專利名稱：螺旋成形產品及制造方法
技術領域：
本發明涉及熱塑性泡沫產品及制造方法，更具體來說涉及通過連續形成基本呈圓筒形形狀來制造的熱塑性泡沫產品。
近數十年來，對使用熱塑性泡沫材料成形和構制產品，人們已付出大量的努力，并越來越引起人們的關注。這種產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格有效生產的產品的尺寸和形狀存在生產局限性。
使用擠壓法生產的這種產品的一個實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品中，最典型的是用于流體管或導管的絕熱。
雖然用于成形熱塑性泡沫圓管的擠壓制法近年來已發展成一種極為有效的生產系統，但是，在傳統的設備上不能生產大于大約7英寸的管徑。即使大直徑熱塑性泡沫材料管存在相當大的市場，使用傳統的擠壓設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備，才能滿足使用目前技術的要求。
鑒于制造公司必須進行重大投資來購置設備，才能滿足大直徑圓管的工業需要，滿足這種要求生產的產品，與較小直徑熱塑性管的傳統價格相比較，是極為昂貴的。但是，盡管對這種產品有需求，并且有對具有競爭力價格的工業需要，現有技術一直不能提供以低成分、具有競爭力價格的方式來生產大直徑圓管的制造方法。
除了對大直徑中空圓管的工業需要以外，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品的傳統擠壓設備不能生產厚度約為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的制造廠商來滿足的。為了滿足對這種產品的需要，必須購置極為昂貴的、專為客戶設計的設備，從而使所生產的大寬度泡沫板材較為昂貴。另外，對這種投資的資金回報不高。
雖然擁有這種昂貴設備的專業廠商能夠生產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的單塊板材的厚度上受到限制。一般來說，現有技術的板材擠壓機所能生產的板材的最大厚度為1/2”。
因此，需要厚于1/2”的最終產品的客戶，需要采用多個切至尺寸的板，將其彼此整體粘合以達到最終產品的需要厚度。因此，引起附加的制造和搬運成本，用這種專門方法生產的最終產品的成本顯著提高。
為了生產厚度大于1/2”的板材，需要在附屬過程中將多個片疊置粘合起來，每個過程使型材增厚1/2”。這種疊層步驟顯著提高了制造過程的復雜性，也使總的報廢率提高。
在為了能夠生產厚度大于1/2”的板材的努力中，貯料裝置(accumulator)已經構制出來，并用于擠壓機。通過采用擠壓機/貯料裝置組合，泡沫塑料直接從擠壓機送至貯料裝置，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，可以制成厚達2”的板材。但是，這種方法效率不高，這是由于它必須斷續運轉，不能連續操作。另外，由于斷續的停機/啟動過程也提高了廢品率。
對這些系統盡管需要改進制造技術，但是，一直未能研制出可以降低成本的有效的現有技術系統。
因此，本發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。
本發明的另一個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大直徑中空圓管和大型泡沫板材。
本發明的另一個目的是提供一種新穎的制造方法，它具有上述特征，能夠實現使用最少的人力和達到最高的生產率。
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。
采用本發明可以消除現有技術中的所有難點和缺陷，容易地生產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。在本發明中，可以不再需要以前為滿足這些產品的工業需要所要求的復雜、昂貴的設備，可以使用易于采用的獨特的制造方法。
按照本發明，采用一熱塑性泡沫擠壓系統生產具有任何橫截面形狀或構成的型材，將型材送向一個旋轉的圓筒形套筒。當泡沫型材沿圓周纏繞在旋轉套筒上時，型材的抵接的邊緣在螺旋形成形、制造操作中連續地彼此熔接。在其推薦實施例中，長形的擠壓的熱塑性型材以任何需要的角度送向旋轉套筒，在喂入的型材的側緣粘接于以基本連續的、螺旋成形方式纏繞的相鄰型材側緣時，使型材連續地、縱向地沿套筒長度前進。
采用上述獨特的螺旋成形方法，可以連續地形成中空熱塑性泡沫圓管，其長度可根據用戶的需要加以控制。另外，采用具有產品所需內徑的旋轉套筒，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，可以實現一種高效率、低制造成本的方法，該方法可以生產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，可以生產客戶需要的精確規格的產品。
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，本發明的方法也可以生產具有客戶需要的任何橫截面形狀、構造或孔型的中空圓管構件。本專業中公知，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、總體結構、孔型等。因此，通常可采用這些公知的成形技術與本發明的螺旋成形法結合，可以形成具有特別需要的類型或結構的圓管。按照這種方式，采用本發明可以比目前制造技術具有更高的靈活性和產品設計性能。
本發明的獨特制造方法的另一特征是能夠生產具有任何需要的壁厚、直徑及總體結構的中空圓管，以及提供具有整體彼此粘合的兩個或更多層的上述中空圓管。采用傳統的技術，例如復合擠壓、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備的泡沫塑料的最初擠壓層上。
根據需要，當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明的螺旋成形制造設備。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件。采用上述技術，可以按照顯著提高的速率和生產能力制造以前傳統公知制造技術所不能生產的產品。
除了提供上述獨特結構的中空圓管以外，本發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。已經發現，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。
采用這種制造技術可以形成具有任何厚度或構造的大寬度熱塑性泡沫片或板，無需采用生產類似產品結構所需要的現有技術的昂貴的多步操作，或采用擠壓機和貯料裝置。另外，本發明可以制造按照客戶需要的任何構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，本發明也可以制成易于生產、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構。
如上所述，本發明可以在一個單一的步驟中制成客戶尋求的任何需要的規格的片或板材。因此，本發明引起整個片或板材制造業的革命，使用傳統技術就可以制成最終產品，因此，顯著降低了生產任何需要產品的成本。
從上面公開的內容可以看出，本發明能夠按照經濟、簡單的方式，無需采用昂貴的、專門設計的設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、結構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，并且可以根據客戶需要，以任何顏色、尺寸或產品規格生產較小批量的產品。由于可以小批量生產，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明的性質和目的，應該對照以下附圖閱讀下面的詳細說明。
圖1是在生產按照本發明的螺旋成形圓管時采用的制造設備的立體圖；圖2是圖1所示設備的一部分的放大立體圖，其中表示用于形成本發明的中空管件采用的粘合操作；圖3是在圖2所示設備中采用的粘合成形頭部的推薦實施例的立體圖；圖4是在成形本發明的中空管中采用的旋轉心軸組件的分解立體圖；圖5是完全組裝的圖4所示旋轉心軸組件的立體圖；圖6是圖5的旋轉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基本平的平板的過程中按照本發明形成的中空圓管的立體圖；圖7A是一個輥系的立體圖；圖8是按照本發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個不同形狀的橫剖圖。
現在參閱圖1-12及下面的詳細說明可以更好地理解制造設備的結構、本發明的方法和本發明可制成的獨特結構的產品。但是，從詳細說明可以知道，對制造設備，方法的步驟和得到的產品可以進行各種改變而并不超出本發明的范圍。因此，本說明書及圖1-12公開的內容只是本發明的實例而并不是對本發明的限定。
在圖1中完全地示出本發明的產品成形系統20的推薦實施例。在該實施例中，產品成形系統20包括一個擠壓機21，它基本具有傳統結構，用于生產具有側緣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21連續拉出并將其送至制管機24，采用了拉出器23。
在使用本發明時，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。
按照本發明，如圖1，2，4和5所示，制管機24構制得可在連續轉動的心軸30上接受熱塑性泡沫型材22，使型材22纏繞在制管機24的旋轉心軸30上，以并排抵接的關系連續形成許多螺旋纏繞匝27。按照這種方式，連續喂入的熱塑性泡沫型材22基本呈螺旋形自動圍繞心軸30轉動，使喂入的型材22的側緣25與前面纏繞匝27的側緣26抵接。在接合點使抵接的側緣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的側緣25與匝27的側緣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可以包括多種交錯的結構，以便實現側緣25與側緣26的需要的、牢固的相互粘合。在推薦實施例中，如圖2和3所示，粘接/熔接頭部采用了加熱空氣。
在該推薦實施例中，粘接/熔接頭部31用導熱材料構制成一個中空殼體，該殼體包括側表面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的側緣溫度升至其熔點的水平。另外，在推薦實施例中，頭部31也包括在邊緣35上形成的孔37，從而將熱空氣連續送到側緣25和26，保證達到熔化溫度，使側緣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設置在喂入的型材22的側緣25與前面螺旋纏繞的匝27的側緣26接觸的接合區上。使粘接/熔接頭部31同時接觸上述型材22的側緣25和側緣26，將表面溫度提高到其熔點，從而使喂入的型材22直接與先纏繞的螺旋匝27的側緣26接觸，使表面密切彼此粘合。
在推薦的結構中，如圖1和2所示，制管機24包括一個熱空氣發生器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，直接涂布在側緣上。
制管機24最好裝有當型材22接觸旋轉心軸30時接收型材并將型材22引導到心軸30上以形成匝27的裝置。在圖2所示的實施例中，采用多個導輥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角心軸30。在圖4和5所示制管機24的實施例中，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所需角度引到旋轉心軸30上。
現在參閱圖1，2和4-6及下面的詳細描述，可以更好地理解制管機24的推薦實施例的結構和操作。在該推薦實施例中，制管機24包括支承殼體45，其內裝有旋轉的圓筒形套筒46，該套筒連續繞其中心軸線轉動。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的需要的連續轉動，安裝板47牢固安裝在旋轉的圓筒形套筒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的連續轉動而繞其中心軸線連續轉動。
制管機24最好也裝有一個支承框架50，其與旋轉心軸30和支承殼體45配合工作。雖然支承框架50可以構制在多種不同的實施例中，但是，如附圖所示，支承框架50的目的是當管28成形時為接收中空圓管28而被定位，并且在管28成形及從殼體45軸向延伸時為固定管28提供任何需要的支承作用。
雖然在制管機24形成管28時可采用多種不同的結構來保證中空圓管28的連續的、導向的、支承控制，但是裝有支承框架50的推薦構件包括多個輥51，它們為適應管28的需要直徑而專門構制成所需直徑或可以調節。在推薦的結構中，輥51安裝在框架50上，經過定位以便在管28形成并從殼體45軸向向外延伸時接觸管28的外表面。通過提供支承輥，管28的連續轉動及其從殼體45離開的軸向、縱向運動可以容易地被適應。
采用本發明，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的外徑構制得基本相當于管28的所需內徑，從而精確實現管28的所需內徑。因此，可以快速、方便地形成大直徑中空圓管，無需使用昂貴、復雜、專門設計的制造設備。
除了采用不同直徑的心軸以得到需要內徑的管尺寸外，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，下文將詳細講到，為了得到專門構制的管形狀，擠壓機21也可生產不同的結構和橫截面形狀。
除了生產具有任意需要的直徑和壁厚的中空圓管以外，本發明也生產具有任何需要長度的中空圓管。如上所述，型材22由制管機24連續接受，制管機將喂入的型材22粘接于構成管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連續地軸向前進，使形成的中空圓管可連續地增加長度直至被切斷。這樣可以容易地適應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實施例。在該實施例中，切刀組件54有一刀片殼體55，在該殼體內裝有連續轉動的環形刀片56。最后，在該實施例中，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。
在采用上述切管系統的實施例中，當已經形成需要長度的管28時，刀片殼體55沿支柱57向上運行，使刀片56至少接觸管28的下部。由于管28繞其中心軸線連續轉動，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，當得到所需長度時，它就可以在一輸送系統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24的另一個構件是對準輥60，如圖6所示。如果采用的話，對準輥60直接與型材22牢固粘接于前一個纏繞匝27的位置相關地安裝在支承殼體45上。對準輥60最好具有大于型材22寬度的總長度，采用這種對準輥就可以保證喂入的型材22以基本連續、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、光滑的與其整體形成的外表面。
如上所述，本發明的產品成形系統20能有效生產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計的制造設備。因此，成形大直徑圓管取得了顯著的進展。
除了在生產大直徑中空泡沫管中的上述顯著的進展和獨特的發現以外，本發明也可以同樣有效地生產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基本以傳統的方式安裝和支承，以便縱向切過中空圓管28的管壁。當管28按照圖7所示的方式縱向切割時，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，當將管28縱向剖開，形成片/板70，從而可以產生需要的寬度。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，采用本發明可只在一個生產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、專門設計的制造設備，也無需使用為構制厚度大于1/2”的產品所需的許多重復的步驟。
從中空圓管28向基本平的板70的過渡或轉換取決于在形成管28的過程中型材22的溫度，以及當管28被縱向切割時塑料的溫度。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自動形成或只要將板70以一個平的形狀放置，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，如該圖所示，輥80和81安裝在一個殼體82中，并與驅動裝置(未畫出)相連接，該驅動裝置以相反的方向連接于轉動的驅動輥80和81。在推薦的結構中，輥80和81被旋轉地驅動，使板70被輥80和81接受，并由于輥的轉動在輥間自動前進。另外，在被繞輥80包纏后，借助帶有支承臺83的輥80，板70從輥80和81前進。
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，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出現在臺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，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帶有任何需要尺寸的片/板70。
在另一種生產情形中，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/板放在一個加熱室中，使片/板形成基本平的形狀。當片/板70已形成基本平整的形狀時，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品，許多泡沫產品形成有多個單獨的不同的層。這種產品的實例包括帶利于耐用度或氣候保護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或潮汽保護的內套疊層的泡沫管；帶有專門粘合劑和/或保護襯層的泡沫片；具有不同顏色疊層的泡沫片或型材；以及為了改善結構性能用不同材料如線絲共同擠壓成的泡沫管。
雖然現有的傳統生產技術能夠有效地生產具有多個層的泡沫型材和板以實現上述目的，但是，生產大直徑管狀類似產品成本極高。同樣，用熱塑性材料生產多層大型板材也是極難、成本很高的。但是，采用本發明就可以克服上述現有技術的難點和缺陷，并且可以得到一種競爭能力強的、成本低的、精致的生產系統來生產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構。
圖9示意地表示向型材22施加第二層的一種方法。在這個實施例中，雖然沒有畫出，但是管28是使用上述制管機24生產的。在這個實施例的方法中，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共同工作方式設置，當層72從層輥75拉出時將粘合劑73涂布在它的一個表面上。
當粘合裝置73涂布在層72的一個表面上時，載有粘合劑的層直接施加在型材72的一個表面上，牢固地將層72粘貼在型材72上。本專業技術人員懂得，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明的范圍。
當層72固定在型材22上后，雙層結構以上述方式送向制管機24，以便形成中空圓管28，其泡沫內芯帶有第二層72。
在圖10中，按照圖9生產的雙層材料表示為一個基本平的片或板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的另一種結構。在該實施例中，需要材料的層77固定在型材22的底面上，以便生產具有需要材料的構成內芯的層77的中空圓管28。
如上所述，管28的這個實施例是使用制管機24按照相同的方式形成的。采用這種結構，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，采用本發明，可以構成這種雙層結構的管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品，由本發明生產的圓管和基本平的片或板可以按照許多不同的形狀或結構形成。按照這種方式，使用本發明可以制成最終產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21可生產的各種橫截面形狀的實例。雖然這些替代的形狀并不是使用傳統擠壓設備所能生產的種類繁多的橫截面形狀和內腔的窮舉，但是，這些形狀是作為可以實現的各種形狀的實例而提出的。另外，采用本發明，相鄰的型材側緣在纏繞心軸30時的粘接使得制成種類繁多的最終產品形狀成為可能。
例如，圖12中的橫截面“A”具有搭接邊緣，其用于生產具有粘接每個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”的型材生產的中空圓管來生產基本平的片或板。
橫截面“G”、“I”和“J”是可生產的帶有內腔的型材的實例。這些橫截面形狀只是種類繁多的可以生產的橫截面形狀(包括內腔的數目、位置和形狀)的實例。但是，這些基本形狀的橫截面輪廓在生產具有縱向延伸的內腔的基本平的片或板時具有特殊的重要性。
為了生產這種性質的最終產品，如上所述生產中空圓管并對其進行縱向切割。但是，為了保證一個穿過整個片或板的縱向延伸的、基本連續的敞通區域，所得到的板/片產品要以適當的角度切割或修整，以便在得到的最終結構中，構成片或板的每個型材以其側緣相互平行，因而使其內含有的內腔縱向貫穿整個片或板。這樣就可以高效率、低成本地生產各種產品如緩沖墊、保護襯層、漂浮物等。
從上面的描述可以看出，本發明可以提供以前不可能實現的獨特的制造方法、生產設備和產品結構，而無需昂貴的生產設備和高成本的生產步驟。但是，使用本說明書中詳述的方法和設備，可以生產使用現有技術不能生產的產品。因此，雖然作為本發明的公開內容已經描述了某些實例，但是，這些實例顯然只是對發明作總的描述，而并不是對本發明的限定。
因此可以看出上面描述的目的可以有效地實現，由于在實施上述方法中，以及對上述的設備結構和上述得到的產品可以作某些改變而不超出本發明的范圍，因而上面的描述及附圖所包含的內容只是描述性的，并不是限定性的。
權利要求
1.一種制造熱塑性泡沫產品的方法，包括以下步驟A.擠壓一長形的、縱向延伸的、基本連續長度的、具有需要橫截面形狀的熱塑性泡沫構件；B.使所述長形的、縱向延伸的熱塑性泡沫構件進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件可控地纏繞在所述成形裝置上，使熱塑性泡沫構件的相對側以并置的、側緣對側緣的、相鄰關系定位；以及D.使熱塑性泡沫構件的并置的相鄰側緣彼此粘合；從而形成具有需要尺寸或形狀的中空熱塑性泡沫產品。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述熱塑性泡沫構件是由下述組中選擇的至少一種構成的聚苯乙烯、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.如權利要求1所述的方法，其特征在于熱塑性泡沫構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.如權利要求3所述的方法，其特征在于熱塑性泡沫構件的橫截面進一步限定為實心的。
5.如權利要求3所述的方法，其特征在于熱塑性泡沫構件的橫截面進一步限定為包括至少一個穿過其整個長度的縱向延伸的孔。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述成形裝置進一步限定為包括一個支承構件，其用于接受并可控地纏繞所述長形的、縱向延伸的、基本連續的熱塑性泡沫構件，并用于可控地使所述長形熱塑性泡沫構件的第一側面與其第二側面形成并置的、側面對側面的關系。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于所述支承構件進一步限定為包括一個圓柱形心軸，其構制得連續繞其中心軸線轉動，并且其定位以便接受所述長形的、縱向延伸的、基本連續的熱塑性泡沫構件，并使所述長形熱塑性泡沫構件可連續繞其表面連續包繞，形成在其上包圍并支承的圓筒形長形泡沫產品。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于所述圓柱形心軸進一步限定為包括一個圓形形狀，并可卸地安裝在轉動的支承構件上，從而可以采用不同直徑的心軸。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于所述心軸進一步限定為包括在其上形成的導向裝置，其用于接受所述長形的、縱向延伸的、連續的熱塑性泡沫構件，并可控地基本以螺旋形繞心軸外表面使熱塑性泡沫構件運行，從而使熱塑性構件的側面彼此形成并置的接觸關系。
10.如權利要求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件的側面彼此形成并置的接觸關系時加熱其側面進行的。
11.如權利要求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件的一個側面上施加粘合裝置，以便當相對的側面彼此接觸時牢固粘接而進行的。
12.如權利要求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品的中心軸線基本垂直的平面上切割所述產品，從而形成精確需要長度的中空熱塑性泡沫產品。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于還包括F.在生產中空熱塑性泡沫產品時支承所述產品，從而防止產品的不合需要的變形。
14.如權利要求12所述的方法，其特征在于還包括下述步驟F.在進行所述直徑切割步驟后，沿著所形成的一個壁縱向切割中空熱塑性泡沫產品；以及G.打開所述縱向切割的熱塑性產品，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件送至所述成形裝置以前向其一個表面施加一個附加材料層；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品。
18.如權利要求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行的。
19.以連續生產操作制造中空的、基本呈圓筒形的、長形的熱塑性泡沫構件的系統，所述系統包括A.一個擠壓機，其用于生產具有需要橫截面形狀的長形的、基本連續長度的熱塑性泡沫構件；B.一個成形機，它包括一個支承表面，其用于從擠壓機接受所述長形的、連續熱塑性泡沫構件，并連續地直接與支承表面相關地纏繞所述熱塑性構件，從而使熱塑性構件的第一側面與其第二側面形成并置的、相間的對準；以及C.相關于成形機定位的粘合裝置，與熱塑性泡沫構件形成共同工作關系，以便當熱塑性泡沫構件的側面接觸時彼此粘合，使所述側面牢固地粘合起來；從而生產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件。
20.如權利要求19所述的系統，其特征在于所述粘合裝置進一步限定為與成形機相關定位的加熱裝置，當熱塑性泡沫構件的側面彼此形成并置對準時與所述熱塑性泡沫構件形成共同工作關系，所述加熱裝置是從熱空氣供應裝置和加熱表面構成的組中選擇的一種或多種構成的。
21.如權利要求19所述的系統，其特征在于所述粘合裝置進一步限定為包括粘合劑裝置。
22.如權利要求19所述的系統，其特征在于所述成形機的支承表面限定為包括一個用于產生具有中空圓筒形形狀的長形的泡沫構件的圓筒形形狀，所述圓筒形形狀安裝得可繞其中心軸線連續轉動，從而使熱塑性泡沫構件可連續纏繞。
23.如權利要求22所述的系統，其特征在于所述系統還包括安裝在成形機的支承表面上的凸輪裝置，其用于從擠壓機接受所述長形的熱塑性泡沫構件，并將熱塑性泡沫構件引向圓筒形的轉動支承表面，使熱塑性泡沫構件的第一側面能夠與其第二側面形成并置的、相間的對準關系。
24.如權利要求19所述的系統，其特征在于所述系統還包括切割裝置，其用于縱向剖開中空形狀的熱塑性泡沫構件的至少一個壁，從而產生一個基本平的熱塑性泡沫板。
25.如權利要求19所述的系統，其特征在于所述系統還包括與成形機配合工作的輥裝置，其用于使喂入的熱塑性泡沫構件的至少一個表面與前面纏繞的熱塑性構件相應表面對準。
26.如權利要求19所述系統，其特征在于所述長形的熱塑性泡沫構件進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成的組中選擇的一種。
27.如權利要求19所述的系統，其特征在于所述熱塑性泡沫構件包括從聚苯乙烯、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生產具有需要橫截面形狀的型材(22),將型材送至旋轉支承構件(30),以便纏繞在旋轉支承構件上,并在螺旋纏繞時粘合型材(22)的抵接邊緣。采用這種獨特的螺旋成形的方法,可以連續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支承構件可形成需要的直徑,擠壓機形成的型材厚度控制管的壁厚。
文檔編號B29C47/00GK1275945SQ98810192
公開日2000年12月6日 申請日期1998年10月7日 優先權日1997年10月16日
發明者蘭德爾·亨德森 申請人:諾馬科公司