CN1026568C - 一种制造具有型芯树脂粘结剂皮层的挤拉成型材的方法和设备 - Google Patents

Abstract

在顺列式装芯挤拉成型型材的制造中，填料用聚酯或甲基丙烯酸酯型树脂粘结，且包覆一层玻璃纤维、炭素纤维或芳族聚酰胺纤维布料14·14A。用初模成型器15和空心导管13的外表面，对布料14·14A进行初步加工，复制成所要求的型材形状。用可改变输出量的文杜里吹风机12，把填料送到导管13的内部。在使用不发泡树脂时，填料的精确分布是靠导管13的内部形状和形成充鼓的移动壁来完成的，而导管13的精确形状通过由加强布的最后加工来实现。使用两个可调的起动辊19可节约劳动力和时间。使用发泡或不发泡树脂浸透的完成的树脂，可保证极好的填料粘结和精整的表面。

Description

本发明涉及一种制造具有型芯树脂粘结到皮层的挤拉成型型材的方法和设备。

众所周知，挤拉成型是一种连续生产不变截面型材的有效方法。已知的型材大多由树脂粘结的玻璃纤维粗纱制成，但在需要增加强度的情况下，可用碳素纤维或芳族聚酰胺纤维粗纱代替部分或全部玻璃纤维粗纱。典型的情况，粗纱从装在机架上的锥体（或近似鼓形件）上退绕，经导纱器单根供入模具台入口，以便粗纱填满模具的截面。粘结树脂注入模具，使粗纱湿润，然后将其输送经过固化模，树脂在固化模中固化，形成坚硬的树脂粘结型 材。大多数型材具有标准的截面形状，如L、U、T、O形。在第二种流程中，用注入的聚氨基甲酸酯或聚异氰尿酸酯型泡沫材料，制造空心截面型材和装芯。在复杂的挤拉成型的型材内，完成精确型芯装填的困难的。特别是在加工过程中型芯泡沫材料的收缩使粘结困难，会造成高的废品率。最近，在No.2160143A英国专利说明书中，提出一种顺列式型芯填充挤拉成型的型材的制造方法。其中，形成型材皮层的粗纱与粒状填料同时，但是分开地供入模具台。粒状填料是一种粗细颗粒的混合物。这种混合物由加在模具台的真空送到模具台。

本发明的目的是，提供一种新的和改进的生产挤拉成型型材的制造方法和设备。

根据本发明，一种制造具有型芯树脂粘结到皮层的挤拉成型型材的方法，包括以下步骤：分别将型芯成形材料和皮层成形材料供入挤拉成型模具台的入口，该模具台包括树脂固化模，其截面形状用以确定型材的截面形状，型芯成型材料通过一个空心导管输送到模具台入口，而皮层成形材料由空心导管的外部输送到模具台入口;把粘结树脂供到上述模具台;将顺列型芯树脂粘结型材从所述模具台的出口拉出;其特征在于：以至少一段布料的形式供给皮层成形材料;以粒状形式供给型芯成形材料，将型芯成形材料靠气流通过导管吹向模具发台，在树脂固化模之前，气流至少部分地通过布料向外扩散;将至少一段布料沿导管的外表面引导，以便当布料运行靠近模具台时，逐渐与树脂固化模的截面形状一致。

根据本发明，一种制造具有型芯树脂粘结到皮层的挤拉成型型材的设备，该皮层由至少一段布料构成，所述设备包括：具有入口和出口的挤拉成型模具台，它包括树脂固化模，其截面形状用以确定型材的截面形状;将型芯成形材料输送到模具台的装置，它包括一个空心导管;将皮层成形材料在导管外部输送到模具台入口的装置;将粘接树脂输送到模具台的装置;将粘接树脂导入模具台的装置;将顺列式型芯树脂粘结型材从模具台的出口拉出的拉出装置;其特征在于：空心导管的外部形状，沿其长度方向逐渐与树脂固化模的截面形状一致，并在模具台端部，其截面相似但尺寸大于树脂固化模的截面尺寸;输送皮层成形材料的装置和空心导管被配置，将构成皮层成形材料的至少一段布料沿着导管的外表面导引，以便布料在靠近模具台时逐渐与树脂固化模的截面形状一致;输送型芯成形材料的装置包括鼓风机，用以将型芯成形材料通过导管吹向模具台。

根据本发明，由于皮层成形材料至少包括一段布料，因此可以减少或去除纤维粗纱，从而减少大量的劳动和检查及装卸锥体（或近似鼓形件）的时间，甚至对于简单的型材，也需要大量的锥体。与粗纱赋予一维强度相比较，使用纺织布可把二维强度赋予给型材。实际上，提出使用纺织布，是由于在模具台之前有外部成型的成形器导管。

最好是型芯成形材料包含粒状物料，粒状物料靠气流通过导管吹向模具台，而气流在到树脂固化模之前，至少部分地通过布料向外扩散。这种安排有助于更好地把粒状物料填充在型材内。

空气流最好由文丘里鼓风机供给，以便使粒状物料沿型材截面形状分布。由于形成了均匀的分布和良好的填充安排，粒状物料可具有均匀的粒径。导管的内表面最好也逐渐沿其长度方向与模具的截面形状一致，并在模具台端部，其截面与模具的截面相似，以便在型芯成形材料靠近模具台时，逐渐与树脂固化模的截面形状一致。

在模具台之前，并在树脂固化模之前，且离开一段距离处，设置一个初模成形器，其截面形状与固化模相似，但尺寸加大。该初模成形器沿其长度方向逐渐变细，入口端截面大于出口端截面。由于上述布置，由初模成形器输出的型芯成形材料，形成一个封闭在布料内稍微充鼓的移动壁，布料在移向固化模之前，进一步保证粒状物料精确填充型材，因此从固化模输出的型芯成形材料是紧密的。

树脂输送到固化模之前的模具台的注模中，可被制成发泡（用发泡剂）或不发泡的形式，在型材进入固化模之前，树脂渗入皮层成形材料和型芯成形材料，使它们完全浸透。另外，发泡型树脂可作为型芯成形材料输入模具台，且在型材进入固化模之前，渗入皮层成形材料，使其完全浸透。

型芯成形材料可以是发泡型树脂，或干粒状物料，或它们的组合物。

布料可以是纺织布或不织布，且可由诸如玻璃纤维、炭素纤维或芳族聚酰胺纤维等纤维材料构成。

本发明的实施方式，将参照下列附图作为例子 进行描述：

图1为根据本发明制造挤拉成型的型材的系统示意图;

图2为图1细部的放大图;

图3为用图1所示系统制造的型材的截面示意图;

图4为图1另一细部的放大图;

图5为图4细部的改进型示意图;

图6为根据本发明制造型材的另一系统示意图;

图7为图6细节的放大图;

图8为图6另一细部的放大图。

在图1所示制造挤拉成型型材的系统中，布料最好是玻璃纤维纺织布14，14A，由供料辊9，9A输送，并沿成形器导管13的外表面引导送至初模成形器15，再经过模具台8的模子16，17，18到布料牵引辊19。导管13是空心的，在其远离成形器15的一端11，由一漏斗10，靠文丘里鼓风机12产生的压力气流输送粒状型芯填充材料。空气流吹向模具8，并在树脂固化模18之前，至少部分气流通过布料14，14A向外扩散，且在初模成形器15和模具台8的引导模区段16之间的间隔21处，在布料14，14A之间形成一个型芯填充材料填充的物体，如图4所示。当布料14，14A固定在启动辊19上时，布料14，14A具有模具台8各个模子的轮廓，保持这个外形通过初模成形器15，并覆盖细长导管13的外表面，导管13的外形沿其长度方向逐渐与树脂固化模18的截面形状一致，在导管13的模具台端部，其截面与树脂固化模18相似，但尺寸大于树脂固化模18的截面尺寸。布料14，14A在供料辊9，9A和辊19的联合作用下，保持轻微的纵向张力。当启动或张紧辊19运转，且布料14，14A被牵引时，带有型芯成形材料的布料（起初，型芯成形材料由配置在间隔21处的布料14，14A之间的空间20内的成形栓22固定在适当的位置）前进通过模具台8。模具台8中供有树脂，该树脂由泵27注入模17。输出的树脂固化型材28，由一对可缩回的拔具26收集，该拔具移动型材，并使辊19分开，直到当布料14，14A已被树脂粘结时，拔具26不再作用为止。固化模18在适合固化树脂的温度下，按程序进行工作。

在加工型材之前，成形器导管的形状由供给的布料确定，而供给的布料来自供料辊9，9A，经模具台8到达启动辊19。在这一过程中，供给的布料没有型芯成形材料。布料的定位和布置要使其具有模具形状的周边，如图3的例子所示，然后把供料辊9，9A绷紧，以便布料14，14A在辊9，9A和模具台8之间是绝对拉紧的，并呈其自然形状。在成形模16和供料辊9，9A之间空间内的布料14，14A外部喷涂一层连续的树脂层，树脂层固化后形成一坚硬的成形产品，该成形产品从布料切下，且在其内部通过加入附加玻璃纤维布和树脂使其加强，从而生产出一个模型。然后把这一模型用来制造成形器导管13，而导管13是用任何适当材料，如增强塑性玻璃、木材、铸钢或铸铝或其预制件制造而成，把导管13的供料端制成与文丘里鼓风机12的出口精密配合的形状，而其卸料端固定在初模成形器15的附近，如图4所示。初模成形器15和成形模区段16具有与固化模18相同的截面形状，但尺寸比固化模18大，它们沿其长度方向也可是锥形的，其入口端截面大于出口端截面（如图1所示的初模成形器15），由于这种布置，在生产挤拉成型的型材过程中，布料14，14A沿导管13的外表面引导，以便在布料接近模具台8时，逐渐与模子18的截面形状一致，这一引导动作可借助于放在布料14，14A上面的横置件（未示出）。

初模成形器15的出口端尺寸稍大于固化模18，成形器15位于引导或成形模区段16的钟形入口25的附近相隔一段距离的地方。精确的间隔21，可使布料14，14A完全成形，且无变形地带着型芯材料，以稍微成充鼓移动壁24的形状在间隔21中移动。移动壁24完全占有空心型材的形状，并被封闭在两布料14，14A之间。两布料沿其纵向边缘重叠，这样可避免填料的泄漏。

导管13的内表面也可沿其长度方向逐渐与模子18的截面形状一致，并在模台端部，截面与模子18的截面相似，以便型芯成形材料在接近模台时，逐渐与模子18的截面形状一致。

为避免由文丘里紊流引起的任何粒状填料后泄，超量的空气通过布料14，14A，在固化模18之前扩散。这可发生在间隔21处，但最好借助于成形导管13的孔口。间隔21的尺寸可在150mm 到200mm之间变化，具体尺寸取决于型材的形状。间隔21应允许型芯填充材料有稍微充鼓的壁24供给引导模或成形模区段16的钟形口25处。间隔21可允许用目检查制造过程中的型材，查明填充质量和确定是否需要调整填料的流速，以保持稍微充鼓的移动壁24的恒定水平位置。这种充鼓壁24可用来保证精确填料填充及关闭引导模区段16。引导模区段16起关闭插入注模17的高压容器的作用，以便注模17使足够的树脂浸透布料14，14A，以及使填充材料能够保证型材的整个截面形状被树脂粘结。

图5所示的改进布置，其中引导或成形模区段16与注模17分离，形成一间隔33，在该处形成一充鼓的移动壁24。成形模区段16沿其长度方向为锥形，这有助于填充填料的过程。初模成形器15分成二部分，且与成形模16相隔一段距离。间隔33和在其中形成的移动壁24使得有可能观察成形模区段16的效果及检查移动壁24是否完全填充注模17的钟形口34，从而完成高压容器的作用。

固化模18具有中部加热部分，在其两侧有横向配置的冷却部分。靠近注模17的冷却部分，用以隔离来自加热部分的热量传入注模17，以免引起其中的树脂过早固化。

根据挤拉成型的型材28的最终用途，可在大范围内选择合适的填充材料，典型的这类材料有硅酸盐空心微球物粒、大量层状无机泡沫物质，包括蛭石、陶瓷和耐火土、蒙脱石和海泡石，最好的填料是德国制造的，商标名称为PORAVER的物质。PORAVER是由再循环玻璃制成的，而再循环玻璃经过选择，净化，细微精研磨，然后在1000℃温度下烧结而成。这种填料是不易燃。抗酸碱的球状颗粒。PORAVER作为型芯，还有引人注意的性质，即极好的绝热性和隔声性，良好的防水性和很小的吸水性。

尽管PORAVER的重量轻，但其压缩强度为0.8～1.1N/mm²却是非常高的，使用发泡或不发泡的合适树脂进行粘结，PORAVER都满足具有大的强度与重量比的型芯的制造工艺要求。不破碎球状颗粒的PORAVER，可自由流动并适用于完全填充各个部位，其适用粒径范围是0.5mm～20mm，因此制造形状复杂或简单的型材，可选择单一的粒径，而不需要第二种粒径填料。

尽管提及的所有填料都是粒状和具有良好的绝热，隔声和阻燃性，但其他填料如粒状泥土，木质和锯末，能用于对上述特性要求不重要的地方，而又能满足要求。

树脂可以是任何合适的形式，如聚酯或丙烯酸酯，且可配制成发泡（利用发泡剂如Luperfoam329）或不发泡的。树脂经泵27注入注模17，以保证树脂从布料外表面把布料14，14A浸透，树脂可交替地通过导管13送入布料14，14A之间的空间内，用这种方式，树脂可以和粒状填料一起从漏斗10供入，或者当使用的树脂本身是发泡型材料时，它本身就可构成型材的型芯。粒状填料和发泡树脂的比例，可根据型材的最终用途来变化。由粒状填料与发泡树脂结合，或仅用单一发泡树脂作型芯体的优点是，生产的型材重量非常轻。这是由于减少了液态树脂的含量，这也减少了生产成本。

最佳方案是用图6至图8所示系统来实现通过导管13注入树脂的工作。在该系统中，利用了多根分配管31，它们沿导管13内部延伸进入改进的成形模区段或模具台50。模具台50与注模17相隔一段距离，并具有一段锥形孔引导部51和一段平行孔尾部52，如图7所示。分配管31分布于遍及模具的截面形状，且由汇集接头30供料，树脂组分从供应站40输入汇集接头30。供应站40经装有阀门和计量器的管线与汇集接头30和泵27相连，以便树脂可供入有泵27或有汇集接头30的任一条单一的管线内，或同时供入这两条管线内，而且都可以发泡或不发泡的树脂形式供入。

发泡树脂组分通过汇集接头时，进行配制反应，以便在成形模区段50的锥形入口部51处发生温升和膨胀，并在成形模区段50的平行尾部52处使树脂固化。泵27可把树脂供给注模17，提供一表面树脂涂层，该涂层在固化模18中固化。

型芯成形材料为发泡树脂（利用如Luperfoam329作为发泡剂）的情况，无粒子从料斗10供入，且吸风机12不起作用，只用注模17和固化模18。型芯成形泡沫树脂在模具台50的固化模部分52内，因升温而固化。调整树脂的配方以适应提高的温度和型材的生产率，例如发泡剂是Luperfoam329或类似物，则固化温度范围是60° ～70℃，相对应的不发泡树脂通常的固化温度范围是120°～150℃。

现在评述一下在生产型材的顺列式型芯挤拉成型型材的制造系统中，固化作为一整体过程，而不是第二种过程发生的情况。在这种情况下，尽管为了特殊型材的某些特性，如几个局部的凸起部由有限的少数粗纱形成，型材的皮层主要由布料而不是粗纱形成。型芯填充材料可以是单一粒径且具有不起化学作用性质的颗粒，或者可以由发泡树脂材料构成。在模具台没有真空的情况下，粒状型芯填充材料靠文丘里鼓风机产生的气流输送。型芯填充材料和皮层成形材料的树脂粘结，可相对于型芯成形材料的内部或外部来实现，并可用发泡或不发泡型树脂材料来实现。该系统用布料构成皮层，该皮层沿成型表面仔细地引导至模具台，而成型表面本身做成与模具的形状一致，但尺寸加大且为锥形。模具台包括一个成形模，最好也有一锥形孔，成形模与注模17相隔一段距离，以这种方式能形成一充鼓的填料移动壁，以便在注模17之前实现良好的型芯填充，并在材料通过注模17和固化模18拉出的过程中，由于这两个模具的尺寸减小，而把型芯填充材料和皮层成形材料压实在一起。由于在加工过程的开始和在再装满供料辊9，9A时，对布料的处理是容易的，因此可以容易地制造出形状简单或复杂的型材28。

Claims (7)

1、一种制造具有型芯树脂粘结到皮层的挤拉成型型材的方法，包括以下步骤：

分别将型芯成形材料和皮层成形材料供入挤拉成型模具台(8，50)的入口，该模具台包括树脂固化模(18，52)，其截面形状用以确定型材的截面形状，型芯成型材料通过一个空心导管(13)输送到模具台入口，而皮层成形材料由空心导管(13)的外部输送到模具台入口；

把粘结树脂供到上述模具台(8，50)；

将顺列型芯树脂粘结型材从所述模具台的出口拉出；

其特征在于：

以至少一段布料(14，14A)的形式供给皮层成形材料；

以粒状形式供给型芯成形材料，将型芯成形材料靠气流通过导管(13)吹向模具台(8，50)，在树脂固化模(18，52)之间，气流至少部分地通过布料(14，14A)向外扩散；

将至少一段布料(14，14A)沿导管(13)的外表面引导，以便当布料(14，14A)运行靠近模具台(8，50)时，逐渐与树脂固化模(18，52)的截面形状一致。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于使由成形模（16）输出的型芯成形材料形成由向固化模（18）移动的布料（14，14A）包住的稍微充鼓的壁（24），从而使从固化模（18）输出的型芯成型材料呈密实的形式。

3、一种制造具有型芯树脂粘结到皮层的挤拉成型型材的设备，该皮层由至少一段布料构成，所述设备包括：

具有入口和出口的挤拉成型模具台（8，50），它包括树脂固化模（18，52），其截面形状用以确定型材的截面形状;

将型芯成形材料输送到模具台的装置，它包括一个空心导管（13）;

将皮层成形材料在导管（13）外部输送到模具台入口的装置;

将粘接树脂输送到模具台（8，50）的装置;

将接接树脂导入模具台（8，50）的装置;

将顺列式型芯树脂粘结型材从模具台的出口拉出的拉出装置;

其特征在于：

空心导管（13）的外部形状，沿其长度方向逐渐与树脂固化模（18、52）的截面形状一致，并在模具台端部，其截面相似但尺寸大于树脂固化模（18、52）的截面尺寸;

输送皮层成形材料的装置和空心导管（13）被配置，将构成皮层成形材料的至少一段布料沿着导管（13）的外表面导引，以便布料在靠近模具台时逐渐与树脂固化模的截面形状一致;

输送型芯成形材料的装置包括鼓风机，用以将型芯材料通过导管（13）吹向模具台（7，50）。

4、根据权利要求3所述的设备，其特征在于该鼓风机包括文丘里鼓风机，供给气流使型芯成形材料沿所述的截面形状分布。

5、根据权利要求4所述的设备，其特征在于导管（13）的内表面沿其长度方向逐渐与树脂固化模（18，52）的截面形状一致，并在模具端部，截面与树脂固化膜（18，52）的截面相似，以便型芯成形材料在其靠近模具台（8，50）时，逐渐与树脂固化模（18，52）的截面形状一致。

6、根据权利要求3至5中任何一项所述的设备，其特征在于模具台（8）包括一个成形模（16），它置于固化模（18）之前并与之相隔一段距离，成形模（16）的截面形状与固化模（18）相似，但尺寸加大。

7、根据权利要求6所述的设备，其特征在于成形模（16）沿其长度方向呈锥度，其入口端截面大于其出口端截面。

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