制備粒子泡沫體的裝置和方法

制備粒子泡沫體的裝置和方法
【專利摘要】本發明涉及制備粒子泡沫體的裝置和方法。裝置包括具有模腔3的模具2，蒸汽發生器12，以及進料管10，11，蒸汽發生器12用于產生蒸汽以將蒸汽送入模腔，從而對存在于模腔3內的泡沫粒子進行熱塑性熔接，以形成粒子泡沫體，進料管10，11用于將蒸汽送入模具。在進料管內設有可控式蒸汽閥13，14，同時在蒸汽閥和模具之間的區域中，安裝有壓力感應器15，16，用于測定供應的蒸汽的壓力。還設有控制設備23，用于根據預設的曲線隨時間的推移而控制壓力，其中，曲線為漸升式，以便在預設的時間段內壓力可以從初始值逐步增加到終值。
【專利說明】
制備粒子泡沬體的裝置和方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及制備粒子泡沫體的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]從專利號為DE 3831600 Cl的德國專利和專利號為DE 202006009569 Ul的德國實用新型專利可以得知用于制備粒子泡沫體的裝置的實例。通過往模具的模腔中加入預發泡的泡沫粒子，再充入熱蒸汽將這些粒子熔接在一起來制備粒子泡沫體。這些泡沫粒子可以浸有發泡劑，發泡劑用于在熔接過程中增加泡沫粒子的發泡性能。例如，這些泡沫粒子含有可發性聚苯乙烯EPS、可發性聚乙烯EPE、可發性聚丙烯EPP或E-共聚物。
[0003]公布號為DE19637349 Al的德國專利公開了一種用于熔結發泡塑料材料的裝置。所用的塑料材料為預發泡的聚苯乙烯，將聚苯乙烯從供料箱供應至熔結室。這種用于制備塑料件的裝置具有兩個模具部件，其將發泡室和熔結室結合起來。還可以設有滑塊，從而形成帶有底切面(undercut)的模具部件。這些模具部件和滑塊都具有蒸汽室。許多小通道從該蒸汽室通往熔結室的內部。每個蒸汽室都配有連接到控制器的感應器。利用這些感應器，熔結室內獲得的每個獨立的蒸汽室區域的普遍溫度，蒸汽室區域的普遍發泡壓力，以及熔結室內的蒸汽壓力都會傳遞到該控制器。該控制器用于單獨為每個蒸汽室預設溫度、發泡壓力和蒸汽壓力的目標值。
[0004]公布號為DE19637347 Al的德國專利公開了一種用于制備鑄件的類似方法，其中第一步是對塑料件進行發泡處理。
[0005]公告號為EP224103 BI的歐洲專利描述了一種對由預發泡塑料材料制成的塑料體進行發泡和熔結的自適控制工藝。該熔結工藝制備的塑料件可以用于品質測定過程。這些品質參數為模塑精度、水分含量、抗彎強度和表面粗糙度或強度。借助于這些品質參數和控制標準的統計變差方法，可以將這些因素自動設定于最佳水平。
[0006]公告號為EP259597 BI的歐洲專利涉及一種方法的開發，其中所用的蒸汽的溫度比塑料材料的熔結溫度高出5-25°C，并具有較高的預設飽和度，從而使蒸汽溫度處于比蒸汽飽和溫度高出約5 °C的狀態。
[0007]公布號為DE3243632 Al的德國專利涉及用于熔結粒子泡沫體的方法和裝置。通過這種方法，應當可以利用各種各樣的可發泡塑料來制備不同的模具。由于這些材料在運輸過程中的耐受性良好，并且取決于預發泡和中間貯存過程的諸如水分含量和吹氣含量等參數存在差別，因此加工過程中測定的溫度和壓力數值決定了這些參數，并且還可用于持續確定缺省值并進行校正。
[0008]公布號為DE4236081 Al的德國專利涉及以發泡塑料為原料來制備模制件的進一步方法。在此方法中，所用模具具有模腔，其腔壁面由導熱性能差的材料制成或者適當地涂有這種材料。相應的模具可由塑料制成。具體來講，這是一種含有良好導熱粒子和/或纖維的塑料，例如其中的粒子和/或纖維可由金屬制成。
[0009]已知的還有基于熱塑可發性聚氨酯(ETPU)的粒子泡沫體(例如公布號為WO94/20568 A的國際專利申請)。這些粒子泡沫體由可發性、粒子狀熱塑性ETPU制成。要制備這種模制件，需要充氣達到合適的壓力，將這些預發泡的ETPU粒子加入模具內并進行加熱，直到這些粒子熔接在一起。通過使用蒸汽達到加熱的效果。必要時，可以先對這些粒子進行增壓，然后再制備模制件。脫模后，這種模制件應該受到恒重的制約。這種制約在溫度為20-120 °C下實現。可以在這種熱塑性ETPU粒子中添加發泡劑，例如丁烷或⑶2 ο也可以使用分解出氣體的固態發泡劑，例如偶氮二甲酰胺或甲基苯磺酸酰肼。
[0010]由基于熱塑性聚氨酯的粒子(ETPU粒子)制成的粒子泡沫體的優點在于其與基于其它塑料的粒子泡沫體比較，具有高彈性，具體來講是聚苯乙烯和聚丙烯。
[0011]基于聚氨酯的泡沫粒子具有高相互粘附力和高彈性。由于這種性能的存在，單個的泡沫粒子已經粘在一起并形成松散的團塊。

【發明內容】

[0012]本發明要解決的問題是建立利用聚氨酯基(eTPU)泡沫粒子來制備粒子泡沫體的裝置和方法，基于此，高品質粒子泡沫體的制備要具有可重復的可靠性。
[0013]本發明要解決的另一個問題是建立使用泡沫粒子來制備粒子泡沫體的裝置和方法，基于此，大體積的高品質粒子泡沫體的制備要具有可重復的可靠性。
[0014]獨立權利要求中限定的方法和裝置解決了一個或多個問題。本發明中有益的進步在各自的從屬權利要求中進行陳述。
[0015]根據本發明所述的用于制備粒子泡沫體的方法，包括以下步驟:
[0016]-將泡沫粒子加入模具的模腔；
[0017]-在蒸汽的供應下，對所述模具中的泡沫粒子進行熱塑性熔接，以形成粒子泡沫體。所述方法的特征在于，所述蒸汽的壓力根據預設的漸升式曲線在預設的時間段內從初始值逐步增加到終值。
[0018]本發明的發明人已經發現，有時候，在緊跟著將蒸汽送入所述模具的模腔之后，填充聚氨酯基(eTPU)的泡沫粒子的部分發生熔接，形成覆蓋在表面的外皮，從而阻擋了蒸汽進一步流入某些區域。他們推測，由于熱塑性聚氨酯基(eTPU)泡沫粒子的高彈性和粘附性表面，所述模具中填充的泡沫粒子上出現了局部壓緊的區域，從而更快地發生了熔接并被外皮所覆蓋。按照這種方式熔接制備的粒子泡沫體，某些區域的強度會有變化。這代表了相當大的質量缺陷。
[0019]在制備粒子泡沫體的傳統方法中，是將蒸汽壓力從O突然調節至預設的目標值。圖5顯示的是目標數值(粗線)和實際數值(細線)的示意圖。蒸汽壓力的突然升高造成了模具中泡沫粒子的突然增壓。如果所述模具中填充密度不均勻，填料密封性有差別的區域就會受到不同壓力的蒸汽的施壓。這就會導致局部熔接和結皮，從而進一步阻止了其它區域的熔接。還有一個應該考慮的因素就是，隨著蒸汽的突然加壓，泡沫粒子之間的空間內的空氣被迅速加熱。這就增大了空氣的體積并延緩了空氣從模具中排出。相對于蒸汽來說，空氣也是一種更好的絕熱體，這就嚴重地延緩了蒸汽中攜帶的熱量到達仍然充滿空氣的填充泡沫粒子的區域。
[0020]而且，目標數值的突然增加通常會導致實際數值的過度波動(參見圖5)，因此在短時間內，尤其是對于再次局部反應，就會存在超壓的和因此超溫的蒸汽。
[0021]在本發明中，另一方面，根據預設的漸升式曲線來調節蒸汽壓力，目的是在預設的時間段內將壓力從初始值逐步增加到終值。通過這種漸升式的供給，最初供應的蒸汽壓力較低，然后逐步升高，從而將存在于泡沫粒子之間的空間內的空氣均勻排出。
[0022]通常供應的蒸汽類型為干飽和蒸汽。所述干飽和蒸汽的溫度通過蒸汽的沸點曲線來確定，從而與壓力相關。隨著壓力的逐步升高，也實現了蒸汽溫度的逐步升高。一些蒸汽在模具表面發生冷凝，從而使飽和蒸汽變為濕蒸汽。
[0023]利用根據本發明所述的方法，粒子泡沫體的品質可以得到大大提升，尤其是以聚氨酯基泡沫粒子來制備粒子泡沫體和/或制備大體積粒子泡沫體。而且，對于這些方法，在填充過程中(裂縫填充、加壓填充或反壓填充)，泡沫粒子處于壓力之下，因此可以可靠地使用這些方法并獲得高品質的產品。
[0024]盡管蒸汽壓力只能是逐步升高的，但是已經發現熔接和填充的整個過程并不需要比傳統裝置花費更長的時間。在一些個別的情況下，甚至有可能縮短生產周期。這是因為低壓下通入蒸汽的過程中，仍然存在于模具內的空氣不會被快速加熱，并且因此可以更容易地、更迅速地從模具中被趕出來。此外，緩慢加熱泡沫粒子，以便使泡沫粒子之間的拱肩空間保持長時間的開放，從而足以讓空氣和蒸汽順暢地流通。
[0025]大體積粒子泡沫體的體積至少有0.5m3，具體來講是至少有Im3并且優選至少
1.5m3ο
[0026]發明人還發現，根據本發明所述的方法適于以諸如聚氨酯等的其它材料來制備粒子泡沫體，具體來講這些原料為聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯，并且具體來講，當粒子泡沫體為大體積的和/或通過裂縫填充、加壓填充或反壓填充進行重力機械擠壓的情況下，所述方法極為有利，原因在于，存在于模具中的空氣可以被快速移除，進而對大體積粒子泡沫體進行均勻加熱和熔接。大體積粒子泡沫體的體積至少有0.5m3，并且具體來講是至少有lm3。制備這些大體積粒子泡沫體所用的模具在封閉的狀態下也具有相應的大容積。
[0027]所述漸升式優選為隨時間而變化的壓力的連續可微函數。這就意味著在控制過程中，所述漸升式不包含可能引起過度波動的階梯或峰值。利用這種漸升式，實際數值能夠非常精確地遵循目標值曲線。對于初始值和終值，不是絕對要求所述漸升式是連續可微。
[0028]所述漸升式優選設計為使所述蒸汽壓力以0.0lbar/s至2bar/s的平均速率變化。
[0029]所述蒸汽壓力在漸升過程中優選為以不高于2bar/s的平均速率變化。具體來講，平均速率不超過1.5bar/s或lbar/s。
[0030]優選地，所述漸升式的平均速率高于0.02bar/s，具體來講是高于0.04bar/s。優選地，所述粒子泡沫體由基于ET-PlK聚氨酯)、EPS(聚苯乙烯)、EPP(聚丙烯)或E-共聚物的泡沫粒子制成，或者主要由這些材料中的一種制成。
[0031]優選地，所用的模具具有兩個半模，每個半模都安裝在獨立的蒸汽室內。通過連接到控制設備的蒸汽閥將蒸汽送入每個蒸汽室。在每個蒸汽室內或相應的進料管內都分別安裝有壓力感應器，壓力感應器連接到所述控制設備。并且每個蒸汽室還具有凝汽閥，用于將蒸汽或凝結液從所述蒸汽室排出。首先，蒸汽通過相應的第一蒸汽室以預設的曲線被送入所述兩個半模中的第一個半模，同時在第二蒸汽室，所述凝汽閥打開，以便從所述模腔排出的氣體可以通過第二蒸汽室流出。然后，蒸汽通過第二蒸汽室以預設的參數被送入第二半模，同時所述的第一蒸汽室內的凝汽閥打開，以便殘留的氣體可以從所述模腔排出并能流走。
[0032]按照預設的曲線，可以將蒸汽通入所述模腔，用于對所述模腔進行淋洗和/或對存在于所述模腔中的泡沫粒子進行高壓汽蒸。由于可以同時非常高效地將空氣從所述模腔趕出來，因此結合淋洗所述模腔的漸升式曲線特別有優勢。
[0033]優選地，所述漸升為線性上升式漸升、單或多曲線漸升、階梯式、拋物線形或以指數方式上升式漸升。
[0034]制備粒子泡沫體的所述裝置，包括:
[0035]-模具，具有模腔；
[0036]-蒸汽發生器，用于產生蒸汽以將所述蒸汽送入所述模腔，從而對存在于所述模腔內的泡沫粒子進行熱塑性熔接，以形成粒子泡沫體；
[0037]-進料管，用于將蒸汽送入所述模具，其中，所述進料管具有可控式蒸汽閥；
[0038]-壓力感應器，定位于所述蒸汽閥和所述模具之間區域中，用于測定蒸汽壓力。
[0039]所述裝置的特征在于提供控制設備，用于根據預設的曲線(參考變量)隨時間的推移而控制壓力(控制變量)，其中所述控制設備連接到所述壓力感應器和所述蒸汽閥，并且所述預設的曲線為漸升式，以便在預設的時間段內壓力可以從初始值逐步增加到終值。
[0040]所述控制設備采用P控制器、PI控制器、PD控制器或PID控制器的形式。還可以設有模糊控制器和/或級聯控制器。
[0041]所述的模具可以被兩個或兩個以上的蒸汽室圍繞，其中，通過連接到所述控制設備的蒸汽閥將蒸汽送入每個蒸汽室，并且在每個蒸汽室內或相應的進料管內都分別設有與所述控制設備連接的壓力感應器，其中，所述控制設備設計為根據預設的曲線(參考變量)隨著時間的變化來控制所有蒸汽室內的壓力(控制變量)。
[0042]所述的模具具有至少兩個半模，每個半模都位于獨立的蒸汽室內。例如，其它的模具部件是可伸縮的內核，還為每個內核配有獨立的蒸汽室。
[0043]優選地，每個蒸汽室都具有可由所述控制設備控制的凝汽閥，以從各自的蒸汽室排出蒸汽。
[0044]所述模具具有多個噴嘴，并且至少有一個噴嘴通向每個蒸汽室。
【附圖說明】
[0045]下面通過實施例的方式并結合附圖對本發明進行詳細說明。下面這些附圖以簡化圖解形式示出:
[0046]圖1為以框圖的形式示出的一種制備粒子泡沫體的裝置；
[0047]圖2為穿過含有模具的兩個蒸汽室的截面；
[0048]圖3為沿著圖2中A-A線截取的截面圖；
[0049]圖4a_4d為不同形式的漸升示意圖，以及
[0050]圖5為根據現有技術所述的裝置中，蒸汽供應過程中，壓力的目標值和實際數值的變化過程。
【具體實施方式】
[0051]—種用于制備粒子泡沫體的裝置1，具有由兩個半模2/1和2/2構成的模具2(圖1)。兩個半模2/1和2/2通常分別為陽模和陰模(未示出)，目的是為了將待制備的粒子泡沫體塑造成預設的形狀。模腔3由模具2所限定，并且所述陽模和陰模位于其內部。
[0052]加料器4通向模腔3，利用加料器將泡沫粒子從物料容器通過管道加入模腔3。優選地，在物料容器和/或管道內可以供應水或蒸汽，用于浸濕將被輸送至模具的泡沫粒子。按照這種方式，可以顯著改善eTPU泡沫粒子的輸送性能，同時避免了對管道或加料器的任何堵塞。沿著輸送通道的多個點上還可以設有連接件，用于供應水或蒸汽。
[0053]加料器4具有連接件5，用于通入吹氣，利用吹氣將泡沫粒子輸送至模腔(圖2)。加料器4中的通往模腔3的開口可以通過凸模(punch)6來關閉。
[0054]兩個半模2/1和2/2，設置為在其側面處彼此背對，兩個半模分別被第一蒸汽室7和第二蒸汽室8圍繞著。半模2/1和2/2具有多個噴嘴9，這些噴嘴從蒸汽室7和8的內部通向模
fe3 ο
[0055]半模和相應的蒸汽室可以通過機械作用組合在一起，也可以分離開以打開模腔3。
[0056]模具2可以是以所謂的“裂縫模具”的形式，其在填充泡沫粒子的過程中并不完全封閉，而是只有當填充完畢以后才完全封閉，并將填充在模腔3內的泡沫粒子壓實。然而，還可以對模具2提供所謂的“增壓”形式，其中在加壓時將泡沫粒子加入模具，隨后再進行減壓，從而使泡沫粒子在模具內膨脹。
[0057]兩個蒸汽室7，8中的任一個都通過進料管10，11連接至蒸汽發生器12。蒸汽發生器12提供干飽和蒸汽。每個進料管1，11具有蒸汽閥13，14，蒸汽閥13和14可用來控制蒸汽到相應的蒸汽室7和8的供應。在蒸汽閥13，14和模具2之間的區域中，在每種情況下都存在相應的壓力感應器15，16。在本實施例中，壓力感應器設置于進料管10，11內。類似地，壓力感應器也可以位于第一或第二蒸汽室內。
[0058]圖2和圖3不出了蒸汽室7，8的輸入側和輸出側上分別設置有分布通路17，分布通路17沿著相應的蒸汽室7，8的整個長度延伸，并沿著整個長度均勻分布著幾個開口 18，以便使蒸汽流沿著蒸汽室7和8的長度均勻分布。
[0059]在輸出側，分布通路17通向各自的凝汽管19，20，并在每個凝汽管內設有凝汽閥
21,22ο
[0060]每個蒸汽閥13，14、壓力感應器15，16以及凝汽閥21，22都連接到控制設備23(圖
Do
[0061]用于制備粒子泡沫體的裝置的操作過程說明如下。首先，將泡沫粒子通過加料器4加入模具2的模腔3。可以通過裂縫填充方法或加壓填充來完成這個步驟。填充完之后，將模具的兩個半模封閉。
[0062]接著，通過不僅打開蒸汽閥13，14，還同時打開凝汽閥21，22來用蒸汽對蒸汽室7和8進行淋洗。利用這種方式，存在于蒸汽室7，8內的空氣被從蒸汽室驅趕出來，進入凝汽管19,20ο
[0063]用蒸汽淋洗完兩個蒸汽室7，8之后，關閉所有的蒸汽閥13，14以及凝汽閥21，22。
[0064]下一步，將進料管10的蒸汽閥13打開，以通向第一蒸汽室7，同時將第二蒸汽室8的凝汽管20中的凝汽閥22打開。因此，蒸汽會從蒸汽發生器12流進第一蒸汽室7，再通過第一半模2/1的噴嘴9進入模腔3，并通過另一個半模2/2上的噴嘴9進入第二蒸汽室8，再從那里進入凝汽管20。以這種方式，用蒸汽淋洗模腔3。蒸汽閥13和凝汽閥21的打開由控制設備23控制，用這種方式，通過壓力感應器15測定的通向第一蒸汽室7的進料管10內的壓力符合預設的漸升曲線。以這種方式，模腔3中的蒸汽壓力逐步增加。對模具的這種淋洗，其中蒸汽從一個蒸汽室流向另一個蒸汽室，也被稱為串蒸。串蒸的持續時間和在漸升曲線末端到達的壓力的終值，要根據粒子泡沫體的原料和尺寸來設定。通常來說，對于ET-聚苯乙烯，串蒸壓力的終值為0.2-0.5bar ；對于ET-聚丙烯，壓力為2_4bar ；而對于ET-聚氨酯，壓力為I.2-1.8bar。對于小件，串蒸持續的時間約為3-5秒，而對于大件(幾m3)，約為10-20秒。對于大件，漸升曲線的持續時間可以延長至約10秒，而在另一方面，對于小件，漸升曲線大約經歷卜2秒。
[0065]以下參數適于制備體積約為7m3的E-聚苯乙烯塊:
[0066]壓力終值0.4bar;
[0067]串蒸持續時間為20秒，其中漸升曲線占用10秒。因此，漸升過程中壓力的平均偏差為0.04bar/秒。
[0068]對于以E-聚丙烯為原料來制備小件(約15cm3)，以下參數適于串蒸:
[0069]壓力終值3bar;
[0070]串蒸持續時間為3秒，其中漸升曲線占用1.5秒。因此，漸升過程中壓力的平均偏差為2bar/秒。
[0071]如果沿著從第一蒸汽室至第二蒸汽室8方向的串蒸已經終止，則所有的閥門13、
14、21、22會再次關閉。然后，從第二蒸汽室8穿過模腔3至第一蒸汽室7的第二次串蒸開始進行，其中通過蒸汽閥14，將蒸汽送入第二蒸汽室8，同時通過打開凝汽閥21，蒸汽從第一蒸汽室7離開。這兩個閥門14和21的打開，再次受到控制設備23的控制，以這種方式，按照預設的漸升曲線，將壓力逐漸升高(圖4a-4d)。在該第二次串蒸中，終點壓力通常稍微高于第一次串蒸(約0.1-0.5bar以上)。這是有利的，因為在第一次串蒸之后，泡沫粒子已經部分熔接，引起流動阻力增大。
[0072]還有一種選擇，在串蒸之前，可以在組合在一起并壓實泡沫粒子之前或期間，通入蒸汽。然后，通過最初打開模腔(裂縫)，供應蒸汽，目的是將存在于拱肩空間內的空氣趕出來。這種汽蒸步驟被稱為裂縫汽蒸。
[0073]模具內部分真空條件下的汽蒸(低于絕對壓力0.5bar)也被證明是又一種有利的汽蒸變量。為此，利用附加栗(未示出)，將空氣通過單個或兩個凝汽管19和20從模具2中吸出來。粒子之間空氣體積的減少確保了熱量的優良傳導。由于另外的壓力梯度，蒸汽也有可能流過已經被機械擠壓(例如，通過裂縫填充或反壓填充)的泡沫粒子。由于壓力的降低，蒸汽溫度保持在較低水平，因此模制件在進行內部區域的熔接之前，外皮未發生提前氣密性熔接。
[0074]圖4a_4d顯示的是不同形式的漸升，利用這些漸升，可以在串蒸的開始階段升高壓力。根據圖4a所示的漸升含有一條圓環段形曲線。根據圖4b所示的漸升以直線形式上升。兩個函數在漸升區域都是連續可微的，即沒有跳躍和邊緣。只有在漸升的開始階段(圖4a和4b)，還有末端(圖4b)存在一階求微的間斷性。可以對這種連續可微函數進行非常精確地控制。例如可以使用簡易比例控制器(P控制器)來達到目的。但是優選使用比例微分控制器(H)控制器)，具體來講為比例積分微分控制器(PID)。
[0075]根據圖4c所示的漸升含有兩條相反的曲線，利用這種漸升在初始時和末端進行連續微分。因此，這是一條完全的光滑函數，可以進行非常精確的控制。
[0076]圖4d顯示的漸升含有多個臺階。原則上也有可能對這種漸升進行控制。然而，各個階段并不是連續可微的。
[0077]因此，在每個階段有可能發生過度波動。由于各個階段相對于現有技術來說明顯較小(參照圖5)，因此相應地過度波動也較小。
[0078]所有這些形式的漸升共同特征是，在初始時，以低壓通入蒸汽進而溫度也低，這就極大地促進了蒸汽流過模腔并排出空氣。
[0079]在漸升階段，壓力升高的平均速率優選為低于2bar/s，具體來講是低于1.5bar/s并且優選低于lbar/s。
[0080]雙向串蒸之后，凝汽閥21和22關閉，同時兩個蒸汽閥13和14打開或者持續打開。以這種方式，蒸汽通過模具2的兩個半模被送入模腔3，從而將其中含有的泡沫粒子完全熔接。這個步驟也被稱為高壓汽蒸。
[0081]在高壓汽蒸過程中，通常設定的壓力高于進行串蒸時的壓力。一般來講，對于E-聚苯乙烯，高壓汽蒸時的壓力數值處于1-1.2bar之間；對于E-聚丙烯，壓力數值處于3.5-5bar之間；對于E-聚氨酯，壓力數值處于2.2-3.5bar之間。高壓汽蒸階段持續的時間取決于要制備的粒子泡沫體的體積和模具的重量，并且高壓汽蒸階段持續可以介于幾秒至I分鐘之間。
[0082]原則上，在高壓汽蒸過程中，也有可能首先利用漸升來升高壓力。然而，由于緊挨著高壓汽蒸之前，模具內不應該再有任何空氣，而且泡沫粒子已經通過串蒸預熱，因此，漸升在高壓汽蒸過程中的效果遠不如在串蒸情況下明顯。
[0083]對于上述步驟還有一種選擇是裂縫汽蒸，即在模具仍然有些打開時，通入蒸汽，由于在這一階段模具內存在大量空氣，因此對于按照漸升來讓壓力升高具有非常重要的意義。
[0084]高壓汽蒸之后，制備的粒子泡沫體開始冷卻。這個步驟包括對半模進行噴水。通過存在于模腔內的蒸汽的凝結，蒸汽的體積以及進而施加于粒子泡沫體的壓力減少了。此外，可以使用部分真空或真空，從而使凝結的水蒸發，引起進一步的冷卻效果。然后，模具打開，移除粒子泡沫體。
[0085]然后，可以再次進行制備粒子泡沫體的過程。
[0086]上述方法避免了立即(一次性)利用太多能量，具體來講是在模具中含有空氣的開始階段，一次性采用太多能量可能會引起泡沫體的結皮，即使內部區域仍然存在空氣而且內部區域的泡沫粒子還沒有熔接。方法可以非常高效地將空氣從拱肩空間趕出去。由于蒸汽快速地、均勻地分布在模腔內，熱量傳導迅速，造成整個模腔的溫度大體相同，進而進行均勻熔接。具體來講，可以由此可靠地避免位于粒子泡沫體表面的部分灼熱。傳統方法中，如果發生了結皮現象，蒸汽就不能繼續流動。這就會產生問題，尤其是在此區域中，壓力升高，進而溫度升高，從而使粒子泡沫體的表面出現局部灼熱。由于利用本發明，壓力和溫度是遵循定義的函數，因此現有技術中的這些已知問題不可能出現。
[0087]附圖標記列表
[0088]1-裝置
[0089]2-模具
[0090]3-模腔
[0091]4-加料器
[0092]5-連接件
[0093]6-凸模
[0094]7—第一蒸汽室
[0095]8-第二蒸汽室
[0096]9-噴嘴
[0097]I O-進料管
[0098]11-進料管
[0099]12-蒸汽發生器
[0100]13-蒸汽閥
[0101]14-蒸汽閥
[0102]15-壓力感應器
[0103]16-壓力感應器
[0104]17-分布通路
[0105]18-開口
[0106]19-凝汽管
[0107]20-凝汽管
[0108]21-凝汽閥
[0109]22-凝汽閥
[0110]23-控制設備
【主權項】
1.一種制備粒子泡沫體的方法，包括以下步驟: -將泡沫粒子加入模具(2)的模腔(3)，其中，使用聚氨酯基(eITU)泡沫粒子； -在蒸汽的供應下，對所述模具(2)中的泡沫粒子進行熱塑性熔接，以形成粒子泡沫體，其中，所述蒸汽的壓力根據預設的漸升式曲線在預設的時間段內從初始值逐步增加到終值。2.一種根據權利要求1所述的制備粒子泡沫體的方法，具體地，包括以下步驟: -將泡沫粒子加入模具(2)的模腔(3)，其中，所述泡沫粒子通過裂縫填充、加壓填充或反壓填充被送入模具； -在蒸汽的供應下，對所述模具(2)中的泡沫粒子進行熱塑性熔接，以形成粒子泡沫體，其中，所述蒸汽的壓力根據預設的漸升式曲線在預設的時間段內從初始值逐步增加到終值。3.一種根據權利要求1或2所述的制備粒子泡沫體的方法，具體地，包括以下步驟: -將泡沫粒子加入模具(2)的模腔(3)，其中，所用的模具(2)在封閉的狀態下，具有至少0.5m3的容積； -在蒸汽的供應下，對所述模具(2)中的泡沫粒子進行熱塑性熔接，以形成粒子泡沫體，其中，所述蒸汽的壓力根據預設的漸升式曲線在預設的時間段內從初始值逐步增加到終值。4.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，所述蒸汽的壓力在漸升階段以0.0lbar/s至2bar/s的平均速率變化。5.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于， 所使用的模具(2)具有兩個半模(2/1，2/2)，每個半模(2/1，2/2)都被獨立的蒸汽室(7，8)圍繞著，并且通過連接到控制設備(23)的蒸汽閥(13，14)將蒸汽送入每個蒸汽室(7，8)，并且在每個蒸汽室(7，8)內或相應的進料管內都分別安裝有壓力感應器(15，16)，所述壓力感應器(15，16)連接到所述控制設備(23)，并且每個蒸汽室(7，8)還具有凝汽閥(21，22)，用于將蒸汽從所述蒸汽室(7，8)排出，其中，首先，蒸汽通過相應的第一蒸汽室(7)以預設的曲線被送入所述兩個半模中的第一個半模(2/1)，并且在第二蒸汽室(8)，所述凝汽閥(22)打開，以便從所述模腔(3)排出的氣體可以流出，然后蒸汽通過第二蒸汽室(8)以預設的曲線被送入第二半模(2/2)，并且所述第一蒸汽室(7)內的凝汽閥(21)打開，以便從所述模腔(3)排出的氣體可以流走。6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于， 為了對所述模腔(3)進行裂縫汽蒸和/或淋洗或串蒸，和/或對所述模腔(3)中存在的泡沫粒子進行高壓汽蒸，通過符合預設的曲線的蒸汽壓力，將蒸汽送入所述模腔(3)。7.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于， 所述的漸升為線性上升式漸升、單或多曲線漸升、階梯式、拋物線形或以指數方式上升式漸升。8.根據權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于， 以加入水的方式，將所述泡沫粒子加入所述模具，具體來講是在供應蒸汽的條件下。9.一種制備粒子泡沫體的裝置，包括: -模具(2)，具有模腔(3); -蒸汽發生器(12)，用于產生蒸汽以將所述蒸汽送入所述模腔(3)，從而對存在于所述模腔(3)內的泡沫粒子進行熱塑性熔接，以形成粒子泡沫體，其中，所述泡沫粒子為聚氨酯基(eTPU)泡沫粒子； -進料管(10，11)，用于將蒸汽送入所述模具(2)，其中，所述進料管(I O，11)具有可控式蒸汽閥(13，14); -壓力感應器(15，16)，定位于所述蒸汽閥(13，14)和所述模具(2)之間區域中，用于測定蒸汽壓力， 其中，設有控制設備(23)，所述控制設備(23)用于根據預設的曲線隨時間的推移而控制壓力，其中，所述控制設備(23)連接到所述壓力感應器(15，16)和所述蒸汽閥(13，14)，并且所述預設的曲線為漸升式，以便在預設的時間段內壓力可以從初始值逐步增加到終值。10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于， 所述控制設備(23)采用P控制器、PI控制器、PD控制器或PID控制器的形式。11.根據權利要求9或10所述的裝置，其特征在于， 所述漸升式設計為使所述蒸汽的壓力以不高于2bar/s的平均速率變化。12.根據權利要求9-11中任一項所述的裝置，其特征在于， 所述漸升式為隨時間而變化的壓力的連續可微函數。13.根據權利要求9-12中任一項所述的裝置，其特征在于， 所述模具(2)可以被兩個以上的蒸汽室(7，8)圍繞，其中，通過連接到所述控制設備(23)的蒸汽閥(13，14)將蒸汽送入每個蒸汽室(7，8)，并且在每個蒸汽室(7，8)內或相應的進料管內都分別設有與所述控制設備(23)連接的壓力感應器(15，16)，其中，所述控制設備(23)設計為根據預設的曲線(參考變量)隨著時間的變化來控制所有蒸汽室內的壓力(控制變量)。14.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于， 所述模具(2)具有兩個半模(2/1，2/2)，每個半模(2/1，2/2)都位于獨立的蒸汽室內(7，8)015.根據權利要求13或14所述的裝置，其特征在于， 每個蒸汽室(7，8)都具有可由所述控制設備(23)控制的凝汽閥(21，22)，以從相應的蒸汽室(7，8)排出蒸汽。16.根據權利要求13或15所述的裝置，其特征在于， 所述模具(2)具有多個噴嘴(9)，其中，至少一個噴嘴(9)通向每個蒸汽室(7，8)。17.根據權利要求9-16中任一項所述的裝置，其特征在于， 設有用于將泡沫粒子從物料容器輸送至所述模具的管道，其中，在所述物料容器或管道上設有進水管或進汽管，以浸濕將被輸送至所述模具的泡沫粒子。18.根據權利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于， 采用權利要求9-17中任一項所述的裝置由聚氨酯基(eITU)泡沫粒子制備粒子泡沫體。
【文檔編號】B29C44/44GK105848847SQ201480070632
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年12月19日
【發明人】諾伯特·魯伯, 貝恩德·雷蒙斯特
【申請人】庫爾茲股份有限公司