專利名稱：制造纖維物的成形工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造纖維物的可滲透的成形工具。該成形工具可浸入 纖維懸浮液或坯料中，然后通過(guò)該可滲透的工具加負(fù)壓，可以在該工具上 形成初期的纖維制品。
背景技術(shù)：
諸如蛋盒一類的纖維制品可經(jīng)過(guò)這樣的加工由坯料制成，在該加工中 形成纖維層，并將該層形成所希望的形狀，然后將成形的纖維制品脫水， 可能再經(jīng)過(guò)某種形式的后處理工序。
美國(guó)專利第6103179號(hào)說(shuō)明了一種生產(chǎn)纖維制品的方法，該方法是將 第 一陽(yáng)模浸入裝有坯料的模壓制的容器中。利用真空形成纖維制品的厚度 為預(yù)先確定的纖維層。然后，從該模壓制的容器取下該第一陽(yáng)模。陰模進(jìn) 行循環(huán)順序的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)，在第一壓制階段，該陰模在力作用下壓在陽(yáng)模 上，首先將坯料中的水壓榨出去，接著將纖維制品傳送至該陰模，該陰模 再運(yùn)動(dòng)至第二位置。再將纖維制品進(jìn)行第二次壓榨，然后利用微波或IR輻 射對(duì)纖維制品進(jìn)行最后的干燥。
美國(guó)專利第5603808號(hào)說(shuō)明了一種制造紙漿模制部件的模型，該模型 包括一個(gè)三維形狀的網(wǎng)狀的樹(shù)脂模型部分。該樹(shù)脂模型部分噴涂金屬，用 于增強(qiáng)并且安裝在由樹(shù)脂、金屬或聚集體制成的支承件上。該支承件的三 維形狀基本上與該網(wǎng)狀的樹(shù)脂模型部分的三維形狀相同，并且具有從該噴 涂金屬的樹(shù)脂模型部分的開(kāi)口排出水的開(kāi)口。在一個(gè)實(shí)施例中，該支承件 具有由粗顆粒制成的體，這些粗顆粒粘接在一起，形成一個(gè)多孔的結(jié)構(gòu)。 該多孔結(jié)構(gòu)的顆粒利用粘合劑或通過(guò)燒結(jié)粘合在 一起。
希望制造纖維物的成形工具堅(jiān)固且強(qiáng)度高，使得可以承受負(fù)壓力和在 壓制工序過(guò)程中由與對(duì)應(yīng)的工具接觸所產(chǎn)生的壓力。還希望該成形工具具 有足夠的滲透性，使得水可以容易地通過(guò)該成形工具。在將纖維聚積在成 形工具內(nèi)的情況下，還希望該工具清潔，不帶有這種纖維。還希望該成形
工具容易制造，成本低。考慮到這點(diǎn)，本發(fā)明的研發(fā)是要提供一種制造纖 維物的改進(jìn)的成形工具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及制造纖維物的成形工具。本發(fā)明的成形工具包括由燒結(jié)的 顆粒制成的可滲透的外殼。該外殼部分地包圍充滿松散物的該成形工具的 內(nèi)腔。該成形工具還包括可滲透的蓋，該蓋與該可滲透的外殼一起包圍該 腔，使得松散物被包圍在該蓋和該外殼的內(nèi)壁之間。在一個(gè)實(shí)施例中，該 松散物為球形的顆粒，并且該球形顆粒可由塑料制成。
在一個(gè)實(shí)施例中，該成形工具的可滲透的外殼具有與陽(yáng)模成形工具相 對(duì)應(yīng)的外表面。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，該可滲透的蓋可以包括較硬的蓋板和撓性網(wǎng)。 該硬蓋板可由例如聚氯乙烯制成。
在一個(gè)實(shí)施例中，該硬蓋板具有比+>散物大的通孔，并且該網(wǎng)的網(wǎng)眼 尺寸比該松散物小。
該燒結(jié)顆粒制的外殼的顆粒平均直徑在0.1-5mm范圍內(nèi)，合適是 0.1mm-2mm。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，該可滲透的蓋可以取下地與該可滲透的外殼連接。


圖1為可以使用根據(jù)本發(fā)明的成形工具加工中的一個(gè)步驟的示意性橫
圖2為制造纖維物的加工中的另一步驟的橫截面圖。 圖3a-3c表示將該成形工具浸入纖維懸浮液中的順序。 圖4a-4c表示在制造纖維物后從該纖維懸浮液中取出成形工具的順序。 圖5a-5c表示使該成形工具與另 一成形工具接觸的順序。 圖6為^f艮據(jù)本發(fā)明的成形工具的外殼的透^L圖。 圖7為圖6所示的相同的外殼從相反的一側(cè)看的透視圖。 圖8表示與圖7相同，但球形顆粒放置在該成形工具的一個(gè)內(nèi)腔或多 個(gè)內(nèi)腔中的視圖。
圖9為表示根據(jù)本發(fā)明的成形工具的不同部件的分解圖。
圖10表示該網(wǎng)放置在已放入球形顆粒的腔上的透視圖。
圖11為表示在完全裝配該成形工具前的本發(fā)明的一些部件的橫截面圖。
圖12為已裝配的成形工具的橫截面圖。
圖13為表示將幾個(gè)成形工具固定在工具板上的透視圖。
圖14表示可以固定多個(gè)成形工具的工具板。
圖15為固定多個(gè)成形工具的工具板的部分橫截面的側(cè)視圖。
圖16更詳細(xì)地表示圖15所示的工具板的一部分的橫截面。
圖17更詳細(xì)地表示圖15所示的工具板的另一部分的橫截面。
圖18表示本發(fā)明的另一個(gè)可能的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1-5示意性地表示制造纖維物的一個(gè)加工過(guò)程。在圖1中表示成形工 具1浸入裝在容器17中的纖維懸浮液18中。該成形工具1為與真空或負(fù) 壓源16連接的可滲透工具1。如圖2所示，當(dāng)將真空(負(fù)壓)加在該成形工具 上時(shí)，可以在該成形工具1的外表面上形成纖維物2。
在圖3a-3c、圖4a-4c和圖5a-5c中示意性地表示制造纖維物的一個(gè)可 能的循環(huán)。如圖3a-3b所示，成形工具1可以安裝在圍繞軸20樞轉(zhuǎn)的工具 夾座19上。該工具夾座19可具有一個(gè)可伸長(zhǎng)的臂22，該臂可使該成形工 具1伸入裝纖維懸浮液18的容器6中。如圖2所示，當(dāng)將負(fù)壓加在該成形 工具1上時(shí)，可以在該工具上形成纖維制品2。如圖4a-4c所示，當(dāng)形成纖 維制品2后，可以從該容器6中提起該成形工具1。然后，可以使該成形工 具1與另一成形工具21接觸，該另一成形工具1可備選用于從在該成形工 具1和21之間形成的輥隙中的纖維制品2將水壓出。該成形工具21又可 專門(mén)作為簡(jiǎn)單地抓取該纖維制品2并將它傳送至另一個(gè)工作站(例如壓制輥 隙)的抓取工具使用。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6-12說(shuō)明該成形工具1的設(shè)計(jì)。如圖11和12所示，根據(jù) 本發(fā)明的成形工具包括由燒結(jié)顆粒4制成的可滲透的外殼3。該燒結(jié)的顆粒 4優(yōu)選為金屬粉末顆粒。制造這種外殼的合適的顆?？蓮睦鏑allo AB公 司獲得，其地址為Poppelgatan15, S-571 39NASSJ0， SWEDEN。 CalloAB
銷售的金屬粉末顆粒的化學(xué)成分為89。/。Cu和ll%Sn,據(jù)說(shuō)這種顆粒適合于 制造由燒結(jié)的顆粒制成的可滲透的外殼。適當(dāng)?shù)念w粒還可從Makin Metal Powders Limited, Buckley Road， Rochdale, Lancashire OL12 9DT England 得到。還應(yīng)當(dāng)理解，用于制造該可滲透的外殼3的顆粒不是必需以銅為基 礎(chǔ)。其他的金屬材料一例如鋼也可以考慮。為了更好地耐受重復(fù)地暴露在 水中，鋼材料應(yīng)優(yōu)選為不銹鋼材料。該外殼的孔隙率在8-40%范圍內(nèi)合適。 該可滲透的外殼3的厚度可以在例如3mm-20mm范圍內(nèi)。然而，應(yīng)當(dāng)理解， 該可滲透的外殼3的厚度超過(guò)20mm或小于3mm的實(shí)施例也是可以的。例 如，該外殼3的厚度可以為25mm， 30mm或35mm。對(duì)于要求重量輕和/或 滲透性高的應(yīng)用，該厚度可以稍小一些，例如在3mm-10mm范圍內(nèi)。對(duì)于 該外殼必需強(qiáng)度高的應(yīng)用，期望該外殼的厚度可較大，例如外殼厚度在 8mm-15mm或10mm-20mm范圍內(nèi)。
至少原則上，該外殼3可以帶有通孔。然而，它是多孔的。這可使該 外殼形成一個(gè)為連續(xù)表面的外表面。因?yàn)槭嵌嗫椎?，因此這個(gè)表面本身是 可滲透的。通過(guò)使用帶有連續(xù)表面的外殼，該纖維制品的脫水可以均勻， 即形成的纖維制品的干燥度分配均勻。
該燒結(jié)顆粒制成的外殼的顆粒的平均直徑在0.01-5mm范圍內(nèi)，優(yōu)選為 0.1mm-2mm。然而，應(yīng)當(dāng)理解這個(gè)范圍以外的顆粒也可以考慮。
該可滲透的外殼3可用許多不同的方法制造。制造這種可滲透的外殼3 的一個(gè)方法可以包括使用外形與要生產(chǎn)的外殼3相適應(yīng)的基本模型工具。 然后，可將粉末顆粒加在該基本模型上，以形成第一層。重復(fù)這點(diǎn)，使得 在該基本模型上形成幾個(gè)粉末層。然后，與該基本模型一起，熱處理該顆 粒，使得該顆粒形成燒結(jié)的外殼。然后，取下該基本模型。如果主要使用 銅基顆粒，則燒結(jié)溫度可以為800。C-100(TC的范圍。如果使用不銹鋼顆粒， 則燒結(jié)溫度可以在110(TC-130(TC范圍內(nèi)。燒結(jié)過(guò)程需要的時(shí)間一般大約為 0.5-2小時(shí)。燒結(jié)可在包含適當(dāng)?shù)臍夥?例如H2， H2+N2或真空)的燒結(jié)爐中 進(jìn)行。
該外殼3部分地包圍用松散物6-即互相不粘接的多個(gè)物體-充滿的 內(nèi)腔5。該包圍是利用與包圍該腔5的該可滲透的外殼3 —起的可滲透的蓋 7完成的。這樣，該松散物6密封在該蓋7和該外殼3的內(nèi)壁11之間。根 據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該松散物6為球形物(即形狀形成球)。如果使用球形物，則液體通道的滲透性較均勻，可以改善成形工具1的性能。然
而，也可考慮不是球形物的其他物體。例如，該松散物6可以為不規(guī)則的 物體或者成型為規(guī)則的多面體的物體。優(yōu)選，但不是必需，該松散物6由 塑料制成。制造該松散物6的其他可能的材料包括(但不限于)玻璃或金屬。 這樣，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該松散物可以為塑料制的球形物(球)。在 另一個(gè)實(shí)施例中，該松散物可以為塑料制的不規(guī)則的物體。在又一個(gè)實(shí)施 例中，該松散物可以為玻璃制的十面體。應(yīng)當(dāng)理解，提到的這些可能性只 是可以考慮的例子。在本發(fā)明的許多現(xiàn)實(shí)的和合適的實(shí)施例中，該松散物 的長(zhǎng)度可以大約為5mm-25mm。例如，該松散物可以為直徑5mm-25mm的 塑料球。然而，其他尺寸也是可以的。
如圖6和7所示，該可滲透的外殼3部分地包圍一個(gè)內(nèi)腔5，并且又如 圖7所示，該可滲透的外殼實(shí)際上可以形成具有多個(gè)腔5。在該可滲透的外 殼3的另一側(cè)上，如圖6所示，該內(nèi)腔5對(duì)應(yīng)于確定陽(yáng)模成形工具的凸起 部分27。這樣，該成形工具的外表面10對(duì)應(yīng)于陽(yáng)模成形工具(或幾個(gè)陽(yáng)模 成形工具)。又如圖8所示，該內(nèi)腔5或多個(gè)內(nèi)腔5用松散物6(例如球6)充 滿。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的成形工具也可以形成陰模成形工具。 如圖9所示，該可滲透的蓋7可以包括兩個(gè)部件，即較硬的蓋板8和 撓性網(wǎng)9。在這個(gè)說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)"較硬的"應(yīng)理解為該蓋板8與該網(wǎng)9比 較是硬的。在絕對(duì)意義上說(shuō)，該蓋板具有一定程度的撓性。該蓋板8的材 料可以為聚氯乙烯。該網(wǎng)9也可以由塑料制成。
參見(jiàn)圖9，該硬的蓋板8可以具有比松散物6大的通孔12，該網(wǎng)9的 網(wǎng)眼尺寸比松散物6小。在圖10中表示，該成形工具1的球6放在該可滲 透的外殼3的內(nèi)腔5中，該網(wǎng)9放在該內(nèi)腔上。由于蓋板8上的通孔12大， 可使該松散物6通過(guò)，因此使用撓性網(wǎng)9。當(dāng)安裝成形工具1時(shí)，該網(wǎng)9放 置在該+>散物6和該蓋板8之間。該網(wǎng)9上的細(xì)網(wǎng)眼可防止該+>散物通過(guò) 該通孔12?？梢岳迷撋w板8將該成形工具固定在工具板上。該網(wǎng)9的滲 透性高，不允許該+>散物6離開(kāi)該內(nèi)腔5，而該較硬的蓋板8可提供結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度。 '
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該可滲透的蓋7可以取下地固定在該可滲 透的外殼3上。
該可滲透的蓋7可以用膠水粘在該由燒結(jié)顆粒制成的外殼3上(另一種 方法是，該蓋7可以取下地與該外殼3連接)。
在圖13中表示多個(gè)成形工具安裝在可滲透的工具板15上。在圖14中 進(jìn)一步表示該工具板15。如圖14所示，該工具板具有孔25，導(dǎo)銷可以插 入該孔中，以便將成形工具l固定在該工具板15上的正確位置上。如圖15 和圖17所示，該成形工具1可以利用例如螺4丁23固定在該工具々反15上。 圖16表示利用導(dǎo)銷24保證在該成形工具1和該工具板15之間的正確的相 對(duì)位置。當(dāng)將該成形工具1安裝在該工具板15上時(shí)，這是特別重要的。如 圖13所示，在每個(gè)工具板15上可以放置四個(gè)成形工具。為了將該成形工 具1安裝在工具板15上，每個(gè)成形工具可用三個(gè)導(dǎo)錆24或中心銷24導(dǎo)向， 一個(gè)銷24在該成形工具的中心，靠近每個(gè)末端各有一個(gè)。每個(gè)成形工具可 以利用螺釘23安裝在該工具板15上。在特該成形工具安裝在該工具板上 后，可以選擇密封與該工具板15接觸的該成形工具的邊緣。密封可以利用 高溫硅酮(例如Loctite 5920)達(dá)到。隨后，將該工具板安裝在一個(gè)成形設(shè)備 上。
在許多現(xiàn)實(shí)的實(shí)施例中，該成形工具的尺寸適合于形成深為 20mm-150mm,寬為60mm-150mm的纖維物。然而，應(yīng)當(dāng)理解其他尺寸也 可以。例如，深度可以小于20mm，和大于150mm。當(dāng)然該纖維物的寬度 可以大于150mm。例如，該纖維物的寬度可以長(zhǎng)至220mm或更多也非常好。 可以形成外形規(guī)則和不規(guī)則的物體。
圖18表示一實(shí)施例，其中成形工具1的表面涂漆或用不可滲透的覆蓋 物覆蓋，使得該成形工具1有一個(gè)不可滲透部分26。可以利用這種成形工 具1制造一具有與該不可滲透部分26的形狀相適應(yīng)的孔的纖維物。不論該 成形工具1是如何:沒(méi)計(jì)的，都可以利用這個(gè)特殊的特點(diǎn)。
本發(fā)明有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)使用該成形工具時(shí)，該松散物6用于支承該可 滲透的外殼3。這可使該成形工具較堅(jiān)硬，并可減少使用過(guò)程中該成形工具 l變形的危險(xiǎn)。另外，該松散物6提供了良好的滲透性。特別是，球形的松 散物6的滲透性非常好。由于該松散物6不互相粘接，因此與該松散物互 相粘接的設(shè)計(jì)比較，滲透性更好。使用該松散物(例如，松散的球)還有一個(gè) 優(yōu)點(diǎn)是，制造該成形工具較容易。由于該松散物可以充滿任何外殼，因此 不需要制造不同形狀外殼用的特殊支承。在將纖維聚積在該成形工具1內(nèi)
的情況下，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)較容易清潔該成形工具，特別是該蓋7是可
取下時(shí)，更容易清潔該成形工具。為了清潔該成形工具，要取下該蓋7、取 出和清洗球6。該內(nèi)腔5也要清洗，然后將球6放回去，再加該蓋7。
雖然分開(kāi)的松散物6被認(rèn)為是優(yōu)選的，但利用例如膠水使這些物體互 相連接，例如利用膠水使球形物互相連接，形成一個(gè)粘著的支承的本發(fā)明 的實(shí)施例也是可以的。該+〉散物6也可以為互相燒結(jié)的金屬物(例如王求)。
雖然，結(jié)合成形工具說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明也涉及制造這 種成形工具的方法，包括制造帶有腔的由燒結(jié)的顆粒制成的外殼的步驟， 利用杠、散物(例如塑料球)充滿該腔的步驟，和利用可滲透的蓋封閉該腔的步 驟。
本發(fā)明還涉及利用本發(fā)明的成形工具形成纖維物，即利用該成形工具 形成纖維物的方法。這種方法可以包括如上所述的清潔該成形工具，例如 操作該成形工具一段時(shí)間以形成纖維物，然后取下和清潔該成形工具。然 后，可以再利用該成形工具制造新的物體。
權(quán)利要求
1.一種用于纖維物的成形工具(1)，該工具(1)包括由燒結(jié)的顆粒(4)制成的可滲透的外殼(3)，該外殼(3)部分地包圍充滿松散物(6)的該工具(1)的內(nèi)腔(5)；以及可滲透的蓋(7)，該蓋(7)與該可滲透的外殼(3)一起包圍該內(nèi)腔(5)，使得該松散物(6)被包圍在該蓋(7)和該外殼(3)的內(nèi)壁(11)之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成形工具(l),其中該松散物(6)為球形顆粒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成形工具(l),其中該松散物(6)由塑料制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成形工具(l)，其中該成形工具(l)的可滲透的 外殼(3)具有與陽(yáng)模成形工具(1)相對(duì)應(yīng)的外表面(10)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成形工具(l),其中該可滲透的蓋(7)包括較硬 的蓋板(8)和撓性網(wǎng)(9)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的成形工具(1),其中該硬的蓋板(8)由聚氯乙烯 制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的成形工具(1),其中該硬的蓋板(8)具有比該松 散物(6)大的通孔(12)，和該網(wǎng)(9)的網(wǎng)眼尺寸比該松散物(6)小。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成形工具(l),其中由燒結(jié)的顆粒制成的該外 殼中的顆粒平均直徑在0.01-5mm范圍內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成形工具(l),其中該可滲透的蓋(7)可取下地 與該可滲透的外殼(3)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造纖維制品的成形工具(1)。根據(jù)本發(fā)明的成形工具包括可滲透的外殼(3)，該外殼帶有充滿例如球的松散物(6)的內(nèi)腔(5)。該腔(5)由該可滲透的外殼(3)和可滲透的蓋(7)包圍。
文檔編號(hào)D21J7/00GK101370982SQ200780002356
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月18日
發(fā)明者利夫·巴斯克曼, 拉斯·格拉夫頓, 比約恩·尼爾森, 羅伯特·埃里克森 申請(qǐng)人:Pakit國(guó)際貿(mào)易股份有限公司