旋转模制的产品和模具.pdf

一种旋转模制方法，通过在模制流程中，经由被加热且在炉具中围绕一条轴线旋转的磨具上的开口传送由一种或多种组分构成的可熔材料来复制产品。例如利用任选染色的外部和位于中间层内的泡沫颗粒构造多层产品。通过这种方式在金属模具内制作可以转化为住所的钟形产品，该金属模具一端敞开并且在炉具中围绕水平轴线缓慢旋转。

1.  一种通过一种旋转模制(模制方法)由至少一种热塑性材料(文中称为混合物)来形成产品的方法，所述方法包括步骤：
(a)构造可加热、导热、可旋转的模具，所述模具具有加热表面和塑形表面，所述模具提供至少一个孔，用来在模制方法中接收受控输送的材料；
(b)将所述模具放置在热保持包裹件或炉具中，加热该模具，并且在模制方法中旋转该模具；
(c)然而，在延长的周期内，将一定量的混合物传送到所述模具的塑形侧；
(d)确认所述混合物合适地分布在所述塑形侧；
(e)在输送额外量的混合物的同时，等待混合物抵靠所述模具的塑形表面熔合到下层高热材料；和
(f)在借助向下层高热材料熔合的过程积累了足够多的混合物之后，允许炉具冷却，停止旋转，并且从模具中取出冷却的产品。

2.  如权利要求1所述用于通过旋转模制的方式形成分层产品的方法，所述方法包括步骤：
(a)等待第一混合物熔合到下层高热材料；
(b)将具有不同组分的随后混合物传送到所述模具中；和
(c)等待随后混合物熔合到下层高热材料，直到所有目的层都被输送到模具中，并且抵靠所述塑形表面被熔合。

3.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，第一混合物包括能熔合成固体质块的塑料材料，第二混合物还包括在被加热和被设定成泡沫时能产生气体的材料，并且第三混合物还包括能熔合成固体质块的塑料材料，以使完工产品包括位于非泡沫内层合外层之间的中间泡沫层。

4.  如权利要求1所述的借助旋转模制的方式来形成由属性不同的结合部分构成的产品的方法，其中所述方法包括额外的步骤：在模制方法中，通过受控的输送装置将第一种类型的至少一种特定混合物输送到模具的第一选定塑形部分；在模制方法中，将第二种类型的至少一种第二特定混合物输送到模具的第二选定塑形部分，以使完工产品成为具有不同部分的整体产品。

5.  一种能实施权利要求1所述方法的装置，用来以至少一种包括可选添加剂的可熔热塑性材料(文中称为混合物)模制产品，其特征在于，所述装置包括旋转安装的导热模具，所述模具具有被加热侧部和塑形侧部；所述模具能被驱动装置驱动而围绕旋转轴线旋转，所述模具被热保持包裹件或炉具包围，所述包裹件或炉具包围所述模具但从所述模具隔开，所述包裹件或炉具包括能向所述被加热侧部提供热量的加热装置；所述模具包括至少一个孔，从而在模制方法中，能够提供通往塑形侧的连续通道，以使可导向传送器能有选择地向被加热的旋转模具的塑形侧部分布混合物，所述模具在冷却之后可以操作，以在足够积累的混合物完全熔合之后，释放产品。

6.  如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述导热、旋转安装的模具由至少两个结合在一起、具有共用旋转轴线的单独部分构成，所述结合在一起的单独部分能在产品被形成并被允许冷却和硬化后彼此分开，从而释放所述产品。

7.  如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述导热、旋转安装的模具包括一端开放的渐缩管状内部，所述管状内部的形状类似于钟形，可以沿着水平轴线围绕所述钟形的旋转轴线旋转，穿入所述模具的所述塑形表面的单一可翻转覆盖的孔与该模具的暴露端部一样大。

8.  如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述导热、旋转安装的模具包括形状类似于钟形的渐缩管状内部，尺寸为跨过开放端的直径大约5米，沿着轴线大约3米。

9.  如权利要求5所述用于模制平面产品的装置，其特征在于，所述装置包括导热模具，该导热模具具有位于周边垫环内的大致平坦的塑形表面，所述模具围绕竖直旋转轴线旋转安装在炉具内侧，所述炉具包括(a)提供受控热量的装置和(b)热绝缘包裹件，所述包裹件包围所述模具的顶部和侧部，从而能在使用中将被加热的气体保持在模具周围，所述热绝缘包裹件能侧向运动，从而在使用中能提供孔，所述孔允许在模具被加热和旋转的同时能够使混合物设置在模具塑形表面周围的可导向传送器进入，或者在产品由混合物熔合而成形结束时，所述热绝缘包裹件能从所述模具移走，从而允许取出产品。

10.  一种利用权利要求5所述改良的旋转模制装置由至少一种材料形成的产品，其特征在于，所述产品在模制后保留至少一个孔，以提供通往所述产品内部的通道。

11.  如权利要求10所述的产品，其特征在于，所述产品在模制后包括多于一个层，每一层包括不同的混合物。

12.  一种利用权利要求9所述改良的旋转模制装置由至少一种材料形成的平坦产品，其特征在于，所述产品包括熔合热塑性材料，而所述孔包括一个完整的表面。

13.  如权利要求12所述的平坦产品，其特征在于，所述产品包括多于一个的熔合热塑性材料层。

旋转模制的产品和模具
技术领域
本发明涉及旋转模制的一般领域，特别应用于进行大规模旋转模制的装置和方法以及提供巨型模制产品。
背景技术
旋转模制是一种熟知的技术，用来模制塑料诸如聚乙烯，而不需要诸如注射模制这样的技术所需的设备。通常，可加热钢模具局部填充适量粉末塑料材料，闭合并加热，同时旋转并颠倒。接触模具被加热内壁的粉末将熔化和熔合，粘在壁面上，并且旋转和颠倒相结合，确保了粉末最终接触并涂覆模具的每一个内表面，形成具有完全闭合内腔的连续完整塑料壁面。随着加热进行，内腔中的剩余粉末进而熔化并熔合到已经粘在模具壁面上的材料上，倾向于更容易粘在具有较薄材料涂层的区域，这些区域比涂层已经较厚的区域相应地更热。通过这种方式，堆积成相对均匀且连续的塑料材料壁面。模具继续加热，旋转并颠倒，直到认为所有的粉末都已经熔化并熔合为止。然后冷却模具。已经发现，传统旋转模制方法和装置对于任意尺寸至多大约1米的产品都能良好地工作，但是当所述方法用在生产大规模产品时，带来了许多难题。颠倒装置上的机械应变随着模具重量以及模具中粉末重量的增加而增大。每一个尺寸超过1米或2米的大规模物品需要重量相当大的粉末材料，并且随着这种重量被提升而且从模具一端倾注以冲击另一端，相当大的应变施加在旋转轴承以及其他支撑结构上，特别是在处理过程的早期阶段，即粉末的主要部分尚未熔合而且仍然可以在模具腔室内移动的时候。
颠倒和旋转机构因此需要非常沉重和坚固。既便如此，也可能承受很大的磨损并且经常需要维修或更换部件。整个机构需要抬起或者架在坑道上操作，以允许端部有间隙上下颠倒，这样显著增加了将粉末材料送入模具并再次将完工产品取出的难度。
模具完全闭合并且模制产品内腔很快密闭，因为全部壁面都被熔合材料所涂覆。因此，难于判断内部熔合过程的进程。特别是，难于测试是否全部粉末都已熔化，并且难于获知是否模具盘旋或复杂的细部都已充分填充并涂覆，或者材料是否本身均匀地施加在全部表面上。送入模具的粉末量必须一开始就精确计算和测量好，因为一旦处理过程开始，就无法增加额外的材料或者取出过剩的材料。
当模制完成时，不能通风或进入产品内腔，因为它是完全闭合的型坯，并且材料冷却相应地从外侧开始。当产品外表面冷却并定型后，产品可能从模具内表面脱离，但是由于内部尚未完全定型，所以壁面可能不够坚固以支撑其自身重量。在整个厚度都定型之前，材料的重量可能导致壁面塌芯、褶皱或发生其他扭曲。对于厚度以及材料重量较大、产品顶部跨度较长并且厚壁面冷却和定型耗时更多的较大产品来说，这种变形特别难于避免。如果太早从模具中取出产品，则产品将整体发生塌芯，但是即使在定型时留在模具中，最上方的部分将倾向于脱离并向下塌陷。如果在定型时旋转模具，则变形围绕产品均匀传播，但是无法避免。产品在定型时发生变形可能显著降低产品的实用性和价值，特别是希望产品配合大型组件内的其他部件并与其互锁，并且需要精确塑形且对准的凸耳、插座或表面时。
发明内容
本发明致力于提供一种用于旋转模制大型物体的改进方法，例如模制大型钟形结构，这种结构容易转化为住所，同时在任何情况下，本发明都致力于至少为公众提供一种有用的选择。
在本发明第一宽泛的方面，提供了一种以至少一种包含任选添加剂的颗粒型热塑性材料(文中称为混合物)，利用一种旋转模制(模制方法)来形成产品的方法，所述方法包括步骤：(a)构造可加热、导热、可旋转模具，所述模具具有加热表面和塑形表面，所述模具提供至少一个孔，用来在模制方法中接收受控输送的混合物；(b)将所述模具连同能在模制方法中旋转所述模具的装置放置在热保持包裹件或炉具中；(c)在拖长的周期内，将一定量的混合物传送到所述模具中；(d)确认所述混合物分布在所述塑形表面上；(e)在输送额外量的混合物之前，等待混合物熔合到下层高热材料(或者熔合到模具本身的塑形表面上)；和(f)在借助向下层高热材料熔合的过程积累了足够多的混合物之后，允许炉具冷却，停止旋转，并且从模具中取出冷却的产品。
优选，所述可旋转模具的旋转轴线大约水平。
在第一种替代方案中，提供了一种借助旋转模制形成分层产品的方法，所述方法包括步骤：(a)将具有第一组分的第一混合物传送到所述模具中；(b)等待第一混合物熔合到下层高热材料；(c)将具有第二组分的第二混合物传送到所述模具中；和(d)等待第二混合物熔合到下层高热材料，直到所有目的层都熔合在一起为止，从而构造分层产品。
在一个相关方面，第一混合物包括能熔合成固体质块的颗粒型塑料材料，任选带有至少一种染料，随后是第二混合物，第二混合物包括能导致加热和定型时产生气体而形成泡沫的添加剂，并且第三混合物再一次包括能熔合成固体质块的颗粒型塑料材料，以使完工产品包括介于非泡沫内外层之间的中间泡沫层。
在第二种替代方案中，提供了一种借助旋转模制来形成由属性不同的结合部分构成的产品的方法，其中所述方法包括额外的步骤：在模制方法中，将第一种类型的至少一种特定混合物输送到模具的第一塑形部分；在模制方法中，将第二种类型的至少一种第二特定混合物输送到模具的第二塑形部分；和利用另外的塑料材料覆盖两个分开的部分，以使完工产品成为具有不同部分的整体产品。
在本发明第二个宽泛的方面，提供了一种旋转模制装置，包括：安装成围绕轴线旋转的模制腔或模具，所述模具具有位于所述轴线上的两个端部以及在所述端部之间延伸并结合起来限定内部空间的侧壁，其中至少一个所述端部具有轴向开口，所述开口在使用中能提供通向所述内部空间的通道。
在本发明的相关方面，提供了一种能实施本发明内容部分先前所述方法的装置，用来以至少一种包括任选添加剂的可熔颗粒型热塑性材料(文中称为混合物)模制产品，其中所述装置包括旋转安装的导热模具，所述模具具有被加热侧部和塑形侧部；能让所述模具围绕旋转轴线旋转的驱动装置，所述模具包括至少一个足够大的孔，从而在模制方法中、所述模具被加热和旋转时，提供通往塑形侧部的通道，然后冷却所述模具以便在积累足够的混合物完全熔合而形成产品之后，释放产品，其中所述孔允许借助能向模具塑形侧部分布混合物的可导向传送器输送混合物。
在相关方面，本发明提供至少一种借助本发明内容部分先前所述的改良旋转模制装置形成的产品，其中所述至少一种产品包括至少一个孔，所述孔提供通往所述产品内部的通道，所述孔至少用于在模制方法中接纳传送装置进入所述所述模具内部。
优选所述装置进一步包括具有细长输送管的传送装置，所述输送管的尺寸确定为通过所述开口伸入所述腔室的内部空间，并且适配成在使用时，将模制产品的材料传送到所述腔内。
在一种可选方案中，所述传送器包括导管以及沿着所述导管形成气流的装置，从而将用于模制的粉末材料吹送到所述腔室内。
在另一种可选方案中，所述传送器包括导管和螺旋传送器，将用于模制的粉末材料沿着所述导管驱动并送入所述腔室。
优选所述传送器包括足够长的导管，从所述腔室一端的所述开口延伸到输送点，材料可以从该输送点施加到位于腔室另一端的表面上。
可以选择的是，传送器与反曲导管配合，该反曲导管确定尺寸以及布置，使其能延伸到所述模具的腔室内侧，并且将材料释放到所述腔室近端的表面上，位于进入所述模具的所述孔的周围。
在另一种可选方案中，传送器可以包括手持铲斗。
优选，所述旋转模制装置具有安装在轴承装置上的模具，所述轴承装置在使用中支撑围绕轴线的旋转，所述轴承装置包括至少一个环形轴承环，该轴承环包括环形导轨，环形导轨周围延伸并支撑在所述腔室上，横穿所述轴线并定心在所述轴线上，所述导轨承载至少一个旋转轴承元件，诸如轮、滚珠或辊子，其中在所述轴承环的界限内设置通往所述腔室的通道。
优选，所述环形轴承环支撑所述腔室的一端，而轴向旋转轴承支撑所述腔室的另一端。
可选地，所述环形轴承环进一步利用导向轨道支撑。
在本发明的另一方面，提供一种旋转模制装置，所述装置包括具有被加热侧部或表面的模制腔室或模具，所述模具被热保持包裹件或炉具包围，所述包裹件或炉具包围所述模具但从所述模具隔开，所述炉具包括能向所述模具壁面的被加热侧部提供受控热量的加热装置，从而在使用中导致模具内部的可熔材料熔化和熔合。
优选地，所述热保持包裹件或炉具包括可重复闭合的通道端口，以允许补充或分布可熔材料，并且接触完工产品。
优选地，所述热保持包裹件或炉具固定到基座上并包围可旋转模具。
可选地，所述热保持包裹件或炉具固定到所述模具并与所述模具一起旋转。
优选地，所述热保持包裹件或炉具包括至少一个挡板，引导所述模具上的热气流。
在第三个宽泛的方面，所述导热、旋转安装的模具存在锥形区段，该区段包围水平旋转轴线，接合相对渐缩的管状区段，一起围绕旋转轴线沿着水平轴线旋转，所述模具具有单个孔，该孔向所述模具的塑形表面敞开，所述孔大到足够暴露所述模具的端部。
优选地，所述热保持包裹件或炉具借助可开合的耐热绝缘挡片或门至少可以覆盖所述单一孔的上部三分之一。
优选，所述导热、旋转安装的模具内部具有类似于钟形的形状，尺寸为直径至少2米，沿着轴线大约1.5米。
更优选，所述尺寸为直径大约5米，沿着轴线大约3米。
在本发明第四个宽泛的方面，提供一种包括旋转模制的房屋结构的产品，所述产品包括基本上锥形的屋顶区段和渐缩、相结合的墙壁区段，所述墙壁区段从所述屋顶区段延伸并与屋顶区段的外垫环连续，其中所述墙壁区段的直径从所述屋顶区段向外向下延伸到地脚，所述房屋结构根据本发明内容部分先前所述的一种或多种方法以可熔塑料材料旋转模制而成。
优选，所述产品包括层，外层和内层厚度至少为4mm，并且中心层厚度至少为10mm。
优选，所述屋顶区段和墙壁区段基本上为柱状，当然也可以制作多边形和非对称的产品。
优选，所述房屋元件随后设置至少一个框架部件，所述框架构件包括固定到所述墙壁区段的孔中的门楣和框架，所述框架具有尺寸确定地能与墙壁区段和内凸缘啮合的迂回部(rebate)，所述内凸缘布置成啮合在墙壁区段内的时候接触墙壁区段的内层，从而允许开口切穿所述墙壁和安装在其中的门或窗。
在一个主要方面，本发明提供一种模制平面产品的装置，其中所述装置包括导热模具，该导热模具具有位于周边垫环内的大致平坦的塑形表面，所述模具围绕旋转轴线旋转安装在炉具内侧，所述炉具包括(a)提供受控热量的装置和(b)热绝缘包裹件，所述包裹件包围所述模具的上部和侧部，从而能在使用中将被加热的气体保持在模具周围，所述热绝缘包裹件能侧向运动，从而在使用中能提供孔，所述孔允许在模具被加热和旋转的同时将混合物设置在模具塑形表面周围的可导向传送器进入，或者在产品成形结束，当产品已经通过混合物熔合而形成时，所述热绝缘包裹件能从所述模具移走，从而允许取出产品。
在相关方面，本发明提供一种用来模制圆形平面产品的装置。
在进一步的相关方面，本发明提供一种以熔合混合物构成的圆形平面产品。
参照附图，本发明的上述方面以及其他方面将从以下优选实施方式的说明中体现出来。
文中所提供的本发明的描述单纯作为示例给出，并不以任何方式限制本发明的范围和程度。要注意，在本说明书中，除非文字作相反要求，词语“包括(comprise)”及其变形诸如“包括(comprising)”或“包括(comprises)”应该理解为暗示包含所述整数或步骤或整数组或者步骤组，但是并不排除其他整数或步骤或整数组或步骤组。
附图说明
图1以侧视图和截面图示出了本发明的第一旋转模制装置，用于施加模制材料的第一传送器位于模具远端；
图2以端视图示出了图1所示的装置，去掉了端门；
图3示出了图1所示的装置，用于施加模制材料的第二传送器位于模具近端；
图4以侧视图和截面图示出了本发明的第二种旋转模制装置，接近模制方法的开始阶段；
图5示出了处于模制方法中的图4所示的装置，炉具包围该装置；
图6示出了以图4所示模制装置生产的房屋结构；
图7示出了与图6所示房屋结构一起使用的通道部件；
图8示出了墙壁结构的细节以及通道部件连接到房屋结构的墙壁；
图9示出了用来运输或存储房屋结构的堆叠件；
图10示出了包含通道和窗户部件的两个房屋结构正处于使用中；
图11以透视图示出了用来旋转形成平坦盘件的模具，该盘件适合用作房屋结构的地板；
图12是穿过用来旋转形成平坦盘件的模具的截面图，其中所述盘件适合用作房屋结构的地板；
图13以透视图示出了用来将热量保持在旋转形成平坦盘件的模具内及其周围的绝缘、移动式闭合件。
具体实施方式
本发明描述了一种“开放旋转模制”的模具。在原理上，在一侧加热而在另一侧塑形的金属物体(模具)确定了待生产的产品形状。与常用旋转模制模具不同的是，在“开放旋转模制”中通常没有倾斜操作，只是减缓围绕一条轴线的旋转。这意味着在金属物体还热的时候向其塑形侧沉积并分布可熔粉末塑料材料，意味着被加热的表面保持热度，并且在成形过程结束且足够的材料敷设并根据需要熔合在一起的时候，被加热的表面才冷却。如此形成的产品将会比模具本身收缩量大并且从该表面分开。通常采用释放剂来涂覆塑形表面。
可熔粉末塑料材料优选是聚乙烯塑料材料，例如美国ICOPlymers，Inc.制造的ICORENE 3480(示例分销商：ICO Courtenay)。这是一种线性中等密度的聚乙烯塑料材料。也可以使用具有不同特性的各种树脂，诸如基于同样的乙烯基且带有各种共聚单体(己烯、丁烯或辛烯)原料的合金，正如本领域技术人员所知。这种材料可以呈固态或泡沫态形式。根据本发明，操作者可以依次施加多个层，然后形成具有(例如)外固态蒙皮、包含气体气泡的中间泡沫层以及内固态蒙皮的产品，从而在提升绝缘性能的同时在强度和重量方面获得折衷效果。
示例1：一般模具
在一种优选形式中，本发明提供一种旋转模制装置，特别适合生产大规模的产品。如图1所示，首先需要描述用来制造船体区段的模具，因为这是一种熟悉的物体。所述装置包括绝缘炉具10，该炉具一端具有门11，模具12安装炉具中，围绕虚线所示的水平轴线旋转。所述模具并不像通常那样布置成也在制造过程中连续倾斜，即模具的旋转轴线A-A优选固定在水平取向，虽然这种状态会不时地发生变化，可能发生在成形流程中，从而控制不同部分的相对涂层厚度。这种模具的高度和宽度可以为2米或更长，长度为4米或更长，显然这些尺寸可以变化以适应产品的具体要求。与现有技术的模具相同的是，通过金属模具本身的壁面从环绕的炉具传递热量，以便将其中的塑料颗粒熔合在一起。
在炉具10离门11最远的端部，模具12安装在支座14支撑的轴向心轴13上，该心轴可以被马达15或者其他驱动机构驱动而缓慢地旋转模具12，如图所示。但是，在炉具10的可操作端，模具12被周边环16支撑，模具12在周边环16内被撑杆17架起并支撑。环16被炉具基部的轴承轮18所支撑，并且优选还受到位于炉具任一侧的一对导向件19的支撑，如图2所示。环16和模具12因此能围绕轴线A自由回转，并且一端被心轴13支撑，而另一端被轴承轮18支撑。轴承轮18可以由马达15驱动来旋转模具12(如图4和5中的实施方式所示)，同时如图1所示那样轴向驱动，或者取代轴向驱动。应该理解，从模具周边而非中心来旋转模具12的马达只需要较小的扭矩而且产生较小的应变，特别是在模具不对称的情况下。因此，相对于轴向驱动来说，作用在轮18上的合理的主动(不滑动)驱动系统更为优选，虽然可能采用两种驱动形式之一或者两者。
周边环16和轴承轮18提供一种支撑结构，允许模具12旋转，同时允许沿着旋转轴线A从该端部方便地进入。模具12形成有可操作的门或端盖20，该门或端盖可以旋转安装在门11上，或者简单地紧固在模具12的主体上。端盖20和门11设置有中心开口21，允许从炉具10外侧进入模具12内部。开口21优选设置有从端盖20穿过门11上的孔沿着旋转轴线A延伸的套筒21a，但是也可以替代地包括位于端盖20和门11上的简单的对准轴向孔。
模具12利用炉具10内或导入其中的气体或柴油燃烧器22加热。这种情况仅仅是示例性质的，应该理解，燃烧器特定的形式、位置和布置可以根据模具12的尺寸和形状而改变，壁厚适合于产品和所用的模制材料。可以替代地使用电气加热装置或其他加热装置。通常优选并不直接加热模具内部的塑料颗粒，而是依靠通过壁面传导的热量让颗粒转化为刚性结构。模具炉12可以设置有一个或多个挡板23，包括与模具壁面隔开并基本上平行的第二壁面，从而在使用中引导和阻挠热空气经过腔体壁面的外表面。同样，这些挡板的布置可以根据模具12的形式发生明显的变化，但是它们优选设置在端壁上或者其他相对于旋转轴线A垂直或横向延伸的其他表面上或它们周围，其中模具壁面离燃烧器22比较远，燃烧器的热量不能直接作用在模具壁面上。特别是，导热挡板23可以设置在端盖20上，引导热量经过垂直扩展的表面，并具有靠近中心开口21处的套筒21a的周边入口和出口通风口。专用燃烧器22a可以设置成将热量导向这个区域，而使气体供应件和/或控制器设置在门11外侧，以便可以独立控制这个区域的热量。
应该理解，正在进行模制的产品具有一个开放端或者至少一个孔，从而在一端提供通往其内部的通道。传送器30通过开口21将用于模制的粉末材料传送到模具21的内腔中，而模具同时受到加热并旋转。所述材料可以变化，但是优选为粉末聚乙烯(PE)或者使用其他配制成用于旋转模制的塑料材料。传送器30包括细长管道31，该管道沿着旋转轴线A伸入模具12内，连接到炉具10外侧的馈送料斗32和鼓风机33。在使用中，粉末塑料颗粒被鼓风机33沿着管道31吹入模具12内，并且在大多数情况下，所述管道沿着旋转轴线A或者其附近伸到模具12的远端12a。首先撞击模具12表面的材料将在这一点熔化、熔合并粘在那里，但是后来的粉末将坠落，从模具12的端壁12a掉下，并远离旋转轴线熔合和粘结。随着模具12旋转以及粉末材料在粘住之前跑地更远，整个端部12a被涂覆，然后模具12的侧壁12b也开始被涂覆。随着模制方法的进行，操作者可以向后移动传送器30，从而直接将粉末塑料颗粒直接抛落在侧壁12b上，而非喷涂到端壁12a上，但是无论怎样，都会发现这样能充分地涂覆侧壁12b。通常，传送器端部的设置以及从传送器进行传送由人来控制。
最终，利用这种过程，可以涂覆全部的端壁12a和侧壁12b，并且可以构造具有期望壁厚的产品。但是，端盖20上最后的端壁12c无法利用细长管道31以材料涂覆。为了涂覆模具的该端壁，反曲管34配装在传送器30上，并且通过开口21伸入模具。该管道34允许粉末塑料颗粒被回吹到位于开口31垫环处的模具12的壁面12c上，过量的粉末可以由此布满并涂覆整个所述壁面，与外周边处的侧壁上的材料接合。专用燃烧器22a在此时将专门加热端盖20，加热端壁12c以及套筒21a。反曲管34从开口21背离，以便粉末塑料颗粒一般不会通过开口21抛出模具12，但是一些材料仍然可能落在套筒21a上，并在这里熔合。在使用中，在模制产品上提供了中空心轴，协助将其支撑在模具内，并且在最终产品从模具12中取出后，一般将该中空心轴切掉。
通过这种方式，可以构造完整的模制型坯，而且通过轴向开口21，形成了通往模制产品内部的开口。该通道能改善冷却和定型过程，而且允许在模制方法中检查铸造产品的内部。这样允许操作者检查全部粉末都成功且完全地熔化并熔合在一起，而且允许观察任何较薄或未完全涂覆的部分。利用改良的符合本发明的旋转模制装置形成的全部产品，至少在其第一次模制时，都包括一个或多个指示孔，通往产品内部，目的是诸如允许传送装置在模制方法中进入模具内部。
虽然模具12的表面可以处于250℃的温度，但是模制产品内腔温度在处理过程的熔化和熔合部分明显较低，因为材料的熔化消耗了能量。一旦材料完全熔化，则内腔内部的空气温度将升高，以匹配材料温度。通常，通过将模具作为整体进行冷却来冷却产品并使之定型，以便内部材料最后硬化。这样会让产品产生明显的翘曲和扭曲。但是，利用通过开口21提供的通往内部的通道，冷空气可以导入产品的内腔并且将热空气导出，以使内部以相同的速率冷却，或者甚至比与模具壁面接触的外表面冷却地更迅速。粉末塑料颗粒牢固的粘接在模具壁面上，直到在冷却过程中从模具分离，从而通过这种方式保持产品的壁面牢固地连接到模具，同时由内部的定型材料形成坚固的内部支撑层。当外表面最后冷却并且从模具脱开时，产品的形状已经定型，不会发生翘曲或塌芯。
上述装置还可用来构造分层产品。在加工过程中(不是在此之前)，模制材料被引入模具，所以一种材料诸如粘着或熔合颗粒制成的固体塑料制成的外层可以首先形成，然后在向全部表面施加连续的6mm(举例来说)厚涂层时，可以施加第二层，诸如厚度为60mm的泡沫粉末塑料颗粒，同时外层仍保持熔融。固体熔合塑料颗粒制成的第三层可以施加在泡沫(起泡)层内侧，构成非常坚固但重量很轻的夹层壁结构。因为所述层在施加随后的层的时候尚未定型，所以它们能轻易且牢固地熔合在一起。
由于所述产品在冷却时倾向于从模具收缩，所以可以在长模具中构造管道或者带有平行壁面的类似物体，可以让传送管道从每一个端部而不是仅从一个端部进入模具内部，并且可以在较早的阶段就利用重新分布设备，以便确保塑料材料均匀分布在模具内。应该注意，在研制出符合本发明的炉具和模具之前，已经证明无法通过旋转模制来制造这种产品(图1-3中的半个船体，随后将组装成完整的船体)且使其不发生翘曲和塌芯。
示例2：模具和产品：“圆形房屋”
对于该“开放旋转模制”例子来说，将制作巨大的钟形物体，其形状类似于倒扣着的杯子，带有略微向外张开的边缘(在图6中示出)。所述壁面例如直径大约为5米，高度大约为3米，远远超过了现有技术中旋转模制技术的使用极限。房屋墙壁略微呈锥形，所以产品容易叠置。此外，锥形协助将分离的产品从模具中取出。在本例中，如图4和5所示，模具12可以一端完全敞开，以使轴向开口21包括模具的整个端部，被周边环16和轴承轮18支撑，与上述第一实施方式一样。可以使用一个以上的周边环，这样的话轴向支座13就变得多余。这种布置允许在模制方法中通过其敞开的基部非常容易地进入产品。过多的粉末通过模具敞开的端部跑出，可以被托盘25收集并返回到传送器30的料斗32。
如图4所示，挡板23可以用在包括炉具的内部绝热衬层10以下，基本上覆盖模具的整个外表面。挡板可以包括与模具壁面12隔开的第二蒙皮，绝缘材料26应用到挡板26外侧，以使模具本身包括炉具。优选使用单独的绝热罩10。如图5所示，模具的被加热侧部简单地暴露于炉具内的热气体中，并且敞开的端部被绝缘隔热门10D闭合，所述门10D围绕其上边缘摆动(虚线弧示出其行程)，将热量至少保持在模具上部的三分之一内侧，优选覆盖炉具上部的三分之二或者更多。门10D提升(诸如借助穿过滑轮10C然后下行到锚定点的绳索10B)用于检查，用于塑料颗粒分布，并且用于在生产循环结束时释放完工产品。燃烧器22或者其他加热装置通过出入通风口27在挡板23和模具壁面之间产生加热气流。通过这种方式，提供了一种非常简单且节约成本的模制装置。传送器30可以表现为各种形式，正如前述。
图4和5所示的装置适合于制造圆形房屋，虽然优选环形结构可以是方形、八边形或一定的形状范围内的任何形状，对称或者不对称。具体来说，所述装置用来铸造居住结构40，如图6至10所示，包括一间直径为5米且高度为3米的圆形建筑。类似的圆形建筑可以是直径大约2米而高度大约1.5米。除了运输过程中产生的问题之外，没有特别的尺寸要求。
如图4所示，螺旋传送器可以仅用于在结构的墙壁上首先倾注一种颜色的材料构成的第一层，构成(例如)白色墙壁，然后如图5所示，传送器升高到Pto位置30(H)从而瞄准旋转中心，从而将可能包含其他颜色的染料的材料从远端12a的中心倾注下来，构成玻璃瓦颜色的屋顶。玻璃瓦颜色的层将运动到白色的层之上并运动到其后，从而牢固地熔合到白色层，但是被白色层掩盖，提供了锐利的边缘对照色。这是假设这种颜色是符合需要的。塑料材料本身不需要刷漆，直到承受多年的天候变化为止。然后，在侧壁和屋顶形成熔合外层之后，发明人为了减轻重量、增大表示热绝缘性的“R”值以及提高强度而优选增加了泡沫层。通过简单地变为由供应件提供的颗粒塑料材料的起泡形式，由此构造泡沫层。在泡沫层内部，即最后一层，是施加在整体上的、另外的优选浅色或甚至白色(以便于夜间的发光效果最大)可熔非泡沫层，以使所述结构的内部为浅色并且整体光滑。壁厚主要根据施加在模具上的热量而显著变化，但是如上所述的夹层PE泡沫结构可以是总厚度介于25mm到80mm之间的任何材料。因此，完成的产品的热绝缘特性可以根据本发明进行改良，以适合特定的气候和应用场合。
由于操作者控制粉末的分布过程，所以他可以在一些区域堆积粉末而形成更大的厚度，或者进行相反的变化，以适合产品的性质。例如，基部的边缘可以制作地更坚固一些，如果发现基部在运输过程中会发生断裂的话。屋顶的中心通常敞开，并且变成通风孔。居住结构40优选在屋顶的顶部具有中央圆顶丘46，该圆顶丘可以切掉，形成通风孔或烟囱。加厚的屋顶边缘或者嵌入式结构可以设置为提升点——例如借助吊车或直升机提升。逐渐收缩的墙壁提供了可以堆叠的能力：房屋可以运输到目的地，利用渐缩的墙壁而一个堆叠在另一个上，如图9所示，直到方便的高度或者高度极限。每个房屋的重量大约为500kg，每个地板的重量大约为270kg。
门框41(图7)和窗框42部件可以制作地适合墙壁厚度，如图8所示(穿过连接了门框41的墙壁40的截面图)，每个部件在其内部边缘具有凸缘43。一旦到达某地点，木匠利用手锯或优选电动圆锯(“skilsaw”)在需要的时候在需要地方可以通过锯穿塑料墙壁而方便地在基体产品40上切割矩形孔作为门41和窗42，并且安装必要的木工制品和门框——优选使得门围绕垂直轴线开合。可以增加其他服务设施诸如电力和水管。若干个体房屋产品可以通过通道(见图10中的通道44，可以是两个头对头的门框)接合在一起。房屋的地板可以用与墙壁和屋顶相同的材料制作(参见下述的示例3)，地板焊接或通过其他方式连接到墙壁下边缘。所述圆盘可以支座在地面(提前刮平)上，或者可以与地面绝缘，或者升高到地面上方，(甚至位于水面上)，位于升高的地基上，以使(例如)动物和其他居民可以居住在房屋中。用于住宅40的替代地板可以用板条制成，或者是连续的实木或复合地板。
这种圆形房屋的一种应用是福利机构在民众遭遇自然灾害诸如地震、海啸或洪水之后所提供的安全庇护所或者紧急庇护所。另一种用途是作为海滩屋。
示例2模具的变型
用于较长较高产品的较长模具的两端可以支撑在周边支撑环和相关轴承轮上，可以在它们之间设置额外的支撑件，并且这种模具可以在两端具有轴向开口，从而额外提供通往内部的通道。这种结构可以用在模制管道中。
模具12及其支撑结构，包括支撑轮18、轴向心轴13以及支座14和驱动马达15，可以全部安装在拖车上，以允许从炉具10内移出。这样还能方便地接触模具12和炉具10内部、燃烧器22等，并且加速冷却过程。目前优选构造专用炉具，专门用于每个模具12，但是可以选择的是，许多模具可以用在同样的炉具中，根据需要，连同位于拖车上的支撑结构一起插入或取出。
虽然优选旋转轴线保持水平，但是可以将其固定在不同的角度。具体来说，如果旋转轴线设置为略微向下朝着模具的敞开端倾斜，则可以加速粉末沿着模具侧壁的流动，和/或有利于完工产品从模具中取出。
示例3：用于圆形房屋地板的模具
本发明的这种类型(见图11-13)模制平坦板材，在这种情况下，是用作圆形容器或房屋的地板的盘件。示例描述了圆盘。也可以制作其他形状。这种盘件通常为20mm厚，直径大约为5米，或者圆形房屋(参见上述内容)所需的任何直径。在这种情况下，围绕垂直轴线的旋转用于依次向操作者呈现热模具的不同部分，用于颗粒填充，同时在绝缘护套下保持模具的大部分处于高热，并且协助均匀分布热量。
为了制作模具，通过将个体板材的边缘焊接在一起(图11中的虚线表示边缘)，构造非穿孔钢板表面、塑形表面12。塑形表面顶部上的一些颗粒为56。暴露的板材边缘切割成合理精确的圆形轮廓。然后给盘件模具提供垂直倚靠的圆形焊接垫环12R，该焊接垫环在钢板表面上方大约20-30mm并且向下延伸(作为裙部57)大约45cm，终止于平坦边缘。希望工作地点是基本上不会浸水的地方。垫环在使用时由一组固定轮16、16和马达驱动的轮18(处于图11中的平面A-A中，如图12所示)支撑在耐火地板(诸如混凝土)上面一小段距离，所述轮都可以抵靠焊接垫环滚动，使得垫环转动的同时保持处于水平平面内。具有凸缘的轮，像V带滑轮或者机动车轮毂就能满足需要。内梁和加劲件55优选设置在模具圆形表面以下，以便该表面在承受塑料材料或者不时承受清洁该表面的人员的重量时不会向着中心塌芯。这种加劲件可以加快它们连接到表面12下面的位置的热流。
通过以受控速率由燃烧器22在下面燃烧燃料来加热模具，同时利用电动马达15或其他驱动装置(例如转台或畜力)驱动的驱动轮18缓慢旋转，可能大约每分钟1或2圈。优选燃料是柴油，因为柴油容易获得并且对于没有经验的人来说比压缩气体或液化气体更安全一些。电力通常比较昂贵。希望的温度是缓慢导致盘件顶部上的塑料颗粒涂层熔化并粘结为单一块体的温度，正如旋转模制领域技术人员所知。对于传统类型的旋转模制而言，后续施加的额外颗粒将与已经熔化的颗粒熔合，直到堆积起足够的厚度。借助作业中消耗了固定总量(预先称重)的颗粒，操作者知道何时完成作业。操作者利用传送设备(正如前面参照图1中的30、31、32所述)向模具表面物理地喷洒可熔塑料颗粒，所述的传送设备通过吹送33或采用低速马达或手摇曲柄转动的螺旋丝杠从料斗沿着输送管道31向敞开的端部传输颗粒。根据需要，操作者或者助理人员耙平或刮平覆盖高热盘件的颗粒，形成缓慢熔合的颗粒构成的平坦表面，熔合从底部最靠近被加热的模具的地方开始。泡沫材料形成的中间层可以如前所述那样构造，利用适当的塑料颗粒。这种沉积过程持续加长的时间，可能超过若干小时。一旦顶部表面熔合形成相连的无空隙的质块，该过程完成。加热停止。一段时间以后，塑料质块会收缩并从钢表面和垫环分开，并且在安全冷却和足够硬之后，可以取出使用。
图13示出了陷热装置——一种形式的炉具10。整个模具位于石棉、玻璃纤维或者其他高温绝缘材料制成两部分10A、10B的圆形绝缘毯之下，侧部10C基本上延伸到地板。两个半部能在模具顶部闭合到一起。借助平行轮50、52上的支撑支架51、53分开安装的两个半圆10A、10B允许在模制方法中一部分暂时从另一部分移开，从而暴露通道狭缝或者扇区，该扇区从操作者位置经过中心延伸，诸如用来添加或重新分布塑料颗粒。当完成的盘件冷却并准备取出时，将两个侧部向旁边推开。如果没有这种包裹，通过钢制盘件和现存塑料材料的额外必须的热流将会让最下层过热，同时因为辐射和对流向上方空间损失太多的热量，并且将无法实现对完成的层的熔合。覆盖物和下方地板之间存在空间是允许的，因为热空气倾向于上升，并且燃烧需要空气。
通过在描述为12A的垫环内侧的平坦表面上焊接具有期望形状和尺寸的第二垫环状金属边界，并且在使用之后，将沉积在第二边界外侧的任何塑料材料都回收，可以制作非圆形的平坦形状。
变型
以上针对旋转模制所述的方案允许制作广泛的产品，以适合不同的目的和应用场合。例如，立方体或者其他直边单元能制作为模块化房屋单元，用于一个房间一个房间的堆积。并不需要旋转模制的产品必须为圆形，虽然圆形产品更容易制作并且例如较之方形居住单元固有地更为坚固。其他可以加热定型的材料也可以使用，和/或其他部件诸如玻璃纤维衬垫以及嵌入式电缆可以引入熔化的材料中，可能位于层之间，以改变材料的强度或其他属性。
碳素钢可能生锈并且劣化或者将铁锈传递到模制产品。可以使用其他导电材料，诸如不锈钢。
虽然本文假设操作员操作传送器来均匀分布粉末塑料材料，并且该方法在没有技术含量的环境中仍然不失为一种充分有效的方法，但是可以使用机器人控制器和机器类型的技术来沉积塑料颗粒。
工业实用性
本发明允许以塑料材料诸如聚乙烯模制规模非常巨大的产品，而不会发生扭曲，并且可以相应地用来模制产品诸如用于污水或者暴雨排水工程的大直径管道、运输或储存液体的罐体、船体、船坞和其他漂浮结构。
可以通过简单地改变可熔颗粒的类型来构造产品壁面上的多个层，诸如泡沫层。通过操纵粉末输送传送器，可以有选择地着色以及获得各个部分的厚度。
最后，应该理解，文中所述和/或图中所示的本发明的范围并不限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该理解，在不背离附带的权利要求书所限定的本发明的范围和精神的前提下，可以进行各种改性、添附、实现已知等同方案和替换。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种旋转模制装置，包括：(i)导热模具，所述导热模具具有可加热侧部和塑形或模制侧部；和(ii)能加热所述模具的所述可加热侧部的可加热闭合件或炉具；和(iii)可旋转的模具支撑件，所述装置用于由一种或多种颗粒型、可熔塑料材料来模制物体，从而形成模制的中空物体，其特征在于，所述可旋转的模具支撑件包括能围绕单一旋转轴线稳定地旋转所述模具的装置，同时所述模具通过其被加热的侧部从所述炉具接收受控量的热量并接收输入的可熔材料，所述模具包括轴向孔，该轴向孔能在使用中接收可导向的传送装置进入所述模具内部，所述传送装置能将选定的受控量的可熔塑料材料传送到被加热的所述模具中并在处理过程中将所述材料贴靠至少一个选定的被加热位置放置，随后在该选定位置或其附近熔化并熔合所述可熔塑料材料，从而增大所述模制中空物体在该选定位置的厚度。
2.如权利要求1所述的旋转模制装置，其特征在于，所述装置被进行改动以便由颗粒型、可熔塑料材料生产模制盘件，所述模制盘件并不具有中空中心，所述装置包括圆形导热模具，该模具具有被塑形周边垫环界定的基本上平坦的塑形表面，所述模具围绕竖直旋转轴线旋转地安装，使得模制表面面向上，包括炉具的加热装置位于所述模具下方，与所述模具的被加热侧部热接触，并且两部分构成的、单独支撑的、可移动的绝热包裹件包围并闭合所述模具的顶部和侧部，所述包裹件的部分能侧向分开，以便(a)提供允许可导向的传送装置进入的孔，以便将受控量的材料传送到所述塑形表面，和(b)如果侧向分开的量较大，则允许冷却并取出平坦的模制物体。
3.如权利要求1所述的旋转模制装置，其特征在于，所述可导向的传送装置包括反曲的输送装置，该反曲的输送装置能在旋转模制过程中将可熔材料贴靠所述可加热模具放置，靠近所述模具的所述孔并位于所述孔内侧。
4.一种利用权利要求1所述旋转模制装置形成的模制中空物体，其特征在于，所述物体在模制过程中和模制之后，保留提供通往所述物体内部的通道的孔，所述孔进一步使得热气体或冷气体能够在所述物体内部表面处被导向，以便所述物体在模制方法中被有选择地加热，并且能够被冷却从而在从模具取出该物体之前，在模制方法结束时，使得该物体至少局部硬化。
5.如权利要求4所述的模制中空物体，其特征在于，所述完工的物体包括多于一个由塑料材料制成的不同的层，每一层熔合到至少一个相邻的层，其中，每一层的厚度通过所述传送装置的位置来控制，并且在旋转模制过程中，一系列多于一种类型的可熔塑料材料被传送到所述模具中。
6.如权利要求5所述的模制中空物体，其特征在于，所述物体包括多个层，所述多个层包括由置于所述模具塑形侧部上的无孔熔合塑料材料制成的第一层；泡沫熔合塑料材料制成的中间层；和无孔熔合塑料材料制成的最终层。
7.如权利要求5所述的模制中空物体，其特征在于，所述物体包括邻接的熔合在一起的部分，每一个部分具有不同的属性，所述部分在邻接边缘处接合在一起，并且通过旋转模制的方式制成，在所述旋转模制方法中，所述可导向的传送装置将可熔塑料材料制成的第一特定混合物放置在所述模具的第一选定部分，并在模制过程结束之前，在模制过程中，将第二特定混合物放置在所述模具的第二选定部分。
8.如权利要求5所述的模制中空物体，其特征在于，所述物体为渐缩柱状物体，该缩柱状物体一端闭合，一端敞开，跨过敞开端的直径介于3米和6米之间，沿着旋转轴线的长度大约为2米到4米，所述物体包括用于人类居住的具有周边墙壁和屋顶的圆形房屋，所述房屋敞开端向下放置在基座上。
9.如权利要求8所述的模制中空物体，其特征在于，所述物体进一步包括至少一个开口，所述开口切入所述物体以便提供通道、照明和通风。
10.如权利要求8所述的模制中空物体，其特征在于，所述基座是利用权利要求2所述的装置制成的平坦圆形模制物体。