專利名稱：帶有通風裝置的注射成型設備及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于對產(chǎn)品執(zhí)行成型—尤其是注射成型的設備，其中的產(chǎn)品包括至少一種天然單體或天然聚合物。
背景技術：
在第WO96/30186號PCT申請中，介紹了一種利用至少包含天然聚合物的物質來形成注射成型產(chǎn)品的方法，其中的天然聚合物例如是淀粉。為完成此目的，物質被送入到一封閉的模腔內，并在模腔內受到加壓，同時，模腔被加熱到一定溫度，在該溫度上，天然聚合物起初先發(fā)生膠質化，然后，其內發(fā)生交聯(lián)。在該物質中加入了水等發(fā)泡劑，其在模腔內發(fā)生沸騰汽化，從而在物質中膨制出氣泡，由此在物質中形成泡室。在這種方法中，在一定量的物質被送入到模腔中時，利用一個或多個與環(huán)境大氣相通的排氣孔對模腔進行排氣，其中，加入的物質量略大于完全填充模腔所需的物質量。這樣就能確保模腔被最佳地填實，同時，多余的過量物質則經(jīng)排氣孔排出。
該方法的優(yōu)點在于采用該方法，可利用特別簡單的方式用含天然聚合物的物質制出具有泡沫壁構造的產(chǎn)品。在這方面，還可按照類似的方式使用天然的單體物。
用在該現(xiàn)有方法中的設備存在一個缺點發(fā)泡劑被從模腔中直接排出，從而在模腔內會發(fā)生不受控制的發(fā)泡過程。另外，過量的物質會經(jīng)排氣孔外流到環(huán)境中—至少為相對較冷的環(huán)境中，從而在這部分物質中就不會發(fā)生所需的膠質化和/或交聯(lián)反應。這就意味著制成的產(chǎn)品上帶有由過量物質形成的相對較軟的、粘連性的部分，或者，這些部分將流失到環(huán)境中，從而會帶來污染或阻塞送料裝置和/或排出裝置，進而會污染制成的產(chǎn)品并導致其它的缺陷。另外，無法按照簡單的方式去除掉這些部分。

發(fā)明內容
本發(fā)明設計了一種設備，其屬于本文起始段中所描述的設備類型，該設備能保留上述設備以及其所執(zhí)行的方法的優(yōu)點，同時還能消除上述設備及方法所存在的至少一些缺陷。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的設備具有權利要求1中的特征。
對于本發(fā)明的設備，設置了至少一條排氣溝道，用于將空氣等氣體從各個模腔中排出，同時，在每一排氣溝道與對應的模腔之間，至少設置一余量空間。因而，在使用過程中，被送入到模腔中的過量質量將被匯集在一個或多個余量空間內，同時可按照簡單的方式將氣體排出。這樣，按照一種特別簡單的方式，防止了物質流失到環(huán)境中，進而避免了出現(xiàn)污染。
另外，借助于這樣的型模，能容易地調節(jié)型模中形成的壓力。尤其對于發(fā)泡材料—特別是對于難于發(fā)泡的材料，這一點是有利的。
該或每條排氣溝道可被設計成朝向環(huán)境的排氣孔，或者可被設計成帶有這種排氣孔的、部分或完整地環(huán)繞著模腔的通道。在一種有利的實施方式中，一條或多條排氣溝道與一排氣設備相連，或可與排氣設備相連，以便于從排氣溝道中排出氣體，同時，優(yōu)選地是，還設置了用于處理這些氣體的裝置—例如用于從氣體中除去發(fā)泡劑等水分的裝置。利用這樣的設計，可按照簡單的方式實現(xiàn)再循環(huán)，另外，可防止氣體出現(xiàn)不良擴散。結果就是，工作條件得到顯著的改善。
優(yōu)選地是，加熱裝置被設置成可對模腔以及一個或多個余量空間內的物質進行加熱，以使得模腔中的物質受到加熱，從而使其中的至少一部分天然單體物或聚合物發(fā)生交聯(lián)，同時，在一個或多個余量空間內，在其中的物質上形成一層表皮。具體來講，加熱裝置被布置成這樣使得至少一部分單體物或聚合物能余量空間內也發(fā)生交聯(lián)。因而，可以確保過量物質在使用過程中變得較為堅硬，而粘連性變弱，從而能被容易地去除掉。另外，按照這種方式，容易地處理該過量物質也成為了可能，同時，更為理想地是，可防止對環(huán)境造成污染。
另外，還優(yōu)選地是，設置了用于對排氣溝道和/或余量空間內壓力進行調節(jié)的裝置，從而能按照一種特別簡單的方式影響和改變各項參數(shù)—例如物質在模腔和/或過量空間中的流動速度、泡室的尺寸和形成速度、以及產(chǎn)品的其它特性。事實上，例如通過在余量空間和/或排氣溝道內形成負壓—尤其是真空，而使物質流經(jīng)模腔的速度較快，同時使物質中的發(fā)泡劑在相對較低的溫度上就開始沸騰發(fā)泡，從而至少將在物質中形成泡室，與此相反，當增大壓力時，能使流動變慢，發(fā)泡劑的發(fā)泡作用將只有在較高溫度時才發(fā)生。因而，至少在模腔中，通過調節(jié)余量空間和/或排氣溝道內的壓力，就能簡單地改變物質的發(fā)泡特性和流動特性，從而能改變所要制造的最終產(chǎn)品的密度、結構等參數(shù)。
對于根據(jù)本發(fā)明的設備，還優(yōu)選地是，設置了用于將氣體從排氣溝道排出的裝置，此外，優(yōu)選地是，同時還設置了用于對這些氣體進行干燥的裝置，以便于至少從氣體中回收出水分、發(fā)泡劑等組分。從而可簡單地實現(xiàn)氣體的循環(huán)利用。
本發(fā)明還涉及一種用于由至少包含天然單體或聚合物的物質制造產(chǎn)品的方法。利用根據(jù)本發(fā)明的方法，物質被送入到模腔中，并在模腔中受到加熱，從而使物質中的發(fā)泡劑活化。按照一定的方式填充模腔，使得至少一部分物質經(jīng)一些開孔流入到一余量空間內，同時，利用該余量空間和一排氣溝道對模腔執(zhí)行排氣。至少在余量空間和/或模腔和/或排氣溝道中，對排氣溝道內的壓力進行調節(jié)，以使得物質按照可控的方式流入到余量空間內，此外，同時還能以可控的方式激發(fā)發(fā)泡劑，以便于在物質中形成泡室。
利用根據(jù)本發(fā)明的方法，可按照一種特別簡單的方式制出其特性精確可控的產(chǎn)品，其中的特性尤其是密度、泡室結構、交聯(lián)程度、外觀形狀等。有利地是，根據(jù)本發(fā)明的方法尤其可被用在根據(jù)本發(fā)明的設備中。
優(yōu)選地是，利用根據(jù)本發(fā)明的方法，可按照一定方式調節(jié)余量空間、排氣溝道和/或模腔內的壓力，從而在將物質送入到模腔中的過程中和/或剛剛將物質送入到模腔中之后，使排氣溝道和/或模腔內存在這樣的壓力使得發(fā)泡劑的沸點相對較高，在此條件下，當模腔被進一步填實時，對壓力進行調節(jié)，使得沸點顯著降低，從而使發(fā)泡劑較為迅速地、較強烈地發(fā)生反應。
對于該方法，在第一方面，在對模腔執(zhí)行填料的過程中，可向物質提供相當多的熱量，但由于發(fā)泡劑未達沸點，在物質中并不會發(fā)生明顯的泡室形成過程，而當用物質進一步填充模腔時—尤其是在模腔實際上完全填實時，可將壓力降低，以使得發(fā)泡劑的沸點—至少其激發(fā)溫度變?yōu)榈陀诤摪l(fā)泡劑的物質的溫度，優(yōu)選地是，使發(fā)泡劑的沸點遠低于物質的溫度，由此使發(fā)泡劑突然劇烈地汽化—至少是吹氣，從而開始形成泡室。本領域技術人員能明顯地領會到由于上述的壓力是可變的，且對一些項目(例如發(fā)泡劑、聚合物、物質的組成成分等)進行了適當?shù)倪x擇，所以能精確地調節(jié)產(chǎn)品壁面的結構。
在另一種有利的實施方式中，使用了具有至少兩個開孔的模腔，每個模腔都與一余量空間相連接，而在至少兩個開孔中，形成了不同的壓力和/或流動阻力，從而，物質從模腔的供料開孔流沿著第一開孔的方向的流速不同于沿另一開孔的方向進行流動的速度。另外，作為替選方案或補充方案，可將靠近開孔的壓力設定成不同的，以使得靠近該開孔的發(fā)泡劑較接近另一開孔的發(fā)泡劑更快地被激發(fā)。同樣，利用該設計，可精確地調節(jié)位于所制產(chǎn)品不同部位的壁面結構。另一個可由本設計實現(xiàn)的優(yōu)點在于可調節(jié)所制產(chǎn)品各個部分的不同壁厚、各壁面部分的密度，從而可獲得剛好足以使所述各個部分達到所需交聯(lián)程度(至少膠質化)的工藝周期。結果就是，能獲得工藝周期特別短的產(chǎn)品，另外，可按照簡單的方式防止較薄的壁面部分被點燃和/或較厚的壁面部分受熱不充分，或者，可防止工藝循環(huán)的時長不足以獲得所需的交聯(lián)—至少膠質化。


在其它的從屬權利要求中，介紹了根據(jù)本發(fā)明的設備和方法的其它有利實施方式。在本發(fā)明的說明書中，參照附圖進一步地闡述了根據(jù)本發(fā)明的設備和方法的其它示例性實施方式。在附圖中圖1中的俯視剖面圖示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的設備，該設備用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法；圖2是沿圖1中的II-II線對圖1所示設備所作的側視剖面圖；圖3中的俯視剖面圖示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的設備的一種備選實施方式；圖4是沿圖3中的IV-IV線對圖3所示設備所作的側視剖面圖；圖5中的時序圖表示了在根據(jù)本發(fā)明的烘焙過程中的各個不同階段；圖6中的圖線表示了在普通的成型方法中，模腔中溫度的變化規(guī)律與壓力之間的關系；以及圖7中的圖線表示了在根據(jù)本發(fā)明的方法中，模腔中溫度變化規(guī)律與壓力之間的關系。
具體實施例方式
在本文的描述中，相同或對應的部件由相同或對應的數(shù)字標號指代。本文的描述是從一種構造較為簡單的產(chǎn)品展開的，其中的產(chǎn)品尤其是一種低矮的、帶有底壁和豎立側壁的包裝盒形狀的產(chǎn)品。但是，很顯然，在結構相當?shù)男湍Ｖ?，可按照相同或相當?shù)姆绞街瞥龈鼮閺碗s一些的產(chǎn)品。
圖1和圖2表示了根據(jù)本發(fā)明的設備1，兩視圖分別是俯視剖面圖和側面剖視圖。圖1是沿緊貼型模的分型面、并在分型面的下方對型模所作的剖面圖，圖2中的剖面圖是沿圖1中的II-II線所作的視圖。設備1包括一模腔2，如圖1所示，在該模腔中具有一陰凹部件3，圖中還用虛線示意性地表示出了陽凸部件4。在圖示的示例性實施方式中，模腔2實質上是方形的，且其中心處具有一噴注孔6。需要進行烘焙的物質經(jīng)該噴注孔被送入到模腔中，其在型模中受到加熱，以便于使物質中的天然聚合物發(fā)生交聯(lián)。例如在第WO98/13184號或第WO95/20628號PCT申請中就描述了這樣的物質，可以理解，上述兩文件可被結合到本申請中作為背景資料。特別合適的情況是，物質中含有淀粉。借助于適于為此目的而設置的輸送裝置7，物質被從噴注孔6送入—例如以懸浮物的形式，該懸浮物中含有發(fā)泡劑。該懸浮物例如可以是水性的，此情況下，水就起到了發(fā)泡劑的作用。從而，優(yōu)選地是，物質是在較低的溫度下進行輸送的，從而在其進入到型模中之前，發(fā)生膠質化的程度較輕甚至不發(fā)生膠質化。
在模腔2的周圍，環(huán)繞地延伸著一近似于溝道形的余量空間8，其通過一第一通道孔9與模腔2相通。一排氣溝道10環(huán)繞著余量空間8延伸，其通過第二通道孔11與余量空間8相通。在圖2中，為了清楚起見，相對于模腔2的尺寸，加大了余量空間8和排氣溝道10的視圖比例。
泵裝置12通過一第三通道孔12與排氣溝道10相連。在圖1所示的實施方式中，設置了兩條帶有兩個泵12的第三通道孔13，第三通道孔與一干燥裝置14相連，用于在工作過程中對從排氣溝道10泵送來的空氣(至少是氣體)進行干燥，而水分等發(fā)泡劑則沿第一導管15流向輸送裝置7，被干燥后的空氣(由箭頭16示意)可被排出去，例如可被重新利用。可選的設計是，在干燥裝置14中設置一換熱器，用于回收殘熱。濕氣、發(fā)泡劑等成分可被循環(huán)使用，它們可被加入到懸浮物中—至少加入到輸送裝置7內的物質內。但是，泵12也可與輸送裝置直接相連，并在別處排出氣體和/或水分。
在半型模1a和1b中，設置了加熱裝置17，該裝置例如是熱盤管、熱蒸汽的直通管或其它合適的加熱裝置，用于對型模部件1a、1b進行加熱，以便于對模腔2中的物質進行烘焙。這樣，當含淀粉的物質在型模中進行加工時，例如就可將型模加熱到200℃以上，更具體來講，例如可位于240℃到270℃之間。本領域技術人員能清楚地認識到可根據(jù)一些因素選擇合適的溫度和溫度變化規(guī)律，其中的因素例如是所使用的物質、產(chǎn)品的尺寸等。在圖2所示的實施方式中，加熱裝置17至少延伸到模腔的陽凸部件和陰凹部件中，并沿余量空間8延伸，從而在工作過程中，模腔和余量空間內的物質至少能獲得干燥，可選地是，這些物質還能獲得烘焙，由此不再表現(xiàn)為粘連性的。
下面將介紹圖1、2所示型模的使用過程。
物質M被送到輸送裝置7中，并在該裝置中與水分混合，其中的水分具體而言即為發(fā)泡劑，這種可重復利用的原料是從導管15返送來的，然后，物質M被導管20輸送到噴注孔6處，并經(jīng)該噴注孔6注入到模腔2中—優(yōu)選地是在型模1被合閉的情況下。然后，借助于泵12，對排氣溝道10、余量空間8、以及模腔2中的壓力進行調節(jié)。利用這樣的設計，就可設定各種特性指標—例如流動特性、發(fā)泡特性等。從下文可理解上述這些描述。
在相對較高的溫度和一定的負壓下，將物質送入到模腔2中。下文將要描述的各個階段被表示在表1中，表中后四列的數(shù)字均為“1”。結果就是，模腔2中的壓力增加，從而使發(fā)泡劑—例如是水的沸點也升高。這就意味著相當多的物質可在實質上不發(fā)生發(fā)泡的情況下在模腔2中移動較遠的距離。然后，噴注孔6被關閉，利用泵12將空氣從第一通道孔9、第二通道孔11、以及第三通道孔13抽吸出，從而急劇降低模腔2中的壓力。所以，例如會在排氣溝道10內形成接近真空的狀態(tài)。結果就是，一小部分物質—即過量物質將會沿此方向被吸入到余量空間8中，而由于壓力的降低，發(fā)泡劑的沸點顯著降低而低于模腔2中物質的溫度。因此，發(fā)泡劑將會突然激活而在壁面結構中膨制出泡室。由于物質核心部分的溫度較高，尤其將在核心部分中形成這些泡室，而那些與模腔2的壁面相接觸的物質則可能在發(fā)泡劑發(fā)生反應之前就已經(jīng)出現(xiàn)一定程度的膠質化—甚至被烘焙了一定程度，從而形成了一層表皮。
送入到模腔2中的物質量略多于制成所需產(chǎn)品而需要的物質量。結果就是，過量部分的物質將經(jīng)第一通道孔9流入到余量空間8中，并在此受到烘焙。這就意味著由于通道孔9位于型模的閉合面內，所以過量的物質可被簡單地匯集在型模中，并能隨產(chǎn)品一起從型模中取出，從而以簡單的方式避免了對環(huán)境的污染。優(yōu)選地是，按照這種方式，過量物質可被設計成跟隨著產(chǎn)品，但當然也可這樣來設計型模使得過量物質被留在別處—例如留在余量空間8中，并被單獨地清除出去。甚至在過量物質未被烘焙—至少未充分烘焙的情況下，也能這樣進行操作。過量物質將封閉住第一通道孔，因而在烘焙過程的最終階段，模腔中的壓力將達到最高。
很顯然，通過適當?shù)剡x擇通道孔9、11，可在排氣溝道10、余量空間8、以及模腔2之間形成壓差，從而能精確地控制空氣和物質的速度。事實上，降低余量空間8中的壓力將使物質在模腔中、以及流經(jīng)第一通道孔的流動加速，而且還能調節(jié)發(fā)泡劑的活化溫度。利用這樣的設計，可精確地設定所要制造的產(chǎn)品的密度、泡室的分布和尺寸、以及流動路線的可能的長度等參數(shù)。
在與圖1、圖2相當?shù)膱D3和圖4中，表示了根據(jù)本發(fā)明的型模1的一種備選實施方式，同樣，模腔2被余量空間8a、8b以及排氣溝道10a、10b包圍著。在該實施方式中，兩個第一余量空間8a通過第一通道孔9a與模腔相連，并通過第二通道孔11a與第一排氣溝道10a相連。按照類似的方式，兩個第二余量空間8b通過第一通道孔9b與模腔相連，并通過第二通道孔11b與第二排氣溝道10b相連。第二排氣溝道10通過第三通道孔13與第二泵12b相連。第一余量空間8a和第一排氣溝道10在結構上與第二余量空間8b和第二排氣溝道10b由擋壁部分20隔開。因此，分別利用第一泵12a和第二泵12b，可以將第一余量空間8a內的壓力與第二余量空間8b內的壓力設定為不同的值，并能使第一排氣溝道10a與第二排氣溝道10b的壓力不等。另外，例如通過改變各個余量空間8與排氣溝道10之間的第二通道11，還可將不同余量空間8中的壓力設定為互不相同的數(shù)值。利用這樣的設計，尤其可改變物質在模腔2中的流動特性，例如，可利用圖3和圖4所示的模腔有利地實現(xiàn)此目的。在該模腔2中，設置了一個平坦的中間部分21，其具有向上豎立的縱向邊緣22，這與圖1、2所示的邊緣相對應。但是，在該實施方式中，陽凸部件4存在略微的偏心，從而，圖3中左側和下部處的豎立邊緣22的厚度D1遠小于另兩縱向邊緣部分22a的厚度D2。這樣，通過將第一余量空間8a和第一排氣溝道10a中的壓力和/或空氣排量設定為不同于第二余量空間8b和第二排氣溝道10b中的對應參數(shù)，尤其是設定為較低的壓力和/或較高的空氣排量，就可確保物質在流向形成較厚邊緣部分22a的空間的流速略大于在相反方向上的流速，從而能均壓地填充模腔2。相比于兩空間內壓力相等的情況，至少能更好地控制對模腔的填充。因而，可確保不同的壁厚具有均一的壁面結構。在此方面，對于相等的壁厚，通過特定地調節(jié)壓力，能調節(jié)不同部分的壁面結構，例如，通過是模腔中某一部分的填充速度快于其它部分的填充速度，例如就能使填充較快部分中形成的泡室較小。通過精確地應用一個或多個排氣溝道和一個或多個余量空間，就能調節(jié)壓力、流速、和/或發(fā)泡劑發(fā)生反應的時刻，從而能精確地控制產(chǎn)品的特性。因而，在制造和設計方面將具有更大的選擇度，并能達到產(chǎn)品所有所需的特性。
在一備選實施方式(圖中未示出)，在第一通道孔和/或第二通道孔中設置了調節(jié)裝置，可從型模1的外部對該調節(jié)裝置進行控制，這樣就實現(xiàn)了對至少一部分(優(yōu)選為)全部通道孔的流量的控制。對于這樣的實施方式，同樣按照簡單的方式實現(xiàn)了在整個模腔或部分模腔中對物質的流動型式、發(fā)泡劑的反應、以及填充壓力等指標的控制，從而可精確地設定產(chǎn)品的特性。很顯然，為此目的，可簡單地使例如如圖1或圖3所示的型模自帶有密封材料，而且還可在其它型模中設置該密封材料，這些型模例如是只帶有一條排氣溝道的型模、未設置任何獨立的余量空間的型模、或直接向環(huán)境排氣的型模。
表3中列出了一種用在試驗中的物質試樣的配方。該配方表僅是示例性的，并非用于進行限定。
圖5中示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的方法的各個階段，其中，起始點時將模腔中40％(體積比)的容積注滿，其中，型模的容積即為所要制造的產(chǎn)品的體積，這就意味著其余60％容積的填充是由原料在模腔中的膨脹和/或發(fā)泡形成的。在圖5的時序圖上，繪制出了各個不同的階段的發(fā)生方式。
在約第一個2秒內，全部量的懸浮物被送入到模腔中，其約填充了40％的容積。在約30秒后，由于受到加熱和發(fā)泡，模腔的填充率變?yōu)榧s70％，而在約60秒之后，模腔將被完全填實。在約120秒之后，產(chǎn)品被制成，并被從型模中取出。事實上，在該制造過程中，可明確地劃分為四個步驟，分別為步驟A、B、C和D。第一步驟為注料步驟，其在0到2秒之間。第二步驟為加熱步驟B，在該步驟中，天然聚合物大體上發(fā)生膠質化，且物質中已出現(xiàn)了部分發(fā)泡。在約30秒到60秒之間的步驟C階段，繼續(xù)進一步地發(fā)泡。本發(fā)明尤其與這一階段相關，下文將對此進行闡述。然后，在最后的階段D中，對模腔中的產(chǎn)品執(zhí)行真正的烘焙，從而使聚合物和/或單體物發(fā)生交聯(lián)。在約120秒之后，產(chǎn)品被取出，此時產(chǎn)品處于烘焙后可保持著形狀的狀態(tài)。
圖6中表示了對于本文引言部分所描述的常規(guī)制造工藝、模腔中壓力和溫度隨時間的變化規(guī)律。圖中左側的豎軸表示的是模腔中的壓力(單位為巴)，右側的豎軸表示的是型模中的溫度(攝氏度)。水平軸為時間軸。從該圖線可清楚地看出在注料階段A中，壓力快速下降，例如從約8bar下降到約等于1bar的大氣壓力，之后，在第二步驟B中，壓力則快速上升，在第三階段C的第一部分中，壓力繼續(xù)升高，之后壓力再次下降，直至到達第四階段D的開始時刻時，此時，壓力再次變?yōu)榧s1bar。從表1可看出，在經(jīng)過約90秒左右時，第四階段D中的壓力變?yōu)榧s1bar。最大壓力是在注料階段A后出現(xiàn)的，大約是在經(jīng)過約40秒后達到的約3bar的壓力。
從圖6可看出，對于現(xiàn)有的方法，在第一階段A中，在經(jīng)過兩秒后，物質的溫度從約20℃快速上升到約40℃，而后，在經(jīng)過5秒后，溫度已逐漸增加到約90℃。之后，在經(jīng)過40秒后，溫度經(jīng)過進一步緩慢地上升而達到約130℃，之后，溫度在60秒時緩慢下降到約110℃，在經(jīng)過90秒后，溫度約為100℃。當經(jīng)過120秒后，當?shù)谒碾A段結束時，在型模張開的情況下，溫度再次快速上升到約120℃。
對于根據(jù)本發(fā)明的方法，使用了與圖6所示方法類似的型模，并使用了相同的物質，在第一階段A(即注料階段)內，壓力和溫度的變化規(guī)律與圖6所示現(xiàn)有方法的規(guī)律大致上是一致的。另外，在第二階段期間—在20到30秒之間，壓力和溫度的變化規(guī)律也是類似的。但是，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在約經(jīng)過30秒之后，模腔中的壓力被極大地降低，從而在排氣溝道—至少是部分溝道中由抽吸作用形成了一定的真空。結果就是，模腔中的壓力從約30秒時的約2.3bar迅速降低到45秒時的約0.25bar，該壓力一直被保持到約110秒時。而后，在120秒后取出產(chǎn)品的情況下，解除了真空狀態(tài)，從而使壓力較快地升高到1bar。從該附圖可清楚地看出，在經(jīng)過30秒之后，模腔中的溫度跟隨壓力的改變而快速變化，從而在45秒時已較快地下降到約65℃，從而，在該壓力水平上，物質的溫度被保持在發(fā)泡劑(尤其是水)的沸點之上，從而能加速發(fā)泡過程的進行。該溫度被保持著，直至到達約100秒時為止。而后，在120秒后開啟型模的情況下，溫度較快地增加到約122℃。
從表2可了解在模腔中具有不同壓力時物質中發(fā)泡劑(尤其是水)汽化溫度的變化規(guī)律。在表2中，是從被送入到模腔中的1克物質開始進行討論的，表中還列出了淀粉的比熱、水的比熱、以及用于使發(fā)泡劑蒸發(fā)所需的蒸發(fā)能。表中還列出了用于對模腔中的物質進行加熱所需的能量、用于蒸發(fā)上述一定量發(fā)泡劑所需的能量、以及對產(chǎn)品(至少一克物質)執(zhí)行烘焙所需的總能量。還表示出了所需能量的百分比，該百分比是針對始終保持1bar壓力的方法的所需能量而言的，將后一能量設定為100。很顯然，如果壓力為0.2bar，則用于烘焙產(chǎn)品所需的能量約少了8％，另外，此條件下獲得的蒸汽也較少—也就是說約為1.5升。與此相反，在壓力為2.7bar的情況下，模腔中可形成約1.9升蒸汽，但要多提供6％的能量。
看來，根據(jù)本發(fā)明，在模腔中約70％容積被填充、且至少有約50％的發(fā)泡劑發(fā)生反應的情況下，降低模腔中的壓力將是有利的。但是，很顯然，根據(jù)本發(fā)明，可通過改變壓力—尤其是在第二階段B和第三階段C的某些部分期間，能簡單地改變泡沫結構，其中，上述的時間區(qū)間也即是執(zhí)行膠質化和發(fā)泡反應的時間段。
實驗表明對于約30秒后施加負壓的情況，在絕對真空度約為0.3bar的條件下，當模腔至少被填充70％時，效率大約能達到92％，與此相比，如果不施加任何真空，則效率約為78％。
另外，在所用的同一模腔具有幾個噴注點的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法尤其是有利的。事實上，例如當噴注孔附近的壓力發(fā)生局部改變時，發(fā)泡過程可能會被加速，或與此相反而被減速，同時，膠質化過程也可被加速和/或減速。因而，可以確保整個產(chǎn)品內的發(fā)泡過程都是均一的，或與此相反，可對產(chǎn)品不同部位的發(fā)泡過程進行調節(jié)。試驗已經(jīng)證明如果使用圖3和圖4中的型模，則可按照圖6所示規(guī)律來調節(jié)模腔一個部分中的壓力和溫度，而使另一部分模腔中的壓力和溫度隨圖7所示的規(guī)律變化，從而能制得這樣的產(chǎn)品其所述第一部分處的結構組成比第二部分的結構組成更為致密。
余量通道內的負壓將使得物質以加速的方式被“抽吸”著流經(jīng)模腔，從而可采用更長、更復雜的流動路線，并實現(xiàn)更好的填充效果。
在試驗過程中，注意到當對余量空間和真空溝道中至少之一中的壓力進行調節(jié)時，可將模腔中產(chǎn)生的蒸汽抽排出去，并能進行清潔和/或重新應用。從而能相對較為簡單地調控型模附近的溫度和空氣濕度。因而能有利地改變執(zhí)行這些試驗的工作環(huán)境。另外，按照這種方式，還能實現(xiàn)節(jié)能方面的優(yōu)點。
在對應于圖5-圖7的試驗中，每次試驗都加入相同量的物質，但向型模施加的負壓是不同的。從試驗結果可看出，隨著負壓程度的提高，所制得的產(chǎn)品逐漸變輕。表4中列出了一種物質的配方，該物質在型模中的流動較為困難，并被用來制造下述的較大產(chǎn)品。尤其是對于較大的產(chǎn)品，加速發(fā)泡法(相比于WO 96/30186號文件中所描述的普通型模)具有優(yōu)勢。在實質上不存在任何負壓的情況下，所制得的產(chǎn)品約為130克，而對于圖7所示的工藝循環(huán)，產(chǎn)品的重量約為115克，同時，工藝循環(huán)所必需的時間從約125秒縮短到115秒。但是對于圖6、7所示的工藝循環(huán)，每次的時間都保持為120秒，這是為了簡化對比。另外，當調節(jié)壓力時，還能調節(jié)送入的物質量，壓力越低，送入的物質量越少。
在任何意義上，本發(fā)明都不限于文中描述、視圖表示的這些示例性實施方式。在本發(fā)明的框架內，存在很多種改型，其中，本發(fā)明的范圍是由權利要求書限定的。
例如，根據(jù)本發(fā)明的型?？删哂卸鄠€模腔，且每個模腔都獨立地帶有一個或多個余量空間和/或一條或多條與其相連的排氣溝道，但是，也可使一個或多個余量空間和/或排氣溝道與幾個模腔相連。當然，用在根據(jù)本發(fā)明的設備中的型?？梢允撬邢Ｍ男螤?，該型模上可設置或拆卸諸如滑塊、型芯等可動部件?？蛇x地是，在根據(jù)本發(fā)明的設備中，可以在將所需量的物質送入的過程中、或者在送入物質之后，將型芯推入到模腔中，或與此相反，從模腔中拉出，以便于在模腔中實現(xiàn)突然或逐漸的壓力變化。同樣，利用這樣設計，能簡單地改變由發(fā)泡劑反應而導致的泡室形成程度。另外，在根據(jù)本發(fā)明的型模中，可設置多個噴注孔，此外，還可采用兩種或多種噴注技術。盡管在文中描述的優(yōu)選實施方式中，被處理的物質中含有淀粉，但很顯然在根據(jù)本發(fā)明的設備和方法中，還可使用其它的聚合物—尤其是天然聚合物，這些聚合物例如是木薯淀粉。另外，被處理的物質中除了天然聚合物之外，還可包含塑料、填料等物質。
可以理解上述這些改型和許多其它的類似形式都將落入到由權利要求書限定的本發(fā)明框架內。

表1其中，時間單位是秒，壓力單位是bar(巴)，包括真空階段的壓力單位是bar，溫度單位是℃，包括真空條件的溫度單位是℃

表2
試樣的基本配方

表3

表權利要求
1.一種利用至少包含天然單體或聚合物的物質來形成注射成型產(chǎn)品的設備，該設備中設置有至少一個模腔和一排氣溝道，其中的排氣溝道至少部分地環(huán)繞著模腔，同時，在排氣溝道與模腔之間設置了至少一個余量空間，該余量空間一方面與排氣溝道相通，另一方面與模腔相通。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于余量空間和模腔位于型模部件中，同時還設置了加熱裝置，用于將所述型模部件、至少是模腔和余量空間加熱到一定的溫度，在該溫度上，物質發(fā)生膠質化，從而在工作過程中，至少使得余量空間內的物質上形成一層表皮。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的設備，其特征在于模腔、余量空間、以及排氣溝道被設計成這樣在工作過程中，對模腔的排氣操作只能通過余量空間和排氣溝道完成。
4.根據(jù)上述權利要求之一所述的設備，其特征在于設置了用于調節(jié)排氣溝道和/或余量空間內的壓力的裝置。
5.根據(jù)權利要求4所述的設備，其特征在于所述裝置包括至少一個可調節(jié)的通道孔，其位于排氣溝道與環(huán)境之間，尤其是一個或多個閥門。
6.根據(jù)上述權利要求之一所述的設備，其特征在于設置了排出裝置，用于將氣體從排氣溝道內排出。
7.根據(jù)權利要求6所述的設備，其特征在于用于排出氣體的裝置上設置有收集裝置，用于從所述氣體中除去水分，尤其是水蒸汽。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的設備，其特征在于用于排出氣體的裝置是為了循環(huán)利用氣體及從中除出的水分而設計的。
9.根據(jù)上述權利要求之一所述的設備，其特征在于設置了用于至少向余量空間和/或排氣溝道施加低于環(huán)境壓力的負壓的裝置。
10.一種用于由至少包含天然單體或聚合物的物質制造產(chǎn)品的方法，其中，所述物質被送入到模腔中，并在模腔中受到加熱，從而使物質中的發(fā)泡劑活化，此外，按照一定的方式填充模腔，使得一部分物質經(jīng)一些開孔流入到余量空間內，同時，利用所述余量空間和排氣溝道對模腔執(zhí)行排氣，其中，對排氣溝道內的壓力進行調節(jié)，以使得物質按照可控的方式流入到余量空間內，發(fā)泡劑以可控的方式活化，以便于在物質中形成泡室。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于在至少余量空間和/或排氣溝道內，產(chǎn)生一相對于模腔的負壓，從而可降低模腔中的壓力，此條件下，提高了發(fā)泡劑的沸點。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的方法，其特征在于余量空間和/或排氣溝道內的壓力被按照一定方式改變，使得在物質剛剛被送入到模腔中之后，發(fā)泡劑的沸點較高，而后，對壓力進行調節(jié)，使得沸點顯著降低，至少接近于或低于模腔中物質的實際溫度，由此使發(fā)泡劑在天然單體或聚合物發(fā)生交聯(lián)的過程中或發(fā)生交聯(lián)之前實質上立即發(fā)泡，并在物質中發(fā)泡出泡室。
13.根據(jù)權利要求10到12之一所述的方法，其特征在于所使用的模腔具有至少兩個開孔，它們與余量空間相連，其中在所述的至少兩個開孔中形成了不同的壓力和/或流動阻力，使得物質從噴注孔沿所述開孔中第一開孔的方向的流動速度不同于沿另一開孔的方向的流動速度。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于在與不同余量空間和/或不同的排氣溝道相連的開孔中形成不同的壓力。
15.根據(jù)權利要求10到14之一所述的方法，其特征在于空氣，至少是從各條排氣溝道排出的氣體，被抽吸走，其中，所述空氣，至少為氣體，被干燥，以便于將發(fā)泡劑從中分離出，該發(fā)泡劑是循環(huán)使用的。
16.根據(jù)權利要求10到15之一所述的方法，其特征在于流入到余量空間中的物質在此受到加熱，優(yōu)選地被加熱到使天然單體或聚合物發(fā)生交聯(lián)的溫度上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用至少包含天然單體或聚合物的物質來形成注射成型產(chǎn)品的設備，該設備中設置有至少一個模腔(2)和排氣溝道(10)，該排氣溝道至少環(huán)繞著模腔(2)，其中，在排氣溝道與模腔之間設置了一個余量空間(8)，該余量空間一方面與排氣溝道相通，另一方面與模腔(2)相通。
文檔編號B29C44/04GK1703311SQ200380101114
公開日2005年11月30日 申請日期2003年10月8日 優(yōu)先權日2002年10月8日
發(fā)明者揚·維茨·胡伊斯曼 申請人:韋爾蒂股份有限公司