專利名稱：螺旋成形產(chǎn)品及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱塑性泡沫產(chǎn)品及制造方法，更具體來說涉及通過連續(xù)形成基本呈圓筒形形狀來制造的熱塑性泡沫產(chǎn)品。
近數(shù)十年來，對使用熱塑性泡沫材料成形和構(gòu)制產(chǎn)品，人們已付出大量的努力，并越來越引起人們的關(guān)注。這種產(chǎn)品一般是通過泡沫擠壓或模制成形的。但是，不管使用什么方法，對能夠以有競爭力的價(jià)格有效生產(chǎn)的產(chǎn)品的尺寸和形狀存在生產(chǎn)局限性。
使用擠壓法生產(chǎn)的這種產(chǎn)品的一個(gè)實(shí)例是用熱塑性泡沫材料制造長形中空圓管。這種管使用在種類繁多的產(chǎn)品中，最典型的是用于流體管或?qū)Ч艿慕^熱。
雖然用于成形熱塑性泡沫圓管的擠壓制法近年來已發(fā)展成一種極為有效的生產(chǎn)系統(tǒng)，但是，在傳統(tǒng)的設(shè)備上不能生產(chǎn)大于大約7英寸的管徑。即使大直徑熱塑性泡沫材料管存在相當(dāng)大的市場，使用傳統(tǒng)的擠壓設(shè)備卻不能滿足這種需求。大直徑泡沫管要求廠商投資購置極為昂貴的制造設(shè)備，才能滿足使用目前技術(shù)的要求。
鑒于制造公司必須進(jìn)行重大投資來購置設(shè)備，才能滿足大直徑圓管的工業(yè)需要，滿足這種要求生產(chǎn)的產(chǎn)品，與較小直徑熱塑性管的傳統(tǒng)價(jià)格相比較，是極為昂貴的。但是，盡管對這種產(chǎn)品有需求，并且有對具有競爭力價(jià)格的工業(yè)需要，現(xiàn)有技術(shù)一直不能提供以低成分、具有競爭力價(jià)格的方式來生產(chǎn)大直徑圓管的制造方法。
除了對大直徑中空圓管的工業(yè)需要以外，也存在許多種厚度的大型熱塑性泡沫板材的需求。一般來說，用來成形熱塑性泡沫產(chǎn)品的傳統(tǒng)擠壓設(shè)備不能生產(chǎn)厚度約為1/2”的寬度大于大約12”的聚合物泡沫板材。因此，對大寬度泡沫塑料板的要求是不能由傳統(tǒng)的制造廠商來滿足的。為了滿足對這種產(chǎn)品的需要，必須購置極為昂貴的、專為客戶設(shè)計(jì)的設(shè)備，從而使所生產(chǎn)的大寬度泡沫板材較為昂貴。另外，對這種投資的資金回報(bào)不高。
雖然擁有這種昂貴設(shè)備的專業(yè)廠商能夠生產(chǎn)大寬度形狀的熱塑性泡沫板材，但是，這些廠商仍在所能生產(chǎn)的單塊板材的厚度上受到限制。一般來說，現(xiàn)有技術(shù)的板材擠壓機(jī)所能生產(chǎn)的板材的最大厚度為1/2”。
因此，需要厚于1/2”的最終產(chǎn)品的客戶，需要采用多個(gè)切至尺寸的板，將其彼此整體粘合以達(dá)到最終產(chǎn)品的需要厚度。因此，引起附加的制造和搬運(yùn)成本，用這種專門方法生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的成本顯著提高。
為了生產(chǎn)厚度大于1/2”的板材，需要在附屬過程中將多個(gè)片疊置粘合起來，每個(gè)過程使型材增厚1/2”。這種疊層步驟顯著提高了制造過程的復(fù)雜性，也使總的報(bào)廢率提高。
在為了能夠生產(chǎn)厚度大于1/2”的板材的努力中，貯料裝置(accumulator)已經(jīng)構(gòu)制出來，并用于擠壓機(jī)。通過采用擠壓機(jī)/貯料裝置組合，泡沫塑料直接從擠壓機(jī)送至貯料裝置，直至貯料裝置被填滿。然后，使用一活塞將貯存的塑料壓出貯料裝置。使用這種系統(tǒng)，可以制成厚達(dá)2”的板材。但是，這種方法效率不高，這是由于它必須斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不能連續(xù)操作。另外，由于斷續(xù)的停機(jī)/啟動(dòng)過程也提高了廢品率。
對這些系統(tǒng)盡管需要改進(jìn)制造技術(shù)，但是，一直未能研制出可以降低成本的有效的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種用于制造大直徑泡沫管和泡沫塑料板材的方法，這種制造方法簡單、高效、成本相對較低。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的制造方法，它具有上述特征，能夠以成本極低的方式生產(chǎn)大直徑中空圓管和大型泡沫板材。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的制造方法，它具有上述特征，能夠?qū)崿F(xiàn)使用最少的人力和達(dá)到最高的生產(chǎn)率。
其它的和更為具體的目的，一部分是顯而易見的，一部分將在下文中闡明。
采用本發(fā)明可以消除現(xiàn)有技術(shù)中的所有難點(diǎn)和缺陷，容易地生產(chǎn)任何直徑的中空熱塑性泡沫管，以及任何需要寬度和厚度的大型熱塑性泡沫材料的片或板。在本發(fā)明中，可以不再需要以前為滿足這些產(chǎn)品的工業(yè)需要所要求的復(fù)雜、昂貴的設(shè)備，可以使用易于采用的獨(dú)特的制造方法。
按照本發(fā)明，采用一熱塑性泡沫擠壓系統(tǒng)生產(chǎn)具有任何橫截面形狀或構(gòu)成的型材，將型材送向一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓筒形套筒。當(dāng)泡沫型材沿圓周纏繞在旋轉(zhuǎn)套筒上時(shí)，型材的抵接的邊緣在螺旋形成形、制造操作中連續(xù)地彼此熔接。在其推薦實(shí)施例中，長形的擠壓的熱塑性型材以任何需要的角度送向旋轉(zhuǎn)套筒，在喂入的型材的側(cè)緣粘接于以基本連續(xù)的、螺旋成形方式纏繞的相鄰型材側(cè)緣時(shí)，使型材連續(xù)地、縱向地沿套筒長度前進(jìn)。
采用上述獨(dú)特的螺旋成形方法，可以連續(xù)地形成中空熱塑性泡沫圓管，其長度可根據(jù)用戶的需要加以控制。另外，采用具有產(chǎn)品所需內(nèi)徑的旋轉(zhuǎn)套筒，可以形成任何需要的直徑。管的厚度和外徑可由擠壓設(shè)備形成的型材的厚度來控制。
從上面的公開可以看出，可以實(shí)現(xiàn)一種高效率、低制造成本的方法，該方法可以生產(chǎn)熱塑性泡沫材料形成的中空圓管，這種圓管可具有任何需要的壁厚和任何需要的直徑。另外，通過以任何需要的長度切割形成的長管，可以生產(chǎn)客戶需要的精確規(guī)格的產(chǎn)品。
除了提供具有客戶需要的任何直徑、壁厚和長度的長形中空泡沫塑料圓管以外，本發(fā)明的方法也可以生產(chǎn)具有客戶需要的任何橫截面形狀、構(gòu)造或孔型的中空圓管構(gòu)件。本專業(yè)中公知，膨脹泡沫塑料擠壓，作為成形工藝的一部分，可以形成任何需要的橫截面形狀、總體結(jié)構(gòu)、孔型等。因此，通?？刹捎眠@些公知的成形技術(shù)與本發(fā)明的螺旋成形法結(jié)合，可以形成具有特別需要的類型或結(jié)構(gòu)的圓管。按照這種方式，采用本發(fā)明可以比目前制造技術(shù)具有更高的靈活性和產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能。
本發(fā)明的獨(dú)特制造方法的另一特征是能夠生產(chǎn)具有任何需要的壁厚、直徑及總體結(jié)構(gòu)的中空圓管，以及提供具有整體彼此粘合的兩個(gè)或更多層的上述中空圓管。采用傳統(tǒng)的技術(shù)，例如復(fù)合擠壓、十字頭擠壓或在線粘合或熔接等，一層或多層附加材料可以粘貼在來自擠壓設(shè)備的泡沫塑料的最初擠壓層上。
根據(jù)需要，當(dāng)將附加材料層粘貼在底層或型材上后，將多層型材送向本發(fā)明的螺旋成形制造設(shè)備。按照這種方式，可以按照需要的直徑和壁厚制成客戶尋求的精確的多層中空圓管構(gòu)件。采用上述技術(shù)，可以按照顯著提高的速率和生產(chǎn)能力制造以前傳統(tǒng)公知制造技術(shù)所不能生產(chǎn)的產(chǎn)品。
除了提供上述獨(dú)特結(jié)構(gòu)的中空圓管以外，本發(fā)明的螺旋成形法也可提供任何需要的熱塑性材料的基本平的片或板。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按照上述方式最初形成圓管，然后縱向切割或剖開管壁，螺旋成形的材料可以打開，形成熱塑性泡沫材料的基本平的片或板。
采用這種制造技術(shù)可以形成具有任何厚度或構(gòu)造的大寬度熱塑性泡沫片或板，無需采用生產(chǎn)類似產(chǎn)品結(jié)構(gòu)所需要的現(xiàn)有技術(shù)的昂貴的多步操作，或采用擠壓機(jī)和貯料裝置。另外，本發(fā)明可以制造按照客戶需要的任何構(gòu)造或類型形成的熱塑性材料的平片或板。除了上述特征以外，本發(fā)明也可以制成易于生產(chǎn)、相對來說低成本的熱塑性泡沫片或板材，其具有多層粘合在一起的不同材料層，以形成客戶需要的任何形成或結(jié)構(gòu)。
如上所述，本發(fā)明可以在一個(gè)單一的步驟中制成客戶尋求的任何需要的規(guī)格的片或板材。因此，本發(fā)明引起整個(gè)片或板材制造業(yè)的革命，使用傳統(tǒng)技術(shù)就可以制成最終產(chǎn)品，因此，顯著降低了生產(chǎn)任何需要產(chǎn)品的成本。
從上面公開的內(nèi)容可以看出，本發(fā)明能夠按照經(jīng)濟(jì)、簡單的方式，無需采用昂貴的、專門設(shè)計(jì)的設(shè)備就可以制成任何需要直徑和壁厚的熱塑性泡沫中空圓管，以及任何需要厚度、結(jié)構(gòu)或外觀的基本平的熱塑性泡沫材料片或板。另外，減少了廢料，并且可以根據(jù)客戶需要，以任何顏色、尺寸或產(chǎn)品規(guī)格生產(chǎn)較小批量的產(chǎn)品。由于可以小批量生產(chǎn)，因而可以消除大量庫存，顯著降低成本。
為了更充分理解本發(fā)明的性質(zhì)和目的，應(yīng)該對照以下附圖閱讀下面的詳細(xì)說明。


圖1是在生產(chǎn)按照本發(fā)明的螺旋成形圓管時(shí)采用的制造設(shè)備的立體圖；圖2是圖1所示設(shè)備的一部分的放大立體圖，其中表示用于形成本發(fā)明的中空管件采用的粘合操作；圖3是在圖2所示設(shè)備中采用的粘合成形頭部的推薦實(shí)施例的立體圖；圖4是在成形本發(fā)明的中空管中采用的旋轉(zhuǎn)心軸組件的分解立體圖；圖5是完全組裝的圖4所示旋轉(zhuǎn)心軸組件的立體圖；圖6是圖5的旋轉(zhuǎn)心軸組件在其上形成中空管的過程中的立體圖；圖7是在開縫以形成一個(gè)基本平的平板的過程中按照本發(fā)明形成的中空圓管的立體圖；圖7A是一個(gè)輥系的立體圖；圖8是按照本發(fā)明形成的基本平的熱塑性泡沫板的立體圖；圖9的立體圖示意地表示按照本發(fā)明的方法的中空圓管的形成，其中在形成圓管之前第二材料層貼在擠壓的泡沫層上；圖10的立體圖放大地表示上面貼有第二層而形成的泡沫塑料板；圖11的立體圖示意表示采用本發(fā)明形成雙層中空圓管；以及圖12是擠壓熱塑性泡沫輪廓的14個(gè)不同形狀的橫剖圖。
現(xiàn)在參閱圖1-12及下面的詳細(xì)說明可以更好地理解制造設(shè)備的結(jié)構(gòu)、本發(fā)明的方法和本發(fā)明可制成的獨(dú)特結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。但是，從詳細(xì)說明可以知道，對制造設(shè)備，方法的步驟和得到的產(chǎn)品可以進(jìn)行各種改變而并不超出本發(fā)明的范圍。因此，本說明書及圖1-12公開的內(nèi)容只是本發(fā)明的實(shí)例而并不是對本發(fā)明的限定。
在圖1中完全地示出本發(fā)明的產(chǎn)品成形系統(tǒng)20的推薦實(shí)施例。在該實(shí)施例中，產(chǎn)品成形系統(tǒng)20包括一個(gè)擠壓機(jī)21，它基本具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，用于生產(chǎn)具有側(cè)緣25和26的任何需要形狀的熱塑性泡沫型材22。為了將熱塑性泡沫型材22從擠壓機(jī)21連續(xù)拉出并將其送至制管機(jī)24，采用了拉出器23。
在使用本發(fā)明時(shí)，可以使用任何熱塑性材料形成型材22。但是，推薦的熱塑性材料從下述組選擇一種或多種聚苯乙烯、聚烯烴、聚乙烯、聚丁烯(polybutanes)、聚氨酯、熱塑性高彈體、熱塑性聚酯、熱塑性聚氨酯、聚酯、乙烯丙烯酸類共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、離聚物、聚丙烯及聚丙烯共聚物。
按照本發(fā)明，如圖1，2，4和5所示，制管機(jī)24構(gòu)制得可在連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸30上接受熱塑性泡沫型材22，使型材22纏繞在制管機(jī)24的旋轉(zhuǎn)心軸30上，以并排抵接的關(guān)系連續(xù)形成許多螺旋纏繞匝27。按照這種方式，連續(xù)喂入的熱塑性泡沫型材22基本呈螺旋形自動(dòng)圍繞心軸30轉(zhuǎn)動(dòng)，使喂入的型材22的側(cè)緣25與前面纏繞匝27的側(cè)緣26抵接。在接合點(diǎn)使抵接的側(cè)緣25和26彼此粘合，形成基本圓筒形的中空管28。為了形成型材22的側(cè)緣25與匝27的側(cè)緣26的整體粘合，采用了粘接或熔接頭部31。如果需要，粘接/熔接頭部31可以包括多種交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)側(cè)緣25與側(cè)緣26的需要的、牢固的相互粘合。在推薦實(shí)施例中，如圖2和3所示，粘接/熔接頭部采用了加熱空氣。
在該推薦實(shí)施例中，粘接/熔接頭部31用導(dǎo)熱材料構(gòu)制成一個(gè)中空殼體，該殼體包括側(cè)表面32和33、頂表面34和邊緣35。通過在頂表面34上形成的入口36向頭部31供應(yīng)加熱空氣，從而將頭部31的表面32和33的溫度提高到使型材22和與頭部31接觸的匝27的側(cè)緣溫度升至其熔點(diǎn)的水平。另外，在推薦實(shí)施例中，頭部31也包括在邊緣35上形成的孔37，從而將熱空氣連續(xù)送到側(cè)緣25和26，保證達(dá)到熔化溫度，使側(cè)緣25和26可靠地彼此熔接或粘接起來。
如圖2所示，粘接/熔接頭部31設(shè)置在喂入的型材22的側(cè)緣25與前面螺旋纏繞的匝27的側(cè)緣26接觸的接合區(qū)上。使粘接/熔接頭部31同時(shí)接觸上述型材22的側(cè)緣25和側(cè)緣26，將表面溫度提高到其熔點(diǎn)，從而使喂入的型材22直接與先纏繞的螺旋匝27的側(cè)緣26接觸，使表面密切彼此粘合。
在推薦的結(jié)構(gòu)中，如圖1和2所示，制管機(jī)24包括一個(gè)熱空氣發(fā)生器28，它直接連接于粘接/熔接頭部31，以便向粘接/熔接頭部31供應(yīng)加熱空氣。雖然這種粘合操作中推薦使用加熱空氣，但是，也可以使用其它的粘接裝置而并不超出本發(fā)明的范圍。一種替代方案是使用加熱的粘合劑，直接涂布在側(cè)緣上。
制管機(jī)24最好裝有當(dāng)型材22接觸旋轉(zhuǎn)心軸30時(shí)接收型材并將型材22引導(dǎo)到心軸30上以形成匝27的裝置。在圖2所示的實(shí)施例中，采用多個(gè)導(dǎo)輥40，它們有不同的直徑，使型材22處于相對于心軸30的需要位置，從而使型材22以形成匝27的需要角度送至旋轉(zhuǎn)角心軸30。在圖4和5所示制管機(jī)24的實(shí)施例中，采用精確彎曲的凸輪斜面41來接收喂入的熱塑性型材22，并將型材22以形成匝27所需角度引到旋轉(zhuǎn)心軸30上。
現(xiàn)在參閱圖1，2和4-6及下面的詳細(xì)描述，可以更好地理解制管機(jī)24的推薦實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作。在該推薦實(shí)施例中，制管機(jī)24包括支承殼體45，其內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)的圓筒形套筒46，該套筒連續(xù)繞其中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，如圖4所示，心軸30整體地連接于安裝板47，而凸輪斜面41整體地連接于安裝板48。為了提供心軸30相對于靜止的凸輪斜面41的需要的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝板47牢固安裝在旋轉(zhuǎn)的圓筒形套筒46上。另外，安裝板48牢固地固定在殼體45上，從而在靜止位置上將凸輪斜面41牢固地裝在殼體45上，而心軸30則由于套筒46的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而繞其中心軸線連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
制管機(jī)24最好也裝有一個(gè)支承框架50，其與旋轉(zhuǎn)心軸30和支承殼體45配合工作。雖然支承框架50可以構(gòu)制在多種不同的實(shí)施例中，但是，如附圖所示，支承框架50的目的是當(dāng)管28成形時(shí)為接收中空圓管28而被定位，并且在管28成形及從殼體45軸向延伸時(shí)為固定管28提供任何需要的支承作用。
雖然在制管機(jī)24形成管28時(shí)可采用多種不同的結(jié)構(gòu)來保證中空圓管28的連續(xù)的、導(dǎo)向的、支承控制，但是裝有支承框架50的推薦構(gòu)件包括多個(gè)輥51，它們?yōu)檫m應(yīng)管28的需要直徑而專門構(gòu)制成所需直徑或可以調(diào)節(jié)。在推薦的結(jié)構(gòu)中，輥51安裝在框架50上，經(jīng)過定位以便在管28形成并從殼體45軸向向外延伸時(shí)接觸管28的外表面。通過提供支承輥，管28的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)及其從殼體45離開的軸向、縱向運(yùn)動(dòng)可以容易地被適應(yīng)。
采用本發(fā)明，只要改變心軸30的直徑就可以按照任何需要的直徑來形成中空圓管28。將心軸30的外徑構(gòu)制得基本相當(dāng)于管28的所需內(nèi)徑，從而精確實(shí)現(xiàn)管28的所需內(nèi)徑。因此，可以快速、方便地形成大直徑中空圓管，無需使用昂貴、復(fù)雜、專門設(shè)計(jì)的制造設(shè)備。
除了采用不同直徑的心軸以得到需要內(nèi)徑的管尺寸外，管28的厚度和外徑是通過形成型材22的需要的尺寸和厚度來控制的。顯然，作為擠壓機(jī)21的擠壓工藝的一部分，形成需要厚度的型材22就可以得到管28的需要壁厚。另外，下文將詳細(xì)講到，為了得到專門構(gòu)制的管形狀，擠壓機(jī)21也可生產(chǎn)不同的結(jié)構(gòu)和橫截面形狀。
除了生產(chǎn)具有任意需要的直徑和壁厚的中空圓管以外，本發(fā)明也生產(chǎn)具有任何需要長度的中空圓管。如上所述，型材22由制管機(jī)24連續(xù)接受，制管機(jī)將喂入的型材22粘接于構(gòu)成管28的前面接受并粘接的匝27的端部。因此，中空圓管28從支承殼體45連續(xù)地軸向前進(jìn)，使形成的中空圓管可連續(xù)地增加長度直至被切斷。這樣可以容易地適應(yīng)需要的管長度并有效地降低成本。
在圖1中表示將中空圓管28切成需要長度的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，切刀組件54有一刀片殼體55，在該殼體內(nèi)裝有連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形刀片56。最后，在該實(shí)施例中，刀片殼體55裝在支柱57上，支柱57分別裝在框架組件50的相對兩側(cè)。
在采用上述切管系統(tǒng)的實(shí)施例中，當(dāng)已經(jīng)形成需要長度的管28時(shí)，刀片殼體55沿支柱57向上運(yùn)行，使刀片56至少接觸管28的下部。由于管28繞其中心軸線連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，中空圓管28接觸刀片56的部分改變，從而使刀片56可以有效地整體切割管28，得到需要的長度。如圖1所示，當(dāng)?shù)玫剿栝L度時(shí)，它就可以在一輸送系統(tǒng)上送至任何需要的部位，使下一段中空圓管能夠以相同的方式形成和切斷。
如果需要的話，制管機(jī)24的另一個(gè)構(gòu)件是對準(zhǔn)輥60，如圖6所示。如果采用的話，對準(zhǔn)輥60直接與型材22牢固粘接于前一個(gè)纏繞匝27的位置相關(guān)地安裝在支承殼體45上。對準(zhǔn)輥60最好具有大于型材22寬度的總長度，采用這種對準(zhǔn)輥就可以保證喂入的型材22以基本連續(xù)、光滑、平整的形狀粘接于前一纏繞的匝27。這樣，管28的外表面就可保持基本連續(xù)、光滑的與其整體形成的外表面。
如上所述，本發(fā)明的產(chǎn)品成形系統(tǒng)20能有效生產(chǎn)最終具有任何需要的直徑和壁厚的中空圓管28，無需使用昂貴的專門設(shè)計(jì)的制造設(shè)備。因此，成形大直徑圓管取得了顯著的進(jìn)展。
除了在生產(chǎn)大直徑中空泡沫管中的上述顯著的進(jìn)展和獨(dú)特的發(fā)現(xiàn)以外，本發(fā)明也可以同樣有效地生產(chǎn)大寬度的板或最后其有需要厚度的熱塑性泡沫材料板。如圖7所示，通過采用切刀裝置65可從用成形的中空圓管方便地制成熱塑性泡沫材料的基本平的板。
為了制成熱塑性泡沫材料的基本平的板70，帶有刀片66的切刀裝置65基本以傳統(tǒng)的方式安裝和支承，以便縱向切過中空圓管28的管壁。當(dāng)管28按照圖7所示的方式縱向切割時(shí)，熱塑性材料成形管28可以向外鋪展，形成熱塑性材料的基本平的片/板70。如果管28的長度不相應(yīng)于片/板70所需要的長度，那么，只要將板70切至需要的長度以制成圖8所示的板70。
從前面的描述可知，帶有需要寬度的片/板70只要通過下述方式就可以制成形成帶有直徑或圓周的中空圓管28，當(dāng)將管28縱向剖開，形成片/板70，從而可以產(chǎn)生需要的寬度。另外，通過形成帶有精確的所需厚度的型材22，就可以容易地制成任何所需厚度的板70。因此，采用本發(fā)明可只在一個(gè)生產(chǎn)步驟中制成帶有任何寬度和厚度的片/板70，從而無需使用昂貴的、專門設(shè)計(jì)的制造設(shè)備，也無需使用為構(gòu)制厚度大于1/2”的產(chǎn)品所需的許多重復(fù)的步驟。
從中空圓管28向基本平的板70的過渡或轉(zhuǎn)換取決于在形成管28的過程中型材22的溫度，以及當(dāng)管28被縱向切割時(shí)塑料的溫度。在推薦的操作中，使用加熱的型材22形成圓管28，管28被切割，同時(shí)熱塑性泡沫材料保持來自擠壓過程的足夠的熱量。這樣，板70自動(dòng)形成或只要將板70以一個(gè)平的形狀放置，并使板70以該形狀冷卻，從而容易地形成。
如果需要，可以采用圖7A所示的輥系統(tǒng)，如該圖所示，輥80和81安裝在一個(gè)殼體82中，并與驅(qū)動(dòng)裝置(未畫出)相連接，該驅(qū)動(dòng)裝置以相反的方向連接于轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輥80和81。在推薦的結(jié)構(gòu)中，輥80和81被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，使板70被輥80和81接受，并由于輥的轉(zhuǎn)動(dòng)在輥間自動(dòng)前進(jìn)。另外，在被繞輥80包纏后，借助帶有支承臺(tái)83的輥80，板70從輥80和81前進(jìn)。
由于板是從圓管形成的，板70具有殘留的彎曲形狀，在這種情形中，可以采用圖13所示的輥系統(tǒng)，以便消除殘余的彎曲。在輥70和81輸送片/板70，使片/板70包繞輥，并從輥80出現(xiàn)在臺(tái)83上，繞輥80板70的彎曲包繞抵消上述殘余彎曲，從而可以消除片/板70的殘余彎曲。采用上述輥系統(tǒng)，片/板70中的任何殘余彎曲可快速、容易地消除，以精確的需要的平的形狀生產(chǎn)帶有任何需要尺寸的片/板70。
在另一種生產(chǎn)情形中，即，使用加熱的型材22形成管28，但是在切割前使其冷卻，或者，在形成管28以前，型材22已經(jīng)冷卻，在管28已被縱向開縫后，一些殘余彎曲仍舊存在。但是，在任何這樣的情形中，只是將彎曲的片/板放在一個(gè)加熱室中，使片/板形成基本平的形狀。當(dāng)片/板70已形成基本平整的形狀時(shí)，片/板70在冷卻后保持平的形狀。
采用一般稱為熱成形法的方法，可以將片/板70形成任何需要的橫截面形狀。因此，如果需要，板70可以形成任何需要的形狀如矩形，并放入加熱室中。當(dāng)充分加熱后，將熱塑性泡沫材料從加熱室取出，使其以新形成的形狀冷卻。當(dāng)冷卻后，熱塑性材料保持新的形狀，直至以新的形狀再熱及放置。
為了制成能夠滿足用戶需要的特殊條件的最終產(chǎn)品，許多泡沫產(chǎn)品形成有多個(gè)單獨(dú)的不同的層。這種產(chǎn)品的實(shí)例包括帶利于耐用度或氣候保護(hù)的外套疊層的中空圓管；具有縱向長縫以及在安裝后用壓敏粘合劑封閉長縫的泡沫管；帶有利于提高溫度保護(hù)或潮汽保護(hù)的內(nèi)套疊層的泡沫管；帶有專門粘合劑和/或保護(hù)襯層的泡沫片；具有不同顏色疊層的泡沫片或型材；以及為了改善結(jié)構(gòu)性能用不同材料如線絲共同擠壓成的泡沫管。
雖然現(xiàn)有的傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)能夠有效地生產(chǎn)具有多個(gè)層的泡沫型材和板以實(shí)現(xiàn)上述目的，但是，生產(chǎn)大直徑管狀類似產(chǎn)品成本極高。同樣，用熱塑性材料生產(chǎn)多層大型板材也是極難、成本很高的。但是，采用本發(fā)明就可以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的難點(diǎn)和缺陷，并且可以得到一種競爭能力強(qiáng)的、成本低的、精致的生產(chǎn)系統(tǒng)來生產(chǎn)多層中空圓管和片或板，其具有平的形狀或任何需要的形狀或結(jié)構(gòu)。
圖9示意地表示向型材22施加第二層的一種方法。在這個(gè)實(shí)施例中，雖然沒有畫出，但是管28是使用上述制管機(jī)24生產(chǎn)的。在這個(gè)實(shí)施例的方法中，第二層72借助粘合裝置73固定在熱塑性泡沫型材22上。如圖所示，粘合劑涂布頭74按照與第二層72共同工作方式設(shè)置，當(dāng)層72從層輥75拉出時(shí)將粘合劑73涂布在它的一個(gè)表面上。
當(dāng)粘合裝置73涂布在層72的一個(gè)表面上時(shí)，載有粘合劑的層直接施加在型材72的一個(gè)表面上，牢固地將層72粘貼在型材72上。本專業(yè)技術(shù)人員懂得，將第二層72貼在型材22上可以采用多種不同的構(gòu)制方法和層。圖9所示的方法僅是用于說明的目的，而并非對本發(fā)明的限定，這是由于可以使用許多不同的方法而并不超出本發(fā)明的范圍。
當(dāng)層72固定在型材22上后，雙層結(jié)構(gòu)以上述方式送向制管機(jī)24，以便形成中空圓管28，其泡沫內(nèi)芯帶有第二層72。
在圖10中，按照圖9生產(chǎn)的雙層材料表示為一個(gè)基本平的片或板70。由于雙層材料用作原材料，圖10的板或片70包括緊貼在熱塑性型材22上的層72。
在圖11中示意地畫出用于形成雙層中空圓管28的另一種結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，需要材料的層77固定在型材22的底面上，以便生產(chǎn)具有需要材料的構(gòu)成內(nèi)芯的層77的中空圓管28。
如上所述，管28的這個(gè)實(shí)施例是使用制管機(jī)24按照相同的方式形成的。采用這種結(jié)構(gòu)，層77可以采用隔熱性較高的材料，從而形成一種能夠在需要的場合耐高溫的低成本的中空圓管28。另外，采用本發(fā)明，可以構(gòu)成這種雙層結(jié)構(gòu)的管28，以制成特殊場合所需要的任何需要直徑和壁厚的管材。
除了以上述方式形成中空圓管28以外，作為單層熱塑性泡沫材料，或作為具有粘合的附加層的多層產(chǎn)品，由本發(fā)明生產(chǎn)的圓管和基本平的片或板可以按照許多不同的形狀或結(jié)構(gòu)形成。按照這種方式，使用本發(fā)明可以制成最終產(chǎn)品所需要的任何需要的形狀。
在圖12中表示出圖1的擠壓機(jī)21可生產(chǎn)的各種橫截面形狀的實(shí)例。雖然這些替代的形狀并不是使用傳統(tǒng)擠壓設(shè)備所能生產(chǎn)的種類繁多的橫截面形狀和內(nèi)腔的窮舉，但是，這些形狀是作為可以實(shí)現(xiàn)的各種形狀的實(shí)例而提出的。另外，采用本發(fā)明，相鄰的型材側(cè)緣在纏繞心軸30時(shí)的粘接使得制成種類繁多的最終產(chǎn)品形狀成為可能。
例如，圖12中的橫截面“A”具有搭接邊緣，其用于生產(chǎn)具有粘接每個(gè)相鄰匝的搭接邊緣的中空圓管。另外，如果需要，也可以使用圖12橫截面“A”的型材生產(chǎn)的中空圓管來生產(chǎn)基本平的片或板。
橫截面“G”、“I”和“J”是可生產(chǎn)的帶有內(nèi)腔的型材的實(shí)例。這些橫截面形狀只是種類繁多的可以生產(chǎn)的橫截面形狀(包括內(nèi)腔的數(shù)目、位置和形狀)的實(shí)例。但是，這些基本形狀的橫截面輪廓在生產(chǎn)具有縱向延伸的內(nèi)腔的基本平的片或板時(shí)具有特殊的重要性。
為了生產(chǎn)這種性質(zhì)的最終產(chǎn)品，如上所述生產(chǎn)中空圓管并對其進(jìn)行縱向切割。但是，為了保證一個(gè)穿過整個(gè)片或板的縱向延伸的、基本連續(xù)的敞通區(qū)域，所得到的板/片產(chǎn)品要以適當(dāng)?shù)慕嵌惹懈罨蛐拚员阍诘玫降淖罱K結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成片或板的每個(gè)型材以其側(cè)緣相互平行，因而使其內(nèi)含有的內(nèi)腔縱向貫穿整個(gè)片或板。這樣就可以高效率、低成本地生產(chǎn)各種產(chǎn)品如緩沖墊、保護(hù)襯層、漂浮物等。
從上面的描述可以看出，本發(fā)明可以提供以前不可能實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特的制造方法、生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，而無需昂貴的生產(chǎn)設(shè)備和高成本的生產(chǎn)步驟。但是，使用本說明書中詳述的方法和設(shè)備，可以生產(chǎn)使用現(xiàn)有技術(shù)不能生產(chǎn)的產(chǎn)品。因此，雖然作為本發(fā)明的公開內(nèi)容已經(jīng)描述了某些實(shí)例，但是，這些實(shí)例顯然只是對發(fā)明作總的描述，而并不是對本發(fā)明的限定。
因此可以看出上面描述的目的可以有效地實(shí)現(xiàn)，由于在實(shí)施上述方法中，以及對上述的設(shè)備結(jié)構(gòu)和上述得到的產(chǎn)品可以作某些改變而不超出本發(fā)明的范圍，因而上面的描述及附圖所包含的內(nèi)容只是描述性的，并不是限定性的。
權(quán)利要求
1.一種制造熱塑性泡沫產(chǎn)品的方法，包括以下步驟A.擠壓一長形的、縱向延伸的、基本連續(xù)長度的、具有需要橫截面形狀的熱塑性泡沫構(gòu)件；B.使所述長形的、縱向延伸的熱塑性泡沫構(gòu)件進(jìn)入配合工作的成型裝置；C.將所述長形的、縱向延伸的熱塑性泡沫構(gòu)件可控地纏繞在所述成形裝置上，使熱塑性泡沫構(gòu)件的相對側(cè)以并置的、側(cè)緣對側(cè)緣的、相鄰關(guān)系定位；以及D.使熱塑性泡沫構(gòu)件的并置的相鄰側(cè)緣彼此粘合；從而形成具有需要尺寸或形狀的中空熱塑性泡沫產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述熱塑性泡沫構(gòu)件是由下述組中選擇的至少一種構(gòu)成的聚苯乙烯、聚烯烴、聚乙烯、聚丁烯、聚氨酯、熱塑性高彈體、熱塑性聚酯、熱塑性聚氨酯、聚酯、乙烯-丙烯酸類共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、離聚物、聚丙烯和聚丙烯共聚物。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于熱塑性泡沫構(gòu)件的橫截面形狀是從下述組中選擇的一種矩形、方形、平行四邊形、多邊形、橢圓形、圓形及其組合。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于熱塑性泡沫構(gòu)件的橫截面進(jìn)一步限定為實(shí)心的。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于熱塑性泡沫構(gòu)件的橫截面進(jìn)一步限定為包括至少一個(gè)穿過其整個(gè)長度的縱向延伸的孔。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述成形裝置進(jìn)一步限定為包括一個(gè)支承構(gòu)件，其用于接受并可控地纏繞所述長形的、縱向延伸的、基本連續(xù)的熱塑性泡沫構(gòu)件，并用于可控地使所述長形熱塑性泡沫構(gòu)件的第一側(cè)面與其第二側(cè)面形成并置的、側(cè)面對側(cè)面的關(guān)系。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述支承構(gòu)件進(jìn)一步限定為包括一個(gè)圓柱形心軸，其構(gòu)制得連續(xù)繞其中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并且其定位以便接受所述長形的、縱向延伸的、基本連續(xù)的熱塑性泡沫構(gòu)件，并使所述長形熱塑性泡沫構(gòu)件可連續(xù)繞其表面連續(xù)包繞，形成在其上包圍并支承的圓筒形長形泡沫產(chǎn)品。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述圓柱形心軸進(jìn)一步限定為包括一個(gè)圓形形狀，并可卸地安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)的支承構(gòu)件上，從而可以采用不同直徑的心軸。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述心軸進(jìn)一步限定為包括在其上形成的導(dǎo)向裝置，其用于接受所述長形的、縱向延伸的、連續(xù)的熱塑性泡沫構(gòu)件，并可控地基本以螺旋形繞心軸外表面使熱塑性泡沫構(gòu)件運(yùn)行，從而使熱塑性構(gòu)件的側(cè)面彼此形成并置的接觸關(guān)系。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述粘合步驟是在所述長形的、縱向延伸的熱塑性泡沫構(gòu)件的側(cè)面彼此形成并置的接觸關(guān)系時(shí)加熱其側(cè)面進(jìn)行的。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述粘合步驟是在熱塑性泡沫構(gòu)件的一個(gè)側(cè)面上施加粘合裝置，以便當(dāng)相對的側(cè)面彼此接觸時(shí)牢固粘接而進(jìn)行的。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括下述步驟E.在與形成的中空熱塑性泡沫產(chǎn)品的中心軸線基本垂直的平面上切割所述產(chǎn)品，從而形成精確需要長度的中空熱塑性泡沫產(chǎn)品。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于還包括F.在生產(chǎn)中空熱塑性泡沫產(chǎn)品時(shí)支承所述產(chǎn)品，從而防止產(chǎn)品的不合需要的變形。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于還包括下述步驟F.在進(jìn)行所述直徑切割步驟后，沿著所形成的一個(gè)壁縱向切割中空熱塑性泡沫產(chǎn)品；以及G.打開所述縱向切割的熱塑性產(chǎn)品，形成具有任何需要長度和寬度的基本平的板件，從而形成帶有任何需要尺寸的板件。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于還包括下述步驟H.使打開的板件通過輥裝置，以便消除成形過程中在板件上留下的任何彎曲。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于還包括下述步驟H.將打開的板件放置在加熱室中，使板件加熱直至變平；以及冷卻處于平的形狀的板件。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括下述步驟E.在所述熱塑性泡沫構(gòu)件送至所述成形裝置以前向其一個(gè)表面施加一個(gè)附加材料層；以及F.將所述附加材料層粘合在熱塑性泡沫構(gòu)件的表面上，從而制成具有任何需要尺寸和形狀的多層中空產(chǎn)品。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述粘合步驟采用從粘合劑和加熱的組中選擇的至少一種進(jìn)行的。
19.以連續(xù)生產(chǎn)操作制造中空的、基本呈圓筒形的、長形的熱塑性泡沫構(gòu)件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括A.一個(gè)擠壓機(jī)，其用于生產(chǎn)具有需要橫截面形狀的長形的、基本連續(xù)長度的熱塑性泡沫構(gòu)件；B.一個(gè)成形機(jī)，它包括一個(gè)支承表面，其用于從擠壓機(jī)接受所述長形的、連續(xù)熱塑性泡沫構(gòu)件，并連續(xù)地直接與支承表面相關(guān)地纏繞所述熱塑性構(gòu)件，從而使熱塑性構(gòu)件的第一側(cè)面與其第二側(cè)面形成并置的、相間的對準(zhǔn)；以及C.相關(guān)于成形機(jī)定位的粘合裝置，與熱塑性泡沫構(gòu)件形成共同工作關(guān)系，以便當(dāng)熱塑性泡沫構(gòu)件的側(cè)面接觸時(shí)彼此粘合，使所述側(cè)面牢固地粘合起來；從而生產(chǎn)具有任何需要長度和任何需要的中空形狀的長形的、中空形狀的熱塑性泡沫構(gòu)件。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述粘合裝置進(jìn)一步限定為與成形機(jī)相關(guān)定位的加熱裝置，當(dāng)熱塑性泡沫構(gòu)件的側(cè)面彼此形成并置對準(zhǔn)時(shí)與所述熱塑性泡沫構(gòu)件形成共同工作關(guān)系，所述加熱裝置是從熱空氣供應(yīng)裝置和加熱表面構(gòu)成的組中選擇的一種或多種構(gòu)成的。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述粘合裝置進(jìn)一步限定為包括粘合劑裝置。
22.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述成形機(jī)的支承表面限定為包括一個(gè)用于產(chǎn)生具有中空圓筒形形狀的長形的泡沫構(gòu)件的圓筒形形狀，所述圓筒形形狀安裝得可繞其中心軸線連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使熱塑性泡沫構(gòu)件可連續(xù)纏繞。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括安裝在成形機(jī)的支承表面上的凸輪裝置，其用于從擠壓機(jī)接受所述長形的熱塑性泡沫構(gòu)件，并將熱塑性泡沫構(gòu)件引向圓筒形的轉(zhuǎn)動(dòng)支承表面，使熱塑性泡沫構(gòu)件的第一側(cè)面能夠與其第二側(cè)面形成并置的、相間的對準(zhǔn)關(guān)系。
24.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括切割裝置，其用于縱向剖開中空形狀的熱塑性泡沫構(gòu)件的至少一個(gè)壁，從而產(chǎn)生一個(gè)基本平的熱塑性泡沫板。
25.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括與成形機(jī)配合工作的輥裝置，其用于使喂入的熱塑性泡沫構(gòu)件的至少一個(gè)表面與前面纏繞的熱塑性構(gòu)件相應(yīng)表面對準(zhǔn)。
26.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于所述長形的熱塑性泡沫構(gòu)件進(jìn)一步限定為具有一種橫截面形狀，該橫截面形狀是從矩形、方形、平行四邊形、多邊形、橢圓形、圓形、長圓形及其組合所構(gòu)成的組中選擇的一種。
27.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述熱塑性泡沫構(gòu)件包括從聚苯乙烯、聚烯烴、聚乙烯、聚丁烯、聚氨酯、熱塑性高彈體、熱塑性聚酯、熱塑性聚氨酯、聚酯、乙烯丙烯酸類共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、離聚物、聚丙烯及聚丙烯共聚物構(gòu)成的組中選擇的一種。
全文摘要
通過纏繞和熔接具有需要尺寸和形狀的熱塑性泡沫型材(22),可以容易地制成任意需要直徑的中空熱塑性泡沫管。采用熱塑性泡沫擠壓機(jī)生產(chǎn)具有需要橫截面形狀的型材(22),將型材送至旋轉(zhuǎn)支承構(gòu)件(30),以便纏繞在旋轉(zhuǎn)支承構(gòu)件上,并在螺旋纏繞時(shí)粘合型材(22)的抵接邊緣。采用這種獨(dú)特的螺旋成形的方法,可以連續(xù)地形成中空熱塑性泡沫圓管(28),其長度可按需要控制。另外,采用具有需要直徑的旋轉(zhuǎn)支承構(gòu)件可形成需要的直徑,擠壓機(jī)形成的型材厚度控制管的壁厚。
文檔編號(hào)B29C47/00GK1275945SQ98810192
公開日2000年12月6日 申請日期1998年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月16日
發(fā)明者蘭德爾·亨德森 申請人:諾馬科公司