塑組成物大約20至60秒(步驟254)，以允許該可塑組成物固化。在該第一模件和第二模件之間保持大約0.1至0.5的預定間隙(步驟256)，以允許排出過量的可塑組成物、水蒸氣和其它在該可塑組成物的固化期間釋放的蒸汽。將該第一模件和第二模件保持在大約110至180℃之間的溫度。優選將該第一模件保持在高於該第二模件的溫度大約20℃的溫度，以便補償當將該可塑組成物載入該模腔時的熱損失，以及防止由於該第一模件和第二模件的熱膨脹造成的該第一模件和第二模件的阻塞。
當將該可塑組合充分地固化，優選大約90％固化，以形成該模製產品時，該第一模件和第二模件之間的預定間隙增加到大約10mm(步驟258)。當充分地排出該可塑組成物的固化期間釋放的水蒸氣和其它蒸汽時，該預定間隙減少到大約0.05至0.3mm大約15至60秒(步驟260)。這樣做是為了將該模製產品壓縮成所需的厚度，並且在將該模製產品從該模腔移去(步驟262)之前，壓燙該模製產品的表面。
表2A和2B表示根據本發明的一個實施方式的可以用於形成可生物降解的託盤的過程參數的例子。
表2A

表2B

考慮到本發明的說明和實踐，本發明的其它實施方式對本領域的技術人員來說也是顯而易見的。說明書和權利要求書中使用的詞語「包括」以及詞語「包括」的變形不意味著排除本發明的變化或添加物。而且，為了描述清楚使用特定而不限於本發明的術語。應當將上述實施方式和優選特徵認為是示範性的，本發明由附加的權利要求限定。
權利要求
1.一種託盤，其包括託盤主體；加固所述託盤主體的墊材；以及用於將所述託盤主體和所述墊材互鎖的裝置，其中，所述託盤主體和所述墊材由可塑組成物模製，所述可塑組成物包括大約40至60wt％的纖維混合物；以及大約15至45wt％的粘合劑。
2.根據權利要求1所述的託盤，其中，所述可塑組成物的含水量小於約20％。
3.根據權利要求2所述的託盤，其中，所述可塑組成物的含水量大約在4至15％之間。
4.根據權利要求2所述的託盤，其中，所述纖維混合物的含水量小於約15％。
5.根據權利要求3所述的託盤，其中，所述可塑組成物進一步包括不超過約40wt％的粘合劑。
6.根據權利要求5所述的託盤，其中，所述粘合劑是由硬化劑、流動性促進劑和脫模劑構成的組合中的一種或多種。
7.根據權利要求1所述的託盤，其中，所述纖維混合物包括多種纖維，且其中所述多種纖維中的每一種都具有高達大約50mm的長度。
8.根據權利要求7所述的託盤，其中，所述多種纖維中的每一種都具有高達大約2mm的厚度。
9.根據權利要求8所述的託盤，其中，所述多種纖維中的每一種都具有大約在2∶1至25∶1之間的長度厚度比。
10.根據權利要求1所述的託盤，其中，所述纖維混合物還包括大約5至30wt％的油棕纖維。
11.根據權利要求1所述的託盤，其中，所述纖維混合物還包括由油棕纖維、啤酒麥芽、甘蔗果肉、增塑劑、增韌劑和耐衝擊性改進劑構成的組合中的一種。
12.根據權利要求1所述的託盤，其中，所述粘合劑是熱固樹脂。
13.根據權利要求12所述的託盤，其中，所述粘合劑是氨基樹脂。
14.根據權利要求12所述的託盤，其中，所述粘合劑是蜜胺。
15.根據權利要求14所述的託盤，其中，所述粘合劑是由蜜胺甲醛和蜜胺脲甲醛構成的組合中的一種。
16.根據權利要求1所述的託盤，其中，所述託盤主體包括具有腿的承重構件。
17.根據權利要求16所述的託盤，其中，所述承重構件具有在約3至5mm之間的大致恆定的總壁厚。
18.根據權利要求16所述的託盤，其中，所述承重構件包括多個肋。
19.根據權利要求18所述的託盤，其中，所述多個肋中的每一個都包括開口通道。
20.根據權利要求19所述的託盤，其中，所述開口通道具有錐形通道牆壁。
21.根據權利要求18所述的託盤，其中，將所述多個肋中的每一個都設計成自垂直於所述承重構件的表面具有大約6至12°的拔模角。
22.根據權利要求16所述的託盤，其中，將所述腿形成為所述承重構件中的凹陷。
23.根據權利要求16所述的託盤，其中，所述腿朝向底部向內逐漸變細。
24.根據權利要求23所述的託盤，其中，將所述腿設計成自垂直於所述承重構件的表面具有大約11至12°之間的拔模角。
25.根據權利要求23所述的託盤，其中，將所述腿設計成具有約95mm的最小垂直高度。
26.根據權利要求23所述的託盤，其中，在所述底部上設置盲孔。
27.根據權利要求26所述的託盤，其中，將所述盲孔設計成自垂直於所述承重構件的表面具有大約小於0.5°的拔模角。
28.根據權利要求16所述的託盤，其中，在所述腿與所述承重構件接合的位置處形成第一倒角。
29.根據權利要求16所述的託盤，其中，在所述承重構件的周邊周圍設置飛邊。
30.根據權利要求1所述的託盤，其中，所述墊材包括由多個連接件形成的框架。
31.根據權利要求30所述的託盤，其中，在所述多個連接件接合的接合處形成第二倒角。
32.根據權利要求26所述的託盤，其中，所述墊材包括與所述腿的底部中的盲孔對應的突出插銷。
33.根據權利要求32所述的託盤，其中，所述盲孔互鎖所述突出插銷。
34.根據權利要求33所述的託盤，其中，所述突出插銷的周邊尺寸比所述盲孔的周邊尺寸大約0.05至0.1mm。
35.根據權利要求34所述的託盤，其中，當施加力互鎖所述盲孔和所述突出插銷時，幹涉配合將所述墊材固定到所述託盤主體。
36.根據權利要求32所述的託盤，其中，將所述突出插銷設計成自垂直於所述墊材的表面具有小於大約0.5°的拔模角。
37.根據權利要求1所述的託盤，其中，將所述託盤設計成具有至少大約60％的頂板覆蓋率。
38.根據權利要求1所述的託盤，其中，將所述託盤設計成具有至少大約35％的底板覆蓋率。
39.一種製造可生物降解的託盤的方法，所述方法包括製備可生物降解的可塑組成物，所述可塑組成物包括大約40至60wt％的纖維混合物；以及大約15至45wt％的粘合劑，將所述可塑組成物載入模腔，其中將所述模腔裝載到高達大約所述模腔的容量的90％；對所述可塑組成物施加大約435至870psi的保壓壓力；在限定所述模腔的第一模件和第二模件之間保持大約0.1至0.5mm的預定間隙；以及當所述可塑組成物充分固化時將所述模製產品從所述模腔移去。
40.根據權利要求39所述的方法，其中，施加所述壓力大約20至60秒的時間。
41.根據權利要求40所述的方法，其中，將所述第一模件和所述第二模件保持在大約110至180℃的溫度。
42.根據權利要求41所述的方法，其中，將所述第一模件保持在比所述第二模件的溫度高大約20℃的溫度。
43.根據權利要求40所述的方法，其中，還包括當所述可塑組成物大約90％固化時，增加所述第一模件和所述第二模件之間的預定間隙。
44.根據權利要求43所述的方法，其中，將所述預定間隙增加到大約10mm。
45.根據權利要求44所述的方法，其中，還包括將所述模製產品壓縮成所需的厚度。
46.根據權利要求45所述的方法，其中，還包括壓燙所述模製產品的表面。
47.根據權利要求46所述的方法，其中，將所述模製產品壓縮成所需的厚度並且壓燙所述模製產品的表面進一步包括將所述預定間隙減少到大約0.05至0.3mm。
48.根據權利要求47所述的方法，其中，將所述預定間隙減少大約15至60秒。
49.根據權利要求39所述的方法，其中，所述可塑組成物的含水量小於約20％。
50.根據權利要求49所述的方法，其中，所述可塑組成物的含水量大約在4至15％之間。
51.根據權利要求49所述的方法，其中，所述纖維混合物的含水量大約小於15％。
52.根據權利要求50所述的方法，其中，所述可塑組成物還包括不超過約40wt％的添加劑。
53.根據權利要求52所述的方法，其中，所述添加劑是由硬化劑、流動性促進劑和脫模劑構成的組合中的一種或多種。
54.根據權利要求39所述的方法，其中，所述纖維混合物包括多種纖維，其中所述多種纖維中的每一種都具有高達大約50mm的長度。
55.根據權利要求54所述的方法，其中，所述多種纖維中的每一種都具有高達大約2mm的厚度。
56.根據權利要求55所述的方法，其中，所述多種纖維中的每一種都具有大約2∶1至25∶1的長度厚度比。
57.根據權利要求39所述的方法，其中，所述纖維混合物還包括大約5至30wt％的油棕纖維。
58.根據權利要求39所述的方法，其中，所述纖維混合物還包括由油棕纖維、啤酒麥芽、甘蔗果肉、增塑劑、增韌劑和耐衝擊性改進劑構成的組合中的一種。
59.根據權利要求39所述的方法，其中，所述粘合劑是熱固樹脂。
60.根據權利要求59所述的方法，其中，所述粘合劑是氨基樹脂。
61.根據權利要求59所述的方法，其中，所述粘合劑是蜜胺。
62.根據權利要求61所述的方法，其中，所述粘合劑是由蜜胺甲醛和蜜胺脲甲醛構成的組合中的一種。
63.根據權利要求39所述的方法，其中，製備所述可塑組成物包括單獨稱重所述可塑組成物的每種成分；以及將所述可塑組成物的每種成分在混合器中混合，以便形成大致均勻並且較好塗覆的可塑組成物。
64.根據權利要求63所述的方法，其中，製備所述可塑組成物還包括將所述可塑組成物的每種液體成分在第二混合器中混合，以形成液體混合物。
65.根據權利要求64所述的方法，其中，製備所述可塑組成物還包括將所述液體混合物噴射到所述混合器中。
66.根據權利要求65所述的方法，其中，以大約29rpm的轉子速度操作所述混合器。
67.根據權利要求39所述的方法，其中，通過在鄰近所述可塑組成物的相應模件之間保持預定的間隙來設置排氣孔。
68.根據權利要求67所述的方法，其中，通過所述模具中的可塑組成物臨時堵塞所述排氣孔，以便在預定時間內臨時阻止水汽的釋放。
69.根據權利要求68所述的方法，其中，控制所述水汽含量以在所述可塑組成物中產生蒸汽泡，由此產生具有預定密度的多孔模製產品。
70.一種製造可生物降解的託盤的方法，所述方法包括將可生物降解的可塑組成物載入模腔，所述可生物降解的可塑組成物包括大約40％至60wt％的纖維混合物以及大約15至45wt％的粘合劑，其中將所述模腔裝載至高達90％的模腔容量；激活所述模具以便對其中的可塑組成物施加435至870psi範圍的保壓壓力；響應於所述可塑組成物中的壓力來設置水汽排氣孔，並且提供對該組成中的水汽含量以及壓力的預定控制，由此產生具有預定密度和強度的模製產品；以及當將所述模製產品充分地固化時將所述模製產品從所述模腔移去。
71.根據權利要求70所述的方法，其中，通過在鄰近所述可塑組成物的相應模件之間保持預定的間隙來設置所述排氣孔。
72.根據權利要求70所述的方法，其中，通過所述模具中的可塑組成物臨時堵塞所述排氣孔，以便在預定時間內臨時阻止水汽的釋放。
73.根據權利要求70所述的方法，其中，控制所述水汽含量以在所述可塑組成物中產生蒸汽泡，由此產生具有預定密度的多孔模製產品。
74.根據權利要求70所述的方法，其中，還包括當所述可塑組成物大約90％固化時增加所述第一模件和所述第二模件之間的預定間隙。
75.根據權利要求74所述的製造託盤的方法，其中，將所述預定間隙增加到大約10mm。
76.根據權利要求75所述的製造託盤的方法，其中，還包括將所述模製產品壓縮到所需的厚度。
77.根據權利要求76所述的製造託盤的方法，其中，還包括壓燙所述模製產品的表面。
78.根據權利要求77所述的製備託盤的方法，其中，將所述模製產品壓縮成所需的厚度並且壓燙所述模製產品的表面還包括將所述預定間隙減少到大約0.05至0.3mm之間。
79.根據權利要求39至73任一項的方法產生的託盤。
全文摘要
本發明提供一種託盤及其製造方法。該託盤包括託盤主體，加固該託盤主體的墊材，以及將該託盤主體和墊材互鎖的裝置。該託盤主體和墊材由包括大約40至60wt％的纖維混合物和大約15至45wt％的粘合劑模製成。該託盤的製造方法從製備該可塑組成物開始。在對該可塑組成物施加大約435至870psi的保壓壓力之前，將可塑組成物載入該模腔至高達大約90％模腔容量。在限定該模腔的第一模件和第二模件之間保持大約0.1至0.5mm的預定間隙。當該可塑組成物充分地固化時，將該模製產品從該模腔移去。
文檔編號B29C43/36GK1997558SQ200580019089
公開日2007年7月11日 申請日期2005年4月1日 優先權日2004年6月11日
發明者王德善, 許帝宗, 翁欣慧 申請人:Gpac科技私人有限公司