CN101821078A - 对复合挤压的扶手的滑片层进行预处理的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于对挤压扶手的滑片层进行预处理的方法和设备，具有：一个滑片层源：一个输送所述滑片层至一个加热模块的设备，所述加热模块使所述滑片层在一个停留时间内接受高温；以及一个输送所述滑片层至一个挤压模头的设备。可以使用一个或多个控制供给器，从而当从所述滑片源输送所述滑片层至所述挤压模头时保持所述滑片层的部分处于一个基本无张力环状态。可以包括一个冷却区域，以在所述加热模块和所述挤压模头之间确保足够冷却。还提供了减少所述挤压模头和所述滑片层之间热传递的装置。

Description

对复合挤压的扶手的滑片层进行预处理的方法及设备
技术领域
本说明书整体涉及包括一个滑片层的复合挤压的扶手的领域。
背景技术
Angioletti等人的第4,087,223号美国专利公开了一种挤压装置以及一种弹性体材料的、横截面为C形的扶手的连续制造。所述挤压装置设有用于引入所述扶手的各种元件的分立和相异的开口，并且设有将所述元件连续成形并将它们连续安置于弹性体材料内处于相互正确位置的设备。
Weatherall等人的第6,237,740号美国专利公开了一种适用于自动扶梯、自动走道以及其他运输设备的移动扶手构造，其具有大致C形横截面并且具有一个内部的大致T形槽。所述扶手通过挤压形成并且包括一个围绕所述T形槽延伸的第一层热塑性材料。一个第二层热塑性材料围绕所述第一层的外侧延伸并且限定所述扶手的外轮廓。一个滑片层作为所述T形槽衬里并且结合至所述第一层。拉伸抑制物在所述第一层内延伸。所述第一层由与比第二层更硬的热塑性塑料形成，已经发现这能够使得边缘具有改进的特性并且提高了在线性驱动装置上的驱动性能。
发明内容
在本说明书的一个方面，提供了一种用于对扶手的滑片层进行预处理的方法。所述方法可以包括：输送所述滑片层通过一个加热模块；在所述加热模块内将所述滑片层保持在高温下一停留时间；以及使所述滑片层从所述加热模块排出。
所述方法还可包括保持所述滑动层的至少一部分处于一个基本无张力环状态。所述方法还可包括可控制地将所述滑片层从所述加热模块输送至一个挤压模头。
所述方法还可包括提供一个滑片层源，以及使用一个第一控制供给器，以将所述滑片层的至少第一部分从所述滑片层源输送至所述加热模块，同时在保持所述滑片层的所述第一部分处于一个基本无张力环状态(tension-free loop)。所述方法还可包括使用一个第二控制供给器，以将所述滑片层的第二部分从所述加热模块输送至所述挤压模头，同时保持所述滑片层的第二部分处于一个基本无张力环状态。
所述方法还可包括与所述加热模块间隔开而定位所述挤压模头，从而允许所述滑片层冷却。所述方法还可包括减少从所述挤压模头至所述滑片层的热传递。通过在所述挤压模头的与所述滑片层接触的部分处提供一个冷却嵌入物，能够减少从所述挤压模头至所述滑片层的热传递。所述冷却嵌入物可以为水冷式的。
所述加热模块包括多个串联排列的加热板。所述滑片层可以由编织材料形成。所述编织材料可以为涤纶织物或棉织物。
所述高温以及停留时间可以足够引起所述滑片层收缩。所述高温可以为150℃至250℃。
在本说明书的另一个方面，提供了一种用于对扶手的滑片层进行预处理的设备。所述设备可以包括：一个滑片层源；一个用来将所述滑片层保持在高温下的加热模块；一个用于将所述滑片层从所述滑片层源输送通过所述加热模块并且使所述滑片层从所述加热模块排出的装置；以及用来保持所述滑片层的至少一部分处于一个基本无张力环状态的至少一个控制供给器。
所述至少一个控制供给器可以包括一个位于所述滑片层源和所述加热模块之间的第一控制供给器，所述第一控制供给器用于在所述滑片层从所述滑片层源被输送至所述加热模块时保持所述滑片层的一个第一部分处于一个基本无张力环状态。所述至少一个控制供给器可以包括一个位于所述加热模块和所述挤压模头之间的一个第二控制供给器，所述第二控制供给器用于在所述滑片层从所述加热模块被输送至所述挤压模头时保持所述滑片层的一个第二部分处于一个基本无张力环状态。
所述装置还可包括一个在所述挤压模头和所述加热模块之间的冷却区域。所述挤压模头可包括一个用于降低所述滑片层温度的冷却嵌入物。所述冷却嵌入物可以为水冷式的。所述加热模块可包括多个串联排列的加热板。
在本说明书的另一个方面，提供了一种用于在对挤压扶手的一个滑片层进行预处理过程中控制所述滑片层运动的设备。所述设备可包括：一个用于控制所述滑片层运动的供给机构；以及至少一个传感器，其用于检测所述滑片层的张力以及向所述供给机构提供反馈，从而保持所述滑片层的一部分处于一个基本无张力环状态。
所述供给机构可包括一个马达以及至少一对对置的辊子。所述传感器可以包括一个光学或激光传感器。
在此对发明人的教导中的这些及其他特征进行了阐述。
附图说明
本说明书在下文中仅通过举例并且参照以下附图提供了对本发明的一个或多个实施方案的详细说明，在附图中：
图1是预处理设备的立体图；
图2是一个滑片层源和一个第一控制供给器的立体图；
图3是一个第二控制供给器的立体图；
图4是所述第二控制供给器的侧视图；
图5是示出了所述滑片层随时间推移的收缩的图表；
图6是示出了温度对于所述滑片层张应力的影响的图表。
具体实施方式
下文将描述多种设备或方法，以提供每个要求保护的发明的实施方案的实例。下面描述的实施方案均不限制任何所要求保护的发明，并且任何要求保护的发明均可以包含下文未描述的设备和方法。所述要求保护的发明不限于具有以下所描述的任何一个设备和方法的全部特征的装置或方法，或者不限于下文所描述的多个或所有设备的共有特征。一个或多个发明可以存在于下面或此文本的其它部分中所述的设备元件或方法步骤的组合或次组合中。下述的设备或方法可能不是任何要求保护的发明的实施方案。申请人、发明人和/或所有权人保留在下述设备或方法中公开但在本文件中未要求保护的任意发明的一切权利，并且并不通过在此文件中对这些发明的公开而将它们抛弃、放弃或贡献给公众。
扶手是公知的，并且是自动扶梯、移动坡道(moving ramp)或其他运输设备的标准件。此种扶手的典形构造为具有一个大致C形横截面并且限定一个内部的大致T形槽的复合结构，所述扶手包括：(i)一层或多层围绕所述T形槽延伸并且限定所述扶手的外轮廓的热塑性材料；(ii)嵌入第一层的拉伸抑制物；以及(iii)一个滑片层，其作为所述T形槽的衬里并且结合至所述一层或多层热塑性材料中的至少一层。
所述滑片层通常为片材形成的、具有基本不变宽度的狭长柔性板条，并且通常由织物——如棉花等天然材料或如涤纶或尼龙等人造材料——构成。滑片层的相对低的摩擦系数使所述扶手能够在导向装置上滑动。滑片层的宽度取决于扶手的尺寸，例如可以为125至60mm宽。
这些复合扶手可以具有一个大体一致的横截面，使它们能够被实施为在自动扶梯或者类似梯的驱动机构中的一个无端环。相比于其他方法，即趋向于劳动力密集型并且生产率相当有限的分批式方法，由于所述一致的横截面，挤压制造更吸引人。在本申请人的2007年9月10日提交的题目为“用于挤压热塑性扶手的方法和设备(METHOD ANDAPPARATUS FOR EXTRUSION OF THERMOPLASTIC HANDRAIL)”的第60/971,152号美国临时申请，以及在2008年9月10日提交的对应的PCT申请中，公开了一种用于挤压热塑性扶手的方法和设备，这两个申请的全部内容以参引方式纳入本说明书。
但是，在挤压制造方法中，滑片层会出现一些问题。应当重视这一点的重要性，因为发明人已经发现滑片层可能对于挤压的扶手的总弯曲模量或刚性有很大影响，如在本申请人的2007年9月10日提交的题目为“改进的扶手(MODIFIED HANDRAIL)”的第60/971,163号美国临时申请，以及在2008年9月10日提交对应的PCT申请中所描述的，这两个申请的全部内容以参引方式纳入本说明书。
对滑片层的处理以及使其接受高温可能导致滑片层物理特性的不利改变。例如，在非受控拉力下并且模具处于高温状态下牵拉所述滑片层穿过挤压模头会引起所述滑片的明显拉伸，尤其在经向上。因此，发明人发现最好在滑片层被挤压之前进行预处理。
在本说明书的一个方面，滑片层的预处理包括在高温下将滑片层受控加热一特定停留时间。滑片层，通常为天然或人造织物，当被加热时由于制造过程中残留在基础纤维和织物内的应力而收缩。这些应力能够在一个单独的分批式加工或优选在挤压之前的同线加工(inline)中，通过用“热定形”或“预收缩”预处理来消除。例如，滑片层的预处理能够通过在进入挤压模头之前以一定的速率使所述层经过加热板之间来实现。对本领域技术人员来说其他合适的加热滑片层的方法是容易理解的。
应当理解的是，未以这种方式预处理的滑片层会表现出稍微受限制的张力性能，特别是当复合挤压扶手在一个反向驱动机构或类似机构中被向后弯曲时。经过预处理的滑片层允许所述层在拉紧状态下的更大拉伸。并且，还发现此种方式的预处理促进了滑片层和构成扶手的一个或多层热塑性材料之间的更好的粘合以及结合。
但是，发明人已经确定，由于挤压模头内的高温和高压，和/或在预处理过程的操作中以及在被输送至挤压模头时滑片层的张力，即使经过预处理也会产生明显拉伸。为了解决该问题，本说明书的另一方面提供了一种消除或减少滑片层供给中张力的设备。本说明书的另一方面提供了一个在预处理和挤压模头之间的冷却区域。本说明书的另一方面确定了减少挤压模头和滑片层之间的热传递。接下来对这些方面中的每一个进行更全面的讨论。
参照图1，提供了一个预处理设备10的实例。滑片层源12位于设备10的一端从而供给滑片层14。
如图所示，第一控制供给器16可以位于滑片层源12和加热模块18之间。第一控制供给器16用来以极少或无张力的方式输送滑片层14至加热模块18，从而保证最大的可能收缩。
加热模块18可由多个串联布置的加热板20构成。板20可例如为在顶部和底部载有600瓦筒式加热器的铝板，每个板尺寸为10″×10″×0.75″。十组所述板20可以相隔0.25″设置。每个加热板20可用于保持预定的高温，并且能够再分为不同的区域用于保持不同的温度。这就提升了加热控制和加工的精确度并且能够减少由于加热器故障而引起发生错误的可能性。
第二控制供给器22可以位于加热模块18和挤压模头24之间。应当注意的是，加热模块18与挤压模头24间隔一个作为冷却区域的距离26，从而使得滑片层在进入挤压模头24前具有在室温下冷却的时间。第二控制供给器用来以极小或无张力的方式输送滑片层14至挤压模头24，从而防止了任何不利拉伸。滑片层14和其他扶手部件(未示出)在所述挤压模头内结合，以挤压物28出现。
参照图2，第一控制供给器14包括一个支座30、对置的辊子32、马达34、受控环(controlled loop)36以及传感器38。相似地，如图3所示，第二控制供给器22包括一个支座40、对置的棍子42、马达44、受控环46以及传感器48。
所述控制供给器16、22用来在挤压过程之前的预处理中极大地减少或消除滑片层14上的张力。滑片层14形成被传感器38、48保持的非接触式滑片环36、46，所述传感器基于滑片层14的线速度和需求对马达34、44提供反馈。这一设置保证了在加热模块18和/或挤压模头24入口之前具有一个基本无张力的环。控制供给器16、22用来最小化或消除滑片层14内的任何张力或应力，这是重要的，因为当滑片层穿过热模具部件行进时任何微小的张力或应力都会引起其拉伸，从而导致不理想地硬的或刚性的扶手。
控制供给器16、22对以距离为基础的环(distance-based loop)产生作用。所述马达34、44可以为例如直流变速马达，可以是计算机控制的(未示出)，以基于挤压生产线的需求将滑片层14向前供给。传感器38、48被PLC编程并且可以为例如光学或激光传感器。传感器38、48识别滑片层14并且通过提供反馈至马达34、44而各自保持一个距离D。这又保持了一个环而非一个直线(如图所示)，意味着在加热模块18和/或挤压模头24入口处的滑片层14基本无张力。
发明人认识到，滑片层14产生的拉伸的很大一部分是由于挤压模头24的高温。为了减少滑片层14的改变或拉伸，从而保持弹性模量，特别是在经向上的弹性模量不变，可取的方法是提供用于减少挤压模头24和滑片层14之间的热传递的手段。这可以通过至少两种方法实现：(i)通过从挤压模头24的与滑片层14接触的底部去除加热器；以及(ii)通过在挤压模头24的直接与滑片层14接触的底部引入水冷嵌入物。
为了研究不同预处理条件对于滑片层的影响，进行了测试。在该测试中所述滑片层为具有威尼斯编织结构(Venetian weave)的短纤维涤纶织物(spun polyester fabric)，其宽为140mm、厚度为0.80至0.90mm以及织物重量为508+/-28g/m2。相似的滑片样品以50×50mm的方块标记并且在不同条件下通过一个加热模块(在160至180℃并且长度为1.8m)。然后，对每个方形的经向和纬向进行测量，并且概括这些值。结果概括于图5中。该实验确认了更长的停留时间和更高的温度增加了滑片层的收缩。下面的线显示了织物速度2m/min时的结果，顶部的线显示了织物速度3m/min时，即减少了三分之一的停留时间时的结果。
还对利用具有三种预处理温度160、185和205℃同时采用包括控制供给器的预处理的各个滑片层挤压的扶手，以及利用具有160℃预处理温度但不使用控制供给器的一个滑片层所挤压的扶手进行了测试。(加热模块的长度为1.8m。)滑片层模量在以50.00mm/min的速度下按照ASTM D-412确定。这些结果显示于图6。如图所示，较高的预处理温度导致扶手具有降低的张应力值。也显示出了控制供给器的效果。这些测试的结果表明应提高加热模块的温度和长度(同时要记住如果温度过高的话滑片层会变得易损坏)。
进行了进一步的测试，以研究影响滑片预处理的变量。结果概括于下面的表1。“A”代表使用具有有限冷却区域的较短加热模块进行预处理的样品，预处理出口和挤压模相距200mm。“B”代表使用较长加热模块的预处理样品，预处理出口和挤压模入口之间设置有1.25m，导致在室温下大约50秒的停留时间，以确保滑片冷却至大约40℃。“B”样品可观察到表现出约2％至4％的收缩，与其相比样品“A”表现出6％至8％的拉伸。总体来说，“B”条件被认为非常适合所述特定滑片层(短纤维涤纶织物)。
表1
  A   B
  预处理长度(m)   1.8   2.57
  挤压速度(m/min)   2   2
  预处理温度(℃)   160-180   200
  预处理中停留时间(s)   54   77
  预处理出口处的滑片层温度(℃)   160   190
  挤压模入口处的滑片层温度(℃)   140-160   30-40
  挤压模头温度(℃)   200-210   200-210
  挤压模头中停留时间(s)   8   8
  挤压模头处的滑片层温度(℃)   180-190   110
应当理解的是，前面讨论的预处理参数仅通过举例给出并且所在的范围是特定滑片材料选择、特定挤压过程以及挤压复合扶手产品的特定配置。不同的预处理参数适用于不同材料、挤压过程以及扶手配置，所有这些对本领域技术人员来说是容易理解的。
本领域技术人员应当理解，在此描述的一个或多个实施方案的其他改形是可能的并且是可实施的，同时不超出本文所要求保护的本发明的范围。

Claims (26)

1.一种用于对扶手的滑片层进行预处理的方法，该方法包括：
a)输送所述滑片层通过一个加热模块；
b)在所述加热模块内将所述滑片层保持在高温下一停留时间；以及
c)使所述滑片层从所述加热模块排出。
2.根据权利要求1的方法，还包括保持所述滑片层的至少一部分处于一个基本无张力环状态。
3.根据权利要求1或2的方法，还包括可控制地将所述滑片层从所述加热模块输送至一个挤压模头。
4.根据权利要求3的方法，还包括提供一个滑片层源，以及使用一个第一控制供给器，以将所述滑片层的至少第一部分从所述滑片层源输送至所述加热模块，同时保持所述滑片层的所述第一部分处于基本无张力环状态。
5.根据权利要求3或4的方法，还包括使用一个第二控制供给器，以将所述滑片层的第二部分从所述加热模块输送至所述挤压模头，同时保持所述滑片层的一个第二部分处于基本无张力环状态。
6.根据权利要求3或5任一项的方法，还包括与所述加热模块间隔开而定位所述挤压模头，从而允许所述滑片层冷却。
7.根据权利要求3至6任一项的方法，还包括减少从所述挤压模头至所述滑片层的热传递。
8.根据权利要求7的方法，其中通过在所述挤压模头的与所述滑片层接触的部分提供一个冷却嵌入物，来减少从所述挤压模头至所述滑片层的热传递。
9.根据权利要求8的方法，其中所述冷却嵌入物是水冷式的。
10.根据权利要求1至9中任一项的方法，其中所述加热模块包括多个串联排列的加热板。
11.根据权利要求1至10中任一项的方法，其中所述滑片层由编织材料形成。
12.根据权利要求11的方法，其中所述编织材料为涤纶织物或棉织物。
13.根据权利要求1至12任一项的方法，其中所述高温和停留时间足够引起所述滑片层收缩。
14.根据权利要求1至13任一项的方法，其中所述高温为150℃至250℃。
15.一种用于对扶手的滑片层进行预处理的设备，包括：
a)一个滑片层源；
b)一个用来将所述滑片层保持在高温下的加热模块；
c)一个用于将所述滑片层从所述滑片层源输送通过所述加热模块并且使所述滑片层从所述加热模块排出的装置；以及
d)用来保持所述滑片层的至少一部分处于一个基本无张力环状态的至少一个控制供给器。
16.根据权利要求15的设备，其中所述至少一个控制供给器包括一个位于所述滑片层源和所述加热模块之间的第一控制供给器，所述第一控制供给器用于在所述滑片层从所述滑片层源被输送至所述加热模块时保持所述滑片层的第一部分处于一个基本无张力环状态。
17.根据权利要求15或16的设备，其中所述至少一个控制供给器包括一个位于所述加热模块和一个挤压模头之间的第二控制供给器，所述第二控制供给器用于在所述滑动层从所述加热模块被输送至所述挤压模头时保持所述滑片层的第二部分处于一个基本无张力环状态。
18.权利要求17的设备，还包括一个在所述挤压模头和所述加热模块之间的冷却区域。
19.根据权利要求17或18的设备，其中所述挤压模头包括一个用来降低所述滑片层温度的冷却嵌入物。
20.根据权利要求19的设备，其中所述冷却嵌入物是水冷式的。
21.根据权利要求15至20中任一项的设备，其中所述加热模块包括多个串联排列的加热板。
22.一种用于在对挤压扶手的一个滑片层预处理过程中控制所述滑片层运动的设备，包括：
a)一个用于控制所述滑片层运动的供给机构；以及
b)至少一个传感器，其用于监测所述滑片层的张力以及向所述供给机构提供反馈，从而保持所述滑片层的一部分处于一个基本无张力环状态。
23.根据权利要求22的设备，其中所述供给机构包括一个马达以及至少一对对置的辊子。
24.根据权利要求22或23的设备，其中所述传感器包括光学或激光传感器。
25.一种用于对挤压扶手的滑片层进行预处理的方法，其大致如上参照附图所述或如附图所示。
26.一种用于对挤压扶手的滑片层进行预处理的设备，其大致如上参照附图所述或如附图所示。
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Application publication date: 20100901

Assignee: EHC ESCALATOR HANDRAILS (SHANGHAI) CO., LTD.

Assignor: EHC Canada Inc.

Contract record no.: 2014990000600

Denomination of invention: Method and apparatus for pretreatment of slider layer for extruded composite handrails

Granted publication date: 20130109

License type: Exclusive License

Record date: 20140728

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