專利名稱：擠出泡沫的制造技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造熱塑性擠出泡沫的方法和裝置。具體而言，本發(fā)明涉及在夾心板中(例如，在風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉中)用作芯材料的結(jié)構(gòu)熱塑性泡沫的層壓體的制造。
背景技術(shù)：
使用熱塑性泡沫芯制造各種不同的夾心板結(jié)構(gòu)是已知的。泡沫芯是夾在外部層片(例如，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層片)之間的層片。這種泡沫芯可以用于制造風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉。泡沫芯需要具有高的機(jī)械性能，例如剪切強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、剪切模量和抗壓模量等。泡沫還需要具有恰當(dāng)厚度和長(zhǎng)度尺寸以形成芯，有時(shí)芯由沿著槳葉的長(zhǎng)度方向連續(xù)延伸的多個(gè)互鎖泡沫部件形成?？傮w上需要降低泡沫芯的成本。已知的是，通過直接擠出法制造例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫的泡沫芯。該方法具有低成本。目前的PET直接擠出泡沫芯具有高 和可變的孔尺寸以及低于其他可商購(gòu)的結(jié)構(gòu)泡沫的特定機(jī)械性能，可商購(gòu)的結(jié)構(gòu)泡沫例如是從Gurit (UK)Limited購(gòu)買的Corecell,其通過擠出法之外的方法制造,例如通過在封閉模具中使泡沫小球膨脹。風(fēng)力槳葉制造商使用用于應(yīng)用的直接擠出PET泡沫，其中較低的機(jī)械性能可以被容忍并且較低成本是首要的考量。制造熱塑性泡沫的一般已知的方法包括擠出連續(xù)泡沫板并在板冷卻后在擠出線的終點(diǎn)處切割長(zhǎng)度。泡沫板尺寸可以因制造商而改變。一般而言，由于對(duì)擠出模具的尺寸的限制，并且由于需要保持板的形狀不變的原因，所以板的厚度不能太高。若泡沫板的厚度在模具出口處太高，則泡沫板在其自身重量下可能破裂。為了實(shí)現(xiàn)最終泡沫片尺寸，大多數(shù)制造商需要將多個(gè)泡沫板焊接在一起以形成塊，然后將塊切開以形成片，其中擠出泡沫的孔方向在所需方向上并且由切割方向確定。在焊接之前，要求對(duì)泡沫板的待焊接的各面進(jìn)行表面處理，以確保高程度的平面化，從而確保良好地粘結(jié)到與其焊接的相鄰面。表面處理從泡沫板產(chǎn)生大于25%的去除材料(用于再磨的廢料)。這是很浪費(fèi)的。US 2008/105991A1公開了一種泡沫制造方法，其中，類似地，在制造出多個(gè)泡沫板之后，將多個(gè)泡沫板焊接在一起以形成層壓塊。代替焊接，可以使用利用涂布的粘結(jié)層將相鄰泡沫面粘附在一起的額外粘結(jié)步驟。多個(gè)擠出泡沫板的焊接或粘結(jié)步驟的使用增大了制造多層結(jié)構(gòu)泡沫層壓體的成本和復(fù)雜性。已知的是，制造泡沫材料的層壓體和制造裝置可能很復(fù)雜且昂貴，并且可能需要共擠出，和/或這樣形成的層壓體可能不是多層結(jié)構(gòu)泡沫的層壓體，不適于例如制造在夾心板中(例如，在風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉中)用作芯材料的結(jié)構(gòu)熱塑性泡沫的層壓體。GB-A-1439438公開了來自具有多個(gè)輸入料流的模具的泡沫聚合材料的共擠出層壓體，例如其中圍繞心軸共擠出環(huán)形的雙層。
GB-A-2044672公開了一種層壓方法和裝置，其中使預(yù)制的熱塑性片通過爐子，在爐子中各片膨脹且焊接在一起。US-A-3645837公開了從具有多個(gè)輸入料流的模具制造共擠出的熱塑性層壓體。JP-A-1136717公開了在同一模具中將三個(gè)泡沫層層壓成三層片。JP-A-2008073939公開了一種在不同層中具有不同開孔比率的泡沫層壓片。JP-A-2007320264公開了一種共擠出的多層泡沫片。JP-A-2000334896公開了一種多層泡沫片。
JP-A-11320738公開了泡沫層壓片的制造，其中從第一擠出機(jī)擠出片狀狀態(tài)的第一樹脂層，然后通過電子束照射發(fā)泡，然后加熱以形成第一泡沫層，從第二擠出機(jī)擠出片狀狀態(tài)的第二樹脂層到第一泡沫層上，然后交聯(lián)并發(fā)泡以形成第二泡沫層，并且通過對(duì)應(yīng)的另外的擠出機(jī)使另外的泡沫層相繼成型在多層中的已形成的層的上表面上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服用于制造結(jié)構(gòu)熱塑性泡沫層壓體的已知制造方法的這些問題。因此，本發(fā)明提供一種制造結(jié)構(gòu)熱塑性泡沫的層壓體的方法，所述方法包括以下步驟從擠出模具相繼擠出多個(gè)泡沫層，每個(gè)下一層擠出到先前擠出的層上，從而形成相互粘結(jié)的層的疊層，由同一擠出模具形成所述疊層的多個(gè)單獨(dú)擠出的層。任選地，在各泡沫層的擠出期間，所述擠出模具和所述疊層相對(duì)地平移移動(dòng)。 任選地，單個(gè)擠出模具擠出所述疊層的所有層。本發(fā)明還提供一種用于制造結(jié)構(gòu)熱塑性泡沫的層壓體的裝置，所述裝置包括用于擠出泡沫層的擠出模具、安裝在所述擠出模具下方的支撐件以及在所述支撐件上的輸送系統(tǒng)，所述支撐件適于支撐包括相互粘結(jié)的泡沫層的疊層的至少一個(gè)塊，使得能夠從所述擠出模具將泡沫層擠出到在所述塊的頂部的先前擠出的層上，所述輸送系統(tǒng)適于在各泡沫層的擠出期間在所述擠出模具下面平移移動(dòng)至少一個(gè)塊。在從屬權(quán)利要求中限定了優(yōu)選的特征。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案可以提供一種用于制造結(jié)構(gòu)泡沫層壓體的制造方法，使得可以避免在上述已知方法中所采用的后焊接和膠粘操作。優(yōu)選的實(shí)施方案還能夠例如通過僅需要對(duì)層壓產(chǎn)品的外表面進(jìn)行最終再磨步驟而降低廢泡沫材料的產(chǎn)生量。廢料可降低到小于用于制造層壓產(chǎn)品的初始泡沫的10重量％。此外，與粘附層壓片相比，最終泡沫片能夠提供具有改善的機(jī)械性能的最終泡沫片。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案可以使用擠出層壓法生產(chǎn)含有PET、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、聚苯乙烯(PS)或PS與聚苯醚(PPO)共混物的擠出泡沫，從而在無需后焊接或膠粘操作的條件下容易地制造高質(zhì)量泡沫。與對(duì)于層壓結(jié)構(gòu)使用后焊接或粘接的已知層壓泡沫相比，擠出泡沫的制造成本可以極低。


下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案，在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的用于制造結(jié)構(gòu)泡沫層的層壓體形式的擠出泡沫的裝置的一部分的示意性側(cè)視圖；圖2是圖I的裝置的示意性立體圖，顯示包括用于泡沫體的輸送系統(tǒng)的整個(gè)分度工作臺(tái)；圖3是圖2的一部分經(jīng)放大的示意性立體圖；圖4是通過圖I和圖2的裝置制造的泡沫塊的立體圖，顯示泡沫塊隨后如何被切割成各個(gè)片；和 圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的用于制造結(jié)構(gòu)泡沫層的層壓體形式的擠出泡沫的裝置的示意性側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的方法包括從擠出模具相繼地將泡沫層擠出到可移動(dòng)表面上以形成相互粘結(jié)層的垂直疊層，所述表面對(duì)于疊層的第一和最下層而言是水平的可移動(dòng)工作臺(tái)的頂部，對(duì)于疊層的其余層而言是先前層的上表面。這樣在組裝有擠出模具和可移動(dòng)工作臺(tái)的單個(gè)制造流水線上在可移動(dòng)表面上形成了多層泡沫的實(shí)心塊，而不需要額外的離線焊接或膠粘工藝。泡沫包括諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、聚苯乙烯(PS)或PS與聚苯醚(PPO)的共混物等熱塑性材料，但是根據(jù)本發(fā)明可以采用其他熱塑性材料。泡沫可以是閉孔泡沫，但是若需要可以制造開孔泡沫?？梢圆捎酶鞣N不同的孔尺寸。參照?qǐng)D1、2和3，延長(zhǎng)的分度工作臺(tái)2安裝在一對(duì)剪刀型支撐件4、6上，每個(gè)剪刀型支撐件位于工作臺(tái)2的對(duì)應(yīng)端部8、10。每個(gè)剪刀型支撐件4、6具有兩對(duì)鉸接式腿部12、14，每一對(duì)在工作臺(tái)2的一側(cè)。每對(duì)腿部的一個(gè)腿部12的一個(gè)下端樞轉(zhuǎn)地安裝到固定基座13上，另一個(gè)上端安裝到工作臺(tái)2下面安裝的滑塊16上。每對(duì)腿部的另一個(gè)腿部14的一個(gè)下端樞轉(zhuǎn)地安裝到對(duì)應(yīng)的縱向螺桿件18、18a上，另一端安裝到工作臺(tái)端部8、10上。兩個(gè)縱向螺桿件18、18a聯(lián)接至步進(jìn)電機(jī)20，該步進(jìn)電機(jī)可選擇性地致動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)縱向螺桿件
18、18a，從而使縱向螺桿件18、18a拉向彼此，導(dǎo)致工作臺(tái)面24的垂直高度降低，或者促使縱向螺桿件18、18a遠(yuǎn)離彼此，導(dǎo)致工作臺(tái)面24的垂直高度升高。步進(jìn)電機(jī)20以可分度的方式致動(dòng)，使得工作臺(tái)高度至少以遞增方式降低預(yù)定距離。從以下描述可以看出，預(yù)定距離對(duì)應(yīng)于單個(gè)的擠出泡沫層的厚度。擠出模具22安裝在工作臺(tái)上表面24的上面。擠出模具22聯(lián)接至泡沫擠出機(jī)26。擠出模具22的出口為矩形，其長(zhǎng)度被選擇成提供待擠出泡沫板的所需寬度，其寬度被選擇成提供泡沫板的所需厚度。擠出模具22具有固定的位置。工作臺(tái)2的上表面24上沿著圍繞環(huán)形回路30的一個(gè)方向設(shè)置有用于輸送泡沫板及其疊層的輸送系統(tǒng)28，該回路通常為矩形并且對(duì)應(yīng)于工作臺(tái)上表面24的幾何形狀?；芈?0具有兩個(gè)相對(duì)長(zhǎng)邊32、34和兩個(gè)短端部36、38，每個(gè)短端部位于工作臺(tái)2的對(duì)應(yīng)端部8、10處。擠出模具22沿著一個(gè)長(zhǎng)邊32安裝。對(duì)于各長(zhǎng)邊32,34和短端部36、38，輸送系統(tǒng)28可以包括單個(gè)可致動(dòng)的輸送機(jī)40、42、44、46，每個(gè)輸送機(jī)包括例如一個(gè)或多個(gè)可旋轉(zhuǎn)的環(huán)形帶41。泡沫切割刀具48在圍繞回路30的泡沫片的移動(dòng)方向上位于擠出模具22的下游。泡沫切割刀具48可以包括在現(xiàn)有技術(shù)中本身已知的發(fā)熱線，并且能夠向下移動(dòng)以垂直切斷其下的泡沫層。泡沫切割刀具安裝在刀架50上，該刀架適于由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)52沿著平行于位于其下的輸送機(jī)方向的方向平移?？梢圆僮髋菽懈畹毒?8，在以與由輸送機(jī)40移動(dòng)的泡沫層相同的速度由刀架50平移移動(dòng)以確保泡沫層被泡沫切割刀具48垂直切割的同時(shí)切斷泡沫層。
紅外輻射加熱器54在圍繞回路30的泡沫片的移動(dòng)方向上任選地位于擠出模具22的上游。紅外輻射加熱器54被設(shè)置成在涂布下一個(gè)泡沫層之前軟化最上的泡沫表面。紅外輻射加熱器54適于加熱就在擠出模具22上游的泡沫的最上表面，使得新擠出的泡沫沉積在經(jīng)加熱的、優(yōu)選至少部分熔化的泡沫表面上，從而導(dǎo)致各泡沫層的增強(qiáng)粘結(jié)和熔合在一起以形成焊接。此外，校準(zhǔn)工具56可以就安裝在擠出模具22的下游，使得新擠出的泡沫被導(dǎo)向并成型以提供平的上表面以及泡沫層的所需厚度和寬度。任選地，刨磨機(jī)55位于紅外加熱器的上游以使上面將要擠出后續(xù)泡沫層的泡沫層60的上表面平面化。根據(jù)以下更詳細(xì)公開的方法，控制器58控制輸送系統(tǒng)28、步進(jìn)電機(jī)20和刀架50上的泡沫切割刀具48的操作，使得這些不同元件的同時(shí)或順序操作同步。泡沫擠出機(jī)24連續(xù)操作以經(jīng)由擠出模具22擠出泡沫。根據(jù)本發(fā)明的制造多層泡沫塊的方法，擠出模具22將泡沫層擠出到工作臺(tái)2上的輸送系統(tǒng)28上。首先，分度工作臺(tái)2設(shè)置在高的位置處。擠出模具22將泡沫層60擠出到設(shè)置在擠出模具22下面的移動(dòng)輸送機(jī)40上或先前擠出的泡沫層60的上表面上。為了保持來自模具22的泡沫的恒定流動(dòng)，通過沿相同方向連續(xù)地移動(dòng)輸送機(jī)40來涂布各層。當(dāng)涂布大于所需塊的長(zhǎng)度的層60時(shí)，層60被發(fā)熱線泡沫切割刀具48切割成所需長(zhǎng)度。發(fā)熱線切割刀具48由刀架50移動(dòng)，并且當(dāng)在切割層60時(shí)跟隨塊的速度，從而形成穿過單個(gè)泡沫層60的切口 51。切口 51與先前的切口 51對(duì)齊至較早沉積的泡沫層60，以在塊62的各端部64、66處形成連續(xù)的切割面，使得塊62的各端面基本上是平面的。箭頭顯示在輸送系統(tǒng)28上的塊62的移動(dòng)方向。連續(xù)制作最少三個(gè)塊。通常，模具22以500千克/小時(shí)的擠出速率擠出寬度為610mm和厚度為50mm的泡沫層?？蛇x擇地，模具22可以在相同的擠出速率下擠出寬度為1220mm和厚度為25mm的泡沫層。寬度大于I米的泡沫層可以直接用于形成用作諸如典型的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉等大結(jié)構(gòu)夾心部件的芯的寬度足夠的疊層。若形成了較窄寬度的疊層，則可能需要沿著共用縱向邊緣將兩個(gè)相鄰疊層粘結(jié)在一起。泡沫通常具有110kg/m3的密度。模具22優(yōu)選呈矩形形狀，在寬度方向上的尺寸(相當(dāng)于擠出的泡沫層的寬度)大于在高度方向上的尺寸(相當(dāng)于擠出的泡沫層的厚度)，即，窄的“郵箱”形狀，例如寬度/高度的縱橫比為至少10。這樣可以通過在模具上設(shè)置高壓降來提供高質(zhì)量泡沫，尤其是在采用較低擠出壓力的小型擠出機(jī)系統(tǒng)時(shí)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，包括塊62的層60的疊層在速度大于離開擠出模具22的擠出泡沫層60的速度下由輸送機(jī)40平移移動(dòng)，因而，隨著擠出的層被沉積在先前層60上，沿著移動(dòng)方向?qū)ε菽瓕?0的孔進(jìn)行各向異性地拉伸。在切割后，輸送系統(tǒng)28增大速度以使在先的塊62與仍在擠出模具22下面的在后的塊62分離。在切割在先的塊62后,輸送系統(tǒng)28通過連續(xù)操作輸送機(jī)42、44和46而圍繞環(huán)形回路30移動(dòng)在先的塊62，使得在先的塊62相對(duì)于擠出模具22設(shè)置在上游位置，并且成為最后的塊62，準(zhǔn)備用于從連續(xù)操作的模具22擠出另一個(gè)泡沫層60至塊62的上表面上。在改進(jìn)中，可以在各層之間涂布額外的不同層狀材料，如玻璃纖維增強(qiáng)物、塑料網(wǎng)增強(qiáng)物等?？梢栽跀D出(以及輻射加熱，若有)之前涂布層。這樣在最終產(chǎn)生的塊62中以間隔構(gòu)造提供了一系列層狀材料，每一個(gè)層狀材料在一對(duì)泡沫層60之間。在通過擠出模具22將泡沫層60涂布至在輸送系統(tǒng)28上的全部循環(huán)塊62的最上表面上后，使得各塊62都具有共同數(shù)量的層，致動(dòng)步進(jìn)電機(jī)20以指引工作臺(tái)2下降對(duì)應(yīng)于層厚度的距離，從而使下一個(gè)層60將被沉積在輸送系統(tǒng)28的連續(xù)塊62上。當(dāng)全部的塊62具有所需數(shù)量的層60時(shí)，可以將工作臺(tái)2降低至完全的下方位置。然后，將塊62卸載到另一個(gè)輸送機(jī)70上，并輸送至最終切割站72，在那里將各塊62切割成多個(gè)片74。 切割前，可以利用磨具(未示出)對(duì)塊62進(jìn)行成型步驟，使得塊62的表面在最終尺寸時(shí)成正方形，然后從其切割出薄片而形成最終泡沫片74。若使用這樣的研磨步驟，則再磨材料的產(chǎn)生量可能小于初始泡沫塊的10重量％。如上面所討論的，再磨廢料的比例明顯低于使用已知的再磨步驟而在焊接前使各片成型。圖4中顯示切割步驟。塊62包括水平層60的垂直疊層。通過切割貫穿整個(gè)塊62的垂直切口 75將塊62切割成多個(gè)平整的片74。可利用諸如發(fā)熱線切割刀具或鋸條等切割裝置(未示出)來執(zhí)行切割。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，通過使用多個(gè)發(fā)熱線切割刀具的平行陣列來實(shí)施切割。這種配置在最終切割步驟中提供特別的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠湎瞬恍枰幕覊m產(chǎn)生并且能夠在同一時(shí)間從同一塊切割所有的片。切割步驟提供了泡沫片74，在片74的整個(gè)厚度方向取向的相鄰層60之間具有泡沫擠出方向和平面焊縫76。這樣提供了具有各向異性機(jī)械性能(其沿整個(gè)厚度方向被最大化)的片74，當(dāng)片74用作復(fù)合材料夾心板中的芯時(shí)是有益的。移走塊62之后，通過操作步進(jìn)電機(jī)20將工作臺(tái)2提升置于高位置，準(zhǔn)備接收后續(xù)系列的塊62的初始擠出泡沫層60。在改進(jìn)的實(shí)施方案中(未顯示)，可以將工作臺(tái)2分成二或三(或更多)段，各段可通過各自的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)立地垂直移動(dòng)。使用這種配置，擠出模具22下面設(shè)置的工作臺(tái)段可被安置于升高位置，并且處于在一個(gè)或多個(gè)其他工作臺(tái)段位于較低位置的同時(shí)接收后續(xù)系列塊的初始擠出泡沫層的過程中，以及將先前系列塊傳送至切割機(jī)構(gòu)的過程中。這種配置能夠增大塊的制造量和生產(chǎn)性。圖5顯不本發(fā)明的第二實(shí)施方案。在本實(shí)施方案中，工作臺(tái)104相對(duì)于第一實(shí)施方案有所改進(jìn)，包括被安裝成沿著延長(zhǎng)的工作臺(tái)基座108往復(fù)式線性滑動(dòng)的工作臺(tái)頂部106。纜繩110安裝到工作臺(tái)頂部106上且與旋轉(zhuǎn)電機(jī)112連接，能夠沿著相反旋轉(zhuǎn)方向選擇性地驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)112，從而沿著相反平移方向滑動(dòng)工作臺(tái)頂部106。類似于第一實(shí)施方案，工作臺(tái)基座108安置在可分度的高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)114上。固定安裝的擠出模具116在兩側(cè)上設(shè)置有一對(duì)紅外加熱器118、120。在擠出模具116的兩側(cè)上，并且分別在紅外加熱器118、120的另一側(cè)上，可以安裝對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)工具122、124以導(dǎo)引泡沫層并使其成型。在操作中，將泡沫擠出到工作臺(tái)頂部106上，要么作為第一層，要么作為后續(xù)層，在擠出步驟中，工作臺(tái)頂部106通過纜繩110沿著工作臺(tái)基座108在第一方向上平移移動(dòng)。在鋪設(shè)各層后，工作臺(tái)104通過可分度的高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)114而向下移動(dòng)對(duì)應(yīng)于層厚度的分度尺寸。然后工作臺(tái)頂部106在與第一方向相反的第二方向上平移移動(dòng)，擠出后續(xù)層并將其沉積在先前層上。對(duì)于第二實(shí)施方案，紅外加熱器118、120活化下一層的表面粘附。當(dāng)塊具有所需厚度時(shí)，塊滑出工作臺(tái)104并被輸送至切割站。工作臺(tái)104通過可分度的高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)114向上移至另一個(gè)塊的起始位置。參照?qǐng)D6，示出了用于本發(fā)明的裝置和方法的實(shí)施方案中的改進(jìn)的擠出模具200。擠出模具200具有用于共擠出多個(gè)泡沫段的多個(gè)擠出孔口 202的陣列。擠出孔口 202包括通常呈矩形或正方形橫截面的孔。擠出孔口 202的陣列沿著擠出模具200的寬度方向(對(duì)應(yīng)于泡沫層的寬度)延伸且沿著擠出模具200的高度方向(對(duì)應(yīng)于泡沫層的厚度)延伸。擠出模具200還具有適于在泡沫段之間擠出未發(fā)泡壁的多個(gè)線性伸長(zhǎng)孔口 204。線性伸長(zhǎng) 孔口 204沿著擠出模具200的高度方向延伸且在基本整個(gè)高度上延伸。因此，在顯示用于擠出泡沫的各組擠出孔口 202的實(shí)施方案中，通常包括沿著垂直方向(即，在使用中沿著擠出模具200的高度方向)間隔的四個(gè)孔口 202的組鄰近于也是垂直定向的線性孔口 204。如圖7所示，得到的共擠出層包括通過沿層厚度方向延伸的未發(fā)泡壁208而沿寬度方向相互粘結(jié)并貫穿層的整個(gè)厚度的泡沫段206的列。此外，共擠出層包括通過沿層寬度方向延伸的互連段表面210而沿厚度方向相互粘結(jié)的泡沫段206的行。疊層的相鄰層是一層設(shè)置在另一層上面的，使得相鄰層的未發(fā)泡壁208相交。在塊62中，這樣形成了延伸穿過塊62的整個(gè)厚度的一系列平行的未發(fā)泡壁208。參照?qǐng)D8，示出了另一個(gè)改進(jìn)的擠出模具300。擠出模具300具有用于共擠出多個(gè)泡沫段的多個(gè)擠出孔口 302的陣列。同樣，擠出孔口 302包括通常呈矩形或正方形橫截面的孔。擠出孔口 302的陣列沿著擠出模具300的寬度方向和高度方向延伸。擠出模具300還具有適于在泡沫段之間擠出未發(fā)泡壁的多個(gè)線性伸長(zhǎng)孔口 304。線性伸長(zhǎng)孔口 304沿著擠出模具300的高度方向和寬度方向延伸以在擠出模具300中形成交叉的相互正交的伸長(zhǎng)第二孔口 304的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)延伸貫穿模具300的基本上整個(gè)高度和寬度。因此，在顯示用于擠出泡沫的各組擠出孔口 302的實(shí)施方案中，通常包括沿著水平方向間隔的兩個(gè)擠出孔口 302的組通過交叉的相互正交的伸長(zhǎng)第二孔口 304的網(wǎng)絡(luò)而與相鄰組分開。如圖9所示，得到的共擠出層320包括通過沿層320寬度方向延伸的未發(fā)泡壁308而沿厚度方向相互粘結(jié)的兩個(gè)泡沫段306的列。此外，共擠出層320包括通過沿層320厚度方向延伸的互連段表面310或者通過沿層320厚度方向延伸的未發(fā)泡壁308而沿寬度方向相互粘結(jié)的泡沫段306的行。疊層的相鄰層320是一層設(shè)置在另一層上面的，使得相鄰層的未發(fā)泡壁308相交以在整個(gè)疊層中形成這種未發(fā)泡壁308的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)延伸貫穿層320的整個(gè)厚度和寬度。相鄰層320通過互連層表面322而相互粘結(jié)。對(duì)于圖6、的實(shí)施方案，未發(fā)泡壁由諸如聚丙烯(PP)、PET、SAN、PS、PS/PP0共混物、聚碳酸酯(PC)或PC/PET共混物等熱塑性材料形成。泡沫段可以是相同或不同的材料。例如，一些泡沫段可以由第一種泡沫材料構(gòu)成，而相鄰的泡沫段可以由第二種泡沫材料構(gòu)成。若需要，則泡沫段和未發(fā)泡壁可以由相同的材料構(gòu)成，從而有助于回收利用。使用本發(fā)明的方法和裝置通過共擠出可容易地實(shí)現(xiàn)在泡沫段之間設(shè)置各種不同的層/壁構(gòu)造的剛性壁。與僅使用泡沫材料相比，得到的結(jié)構(gòu)具有改善的機(jī)械性能，特別是剪切性能和抗壓性倉(cāng)泛。
本發(fā)明避免了后焊接和膠粘操作。層寬度能夠延伸跨越諸如風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉等大尺寸復(fù)合夾心結(jié)構(gòu)部件所需芯的整個(gè)寬度。形成的塊可以沿著與多個(gè)層的平面正交的切割線切割成多個(gè)單個(gè)片。這樣使得泡沫擠出方向與片的厚度方向一致，從而最大化得到的復(fù)合部件中的泡沫的機(jī)械性能和材料功效?？梢詳D出泡沫層使得得到的復(fù)合部件具有所需寬度，從而最小化與泡沫表面研磨步驟相關(guān)的材料浪費(fèi)和勞動(dòng)。因此，與使用已知方法的泡沫片相比，最終泡沫片可以具有更好的表面質(zhì)量和可能更好的機(jī)械性能。本發(fā)明的裝置能夠容易地集成到常規(guī)泡沫擠出流水線中。本發(fā)明可以用于制造用在任何需要結(jié)構(gòu)泡沫芯的應(yīng)用中的層壓結(jié)構(gòu)泡沫產(chǎn)品，例如在海洋或土木工程行業(yè)中，或者用于制造風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉。與已知產(chǎn)品和方法相比，本發(fā)明提供了許多技術(shù)和商業(yè)效益。例如，由于無需擠出步驟后的單獨(dú)步驟以將泡沫板焊接或粘結(jié)在一起，所以制造方法需要的制造循環(huán)時(shí)間減少，人力減少；由于產(chǎn)生減少的再磨材料，所以泡沫的切削量減少；由于無需單獨(dú)的層壓設(shè)施，所以泡沫擠出流水線所需的總資本投資減少。本發(fā)明的方法還提供了在各層間具有增強(qiáng)材料的可能性，在擠出和層壓期間，這種增強(qiáng)材料被在線地組入。與使用擠出后離線層壓所產(chǎn)生的產(chǎn)品相比，本發(fā)明的產(chǎn)品可能具有制造成本更低的優(yōu)勢(shì)。此外，本發(fā)明的產(chǎn)品可以展示出提高的機(jī)械性能。權(quán)利要求
1.一種制造結(jié)構(gòu)熱塑性泡沫的層壓體的方法，所述方法包括以下步驟從擠出模具相繼擠出多個(gè)泡沫層，每個(gè)下一層擠出到先前擠出的層上，從而形成相互粘結(jié)的層的疊層，由同一擠出模具形成所述疊層的多個(gè)單獨(dú)擠出的層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在各泡沫層的擠出期間，所述擠出模具和所述疊層相對(duì)地平移移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中單個(gè)擠出模具擠出所述疊層的所有層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述擠出模具被連續(xù)操作。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述擠出模具固定在適當(dāng)位置上，并且在各泡沫層的擠出期間所述疊層在所述擠出模具下面平移移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述疊層在速度大于離開所述擠出模具的擠出泡沫層的速度下平移移動(dòng)，從而沿著移動(dòng)方向?qū)λ雠菽瓕拥目走M(jìn)行各向異性地拉伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中在各泡沫層的擠出期間，通過在所述擠出模具下面的輸送系統(tǒng)沿單一方向平移移動(dòng)所述疊層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述輸送系統(tǒng)圍繞回路平移移動(dòng)所述疊層，所述擠出模具位于回路上方的一個(gè)位置上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，所述回路是基本上水平的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、中任一項(xiàng)所述的方法，其中在擠出每層后，所述層被切割成至少兩個(gè)層部分以形成至少兩個(gè)獨(dú)立的塊，每個(gè)塊包括多個(gè)相互粘結(jié)層的對(duì)應(yīng)疊層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述輸送系統(tǒng)圍繞回路平移移動(dòng)所述疊層，所述擠出模具位于回路上方的一個(gè)位置上，并且其中所述層被切割成至少兩個(gè)層部分以形成至少兩個(gè)獨(dú)立的塊，圍繞所述回路輸送所述各塊，使得當(dāng)一個(gè)塊在所述擠出模具下面時(shí)，其他塊在所述擠出模具的下游被切割和/或圍繞所述回路被輸送至所述擠出模具上游的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中在所述層在所述擠出模具下游的輸送系統(tǒng)上移動(dòng)的同時(shí)切割所述層，并且通過在所述擠出模具下游以與所述層相同速度移動(dòng)的切割機(jī)構(gòu)實(shí)施切割。
13.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中在所述泡沫層的擠出期間，通過在所述擠出模具下面的輸送系統(tǒng)沿往復(fù)方向平移移動(dòng)所述疊層，使得在所述疊層沿第一方向移動(dòng)時(shí)擠出一個(gè)泡沫層，在所述疊層沿相反的第二方向移動(dòng)時(shí)擠出相繼的泡沫層。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中鄰近所述擠出模具安裝輻射加熱器，用于加熱上面將要擠出泡沫層的泡沫表面。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中鄰近所述輻射加熱器安裝校準(zhǔn)工具，用于使擠出的泡沫層的上表面成型。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在具有可調(diào)節(jié)高度的工作臺(tái)上形成所述層壓體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在將各層中的至少一層擠出到先前擠出的層上之后，所述工作臺(tái)的高度以可分度的方式降低基本上對(duì)應(yīng)于泡沫層的疊層厚度增加的距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中在將各泡沫層擠出到先前擠出的層上之后，所述工作臺(tái)的高度以可分度的方式降低基本上對(duì)應(yīng)于泡沫層厚度的距離。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述擠出模具有多個(gè)擠出孔口，并且每個(gè)擠出的泡沫層包括粘結(jié)在一起的多個(gè)共擠出的泡沫段。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述泡沫層在擠出的泡沫層的寬度和厚度方向上都具有多個(gè)泡沫段。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中所述擠出模具共擠出泡沫段以及在各泡沫段之間的未發(fā)泡壁。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述壁沿著擠出的泡沫層的厚度方向延伸。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述壁還沿著擠出的泡沫層的寬度方向延伸，從而在所述泡沫層中形成交叉的正交壁的網(wǎng)絡(luò)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23中任一項(xiàng)所述的方法，其中相鄰泡沫層的壁相交。
25.根據(jù)權(quán)利要求21 24中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壁由熱塑性材料構(gòu)成。
26.一種用于制造結(jié)構(gòu)熱塑性泡沫的層壓體的裝置，所述裝置包括用于擠出泡沫層的擠出模具、安裝在所述擠出模具下方的支撐件以及在所述支撐件上的輸送系統(tǒng)，所述支撐件適于支撐包括相互粘結(jié)的泡沫層的疊層的至少一個(gè)塊，使得能夠從所述擠出模具將泡沫層擠出到在所述塊的頂部的先前擠出的層上，所述輸送系統(tǒng)適于在各泡沫層的擠出期間在所述擠出模具下面平移移動(dòng)至少一個(gè)塊。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，包括單個(gè)擠出模具。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的裝置，其中所述擠出模具固定在適當(dāng)位置上。
29.根據(jù)權(quán)利要求26 28中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述輸送系統(tǒng)適于在所述擠出模具下面沿單一方向移動(dòng)所述疊層。
30.根據(jù)權(quán)利要求26 29中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述輸送系統(tǒng)包括回路。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述回路是水平的。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的裝置，還包括切割機(jī)構(gòu)，適于將擠出的層切割成至少兩個(gè)層部分以形成至少兩個(gè)獨(dú)立的塊，每個(gè)塊包括多個(gè)層。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述輸送系統(tǒng)適于圍繞所述回路輸送所述塊。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的裝置，其中所述切割機(jī)構(gòu)安裝在可移動(dòng)刀架上，所述可移動(dòng)刀架適于以與所述輸送系統(tǒng)相同的速度在所述擠出模具下游移動(dòng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求26 28中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述輸送系統(tǒng)適于在所述擠出模具下面沿往復(fù)方向移動(dòng)所述疊層。
36.根據(jù)權(quán)利要求26 35中任一項(xiàng)所述的裝置，還包括鄰近所述擠出模具安裝的輻射加熱器，用于加熱上面將要擠出泡沫層的泡沫表面。
37.根據(jù)權(quán)利要求26 36中任一項(xiàng)所述的裝置，還包括鄰近所述輻射加熱器安裝的校準(zhǔn)工具，用于使擠出的泡沫層的上表面成型。
38.根據(jù)權(quán)利要求26 37中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述支撐件包括具有可調(diào)節(jié)高度的工作臺(tái)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，還包括用于所述工作臺(tái)的可分度的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，適于以可分度的方式將所述工作臺(tái)的高度降低選定的距離。
40.根據(jù)權(quán)利要求26 39中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述擠出模具具有多個(gè)擠出孔口并且適于共擠出多個(gè)泡沫段。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的裝置，其中所述擠出模具具有多個(gè)擠出孔口的陣列，所述陣列沿著所述擠出模具的寬度方向和高度方向延伸。
42.根據(jù)權(quán)利要求40或41所述的裝置，其中所述擠出模具適于從第一孔口擠出泡沫段以及從第二孔口擠出在各泡沫段之間的未發(fā)泡壁。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中用于擠出壁的至少一個(gè)伸長(zhǎng)第二孔口沿著所述擠出模具的高度方向延伸。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其中用于擠出壁的至少一個(gè)伸長(zhǎng)第二孔口還沿著所述擠出模具的寬度方向延伸，以在所述擠出模具中形成交叉的相互正交的伸長(zhǎng)第二孔口的網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
一種制造結(jié)構(gòu)熱塑性泡沫的層壓體的方法，所述方法包括以下步驟從擠出模具相繼擠出多個(gè)泡沫層，每個(gè)下一層擠出到先前擠出的層上，從而形成相互粘結(jié)的層的疊層。
文檔編號(hào)B65H45/101GK102656108SQ201080052959
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
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