專利名稱：擠壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擠壓系統(tǒng)，更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)部分膨脹的聚合體 (polymer body)的擠壓系統(tǒng)(presssystem)。
背景技術(shù)：
目前，PVC基硬質(zhì)泡沫聚合物材料被廣泛使用，主要用作海軍或者航空部門中的夾 層結(jié)構(gòu)(sandwich structure)的芯部材料，或者用作建筑部門的熱/聲隔離體。在夾層結(jié) 構(gòu)中，芯部將兩種結(jié)構(gòu)上較硬質(zhì)的如纖維增強(qiáng)塑料(fibre reinforcedplastics，F(xiàn)RP)、金 屬等材料分開。這樣的夾層結(jié)構(gòu)與更傳統(tǒng)的單層結(jié)構(gòu)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如重量更小、絕 緣性等。同時，如泡沫聚亞胺酯等其它硬質(zhì)泡沫聚合物材料能夠使用流水線連續(xù)擠壓方法 生產(chǎn)，PVC基硬質(zhì)泡沫聚合物材料的生產(chǎn)涉及在壓力機(jī)中在高壓條件下的成型分離的部分 膨脹體(以下稱為胚體，embryo body)。所述胚體隨后經(jīng)受物化處理以獲得硬質(zhì)泡沫聚合 物材料。
更詳細(xì)地說，PVC基硬質(zhì)泡沫聚合物材料的生產(chǎn)處理初期涉及形成由粉末(PVC和 其它化合物)和液態(tài)物質(zhì)(特別是異氰酸)的混合物構(gòu)成的塑料溶膠糊狀物(plastisol paste) 0糊狀物被填入封閉的模腔并在高壓下經(jīng)受加熱處理及隨后的冷卻處理，結(jié)果產(chǎn) 生部分膨脹的胚體。所述胚體然后通過在水中和/或蒸汽爐中的附加的熱處理而進(jìn)一步 膨脹。最終的硬質(zhì)泡沫材料的形成是存在于材料中的異氰酸團(tuán)的水解反應(yīng)及隨后交聯(lián) (crosslink)該化學(xué)結(jié)構(gòu)的聚合物積累的結(jié)果。目前，生產(chǎn)胚體的方法涉及用相對于成品中的聚合物含量過量的糊狀物填充各模 具。隨后允許所述過量的糊狀物在成型處理期間從模具中漏出。成型處理包括在封閉的模 具中加熱塑料溶膠，從而通過塑料溶膠的熱膨脹和溶解在其中的起泡劑(blowing agent) 的活化(activation)而產(chǎn)生高壓。在這個膨脹步驟中，允許過量的糊狀物漏出。塑料溶膠 在升高的溫度下被保持預(yù)定的時間，以使得塑料溶膠膠凝(gelatinize)，隨后模腔被冷卻 到足夠低以便將胚體從模具中移除的溫度。就離開模具的產(chǎn)品的重量而言，所述過量的糊 狀物近似為8%左右。所述過量的糊狀物從模具的頂緣排出。由于PVC膠凝和一些起泡劑物質(zhì)在高溫時 變質(zhì)，因此，存在材料的不可恢復(fù)的浪費(fèi)。Ollivier Giacoma在2000年2月15日提交的US 6352421通過設(shè)置副模具倉解決 了糊狀物在加熱步驟期間從模具漏出的問題，過量的糊狀物在加熱步驟中被供給入副模具 倉，并且允許少量的糊狀物從所述副模具倉漏出到周圍的廢料收集槽中。根據(jù)所公開的方 法，糊狀物從頂部被填充到主模具倉中，該糊狀物在加熱期間膨脹大約8%并且過量的糊狀 物經(jīng)由連接槽被供給入副模具倉。該副模具倉的容積比主模具倉的容積的8%略小。因此， 廢糊狀物的量被減小到副模具倉的容積的大約8%，近似等于主模具倉的容積的0. 64%。Linde mann在1950年12月5日提交的US 2768407涉及由熱塑性物料生產(chǎn)封閉 的電池單元體(cell cellular body)。該文獻(xiàn)指出，現(xiàn)有技術(shù)的一個問題在于在實(shí)踐中不能夠在加熱階段期間對填充有包含膨脹劑的物料(mass)的模具保持完全的密封。針對該問題所提出的一種解決方案是在氣體在壓力下溶解在物料中并且物料完全膠凝之后，將 模具的體積膨脹初始體積的1/5到2/5。提出了使用具有可移動的模(die)的模具，并且指 出需要應(yīng)用如150-300atm(巴)的高壓，以減緩膨脹劑的分解并使氣體溶解。還指出適當(dāng) 的熱塑料包括聚氯乙烯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種克服了現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的用于生產(chǎn)硬質(zhì)的膨脹聚合物胚 體的新型擠壓系統(tǒng)。這通過如下地限定的擠壓系統(tǒng)和方法得以實(shí)現(xiàn)。一種用于生產(chǎn)部分膨脹的聚合體的擠壓系統(tǒng)，其包括容積可變的模腔、溫度控制 裝置、反壓裝置，該反壓裝置被設(shè)置成在成型期間約束模腔的膨脹，其中，由反壓裝置施加 的壓力被設(shè)置成響應(yīng)于模腔的膨脹而增大。一種部分膨脹的聚合體的成型方法，其包括以下步驟制備包括起泡劑的塑料溶 膠，將塑料溶膠填充到容積可變的模腔中，加熱塑料溶膠以激活起泡劑，使模腔在被設(shè)置為 響應(yīng)于模具的膨脹而增大的反壓作用下而膨脹，將塑料溶膠在升高的溫度下保持預(yù)定時 間，以使得塑料溶膠膠凝并且轉(zhuǎn)變成部分膨脹的聚合體，冷卻部分膨脹的聚合體，打開模 腔，以及移除部分膨脹的聚合體。與所有的材料生產(chǎn)處理類似，當(dāng)生產(chǎn)硬質(zhì)的膨脹聚合物材料時，用于成型胚體的 重要參數(shù)是例如材料消耗、能耗、加工流程以及吞吐時間(throughout time)。所提出的擠 壓系統(tǒng)在這些參數(shù)中的至少一個參數(shù)方面要優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明的實(shí)施方式如下地限定。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，由反壓裝置施加的壓力響應(yīng)于模具的膨脹而基本線 性地增大。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，由反壓裝置施加的壓力響應(yīng)于模具的膨脹而指數(shù)地 增大。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，由反壓裝置施加的壓力在膨脹的一個或者多個點(diǎn)逐 步地增大。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，包括膨脹終止裝置，膨脹終止裝置被設(shè)置成在預(yù)定的 模腔容積終止模腔的膨脹。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，模腔由剛性壁限定，該壁的至少一部分可移動，反壓 裝置約束壁的可移動部分在膨脹方向上的移動，并且膨脹終止裝置由一個或者多個止動構(gòu) 件構(gòu)成，止動構(gòu)件阻止壁的可移動部分在膨脹方向上的進(jìn)一步移動。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，模腔由剛性壁限定，壁的至少一部分是可移動的，反 壓裝置約束壁的可移動部分在膨脹方向上的移動。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，反壓裝置包括一個或多個壓縮彈簧。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，反壓裝置是液壓系統(tǒng)。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，由液壓流體施加的反壓被壓力控制減壓閥控制。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，模腔至少部分地由柔性壁構(gòu)件限定，柔性壁構(gòu)件將模 腔與施加反壓的液壓流體分開，并且膨脹終止裝置在柔性壁的流體側(cè)是由剛性終止構(gòu)件或剛性壁構(gòu)成的。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，模腔由可更換成型工具限定。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，可更換成型工具由能相對于彼此線性地移動的第一 和第二成型構(gòu)件構(gòu)成，并且反壓裝置被設(shè)置為在互相移動的方向上作用于第一和第二成型 構(gòu)件。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，包括壓?；途哂锌梢苿訑D壓構(gòu)件的壓模頂部，壓 模頂部和壓?；跀D壓構(gòu)形中能被互鎖。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，壓模頂部和壓?；灰粋€或者多個夾持構(gòu)件互鎖。根據(jù)所述的擠壓系統(tǒng)，其中，壓模頂部和壓?；刂粋?cè)被鉸接，且在相反一側(cè) 被互鎖裝置互鎖。根據(jù)所述的成型方法，其中，在膨脹期間反壓根據(jù)預(yù)定方案而變化。根據(jù)所述的成型方法，其中，包括在膨脹預(yù)定的容積之后終止模腔的膨脹的步驟。


下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中圖Ia到圖Ie示意性地示出了用于部分膨脹的聚合體的生產(chǎn)的擠壓系統(tǒng)處于成型 胚體的不同階段的截面圖。圖2是根據(jù)圖Ia到Id的實(shí)施方式的擠壓系統(tǒng)中的選定的成型處理的處理參數(shù)的 示意圖。圖3a到圖3d示意性地示出了擠壓系統(tǒng)的另一個實(shí)施方式。圖4是根據(jù)圖3a到圖3d的實(shí)施方式的擠壓系統(tǒng)中的選定的成型處理的處理參數(shù) 的示意圖。圖5a到圖5c示意性地示出了擠壓系統(tǒng)的另一個實(shí)施方式。圖6是根據(jù)圖5a到圖5c的實(shí)施方式的擠壓系統(tǒng)中的選定的成型處理的處理參數(shù) 的示意圖。圖7a和圖7b示意性地示出了擠壓系統(tǒng)的另一個實(shí)施方式。圖8示意性地示出了擠壓系統(tǒng)的另一個實(shí)施方式。圖9是根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖Ia到圖Id示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的擠壓系統(tǒng)10處于成型部分膨脹的聚 合體的不同階段的截面圖。根據(jù)一個實(shí)施方式，擠壓系統(tǒng)10包括容積可變的模腔20、溫度 控制裝置30、布置為在成型期間約束(counteract)模腔20的膨脹的反壓裝置(counter pressure means) 40，其中由反壓裝置40施加的壓力被設(shè)置成響應(yīng)于模腔20的膨脹而增 大。在圖Ia至圖Id所公開的實(shí)施方式中，擠壓系統(tǒng)10還包括擠壓裝置，擠壓裝置包括壓 ?；?press baSe)120和壓模頂部(press top) 50，壓模頂部50具有由反壓裝置40沿向 下方向施力的可移動擠壓構(gòu)件130 ；以及可更換成型工具(r印laceable mould tool)60，其 被設(shè)置在壓?；?20和可移動擠壓構(gòu)件130之間。壓?；?20和壓模頂部50通過夾 持構(gòu)件140牢固地互連，以避免相對移動。
在圖Ia到圖Id所公開的實(shí)施方式中，模腔20被設(shè)置為包括第一成型構(gòu)件70和第二成型構(gòu)件80的可更換成型工具60。第一成型構(gòu)件70中的凹部限定了模腔20容積的 一部分，而密封部件90被分別適配在匹配的側(cè)凸緣100和110之間。如可以從圖Ia和Ib 中看出，第一成型構(gòu)件70和第二成型構(gòu)件80在成型期間可彼此相對移動，并且密封部件90 被設(shè)置成在模腔20這種體積膨脹的至少一部分期間在第一成型構(gòu)件70和第二成型構(gòu)件80 之間提供實(shí)質(zhì)的氣密密封。在如下將示出的其它實(shí)施方式中，可變?nèi)莘e的模腔20可以被形成為擠壓系統(tǒng)10 的一體部件，或者以其它適當(dāng)?shù)姆绞叫纬?。溫度控制裝置30被設(shè)置成在成型處理期間有效地控制模腔20中的塑料溶膠的溫 度。初始地，部分膨脹的聚合體的形成需要熱量，以激活起泡劑且初始化塑料溶膠的膠凝， 此后當(dāng)膠凝達(dá)到特定點(diǎn)時，由處理產(chǎn)生的熱量超過消耗的量，并且塑料溶膠必須被冷卻以 便避免過熱。這將在下文中詳細(xì)論述。根據(jù)一個實(shí)施方式，溫度控制裝置30包括用于加熱 /冷卻如水等介質(zhì)的管道。可選擇地，溫度控制裝置可以設(shè)置為單獨(dú)的加熱和冷卻裝置，例 如電加熱裝置和用于冷卻介質(zhì)的冷卻管道。在圖Ia到圖Id公開的實(shí)施方式中，模腔20被形成為產(chǎn)生具有平坦矩形面形狀的 胚體，該胚體在后續(xù)的處理階段進(jìn)一步膨脹和固化，以形成具有優(yōu)異機(jī)械性能的硬質(zhì)聚合 泡沫材料板。根據(jù)最終的硬質(zhì)泡沫材料的應(yīng)用，模腔20可以為不同的形狀，如球形、管形、 柱形等。根據(jù)所公開的實(shí)施方式，可更換成型工具60的第一成型構(gòu)件70和第二成型構(gòu)件 80中的每一個均分別包括主壁140和主壁150，主壁140和主壁150分別平行于各第一擠 壓構(gòu)件120和第二擠壓構(gòu)件130并且被設(shè)置為分別與其相鄰。第一成型構(gòu)件70包括基本 垂直的側(cè)凸緣100，側(cè)凸緣100包圍(circumscribe)主壁140 ；第二成型構(gòu)件80包括與側(cè) 凸緣100匹配的對應(yīng)的側(cè)凸緣110，在側(cè)凸緣100和側(cè)凸緣110之間限定窄間隙，密封部件 90被安裝在窄間隙中。如上所述，通過將第一成型構(gòu)件70和壓?；?20形成為壓模底座 以及通過將第二成型構(gòu)件80和可移動擠壓構(gòu)件130形成為可移動壓模構(gòu)件，可更換成型工 具60可以與擠壓系統(tǒng)10成為一體。在圖Ia到圖Id中，反壓裝置40由螺旋彈簧45配置形成，螺旋彈簧45配置為沿著 與模腔20的膨脹方向相反的方向?qū)梢苿訑D壓構(gòu)件130施力。在所公開的實(shí)施方式中，膨 脹方向?yàn)橄蛏?，但是擠壓系統(tǒng)也可以設(shè)計成使得膨脹方向?yàn)樾毕蛳禄蛘咚鼈冎g的任何方 向。彈簧配置形式的反壓裝置40將施加隨著膨脹開始而增大的反壓(counter pressure), 但是反壓在成型步驟期間不能主動控制。反壓裝置40可以被配置成使得所施加的壓力響 應(yīng)于模具的膨脹線性或指數(shù)地增大。反壓裝置40可以被配置成使得所施加的壓力在膨脹 的一個或者多個點(diǎn)(point)逐步增大。另外，反壓裝置40可以被配置為使所施加的壓力提 供線性增大、指數(shù)增大或逐步增大的任何適當(dāng)?shù)慕M合。因此，模腔中的膨脹和壓力可以相應(yīng) 地被控制。其它類型的被動式反壓裝置40包括對可移動構(gòu)件130施加漸增的不可控力的任 何類型的配置。根據(jù)另一個實(shí)施方式，反壓裝置40可以包括允許在膨脹處理期間根據(jù)預(yù)定 的方案控制施加在可移動擠壓構(gòu)件130上的力的配置。這樣的可控型的反壓裝置40的一 個示例是液壓擠壓系統(tǒng)，其中可以通過升高或降低系統(tǒng)中的液壓，來控制所施加的壓力。這樣的液壓擠壓系統(tǒng)可以通過根據(jù)下面所描述的壓力控制減壓閥(relief valve)進(jìn)行控制。如上所述，在圖Ia中用塑料溶膠填充模腔20。為了避免胚體上的表面缺陷，非常 重要的是在成型周期(moulding cycle)初始化之前基本上將所有空氣從模腔20排出。為 了實(shí)現(xiàn)將在模腔20填充有塑料溶膠時留在成型構(gòu)件100和110之間的空氣排出，在所公開 的實(shí)施方式中的第二成型構(gòu)件110(位于上部的部件)設(shè)置有小的排氣口 160。排氣口 160 形成為允許空氣通過，但是阻止塑料溶膠從模腔20中逸出。根據(jù)一個實(shí)施方式，排氣口 160 很小，以致塑料溶膠自身由于較高的粘性而封閉開口，因此使得僅有少量的塑料溶膠漏出 模腔20。但是也可以使用其它類型的自閉式排氣口，例如閥門型開口，其中塑料溶膠作用于 閥體以封閉開口。為了有助于將胚體從成型構(gòu)件100和110移除，排氣口被形成為避免膠 凝的胚體堵塞在排氣口中。避免堵塞的一個方法是將排氣口 160制成圓錐形，該圓錐形排 氣口 160具有向模腔20開口的寬端和向成型工具60的外側(cè)開口的小的頂部開口。如這里 所示，成型工具60適用于具有平行的擠壓面的擠壓系統(tǒng)，由此小的頂部開口被擠壓面130 遮蓋并且開口面積被進(jìn)一步減小。圖2是根據(jù)圖Ia到圖Id的實(shí)施方式的擠壓系統(tǒng)10的成型處理的一些處理參數(shù) 的示意圖。圖2的成型處理包括在封閉的模腔20中加熱塑料溶膠、T控制，因此通過塑料 溶膠的熱膨脹和溶解在其中的起泡劑的激活產(chǎn)生高壓P。通過為反壓裝置40選擇適當(dāng)?shù)?特性，由于加熱T控制，模腔20中的壓力P將超過由反壓裝置40施加的壓力，因此模腔20 的容積V將增大。塑料溶膠在升高的溫度下被保持預(yù)定時間以允許塑料溶膠膠凝，隨后模 腔20被冷卻到足夠低的以允許胚體170被從模腔20移除的溫度。如上面所公開的，膠凝 處理產(chǎn)生熱量，并且必須被冷卻以便避免過熱。在圖2中，示出壓力P在T控制切換成冷卻 之后的較短時間內(nèi)繼續(xù)增大，這是由膠凝處理產(chǎn)生熱量的結(jié)果。在圖2中，最大壓力的點(diǎn)由 虛線示出。由于相同的原因，模腔20的容積將繼續(xù)增大，直到壓力達(dá)到其最大。一旦冷卻 處理達(dá)到最大壓力點(diǎn)，冷卻處理導(dǎo)致模腔20的容積減小，基本與胚體170形成的負(fù)的熱膨 脹相對應(yīng)。圖Ib示出了當(dāng)模腔20的容積達(dá)到其由反壓裝置40的特性、塑料溶膠混合物的 類型以及所使用的處理參數(shù)所限定的最大容積時的擠壓系統(tǒng)10。典型地，膨脹的容積與填 充容積相比對應(yīng)于填充容積的5%到20%或者更多。圖Ic示出了打開根據(jù)該實(shí)施方式的擠壓系統(tǒng)的步驟，其中部分膨脹的聚合體170 的彈性特性被用于解除夾持構(gòu)件140的互連。將大于模腔20中的最終壓力的壓力施加在 壓模頂部50上，從而反壓裝置40和胚體170被壓縮，使得夾持構(gòu)件140能夠退出以將擠壓 系統(tǒng)10打開。圖Id示出了當(dāng)壓模頂部50和第二成型構(gòu)件110被提升離開第一成型構(gòu)件100和壓?；?20時的擠壓系統(tǒng)10，因此壓縮的胚體170開始被內(nèi)部的膨脹力從模具60突出， 而圖Ie示出了在胚體從第一成型構(gòu)件100突出之后的松弛的胚體。在圖Ib到圖Id中，第 一和第二成型構(gòu)件100和110的相應(yīng)的相對移動為了說明的目的分別被放大，因此形成在 第二成型構(gòu)件80的側(cè)壁面和第一成型構(gòu)件70的主壁之間的過量的材料180代表必須被移 除的主要的廢料。然而，在規(guī)模生產(chǎn)的成型工具60中，過量的材料180將小于先前所接受的 8%的泄露體積。排氣口 160在膠凝的胚體上產(chǎn)生小突起(nipple) 190，小突起(nipple) 190 將與過量的材料180 —起被移除。成型構(gòu)件70、80、壓?；?20和可移動擠壓構(gòu)件130可以包括具有合適的導(dǎo)熱性的任何適當(dāng)?shù)膭傂圆牧?。它們可以例如包括如鋁、不銹鋼等金屬?？蛇x擇地，或者相結(jié)合， 它們可以包括如纖維加強(qiáng)塑料等復(fù)合材料。由于在成型處理期間的模具中的高壓，達(dá)到并 且超過200atm，擠壓系統(tǒng)的所有部件必須被相應(yīng)地設(shè)計。如上所述，塑料溶膠在成型處理期間的膨脹在5%到20%之間，并且在該處理期間，在模腔20中保持高壓是重要的。然而，在一定的條件下，由于不適當(dāng)?shù)乃芰先苣z混合物 或者過量填充，模腔20中積累的壓力可能達(dá)到極端水平。根據(jù)一個實(shí)施方式，模具被設(shè)計 成使得可移動成型構(gòu)件110在模腔20的容積相對于填充體積增大6%和20%之間的預(yù)定 值的情況下提供基本密封效果，隨后密封效果被設(shè)置成為減小，以避免模腔中的過壓。根據(jù) 一個可選實(shí)施方式，密封效果逐漸減小。另外，成型構(gòu)件中的一個可以被設(shè)置成提供可調(diào)整 的膨脹界限。圖3a到3d示出了擠壓系統(tǒng)的實(shí)施方式，其中，壓模基座121和壓模頂部51沿著 一側(cè)由鉸接裝置200且在相反一側(cè)由互鎖裝置210連接在一起。在所公開的實(shí)施方式中， 互鎖裝置210示出為轉(zhuǎn)動鎖定機(jī)構(gòu)，但是可以是任何適當(dāng)?shù)幕ユi機(jī)構(gòu)。在圖3a到圖3d的 實(shí)施方式中，反壓裝置40包括壓縮彈簧220和副壓縮構(gòu)件230。根據(jù)該實(shí)施方式的反壓裝 置40被設(shè)置成允許模腔20在來自壓縮彈簧220的反壓下進(jìn)行初始膨脹，接著在來自壓縮 彈簧220和壓縮構(gòu)件230的合力形式的增大的反壓作用下進(jìn)行二次膨脹。在圖3a到圖3d 中，反壓裝置40示出為壓縮彈簧220和如橡膠等柔性材料的實(shí)心構(gòu)件形式的壓縮部件230 的組合，作為說明，反壓裝置40可以通過能夠施加響應(yīng)于模腔的膨脹而增大的反壓的任何 裝置的組合而形成。圖4是根據(jù)圖3a到圖3d的實(shí)施方式的擠壓系統(tǒng)10中的成型處理的 一些處理參數(shù)的示意圖。在圖4中，當(dāng)模腔20的膨脹達(dá)到二次膨脹時的點(diǎn)由左側(cè)的虛線表 示。如圖4所示，在二次膨脹期間的壓力P的增大導(dǎo)致體積V的膨脹率的減小。圖3c示出了打開擠壓系統(tǒng)11的步驟，其中力施加在壓模頂部51的左手側(cè)，以壓 縮胚體170，允許轉(zhuǎn)動鎖定裝置210的打開，隨后擠壓系統(tǒng)能夠被彈開，如圖3d所示。圖5a到5c示出了擠壓系統(tǒng)12的實(shí)施方式，其中模腔20與壓模基座122以及可 移動擠壓構(gòu)件132成為一體。通過使模腔20 —體地形成于擠壓系統(tǒng)12，省略單獨(dú)的成型 工具60的操作。在所公開的實(shí)施方式中，壓?；?22和可移動擠壓構(gòu)件132示出為模沖 (plunger)式配置，其中模腔20通過壓?；?22中的凹部形成，并且擠壓構(gòu)件132形成 為限定模腔20的上壁的匹配的模沖。如在上面的實(shí)施方式中，在壓?；?22和擠壓構(gòu)件 132之間設(shè)置有密封構(gòu)件，以實(shí)現(xiàn)壓模基座122和擠壓構(gòu)件132之間的基本氣密密封。在所公開的實(shí)施方式中，擠壓構(gòu)件132被設(shè)置成能在由下肩部260設(shè)定的下位置 和由阻止擠壓構(gòu)件132在膨脹方向上進(jìn)一步移動的膨脹終止裝置250設(shè)定的上位置之間移 動。因此，在所公開的實(shí)施方式中，最終預(yù)定的模腔容積由膨脹終止裝置250的位置來設(shè) 定，并且形成的峰值壓力取決于填充到模具中的塑料溶膠的體積。因此，模腔20的容積由 膨脹終止裝置250限定，根據(jù)塑料溶膠混合物的類型以及使用的處理參數(shù)，模腔20的容積 與填充體積相比對應(yīng)于填充體積的5%到20%或者更大的體積膨脹。圖6是根據(jù)圖5a到圖5c的實(shí)施方式的擠壓系統(tǒng)12中的成型處理的一些處理參 數(shù)的示意圖。與圖3a到圖3d的實(shí)施方式類似，擠壓系統(tǒng)12的反壓裝置40被設(shè)置成允許 模腔20在來自壓縮彈簧240的反壓作用下進(jìn)行初始膨脹，接著在由膨脹終止裝置250引起 的升高的反壓作用下進(jìn)行二次膨脹。在這個圖示中，壓縮彈簧240被配置成提供基本線性增大的反壓，隨后由體積膨脹的終止產(chǎn)生反壓峰值。因此，為了能夠生產(chǎn)出具有相同特性的部分膨脹的聚合體，對于所有這樣的聚合 體，將相同體積的塑料溶膠填充到模具中是很重要的。因此能夠通過改變所填充的塑料溶 膠的體積和/或通過改變膨脹終止裝置250的位置而改變最終模腔容積來獲得具有不同特 性的部分膨脹的聚合體。根據(jù)一個實(shí)施方式，膨脹終止裝置250是可調(diào)節(jié)的，并且因此最終 的模腔容積也是可調(diào)節(jié)的。圖7a和7b示出了擠壓系統(tǒng)13的另一個實(shí)施方式，其中模腔20至少部分地由柔 性壁構(gòu)件300限定，柔性壁構(gòu)件300以在膜表面上施加希望的反壓的液壓流體形式將模腔 20中的塑料溶膠與反壓裝置40分開。與圖5a到圖5d中的實(shí)施方式類似，該實(shí)施方式包 括膨脹終止裝置320，膨脹終止裝置320在柔性壁的壓力流體側(cè)由剛性終止部件或者剛性 壁構(gòu)成。在所公開的實(shí)施方式中，擠壓系統(tǒng)13由通過夾持構(gòu)件140牢固地互連的壓模頂部 53和壓模基座123構(gòu)成。壓模頂部53包括溫度控制裝置30、柔性壁構(gòu)件300和液壓管道 350，液壓管道350將柔性壁構(gòu)件300的液壓流體側(cè)與液壓源330連接，如箭頭所示。由液 壓流體310所施加的壓力是由液壓源330供給并控制的。壓?；刂蒲b置30和模 腔20的下部分。如圖7b所示，塑料溶膠中的高壓從柔性壁的流體側(cè)對壓力流體施力(通過連接到 貯存器等的管道)，直到柔性壁抵接限定了最終的模腔容積的膨脹終止裝置320為止。該實(shí) 施方式使得可以凈成型(in net shape)地生產(chǎn)復(fù)雜形狀的部分膨脹的聚合體，該聚合體在 后面的階段進(jìn)一步膨脹并固化為硬質(zhì)泡沫聚合體。根據(jù)圖8中公開的一個實(shí)施方式，由液壓流體310施加的反壓被壓力控制減壓閥 340控制。壓力控制減壓閥340被設(shè)置為當(dāng)達(dá)到預(yù)定的或可控的壓力閾值時打開，并且來自 該閥的液壓流體被供給到貯存器350。壓力閾值可以是靜壓，或者可以被控制，以便根據(jù)預(yù) 定方案控制模腔中的壓力。根據(jù)如上的實(shí)施方式，還提供了成型部分膨脹的聚合體的方法，包括以下步驟制備包括起泡劑的塑料溶膠，將塑料溶膠填充到容積可變的模腔中，加熱塑料溶膠以激活起泡劑，使模腔在被設(shè)置為響應(yīng)于模具的膨脹而增大的反壓作用下膨脹，將塑料溶膠在升高的溫度下保持預(yù)定的時間，以使得塑料溶膠膠凝，并且轉(zhuǎn)變成 部分膨脹的聚合體，冷卻部分膨脹的聚合體，打開模腔，及移除部分膨脹的聚合體?？梢岳酶鶕?jù)本發(fā)明的擠壓系統(tǒng)來執(zhí)行上述方法，但是也可以利用可變?nèi)莘e的成 型工具在大型擠壓系統(tǒng)中執(zhí)行上述方法。反壓可以由如液壓系統(tǒng)等主動地控制，或者由選 擇的具有預(yù)定特性的反壓部件被動地控制。如上所述，反壓可以在膨脹期間線性增大或者指數(shù)增大，或者可以在膨脹期間根 據(jù)預(yù)定方案變化。根據(jù)一個實(shí)施方式，反壓逐步增大。根據(jù)一個實(shí)施方式，該方法包括步驟
在膨脹預(yù)定容積之后，終止模腔的膨脹。
通過在適當(dāng)?shù)娜莘e時終止膨脹，允許模腔中的壓力積累，并且實(shí)現(xiàn)了希 望的高壓。
權(quán)利要求
一種擠壓系統(tǒng)(10、11、12、13、14)，其用于生產(chǎn)部分膨脹的聚合體，包括容積可變的模腔(20)，溫度控制裝置(30)，反壓裝置(40)，所述反壓裝置被設(shè)置成在成型期間約束所述模腔的膨脹，其中，由所述反壓裝置施加的壓力被設(shè)置成響應(yīng)于所述模腔的膨脹而增大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，由所述反壓裝置施加的壓力響應(yīng)于 所述模具的膨脹而基本線性地增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，由所述反壓裝置施加的壓力響應(yīng)于 所述模具的膨脹而指數(shù)地增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，由所述反壓裝置施加的壓力在膨脹 的一個或者多個點(diǎn)逐步地增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，包括膨脹終止裝置(250、320)，所述 膨脹終止裝置被設(shè)置成在預(yù)定的模腔容積終止所述模腔的膨脹。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，所述模腔由剛性壁限定，壁的至 少一部分可移動，所述反壓裝置約束壁的可移動部分在膨脹方向上的移動，并且所述膨脹 終止裝置由一個或者多個止動構(gòu)件(250)構(gòu)成，所述止動構(gòu)件(250)阻止壁的可移動部分 (150,132)在膨脹方向上的進(jìn)一步移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，所述模腔由剛性壁限定，壁的至少一 部分是可移動的，所述反壓裝置約束壁的可移動部分在膨脹方向上的移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，所述反壓裝置包括一個或多個壓縮 彈簧(45、220、240)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，所述反壓裝置是液壓系統(tǒng)(310)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，由液壓流體施加的反壓被壓力控 制減壓閥(340)控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，所述模腔至少部分地由柔性壁構(gòu)件 (300)限定，所述柔性壁構(gòu)件將所述模腔與施加反壓的液壓流體分開，并且所述膨脹終止裝 置(320)在所述柔性壁的流體側(cè)是由剛性終止構(gòu)件或剛性壁構(gòu)成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，所述模腔由可更換成型工具(60)限定。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，所述可更換成型工具由能相對于 彼此線性地移動的第一和第二成型構(gòu)件(70、80)構(gòu)成，并且所述反壓裝置被設(shè)置為在互相 移動的方向上作用于所述第一和第二成型構(gòu)件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，包括壓模基座(120、121、122、123) 和具有可移動擠壓構(gòu)件(130、132、300)的壓模頂部(50、51、52、53)，所述壓模頂部和所述 壓?；跀D壓構(gòu)形中能被互鎖。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，所述壓模頂部和所述壓?；?一個或者多個夾持構(gòu)件(140)互鎖。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的擠壓系統(tǒng)，其特征在于，所述壓模頂部(51)和所述壓模基 座(121)沿著一側(cè)(200)被鉸接，且在相反一側(cè)被互鎖裝置(210)互鎖。
17.—種部分膨脹的聚合體的成型方法，其包括以下步驟 制備包括起泡劑的塑料溶膠，將所述塑料溶膠填充到容積可變的模腔中， 加熱所述塑料溶膠以激活所述起泡劑，使所述模腔在被設(shè)置為響應(yīng)于所述模具的膨脹而增大的反壓作用下而膨脹， 將所述塑料溶膠在升高的溫度下保持預(yù)定時間，以使得所述塑料溶膠膠凝并且轉(zhuǎn)變成 部分膨脹的聚合體，冷卻所述部分膨脹的聚合體， 打開所述模腔，以及 移除所述部分膨脹的聚合體。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的成型方法，其特征在于，在膨脹期間所述反壓根據(jù)預(yù)定方 案而變化。
19.根據(jù)前述兩個權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的成型方法，其特征在于，包括在膨脹預(yù)定 的容積之后終止所述模腔的膨脹的步驟。
全文摘要
一種擠壓系統(tǒng)(10、11、12、13、14)，其用于生產(chǎn)部分膨脹的聚合體，包括容積可變的模腔(20)、溫度控制裝置(30)、反壓裝置(40)，反壓裝置被設(shè)置成在成型期間約束模腔的膨脹，其中由反壓裝置施加的壓力被設(shè)置成響應(yīng)于模腔的膨脹而增大。還提供了一種成型部分膨脹的聚合體的方法。
文檔編號B29C45/57GK101827695SQ200780100821
公開日2010年9月8日 申請日期2007年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月16日
發(fā)明者安德斯·鮑爾森, 杰里·斯提格森, 羅蘭德·卡爾森 申請人:迪亞布國際股份公司