专利名称：具有抗粘连特性的冲压机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压片冲压机，其模压元件有一个由平的底面围绕的冲头。本发明尤其涉及用于生产开有凹窝的片材的冲压机。这时在一个大体积片材的顶面上压出一个凹窝，在后续的处理工序中可在此凹窝中填充其它材料。特别是，它可以被填满。
带凹窝的片材特别由与其它物质结合时具有活性的物质制造。常常是不同的物质最好在精确限定的顺序进入溶解的过程中显示出它们的活性，以便以溶解的形式相互作用。这种添加活性物质方法的常见应用领域是用机器洗碗盘。为了方便使用者对漂洗辅助剂，或者更具体地说，对洗涤、冲洗、清洁和辅助清洗剂进行分份，把它们按照机器容量确定的添加量压制成片材。
粉状的或者颗粒的、按所述的有效作用展开方式分开添加的活性剂，在这里被压制成在彼此分开的层。如果一个或者多个结合的活性剂最初表现为不适于压片的糊状或者液体，例如熔融形式的，这时在片剂的上表面形成的凹窝为一个适当的形式，用于构成容纳全部所希望的活性剂结合物质的片材。把液态的、熔融的、或者糊状的活性剂放到此凹窝中，并在填充后固化。
因为片材的表面不是平的而是具有构型的，因此对冲压机带来完全特殊的问题。由于相应的模压元件的不同表面几何形状，因此出现不同的压力和磨擦条件。受压制的材料粘附到模压元件上的倾向，取决于特定的表面压力和由表面几何形状决定的压力向量，所以模压元件外形的特定部分特别容易被粘上或者结块上。在复杂的冲压过程中，这种粘着导致片材表面相应部位的粗糙度上升，从而可导致物质比例的偏差并且可以导致片材破碎。如果片材在压片时破碎，则会显著地损害生产过程。
本发明的基本技术问题在于，如此地构成压片冲压机的成型模压元件，使其表面具有防止粘连或者至少具有减轻粘连的特点，并且如此地构成其表面，使得生产的片材有足够的机械稳定性。根据本发明，这个问题是这样解决的如此地制造本文开始所述的压片模具，使其平整的底面在压片的过程中是可变形的，而冲头是不可压缩的并且涂有至少减轻粘连的涂层。
如果没有对防碍生产的特定分布作出特别复杂的规定，则用于压片的多数为粉末或者细颗粒形的材料在填充压模时是大致均匀分布的。结果，在模压元件最高的位置会受到最大的压缩。尽管压片用的材料会通过沿载荷较低的应力区运动而避开最高压力峰值，但在具有最大外形高度的区域还是出现最高的单位压力。
如果模压元件由平面构成，例如由一个围绕椭球形的冲头的底面构成，那么最大的单位应力就在冲头上，并且预计出现在椭圆形的顶上。在顶部范围内，该区域对底面仅有非常小的倾角。这个倾角以一定的方式向着椭球体基底的方向加大，并且在与周围底面的过渡区域处最大。压力垂直作用在底面上，并且作用在椭球体顶部中点的面元上。随着与此中点面元的距离加大，压力对着斜度加大的倾斜面，从而压力分解成一个垂直于各面元的相应的还原力分量，和一个与此力垂直的力分量。这些横向力作用于准切线方向。垂直于法向力的分力是作用在冲头和压片材料之间交界面上的剪力和磨擦力的计量单位。此外，由于这个磨擦力，椭球形的冲头应当由非常硬的不可压缩的材料制造。在本发明的范围内，压模的冲头优选地具有半椭球形、截球形或者相似的几何形状。
压片材料在压模上的粘连由压片材料和冲压表面之间的单位载荷以及表面结构确定。如果压模或者说片模表面有减小磨擦、润滑式促进滑动的特征，就可以由此防止或者说至少减轻粘连倾向。
如前所述，压片力垂直于平的底面。因为平的底面是压模元件的外形中最低的高度，因此在此区域对压片材料的压缩最小。这导致在底面区域内受到的压强比向上拱起的冲头受到的压强小。因此底面的材料也必须是可压缩的，特别是由于压力分布几何结构只能得到法向力。
为了改善后面用到的凹窝填料的附着，可以在根据本发明的压片冲压机上附加其它元件。例如，通过在冲头上设有一个凹槽和一个从此凹槽凸出的盘，从而可以避免诸如凹窝填料附着不充分或者凹窝填料在机械载荷下脱落之类的问题。因此，优选的压片冲压机的特征在于，冲头有一个凹槽，其中填有一个从此凹槽中凸出的盘。
借助于从凹陷伸出的盘，在压缩预混合料的过程中在冲头压出的凹窝中压出另一个凹陷。在随后的填料过程中，特别是凹窝的填料过程中，这种“凹窝中的凹窝”能够明显地改善压片凹窝中的型芯的附着性。
在冲头中的凹陷以及装入在凹陷中的盘可以有不同的底面。例如，可以在冲头上形成矩形的或正方形的凹陷和填充盘。但是在本发明的范围内，凹陷优选地具有圆形的、椭圆形的、或者类似几何形态。
根据冲头的尺寸，冲头内凹陷的尺寸和凹陷中填充的盘的尺寸也可变化。优选的压片冲压机内的凹陷的深度为0.1到5mm、优选为0.2至3mm，特别是0.3至1.5mm。特别优选的，盘从凹陷中伸出至少0.1mm，优选至少伸出0.3mm。
在本发明的优选实施例中，压入凹陷中的盘由一种变形可回复的材料制造，其硬度为根据DIN53505中规定的40至99肖氏A极硬度，优选地为聚氨脂，例如特别是Vulkollan，或为PVC，例如特别是Mipolam。所提材料后文还要详述。
可选地，上述带有隆起形态的冲头也可以用一种材料形成，即，钻孔以及随后向盘中填料的工艺也可以由一种材料的相应成型工艺代替。后述的工序并不一定允许在冲头和由冲头伸出的盘所使用的材料之间存在区别。在这种区别不必要或者不被需要的情况下，用一种材料制造而不钻孔和填装盘显得更为经济。
尽管由粉末状物质或者细晶体构成的基层结构(structure of beds)相对于大面积或大体积来说是均匀的，但是在微观范围内却是完全不同的。通过这种微观上不同的密度情况，施加在底面材料上的均匀压力受到压片材料的不同阻力。这导致在微观范围内在表面上分隔开的各点上出现不同的单位压力。相应地，当底面元件为可压缩材料时，材料会出现非常细微的不同形变。这种现象在此被称作“挠曲(flexing)”，其可导致在材料表面出现不同的法向力和横向力，从而避免或者至少显著地减轻了材料对底面范围内的模压元件表面的粘连。
其模压元件设置成所述形式的压片冲压机具有以下优点防粘连的或者至少减轻粘连。用这样的冲压机可以获得更长的工作寿命和完美无缺的片材表面。
在一个实施例中，一种压片冲压机的模压元件的侧面不受底面的限制，而该底面被基本上均匀的、不可压缩的边沿衬条围绕。在该实施例中，排除了冲模内壁的压缩和形变对可压缩底面的影响。这里，边沿衬条的向外升高的倾斜具有以下优点在冲模中有规则地进行材料分布，以及可获得稳定的片材结构。
与压片冲压机的制造和冲压机稳定性有关的非常特别的优点在一个实施例中可以得到保证。在该实施例中，模压元件包括多个独立的零件。独立零件的尺寸和样式应当分别适应不同的材料和材料要求。例如，用不可压缩的材料制造外表面上具有至少能减低粘性的涂层的椭球形冲头，用柔性材料制造用作底面的片状元件(platelet)，以及用不可压缩的材料制造用作边沿衬条的环形元件。这构成了对设计单独元件时的有利限制，并且适合其不同的材料。
如上所述，冲头的涂层必须是硬的并且能够承受高的局部载荷，另一方面还必须具有减轻磨擦或润滑特性。对此，内含极细的PTFE颗粒(聚四氟乙烯)的含镍表面涂料被证实是非常适宜的。这些颗粒使涂层具有防粘连性和防材料磨损性。作为上述实施例的另一种可选形式，另一个实施例也被证明适合减轻粘连的涂层，其中用镍-磷合金代替底层涂料中的镍。
作为具有至少有减轻粘附作用的表面涂层、同时满足硬度和耐久性要求的另一个可选方式，含有金刚石颗粒的石墨涂层被证明是适合的。在这种情况下，冲头的表面用石墨层涂覆，石墨公知地具有润滑性或促进滑动特性，同时在这里还起到固定金刚石颗粒的粘合剂的作用，而金刚石颗粒给予表面所要求的硬度。对这些冲头表面涂层的研究表明，即使在使用很长的时间后也没有观察到材料发生粘连的情况。
由于在半椭圆体和塑料衬垫(insert)之间的交界线上可能出现粉末的结块，因此在把粉末混合物压制到片材内的过程中可能出现问题。这种结块导致沿凹窝边缘的剥落，特别是在压制有颜色的预混合物时会破坏片材的外观。另外，当使用上述材料时，在技术上难以实现复杂的冲头几何形状，例如，文字标记或者其它形状。
除了可涂有至少减轻粘连的涂层，冲头也可以整体用减轻粘连的材料制造。塑料被证明是适合该目的的。因此，本发明的另一个优选实施例提出，冲头不仅用减轻粘连的材料涂敷，而且其整体上也是用减轻粘连的材料制造的。在这种情况下特别优选地，片材冲压机的冲头用塑料制成。
在本发明的范围内，术语“塑料”反映了某些材料的特性。这些材料的基本构成包括高分子有机化合物，这些化合物可以是合成的或是由自然产物衍生的。在许多情况下可以在一定的条件(热和压力)下熔融或者成型。因此，塑料原理上是有机聚合物，并可以按照其物理特性(热塑性塑料、热固性塑料、以及合成橡胶)、或按照制备它们的反应性质(加聚物、缩聚物、以及聚加合物)、或按其化学性质(聚烯烃、聚酯、聚酰胺和聚氨脂)进行分类。
在本发明的范围内，在所述的优选实施例中用塑料制造的冲头是压片冲压机的模压元件上的一个凸起。冲头作用的区域也可以采用不同的形式，可以有从平面到半球形在内的多种构形可能性。在本发明的范围内，一方面冲头所在的区域是平的，而另一方面其沿该表面上的所有方向伸出并超出冲头。换言之，冲头构成在平面上的隆起，并且任何处都不直接碰到压模的边缘，或者构成其边缘。优选地，冲头所在的底面也用塑料制造，从而压片冲压机的冲头及平的底面优选地用塑料制造。
在本发明的范畴内特别优选地是，冲头材料比底面材料硬。因此，以下都是本发明优选的特点本发明的压片冲压机的模压元件有一个平的底面，该底面和冲头由塑料制成，冲头材料比底面材料硬。
在本发明的范畴内，术语“硬度”的概念是指当一个固体被另一个固体渗入时所产生的阻力。尽管对于矿物进行例如所谓的刻划硬度(莫氏硬度)测量时，但在工业上已经建立起不同的硬度检测技术。其中最常用的是布氏法、洛氏法和维氏法(特别是对于钢及其它金属)。为了测定布氏硬度(HB，球压硬度，DIN50351)，把直径10mm的标准钢或碳化钨球和一个检测载荷P(用N表示)以非冲击的方式压入到被检测材料中，并且得到带有压痕的直径为d的拱形的表面积O(以平方mm表示)。布氏硬度为HB=PO=19.817π·2PD·(D-D2-d2)]]>适合较高的硬度等级的洛氏测定中，用金刚石锥(HRC)或用不同直径的钢球(HRB)压入材料中。为了测量维氏硬度(HV)，使用表面间夹角为136度的金刚石角锥；在这里，硬度也被定义为相对压痕表面积的载荷(N/mm2)。在此测量中压痕非常小，所以可以测定即便很薄的涂层。这对于柯氏硬度(HK)也是如此，此法中使用一种有菱形底部的金刚石角锥。在测定冲击硬度时，用手锤(波尔迪锤，回弹硬度计)或张紧的弹簧冲击而产生的小球压痕的直径作为计算的基础。另一个类似的动力学方法是回弹法。用这种方式检测出的肖氏硬度，对于钢材是用落球实验测定的回弹硬度，而对于橡胶和其它的弹性体则测量其对于截头体(frustum)的抗渗入阻力。对于硬塑料，例如对于硬质的热塑性塑料尤其是热固性塑料，球压硬度是在载荷下进行10、30或者60秒后，根据检测力和钢球(直径5mm)压痕表面积的比值而测定的。
与制造片材冲压机和模具稳定性有关的特别有利的优点在一个实施例中得到保证。在此实施例中，模压元件包括多个独立的零件。独立零件的尺寸和样式应当分别适应不同的材料和材料要求。例如，用相对较硬的材料制造椭球形的冲头，用相对较软的(最好是柔性的)材料制造用作底面的类似盘状的元件，用不可压缩的材料制造用作边沿衬条的环形元件。这构成了对设计单独元件时的有利限制，并且适合其不同的材料。
如前文所述，冲头用一种比底面更硬的材料制造。这样，硬塑料能够满足了要求，即，冲头一方面硬而且可以耐受高的分布载荷，另一方面又要有减轻磨擦或者说润滑的特征。
聚烯烃特别适合用作冲头的塑料材料，优选地聚乙烯或者聚丙烯。这里聚乙烯(PE)是聚烯烃的聚合物，其具有-[CH2-CH2]-型的基团作为聚合链的特征基本单位。聚乙烯是通过两种不同的方法，即高压法和低压法把乙烯加聚制造而成的。得到的产品因而称作高压聚乙烯和低压聚乙烯；它们的区别常在于分支度(degree of branching)、结晶度和密度。两个方法都可以作为溶液聚合、乳剂聚合或气相聚合进行。
在高压法中，可以获得低密度(约0.915-0.935g/cm3)、结晶度约为40-50％分支聚乙烯，称作LDPE。那些具有高分子量并且改进了强度和延展性的产品的缩写符号为HMW-LDPE(HMW＝高分子量)。通过乙烯与长链烯烃的共聚反应，特别是与丁烯和辛烯的共聚反应，可以降低用高压法生产的聚乙烯的分支度，此共聚物的缩写为LLD-PE(线性低密度聚乙烯)。
低压法生产的聚乙烯的大分子基本上是线性的和未分支的。这种聚乙烯(HDPE)的结晶度为60-80％，密度约为0.94-0.965g/cm3。它特别适于用作冲头的材料。
聚丙烯(PP)是丙烯的热塑聚合物，具有以下类型的基团-[CH(CH3)-CH2]-聚丙烯可以通过对气相的或者悬浮液中的丙烯进行空间特异性聚合而获得，以提供高结晶度的全同立构(isotactic)的聚丙烯、或者低结晶度的间规立构(syndiotactic)的聚丙烯、或者非晶状的无规立构(atactic)的聚丙烯。在工业中特别重要的是全同立构的聚丙烯，其所有的甲基都在聚合链的一侧。聚丙烯的特点是高硬度、高可回复性、高刚度和热稳定性，在本发明的范畴内是理想的冲头材料。
可以通过用滑石粉、白垩、木粉或者玻璃纤维强化聚丙烯的机械特性，也可以通过金属涂层改进聚丙烯的机械特性。
除了聚烯烃外，聚酰胺在本发明的范畴内也是优选的冲头材料。聚酰胺是高分子化合物，包括由肽连接的结构单元。除了少数例外，合成的聚酰胺(PA)是热塑性的链形聚合物，在主链上有重复出现的酰胺基团。根据其化学结构，所谓的同系聚酰胺可以分为两组氨基酸型(AS)和二氨基酸型(AA-SS)；这里，A代表氨基而S代表羧基。前者通过缩聚(氨基酸)或加聚(ω乳胺)的结构单元构成，后者由缩聚(二氨和二羧酸)的结构单元构成。
由不分支的脂肪族结构单元构成的聚酰胺根据碳原子数进行编号。例如符号PA6是ε—氨基己酸或ε—己内酰胺构成的聚酰胺；而PA—12是由ε—十二乳胺构成的聚(ε—十二乳胺)。对于AA—SS型，则先按二氨的碳原子数后按二羧酸的碳原子数称谓PA66(聚六亚甲基己二酰二胺)由六亚甲基二胺(1，6—己二胺)和己二酸组成，而A610(聚六亚甲基癸二酸二胺)由1，6—己二胺和癸二酸构成，PA612(聚六亚甲基十二双酸二胺)由1，6—己二胺和十二双酸组成。所谓聚酰胺类在本发明的范畴内是优选的冲头材料。
聚氨基甲酸乙酯(PU)是由二价和高价醇和异氰酸盐缩合加成的，具有基团如下-[CO-NH-R2-NH-CO-O-R1-O]-这里R1是一种低分子量或者聚合物的二醇基，R2是脂肪族或者芳香族基团。工业上重要的PU由聚酯二醇和/或聚醚二醇生产的，例如由2，4—及2，6—甲苯二异氰酸盐(TDI，R2＝C6H3—CH3)，4，4′—亚甲基二(甲苯异氰酸)(MDI，R2＝C6H4—CH2—C6H4)，或者六亚甲基二异氰酸盐[HMDI，R2＝(CH2)6]。其冲头由聚氨基甲酸乙酯制造的压片冲压机也是本发明优选的。
所述塑料可以单独用作制造冲头的材料，也可以用金属或者其它的物质涂层或者夹层。特别是在本发明的范畴内，玻璃纤维强化的塑料证明适于作冲头材料。玻璃纤维强化塑料(GRPs)是由聚合物骨架和起强化物作用的玻璃纤维结合的复合材料。玻璃纤维强化塑料中的玻璃纤维可以为纤维、纱、粗纱(玻璃丝绳)、非织物、织物、或编织品。作为玻璃纤维强化塑料的聚合物骨架可以用热固性塑料(如环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂及呋喃树脂)，也可以用热塑性材料(如聚酰胺、聚碳酸、聚缩醛；聚苯氧和聚苯硫、聚丙烯和苯乙烯共聚体)。强化物与聚合物骨架的重量比一般地在10∶90-65∶35的范围，玻璃纤维强化塑料的强度持续增加直至强化材料约占总重量40％。
GRPs主要通过加压法生产；其它重要的制造方法有手工敷层法(hand layup)、喷射敷层法(spray layup)、连续浸渍法、细丝缠绕法、和离心工艺。在许多情况下，该方法都开始于经过了热、压处理的预浸了树脂的预浸玻璃纤维材料。相对于没有经过强化的基体聚合体(matrix polymers)来说，GRPs的抗拉、抗弯、和抗压强度高；冲击韧性、保形性好；对热、酸、盐、气体或者溶剂的影响的稳定性强。在本发明范畴内证明玻璃纤维强化聚四氟乙烯和玻璃纤维强化聚酰胺特别适用于做冲头材料。
如前文所述，冲头表面的凸起不仅可以通过装入一个盘而实现，而且可以用具有相同几何结构的单一材料体制造。对于这样的几何形状塑料特别适合，尤其是聚酰胺被证明特别适合。
冲头的尺寸可以与要生产的片材的尺寸相适应，以便使片材中的凹窝相对于片材体积具有适当的大小。对常见的片材形状和尺寸，经过证明冲头体积最好为0.5至5ml，优选0.6至3ml，尤其为0.8至2ml。这里的冲头体积应当理解为冲头在片材中压出的凹窝的体积。术语冲头体积的概念是“冲子的头”的体积，而不包括“柄”的体积。即，用于把隆起固定在压片冲压机上的元件的体积没有计算在内。
上面已经说明了构成底面的柔性材料的防止粘连或者至少减轻粘连的效果。如前所述，底面优选地采用根据DIN53505中规定的40至99肖氏A极硬度的可恢复变形材料。研究表明，使用例如聚氨酯材料Vulkollan或者PVC材料Mipolam可以得到非常良好的效果。经过数千次的冲压操作，在底面材料上没有出现任何粘连。
底面的尺寸也要适应要生产的片材尺寸，使片材的顶部和底部具有与片材的体积相应的尺寸。对于常见的片材的几何形状和大小，经过证明压片冲压机的底面最好为5至30cm2，优选5至20cm2，尤其是8至12cm2。
如前所述，通过将压片冲压机设计成底面(3)由一个不可以压缩的基本上均匀的边沿衬条(5)围绕，则可以优化冲压的过程。在本发明的优选实施例中，边沿衬条的内侧在底面上缘平面内，向外斜向升高。
例如，对生产洗碗机用的片材，这些片材优选地是矩形的，以便安装进市售机器的剂量配制室。因此优选的，压片冲压机的底面是矩形的并且最好带有圆角。
上述底面和冲头的优选尺寸可以在生产洗涤剂和清洁产品片材的冲压机中实现。在本发明的范畴内优选的压片冲压机中，包括边沿衬条的基本上为矩形的底面的尺寸为约36×26mm，而由之围绕的冲头椭球体的半轴长度为a＝8.3、b＝11.5、c＝5mm。
不言而喻，也可以用根据本发明的冲压机生产圆形的洗涤剂和清洁产品片材。本发明的另一个重要实施例提出，压片冲压机的特征在于其底面基本上是圆形的。
在根据本发明的优选地具有圆形底面的压片冲压机中，包括边沿衬条的圆形底面的直径以34mm为宜，而冲头(4)为截球形，其半轴长度以a＝b＝11mm、c＝5mm为宜。
综上所述，对于与制造压片冲压机和冲压机的耐用性有关的优点可以在一个实施例中得到保证。在该实施例中，压模元件包括多个可以被牢固地连接在一起的单独零件。独立零件的尺寸和样式应当分别适应不同的材料和材料要求。如上所述，用不可压缩的材料通过在外表面上涂上至少减少粘连的涂层、或完全用减少粘连的塑料来制造椭球形的冲头；用柔性材料制造用作底面的类似盘状的元件；用不可压缩的材料制造用作边沿衬条的环形元件。这构成了对设计单独元件时的有利限制，并且适合其不同的材料。
参照附图阅读对实施例的说明会更清楚上述的和其它的优点。在附图中
图1示出了压片冲压机的横截面；图2是根据图1的压片冲压机的俯视图；图3为压片冲压机的分解示意图，该冲压机的外形与图1的冲压机相似，并被分解成单独零件；和图4是使用前面提出的压片冲压机生产的带有凹窝的片材的示意性的侧视截面图。
图1的侧剖面图中示出了压片冲压机1。所示实施例有一个半椭球形的冲头4和一个基本上是矩形的底面3。其中可以清楚地看到底面3、包围底面3设置的边沿衬条5、和由底面围绕的冲头4，此冲头在这里是半椭球形的。在冲头4上可以看到表面涂层12。可选地，冲头4可以用塑料制造，因此表面涂层12可省略。在压片冲压机1的本体和轴上有调整及对中孔7，它使之可以准确地对准压片机和互补的压片模。在所示实施例中，所示压片冲压机1为上冲头。这与优选实施例相对应。共同构成模压元件2的边沿衬条5、底面3和冲头4在压片的过程中与待压缩的材料接触。为了避免或者至少减轻受压原料的粘连，在冲头4的表面上涂覆有一抗粘层12，如果冲头4完全用减少粘连的材料制造，则可以省去该涂层。
底面3的材料用一种坚固且光滑，但是柔性的原料制造，从而避免受压材料对底面3的粘连。适用于此的原料有例如聚胺酯，优选地用Vulkollan，和PVC原料，例如Mipolam。边沿衬条5的材料是不可压缩的并且其倾斜的表面极为光滑。例如，可以通过镀硬铬或者通过用Ni-PTFE、Ni-P-PTFE或碳—金刚石表面涂层使其防粘连设计得到加强。
为了避免或者至少减轻受压材料粘连而涂覆在冲头4及边沿衬条5上(如果合适的话)的涂层12必须至少有两个特性。它必须硬并且是不可压缩的，这与冲头的基层材料类似，并且必须辅助或有助于冲头与受压原料之间的滑动。这种滑动性对避免粘连特别重要，以便相对于冲压力方向倾斜成类似切线方向的横向力有助于(或至少不会妨碍)材料在这些横向力方向的微小移动。通过这样的微小的相对移动克服了受压材料的粘连作用。如上所述，边沿衬条5可选地也覆以涂层12，其用虚线表示。如上所述，当冲头及边沿衬条5(如果合适的话)完全用防粘材料制造时，可以省去涂层12。
图2表示图1的压片冲压机1的俯视图。可清楚地看出模压元件2基本上为矩形，但带有圆角。模压元件2由边沿衬条5、由沿衬条5封闭的底面3、以及由底面3围绕的冲头4构成。可以看到环绕模压元件2周围的冲压机基座的圆形轮廓。
图3示意性地示出了与图1和图2中的压片冲压机类似的片材冲压机1是如何被分成单独零件的。示意图中表示的实施例中，单独零件包括一个具有椭球形冲头4形式的头和环形层6的磨菇形部分，其暴露的外表面部分构成底面3；和外围由壁形成的支架元件，所述壁的上部与边沿衬条5相对应。当装配在一起时，这些以分解形式表示的零件构成带有模压元件2的冲压机1。
这个实施例是这样构想的，对其有不同的表面要求的部件由不同的材料制成或用不同形式的材料加工而成，在每种情况下做成一个单独零件。以此方式，对模压元件2的不同部件所提出的不同要求可以用简单的和在技术上可以理解的形式表示。在装配形式下，单独的部件相互锁定，从而保证冲压机1的不可动摇性和稳定性。
图4以大大简化的方式示出了一个凹窝片材8。此处表示的片材8由两种不同的材料制成，它们是分开冲压的，并且可以在下层11和上层10之间彼此清楚地区分开。因为两层10、11是用同一个冲压机制造，也就是在同一个冲模中制造，在第二次模压过程前先放入下层11材料，然后填入上层10的材料，并且用同一个压片冲压机1制造，所以层10、11两者有相同的侧边界轮廓和上边界轮廓。可以清楚地看出由模压元件2的边沿衬条5形成的面13和冲模(未示出)的相应剖面。
可以非常清楚地理解，在上边界轮廓处，以大致均匀的高度填入在压模中的受压材料的压缩，根据模压元件2的剖面是很不同的。在底面3的范围内受到最小的压缩。在此区域内，压力垂直于其表面。较大的压缩出现在边沿衬条5和冲头4的区域内。压缩越大，则模压元件2的部分沿冲压力的方向伸出的越多。在这种布局下，压力只是在冲头的中点及由冲头4在受压材料中构成的凹窝9的中点才准确地垂直于受压的原料。在所有的其它区域，压力被分解成一个垂直于倾斜面的法向力和一个横向力分量。这个分量是准切线指向的，并且在受压材料上作用了一定的剪切应力。在凹窝片材8的处理过程中，在压片过程后，在凹窝9中充填第三种物质。第三种物质要么是糊状的，要么是液态的或者熔融的，然后在凹窝中固化。当然，还可以用一个独立制造的片材填充凹窝，胶合在凹窝中或者压入凹窝中。在此实施例中，填充凹窝的片材的固着是通过加压或者粘合增强剂或者两者结合实现的。
根据本发明的另一个实施例，可以在冲头上设一个凹陷，其中装入一个盘。冲头上的这种进一步的隆起可以改善凹窝填充物的固着。这种优越性可以通过附图中表示的其它实施例看清楚。图中图5是一个具有附加元件的压片冲压机的截面图；图6是图5所示的压片冲压机的俯视图；图7是分解成单独零件的压片冲压机的示意分解图，其轮廓与图5的冲压机类似；图8是用上述提出的压片冲压机生产的凹窝片材的侧视截面图。
图5中示意性地示出了压片冲压机1侧视截面图。所示实施例有一个半椭球形的冲头4和一个基本上是矩形的底面3。其中可以清楚地看到底面3、包围底面3设置的边沿衬条5、和由底面3围绕的冲头4，此冲头在这里被设计成半椭球形。在冲头4上可以看到表面涂层12。可选地，冲头4可以用塑料制造，从而不用表面涂层12。压片冲压机1在模具体和模具杆上有调整及对中孔7，使之可以准确地与压片冲压机和互补的制片模具对准方向。在所示实施例中，压片冲压机1还是一种上冲头。共同构成模压元件2的边沿衬条5、底面3、冲头4和盘14在压片的过程中与受压材料接触。为了避免或者至少减轻受压材料的粘连，在冲头4的表面上涂覆有一抗粘层12，如果冲头4完全用降低粘性的材料制造，可以省去这个涂层不用。
在底面3(优选也在盘14的表面上)，底面材料用一种坚固且光滑，但是可挤压的原料制造，从而避免受压材料的粘连。适用于此的原料有例如聚胺酯，优选地用Vulkollan，和PVC原料，例如Mipolam。边沿衬条5的材料是不可压缩的并且其倾斜的表面极为光滑。其防粘连设计可以通过，例如，镀硬铬或者通过用Ni-PTFE、Ni-P-PTFE或C—金刚石表面涂层得到加强。
为避免或者至少减轻受压材料粘连用的，涂覆在冲头4及边沿衬条5上(如果合适的话)的涂层12必须至少有两个特性。它必须硬并且是不可压缩的，这与冲头的底料类似。其次，必须协助或者说有助于冲头与受压材料之间的滑动。这种滑动性对避免粘连是特别重要的，从而对压片力取向成类似切线方向作用的剪力加强或者至少不防碍材料的微小移动。这样的微小移动克服了受压材料的粘连作用。如上所述，可选地，边沿衬条5也涂以涂层12，用虚线表示。如上所述，当冲头及边沿衬条5(如果适当的话)用防粘材料制造时，可以省去涂层12。
图6表示图5的压片冲压机1的俯视图。可清楚地看到模压元件2的基本上矩形，但带有圆角。模压元件2由边沿衬条5、由边沿衬条5封闭的底面3、以及由底面3围绕的冲头4构成，冲头4具有一个盘14，盘嵌入冲头的凹陷中并且从冲头中伸出。围绕模压元件2的是模具基底的圆形轮廓。
图7示出了压片冲压机1是如何被分解为单独部件的，该压片冲压机类似于图5和图6中的冲杆。在示意性表示的实施例中，单独的部件包括一个具有椭球形冲头4形式的头的磨菇形部分，冲头4有一个凹陷，在其中固定盘14；一个环形部分6，其暴露的外表面部分构成底面3；和一个其外部由壁形成的支架元件，所述壁的上部与边沿衬条5相应。当装配在一起时，这些以分解的形式表示的零件构成有模压元件2的压片冲压机1。
这个实施例是这样构想的，对其有不同的表面要求的部件由不同的材料制成或用不同形式的材料加工而成，在每种情况下做成一个单独零件。以此方式，对模压元件2的不同部件所提出的不同要求可以用简单的和在技术上可以理解的形式表示。在装配形式下，单独的部件相互锁定，从而保证冲压机1的不可动摇性和稳定性。
图8以大大简化的方式示出了一个凹窝片材8。此处表示的片材8由两种不同的材料制成，它们是分开冲压的，并且可以在下层11和上层10之间彼此清楚地区分开。因为两层10、11是用同一个冲压机制造，也就是在同一个冲模中制造，在第二次模压过程前先放入下层11材料，然后填入上层10的材料，并且用同一个压片冲压机1制造，所以层10、11两者有相同的侧边界轮廓和上边界轮廓。可以清楚地看出由模压元件2的边沿衬条5形成的面13和冲模(未示出)的相应剖面。
可以非常清楚地理解，在上边界轮廓处，以大致均匀的高度填入在压模中的受压材料的压缩，根据模压元件2的剖面是很不同的。在底面3的范围内受到最小的压缩。在此区域内，压力垂直于其表面。较大的压缩出现在边沿衬条5、冲头4、以及由冲头伸出的盘14的区域内。压缩越大，则模压元件2的部分沿冲压力的方向伸出的越多。在这种布局下，压力只是在冲头中的盘的中点以及由冲头4和由其中伸出的盘14在受压材料中构成的凹窝9的中点才准确地垂直于受压的原料。在所有的其它区域，压力被分解成一个垂直于倾斜面的法向力和一个横向力分量。这个分量是准切线指向的，并且在受压材料上作用了一定的剪切应力。在凹窝片材8的处理过程中，在压片过程后，在凹窝9中充填第三种物质。第三种物质要么是糊状的，要么是液态的或者熔融的，然后在凹窝中固化。当然，还可以用一个独立制造的片材填充凹窝，胶合在凹窝中或者压入凹窝中。在此实施例中，填充凹窝的片材的固着是通过加压或者粘合增强剂或者两者结合实现的。举例借助于一个压片机生产具有椭球形凹窝的凹窝片材，该片材具有以下尺寸长36mm宽26mm高18mm凹窝深度 5mm凹窝的半轴长 a＝8.3mmb＝11.5mm根据本发明的一个优选实施例，凹窝片材由一冲压机压制而成，利用该冲压机在冲头中钻出一个圆孔(深度1mm，直径5mm)。在此孔中充填2mm厚的由Mipolan制造的盘。这样生产出的凹窝片材在椭球形凹窝中有一个圆柱形的凹陷。
压制的预混合料的成分和压片时的物理参数对于两种片材系列都是一样的。通过把75C的熔融状石蜡浇入处于室温下的片材中，在两种片材中填入1ml的石蜡(熔点66—67C)。
在两种情况下，生产的80,000片片材在压模上都没有出现粘连。在填充熔融合状的物质时，附加地装在冲头中的盘显示出了优越性。在较强的机械载荷下，才能把硬化了的石蜡型芯从第一例的片材中迫出，但是却没有能从第二例的片材中迫出。为了检验机械稳定性，让各20片片材从一个40cm高处落下，其中，填充了的凹窝的片材的上表面指向a)下；b)侧；和c)上。随着碰撞，计算共有多少填充物从片材中脱出。这个下落试验的结果如下
*型芯仍固着在片材中参考标号列表1 压片冲压机2 模压元件3 底面4 冲头5 边沿衬条6 环形层7 调整及对中孔8 凹窝片材9 凹窝10 上层11 下层12 表面涂层13 小面14 盘
权利要求
1.一种压片冲压机，其特征在于，它的模压元件(2)有一个由平坦的底面(3)围绕的冲头(4)，底面(3)在冲压过程中可以变形，而冲头(4)是不可压缩的，并且带有至少能减轻粘连的涂层。
2.根据权利要求1所述的压片冲压机，其特征在于，冲头具有半椭球形、截球形或者类似的几何形状。
3.根据权利要求1或2所述的压片冲压机，其特征在于，冲头(4)具有一个凹陷，其中填充一个从此凹陷突出来的盘(14)。
4.根据权利要求3所述的压片冲压机，其特征在于，所述凹陷具有圆形、椭圆形或者类似的几何形状。
5.根据权利要求3或4所述的压片冲压机，其特征在于，所述凹陷的深度为0.1至5mm，优选为0.2至3mm，特别优选为0.3至1.5mm。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，盘(14)至少从所述凹陷伸出0.1mm，优选地至少伸出0.3mm。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，盘(14)包括一种可恢复形变的材料，该材料的硬度为DIN53505标准中规定的40至99肖氏A极硬度，该材料优选为聚氨脂，例如特别是Vulkollan，或者为PVC，例如特别是Mipolam。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，所述至少能减轻粘连的涂层中包括Ni-PTFE。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，所述至少能减轻粘连的涂层中包括Ni-P-PTFE。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，所述至少能减轻粘连的涂层中包括C-金刚砂。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，冲头(4)用塑料制造。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，冲头(4)和平坦的底面(3)用塑料制造。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，冲头(4)的材料比底面(3)的材料硬。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，冲头(4)的材料中包括聚烯烃，优选包括聚乙烯或聚丙烯。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，冲头(4)的材料中包括聚酰胺，优选包括PA6、PA12、PA66、PA610或PA612。
16.根据权利要求11至13中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，冲头(4)的材料中包括聚氨酯。
17.根据权利要求11至13中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，冲头(4)材料中包括用玻璃纤维强化的塑料，优选包括用玻璃纤维强化的聚四氟乙烯或聚酰胺。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，冲头的体积是0.5至5ml，优选为0.6至3ml，特别优选为0.8至2ml。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，底面(3)中包括一种可恢复形变的材料，其硬度为DIN53505标准中规定的40至99肖氏A极硬度。
20.根据权利要求19所述的压片冲压机，其特征在于，底面(3)的材料中包括聚氨酯，例如特别是Vulkollan，或者为PVC，例如特别是Mipolam。
21.根据权利要求1至20中任何一项所述的压片冲压机，其特征在于，底面(3)的面积为5至30cm2，优选为5至20cm2，特别优选为8至12cm2。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，底面(3)由不可压缩的、基本均匀的边沿衬条(5)围绕。
23.根据权利要求22所述的压片冲压机，其特征在于，边沿衬条(5)的内侧在底面项部边缘所在的平面内，并且向外倾斜地升高。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，底面(3)基本上是矩形的，并且优选带有圆角。
25.根据权利要求24所述的压片冲压机，其特征在于，包括边沿衬条在内的、基本上为矩形的底面(3)的尺寸约为36×26mm，且由它围绕的冲头(4)的椭球体的半轴长度为a＝8.3，b＝11.5，c＝5mm。
26.根据权利要求1至23中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，底面(3)基本上是圆形的。
27.根据权利要求26所述的压片冲压机，其特征在于，包括边沿衬条的圆形底面(3)的直径为34mm，而截球形的冲头(4)的半轴长度为a＝b＝11mm，c＝5mm。
28.根据权利要求1至5中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，模压元件(2)由多个可以牢固地固定在一起的单独零件构成。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的压片冲压机，其特征在于，所述压片冲压机(1)是上冲头。
30.一种用权利要求1至29中任一压片冲压机生产的洗涤、漂洗、清洁或者辅助漂洗的片材。
全文摘要
压片冲压机,其模压元件(2)有一个由平的底面(3)包绕的冲头(4)。冲头可以有一个凹陷,其中填充有一个从册凹陷中突出的盘(14)。底面(3)在压片过程中可以挤压,而冲头(4)是不可压缩的并且至少减轻粘连地涂层,或者完全由塑料制成,这里冲头(4)的材料比底面(3)的材料硬。在一个特别的实施例中,底面(3)由一个不可压缩的,实质上均匀的边沿衬条(5)包绕。边沿衬条在内部为底面上缘的的高度,向外倾斜升高。优选地模压元件(2)由可以配合地固定在一起的元件构成。
文档编号B30B11/02GK1328499SQ99809883
公开日2001年12月26日 申请日期1999年8月12日 优先权日1998年8月21日
发明者托马斯·赫尔德鲍姆, 汉斯-约瑟夫·博让, 卡尔－马丁·费泽, 奥利费·库尔特 申请人:汉高两合股份公司