专利名称：由泡沫塑料制成的异型件，其生产方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过初始材料制成的泡沫塑料(尤其是软塑料泡沫)的泡孔结构连接塑料泡沫绒屑制造的异型件，根据需要可在其表面施加至少一层覆盖层，及生产这种异型件的方法和装置。
根据EP A1 0350 807已知可用泡沫塑料板制备异型件。这些泡沫塑料板是由颗粒尺寸为2-20mm的软泡沫塑料的泡沫塑料颗粒以及填充材料，如软木颗粒、橡胶颗粒、白垩、碳酸钙、硬聚氨酯废料或颗粒尺寸为2-20mm的热塑性废塑料组成，上述成分经发泡以分散形式进入由初始材料制得的泡沫塑料中。为了用这种泡沫塑料板制成异型件，在泡沫塑料颗粒的单个绒屑和/或填料之间的泡沫塑料多孔网和多孔壁，当然还有泡沫塑料颗粒的多孔网和多孔壁，并且可能的话包括填料，都要发生永久塑性形变。泡沫塑料板变形成异型件通过对从已制造的泡沫塑料块上割下来的泡沫塑料板加热和加压而发生。这种异型件很难按要求值来设置不同区域的密度和平均比重。
本发明的目的是生产一种具有各种不同的立体外观并且在其各个横截片的密度比率可以有广泛适应性的异型件。此外，本发明包括制造这种异型件的方法和装置。
本发明的难题通过使异型件的不同横截片(83，85)的平均比重适合任何应用的技术要求而得到解决。因此其优点在于，当模具充满后，也就是说，在通过由初始材料组成的塑料发泡而使绒屑发生交联或粘合之前，异型件不同横截片的比重可以适应各个特殊制品的要求。例如可以通过使用大量原材料而在连结区得到较高的强度和元件硬度。
然而，本发明的目的还可以通过如下方法得到解决使异型件(2)的不同横截片(83，85)的预定体积部分(指起始体积)的平均比重相同，即不同体积部分的密度仅因各横截片(83，85)的预定压缩的压缩系数不同而不同。由此可方便地得到能提供任何密度比率或比重，而与在其不同区域或不同厚度上的立体形变和相应壁厚无关的异型件。因此无论立体形变的异型件的厚度和外形如何变化，都特别有可能使其整个横截面在相同体积下达到相同平均比重。此外，还可以通过增加相邻区域的密度而方便地增强此种异型件的某些部位，而不会引起热形变或破裂。
生产不同横截片(83，85)的平均比重优选为25kg/m3-1000kg/m3的异型件也是便利的，因为可通过初级材料塑料泡沫粘结绒屑而生产很坚固的异型件。
然而，设计不同横截片(83，85)的平均比重相同的异型件也是方便的，因为整个异型件可能得到相同形变和缓冲单元。
通过使异型件不同横截片(83，85)的平均比重不同可以使该异型件适应于不同应力。
使预定部分的体积为异型件(2)总体积的一小部分，优选小于异型件体积的10-6可以制备具有很小的比重或密度差异的异型件。此外，使用再循环材料生产的异型件可以用作如具有精确要求的产品，如座垫，因为完全感觉不到密度的差异。
此外，制备相同体积横截片(83，85)具有较多数量和/或较大重量的彼此相邻绒屑的异型件也是很方便的，因为在仅通过由原材料形成的塑性材料的连接得到的异型件比重低，没有热破裂，从而可以制得在其横截面或其立体形状上分布着具有不同密度或比重的区域的异型体。
然而，制造具有如下特征的异型件也是可能的不同密度横截片(83，85)的相邻区域(79，80)具有不同的初始体积(如不同初始厚度)，而且体积较大或体积相同而密度较大的区域(79，80)具有较大的初始体积(如较大初始厚度)。它使得较大量的泡沫塑料绒屑定向供入那些应该具有较高密度的区域。因此可用简单的方法在异型件中获得压缩程度不同的区域或具有不同比重的区域。具体地说，生产这种具有不同密度或不同平均比重区域的异型件不需进一步加工，如压实或割裂加工，而且尽管密度较大，也可在密度较大的横截区域产生处理前后均能弹性回复的区域。
将异型件制成一整块的实施方案容许在一次操作工序中制备异型件，这种异型件要求在个别区域具有不同密度或不同比重，如较高的比重，并且可以省去粘附层。此外，通过整块生产可以从一个适当组合的模具中生产出异型件。
然而，使横截片(83，85)的紧密相邻区域(79，80)在相同厚度具有不同密度也是有利的，因为可以生产出在直接相邻区域具有不同密度但具有相同厚度的异型件，因此，如在座垫中，承受使用者大部分重量的区域，即座垫的后部，可以获得比相邻区域高的抗变形能力，从而使由本发明的异型件制得的座垫可以不必调整座椅框架结构就能使用。
但是如下实施例方案也是有利的异型件(2)体积的70%-90%，优选80%是塑料泡沫(7，8)的绒屑(10，11)，因为这种异型件的生产成本低廉，特别是当泡沫塑料绒屑是由废弃物或再利用材料制成时。此外，当主要使用泡沫塑料绒屑时，可以预先设置异型件的弹性从而使它更适合于座垫。
如下实施方案可以制备具有低比重却具有高弹性恢复行为优点的异型件使塑料泡沫(7，8)的绒屑(10，11)，尤其是用过的或再循环使用的材料的绒屑(10，11)的比重为20kg/m3～250kg/m3，优选50kg/m3～150kg/m3。
通过使异型件(2)重量的10%-20%由初始材料的合成材料，尤其是泡沫塑料(7，8)组成，异型件的重量不会因用来粘结绒屑的塑料而增加，因为用于粘结的塑料只有很小一部分。
通过使由初始材料制成的塑料的比重在800kg/m3-1200kg/m3可以获得绒屑间足够强的连接，由此使绒屑的粘合良好，并得到坚固的异型件，因为具有上述比重值的初级材料能在绒屑间产生很强的夹持力。
由于良好的粘合性能，使用如聚氨酯，尤其是聚氨酯泡沫作初始材料是很有利的。
通过使用软泡沫，尤其是热模塑泡沫作初始材料，可以使异型件的弹性预先设置得很高。
用初始材料的泡孔结果连接泡沫塑料(7，8)的绒屑(10，11)可以使之达到良好粘合，从而使绒屑不易从异型件表面剥落，另一方面，由于单个绒屑内的弹性以及置于压力下多孔结构可能的弹性变形，异型件可获得足够的弹性，从而使该异型件还可用于在车辆、火车、飞机等的座椅中承受高应力的区域。
使泡沫塑料(7，8)的绒屑(10，11)以弹性压缩状态包埋在塑料泡沫(7，8)的泡孔结构中也是有利的，该状态和绒屑的自由膨胀泡沫的体积相比，具有较小体积。由于压缩，适当改变了绒屑的回弹性能，从而适当改变了整个异型件的弹性性能，因此异型件的回弹行为可以简单方式适应不同要求。
通过使异型件较紧密区域(79，80)原材料(16，17)或初始材料的体积相应大于邻近不太紧密的区域，除了可达到较大量绒屑引起的较高强度外，还可使绒屑达到更强的固结和粘合，从而在异型件的较大压缩区可产生能承受更高应力的区域。因此，在大多数情况下可以不用插入另外的异型件或增强材料就能在压缩程度较大的区域固定异型件或用作支撑设备。
通过使泡沫塑料(7，8)的绒屑(10，11)的颗粒或绒屑尺寸为2mm-20mm，优选5mm-10mm，即使在这些绒屑的比重或密度相当高时，也可防止部分压缩或硬区的形成。而且异型件的粘合性及其抗张强度基本由原材料所产生的多孔结构所预先确定，并且可避免异型件在外壳上发生任何扯裂或爆裂。
将泡沫塑料(7，8)的绒屑(10，11)以可预定的立体形状夹持或包埋在由原材料(16，17)制成的合成材料的泡孔结构中，可以使得在一次操作中生产出具有不同立体形状的异型件，而不需要热裂化或加压处理。
将覆盖层(48)通过成型冲压而与由原材料(16，17)的合成材料制成的异型件(2)表面的泡沫塑料(7，8)的绒屑(10，11)相连，可以制得强度更高或具有美丽外观的异型件，因此在这种异型件的生产中，尽管施加了覆盖层，有可能在整个异型件中发生高的缓冲扩散，而且不需使用单独的粘合层来固定覆盖层。
然而，使异型件(2)的绒屑(10，11)具有不同硬度，如坚硬或较硬也是有利的，因为尤其在把不同的硬绒屑以合适量加到异型件中时，这种异型件的强度性能可有很大改变。
使用冷和/或热模塑泡沫的废料和/或软泡沫废料，特别是聚氨酯是有利的，因为这样可以以混合形式重新使用各种不同材料。
由于使用了带有覆盖层，特别是织物或箔片的软泡沫废料，或聚氨酯复合物废料等材料的绒屑，如果绒屑用织物和/或箔片覆盖，也可得到高弹性的异型件。
通过使用由软木和/或橡胶制成的绒屑(10，11)可以得到就其高度来说是牢固的异型件结构，或者由于将一部分上述绒屑加到各种软泡沫或较硬泡沫中，可以使异型件的硬度适合于各种使用目的，如车辆等中的噪音隔板或控制元件。
可以将热塑性废料和/或不同长度的天然和/或合成纤维以预定量加到绒屑(10，11)中。加入一小部分上述材料就能以简单方式改变异型件的比重，因此加入天然和/或合成纤维可以使异型件的不同区域达到更好的连接，因为这些纤维可用作一种张力带，以及用于在异型件中进一步相分离的区域的大面积连接部分。
通过如下实施方案可使异型件的强度适应各种座件在异型件(2)的内部和/或表面，增强材料排列或包埋于绒屑(10，11)或填充材料中，这些增强材料如合成材料或天然材料，特别是金属、石墨和玻璃等的薄板、薄片、格状物、网状物、织物。
此外，本发明包括如下一种生产异型件的方法把预定尺寸范围和/或不同硬度的再循环塑料的绒屑以预定的混合比率混合，然后将泡沫塑料的绒屑和一种合成材料的液态原材料混合，使其表面被覆盖，然后将其送入模具使其粘结成泡孔结构，以生产异型件。
本方法的特征在于在预定压力下将和原材料(16，17)混合的、具有预定数量或质量的合成材料的绒屑(10，11)和/或填充材料吹入模腔(28)中，该模腔四周密封，只留有供气体介质流出的通气孔(37)，而所述模腔被绒屑(10，11)和/或填充材料填满，通过加压和/或通入水蒸汽，使原材料(16，17)发生反应，生成泡沫塑料，必要时经干燥，异型件(2)便可从模腔(28)中取出。该方法是有利的，因为当将生产异型件的材料，特别是不同塑料的绒屑或填充材料导入封闭腔时，由于靠空气流导入，它能导致均匀的压缩填充，因而使由空气流导入的材料均匀密实地埋入模腔。因此，异型件在其整个横截面上具有均匀的密度。因此，用密度近似相同的等量绒屑或填充材料填充具有不同立体形状或不同厚度、宽度和长度的模腔也是可能的。因此可获得在整个横截面上都具有近似相同的性能，隔音性能或强度值的异型件。而直到现在，当把绒屑和填充材料置入或倾入开放模具中制备的异型件不具备上述性质，因为它导致绒屑和填充材料的不均匀移动。
然而该方法还可由如下加工步骤而实现从中间储料罐(20)送入称量装置(21)的混合物量仅比待送入模具(29)以生产异型件的数量高3-15%，优选5-10%，通过用称量装置(21)控制使数量与填充重量准确相对应的混合物由输送设备(19)输送到输送设备(24)。其中可以生产密度受到严格限制的异型件。
当模腔(28)被绒屑(10，11)和/或填充材料充满后，模腔的体积在其部分区域减小，然后原材料(16，17)发生反应。这就进一步使得不用后续热形变或其它加压或加热处理生产异型件成为可能。这种异型件，从其横截面上看，是由具有不同密实度或强度区域的相同基材制得的。因此，当在导入过程中吹入绒屑和填充材料不能再提高其密度时，可通过压缩松散的或未连接的绒屑或填充材料而达到较高比重。如果需要，还可在异型件的整个立体形状上得到这种较高比重。由于将单个绒屑和填料夹持在一起，或使其相互连接的泡孔结构仅在压缩成型的最后阶段产生，因此这种压缩对绒屑和填充材料的连接结构不会有不利影响。因此，用这种方法可生产出含有紧密相连，并能承受更大应力的绒屑的异型件。
通过使模腔(28)在异型件较紧密的区域的体积大于具有较低密度的区域，异型件的单个区域的密度、比重或强度可仅用简单方法控制，即在导入绒屑或填充材料时增加体积。因此，可通过在模腔中安放许多可动制模表面而快速方便地生产不同形状的异型件。
绒屑(10，11)和填充材料的混合物通过鼓风输送机(26)送入模腔(28)中，从而使模腔均匀密实地充满模腔。
根据需要，将从容器(3，4)取出的绒屑(10，11)或填充材料适当减少尺寸后供入称量罐(12)中，并根据预期混合比率从容器(3，4)中取出适量不同绒屑(10，11)然后将绒屑(10，11)和/或填充材料的混合物输送到混合装置(15)，在混合装置中该混合物和储存在接收罐(5)中液体和/或粉末状原材料(16，17)混合，随后，通过控制系统(14)将预定数量的绒屑(10，11)和/或填充材料供入中间储料罐(20)中，然后将预定数量的绒屑(10，11)和/或填充材料通过输送机(19)输送到接收料斗(25)或鼓风输送机(26)的入口，并由鼓风输送机吹入模腔(28)。上述方法具有如下优点可以用简单方法获得绒屑和填充材料的混合物，而且由于准确决定了填充到模腔中的量，可在填充过程中达到期望的均匀厚度和/或密度。
使用鼓风机(26)来输送绒屑(10，11)和/或填充材料的气体，特别是空气，是通过模具(29)的制模表面(33-36和46)上的通气孔(37)排出模腔。因此用来运输填充材料的气体或空气的合适流速可简单地预先设置，由此也可设置填充程度或漂浮状态(其中绒屑或填充材料夹持在气体或空气中)。
通过通气孔(37)排气将模腔(28)充满后，供入反应剂(特别是蒸汽)以固化原材料(16，17)，从而防止了反应过程中通气孔的堵塞。如果需要，还可在填充过程中填入部分原材料，从而使通气孔通进行迅速自清除。
在将绒屑(10，11)和/或填充材料导入模腔(28)之前，将增强材料插入或配置在制模表面(33～36和46)或模腔(28)内，且在异型件(2)的绒屑(10，11)加入后，但在原材料(16，17)完全反应之前，将增强材料的夹持件移出模腔(28)。按如上步骤进行也是很有利的，因为这样可将异型件的维修及生产成本达到最低。
此外，本发明还包括如下一套生产异型件的装置该装置带有几个用来储存塑料泡沫料块或绒屑的接收罐，在接受罐下面安装了一个和称量罐相连的减小装置，称量罐的出口接混合装置，来自原材料的接收罐的管子也接到这里。
上一装置的特征是在混合装置(15)下面接有中间储料罐(20)，中间储料罐配有称量装置(21)，称量装置通过输送机(24)如鼓风输送机或螺旋输送机与鼓风输送机(26)的进口或接收料斗(25)相连，而输送机(26)有时与可和模腔(28)相联合的供料管(45)相连。该装置具有如下优点不同部分的不同绒屑的混合在同一操作步骤中发生，而不是和原料混合物混合;而且省去了中间储料和半成品的生产。因为异型件的装料量可在导入模腔前确定，因此很容易预先设置上述异型件的密度。然后在导入覆盖有绒屑或原材料的绒屑或原材料之间，可通过鼓风输送机使模腔关闭。这样就使绒屑或原材料在整个横截面上紧密而有规则地导入并嵌入模腔。
设计具有如下特征的装置是有可能的从中间储料罐(20)进入到称量装置(21)的混合物量仅比等送入模具(29)的混合物量稍高一点，优选高5～10%，而与称量装置(21)相连的输送机(19)将混合物输送到输送机(24)直到达到填充重量，这个过程由称量装置(21)控制。由于中间储料罐补偿了运输过程中可能发生的重量差异，因此能够保证在异型件生产过程中总有足量的混合物被输送装置输送。
通过具有如下特征的模具模腔(28)的制模表面(33-36和46)的通气孔(37)可以交替地和周围空气、真空泵(49)或供入反应剂的进料器(40)相连，反应剂如蒸气，尤其是温度在160℃～180℃的干燥蒸汽;并选择使用用于排出输送气，特别是鼓风输送机的空气的通气孔，即使在原材料通过通气孔时，该孔能保持通畅或迅速清除。此外，该通气孔可用来确定覆盖层或增强材料或插入件在制模表面区域的位置。
最后，利用具有如下特征的装置在模具(29)的制模表面(33-36和46)的附近将增强材料配置在模腔(28)中，该增强材料可调夹持件，有可能在初始材料制成的泡沫塑料的单个绒屑发生交联或连接之前，在异型件紧密相邻的横截区域获得不同密度。
下面，仅通过附图对本发明作进一步的详细解释，其中
图1表示用于生产本发明异型件的整套装备简化示意图。
图2表示用于生产异型件的模具的简化示意图。
图3表示沿图2中Ⅲ-Ⅲ截面的图2模具的正视图、并简化表示将一个覆盖层导入模具，内腔部分地填充着合成材料的绒屑。
图4表示带有调整异型件预压的成形表面的图2或图3的模具的简化剖面侧视图。
图5表示进一步带有调整异型件预压的模制表面的、图2-图4的模具的简化剖面正视图。
图6表示液态合成材料反应后在图2-5的模具中的最后预压异型件的简化示意图。
图7表示用于本发明异型件的另一模具的简化剖面侧视图。
图8表示图7的模具，其中泡沫塑料绒屑在不同区域压缩程度不同。
图9表示图7和图8的本发明异型件的简化示意图。
图1表示生产异型件2的整套装置1。该装置包括用于泡沫塑料7，8(优选再循环泡沫塑料废料)的不同块料6的容器3、4和接收罐5。
盛在每个容器3、4中的块料6可由不同的固化泡沫塑料或有无涂层或覆盖层的泡沫塑料等组成。所用材料优选单独或以任何预置比率使用软泡沫聚氨酯(PUR)废料，冷和/或热模塑聚氨酯泡沫废料，有涂层或织物底和/或箔片底的软泡沫聚氨酯废料，含聚氨酯复合泡沫废料，也可以是橡胶或软木制成的颗粒。此外，把热塑性废料和/或天然的和/或合成的不同长度的纤维加到上述材料中来生产异型件2也是可能的。如果使用废泡沫塑料，它可来源于生产废料，或块料6，也可以是用过的、分散的合成材料泡沫块。当然，减小初始材料的泡沫塑料到合适的颗粒或绒屑尺寸，即减小专为这种用途而生产的泡沫塑料到合适的颗粒或绒屑尺寸也是可能的。
当然将较大块料供入容器3、4也是可能的。例如切割汽车工业中使用的座垫、matresses，噪音减振元件，或控制板元件，以使待循环使用的合成材料或泡沫塑料7，8的这些块料在贮于容器3、4之前被撕裂、切割或用其它方法减小至3mm-20mm，优选5mm-10mm的预定颗粒尺寸。
总之，块料6在被贮入容器3，4之前，通过减小装置9，例如梢料机器，切割机或破碎机或粉碎机或类似的机器，使尺寸减小到所需的颗粒或绒屑尺寸，以便各种塑料或泡沫塑料7，8的绒屑10，11能送到容器3，4之中。然而，如果不使用绒屑而将各种尺寸的块料6置于容器3、4中，则可如图所示在容器3，4的下游装上一个梢料机器或切割机或破碎机或类似的机器。接着用气动输送装置将一部分绒屑10，11以各自相应的混合比率从容器3，4输送到称量罐12。绒屑10，11各自的量可通过控制阀13来控制，而控制阀13又是通过中央控制系统14来监测和启动。
如果需要，可以将废料，或新材料或其它材料的绒屑10，11的预混料装入另外的各自的容器3，4中(图中并未画出)，接着通过气动输送装置在混合器15里进行混合。例如用旋转混合器，在混合器里预混料与液态原材料16或17如多元醇和异氰酸酯混合，液体原材料的供入量由控制阀18来调节，而控制阀18由中央控制系统控制。
如果从接收罐5提供的原材料16，17，在混合装置15里与绒屑10，11充分混合，或混合到这些绒屑10，11的整个表面基本上被这种液态原材料连结覆盖，就将被合成材料或泡沫塑料的液态原材料所覆盖的绒屑10，11借助于输送器19(如用一个鼓风机或一个旋转输送设备)送到中间储料罐20。中间储料罐20可以做成象称量罐12的容器，这就是说，为了测定重量大小，中间储料罐20可与一个测量装置相连，而这个测量装置往往又与中央控制系统14相连，在中间储料罐的下游装有称量装置21。混合装置15的输送机19，如图所示，可以包括进给螺杆或重力运输机，如制动器23，制动器23可通过装在混合装置15出口的调节装置22调节，从而将与原材料16，17混合的绒屑10，11送入中间储料罐20中。
用这种装置，装在中间储料器20里的混合料的数量，最好是能生产出最大的异型件。同时，任何多倍于此量的料也可以贮存在中间储料罐20里。
通过调节装置22调节相应的输送机19，或制动器23，可以将预定量的与原材料16，17混合的绒屑10，11从中间储料罐20供入其下游的称量装置21中，该量一般比待生产的成品异型件的重量高3%～15%，优选5%～10%。从中间储料罐20供入称量装置21的混合物量也被图示的测量装置监控，该测量装置传送数据给中央控制系统14，当预先设置的量达到后，从中间储料罐20输出的料被截断。
例如通过气动活塞压缩机或电动步进马达或类似的装置，可以使称量装置21里的物料经过控制系统14的相应控制而驱动制动器23而接近调节驱动器22，考虑到涂覆有原材料16、17的绒屑10，11的混合物的重量的减小(通过输送而在称量装置21中减少并由测量装置监测)，用装在上述称量装置下面的输送机24对它的输送要持续到将生产异型件所需的预定量相对应的混合物量由称量装置21取出。
位于下游的输送机24将由原材料16，17形成的绒屑10，11的混合物输送到位于其下游的鼓风输送机26上的料斗25中。该输送机可以是旋转输送机或鼓风输送机。鼓风输送机26上的驱动器27也由控制系统14控制。
在另一个位于鼓风输送机26下游且由控制系统14启动的制动器23，或者一个与制动器23相连的调节驱动器22开启后，绒屑10，11和原材料16，17的混合物才被吹入包括下模件30和上模件31的模具29的模腔28里。
覆盖着液态原材料的绒屑(10，11)的供入也可由控制阀32(如制动器23)来控制，该阀也可被控制系统14以与鼓风输送机26同样的方式控制。
在所有或部分单个制模表面33-36中可配置进气开孔或通气孔37，至少在进口孔对面的制模表面36上开孔，该进口孔使模腔28与周围空气相通，或如图所示与排气管38相通。
进料管40也可通过控制阀39而连于排气管38，而控制阀39由控制系统14启动，水蒸汽，优选温度在160℃～180℃之间的干燥蒸汽，或其它加热交换器41或蒸汽状态的反应剂通过进料器而进入排气管38。这种情况在排气管38被截止阀(42)关闭时发生。截止阀由控制系统14启动，随后，反应剂或蒸汽由进料器40导入截止阀42和模腔28之间，在模腔28内流过后，可通过未关闭的通气孔37排出。不仅在绒屑10，11如箭头43所示导入模腔充模期间，通过通气孔37进入模腔的空气可从通气孔排出，而且水蒸汽也能如箭头44所示导入模腔28并且从模腔排出。
图2至图6为模具29的简化示意图，但其比例被放大。
从图中可以看出，绒屑10，11可由供料管45导入模腔28，此时，在平行于制模表面34和46的侧壁上开有通气孔37，以便使与绒屑10，11的混合物一起进入的空气能通过通气孔37流出或流进图1所示的排气管。
从图3可以更好地看出，绒屑10，11被箭头43所示的空气流推进模腔28中，而且如图所示沉积在模腔里或制模表面34至36和46上。从图中还可以进一步看出，各绒屑10，11被还是液体的原材料16，17的混合物的环绕涂层47所覆盖。
一般来说，待生产的异型件2体积的70%～90%，优选85%是来自原材料16，17的泡沫塑料的绒屑10，11。异型件2的重量的10%～20%是初始材料或原材料16，17的泡沫塑料。泡沫塑料7，8的绒屑10，11的比重一般在20kg/m3～250kg/m3之间，优选在50kg/m3～150kg/m3之间。由原材料16，17生产的泡沫塑料的比重在800kg/m3～1200kg/m3之间，根据这一点，泡沫塑料最好是半刚性或半硬的。
此外，从图3也可看出，在将绒屑10，11导入例如制模表面33，即模具29的底面上时，一个覆盖层48(如天然或合成纤维的棉胎，编织物，纤维织物，格状物，网状物)优选被插入该制模表面的加厚部分。
在这种情况下，当通气孔37在单个制模表面33～36和46分别启动时，也可通过使用单独受控制系统控制的真空泵(49)和闸门(50)而使用通气孔37，以使覆盖层48紧贴在模具底面。图1也显示了与排气管38相连的真空泵49。
特别地，如果覆盖层48可渗透空气，部分输入的空气可同时被真空泵49抽走，或如箭头43所指，通过其余的通气孔37排出模腔28。
当模腔28从后到前均匀填充绒屑10，11时，鼓风输送机26关闭，并且供料管45也借助于制动器23关闭，如果需要，模具29的鼓风输送机26也可以断开，特别在该模具被装配在回转机构或不同工作状态下负荷不同的输送机的情况下。
用本方法制造异型件2，模腔28的体积比一般比成品异型件2的体积大约10%～50%，优选20%～30%。异型件2的整体预压以下面的方式进行根据待生产的各种异型件而将制模表面33～36和46移到与其初始位置不同的位置，或者单独移动不同的制模表面33-36和46，或者移动所有制模表面。
因此，制模表面33～36和46可由几个部分组成。在图3～图6这个具体的示例中，仅制模表面33，35和36被设计成几个部分。
如上所说，制模表面33由环绕模环51和可调中心部件52组成，如图所示，部件52由调节驱动器53，例如气动装置或液压装置驱动，如图所示驱动器可由模具框架54支撑，通过控制系统14启动或者其动力源如压缩机的压缩空气，液压机的液压启动。同样，制模表面35也由环绕模环51和中心部件52组成，中心部件52可用同样方式，即由如图所示的调节驱动器53调节，而模环51可按与制模表面33的模环51相同的方式支撑于模具框架54上。另一方面，制模表面46为一整片。制模表面34也由中心部件55和两个横向部件56和57组成(从图6可更清楚地看出)，横向部件固定在模具框架54上，而从图3可以看出中心部件相对于其它模具部件来说可由调节驱动器58调节。
从图3～图5的加工过程可明显看出，带有调节驱动器59的制模表面46从图5虚线所画的位置(此位置对应图3的位置)被压缩到实线位置。两相对制模表面46之间的距离60准确对应于与其平行的制模表面33的中心部件52的宽度61。
分布在模腔2中且还涂覆有液态塑料层的绒屑10，11或颗粒的不同压缩率或不同程度的压缩通过调节初始宽度62和距离60之间的比率而实现。
如图4所示，在压缩过程之后，通过调节驱动器58将制模表面34的中心部件55从图4所示的虚线位置和图3所示的实线位置移到图4所示的压缩位置。同时，在将供料管45从鼓风输送机26适当断开后，等同于制模表面34的制模表面36或中心部件55可从图3所示的实线位置调节到图4实线所示的压缩位置。通过这些中心部件55相对于与其共同移动的制模表面46的位移，异型件2的长度63此时减小到制模表面33和35的中心部件52的预定长度。由于制模表面34和36之间的模腔28的初始长度64和最终长度63之间的差异，异型件2也具有了进一步的压缩系数。
最后从表6可看出，可通过同时驱动制模表面33和35的中心部件而进一步压缩未固化的异型件，即压缩带有涂盖层47仍可相对运动的绒屑10，11而使模腔28由初始高度65达到高度66。
通过这种最终调节加工而完成制品的特定压缩过程。初始体积通过单个制模表面部件或中心部件52，55和制模表面46的调节而减小了所希望的程度，约10-50%。
因此，应注意的是异型件2的平均重量在20kg至300kg之间。对它的调节可通过调节驱动器来实现，而调节驱动器可以是如上所述的液压或气动泵。单个制模表面或制模表面部件如中心部件52或55及制模表面46的移动顺序仅在图3-6的实例中得到解释。各个制模表面或其中心部件或其它异型部件的连续移动，可根据制品或在各异型件2中要求的最终硬度等而不同地设置。单个制模表面或制模表面部件或其中心部件的升高或调节路径可以取为不同大小，以使异型件2在不同立体方向上达到不同压缩值，如在垂直方向体积仅压缩15%，而在部件的轴向体积压缩30%，或在宽度方向体积减少约35%。
在对制品进行特定预压缩之后，原来只沿制模表面33的初始长度64和初始宽度62的一部分延伸的覆盖层48此时已覆盖了异型件2的整个表面，这一点可从图6看出。
此后，如已在图1中所述，通过通气孔37或特别为此目的而设的开孔将反应流体，如温度为160℃-180℃的蒸汽，尤其是干燥蒸汽导入模腔28中。这些反应流体，特别是蒸汽或溶剂引起液态覆盖层47或合成材料的反应，而这种液态原材料因产生适当气体且在单个绒屑10，11之间形成开孔和/或半开孔和/或闭孔的泡孔结构而发泡(如图6所示)。
这样，最初松散的绒屑10，11聚集成软的、中等的或硬的泡孔结构，其预期强度取决于所用原材料，从而得到具有预期厚度和硬度的增强异型件2。
覆盖层47反应并且在异型件2中形成相应的泡孔结构之后，可将模具29置于干燥状态，尤其在用回转机构使模具沿环形模具路径移动时，干燥热空气通过通气孔37导入，从而使异型件在反应之后干燥。
异型件2充分干燥后，关闭相应的供入热空气的开孔，打开模具，取出异型件2。
当然，在本发明范围内，还可以手动、半自动或全自动执行单个加工步骤，或通过使用控制系统14的全面控制系统半自动或自动地控制这些步骤。
代替包括几个部分的制模表面33-36和46，可以使用带有许多单个模孔的制模表面，以使模具能迅速适于生产不同异型件。以全自动方式生产各种制品时可以通过适当控制程序使制模表面或模腔28及后续各个压缩工序预先程序化。
因此，制模表面33或35的中心部件52还可以在面向模腔28的一面呈现任何立体形状。如果这样不利于预压缩，还可以首先使用表面平整的中心部件52来预压绒屑10，11，在反应过程或覆盖层47或合成材料的反应开始之前用具有特定立体形状的中心部件52代替表面平整的中心部件52，以使生产过程中异型件2发生所需的立体变形。短时的开通和关闭也可用来将覆盖层直接施于异型件2的一个或几个表面上，这样，如图所示异型件2的一个或几个表面上直接被覆盖层48覆盖。
根据所采用的一般可调至柔软、适中或坚硬的聚氨酯，聚醚或聚酯泡沫的原材料16，17，形成了封装或开放的泡孔结构，该结构中嵌入了单个绒屑10，11。
这一方法的优点尤其在于由于绒屑10，11被空气流带入封闭的模腔28中，而空气均匀流出模腔，从而使模腔28达到均匀完全的填充，由此排除了在重量负荷下可变形的弹性绒屑10，11的过紧堆积。因空气流按箭头43所示不断流过，而且在切断空气流之后覆盖层47的原材料相互间松散相连，因而在模腔28的填充过程中绒屑总是保持平衡，因此也可以在高度重复的系列生产中生产异型件2，该异型件2的整个横截面上平均比重相同，而且绒屑10，11，尤其是比重或涂层不同的各种再循环材料的分布均匀。
基于来自容器3，4的绒屑10，11的混合物和模腔28的填充重量(可在中间储料罐中预先确定)，可以预先选择所需的基本密度，因此，如果需要，该基本密度又可受空气流或空气流在模腔28中产生的空气压力的影响。当模腔28中绒屑10，11的填充量增加时，压力对流过的空气产生更大阻力，根据输送空气所选定的压力大小可使松散地位于模腔28或预制空部件中的绒屑10，11产生相等密度。
此外，图7-9表示的是模腔28还可用来生产如图9所示的具有立体曲线的异型件2。
从图9中的异型件2还可看出，该异型件还可带有加深的凹口71，72。
如所用的模具所示，基于制模表面35的中心部件52的移动而对异型件2整体预压可同时增加带有凹口71，72的异型件2的横截区域的密度。
上述过程按如下方法进行在制模表面35中，如沿着导向杆73，通过调节驱动器74(如由流体驱动的活塞或缸)，将可调制模插头75，76由图7实线所示的设置驱动器77，78移到图8实线所示的位置。
这样，正如从图7和图8所示的绒屑10，11的不同密度所看到的，在吹入覆盖有原材料16，17的绒屑10，11的同时，模腔28扩大了，且在整个模腔内填充密度相同。
为了在异型件2的区域79，80得到更高密度的绒屑10，11，同时在其间的原材料达到较高密度的泡沫结构，除了用调节驱动器53调节制模表面35的中心部件52以完成绒屑10，11的整体预压或单独预压外，还可通过设置驱动器77，78将制模插头75和/或76从图7实线所示的模腔28中的静止位置或填充位置调节到图7虚线所示和图8实线所示的压缩位置。
如图8所示，对应于各个插入深度81或82，在模腔28的区域79，80的密度因绒屑10，11较紧密而增加，在基于较高密度的液态原材料16，17的后续反应期间，该插入深度导致在异型件2出现增强区域。
这样具有如下优点在该区域可配置紧固件，通过紧固件可将在车辆中用作隔音垫或内衬的异型件2固定于车身上。
还可通过压缩而得到基于冲压而在其整体上具有较高硬度或强度的异型件2。
当然，如果在具有凹口71和72的区域异型件2不要求更大密度，还可以将制模插头75，76在吹入绒屑10，11之前移到图7虚线所示的位置。这样就得到了具有凹口71，72的异型件2，但该异型件2在其整个横截面上具有相同平均密度。
可按如下方法找出或比较相同的平均密度图9所示的横截片83的重量由厚度84决定，其值由体积和现有重量计算出来，该体积为横截片83在预定参考比重下的体积。
然后，测定优选具有同一厚度84的另一横截片85的重量，并从所得数据也可确定用于计算参考比重的体积。由这种方法确定的体积值对应一个相同的参考比重，而该参考比重又反过来对应一个给定参考体积，如果对应参考体积所得的比重或密度相同，或相互间偏差不大于＋/-15%，优先＋/-7.5%，则得到相同平均密度和/或比重。
因此，可以认为比重的差异指在将绒屑10，11吹入模腔28，由此使充满相同密度绒屑10，11的模腔28在抽回制模制插头75，76或制模表面33-36和46后得到更大体积的过程中比重的比率。
如图6所示，异型件2的区域79和80中的较高程度压缩只有通过精密的体积减小过程对最初导入的密度相同的绒屑10，11进行部分压缩而达到，当然，体积的减小也会使比重增大。当然，在另一实施例方案中，不仅可在制模表面35方向上，还可在其它制模表面33，34，36和46方向上进行预压缩。同样，还可额外将任何类型和外形的可调制模插头75和76装配在其他制模表面33，34或36和46上。
为了更好地排列，必须注意如下一点各如图所示的实施方案及所述组合特征本身就能解决本发明。此外，可以任何组合方式相结合的单个实施方案的单个特征也达到了本发明的目的。
为了更好地理解该方法的效果及异型件2的结构，绒屑10，11的单层、及覆盖层，绒屑本身或异型件2被不成比例地放大和变形，或放得较大。上述放大方式也用于生产异型件的装置和模具，其中大部分以简化方式图示。
作为模具29的制模材料，可以使用环氧树脂或resin-fed的金属合金，如铸铝，轧铝或铝板，以及不锈钢或铁板。
最后，必须指出，在按上述加工方法由再循环材料生产异型件2的优点是当原材料16，17通过热蒸汽或热空气而发生硬化或反应时，脏的废旧再循环材料被高温消毒，因此除去了不希望有的真菌，细菌等。
具体而言，示于图1;2-6;7;8;9的单个实施方案可构成本发明的解决方法。相关的要求和解决办法可从对这些图的详细说明得知。
权利要求
1.通过初始材料制成的塑料泡沫(尤其是软塑料泡沫)的泡孔结构连接塑料泡沫绒屑制造的异型件，根据需要可在其表面施加至少一层覆盖层，其特征在于不同横截片(83，85)的平均比重适合任何应用的技术要求。
2.通过初始材料制成的塑料泡沫(尤其是软塑料泡沫)的泡孔结构连接塑料泡沫绒屑制造的异型件，根据需要可以在其表面施加至少一层覆盖层，其特征在于异型件(2)的不同横截片(83，85)的预定体积部分(指起始体积)的平均比重相同，即不同体积部分的密度仅因各横截片(83，85)的预定压缩的压缩系数不同而不同。
3.根据权利要求1或2的异型件，其特征在于不同横截片(83，85)的平均比重优选为25kg/m3到1000kg/m3。
4.根据权利要求1或3的异型件，其特征在于不同横截片(83，85)的平均比重相同。
5.根据权利要求1或3中一项或多项的异型件，其特征在于不同横截片(83，85)的平均比重不同。
6.根据权利要求2的异型体，其特征在于预定部分的体积是异型件(2)总体积的一小部分，优选小于异型件体积的10-6。
7.根据权利要求1-6中一项或多项的异型件，其特征在于异型件(2)的相同体积横截片(83，85)具有较多数量和/或较大重量的彼此相邻的绒屑(10，11)。
8.根据权利要求1-7中一项或多项的异型件，其特征在于不同密度横截片(83，85)的相邻区域(79，80)具有不同的初始体积(如不同初始厚度)，而且体积较大或体积相同而密度较大的区域(79，80)具有较大的初始体积(如较大的初始厚度)。
9.根据权利要求1-8中一项或多项的异型件，其特征在于异型件(2)为一个整体。
10.根据权利要求1-9中一项或多项的异型件，其特征在于横截片(83，85)的紧密相邻区域(79，80)，在相同厚度具有不同的密度。
11.根据权利要求1-10中一项或多项的异型件，其特征在于异型体(2)体积的70%-90%，优选85%，是塑料泡沫(7，8)的绒屑(10，11)。
12.根据权利要求1-11中一项或多项的异型件，其特征在于塑料泡沫(7，8)的绒屑(10，11)，尤其是用过的或再循环使用的材料的绒屑(10，11)的比重为20kg/m3～250kg/m3，优选50kg/m3～150kg/m3。
13.根据权利要求1-12中一项或多项的异型件，其特征在于异型件(2)重量的10%～20%是由初始材料的合成材料，尤其是塑料泡沫(7，8)所组成。
14.根据权利要求1-13中一项或多项的异型件，其特征在于由初始材料制成的塑料的比重在800kg/m3～1200kg/m3之间。
15.根据权利要求1-14中一项或多项的异型件，其特征在于初始材料由聚氨酯，尤其是聚氨酯泡沫组成。
16.根据权利要求1-15中一项或多项的异型件，其特征在于初始材料由一种软泡沫，尤其是一种热模塑泡沫组成。
17.根据权利要求1-16中一项或多项的异型件，其特征在于塑料泡沫(7，8)的绒屑(10，11)通过初始材料的泡孔结构相连接。
18.根据权利要求1-17中一项或多项的异型件，其特征在于塑料泡沫(7，8)的绒屑(10，11)以弹性压缩状态包埋在塑料泡沫(7，8)的泡孔结构中，该状态和绒屑的自由膨胀泡沫的体积相比，具有较小的体积。
19.根据权利要求1-18中一项或多项的异型件，其特征在于在较紧密的区域(79，80)，原材料(16，17)或初始材料的体积相应大于邻近的不太紧密的区域。
20.根据权利要求1-19中一项或多项的异型件，其特征在于塑料泡沫(7，8)的绒屑(10，11)具有颗粒或絮片形状，尺寸在2mm～20mm之间，优选在5mm～10mm之间。
21.根据权利要求1-20中一项或多项的异型件，其特征在于塑料泡沫(7，8)的绒屑(10，11)以可预定的立体形状夹持或包埋在由原材料(16，17)所制成的合成材料的泡孔结构中。
22.根据权利要求1-21中一项或多项的异型件，其特征在于覆盖层(48)通过成型冲压而与由原材料(16，17)的合成材料制成的异型件(2)表面的塑料泡沫(7，8)的绒屑(10，11)相连。
23.根据权利要求1-22中一项或多项的异型件，其特征在于异型件(2)的绒屑(10，11)具有不同的硬度，如坚硬或较硬。
24.根据权利要求1-23中一项或多项的异型件，其特征在于绒屑(10，11)由冷和/或热模塑泡沫的废料和/或软泡沫废料，特别是聚氨酯组成。
25.根据权利要求1-24中一项或多项的异型件，其特征在于绒屑(10，11)由带有覆盖层，特别是织物或箔片的软泡沫废料，或者由聚氨酯复合物的废料形成。
26.根据权利要求1-25中一项或多项的异型件，其特征在于绒屑(10，11)由软木和/或橡胶制成。
27.根据权利要求1-26中一项或多项的异型件，其特征在于将热塑性废料和/或不同长度的天然和/或合成纤维以预定量加入到绒屑(10，11)中。
28.根据权利要求1-27中一项或多项的异型件，其特征在于在异型件(2)的内部和/或表面，增强材料排列或包埋在绒屑(10，11)或填充材料中，这些增强材料如合成材料或天然材料，特别是金属，石墨和玻璃等等的薄板、薄片、格状物、网状物、织物。
29.用泡沫塑料，尤其是再循环塑料泡沫的绒屑制备异型件的方法，该方法是把预定尺寸范围和/或不同硬度的再循环塑料的绒屑以预定的混合比率混合，然后将塑料泡沫的绒屑和一种合成材料的液态原材料混合，使其表面被覆盖，然后将其送入模具使其粘结成特别用于生产根据权利要求1-27之一异型件的连续泡孔结构，该方法的特征在于，在预定压力下将和原材料(16，17)混合的，具有预定数量或质量的合成材料的绒屑(10，11)和/或填充材料吹入模腔(28)中，该模腔四周密封，只留有供气体介质流出的通气孔(37)，而所述模腔被绒屑(10，11)和/或填充材料填满，通过加压和/或升温和/或通入水蒸汽，使原材料(16，17)发生反应，生成塑料泡沫，必要时经过干燥，异型件(2)便可以从模腔(28)中取出。
30.用泡沫塑料，尤其是再循环塑料泡沫的绒屑制备异型件的方法，该方法是把预定尺寸范围和/或不同硬度的再循环塑料的绒屑以预定的混合比率混合，然后将塑料泡沫的绒屑和一种塑料的液态原材料混合，使绒屑表面涂覆液态原材料，然后将其送入模具使其粘结成连续的泡孔结构，该方法的特征在于，从中间储料罐(20)送入称量装置(21)的混合物量仅比待送入模具(29)以生产异型件的数量高3～15%，优选5～10%，通过用称量装置(21)控制使数量与填充重量准确相对应的混合物由输送设备(19)输送到输送设备(24)。
31.根据权利要求29和30的方法，其特征在于当模腔(28)被绒屑(10，11)和/或填充材料充满后，模腔的体积在其部分区域减小，然后原材料(16，17)发生反应。
32.根据权利要求29-31中一项或多项的方法，其特征在于，对于异型件中较紧密的区域(79，80)，模腔(28)的体积大于具有较低密度的区域。
33.根据权利要求29-32中一项或多项的方法，其特征在于绒屑(10，11)和填充材料的混合物通过鼓风输送机(26)送入模腔(28)中。
34.根据权利要求29-33中一项或多项的方法，其特征在于根据需要，将从容器(3，4)取出的绒屑(10，11)或填充材料适当减少尺寸后供入称量罐(12)中，并根据预期混合比率从容器(3，4)中取出适量不同绒屑(10，11)然后将绒屑(10，11)和/或填充材料的混合物输送到混合装置(15)，在混合装置中该混合物和储存在接收罐(5)中的液体和/或粉末状原材料(16，17)混合，随后，通过控制系统(14)将预定数量的绒屑(10，11)和/或填充材料供入中间储料罐(20)中，然后将预定数量的绒屑(10，11)和/或填充材料通过输送机(19)输送到接收料斗(25)或鼓风输送机(26)的入口，并由鼓风输送机吹入模腔(28)。
35.根据权利要求29-34中一项或多项的方法，其特征在于鼓风输送机(26)用来输送绒屑(10，11)和/或填充材料的气体，特别是空气，是通过模具(29)的制模表面(33～36和46)上的通气孔(37)排出模腔。
36.根据权利要求29-35中一项或多项的方法，其特征在于通过通气孔(37)排气将模腔(28)充满后，供入反应剂，特别是蒸汽以固化原材料(16，17)。
37.根据权利要求29-36中一项或多项的方法，其特征在于在将绒屑(10，11)和/或填充材料导入模腔(28)之前，将增强材料插入或配置在制模表面(33～36和46)或模腔(28)内，且在异型件(2)的绒屑(10，11)加入后，但在原材料(16，17)完全反应之前，将增强材料的夹持件移出模腔(28)。
38.用来生产异型件的装置，该装置带有几个用来储存塑料泡沫料块或绒屑的接收罐，在接受罐下面安装了一个和称量罐相连的减小装置，称量罐的出口接混合装置，来自原材料的接收罐的管子也接到这里，其特征在于在混合装置(15)下面接有中间储料罐(20)，中间储料罐配有称量装置(21)，称量装置通过输送机(24)如鼓风输送机或螺旋输送机与鼓风输送机(26)的进口或接收料斗(25)相连，而输送机(26)有时与可和模腔(28)相联合的供料管(45)相连。
39.根据权利要求38的装置，其特征在于从中间储料罐(20)进入到称量装置(21)的混合物量仅比待送入模具(29)的混合物量稍高一点，优选高5～10%，而与称量装置(21)相连的输送机(19)将混合物输送到输送机(24)直到达到填充重量，这个过程由称量装置(21)控制。
40.根据权利要求38或39的装置，其特征在于模腔(28)的制模表面(33-36和46)的通气孔(37)可以交替地和周围空气、真空泵(49)或供入反应剂的进料器(40)相连，反应剂如蒸气，尤其是温度在160℃～180℃的干燥蒸汽。
41.根据权利要求38-40中一项或多项的装置，其特征在于在模具(29)的制模表面(33-36和46)的附近将增强材料配置在模腔(28)中，该增强材料为可调夹持件。
全文摘要
本发明描述了一种用塑料泡沫绒屑制成的异型件(2)，绒屑通过用初始材料制成的塑料泡沫(尤其是软塑料泡沫)的泡孔结构连接起来。如果需要，可以在异型件表面施加至少一层覆盖层。不同横截片(83，85)的平均比重适应任何应用的技术要求。
文档编号B29C44/04GK1112053SQ9411985
公开日1995年11月22日 申请日期1994年11月29日 优先权日1993年11月29日
发明者E·博恩哈德, R·佛朗兹, S·翰斯-米切尔 申请人:C·A·格林尔和索恩有限公司