制模方法和设备.pdf

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摘要
申请专利号:

CN02815666.8

申请日:

2002.06.20

公开号:

CN1541156A

公开日:

2004.10.27

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):B29C 41/04申请日:20020620授权公告日:20070404|||授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

B29C41/04; //B29K23:00

主分类号:

B29C41/04; //B29K23:00

申请人:

P.B.T.(新南威尔士)有限公司;

发明人:

尼古拉斯·W·J·彻里; 爱德华·I·科西奥

地址:

澳大利亚新南威尔士

优先权:

2001.06.20 AU PR 5837

专利代理机构:

北京市柳沈律师事务所

代理人:

范明娥;巫肖南

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内容摘要

描述一种用于制造一种管子或类似产品旋转模具和利用该旋转模具的方法。该模具在模具的内表面设置一种螺形地或成螺旋线形定位的呈螺形或成螺旋线形的脊、缘或升高部分形式的分布装置,它有助于引导加入模具的原料的运动,以便在模具内根据成品所要求的理想最终产品的原料均匀分布。当需要运送或输送以及在整个模具中分布原料时,该分布装置可有许多不同的类型。

权利要求书

1: 一种制品的成型设备,包括: 一种用于形成制品的大致形状的成型装置; 一种用于向成型装置内引进原料以便在该成型装置中形成制品的导引 装置;和 一种用于在整个成型装置中分布被引入成型装置的原料,以有助于形成 制品的大致形状的分布装置,其中成型装置和/或分布装置的移动在成型装置 内以预先选定的方式分布原料以便形成的制品能具有预定的性能或特性。
2: 一种制品的成型法,包括步骤: 提供一种用于形成制品的原料; 通过使用一种导引装置向成型装置引入原料; 操作该成型装置并且提供用于在整个成型装置中分布该原料的分布装 置; 以预先选定的方式移动成型装置和/或分布装置以分布被引入到该成型 装置内的原料从而形成制品;并且 利用成型装置形成制品。
3: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:制品是一种对称的 制品或基本上是对称的。
4: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该制品是围绕其中 心轴对称的或基本上对称的。
5: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:物体是一种中空的 圆柱体。
6: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:制品是一种管道、 软管、导管、管子或其它基本上是圆柱形的中空物体。
7: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:用于形成物体的原 料是循环使用的原料,未用过的原料,新鲜的原料或其混合物。
8: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:原料是一种热塑性 材料、优选的是循环使用的热塑性材料。
9: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该原料包括一种、 两种、三种、四种或更多的不同原料,这取决于该制品的最终的性能和/或结 构,这些原料同时或不同时地被引入该设备中。
10: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该原料是聚乙烯, 包括低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯 (MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚丙烯(PP)、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)及其组合物等。
11: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该原料是一种高 密度聚乙烯和中密度聚乙烯的混合物。
12: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该原料的密度是 约950到960千克/立方米、并且具有熔体流动速率(在190℃下2.16千克) 为0.1到4克/10分钟,优选的是0.5到1.0克/10分钟。
13: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该原料是自由流 动的形状,包括粉末、丸状、薄片、微粒、颗粒、珠子、钮扣状、针状、碎 片、切屑等。
14: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该原料是一种厚 度约0.5到1.5毫米且长度和宽度从约5到约20毫米的扁平的薄片。
15: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该原料是得自切 细的HDPE瓶子,包括使用过的奶瓶。
16: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该原料是一种能 被单独使用的塑料原料,以便对制品的整个壁厚提供或多或少均匀性能的单 层,或该塑料原料可相继使用以提供一种结构的层效应,其中不同层原料形 成具有不同的性能的制品,或该塑料原料可以是由一种或更多不同的塑料原 料组合的混合物以在精确选定组分熔点和粒径的情况下,提供不同的塑料原 料的或层状结构的被控制分散体。
17: 根据上述权利要求任一方法或设备其特征在于:该制品的壁是分层 的、具有彼此重叠的不同原料的两层或更多层。
18: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该成型装置是一 种模具,优选的是一种整体模具,更优选的是一种金属模具。
19: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:使用制造该制品 的原料允许含有污染物。
20: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该圆柱形模具具 有一端或两端开口。
21: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:用于形成该制品 的模具具有表面或壁特征,例如,有检查孔、盖板、接口、排出口、法兰、 喇叭口或其他的固定件、耦合件等的存在。
22: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:它进一步包括加 热该模具的步骤,包括加热该模具的外表面或该模具的内表面,或同时或依 次加热该模具的内外两个表面。
23: 根据上述权利要求任一方法或设备,进一步包括在模具外部或者内 部或内外冷却该模具和/或制品的步骤,所述的冷却是依次或者同时施加到模 具以便冷却该制品。
24: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:冷却是通过利用 空气、水、空气/水混合物、包括喷射、烟雾等进行。
25: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:冷却步骤包括使 用能应用于内部、外部或内外的冷却剂、并且其中的冷却剂可以依次或同时 使用。
26: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:成型装置是一种 筒体,并且其中筒体是以单一或多重筒体排列,这可以使筒体在加热和/或冷 却期过程中装料并旋转。
27: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:分布装置设置在 模具的内壁或形成模具的内壁。
28: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:分布装置根据模 具的转动而转动或能够独立转动。
29: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:分布装置被固定 到模具的内壁上或形成模具的内壁的一部分。
30: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:分布装置沿着模 具的内壁以螺旋线形或成螺旋形延伸。
31: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:分布装置是一种 焊接到模具内壁的呈螺形或螺旋线形的焊接的钢缘、钢肋、钢丝、钢带等。
32: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:分布装置是一种 焊接连接相邻呈螺线形或成螺旋线形盘绕金属带、金属条的边缘而制成模具 成形的中空圆柱体布置。
33: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该焊接位于模具 外部,也可在该模具内部。
34: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该焊接宽度至多 达到约10毫米,优选的是宽度1到5毫米,更优选的是2到3毫米。
35: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该焊接的螺旋角 度可以是任意角度,优选的是在约20并且90度之间,更优选的是在45和 85度之间,最优选的是在60和80度之间。
36: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:筒体由一种呈螺 形盘绕的钢带以边对边的关系焊接在一起制成的,以便在筒体转动时,该原 料通过筒体的略微升高的内部螺旋面而接触以便根据筒体的旋转方向分布薄 片远离、趋向、或在原料引入点。
37: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:筒体在一端设置 一开口,可以使筒体转动并且通过该开口向筒体内引进原料。
38: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:导引装置是筒体 或模具一个或两个开口端。
39: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:在模具一端或两 端设置一种输送料斗等用于接纳所择量原料进入到模具,包括一个用于从料 斗到模具入口输送原料的自动输送装置。
40: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:加热筒体使热塑 材料转化为一种流体的原料,优选的是一种液态,以便该流体原料能在塑料 的薄片之间流动并固化,从而形成一原料层。
41: 根据上述权利要求任一方法或设备其特征在于:该模具的筒体可在 内部涂有一种脱模剂,包括一种烃油、一种植物油或硅油等。
42: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该方法可通过控 制装入模具的不同原料的量、模具以及其中原料的转速程序、加热时间和各 个具体阶段达到的温度而控制管子的壁断面或层的均匀分布和密度。
43: 根据上述权利要求任一方法或设备,包括消除颗粒间的砂眼,这可 通过精确的转速程序和该管子的壁材料的温度来控制。
44: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:消除与旋转制模 有关的壁中的砂眼,可通过在熔化原料并处于可成形的状态时,使用气体或 蒸气对着模具内壁的材料施加压力而对壁剖面增压而进行控制,以便得到一 种更紧密的具有较小的砂眼风险等的制品。
45: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该管子的转动是 通过在制造过程中的可改变转速的变速电动机控制。
46: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该模具转速是比 较缓慢的以便获得塑料薄片降落在筒体内的原料上的效果,接着增加转速以 使颗粒不再下落,而是通过向心力被保持在合适的位置,在此,该颗粒被加 热,使塑性材料软化和熔化,并且薄片被固化。
47: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:制品是与处于或 向着制品一端的或沿着该制品主体的整体的固定件一起成型,优选的是在管 子一端的整体的法兰或喇叭口剖面,可以使两个或更多管子连接在一起。
48: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:存在处于或接近 一端的固定件有助于由模具模制管子。
49: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该模具内壁是有 锥度的以有助于由模具模制管子。
50: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该成型装置是一 开口末端的整体的圆柱形模具。
51: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该模具具有一活 动盖、圆盘、端板等。
52: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:导引装置由一种 以边对边重叠关系焊接的条状或带状金属形成的。
53: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该模具是由具有 以部分嵌套的重叠关系焊接的条状或带状金属形成的,以便各个呈螺形或成 螺旋线形盘绕内表面的盘旋相对于附近的部分是有锥度的、倾斜的或成角度 的以有助于塑料原料在整个模具中的运动。
54: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:导入模具的原料 是选自不同的类型、等级或尺寸的原料以便能形成具有一层、两层、三层、 四层或更多层的不同的原料或不同特性的同样原料的管子。
55: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:它进一步包括用 于加热模具的加热装置,优选的是该加热装置是一种设置在该模具外部的燃 烧器。
56: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:直接向模具内部 吹热空气,优选的是,轴向地向下引导到模具中空的中心。
57: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:该模具具有冷却 装置,优选的是一种冷却剂浴,其中模具转动以便冷却整个模具。
58: 根据上述权利要求任一方法或设备,其特征在于:。
59: 根据上述权利要求任一方法或设备,其中该产品是与法兰安装端一 起形成的。
60: 利用上述权利要求任一设备制造的制品。
61: 利用上述权利要求任一方法制造的制品。
62: 基本上如本文参考附图所述的一种用于形成制品的设备。
63: 基本上如本文参考附图所述的一种用于形成制品的方法。
64: 基本上如本文参考附图所述的一种制品。

说明书


制模方法和设备

    本发明一般涉及使用一种模具使制品特别是模塑制品成型的方法和设备。特别是,本发明涉及使用一种整体模具形成模塑制品,特别是基本上对称的,尤其是对其中心轴基本对称的制品。更具体地,本发明涉及基本上是圆柱体的旋转制模、如管道、软管、管子、导管等的设备和方法。本发明发现通过提供一种具有能改善进入模具的原料的分布的分布装置的模具在改进旋转制模的方法和设备中的特别的应用,以便制成品具有预定的性能或特性。该分布装置可以是根据模具可以移动或根据模具的移动是可以移动的。以便在模具内按预定方式分布原料。在一种类型中,该分布装置是一种设置在模具内部例如在该模具的内壁的螺旋形或螺旋线形,以便或多或少均匀地分布模具内的来料。

    虽然本发明将具体参考一种本发明的制模设备和加工过程来描述,应当注意本发明的范围并不局限于所描述地实施方案,而是本发明的范围比具体描述的更广泛以致于包括其它的成型方法和设备以及在其它使用中的方法和设备的用途。

    以前,旋转制模已用于制造许多种物体,特别是圆柱体或对其中心轴对称的物体。过去,将原料引入模具,模具旋转并且原料固化以形成物体或制品。然而,在过去有效的方法和设备中,出现在模具内原料分布有关的问题。在许多情况下,原料没有均匀分布。在由两种或更多种不同原料制成的物体或制品的情况下,已难以根据该物体或制品的最终的要求而均匀分布两种或全部原料,以便它具有所要求的性能或特性。因此,有要求提供一种使引进模具的原料具有更好的分布以便使成品所要求的性能或特性更为均匀。

    因此,本发明的一个目的是提供一种用于旋转制模物体或制品的方法和设备,该方法和设备能改善引入模具的原料的分布。

    而且,在过去,管道、管子、软管等的制造通常包括使用连续加工的设备如挤出设备和挤压机。由挤压过程制造的小口径或小直径管道等具有缺点,加工处理是连续的从而制造出连续长度管道。然后挤出连续长度后必须切割到所要求的尺寸,这要求额外的费时、费力和费用的加工步骤。另外,在开动挤出机械设备直至通常用试凑法调整到合适的工作参数的过程中,直到这期间挤出产品必须丢弃,因而存在材料浪费。有时对连续挤出的切割的软管或管道的末端需要进行进一步处理,例如,修整或整理软管或管道的末端或在软管或管道的末端加入合适的固定件或耦合件。

    当制造较大直径的管道时,例如,具有超过200毫米直径的管道,由于管道只能以连续长度生产,这显著增加原料成本和库存量,特别是只要求少量选定长度的管道时,使用挤出设备是昂贵的。因而,在小直径和大直径管子的制造中,有必要减少所供昂贵的工具和挤出机械设备的费用,并且有必要避免原材料的浪费。

    因此,本发明的一个目标是提供一种用于在比较便宜的模具中使用最少量原料的旋转制模不同直径的离散长度的物体或制品的方法和设备。

    较小直径的管子或者较大直径的管子的挤压制模的另一个问题是不能制造具有不同的形状的管子固定件,如联结法兰等的连续长度的挤出成品。管子等的旋转制模允许固定件如法兰、喇叭口末端和成型管子的同时模制,从而省去管子在连续长度挤出后所需的连续长度的后续加工,以便于联结和密封离散长度的管子,例如通过提供专门用于联结切割的挤压的管子的两个末端的固定件。因而,当使用旋转制模等方法形成管子时,有必要提供固定件和不同的形状。

    因此,本发明的一个目的是提供一种用于旋转制模物体或制品的方法和设备,该物体或制品在制品或者物体在制模时,具有专门的固定件或特征模制进物体或制品的末端或壁上。

    根据本发明的第一方面提供一种用于成型制品的设备,包括一种用于形成该制品的大致形状的成型装置;一种向该成型装置引入原料以便在该成型装置中形成制品的导引装置;和一种在整个成型装置中分配引入该成型装置的原料以有助于形成制品的大致形状的分布装置,其中成型装置和/或分布装置的移动在成型装置内以预先选定的方式分配原料以便制品能够以预定的性能或特性成型。

    根据本发明的另一方面,提供一种制品的成型法,包括步骤:提供一种用于形成该制品的原料;通过使用一种配有一种分布装置的导引装置向该成型装置引进该原料、根据制品所要求的预定性能或特性来移动成型装置和/或分布装置以便分布被引进该成型装置的原料、并且使用该成型装置形成制品。

    通常,该物体、零件、制品等,是一种对称的物体或基本上对称的物体。更典型的是,制品是对其中心轴对称的或基本上对称的。更典型的是,该物体是一种中空的圆柱体。更典型的是,该制品是一种管道、软管、导管、管子或其它基本上是圆柱形的中空物体或零件。

    通常,形成该物体的原料是循环的原料或未用过的原料或两者的混合物。更典型的是,原料是一种热塑性材料,优选的是一种循环的热塑性材料。更典型的是,取决于所要求的物体的最终性能,原料包括一种、两种、三种、四种、或更多种不同的原料,这些原料在不同时间引入本发明的设备。

    通常,该原料是聚乙烯。更典型的是,原料是低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚丙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或其类似物。

    通常,原料是高密度聚乙烯(HDPE)或中密度聚乙烯(MDPE)。典型的是,原料具有密度约950到960千克/立方米和一种熔体流动速率(在190℃下2.16千克)为0.1到4克/10分钟,优选的是0.5到1.0克/10分钟。

    通常,原料可有多种不同的形状,包括自由流动形状,如粉末、丸剂、薄片、微粒、颗粒、珠子、钮扣状、针状、碎片、切屑等。

    通常,用于形成物体的原料是以一种自由流动的形状使用。原料的一种优选的形状是一种厚度约0.5到1.5毫米且长度和宽度约5到约20毫米的扁平的薄片。一种特别优选的原料是得自切碎的HDPE瓶,例如使用过的奶瓶等。

    通常,热塑性材料能使用许多方法以制成具有相当广泛性能的管道、软管、导管、管子等。塑料能被单独使用,例如,使得到制品的整个壁厚度形成或多或少均一性能的单层;并依次使用以便提供一种结构性的层效应,其中形成管子或软管壁的原料的不同层具有不同的性能,或者作为一种混合物使用,在精心选择该组分的熔点和粒径下,以提供一种不同的组分原料或分层结构的控制的分散体。

    通常,本发明的方法和设备对污染物有大的耐力。更典型的是,如果有任何污染物存在,该制品能够用这种方式成型,该污染物位于远离该管子或软管的关键性的外表剖面并接近那些非关键性的内表面。更典型的是,污染物包括水分、其他树脂或塑料原料、污垢、油剂、油脂、灰尘、杂质颗粒等。

    通常,成型装置是一种模具。更典型的是、模具是一种整体模具,通常,是一种具有整体壁结构的圆柱形模具。更典型的是,该圆柱形模具具有一端或两端的开口。更典型的是,管子的任何表面特征能够在模具壁内形成,例如,有检查孔、盖板、接口、输出口、法兰、喇叭口、或其他的固定件等的存在。

    另外,该方法包括加热模具的步骤,包括加热模具的外表面或模具的内表面,或依次或同时加热内外两个表面。

    一般,方法包括附加的冷却模具和/或制品的步骤。更典型的是、在外部或内部或内外进行冷却,并且可以依次或者同时进行冷却。更典型的是,冷却是通过使用空气、水、空气/水混合物包括喷射、烟雾等进行的。更典型的是,冷却是通过使用能应用于内部、外部或内外的冷却剂来完成的。

    典型的是,本发明的设备使用单一或多重筒体的布置,筒体在加热和冷却过程中可以装料并且旋转。一种特别优选的方案是每制造单位使用一套或二套筒体。

    通常,该分布装置设置在模具的内壁上。更典型的是,该分布装置根据模具转动而进行转动。更典型的是,该分布装置被固定在模具的内壁。更典型的是,该分布装置沿着模具的内壁以螺旋线形或成螺旋形延伸。一种特别优选的分布装置是一种焊接到模具内壁的螺旋焊接钢缘、钢肋、钢带等。

    通常,分布装置是一种焊接接合呈螺线形或成螺旋线形盘绕的金属带或金属条的相邻边缘。更典型的是,该焊接位于在模具外面以及里面。更典型的是,该焊接宽度至多约10毫米,优选的是1到5毫米,更优选的是2到3毫米的宽度。典型的是,该螺旋角可以是任意角度,优选的是在约20到90度之间,更优选的是在45到85度之间,最优选的是在60到80度之间。

    通常,该焊接厚度至多约10毫米,优选的是厚度至多约5毫米,更优选的是1到2毫米。

    通常,使用由螺形盘绕的钢带以边对边的关系焊接在一起而制成的筒体是特别有利的,这是由于它可以略微升高内部的螺旋表面以用于分布薄片远离、或向着原料引进点。引进模具的原料的运动方向通过筒体相对于分布装置的螺旋方向的旋转的方向而控制。

    典型的是,在筒体的一端设计有开口,它使筒体旋转并且同时向空腔中引进原料。更典型的是,该导引装置是筒体或模具一端或两端的开口端。更典型的是,模具一端或两端设置有一种输送料斗等以用于接纳进入该模具的选定量的原料。

    典型的是,加热筒体以便使热塑性材料转化为一种流体原料,它可在塑料薄片之间流动并固化的。加热可通过多种技术完成,例如直接在筒体表面的长度方向上使用煤气喷灯。

    典型的是,该模具,优选的是,模具的筒体,可在内部涂有一种脱模剂,例如一种烃油、一种植物油或硅油等。

    典型的是,本发明的方法可通过控制装入模具的不同的原料量、模具和其中原料的转速程序、加热时间、和各个具体阶段达到的温度来控制管子或类似物的壁剖面的均匀分布和密度。更典型的是,颗粒间的砂眼的消除可通过精确的旋转速度程序和管壁原料的温度来控制。这可通过设计的设备可测量内部气温并相应调整操作条件来而达到。

    典型的是,壁剖面的密度和消除与旋转制模有关的壁中砂眼可通过设备的设计来控制,当原料被熔化并处于可成形状态时,可通过原料的气体和蒸汽对模具内壁施加压力而对壁剖面增压,以便得到一种更紧密的具有较小的砂眼等风险的制品。

    典型的是,管子的冷却通过引进比单独的空气具有更大的热容量的冷却剂如与水雾或其它原料混合的空气来加速超过常规的冷却速率。在模具外部和内部,精确控制冷却以避免熔化的塑料在其固化时因收缩形成的内部砂眼。向模具内引进冷却脉冲可在不形成砂眼的的情况下加速冷却。

    典型的是、加工的循环速率强烈依赖于冷却时间的周密的判断以使适当固化的热塑性材料排出。内部气温的测量与管径收缩的音频检测一起可确定最小的冷却时间并且可使模具排空而用于下一轮循环,从而提高生产率并降低成本。

    典型的是、在绝缘的封套内加热,这在循环的加热部分过程中使有关热量损失减至最小。

    管子的转动通过在制造过程中可改变转速的变速电动机控制。在向模具装入塑料原料过程中,速度设置到缓慢的速率,并且在控制塑料薄片分布的同时,增加速度以达到使原料呈“降雨”的状态。该“降雨”阶段描述塑料薄片随管子转动到达管子的顶点并在重力下从远离壁而回降到下表面的过程。这可使薄片作为金属表面上的一种涂层而均匀施加。一旦获得均匀分布,增加速度以阻止塑料颗粒“降雨”,并且更高的向心力使原料保持在适当位置。在这阶段,开始加热筒体。这可使塑料软化并且熔化。使用更高的向心力固化薄片并且通过排除气泡和可能的缺陷而加快熔化过程。

    典型的是,在筒体旋转的同时所有塑料被熔化后,由内部和外部冷却该管子。在旋转过程中,利用由筒体一端的专门开口吹入干或湿空气进行内部冷却。用干燥空气或水喷射进行外部冷却。协调冷却以保证外部冷却很好地控制熔化塑料的固化。太快的内部冷却导致在管子横截面的中央产生砂眼缺陷(由于熔化塑料的收缩)。

    典型的是,一旦管子被冷却,该管子随时可脱模。在管子一端设计一整体的法兰或喇叭口剖面不但可使管子后续制模连接,而且可使该管子从模具中自动脱模。这是因熔化塑料的体积收缩所引起的,其在线性方向有0.1到9%的收缩,优选的是0.5到3.0%的收缩、而更优选的是0.5到1.0%的收缩。在管子一端安置法兰导致该管子的自由端向法兰收缩。直径的收缩导致该管子从模具表面解脱。在冷却过程中,这两种作用导致管子自动从模具上解脱并且随时可移去。

    典型的是,模具内壁是有锥度的以有助于管子从模具上的脱模。

    典型的是,该筒体设计的改进可使专门的法兰和喇叭口末端部分就地模制到管子上,省去挤出的管子为了便于连接和密封管子长度而必要的后续加工。典型的是,加热筒体以使热塑性树脂转化为能流动的液体状态,并在塑料薄片之间发生固化。加热可通过多种技术进行,例如,通过直接在筒体表面使用煤气喷灯。在原料装入之后加热筒体并旋转筒体产生均一的表面加热并控制砂眼的清除和管子的厚度。温度升到塑性树脂的熔点以上。在HDPE情况下,管子内的温度可能升到140℃以上并可能高达250℃。

    现在参考附图通过引用非限制性的实施例作为参考以描述本发明的优选方案。其中:

    图1是一种根据本发明的方法和设备用于形成管子的一种模具,在接近用于封闭模具一端的圆盘端处的侧视图;

    图2是表明装有薄片原料的模具部分的图1所示的剖视图;

    图3是表示进入管壁形成的薄片对模具内壁在旋转时模具的剖视图;

    图4表明管子在从模具中移开时图1所示的模具的透视图;

    图5是一种使用本发明的方法和设备形成的管子的局部剖面图;

    图6是表示在模具和管子内部和外部使用加热或冷却装置的模具和管子的剖视图;

    图7是利用本发明的方法和设备形成的一种层状的管子的剖视图;

    图8是一种在管子一端形成法兰的模具的近视图;

    图9是一种具有法兰的管子的透视图;和

    图10是以螺旋形或螺旋线形形式焊接在模具周边的一种分布装置的剖视简图。

    在图1到7中,表示本发明成型装置的一种具体实施方案,以大致圆柱形的模具形式,一般以2代表,具有位于或接近模具2一端的第一开口4和位于或接近模具2另一端的第二开口6,这样形成一个有开口端的整体圆柱形模具,其中可形成管子,通常以10表示,或类似物体。开口6可任选地用活动盖8、圆盘和板或类似物封闭。模具2可通过开口6装填。开口6可形成用于要在模具2中模制的原料引入模具2的导引装置。可有其它引进的方式包括模具的自动进料装置。

    模具2可由任何好的导热材料制成,例如金属、如铁、钢或金属的合金,或其它合适的合成材料,包括不同材料的组合物。该模具优选的是由一种耐热的并且好的导热材料制造,优选的是由钢制造。筒体可制成正锥度或根本无锥度的。通过可以使塑料原料在线性方向收缩约0.5到1%的过程,使管子更易于从该筒体中移走。

    特别参考图10,表示一种分布装置,这种分布装置16以螺旋12或螺旋线形的脊、缘或类似的形式并设置在模具2内部。在一种类型中,模具2由一种合适的金属条或带14螺旋形地盘绕而成,以便形成以边对边的关系或以边对边重叠关系螺旋焊接以形成模具2。焊线或类似物16在模具2的内表面勾出螺旋形或螺旋线形的通道。任选的是,或附加的是,在模具2的外面存在焊线18。使用由呈螺线形焊接钢制造成模具是特别有利,由于它可以沿着螺旋边缘略微升高的内螺旋表面以用于分布原料远离,或趋向塑料原料的引入点。塑料原料的运动方向由模具2相对于在模具2内壁上的螺旋所形成的螺旋方向而旋转的方向进行控制。在另一个具体实施方案中,内表面,和可任选的是外表面是由具有以部分嵌套的重叠关系焊接的条状金属带形成,导致呈螺线形盘绕的内表面的各个部分是有锥度或角度,以有助于指引整个模具中塑料原料的运动。

    图1和2表示用粒状塑料原料16填充到所需高度14的模具2。在一种类型中,塑料原料通常是通过粉碎循环使用的塑料或类似原料的瓶子、盖子及其它容器,所形成的切细的塑料。在引进模具2之前,塑料原料16不必清洗除去液状残渣或已除去的胶纸标签或除去的少量的其它污染物,因为在制模的原料中可允许含有适量污染物。

    该原料可以是同类型的或混合多种类型、等级或组成的塑料或其它的原料。特别优选的原料是厚度约0.5到1.5毫米并且长度和宽度约5到约20毫米的薄片原料。应当注意,在这些尺寸中,宽度变化是允许的。

    图2表示当模具2以箭头A所示方向沿着纵向延伸的中心轴18缓慢转动的开始时,其中塑料原料16的层是收集在图2所示的模具2下部。随着模具2继续缓慢转动,塑料原料16也转动以至于迫使上到模具内壁一侧以便在模具内对着该模具的内壁如“降雨”状回落,从而覆盖整个模具壁。只要该模具以较低的速度转动,该原料的“降雨”就将继续以便围绕模具内壁或多或少地均匀分布原料。该“降雨”过程可按要求维持。当模具2转速增加时,在原料薄片上的向心力将增加以导致原料对着模具的内壁以均匀的厚度积累。模具2的转速将使原料对着模具内壁保持在适当位置。

    典型的是,管子的转动通过允许在制造过程中可以改变转速的变速电动机控制。在向模具装入原料过程中,速度设置为缓慢的速率,并且控制塑料薄片分布的同时,增加速度以达到使原料呈“降雨”状态。该“降雨”阶段描述塑料薄片和管子一起转动到达管子的顶点并在重力下从远离壁而回降到下表面的过程。这样可使薄片作为一种金属表面上的涂层均匀地施加。一旦获得均匀分布,增加速度以阻止塑料颗粒的“降雨”并且更高的向心力使原料维持在适当的位置。在这阶段,开始加热该筒体。这允许塑料软化并且熔化。使用更高的向心力以固化薄片并且通过排除气泡和可能潜在缺陷而加快熔化过程。

    在本发明设备的一些具体实施方案中,一种燃烧器或类似物设置在模具2的外壁的外部以便对模具2的外壁加热,加热其中的原料到软化并且熔化原料,一种燃烧器如图6所示。该热源不局限于排列在外部的燃烧器而且可以是其它适用于加热模具2的燃烧器的排列,例如包括在模具2内部加热。另一种加热是在模具2壁内设置电加热。

    在图6所示的具体实施方案中,沿模具2的长度延伸方向安排气体导管20。燃烧器22是在整个导管20的长度以定距离间隔而设置。燃烧器22可以点燃可燃气体以加热模具2。任选的是,在模具2内可进一步设置具有以定距离间隔的燃烧器26的导管24以便对模具2辅助加热和/或可使整平器对在该模具内形成的管子进行内部抛光处理。

    现在描述本发明设备的操作。

    合适的切细的循环使用的塑料原料16通过开口端6加入模具2内。在一实施方案中,转动开始以前,足量的塑性材料16加入到模具2内;而在另一实施方案中,在任何原料加入以前,模具2就开始转动。随着模具2的转动,通过模具2开口端6加入原料并且通过设置在模具2内壁呈内螺旋形12或螺旋线形的分布装置沿着模具2长度方向分布原料。当足量的原料加入到模具2内时,可使盖8处于合适的位置以便该模具2可在较低速度下继续旋转从而使原料“降雨”到内壁上形成一种基本上均匀的塑料原料层。

    当塑料原料16在模具的内壁形成一种基本上均匀的层或覆盖时,该模具以较快速度旋转从而利用向心运动和力的效果进一步分布原料。然后,加热模具的外部、内部或者内外相结合。

    在加速转动和加热的作用下,塑料原料熔化并且流动从而形成一种基本上是均质的等厚的均匀混合物。在管子形成后,在转动以确保维持管子的形状的同时停止加热并且冷却模具2。塑料原料在冷却过程中硬化并且略微收缩。典型的是,在线性方向收缩量大约0.5到3%,典型的是,在线性方向收缩0.5到1%。

    如果有需要或有要求,可冷却模具。这种冷却可用于外部、内部或内外部。冷却可通过空气或风扇加速空气或通过与水混合的空气如烟雾、或喷射等形式,或冷却可通过使用冷却剂来完成。在一种类型中,在转动的同时,模具2的外表面处于水浴中或冷却剂浴中以便在模具转动时通过模具2的壁从外部冷却管子。

    优选的是均匀施加冷却或从两边冷却以便使整个管子的厚度具有均匀冷却从而防止在冷却步骤过程中管子分层或分离或形式砂眼。

    如果合适,可移开在模具末端的盖并且由于该管子的收缩因素而使该成型的管子可从模具2上移开。不要求分离模具各部分或其它的移开技术,这简化了整个生产方法同时也有助于显著地减少劳力成本。

    分别装填不同的塑料原料将允许形成同心层。这样可首先装入一种循环使用的原料,接着是未用过的原材料。将形式一种双层、管子或类似物,如图7所示的具有位于该管子外部的循环层26和位于内部的未用过原材料层28。这样的结构可使成型的管子用于与人有关的目的(human grade purposes)而不局限于灌溉目的,因为通过该管子的液流只控制使用未用过原料。如果没有新的或未用过原料的内层,该管子只能用于与人无关的目的(non humanpurposes)如灌溉。

    本发明的方法和设备允许使用各种成层的技术以形成具有不同层的管子。一种不同原料形成层的方法是将管子外部成型的原料切成比将形成内层的原料更小的粒状片。然后使该模具装入具有两种尺寸的薄片,并且增加模具的转速直到,粒状薄片使其行程穿过原料在该模具的内表面形成一圆柱形以便形成该管子的外层而大的薄片继续滚动形成该管子的内层。随着转速增加,更大的薄片在更多颗粒薄片中形成同心层。这种成层的技术可通过增加模具内空气湍流来促进。这种湍动可通过模具内的固定的或相反旋转的载体或吹到模具内部的空气所产生。湍流有助于移去薄片而不是粒状材料。

    另一种成层的方法是设置温度以便首先熔化一种特定形式的低熔点塑料原料。可在模具的内表面形成熔化层。当温度增加时,第二高熔点的塑料表层形成管子的内表面。这样两种不同的原料可形成分离层。

    另一个成层的方法是向模具装入第一填充的塑料原料并且开始加工。然后当模具仍然旋转的同时,加入第二填充的不同的原料。取决于所要求的管子结构和各个原料的性能,第二填充原料可以是在第一填充原料熔化前或后加入。如果需要,可多次另外装料。另外,有可能使管子具有不同的原料或组合原料的三层、四层或更多层。

    在图8,说明示于图1到图3的模具2的变型。在本发明中,圆柱形模具2具有一径向向外延伸到末端34的法兰32。一端盖36上具有一径向向外延伸到端盖周边的与法兰32直径相同或相当的环形法兰38。法兰38与法兰32匹配形成模具2的末端的延长部分。一种圆形的凹槽40贯穿法兰38进入端盖36内的盲孔。该圆形槽40的直径大于模具42的外径。

    管子42是在具有法兰末端和端盖的模具中以图1到3所示的同样方式形成的。凹槽40的增加直径可使如图9所示的管子42的法兰44在管子42上与管子42的其余部分同时整体成型。法兰44可由固体塑料原料形成,并且当与管子42整体成型时,可非常牢固。所有具有法兰末端的类似的管子42,可对接并且夹紧以使管子拼接或连接于另一整体设备的法兰固定件,例如,在灌溉系统中的泵的排出口。

    如果在管子42的两端均要求有法兰,在制模过程中模具2可由两个或更多个部件联结组成。当制模完成时,该模具部件可分离以便允许移开成型的管子42。如果模具2的内部在末端34处是分步的,法兰32、34可省略。任选的是,管子42的末端可以扩大圆截面如一扩大喇叭口截面而形成。

    本发明的方法和设备可以在较低价格下通过非常少的原材料预处理或预准备条件或预加工或制备来制造一种有用的制品。该方法在原材料的质量上允许很大的变化并且可使用低等级的塑料原料。

    如果有要求、可以使用未用过的塑料原料,或者与部分循环使用的塑料原料或者作为隔离层的原料结合。也可以向填充的原材料中添加化学添加剂。

    本发明的优点包括如下:

    本发明的方法和工艺扩大并改善旋转制模的构思,旋转制模一般用于离散物体的非连续制模如全封闭的中空物体如贮槽等到利用连续加工设备如挤压机制造的导管和管子。优点是具有降低最小流程长度和降低开动时废弃制品的量,避免昂贵的工具和挤出机械设备,因此,显著降低制造导管特别是具有直径大于200毫米大导管的成本,通过本发明的工艺可制造精确长度数量的管子,并允许相当大地节省原料和管子存贮量。管子可制造成指定的长度而不必为运输作进一步处理,例如不必将管子切割到所要求的长度。

    可用各种不同的原料制造管子等,包括低等级的原料,被污染的原料和不同原料的混合物。

    该加工工艺允许在管子内就地模制专门特征如管子的检查孔、连接件、专门的法兰和喇叭口的端截面,这省去了在挤压法制造管子中为了便于联结和密封的管子长度而必须的后续加工。挤压法制造连续长度管子中,没有机会形成具有整体固定件的管子。

    所描述的方案通过解释得到发展并且在不背离本发明的精神和范围包括在此公开的每一新特征和新组合特征的前提下可以作出许多改进。

    本领域普通技术人员将会认识到,这里所述的本发明除了那些具体描述的还可以有变化和改进。当然本发明包括所有这类落入其精神和范围内的变化和改进。

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描述一种用于制造一种管子或类似产品旋转模具和利用该旋转模具的方法。该模具在模具的内表面设置一种螺形地或成螺旋线形定位的呈螺形或成螺旋线形的脊、缘或升高部分形式的分布装置,它有助于引导加入模具的原料的运动,以便在模具内根据成品所要求的理想最终产品的原料均匀分布。当需要运送或输送以及在整个模具中分布原料时,该分布装置可有许多不同的类型。 。

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