CN1064000C - 用于拼接热塑性塑料制品的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在由热塑性材料制成的细长制品例如升降梯扶手(120)或传送带中形成接头的方法和设备，该制品还包括许多加强索和一个滑动织物。制品(120)的端部保持在一个模具(12)中，并对其加热，使材料熔化。于模具的端部对靠近端部的部分进行冷却，以防止其再次熔化。然后将熔化的端部融合在一起，再将熔融的接头冷却，使材料重新固化并形成接头。由于存在加强索(126)，可将它们切割成交错图形，这种交错图形可有利地仅设置在制品的一个层中而不是延伸贯穿制品的整个深度。顶部层(16)则可用一个与制品主体材料相同的分离的顶盖来补充。在存在滑动件的部位，为提供有效地交错作用，将扶手的底层或部分切成一个斜角，以便在滑动件上形成一个倾斜的接头。

Description

用于拼接热塑性塑料制品的方法和设备
本发明涉及一种对用热塑性材料制成的制品，例如升降梯的扶手等进行拼接的方法和设备。更具体地，本发明涉及一种将含有多个细长的不可拉伸件以及一层滑动织物的挤压制品，例如扶手段或传送带等拼接在一起的方法和设备。
升降梯，移动通道和其它输送设备的扶手通常以不确定的长度生产。一个传统的扶手具有三个主要部件，即扶手的主体，它通常用橡胶或其它热固性材料制成；许多钢制加强索，它们起着拉伸抑制件的作用，以确定一个中性轴并在纵向上给予扶手一个所需要的刚性，同时使它可在垂直方向上弯曲，从而能够绕着滑轮、驱动机构等行进；以及滑动织物，它通常粘结在扶手上，位于在扶手底部的一个T型槽内，滑动件的作用是使扶手和支持及相应的成型导轨之间具有低的摩擦系数。传统的扶手通常还包括多层不同的织物加强层。
传统上，扶手是以分段的形式生产的。由于扶手主体的主要材料是热固性材料，这不会引起什么困难。在于模具内生产出每一段之后，使扶手向前移动，在它后面再形成下一段。
对于一个特定的应用，为了在安装场所进行拼接，即所谓的“现场拼接”，要选择合适长度的扶手，并制备用于拼接在一起的端部。通常，这牵涉到要切割含有钢索并与它们交错的钢索的层片。合适地切割滑动织物。然后将端部装配到一个模具中，并在模具内填充新的材料，再对模具加热，使材料固化。
在扶手的生产中，如果要求的长度是已知的，则可在生产厂内进行“厂内拼接”。所生产的一段扶手的端部是未经过固化的，从而可以用一个生产模具进行平滑地不留痕迹的拼接。
已有人提出用热塑性聚合材料，例如聚氨酯，制作升降梯等的扶手的方案，在转让给Westinghouse电气公司(Fisher等人)的美国专利4，618，387中给出了一个这样的例子。首先令人注意到的是，这种方案的实用性是存在问题的，因为该专利只给出并描述了具有由弹体材料制成的主体和多个钢索或其它不能拉伸构件的扶手的C形部分。其中没有提及织物滑动件，而在实际上，这对于任何一种传统的扶手都是必需的。如果没有这种滑动件，甚至不能看出怎样才能制成扶手的一个试验用环路并进行试验。就申请人所知，在形成一个完整的扶手环路之后，而事实上是在形成任何长度的扶手之后，没有一个实际可行的方法能将这种滑动件连接到扶手上。就申请人所知，滑动件必须在组装扶手的其它部分的同时与扶手成形在一起。
不管怎样，美国专利4，618，387中的方案是将扶手的两端切成正方形，然后加热，将它们融合在一起。不清楚这样是如何有效的，但却提出由于交界面比较小，只有少量的弹体材料将从接头的周围被挤压出来并需要除去。
可以相信，这种方法本身几乎肯定是不适当的，实际上，由本发明人所制备的一个试验样品表明，在钢索的断处形成明显的塑料铰链。扶手强度的很大一部分来源于钢制加强索。一个简单的方形对抵接头要求弹体材料提供横跨接头的强度，这是不能令人满意的。考虑到这一点，所公开的方法还提出在现有钢索之间开设一系列沿纵向延伸的平行沟槽。然后将短的钢索放入这些沟槽中，再在槽上安放一薄的材料片。然后对位于接头区上的材料片加热使之熔融并流入沟槽中将短钢索包裹起来。同样，还是不十分清楚怎样才能做到这一点，也不清楚如何才能保持正确的外形轮廓。很明显，在存在滑动件并要求滑动件是连续的情况下，这种技术是不可能的，同时也十分明显，这种方法只能在没有滑动织物的扶手部件中才是可以容易实施的。
这种技术的另一个缺点是，在接头区，加强索的密度大约是扶手其它区域的两倍，使得接头区的刚性和弯曲特性与扶手的其它部分显著不同，可以认为这将造成异常的和不希望有的磨损特性。该专利提出，这可以通过楔形连接该接头得到减轻，但这只能是简单地缓解其刚性的突变，而不是消除这种突变。
将一个选定长度的环形构件的端部拼接在一起的问题在很多其它技术领域中是公知的。特别是，在传送带领域中有很多将传送带拼接在一起的技术方案。美国专利3，481，807是其中的一个例子。它给出了多种交错技术。它指出，按照以下的方式来切割加强索使得每圈加强索的接合部沿着传送带的长度方向相互交错开。与内部加强索的端部的重叠或交错相结合，它还指出外加强索的这一特点。这种方法主要试图用于带有可被替换并被硫化的覆盖材料的橡胶带。它没有提出将这一技术用于由热塑性材料制成的带制品，特别是没有提到如下的问题，即，在加热时，如果不把它装在一定的容器中，整个热塑性塑料带可能会熔化并出毛病。
此外，尽管不是全部，但很多热塑性材料都是强吸湿性的。对于这种材料，必须保持足够的压力以使所保持的水分不被蒸发。
专利文献给出了一些在细长带或类似制品中形成接头的一些例子，但这些文献一般均涉及在由热固性材料制成的制品中形成接头，其中存在的问题与在热塑性材料中形成接头时的问题有很大的差别和不同；从根本上说，对于热固性材料，不存在在形成接头的过程中带状件或制品的材料熔化的问题。
因此，美国专利No．1，735，686公开了一种带状件和制造它的方法。该专利提出了一种去除一部分织物以暴露出缆索的端部，在缆索上形成交错的端部的方法。然后，用可硫化的成网剂(weber)涂覆缆索，令端部重叠并对接头进行硫化处理。
美国专利No．3，101，290也涉及在多层层压带上形成接头。它也提出在增强线网层中形成一个交错的接头。它所要求保护的技术与美国专利No．1，735，686中所申请的有些类似。在其说明书中提出，增强线具有特殊的结构，其中，外部增强线具有较小的直径，以促进橡胶或其它粘合化合物在进行硫化过程中流入增强线之间的交错空间并渗入到线的芯部。
公开的欧洲专利申请No．0284，834(以及美国专利No．4，729，374)公开了一种在塑料管上形成一熔合接头的方法。虽然它所公开的技术涉及到一种热塑性材料，但具体的制品，即管件，却具有一种单一而简单的结构。该管件是圆形的，具有均匀的壁厚，它所牵涉到的是在没有抗拉加强件的细长件上形成合适的接头的问题。它装配有被加热的夹持装置，用于在接头区上将贴合在一起的管件的端部封闭起来。在内部设有一个可吹胀的模芯，用于支撑管件的内部。
因此，希望提供一种方法和设备将选定长度的挤压扶手拼接在一起。在理想情况下，这种方法应当用于形成用户很难觉察的接头结构。此外，还希望拼接头为加强索提供同样高的或良好的结合强度，为滑动织物和热塑性塑料层提供同样高或良好的剥离强度，以及和挤压的扶手具有相同的唇缘强度，同时在拼接区保持扶手体的整体性。
根据本发明的一个方面，提供了一种在一个细长的制品中形成接头的方法，该制品具有通常均匀的横截面，它是由热塑性材料制成的，并具有端部部分，同时它还包括许多细长的不可拉伸件，该方法包括以下步骤：
(1)将每一端部中的不可拉伸件切割成至少两种不同的长度，以便在接头处形成一个交错的图形，不可拉伸的末端位于横向于细长件的多个平面内；
(2)将制品的端部放置在一起以形成交错的图形；以及
(3)将相互交错的不可拉伸件结合在一起以形成接头；
其特征在于，该方法可有效地用于细长制品，该制品由吸湿性热塑性材料制成并带有嵌入该热塑性材料中的不可拉伸件，该方法还进一步包括：
(a)在步骤(1)中，连同制品主体材料的相应部分一起切割不可拉伸件，使得细长的不可拉伸与热塑性材料之间的结合不受影响；
(b)在步骤(2)中，提供一个模具，该模具包括至少两个可在打开和闭合状态下移动的模具部分，并限定出一个横截面与制品的横截面相对应的细长模腔，模具的两个部分是可以分开的并且可以沿通常垂直于细长模腔的方向相互移动，将所述的相应部分交错在一起，以致没有明显的空隙，同时将制品的端部封闭在模腔内；以及
(c)在步骤(3)中，使制品的靠近端部的部分保持冷却，以避免其熔化，同时在热塑性材料熔化前加热制品的端部，以沿着模具提供温度条件使得制品膨胀并与模具接触，从而对端部加压，
在继续保持制品的靠近端部的部分冷却以防止其熔化的同时，进一步加热制品的端部，使热塑性材料熔化，从而形成熔化的端部并将端部融合在一起，与此同时将模具的两个部分压合在一起，使之处于闭合状态，以便在模腔内对熔化的端部加压到一个足够高的压力，该压力可以防止熔化的端部内的水分蒸发，以及
在继续保持制品的靠近端部的部分冷却并将模个部分压在一起的同时，冷却制品的熔化的端部，使材料重新固化以形成接头。
该模具具有一个与制品的横截面相对应的模腔的含义是，它们具有相似的和相关的轮廓，不过模具的横截面和扶手的横截面的尺寸相等不是必要的。如下面所要详细描述的，至少对于某些材料和应用来说，相对于制品的外形轮廓，模具尺寸稍大一些是有利的，并已经发现这会得到良好的效果。
该方法最好用于包括许多不能拉伸的细长件的细长制品，其中，该方法在步骤(1)之前包括一个额外的步骤，即在该步骤中，把不可拉伸件切割成至少两种不同的长度，以便在接头处形成一个交错的图形，而且不可拉伸件终止在横向于细长制品的多个平面内。当材料是热塑性材料时，不可拉伸的细长件或加强索最好和制品主体材料的相应部分同时切割，从而使得在加强索端部的交错处，材料的主体中没有大的空洞。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在一个细长扶手上形成接头的方法，该扶手具有一个通常为C形的外部并限定出一个T形内槽，该细长扶手包括由热塑性材料制成并具有通常均匀的横截面的主体，该主体具有端部、一个围绕T形槽的内部滑动织物以及多个在T形槽上方于主体内延伸的细长的不可拉伸件，该方法包括以下步骤：
(1)提供一个模具，该模具包括可在打开与闭合状态之间移动并限定出一个细长模腔的第一和第二模具部分，以及一个延伸穿过模腔并且横截面对应于细长扶手的T形内槽的模芯，第一和第二模具部分限定出一个细长模腔，该模腔具有与细长扶手的横截面相对应的横截面，同时模具的两个部分可以分开并可在通常与细长的模腔垂直的方向上彼此相对地移动；
(2)将每一端部上的不可拉伸件连同细长扶手主体材料的相应部分一起切割成至少两种不同的长度，以便在接头处形成一个交职图形，并且不可拉伸件的末端位于横向于细长扶手的多个平面上，其中所述相应部分被切割成使得细长的不可拉伸件的端部彼此相互对准，同时细长的不可拉伸件与热塑性材料之间的结合不受干扰；
(3)将模芯插入端部的T形槽内，使所述的相应部分交错在一起，以致它们之间没有明显的空隙并令第一和第二模具部分围绕端部处于闭合状态，从而将端部封闭在模腔内；
(4)在保持细长扶手的靠近端部的部分冷却以防止其熔化的同时，加热细长扶手的围绕模芯的端部，使热塑性材料熔化，从而形成熔化的端部并将端部融合在一起，与此同时将模具的两个部分压在一起，使其进入闭合状态，以便对位于模腔内的熔化端部加压；
(5)在继续保持细长扶手的靠近端部的所述部分冷却并将模具部分压在一起的同时，冷却细长扶手的熔化端部，使热塑性材料重新固化，并在细长扶手上形成一个接头；以及
(6)打开第一和第二模具部分，并从T形槽中取出模芯。
根据本发明的又一个方面，提供了一种在一个细长扶手上形成接头的设备，该细长扶手具有一个限这出一个内T形槽的通常为C形的外部，并包括一个由热塑性材料制成的主体、一用于加强该细长扶手的拉伸抑制件以及一个结合到主体上并围绕T形槽的滑动织物，其中，该设备包括一个模具，它限定出一个横截面与细长扶手的横截面相对应的细长模腔，该模具包括：一个中心部分和位于中心部分两侧的第一和第二端部；一个主加热装置，用于加热位于模具中心部分中的细长扶手的端部，以便使细长扶手的端部再熔化并融合在一起；一个主冷却装置，用于冷却细长扶手的端部，以便使材料重新固化并形成接头；以及用于第一和第二端部的端部冷却装置，用于冷却细长扶手的靠近其端部的部分，以防止其熔化，其中，该模具还包括至少两个部分，这两个部分可以在可将细长扶手插入模具中的打开状态与用于形成接头的闭合状态之间移动，以及一个延伸贯穿中心部分和端部的模芯，该模芯具有与T形槽相对应的外形轮廓，模具的上述两个部分构成模具的中心部分和第一及第二端部。
在本发明的一个优选方案中，主加热装置，主冷却装置和端部冷却装置全部与模具构成一整体。利用设置在模具的中心部分和端部中的流过冷却水的适当导管可以很容易地构成冷却装置。加热装置则由设置在中心部分内的内置细长的电加热元件的导管构成。但是，可以想象，加热和／或冷却装置可与模具分开设置，更具体地说，它们可以装在用于保持模具闭合的压力压台上。这样做可以简化模具的设计，尽管用于加热和冷却的热路可能要长些。
模具最好包括一顶部和一底部，其中，模具的顶部包括主中心部分和第一与第二端部的顶部，模具的底部包括主中心部分和两端部的底部。更好的方案是，使端部的顶部与中心部分的顶部相互连接，但通常与它是绝热的，同时使端部的底部与中心部分的底部相互连接，但通常与它是绝热的。通过用金属整体地形成中心部分的顶部和端部的顶部并用一个窄的隔热片将这些部分连接在一起，可以很容易地做到这一点，底部的制造方法与此类似。
各端部和中心部分的每一个顶部和底部包括一个用于使冷却液通过的导管装置是很有利的。导管装置最好包含适当安排的延伸过各部分的孔。同时，中心部分的顶部和底部最好包括有第二细长孔，加热元件则放置在第二细长孔内，用作加热装置。
该设备最好适于在一个细长扶手上形成接头，该扶手具有一个通常为C形的外部并限定出一个T形内槽。该设备也可被设计成用于在传送带上形成接头。
在最初挤压成型的扶手中，加强索被固定到热塑性材料上。通过切割交错的图形从而保留围绕每个加强索的端部的热塑性材料，而不去除或损坏每一加强索端部的热塑性材料，可以保持这种结合强度。
尽管在扶手段的中间限定出T形槽的金属模芯可提供一定的传导制冷作用，但不必采取特殊的措施以从内部冷却模芯。最好主要是从外部冷却接头，以避免扶手的外形轮廓变形。如下面将要详细描述的那样，可能需要从内部不断地加热模芯，以确保冷却作用确实主要是从外部进行的。
为了更好地理解本发明并更加清楚地表明怎样才能实施本发明，现将利用举例的方式并结合附图对其加以说明，这些附图表示了本发明的一个优选实施例，其中：
图1是表示扶手的端视透视图；
图2是沿图1的2-2线局部切开升降梯扶手的端部的侧视图；
图3是用于切割扶手的带锯的透视图；
图4a和4b表示切割扶手的一个端部的接连步骤；
图5a和5b表示在切割端部上的交错图形之前扶手的两个端部；
图6是扶手的两个端部的透视图，表示交错图形的切割情况；
图7是一个透视图，表示两个端部的装配及构成本发明的设备的一部分的模芯；
图8是表示本发明的设备在打开状态下的透视图；
图9是本发明的设备的端视图；
图10是本发明的设备的平面图，示出了冷却顺序通路；
图11是处于一个压机中的本发明设备的透视图；
图12是所述设备和压机的透视图，表明在打开状态和闭合状态之间的运动；以及
图13和14是类似于图2的侧视图，示出了扶手侧腿的交错图形。
在图8至12中示出了一个根据本发明的设备，它通常用标号10表示。设备10具有一个主要的、中心成形部分12和第一及第二保护端部14，16。
主要中心部分12包括相应的顶部和底部12a，12b。相应地，保护端部14，16具有顶部和底部14a，14b，16a，16b。一个细长的模芯18固定在顶部12a上。现将详细描述各个部分或部件。
顶部12a在平面图中基本上呈矩形。它包括一个主基部22。一个突起的中心部分24沿着顶部12a的长度延伸。该突起的中心部分24具有每一侧都有一个竖直壁部26和一个倾斜壁部28的外侧。倾斜壁部28一直延伸到一个平面的配合表面30。
一个细长槽32切入配合表面30，其结构与扶手的外形轮廓相对应。在细长槽32的底部设有一个浅的矩形槽34。此外，在槽34的底部设有另一个浅的矩形凹陷36，其中开有螺栓孔38。凹陷36用作橇孔，用于橇开模具。
此外，在槽32的两侧设有两个小的靠近槽32的大体上为半圆形的沟槽40，用于在模塑过程中接受多余的材料。
如图9所示，模芯18用螺栓(未示出)固定在槽34中。在图8中，该模芯是单独表示的，以便更清楚地显示它的结构，但在使用时，要用螺栓将其固定在顶部12a上。由于所有的部件都是用铝或其它金属制成的，在模芯和顶部12a之间可提供一个良好的导热通路。如下面将要详细描述的那样，这将要求模芯的加热元件连续工作，以便获得所需要的冷却模式。或者，可利用隔热垫片等使模芯与顶部12a隔热。如上面所指出的，凹陷36可用来撬开模具，即，当需要时将模芯18从顶部12a上撬下来。
顶部12a包括细长孔44，其中插有电加热元件46。
顶部12a还包括冷却导管48(图10)。导管48包括两个纵向延伸的导管48a和两个横向导管48b，它们分别与进水口和出水口50。52连接。
模具12的底部12b与顶部12a是互补的(图8)。它具有一个配合表面60，用于与配合表面30贴合。倾斜壁62从这个配合表面60延伸出来，它们一直延续到竖直壁64。壁64用来与竖直壁部26滑动地接合，以便沿侧向放置部分12a和2b。
在部分12b中形成一个对应于槽32的圆形槽66，以便构成一个对应于所需扶手部分的完整的模腔。
和顶部12a一样，底部12b包括用于加热元件72的孔70。它还包括一个同样包括纵向导管和横向导管的导管网(未示出)，其布置与导管48a，48b的配置相对应。如下面将详细描述的那样，使横向导管连接入水口和出水口80，82，用以提供流过顶部12a的冷却水。
端部14，16通常相互对应，为简单起见，如图8所示，仅对第一端部16进行描述。如下面将要详细描述的，即使当中心部分12被加热时，端部14，16总是用于保持冷却。为此，使它们与中心部分12绝热。
首先，端部16的顶部和底部16a，16b的外形轮廓通常与主中心部分12相对应。因此，顶部16a具有一个主基部84和一个突起的中心部分85。它具有竖直壁部86和延伸到平面配合表面90的倾斜壁部88。和中心部分不同，配合表面90没有用于接纳多余材料的沟槽。它包括一个槽形部分92，该部分构成槽32的延续部分。它还包括一个矩形槽94作为槽34在中心部分上的延续部分。
相应地，底部16b具有一个带有倾斜壁部102和竖直壁部104的配合表面100。在配合表面100的中间有一个圆形槽106，它作为槽66的延续部并用于制成扶手部分。
端部16a，16b分别设有用于冷却水的通孔(其中之一在图10中以标号108表示)以及入水口和出水口109，110。它们还包括用于使加热元件通过的孔。
模芯18包括用于电加热元件20的孔19。
现参考图1至7描述在扶手中拼接接头的形成。端部可用一个带锯，刀，热刀或其它合适的或传统的切割装置制备。这里，扶手主体用120表示。主体120包括一个顶部122和侧腿124。在顶部122中具有作为细长的不可拉伸件的加强索126的平面阵列。扶手限定出一个通常为T形的槽128，其上衬有滑动织物130。扶手的两个端部由标号131和132表示。扶手是由热塑性聚氨酯弹体(TPU)制成的，不过可以采用任何适宜的热塑性材料。
先将两端131，132切成直的方形切口。首先，通过刚好延伸穿过每一端部的侧腿124的相应倾斜切口132从两个端部上除去侧腿124的辅助部分。第二端部132则要求在紧靠顶部124的下方处制成一个辅助的水平切口136。
对于每一个端部，由一个水平切口142将由140所表示的顶部122的一部分除去。这一操作由带锯来完成。如图3中所示，备有一个含有模芯146的卡具144。模芯146与T形槽128相一致并紧密配合在T形槽128中，从而可牢固地将端部131或132保持在卡具144上。这样就可以精确地制成水平切口142或其它切口，例如切口134。为此，可将模芯146开槽，或者用其它方法支撑扶手。值得注意的是，也可以在顶部上提供交错图形来代替顶部140的去除。
切口142开设在紧靠加强索阵列126的上方。和两个横向的竖直端部切口一起，该切口从两个端部131，132除去了一个顶层。这样一来，就留下了顶部122的一个薄的底部148，它成为在扶手的每个端部131和132中含有加强索126的中间层。然后将这些底部(148)切割成所需要的交错图形，如图6和7中所很好地表示的那样。
现在将会看到，以一种已知的方式，决定一个交错图形的强度的关键因素是加强索的强度及加强索与扶手的聚合物之间的相对剪切强度。这两个因素加在一起确定了需要多长的加强索嵌入到聚合物中，其目的在于，当加强索上施加增大的负载时，将通过加强索的断裂而出现故障，而不是因加强索与聚合物的结合失效。一个理想的交错图形是使加强索充分重叠，使得加强索的接头之间的距离大于这个临界距离。参考图6可以看出，有四个平面150，151，152和153，在这些平面上有加强索断口。在平面150上两根外加强索126a和两根中间加强索126e有断口。在平面151上，三根中心加强索126b有断口。在平面152，四根外加强索126c有断口，它们靠近最外部的加强索126a成对设置。在平面153上，四根内加强索126d有断口，它们成对地排列在三根中心加强索126b的两侧。可以看出，这里给出了一个优选的交错布置，然而可采用任何适宜的布置方式。可以注意到对应于平面150，包括外加强索126a的第二端部132的边缘部分155被保留，但第一端部131的该部分则被去除。
交错图形的切割不只是对加强索本身而言，而且是对嵌入聚合物中的加强索而言的。如下面将要详细描述的，聚合物将在最后一个拼接步骤中被重新熔化。事实上，每一根加强索的切割或加强索组的切割连带有扶手主体的相应部分。这表示在图6和图7中。因此，当两个端部被装配在一起时，除了因切割造成的适当的公差之外，在加强索的平面上基本上没有空隙，同时除了这些公差部分等之外，不必围绕加强索替换任何扶手主体。本技术的另一个优点是，它可以确保在交错图形的形成过程中，加强索与热塑性材料之间的粘合不会受到损害或被消除。
图4a和4b表示了一种用于包括滑动织物的扶手部分的倾斜拼接，可以看出，在扶手的侧腿124中，可提供多种不同的连接机构。图13和14中示出了一些可替代的外形轮廓。
在图13中示出了这样一种结构，它在每一端上设置有多个通常为矩形的指状物或凸起，其是相互交错的或呈指状交叉的。其顶部被限定在一些竖直平面内。一个中心平面170在其一侧有平面171和172，在其另一侧有平面173和174。首先可以看出，这里所给出的是竖直平面，但这并不是很关键的。可以利用各种倾斜平面，并且不是所有的平面必须相互平行；这些平面可以是侧视时是倾斜的，也可以是平视时是倾斜的。因而，具有从两端延伸而来的顶部和底部指状物175和176以及两个中间指状物177和178。同样，指状物的端部终止在不同的平面内，以便提供一个所需要的应力分布形式并将纵向张力负荷转换成相邻指状物间的剪切负荷。
图14示出了采用三角形指状物的另一种结构。同样，整个接头由一个中心平面172和在其两侧的平面171-174所限定。顶部和底部三角形指状物或凸起180和181延伸到紧靠中心平面170的平面172和173，而另两个三角形指状物182和183则延伸到最外面的平面171和174。如前面所述，对于上述图13和图14的接头，可以用锯，用热刀或冷刀切割或其它适当的方式形成必要的切口。为加强该接头，可为滑动织物130提供一个鞍状物或代用片，这种鞍状物在图6中用164表示。鞍状物164可有足够的宽度以便在扶手的整个宽度上对接头进行加固。鞍状物164的长度应长到可提供足够的增强度。鞍状物164可以是从滑动织物130上切下的切片，也可以通过涂覆TPU或适当的粘合剂而制成，这可用手工或其它方法来进行。
然后在模塑设备10中装配端部131，132。于是加工完成接头处的部分。在材料是用锯切割除去的情况下：可用代用片158来补充由切口136除去的材料。补充顶盖160补充由各端部除去的部分140。该补充顶盖160是用带锯或刀或热刀切割而成的；当利用带锯切割时，由于带锯的厚度，在切割时应留出一定的余量；也就是从端部131，132上除去材料的锯缝；在使用刀子切割时，则不需要这种余量。更复杂的扶手结构有可能具有一个或更多个内部织物层。这时，用同样的方式制备扶手的端部，对于织物的每一个附加层利用在其上方与下方的水平切口使它与扶手分离。该织物层可用搭接或重叠的结构结合在一起。接头沿扶手相互纵向分开，以便不使它们相互对齐。一般地，这些附加层用来改善扶手的唇缘强度而不是其纵向强度，因此，这些层的纵向接头的强度不是很关键的。但是对于某些应用，和上述的接头一样，有可能要求为附加的织物层提供某种形式的联锁指状物。
可采用任何标准的加压设备，图11和12示出了一种加压设备56，它具有一个可在打开位置与闭合位置之间枢转的顶部。如下面将要详细描述的那样，压力应足以保持模具的闭合，同时还允许多余的材料排出。如下面将要详细描述的，模具的尺寸应稍大些，从而在开始时不对TPU加压。
然后令冷却水通过第一和第二保护端部14，16的顶部和底部。其作用是使端部14，16处的扶手部分保持冷却，以防止扶手在这些部分再次熔化。同时，为加热元件提供能量，以加热主中心部分12。这将使主中心部分12处的聚合物再次熔化，使其粘合在一起并形成一个成为一体的接头。
众所周知，TPU是一种强吸湿性材料，一个由TPU构成的制作好的扶手在正常使用过程中已经从大气中吸收了水分。因此，当重新熔化扶手以便形成拼接接头时必须引起注意，以确保不会使水蒸发和产生水蒸气气泡，并根据这一要求来选择压力。
为此，选定模具的尺寸，使得热膨胀造成端部显著地膨胀之前，这些端部接触模具的内部，然后再对TPU加压。更具体地说，模具的尺寸应当是这样的，即，在熔化端部的整个过程中，其压力足以防止水蒸汽气泡的产生，也就是说，将在端部熔化之前对其加压，使得水蒸汽气泡只能从熔融的热塑性材料中释放出来。压力将由所加的负荷与模具的尺寸决定。由于靠近端部的部分被保持冷却并且不会熔化，因此不对模具施加压力。选择模具中的余量，使得由此而产生的压力防止在形成拼接的温度下生成蒸汽气泡。
如果有任何多余的材料，便会简单地稍稍打开模具；就是说，中心部分的顶部和底部12a，12b可很容易地在竖直方向上稍稍脱开，使得多余的材料流出并进入沟槽40。也已经发现，如果利用高的压力，多余的材料会使扶手的端部受到压迫或从模具中被少量的挤压出来。这也将会缓解压力。可以看出，在主扶手段与沟槽40之间存在一个压降ΔP。该压降ΔP是材料的流速、在模具的两个部分之间被加压的通道的宽度以及在模具的主腔与沟槽40之间的长度ΔL(标在图9中)的函数。一般地，压降ΔP是模具主腔内的压力与周围压力之间的差值。
但是，可以看出，当模具被稍稍打开并且材料流向沟槽40中时，正如从平面图中看到的那样，熔融的TPU的压力作用于其上的模具的面积有所增加。因此，熔融的TPU不仅作用于模腔内，同时也作用在限定延伸出来直到沟槽40的通道的表面上。当保持负荷不变时，在模具内的平均压力必然会稍有降低。尽管如此，该压力仍然足以防止任何水分转换成蒸汽或蒸汽气泡。
当足够的多余TPU已经向外流到沟槽40中时，模具的两个部分重新闭合，切断材料流。同样，模腔内的压力将按下述方式确定，即，压力乘以模具的长度(熔融材料所作用的长度)和宽度等于所施加的负荷。
模具被加热到一个足够的温度并保持足够长的时间，以给出一个良好的结合点。在这段时间结束时，关闭除用于模芯18的将保持一定时间的加热元件20之外的所有加热元件，然后令冷却水通过顶部和底部12a，12b，使围绕实际接头的材料再次固化。当拼接接头完全冷却时，可关闭冷却水并打开模具。当需要时可利用撬槽36将模芯与顶部12a分离。
当TPU冷却时，它会收缩，并且压力降低到环境压力。在全部时间内，该压力足以防止蒸汽气泡的形成。当接头得到充分的冷却时，切断所有的水流，并将仍在工作的所有加热元件关闭，打开模具并将模芯从T形槽中取出。如果存在任何多余的材料，很容易用刀进行修整，并可以迅速而简单地对扶手的边缘进行清理，从而扶手具有平滑而均匀的外观，对一个普通的使用者来说不会觉察出接头。加强索的交错提供了一个结实的接头，它具有可与扶手主体相比拟的特性。
同样，在形成的拼接过程中，保持足够高的温度以确保各热塑性材料层能良好的整体化，从而在整个拼接处热塑性材料层完全相互融合在一起。
用于扶手的优选材料是一种聚氨酯热塑性弹体。这种材料可很好地附着在加强索上，提供良好的表面光洁度，它经久耐磨，表现出良好的抗撕裂性能以及对滑动织物的良好附着能力。然而，当加热时热塑性聚氨酯会明显地膨胀。因此，模具要做得大出一定的量。这种尺寸的加大要沿着模具的整个长度进行，已经证明这样做是令人满意的。最好，这种尺寸的加大处于所给范围的下限。只要沿着模具的长度方向有一个均匀的尺寸，便可使拼接头均匀光滑，而且该拼接头不会被觉察出来。沿着拼接头的长度进行精密地测量，会发现大约有千分之几英寸的尺寸偏差，但是由于这个偏差发生在约几英寸长的距离上，所以一般用户是很难发觉的。事实上，由于在接头区有较大的热膨胀，当它冷却时会收缩的更多。这会造成在接头区的尺寸略小于扶手主体部分的尺寸，但是因为接头是由平滑的渐缩部分与扶手主体相连的，所以不会被一般用户所觉察。
在形成接头的交错图形时，重要的是，应当精确地切割图形的不同部分，使得所存在的材料量相应于整修接头的表面时所需要的量。如果存在有过多材料以致于有相当多的材料通过模具的边缘流出，那么，材料的这种侧向流动有把加强索的端部推向侧面的倾向。这将会使加强索的端部发生位移，同时明显地使接头发生畸变，从而影响接头的机械性能。在理想的情况下，任何的多余材料流应该是最小的，使得加强索的端部基本保持不动，使加强索的端部相互对齐并处于所要求的阵列内，从而形成结实的接头。
在滑动织物上提供有倾斜切口134或其它结构，以避免在滑动织物130上只有方形切口。通过提供倾斜切口，可以认为，上述接头在使用中将会更平滑地运行并减少损坏的危险，同时，这可以有效地将拉伸载荷传到在滑动织物130中的整个接头上。如果在织物130上提供一个方形或对抵接头，拉伸载荷，例如，在某些驱动组件中当扶手向后弯曲时，将会使接头断开。用于织物的鞍状物将会加强接头并传递拉伸负荷。
这里主要针对扶手对本发明进行了描述，但可以看出，本发明可用于任何用热塑性材料制成的具有恒定横截面的制品。例如，可以将本发明用于常常具有许多类似于扶手的性质的传送带。典型地，一个传送带将包括加强索或其它防拉伸件，以便为传送带提供所需的强度和弹性性能。它经常可能包括一个固定在其一侧的织物层。传送带一般具有一个简单的矩形截面，从而在整个传送带的深度上形成一个交错图形是一件简单的事情，然后在一个合适的模具中将它们装配在一起。

Claims (37)

1．一种用于在细长制品(120)上形成接头的方法，该制品具有一个横截面通常均匀的主体及端部(131，132)，同时它还包括多个细长的不可拉伸件(126)，该方法包括以下步骤：
(1)将每一端部中的不可拉伸件(126)切割成至少两种不同的长度，用于在接头处形成一个交错图形，不可拉伸件的末端位于横向于该细长制品的多个平面(150，151，152，153)上；
(2)将制品的端部(131，132)放置在一起以形成所述的交错图形；以及
(3)将交错的不可拉伸件(126)结合在一起以形成接头；
其特征在于，该可有效地用于一种细长制品上，该制品由吸湿性热塑性材料制成，在热塑性材料中嵌有不可拉伸件，同时，该方法还进一步包括：
(a)在步骤(1)中，连同制品主体材料的相应部分一起切割不可拉伸件(126)，从而使得细长的不可拉伸件与热塑性材料之间的结合不受损害；
(b)在步骤(2)中，提供了一个模具(10)，它包括至少两个模具部分，这两部分可在打开和闭合状态之间运动并限定出一个细长的模腔(32，66)，该模腔的横截面与制品(120)的横截面相对应，该模具的两个部分可在通常垂直于细长模腔(32，66)的方向上彼此相互分开和运动，将所述相应部分交错在一起，以致不存在明显的空隙，并将制品的端部(131，132)封闭在模腔(32，66)中；以及
(c)在步骤(3)中，使制品的靠近端部(131，132)的部分保持冷却以防止其熔化，并加热制品的端部(131，132)以便沿着模具(10)提供这样的温度条件，从而在热塑性材料熔化之前使得制品(120)膨胀并与模具(10)接触以对端部(131，132)加压，
在继续使制品的靠近端部(131，132)的部分保持冷却以防止其熔化的同时，进一步加热制品的端部(131，132)，使热塑性材料熔化，借此形成熔化的端部并将端部融合在一起，与此同时将模具的两个部分压接在一起，使其处于闭合状态，将在模腔(32，66)内的熔化的端部加压到一个足够高的压力，以防止熔化的端部内的水分蒸发，以及
在继续使制品的靠近端部(131，132)的所述部分保持冷却并将模具部分压在一起的同时，冷却制品的已熔化的端部(131，132)，使材料重新固化以形成接头。
2．如权利要求1所述的方法，包括在制品的一个延伸到制品(120)的两个端部(131，132)上的中间层(148)中形成交错图形，其特征在于，细长的不可拉伸件(126)的端部和制品主体的相关部分基本上填满该中间层(148)且不留下明显的空隙。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于，在端部中限定出一个靠近并位于所述中间层(148)上方的第二顶部层；它还进一步包括在切割端部(131，132)以形成交错图形的过程中，将端部的构成所述第二顶部层的部分除去并且为了完成接头而提供一个与第二层对应的顶盖部分(160)，并将该顶盖部分插入模具(10)中。
4．如前面任何一个权利要求所述的方法，其特征在于，所述细长制品(120)包括一个扶手(120)，其主体具有一个大致为C形的外部并限定出一个内T形槽(128)，该扶手包括一个围绕T形槽(128)的内部滑动织物(130)，该滑动织物具有相对于扶手(120)的主体的初始剥离强度，同时，该扶手在其横截面上具有一个主顶部(122)和由主顶部延伸下来围绕T形槽的侧腿(124)，不可拉伸件(126)位于T形槽(128)上方的主顶部(122)中，其中，该方法包括在扶手的顶部(122)内形成交错的图形。
5．如权利要求4所述的方法，包括在滑动织物(130)的上方于顶部(122)的一个中间层(148)中形成交错的图形。
6．如权利要求5所述的方法，包括，对每一个端部(131，132)，切割一个包括滑动织物(130)在内的下部以形成一个从如下所述的组中选出的图形：在滑动织物中的倾斜接头；和一个指状交叉式的图形。
7．如权利要求6所述的方法，包括为滑动织物(130)提供一个鞍状物(164)，它至少在扶手的部分宽度上延伸。
8．如权利要求4，5，6或7所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，该方法包括将扶手的端部(131，132)加热到这样一个温度，使得在热塑性材料和滑动织物(130)之间形成结合，这种结合提供了一个可与初始剥离强度相比的剥离强度。
9．如权利要求7或8所述的方法，包括在扶手中形成一个倾斜的接头，同时，在形成倾斜接头时，制造一个水平切口(136)，该水平切口具有位于每一中间层下方的深度，该方法还进一步包括提供一个底部代用片(158)，它可以补充所述切口的深度。
10．如权利要求4至9中的任何一项所述的方法，其特征在于，将模腔(32，66)的尺寸设定成与在环境温度下扶手的横截面相比稍大，模具(10)的横截面使得所制成的接头具有与原有扶手(120)的尺寸大致相近的尺寸。
11．如前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，该方法包括对端部(131，132)施加一个外部压力，该压力允许任何多余的热塑性材料移动模具部分，以便多余的材料能够流出模腔(32，66)之外，借此充分地降低模腔内的内压，使模具部分能恢复闭合状态。
12．如权利要求4至11中的任何一项所述的方法，其特征在于，该方法用一个模具(10)实施，该模具(10)包括一个延伸贯穿模腔(32，66)并具有对应于扶手的内T形槽(128)的横截面的模芯(18)；步骤(3)包括将扶手(120)的端部(131，132)封闭在模腔中，并使模芯(18)延伸贯穿两个端部的T形槽(128)；同时，在形成接头后，打开第一和第二模具部分，将模芯(18)从T形槽(128)中取出。
13．如权利要求12所述的方法，包括在扶手的一个延伸到扶手(120)的两个端部(131，132)上的中间层(148)中形成交错图形，从而，交错图形不会伸入在中间层(148)上方和其下方的扶手层中。
14．如权利要求12或13所述的方法，包括，在步骤(3)中，从外部通过第一和第二模具部分并从内部通过模芯(18)加热扶手(120)，接着终止对端部(131，132)的加热，并仅从外部冷却端部(131，132)，以便在接头处对接头施加预应力并提供改善的唇缘强度。
15．一种在一个细长扶手(120)上形成接头的方法，该扶手具有一个通常为C形的外部并限定出一个内T形槽(128)，该细长扶手包括由热塑性材料制成的横截面通常均匀的主体并具有端部(131，132)、一个围绕T形槽(128)的内部滑动织物(130)和在T形槽(128)上方于主体内延伸的多个细长的不可拉伸件(126)，该方法包括以下步骤：
(1)提供一个模具(10)，它包括第一和第二模具部分，这两部分可在打开状态与闭合状态之间运动，并限定出一个细长的模腔(32，66)；以及一个延伸贯穿模腔并具有对应于细长扶手(120)的内部T-形槽的横截面的模芯(18)，第一和第二模具部分限定出一个细长的模腔(32，66)，该模腔的横截面与细长扶手(120)的横截面对应，并且两个模具部分可以分开并可以在通常垂直于细长模腔(32，66)的方向上彼此相对地运动；
(2)将每一端部(131，132)中的不可拉伸件(126)连同细长扶手(120)主体材料的相应部分一起切割成至少两种不同的长度，以便在接头处形成一个交错的图形，不可拉伸件(126)的末端位于横向于细长扶手的多个平面(150，151，152，153)上，其中，所述的相应部分被这样切割，使得细长的不可拉伸件(126)的端部相互对准，同时使得细长的不可拉伸件与热塑性材料之间的结合不受损害；
(3)将模芯(18)插入端部(131，132)的T形槽(128)中，将所述的相应部分交错在一起，使得不存在明显的空隙并使第一和第二模具部分围绕端部(131，132)处于闭合状态，以将端部封闭在模腔(32，66)内；
(4)在保持细长扶手(120)的靠近端部(131，132)的部分冷却以防止其熔化的同时，加热围绕模芯(18)的细长扶手的端部(131，132)，使热塑性材料熔化，从而形成熔化的端部(131，132)，并将端部(131，132)融合在一起，与此同时将两个模具部分压成闭合状态，以便在模腔内对熔化的端部(131，132)加压；
(5)在继续保持细长扶手的靠近端部(131，132)的相应部分冷却并将模具部分压在一起的同时，冷却细长扶手的熔化的端部(131，132)，使热塑性材料(120)重新固化并在细长扶手上形成一个接头；以及
(6)打开第一和第二模具部分，将模芯(18)从T形槽(128)中移出。
16．如权利要求15所述的方法，包括在延伸到细长扶手(120)的两个端部(131，132)上的细长扶手(120)的一个中间层(148)上形成交错的图形，从而交错图形不会延伸到位于中间层(148)的上方和下方的细长扶手的层中。
17．如权利要求16所述的方法，其特征在于，在端部(131，132)上限定出一个靠近并位于中间层(148)上方的第二顶部层，该方法还进一步包括在切割端部以形成交错图形时，把端部的形成第二顶部层的部分除去，同时为完成接头，提供一个对应于第二层的顶盖部分(160)，并将该顶盖部分插入到模具中。
18．如权利要求16或17所述的方法，包括，对于每个端部(131，132)，切去一个包括滑动织物(130)的底部以便形成一个图形，该图形可以从下面的图形中选择：一个在滑动织物(130)中的倾斜接头(130)和一个指状交错图形。
19．如权利要求16，17或18所述的方法，包括为滑动织物(130)提供一个鞍状物(164)，它至少在细长扶手(120)的部分宽度上延伸。
20．如权利要求16，17，18，或19所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，该方法包括将细长扶手(120)的端部(131，132)加热到这样一个温度，使得在热塑性材料和滑动织物(130)之间形成一定的结合强度，该结合强度提供了一个可与初始剥离强度相比拟的剥离强度。
21．如权利要求16，17，18，19或20所述的方法，包括在细长扶手上形成一个倾斜的接头(134)，并在每一个端部(131，132)上制成一个水平切口(136)，该切口在中间层(148)的上下具有一定的深度，该方法还进一步包括提供一个用于填充切口深度的底部代用片(158)。
22．如权利要求15至21中的任何一项所述的方法，其特征在于，扶手主体的一部分选自矩形指状物和三角形指状物中之一。
23．如权利要求15至22中的任何一项所述的方法，其特征在于，细长扶手(120)是由吸湿性热塑性材料制成的；该方法包括沿着模具(10)提供这样的温度条件，即使得细长扶手(120)在热塑性材料熔化之前膨胀并与模具(10)相接触，以便对端部(131，132)加压，并将模具部分压在一起，从而对端部(131，132)施加一个足够高的压力，以防止熔化的端部(131，132)中的任何水分蒸发。
24．如权利要求15至23中的任何一项所述的方法，其特征在于，将模腔(32，66)的尺寸确定成比在环境温度下细长扶手(120)的横截面略大，模具的横截面使得最后制成的接头的尺寸通常与细长扶手的原尺寸相近。
25．如权利要求15至24中的任何一项所述方法，包括在步骤(4)中，通过第一和第二模具部分从外部加热细长扶手(120)，并通过模芯(18)从内部加热细长扶手(18)，然后再于步骤(5)中，终止对端部(131，132)的加热，并仅从外部冷却端部，以便在接头处对细长扶手(120)施加预应力并改善其唇缘强度。
26．一种用于在细长扶手(120)上形成接头的设备(10)，该扶手具有一个大致为C形的外部，限定了一个内T形槽(128)，并包括一个由热塑性材料制成的主体，一个加强该细长扶手的拉伸抑制件(126)和一个围绕T形槽(128)并结合到主体上的滑动织物(130)，其中，该设备(10)包括一个模具，该模具限定出一个细长模腔，此模腔的横截面与细长扶手(120)的横截面相对应，该模具包括一个中心部分(12)和位于中心部分(12)两侧的第一、第二端部(14，16)；一个主加热装置(20，46，72)，用于加热在模具的中心部分中的细长扶手的端部，以便重新熔化并融合细长扶手的端部；一个主冷却装置(48)，用于冷却细长扶手(120)的端部(131，132)，以便使材料重新固化并形成接头；以及用于第一和第二端部(14，16)的端部冷却装置(168)，用于冷却细长扶手(120)的靠近其端部(131，132)的部分，以防止其熔化，其中，该模具还包括至少两个部分(12a，14a，16a；12b，14b，16b)，这些部分可在细长扶手能插入模具的打开状态与用于形成接头的闭合状态之间运动；以及一个细长的模芯(18)，它延伸贯穿中心部分和端部，并具有与T形槽(128)相对应的外形轮廓，这两部分构成了该模具的中心部分(12)及第一和第二端部(14，16)。
27．如权利要求26所述的设备，其特征在于，该模具的两个部分(12a，14a，16a，12b，14b，16b)包括一个顶部和一个底部，其中，模具的顶部(12a，14a，16a)包括主中心部分(12a)和第一及第二端部(14a，16a)的顶部，同时模具的底部(12b，14b，16b)包括主中心部分(12b)和端部(14b，16b)的底部。
28．如权利要求27所述的设备，其特征在于，将端部(14a，16a)的顶部连接到主中心部分(12)的顶部上，但通常与它绝热，同时，端部(14b，16b)的底部被连接到中心部分(12a)的底部上，但通常与它绝热。
29．如权利要求28所述的设备，其特征在于，中心部分(12a)和端部(14a，16a)的顶部由金属构成一整体，并由一个窄的隔热片相连接，同时，端部(14b，16b)的底部和中心部分(12b)的底部由金属构成一整体，并由一个窄的隔热片连接。
30．如权利要求27，28或29所述的设备，其特征在于，对于中心部分和端部(12，14，16)中的每一个，顶部和底部均具有互补的配合表面，在使用时，于闭合状态下，这些面贴合在一起，并且在每个配合面上形成一个细长槽，构成细长扶手(120)横截面的一部分。
31．如权利要求27至30中的任何一项所述的设备，其特征在于，中心部分(12)的顶部和底部(12a，b)中的至少一个包括一个溢流槽装置(40)。
32．如权利要求27至31中的任何一项所述的设备，其特征在于，每一个端部和中心部分(12，14，16)的每一个顶部和底部(12a，b；14a，b；16a，b)包括导管装置(48，108)，用作冷却剂的通路。
33．如权利要求32所述的设备，其特征在于，对于端部(14，16)而言，导管装置(108)包括延伸过各个顶部和底部的直孔，对于中心部分(12)而言，导管装置(48)包括一对纵向延伸的孔(48a)和一对连接到纵向孔的端部上的横向孔(48b)，每一个横向导管均具有一个向外的端部开口以形成一个连接口(50，52)。
34．如权利要求32或33所述的设备，其特征在于，中心部分的顶部和底部(12a，12b)包括第二细长孔(44，70)，并且加热装置包括位于所述第二细长孔内的加热元件(46，72)。
35．如权利要求27至35中的任何一个所述的设备，其特征在于，模芯可固定于中心部分和端部的顶部(12a，14a，16a)上，并延伸到模具以外。
36．如权利要求27至35中的任何一项所述的设备，其特征在于，模芯(18)包括另外的细长孔(19)，电加热元件(20)安装于该另外的细长孔(19)中。
37．如权利要求27至36中的任何一项所述的设备，其特征在于，所述模具对于顶部和底部的中心部分和端部来说，具有均匀的横截面，该横截面在环境温度下略大于细长扶手(120)的横截面。
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