CN110198822A

CN110198822A - 用于制造粒子泡沫元件的装置

Info

Publication number: CN110198822A
Application number: CN201780074343.4A
Authority: CN
Inventors: 诺伯特·鲁伯; 康斯坦丁·凯默; 维克托·罗曼诺夫
Original assignee: Kurtz GmbH
Current assignee: Kurtz GmbH
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2019-09-03
Anticipated expiration: 2037-12-01
Also published as: WO2018100154A2; TW201829147A; EP3548246A2; CN110198822B; TWI736886B; TWI726174B; TW201936361A; TW202124122A; DE102016123214A1; US20200307041A1; WO2018100154A3

Abstract

本发明涉及一种用于制造一粒子泡沫元件的装置(1)，包括限定一模制空间(14)的模制工具(3)，其中在该模制空间(14)附近布置了至少两个电容器极板(15,16)，上述电容器极板连接到用于电磁辐射的一辐射源，其中用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；及其中该模制工具(3)是由至少两个模制半部(12，13)所形成的，其中上述模制半部(12，13)中的至少一者是由一导电材料制作的且形成上述电容器极板(15，16)中的一者。

Description

用于制造粒子泡沫元件的装置

技术领域

本发明涉及用于制造粒子泡沫元件的装置。

背景技术

WO2013/05081A1公开了用于制造粒子泡沫元件的方法，其中通过电磁波来加热泡沫粒子及介质传导流体的混合物以将泡沫粒子熔化，以形成粒子泡沫元件。无线电波及微波被用作电磁波。粒子泡沫元件的材料是由聚丙烯(PP)所形成的。

US3,060,513公开了了用于烧结湿热塑泡沫粒子的方法。粒子被介电地加热且同时压入模具中。施加约2到1000MHz的频率的电磁波。

类似的方法被描述在US3,242,238中，其中泡沫粒子被水溶液濡湿且暴露于具有约5到100MHz的频率的电磁场。

用于熔化可膨胀的聚苯乙烯泡沫粒子的方法被描述在GB 1,403,326中，其中粒子被水溶液濡湿且暴露于5到2000MHz的电磁场。

WO 01/64414 A1公开了另一方法，其中由聚烯烃制备的聚合物粒子被液态媒质濡湿且通过电磁波，特别是微波，来加热。在本文中，模制工具中的温度是通过控制内部压力来设定的。

依据如上所述的方法通过电磁波来分别加热湿的泡沫粒子，其中电磁能被流体吸收且传输到粒子。

US 5,128,073公开了涂有能够吸收高频能量的材料的热塑粒子。可通过电磁波来加热这些粒子，其中涂层放出电磁能且将该电磁能释放到泡沫粒子。为了熔化泡沫粒子，使用了在40MHz到2450MHz的范围中的电磁波。

这些方法已经有几十年的历史。然而，它们实践中还未成功。这是由于不同的原因。在实验室的样品上，这些方法非常有效。然而，至今还未成功变换到工业生产。其主要原因是，不能均匀地将热引入到泡沫粒子中，使得无法获得粒子泡沫元件的均匀熔化。

实践中，因此几乎是只能通过饱和干蒸气来熔化泡沫粒子，例如从WO2014/128214A1所得知的情况一样。通过电磁波进行的熔化比不上以蒸气进行的熔化，尽管以电磁波进行的熔化在原理上应当具有相当的优点。在使用电磁波的情况下，实质上可以更针对的方式传输能量，使得不一定会加热到辅助体。为了使用蒸气，首先需要由蒸气发生器产生蒸气。接着，必须通过管道来向工具供应蒸气。需要将所有这些部件加热到足够高的温度，使得蒸气将不在其中凝结。此方法造成显著的热损耗。并且，用于产生蒸气及用于引导蒸气的设备需要用于制造粒子泡沫元件的装置的大部分安装空间。如果不需要蒸汽来熔化泡沫颗粒，那么整个装置可以更紧凑地形成。。

因此，本发明所要解决的问题是提供用于制造粒子泡沫元件的装置，该装置能够高效及可靠地熔化可膨胀的热塑泡沫粒子。

发明内容

上述问题被独立权利要求的主题解决了。在各从属权利要求中指出了有利的实施方案。

依据本发明的第一方面，用于制造粒子泡沫元件的装置包括：

-一模制工具，其界定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了至少两个电容器极板，上述电容器极板连接到用于电磁辐射的辐射源，用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；及

该模制工具是由至少两个模制半部所形成的，其中该两个模制半部中的至少一者是由一导电材料形成的且形成上述电容器极板中的一者。

由于模制工具的模制半部中的一者是由导电材料所形成的且形成电容器极板中的一者，所述电容器极板与模制空间直接相邻。因此，损耗被保持在较低水平，且熔化泡沫粒子所需的功率有限。

优选地，导电材料是金属，特别是铝、铜或相对应的合金。模制半部具有相对应于模制空间的外形。此类导电模制半部可在其外形上与常规的电容器极板不同。常规的电容器极板具有平面的形状。

亦可能的是，两个模制半部是由一导电材料形成的，上述模制半部中的各者形成上述电容器极板中的一者，其中至少在该两个模制半部彼此接触的区域中施用了用于将该两个模制半部电绝缘的一绝缘层。

优选地，该一个或多个导电模制半部在其限定该模制空间的侧设置有一层塑料材料。优选地，该塑料材料层具有1cm的最大厚度。

优选地，该塑料材料层是由不透明于电磁辐射的材料所形成的。优选地，该材料被选择为使其具有与要熔化的泡沫粒子的损耗因子类似的损耗因子。借此，实现了在整个模制空间中进行均匀加热，因为泡沫粒子及界定泡沫粒子的塑料材料层由于电磁辐射而被均匀地加热。

填充注入器可耦接到该一个或多个导电模制半部。此类填充注入器原则上是由导电材料所形成的。这样连接到填充注入器的导电模制半部连同填充注入器优选地电连接到接地。

依据本发明的另一方面，一种用于制造粒子泡沫元件的装置包括：

-一模制工具，界定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了至少两个电容器极板，上述电容器极板连接到用于电磁辐射的辐射源，用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；及

-其中该模制工具是由至少两个模制半部所形成的，其中上述模制半部中的一者具有用于引入上述泡沫粒子的一通道开口和/或用于允许空气散逸的通道开口，该通道开口在该模制工具的关闭状态下被另一模制半部覆盖。

由于由相应的另一模制半部覆盖通道开口，不一定要提供具有关闭机构的通道开口，因为所述通道开口是被另一模制半部覆盖的，且因此在模制工具处于关闭状态下时关闭。填充注入器可连接到所述通道，该填充注入器与常规的填充注入器的不同之处在于，该填充注入器不具有用于关闭引导到模制空间中的开口的关闭机构。因此，相较于用于制造粒子泡沫构件的常规装置，填充注入器的制备实质上可以更简单。

通道开口或多个通道开口分别优选地布置在一区段处的模制半部上，该区段在模制工具处于关闭状态下时被另一模制半部覆盖，且该区段在模制工具部分地开启时被暴露，模制工具的两个模制半部在处于此部分开启状态时仍是接合的且形成不具有通向外界的开口(除了具有通道或多个通道以外)的放大模制空间。在模制工具的此部分开启状态下，可将模制空间填以泡沫粒子，上述泡沫粒子由于模制空间的封闭的几何形状而不能散逸。模制工具的此部分开启状态形成了所谓的裂隙，这就是为何此状态亦可被定义为模制工具的裂隙位置的原因。

-模制工具，其界定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了至少两个电容器极板，上述电容器极板连接到用于电磁辐射的辐射源，用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；及

-该模制工具是由至少两个模制半部所形成的，

其中上述模制半部中的至少一者是由非导电材料形成的且具有用于允许空气散逸的脱气口，其中该脱气口通过脱气插件而与该模制空间连通(flush)，该脱气插件是由非导电材料形成的或被布置为与上述电容器极板平行。

脱气插件可为具有小孔的板状构件，空气可透过该小孔然而泡沫粒子不能。原则上，泡沫粒子在被馈送到模制工具中时具有3到5mm的直径。因此，脱气插件的孔被形成为具有不大于2mm且优选地不大于1mm的直径。脱气插件可由塑料材料形成。此类脱气插件可分别被布置在模制工具或模制半部的任何处。然而，脱气插件亦可由金属所形成。对于金属的脱气插件而言，在将它们布置为与电容器极板平行的位置下使用它们是适当的。例如被布置为与电容器极板平行的此类板状脱气插件对由电容器极板所产生的电场几乎不具有影响或仅具有很少影响，因为脱气插件或多或少地与场线横切地延伸。

脱气插件亦可由经烧结的、多孔的材料所形成。其可为经烧结的塑料、陶瓷或金属体。由于经烧结的金属体对电场场线的影响，仅可以受限的方式使用经烧结的金属体。

模制半部可具有若干此类脱气口。

依据本发明的另一方面，用于制造粒子泡沫元件的装置包括：

-模制工具，界定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了至少两个电容器极板，上述电容器极板连接到用于电磁辐射的辐射源，用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；及

-其中，上述模制半部中的一者固定在上述电容器极板中的至少一者上，且此电容器极板通过若干可负载压力的绝缘体来固定到外壳，其中上述绝缘体中的至少一者被布置在该电容器极板的一后侧上，且进一步的绝缘体被布置在该电容器极板的前侧上，使得在开启及关闭该模制工具的期间两者，上述绝缘体仅在经受压力时而不是在经受张力时负载。

此类绝缘体原则上能够吸收高压。然而，它们对于张力是非常敏感的且可能轻易破裂。特别是，在高容积的模制工具的情况下，在关闭及产生粒子泡沫元件期间产生高压力，其中两个模制半部在高压下彼此压抵，以及在开启模制工具的期间产生了可观的张力。通过如此布置绝缘体，确保后者不会不适当地应变且永久地以可靠的方式固持电容器极板。

优选地，若干绝缘体被布置在电容器极板及外壳之间，以吸收在关闭及操作期间发生的压力。

优选地，至少一个进一步的绝缘体设置为用于固持一个电容器极板，其中此进一步的绝缘体以分别与模制工具的开启或关闭方向横切的方向延伸。通过此绝缘体，侧向作用在电容器极板上的力被转移到外壳。

一个或多个电容器极板电连接到该辐射源，且该辐射源被设计为使得具有至少1kV的一幅度的电磁波被施加到该电容器极板。可向电容器极板施加分别具有至少5kV或至少10kV或至少20kV的幅度的电磁波。

-一模制工具，界定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了至少两个电容器极板，上述电容器极板形成一工具电容器且连接到用于电磁辐射的辐射源，用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；其中

–提供了一电压计，用于测量该工具电容器处的电压，该电压计连接到用于基于所测量到的电压来控制功率的一控制设备。

实际落在电容器上的电压允许非常准确地估算引入到塑料材料中的热输出，因为电能与电压的平方成比例且因此电功率与电压的平方成比例。如此，可以简单的方式非常准确地控制供应到泡沫粒子的电电力。

优选地，提供了分压器，该分压器包括绝缘电容器及测量电容器。这些电容器形成串联连接，该串联连接与工具电容器并联。电压计分接测量电容器处的电压。绝缘电容器的电容优选地小于测量电容器的电容。特别地，绝缘电容器的电容不大于测量电容器的电容的1/100(优选地不大于1/1,000，且特别是不大于1/10,000)。这意味着，跨测量电容器的电压是跨工具电容器的电压的预定的小部分。此小部份是由绝缘电容器及测量电容器的电容的比率所决定的。

优选地，一二极管与测量电容器并联，该二极管将测量电容器处的电压信号整流。

绝缘电容器优选地具有高的电强度及低的电容。该绝缘电容器可形成于绝缘体上以将电容器极板中的一者附接到装置的外壳，其中绝缘体被布置在绝缘电容器的两个电容器极板之间。

-该电磁辐射源形成一发生器谐振电路，且线路以及围绕该模制空间的电容器形成用于引导上述电磁波的一工具谐振电路，其中该两个谐振电路中的至少一者可通过改变一电感或一电容量来调谐，其中一控制设备被提供设计为使得从该发生器谐振电路到该工具谐振电路进行的功率供应行为是通过调谐该可调谐的谐振电路来控制的。

若两个谐振电路具有相同的谐振频率，则从发生器谐振电路向工具谐振电路传输最大的容量。谐振频率彼此越不同，功率传输就越低。因此，通过改变谐振电路中的一者的谐振频率，可据此改变功率传输。

上述的两个谐振电路的感应全受用于传输电磁波的电路线路的长度所影响。这些线路一般是同轴导体或波导。通过连接具有各种长度的额外线路区段，可改变谐振电路的电感且因此改变谐振电路的谐振频率。在发生器谐振电路中，亦可提供电容器，其中可变化电容器极板的距离以改变发生器谐振电路的电容量。优选地，提供了用于调整电容器极板之间的距离的马达。

最大可传输功率在25kW到60kW之间的范围中。这取决于发生器的尺度及发生器谐振电路借以连接到工具谐振电路的管道。

依据本发明的另一方面，一种用于制造一粒子泡沫元件的装置具有：一模制工具，界定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了至少两个电容器极板，上述电容器极板连接到用于电磁辐射的一辐射源，其中用于电磁辐射的该辐射源被设计为发射电磁辐射；及该模制工具具有至少两个模制半部，其中该两个模制半部中的至少一者是至少部分地由一复合材料所形成的，该复合材料具有由塑料所形成的一矩阵材料及嵌入在该矩阵材料中的物体，其中嵌入的物体是由相较于该塑料矩阵材料更佳地导热的材料制作的。

嵌入的物体优选地为完全嵌在矩阵材料中的粒子或纤维。上述粒子优选地具有3mm的最大尺寸，特别是2mm的最大尺寸或优选地为1mm的最大尺寸。上述纤维优选地具有20mm的最大长度，特别是10mm的最大长度且优选地为5mm的最大长度。

矩阵材料优选地是由不导电的塑料制作的，例如环氧树脂，该塑料将嵌入的物体完全包封在其中。若嵌入的物体以及矩阵材料是彼此分离的，则嵌入的物体可由导电材料制作。若嵌入的物体是由导电材料制作的，则让嵌入的物体是纤维且与分别相邻的电容器极板平行地布置是适宜的。若另一方面嵌入的物体不是导电的，则它们在矩阵材料中的布置可为依照需要的。

嵌入的物体具体而言是由矿物质制作的，例如硅砂、陶瓷材料、氧化铝、氮化铝、玻璃粒、玻料、碳化硅及/或氧化镁。嵌入的物体亦可为玻璃纤维或碳纤维。碳纤维一般是导电的，基于此理由，它们优选地是与相邻的电容器极板平行地布置。

氧化镁具有高的热容量，在此情况下，模制工具可快速吸收在熔化期间引入到粒子泡沫元件中的热，且粒子泡沫元件快速地冷却。

包括矩阵材料及包括在其中的嵌入的物体的复合材料优选地是由不或几乎不吸收RF辐射的材料制作的。此复合材料因此并不影响或仅最低程度地影响RF辐射。然而，由于嵌入的物体及它们的良好导热性，复合材料可快速地耗散模制空间中存在的热。

具有此类复合材料的模制半部优选地设置为在该模制半部界定模制空间的侧上具有相较于复合材料更强力地吸收RF辐射的涂料。因此，施加电磁辐射之后，模制半部在模制空间附近的区域中被加热，使得模制空间中存在的泡沫粒子可被均匀地加热。具体而言，此涂料具有与要由模制工具熔化的泡沫粒子类似的电损耗因子。

提供在模制工具界定模制空间的侧上的涂料优选地是塑料涂料，其可由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEEK(聚醚酮)、POM(聚甲醛)、聚亚酰胺及PMMA(聚甲基丙烯酸盐)制作。

用于依据本发明的另一方面制造一粒子泡沫元件的装置包括：一模制工具，限定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了至少两个电容器极板，上述电容器极板连接到用于电磁辐射的一辐射源，其中用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；及

该模制工具是由至少两个模制半部所形成的，其中该两个模制半部中的至少一者在其界定该模制空间的侧上设置有吸收不同强度的电磁辐射的区域，使得在施加电磁辐射之后，吸收较强电磁辐射的该区域被加热到使得在此区域中，一粒子泡沫元件的一表面相较于在其余区域中被更强地熔化。

可更强力地吸收电磁辐射的这些区域可设置为有特定的标记、标志等等的形状，使得此形状通过熔化粒子泡沫元件的表面而压印在完成的粒子泡沫元件中。如此，可在不需要单独的处理步骤的情况下在粒子泡沫元件上提供标记。

模制工具更强力地吸收电磁辐射的区域可例如由相较于其余区域中具有更高的密度的材料制作。此区域亦可替代性地或结合性地被制作为具有着更大厚度的材料或由原理上更佳地吸收电磁辐射的另一材料制作。

用于依据本发明的另一方面制造一粒子泡沫元件的装置包括：一模制工具，限定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了至少两个电容器极板，上述电容器极板连接到用于电磁辐射的一辐射源，其中用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；及该模制工具设置有冷却肋。

冷却肋的设置使得可能更快速地冷却此类模制工具，特别是在将来自风扇的冷却气流引导在模制工具上时。

此类模制工具优选地具有两个模制半部，上述模制半部可通过一压力来压在一起以形成该模制空间，其中各个模制半部具有一压面，该压力可作用在该压面上，且上述冷却肋在各个压面外面的区域处形成于上述模制半部上。

上述方面可以单独实现，也可以任意组合实现。

对于所有上述方面而言适用的是，电磁辐射可为RF辐射。

并且，在所有实施例中，两个电容器极板中的一者原则上一般可电连接到接地。另一电容器极板直接连接到辐射源，其中将辐射传输到此电容器极板作为相对于接地的电磁波。

优选地，是使用上述的电压测量以及通过设计发生器谐振电路及工具谐振电路来进行的功率传输控制，因为电压与两个谐振电路的匹配成比例，亦即在两个谐振电路的谐振频率匹配的情况下，电压是最高的，且两个谐振电路的谐振频率越不同，电压就越加减少。

依据本发明的另一方面，一种用于制造一粒子泡沫元件的装置包括：

-该装置包括若干工作站，若干模制工具在上述工作站之间在一回路中移动，且其中至少提供了以下的工作站：

-一填充站，在该填充站处，该模制工具被填以泡沫粒子；

-一熔化站，在该熔化站处，该模制工具中存在的上述泡沫粒子通过电磁辐射来熔化；

-至少一个或若干个冷却站或稳定站，分别用于冷却该经熔化的粒子泡沫元件；及

-一脱模站。

优选地，递送单元被设计为使得可以循环移动递送若干模制工具。

该装置可沿着递送单元具有冷却区，而冷却区被设计为同时接纳若干模制工具。

因为模制工具通常是由不良热导体的塑料材料制作的，在熔化之后使粒子泡沫元件在可将其脱模之前冷却较长的时间是适当的。在使用以回路方式移动模制工具的此类装置的情况下，不同的工作站(特别是熔化站)可操作在最佳的产能下。一个熔化循环持续约30秒到2分钟。熔化过程的持续时间取决于粒子泡沫元件的尺寸、泡沫粒子元件的材料及所引入的能量。相较于仅由蒸气熔化泡沫粒子的用于制造粒子泡沫元件的常规装置，熔化过程是非常短的。因此，相较于常规装置，此类机器可运转在明显更高的循环速率下。只有冷却过程一般花费较常规的模制工具更多的时间，上述常规的模制工具仅由为良好热导体的金属所制作。在同时使用若干模制工具的情况下，这些模制工具可在稳定站处同时冷却。冷却可单独通过现存的环境空气进行或通过供应气态或液态冷却剂而主动进行。在个别的稳定站处，可提供不同的冷却系统。

在使用上述的各种装置模块的情况下，可制造粒子泡沫元件，其中模制空间被填以泡沫粒子且位于其中的泡沫粒子通过施加电磁辐射来熔化。接着将如此制造的粒子泡沫元件脱模。

用于此用途的泡沫粒子优选地是由可膨胀的热塑性材料制作的。

用于依据本发明的另一方面制造粒子泡沫元件的方法包括以下步骤：

将一模制空间填以泡沫粒子；

熔化上述泡沫粒子，特别是透过施加电磁辐射来进行；及

脱模；

其中该模制工具具有两个模制半部，且上述模制半部被布置为用于在一裂隙位置填充该模制工具，在该裂隙位置，上述模制半部相较于一关闭位置彼此略为隔开，且在熔化之前与填充在其中的泡沫粒子压在一起。

该方法的特征在于，在填充该模制工具时，上述模制半部相较于关闭位置在某些区域中以不同的距离隔开，使得在压在一起之时，上述模制半部在某些区域中经过不同的距离移动到一起。

借此手段，模制空间中的泡沫粒子在模制工具的不同区域中以不同的强度被压缩。此举使得可能在模制工具的关闭状态下获得不同的密度，或抵消或补偿因模制空间中的不同厚度而产生的密度变化。例如，若由模制工具生产用于鞋类的大致楔状的粒子泡沫元件，则造成的粒子泡沫元件一般在前段中相较于在后段中是更加薄的。若一个模制半部围绕旋转轴而枢转以产生裂隙位置且该裂隙位置与模具的纵向范围横切地布置在模具的较薄端处，则在转回到模制工具的关闭位置之后，获得了容纳在其中的泡沫粒子的大致恒定的密度。这适用于在横截面上是楔状的所有产品。

然而，亦存在具有以不同方式变化的厚度的其他产品。在本文中，具有由二或更多个单独部件制作的至少一个模制半部是适宜的，上述部件可彼此独立移动以产生裂隙位置。此举使得可能让模制半部的不同部件的个别区域在被压在一起时以不同的距离移动在一起，而导致容纳在其中的泡沫粒子的压缩强度上的差异。

此实施例亦可用来尽可能均匀地压缩模制空间具有不同厚度的区域，以在整个粒子泡沫元件中获得最均匀的加热及熔化质量。然而，亦可能是适宜的是，若要更强力地加热某些区域，则让更大的压缩作用发生在这些区域中，使得由于它们较大的密度，位于其中的泡沫粒子更强力地吸收电磁辐射。从而，在生产粒子泡沫元件的期间，可能设定预定的、不恒温的剖面。

附图说明

基于以下的附图来更详细地解释本发明。该附图示意性地如下所示：

图1为用于制造粒子泡沫元件的装置的实施例；

图2a、2b为处于部分开启位置下(图2a)及处于关闭位置下(图2b)的各别的模制工具的截面图；

图3为适于制造大体积的粒子泡沫元件(举例而言，例如绝缘板)的模制工具的截面图；

图4为形成可调谐的谐振电路的电磁辐射发生器以及模制工具的电路图；及

图5为用于控制电源的控制设备的电路图；及

图6为用于制造粒子泡沫元件的装置的实施例的透视图。

具体实施方式

用于制造粒子泡沫元件的装置1的基本设置示于图1中。此装置1包括材料容器2、模制工具3及从材料容器2导向模制工具3的导体4。

材料容器2用以接收松散的泡沫粒子。材料容器2具有基部5，该材料容器通过该基部区域中的压缩空气管道6连接到压缩空气源7。压缩空气管道6连接到布置在基部5中的若干喷嘴(未示出)，使得可将若干空气蒸气(流体化的空气)注入到材料容器2中，此举使得容纳在该材料容器中的泡沫粒子起旋涡且因此分离。

在材料容器2的基部5的区域中形成了开口，馈送管道4连接到该开口。可通过滑件(未使出)来关闭该开口。

在材料容器附近，喷嘴8呈现在馈送管道4中。喷嘴8经由进一步的压缩空气管道9连接到压缩空气源7。供应到此喷嘴8的压缩空气充当引入空气，因为该空气透过喷嘴8被引入到馈送管道4中且递送到模制工具3。此举在喷嘴8面向材料容器2的侧处产生了真空，所述真空从材料容器吸收泡沫粒子。

馈送管道4导向耦接到模制工具3的填充注入器10。填充注入器10经由进一步的压缩空气管道11连接到压缩空气源7。一方面，供应到填充注入器10的压缩空气用于以到模制工具3的方向将压缩空气施加到泡沫粒子流来填充模制工具3。另一方面，一旦填充过程结束，供应到填充注入器10的压缩空气亦可用来从馈送管道4将泡沫粒子吹回到材料容器4中。

模制工具是由两个模制半部12、13所形成的。在两个模制半部之间界定了至少一个模制空间14，用于引入泡沫粒子的填充注入器10连接到该模制空间。可通过将两个模制半部12、13合在一起来减少模制空间14的容积。在模制半部12、13分开时，在模制半部12、13之间形成了间隙，所述间隙称为裂隙。因此，此类模制工具3亦称为“裂隙模制工具”。

装置1可不包括通往模制空间14的蒸气发生器及蒸气源，这在用于制造粒子泡沫构件的常规装置是常见的。由于包含在泡沫粒子材料中的残留水分及由于包含在压缩空气中的水分，湿气可穿透到模制空间14中。然而，装置1亦可被配置为具有通往模制空间14及/或通往馈送管道4的蒸气发生器及蒸气源，以向模制空间14馈送饱和的干蒸气以供加热泡沫粒子及/或在泡沫粒子从材料容器2到模制空间14的输送过程中将泡沫粒子润湿。亦可通过将水雾化的适当的喷嘴以液态形式的水将容纳在材料容器2中的泡沫粒子润湿，上述喷嘴为此目的而布置在材料容器2中。

电容器极板15、16布置在模制半部12、13中的各者上。这些电容器极板各由导电良好的材料(举例而言，例如铜或铝)所组成。在模制半部13上布置了填充注入器10。填充注入器10延伸透过电容器极板16中的凹口，该凹口布置在模制半部13上。

电容器极板15、16经由电线连接到用于传输高频电压的发生器18。

模制半部12、13各具有基体，该基体可由实质不导电的材料所制作，该材料对于电磁RF辐射是特别透明的，该材料举例而言例如是聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯、特别是UHMWPE、聚醚酮(PEEK)。只有电容器极板15、16是导电的。“实质透明的材料”是可被电磁辐射(特别是RF辐射)穿过的材料。尽管如此，此材料可针对电磁RF辐射具有特定的吸收性质以将电RF辐射的一部分转变成热及加热模制半部12、13。下面将更详细地解释这一点。

模制工具可以可选地连接到真空泵19，使得可向模制空间14分别施加负压或真空。所述负压导致容纳在模制空间14中的湿气被去除。

优选地，电容器极板15、16设置有冷却系统。在本实施例中，冷却系统是由风扇20所形成的，上述风扇向电容器极板15、16背向模制空间14的侧引导冷却空气。为了增加冷却效果，可在电容器极板15、16上提供冷却翼片。

替代性或附加性地，亦可将冷却管布置在电容器极板15、16处，冷却媒质透过上述冷却管来递送。作为冷却媒质，优选地使用流体，举例而言例如为水或油。

下文解释用于以上述装置制造粒子泡沫元件的此类方法。

该方法包括以下的基本步骤：

-填充模制空间14

-熔化泡沫粒子

-稳定化(可选)

-脱模

-清洁工具(可选)

为了填充模制空间14，经由压缩空气管道6在材料容器的基部5的区域中将空气吹到模制空间14中，使得容纳在该材料容器中的泡沫粒子起旋涡及绝缘。同时，将引入空气供应到喷嘴，使得从材料容器2将泡沫粒子携带到馈送管道4中且由引入空气朝向模制工具3输送。关闭模制空间14，且可将模制半部12、13合在一起或由裂隙彼此分隔。

可连续地开启及关闭材料容器2的滑件。开启及关闭时间一般是在500ms到1s的范围中。通过如此循环开启及关闭滑件，来自材料容器2的泡沫粒子被间歇地递送到馈送管道4。通过这种方式，防止了材料容器2中的泡沫粒子的任何桥接并且泡沫粒子被分开。此举在具有黏性表面的泡沫粒子(举例而言，例如eTPU泡沫粒子)的情况下是特别适当的。

亦可通过从压缩空气管道9向喷嘴8间歇地供应引入空气而交替地发生间歇进气，该喷嘴被布置为与材料容器2直接相邻。

模制工具12、13设置有至少一个阀(未表示)，该至少一个阀在馈送泡沫粒子的期间开启，使得流到模制空间14中的压缩空气可散逸。可在填充模制空间14期间调整此阀，使得在模制空间14中建立反压。这样，可将馈送管道中及模制空间中的压力保持是高的，借此将泡沫粒子保持在低体积。此举相较于在不施加反压的情况下，可将更多泡沫粒子馈送到模制空间14。一旦撤回反压，泡沫粒子在模制空间14中扩张。

用于调整填充量的进一步参数是裂隙，亦即界定在填充期间用以布置两个模制半部12、13的距离的间隙。在填充期间裂隙的使用主要增加了要制造的粒子泡沫元件的低密度区域中的密度。

一旦确定模制空间14被泡沫粒子填充，填充注入器10关闭。管道中存在的泡沫粒子通过供应到填充注入器10的压缩空气而吹回到材料容器2中。

以泡沫粒子填充模制空间14的步骤被详尽地描述在德国专利申请案DE 10 2014117 332中，这是为何在这方面引用此专利申请案的原因。

在以泡沫粒子填充模制空间14之后，通过施加电磁RF辐射来加热这些泡沫粒子。通过向电容器极板15、16施加27.12MHz频率的约10⁴V的高频电压来产生此RF辐射。

可在聚氨酯(eTPU)的基础上制作泡沫粒子。聚氨酯在1MHz频率的电磁辐射下的介电损耗因子D为0.2。然而，聚丙烯(PP)在1MHz频率的电磁辐射下的介电损耗因子仅为0.00035。聚氨酯的吸收能力因此明显高于聚丙烯的吸收能力。这使得可能在不使用传送额外的热的物质的情况下，特别是水溶液，将熔化泡沫粒子所需的热引入到模制空间14中，因为泡沫粒子本身吸收电磁波。

可使用由基于聚醚-嵌段-酰胺(ePEBA)、基于聚乳酸(PLA)、基于聚酰胺(ePA)、基于聚对苯二甲酸丁二醇酯(ePBT)、基于聚酯醚弹性体(eTPEE)或基于聚对苯二甲酸(ePET)的可膨胀的热塑料制作的泡沫粒子，而不是使用基于聚氨酯的泡沫粒子。

这些材料具有影响偶极矩的功能基团(酰胺基团、氨基甲酸酯基团或酯基团)。这些功能基团由分子负责RF辐射吸收。因此，具有此类影响偶极矩的基团的其他热塑料亦适于由RF辐射进行熔化。

基于ePP(可膨胀聚丙烯)或ePS(可膨胀聚苯乙烯)的泡沫粒子亦可熔化到粒子泡沫元件中。因为这些材料仅非常低度地吸收电磁辐射，添加介电导热媒质(举例而言，例如水)是必要的。可在材料容器2中或在将泡沫粒子从材料容器2输送到模制工具3的期间通过导热媒质将泡沫粒子润湿。在馈送管道4中进行润湿具有的优点是，泡沫粒子被非常均匀地润湿且导热媒质被均一地分布在模制空间14中。此举导致相应均匀地加热模制空间14中的泡沫粒子。

模制工具3亦可连接到蒸气源(未表示)，可通过该蒸气源将饱和干蒸气引入到模制空间14中。此举在熔化具有随温度而变的介质损耗因子的材料时是适当的。此类材料例如为ePES(可膨胀的聚醚砜)或可膨胀的聚酰胺。在低温下，电磁波的吸收性能是低的。基于此理由，首先通过蒸气来加热这些泡沫粒子，在到达特定的温度之后，单独或额外通过电磁辐射加热到再更高的温度。或者，可使用介电导热媒质来润湿泡沫粒子，使得通过电磁辐射来加热电导热媒质以将泡沫粒子加热到预定的温度。基于此，电磁辐射来直接加热泡沫粒子的可能发生，因为随着升高的温度，电磁辐射的吸收性增加。

施加电磁RF辐射的持续时间分别取决于模制空间14的容积、泡沫粒子的密度以及所施加的功率或所施加的电压。在测试中，已发现，取决于容积及形成泡沫粒子的材料，为了可靠及完整地熔化泡沫粒子，需要大约30s到大约2分钟。为此，施加了5kV到20kV的电压。

优选地，在熔化期间测量泡沫粒子的温度，且相应控制功率。优选地，功率被控制为使得泡沫粒子具有稍微在它们的软化温度以上的温度。亦可测量与引入到模制空间中的功率相关的任何其他的物理量，而不是测量泡沫粒子的温度。这例如可为向电容器极板15、16施加的功率。

可额外将限定模制空间14的表面回火。为此，可将加热线34布置在限定模制工具中的模制空间14的表面附近。加热线34连接到电源35，可通过该电源将加热电流馈送到加热线中。

亦可在模制半部12、13中提供流体通道，而不是提供加热线，适当回火的流体流过该流体通道。优选地，流体分别是水或蒸气。

在施加了电磁RF辐射之后，将模制空间14保持关闭预定的时间，借此引入的热被均匀分布在粒子泡沫元件中且在所有泡沫粒子之中形成非常均一的熔化。此步骤称为稳定化。在稳定化期间，粒子泡沫元件的轻微冷却亦发生。因为模制半部12、13是由实质透明于电磁RF辐射的材料(其一般是导热不良的塑料材料)所形成的，原则上，在模制空间14关闭时，几乎没有热被释放到外部。

相较于由金属制作的模制半部而言，由塑料材料制作的模制半部12、13具有的优点是，它们一方面隔热性显著更优，另一方面具有较低的热容量。因此，可明显较快地实现所需的温度循环，且使用较少的能量，因为所供应的热几乎被完全供应到泡沫粒子。

在稳定化期间或在稳定化的持续时间的一部分期间，可通过冷却系统32、33来主动冷却电容器极板15、16，借此从模制半部12、13的基部主体除去热且因此从粒子泡沫元件除去热。

在稳定化之后，通过将两个模制半部12、13彼此分开来将粒子泡沫元件脱模。在模制工具处，可设置脱模推杆以供脱模，通过该脱模推杆，粒子泡沫元件被推出两个模制半部12、13中的一者。

稳定化是可选的工艺步骤。在特定的材料及形状的情况下，亦可省略稳定化。要制造的粒子泡沫元件的体积越大，在熔化之后稳定化模制工具中的粒子泡沫元件就越适当。

为了增加产量，可在填充期间和/或在关闭裂隙的期间就施加电磁RF辐射。

可在填充期间或又仅在以泡沫粒子填充模制空间14之后，首先分别以低电功率或低电压施加电磁辐射(特别是RF辐射)，以将材料预热到特定的温度，接着逐渐地或突然地分别增加电功率或电压。

分别逐渐增加电磁RF辐射的功率或电压，使得通过分别逐渐增加电磁RF辐射的功率或电压在例如30秒到3分钟的时间内实现线性上升亦可能是有用的。如此，达成了泡沫粒子的均一的加热。

可选地，亦可向模制空间14施加负压和/或真空。此举在泡沫粒子和/或所供应的压缩空气具有某个湿度含量时是有用的。

相较于仅以蒸气进行的熔化而言，上述的方法是干法。其结果是，所制造的粒子泡沫元件在制造过程之后分别是干的或更干的且更快地准备好进行立即的进一步处理步骤。也可以方便地将热颗粒泡沫元件脱模，并将它们立即馈送到进一步的处理步骤。因此，可在生产时达成可观的效率增加，因为一方面可缩短不同处理步骤之间的区间，另一方面为了熔化泡沫粒子所带进的热亦可至少部分地用于后续的处理步骤。

在下文中解释了模制工具3(图2a、图2b)，该模制工具分别包括第一模制半部12及第二模制半部13，且该模制工具可用在上述的装置1中。省略了移动设备、固定构件、用于测量模制空间中的温度的温度计及用于开启及关闭工具的进一步机械零件，以简化图2a、2b中的图形表示。

模制工具3是由两个模制半部12、13制作的，上述模制半部各具有由导电材料制作的基体24、25。这些基体例如是由铝、铜或导电良好的合金所组成的。

两个模制半部12、13各由内边界表面26、27界定了模制空间14。两个模制半部12、13的内边界面26、27设置有电绝缘涂料28、29。

电绝缘涂料可由实质透明于电磁辐射(特别是RF辐射)的材料制作，所述材料例如是PTFE、PE、PEEK。然而，它们亦可由在所施加的电磁辐射下具有与要在模制空间14中处理的塑料材料类似的介质损耗因子的塑料材料制作，以便在施加电磁辐射时在整个模制空间14上及在模制空间的边缘部分中达成均一的加热。基于此理由，涂料28、29优选地是由具有适度的损耗因子的材料制作的，举例而言例如为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEEK(聚醚酮)、POM(聚甲醛)、聚亚酰胺及PMMA(聚甲基丙烯酸盐)。这些涂料28、29因此实质上透明于RF辐射，因为它们仅吸收一小部分的电磁辐射，且由于相对低的损耗因子而可被形成为具有某个厚度(例如至少2mm，特别是至少2.5mm或至少5mm)。优选地，涂料不厚于20mm，特别是不厚于15mm且优选地不厚于10mm，使得被涂料吸收的电磁波能量部分是小的。

导电基体24、25构成模制工具3的电容器极板。因此，它们具有用于连接到发生器18或连接到接地30的电连接。发生器18构成用于产生电磁辐射的辐射源。优选地，发生器被配置为用于产生RF辐射。

发生器亦可被配置为用于产生微波，其中在较大的模制空间14的情况下，使用RF辐射比使用微波辐射可能明显更均一地加热。此外，大部分的塑料材料目前为止能够较微波辐射更好地吸收RF辐射。基于此理由，优选使用RF辐射。

由于模制半部12、13界定了模制空间14且同时构成了电容器极板，“电容器极板”及模制空间14之间的距离是非常小的且仅由电绝缘涂料28、29所界定。因此，电磁辐射的损耗是非常小的，这就是为何被带到要熔化的泡沫粒子中的功率部分是非常高的原因。此类工具因此允许非常高效地将泡沫粒子熔化成粒子泡沫元件。

在模制工具3的本实施例中，第一模制半部12包括底壁31及周边的侧壁32。在本实施例中，底壁31及侧壁32均通过导电基体24及内涂料28形成。亦可能的是，只有侧壁32由非导电材料(特别是塑料材料)形成，或仅部分地由导电基体24形成。第二模制半部13形成模具，该模具可驱动到由第一模制工具12所建立的空腔中，且因此紧密地密封模制空间14。两个模制半部12、13之间的紧密密封至少紧密到使得容纳在其中的泡沫粒子不能散逸。模制空间14不一定是气密的。

两个模制半部12、13可通过压力(未描绘)来彼此相对移动，且可向上述模制半部施加预定的力。

在第一模制半部12处，布置了用于馈送泡沫粒子的通道开口，该开口在下文中称为填充口33。填充注入器10连接到填充口33。此填充注入器与常规的填充注入器不同，因为其不具有用于关闭填充口33的关闭机构，如下文中将更详细解释的。

第一模制半部12具有一或若干个通道开口以允许空气散逸，所述通道开口在下文中称为通风口34。

填充口33及通风口34分别被布置在一定的区段或区域中，特别是被布置在第一模制半部12在模制工具3关闭状态下被第二模制半部13分别隐藏或覆盖的边缘区域中(图2b)。借此，填充口33及通风口34在通过将第二模制工具13引入到由第一模制工具12所形成的空腔中来关闭模制工具3时自动关闭。由于此原因，填充注入器10不一定要有借以关闭填充口33的关闭机构。

此区段或区域是第一模制半部12未被第二模制半部13覆盖的区域，亦即模制半部在移开后开启到裂隙位置下所围绕的区域。

优选地，第一模制半部12连接到接地30。填充注入器10耦接到第一模制半部12的导电基体24，使得填充注入器10亦电连接到接地30。发生器相对于接地30产生施加到第二模制半部13的基体25的电磁波或交流电压。因此，交流电磁场(特别是RF辐射)形成于模制空间14中。

在模制工具3的此类实施例中，重要的是，两个模制半部12、13的导电基体24、25彼此电绝缘。在本实施例中，这是通过涂料28、29来达成的。

优选地，两个模制半部12、13中的一者的内边界表面26、27具有起伏的配置。在本发明的意义上，起伏意指不同于平坦的边界表面的任何形式。在本实施例中，第二模制半部13的内边界表面27是起伏的。第一模制半部12的内边界表面26在底壁31的区域中不是起伏的。

此类模制工具3与用于通过电磁波来熔化泡沫粒子的习知模制工具的进一步差异在于，第二模制工具13具有模具形状且与其电气基体25至少部分地在由第一模制半部12所界定的空腔内，导电基体25充当电容器极板，因此分别非常靠近模制空间14或要熔化的泡沫粒子。

模制工具3的进一步实施例示意性地表示在图3中。所述模制工具3包括两个实质平坦的电容器极板15、16。模制半部12、13中的一者固定到两个电容器极板15、16中的各者。如图1中所表示的实施例中所示，模制半部是由非导电材料制作的。关于模制半部12、13的配置及用以制作模制半部的材料，为了避免重复，请参照关于图1中所示的模制半部的解释。

所述模制工具3具有由导电材料制作的外壳35。优选地，外壳是金属外壳。

在外壳中，第一电容器极板15及第一模制半部12被固定地布置。第二电容器极板16及第二模制半部13耦接到移动机构，在本实施例中是液压活塞/汽缸单元36。移动单元亦可为气动活塞/汽缸单元或具有足够的力量来将两个模制半部12、13保持在一起的不同控制构件。第一模制半部12被形成为实质板状，而第二模制半部13具有底壁37及周边侧壁38，使得该第二模制半部界定在一侧开放的模制空间。

第二模制半部13设置有推杆39，上述推杆可被驱动到所述模制半部13中以将模制空腔脱模。这样进行脱模，使得在通过活塞/汽缸单元36来回缩第二模制半部13期间，推杆39与止动板40接触，且因此穿透到由第二模制半部13所界定的模制空腔中。在其底部，外壳35具有开口41a，该开口可通过可水平移动的门41b来关闭。在第二模制半部13回缩时，门41b开启，使得相应的经脱模的粒子泡沫元件透过开启的开口41a掉出模制工具3，且可通过使用适当的递送手段(未表示)来移除。

第二、可动的电容器极板16经由移动机构及经由外壳35电连接到接地30。

第一电容器极板15分别通过适当的波导或同轴线电连接到发生器18。

第一电容器极板15通过若干机械连接固定连接到外壳35的后壁。各个机械连接具有绝缘体42。机械连接或绝缘体42分别或多或少地与第二模制工具13的移动方向平行地延伸。在本实施例中，绝缘体是由陶瓷材料制作的。然而，亦可提供其他电绝缘良好的材料(举例而言，例如玻璃)作为用于绝缘体的材料。绝缘体42可支撑压力负载。然而，它们对于侧向力及拉伸应力是敏感的。在第一电容器极板16的后侧(其为从模制半部12转开的侧)上，存在多个机械连接，各个机械连接在电容器极板15及外壳35的后壁之间具有绝缘体42。

这些机械连接优选地被布置在规则的栅格中，而允许它们支撑分别分布在个别机械连接或个别绝缘体42上的高压负载，且允许它们向外壳35传导所述压力负载。

并且，在电容器极板15的前侧上(亦即在模制半部12所在的侧上)，具有进一步绝缘体43的某些机械连接被布置在边缘区域中。绝缘体43被形成得与绝缘体42完全一样。这些机械连接延伸于电容器极板15的边缘区域之间且延伸到从外壳35的壁向内凸出的固定部44，使得这些机械连接或绝缘体分别亦或多或少地与第二模制半部13的移动方向平行地延伸。因此，在模制工具开启时，分别作用在第一模制工具12或第一电容器极板15上的力可被传导到外壳35。

并且，可提供额外的机械连接，上述机械连接分别与第二模制半部13或第二电容器极板16的移动方向横切地形成，上述机械连接包括绝缘体45，以能够在维修工作或安装的情况下将施加到第一电容器极板15且分别不与第二电容器极板16或第二模制半部13的移动方向平行的力传导到外壳35。

因为第一电容器极板15及外壳35之间的所有机械连接包括绝缘体42、43、45，第一电容器极板15完全与外壳35绝缘。优选地，绝缘体42、43及45具有至少5cm的长度(特别是至少8cm且特佳的是至少10cm)，使得在外壳35及第一电容器极板15之间建立适当大的距离以避免电容器极板15及外壳35之间的电压飞弧。

对于以此方式布置的电容器极板，可分别施加1kV到数kV或最高10kV或数10kV的电压。以此类方式形成的模制工具3适于向模制空间中存在的泡沫粒子传输在10kW到60kW的范围中的功率。因此，可在30秒到2分钟的非常短的循环时间下可靠地制造大体积的粒子泡沫元件。

图4示意性地在电路图中示出发生器18、由电容器极板15、16所形成的工具电容器(其包封模制半部15、16)及适于传送电磁波的线路(分别为空心波导或同轴线)46，通过该线路将电磁波从发生器18传送到工具电容器15、16。优选地，形成线路46的空心波导为具有导电内管及导电外管的同轴空气线路。同轴空气线路的尺度设置为使得可以可靠地传送高压信号。浪涌阻抗优选地是设定于大约50Ω。

在所述线路46中，发生器侧的电感47及工具侧的电感48以符号示出。这些电感是由线路本身所造成的，其中各线路区段的长度决定了相应的电感的量。工具侧的电容器与工具电容器15、16并联。所述电容器49构成了电容器极板15及模制工具3的外壳35之间的电容。工具电容器15、16、电容器49及工具侧电感48形成了工具谐振电路50。

发生器侧的电容器51连接到发生器18及发生器侧的电感。发生器侧的电容器51及发生器侧的电感器形成了发生器谐振电路52。至少发生器侧的电容器51或发生器侧的电感47具有以下的可变形式，例如，提供具有在距离方面是可变的电容器极板的电容器，或提供可变长度的线路区段。亦可能的是，发生器侧的电容器51及发生器侧的电感47两者是可变的。发生器侧的电容器51可设置有定位马达，该定位马达在被致动时例如通过在两个电容器极板总是彼此平行或两个电容器极板中的一者被旋转的情况下直线移动两个电容器极板中的一者来改变两个电容器极板之间的距离。

通过分别改变电容器51的电容或电感47，可相应改变或调谐发生器谐振电路52的谐振频率。若发生器谐振电路及工具谐振电路的谐振频率是重合的，则发生器18的最大功率被传输到工具谐振电路50且因此传输到工具电容器15、16。通过改变发生器谐振电路52的谐振频率，可以针对的方式控制功率的传输，且两个谐振电路50、52的谐振频率越不同，所传输的功率越低。因此，可以针对的方式使用发生器谐振电路52的调谐以调整引入到模制空间14中的功率。

在本实施例中，发生器谐振电路52的谐振频率是改变的。亦可能改变工具谐振电路50的谐振频率。这在传输功率的方面具有相同的效果。然而，提供工具侧的电容器相较于提供发生器侧的可变电容器或可变电感器而言是更困难的。

图5示意性地示出用于控制供应到工具电容器15、16的功率的设备的简化图。发生器18连接到工具电容器15、16。测量电容器53与工具电容器并联，该测量电容器的电容量是工具电容器15、16的电容量的一小部分。测量电容器53经由同轴线54连接到电压测量设备(电压计)55。优选地，二极管56与测量电容器53并联。同轴线54与电感器58串联，该电感器用于过滤高频信号。

由测量电容器53及二极管56所形成的测量单元通过绝缘电容器59与工具电容器15、16绝缘。绝缘电容器具有高介电强度。绝缘电容器59的电容小于测量电容器53的电容，而相较于在测量电容器53处在绝缘电容器处导致了更大的电压下降。绝缘电容器59的电容比测量电容器53的电容的比率优选地是1:100或1:1000或1:10,000。借此手段，测量单元53、55中在工具电容器15、16处所施加的电压被减少到使其位于电压计55的测量范围内，借此可以可靠地侦测该电压。

在此电路中，对应于在工具电容器15、16处所施加的电压且依据绝缘电容器59的容量的比率而减少的电压在测量电容器53处释放。通过提供二极管56，仅发生某个极性的振荡半部。因此，二极管56是施加到测量电容器53的电压的整流器。以电压测量设备55测量测量电压，且将该测量电压转换成测量信号。测量信号被递送到控制设备57，该控制设备自动控制发生器18以递送预定的功率，以相应在工具电容器处产生特定电压或在测量电容器处产生特定的测量电压(其量为工具电容器处的电压的一小部分)。

现在于下文中以图6辅助来解释用于制造粒子泡沫元件的装置的实施例。此装置1具有若干工作站，上述工作站在空间上彼此分离且通过递送单元60彼此连接。使用递送单元60，若干模制工具(各模制工具界定模制空间)可在个别的工作站之间移动。

递送单元60具有上递送区段61及下递送区段62，模制工具3在上述递送区段上以不同的方向递送。两个递送区段61、62被布置为彼此平行，且在两个递送区段的末端处，各递送区段中存在升降设备63、64，模制工具可通过该升降设备在递送阶层之间向下移动(升降设备63)或向上移动(升降设备64)。两个递送区段61、62各具有两个窄的递送带，上述递送带被布置为彼此平行且模制工具3可放置在其上。

在递送方向65上，定位在上递送区段61上的是脱模站66、插入站67、填充站68及熔化站69。熔化站包括压力件，该压力件具有上递送区段61的阶层处的底部静止板以及顶部可动板。在两个板(未描绘)之间，模制工具3可布置在上述板中且可通过压力件(其致动该两个板)压在一起。两个板是由导电材料制作的，底部的静止板连接到接地。顶部的可动板连接到RF发生器18。两个板因此形成了上述的电容器极板15、16，上述电容器极板在其间接纳模制工具3。

设置在下递送区段62上的是冷却区段70，在熔化站69处加热的模制工具及定位在该模制工具中的粒子泡沫元件可在该冷却区段上冷却。冷却区段70能够单独以环境空气冷却模制工具3，但可设置有风扇以使模制工具3经受冷却气流，和/或可包括被经冷却的媒质冷却到室温以下的冷却腔室以加速将热传导出模制工具3。冷却区段70可同时保持若干模制工具，因为模制工具中的粒子泡沫元件的冷却和/或稳定化是具有最长持续时间的工作步骤。

设置在下递送区段62上的是模制工具储存系统71，该模制工具储存系统连接到自动储存器以储存若干模制工具，使得可自动将不同的模制工具馈送到递送单元60中及将上述模制工具取出该递送单元。

粒子泡沫元件的制造在脱模站66中结束，在该脱模站中，包括两个半部的模制工具被开启且其中所生产的粒子泡沫元件被移除且卸下。

模制工具3具有关闭机构72，通过该关闭机构，相应模制工具的两个半部在沿着递送单元60递送时被牢牢关闭在一起。

此关闭机构72在脱模站66中自动开启以将粒子泡沫元件脱模，此后两个模制半部通过关闭机构72再次被放在一起且接合在一起。关闭机构接合两个模制半部牢固到使得它们在递送期间不移开。关闭机构可具有一定程度的作用，使得两个模制半部可在填充期间稍微拉开以形成裂隙。关闭机构必须不用来吸收在熔化期间在模制空间中发生的压力。此压力经由熔化站69中的压力件而引出。

此装置的优点是，在使用单一熔化站的情况下，非常高的产量是可能的，因为粒子泡沫元件的熔化一般不持续超过30秒到2分钟。最长持续时间的工作步骤是模制工具及容纳在其内的粒子泡沫元件的稳定化或冷却。因为冷却区段能够同时固持若干模制工具，可同时稳定化或冷却若干模制工具。这意味着，进入熔化站69的模制工具的处理是不耽误的。

此装置的进一步优点在于，可同时循环不同的工具(特别是具有不同模制空间的工具)。优选地，各个模制工具设置有独一的机器可读取识别设备。此类识别设备可例如为条形码或RDID芯片。用于读取识别设备的一或更多个合适的读取器沿着递送单元60提供在装置上，使得控制单元(未描绘)知道哪个工具出现在哪个工作站处。借此手段，可个别处理个别的工具。具体而言，在熔化站处，它们可经受不同电压及/或持续时间的电磁波。个别控制冷却区段中的停留时间及主动冷却下的冷却效果(例如使用风扇来进行)亦是可能的。

相较于用于制造粒子泡沫元件的常规装置(其中仅以热蒸气熔化泡沫粒子)，本装置是更加紧密的且更加有弹性的，因为其能够同时处理若干不同的模制工具。并且，可通过电磁辐射以更大的效率将能量引入到模制空间中。

在熔化站处提供水或蒸汽供应线路亦是适宜的，水和/或蒸气可通过该水或蒸汽供应线路馈送到模制工具。此举在要熔化的泡沫粒子在低温下或一般而言具有低的介质损耗因子时是特别有利的。在此类情况下，供应限量的水或蒸气。通过电磁辐射，水被加热成蒸气，或蒸气被进一步加热。如此，泡沫粒子被加热到介质损耗因子更大的更高温度，使得电磁辐射被吸收，且上述泡沫粒子被进一步加热。已发现，仅仅数百克的水对于具有50公升的容积的模制空间已是充足的。若泡沫粒子材料例如是ePS(可膨胀的聚苯乙烯)，则300g或以下的水就足以加热及熔化具有50公升的容积的模制空间中的泡沫粒子。在仅由热蒸气加热泡沫粒子的常规熔化中，对于具有50公升的容积的模制空间而言需要包括数公升的水的蒸气量。

因此在原理上适用的是，若要熔化仅有限程度地吸收电磁辐射的泡沫粒子，则单次添加300g的量的水对于具有50升的容积的模制空间来说是充足的。对于仅稍微吸收电磁辐射的许多材料而言，即使小量的水亦可是适当的。对于具有不同容积的模制空间来说，所需的最大水量可以相同的比例与容积匹配。

若使用电磁辐射来加热模制空间中的水，则使用具有压力传感器的模制工具是适宜的，通过该压力传感器来测量模制空间中存在的压力。此压力与温度成比例。这样优选地依据所测量到的压力值，即是针对特定的压力值来设定的压力值来控制电磁辐射的辐射。

对于具有递送单元60的此装置而言，可个别或结合使用上述本发明的不同方面，特别是不同的模制工具。

[符号说明]

1 装置

2 材料容器

3 模制工具

4 线路

5 基部

6 压缩空气线路

7 压缩空气源

8 喷嘴

9 压缩空气线路

10 填充注入器

11 压缩空气线路

12 模制半部

13 模制半部

14 模制空间

15 电容器极板

16 电容器极板

17 电线

18 AC电压源

19 低压泵

20 通风器

21 冷却翼片

22 加热线

23 电源

24 基体

25 基体

26 内边界表面

27 内边界表面

28 涂料

29 涂料

30 接地

31 底壁

32 侧壁

33 填充口

34 通风口

35 外壳

36 活塞/汽缸单元

37 底壁

38 侧壁

39 推杆

40 止动板

41a 开口

41b 门

42 绝缘体

43 绝缘体

44 固定部

45 绝缘体

46 管道

47 发生器侧电感

48 工具侧电感

49 工具侧电容

50 工具谐振电路

51 发生器侧电容器

52 发生器谐振电路

53 测量电容器

54 同轴线

55 电压计

56 二极管

57 控制设备

58 电感器

59 绝缘电容器

60 递送单元

61 上递送区段

62 下递送区段

63 升降设备

64 升降设备

65 递送方向

66 脱模站

67 插入站

68 填充站

69 熔化站

70 冷却区段

71 模制工具储存系统

72 关闭机构

Claims

1.一种用于制造一粒子泡沫元件的装置，包括：

一模制工具，限定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了至少两个电容器极板，所述电容器极板连接到用于电磁辐射的一辐射源，其中用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；及

该模制工具是由至少两个模制半部所形成的，其中该两个模制半部中的至少一者是由一导电材料制作的且形成所述电容器极板中的一者。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于两个模制半部是由一导电材料制作的，各个模制半部形成所述电容器极板中的一者，其中至少在该两个模制半部彼此接触的区域中布置了用于将该两个模制半部电绝缘的一绝缘层。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于该至少一个导电模制半部被提供为在其限定该模制空间的侧具有一塑料涂料。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于该塑料涂料具有1cm的最大厚度。

5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于该塑料涂料是由不透明于电磁辐射的一材料制作的。

6.如权利要求1-5所述的装置，其特征在于一填充注入器耦接到该至少一个导电模制半部，其中该导电模制半部及该填充注入器电连接到接地。

7.一种用于制造一粒子泡沫元件的装置，特别是如权利要求1-6之一所述的装置，包括：

其中该模制工具是由至少两个模制半部所形成的，其中所述模制半部中的一者具有用于馈送泡沫粒子的一通道开口和/或用于排放空气的一通道开口，其中该通道开口在该模制工具处于关闭状态时被另一模制半部覆盖。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于在该通道开口处，为了馈送泡沫粒子，并未提供用于关闭该通道开口的额外关闭机构，且该通道开口仅可由另一模制半部关闭。

9.一种用于制造一粒子泡沫元件的装置，特别是如权利要求1至8之一所述的装置，包括：

其中该模制工具是由至少两个模制半部所形成的，其中所述模制半部中的至少一者是由一非导电材料制作的且具有用于允许空气散逸的一脱气口，其中该脱气口借助于脱气插件与该模制空间连通(flush)，其中该脱气插件是由一非导电材料制作的或被布置为与所述电容器极板大约平行。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于该模制半部包括若干个此类脱气口。

11.一种用于制造一粒子泡沫元件的装置，特别是如权利要求1至8之一所述的装置，包括：

所述模制半部中的一者固定到所述电容器极板中的至少一者，且所述电容器极板通过可经受压缩作用的若干绝缘体来固定到一外壳，其中所述绝缘体中的至少一者被布置在该电容器极板的一后侧处，且一进一步的绝缘体被布置在该电容器极板的一前侧处，使得在开启及关闭该模制工具的期间，所述绝缘体仅经受压力而不经受张力。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于至少一个进一步的绝缘体被提供为用于固持所述电容器极板中的一者，其中所述进一步的绝缘体以分别与该模制工具的开启或关闭方向横切的方向延伸。

13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于该至少一个电容器极板电连接到用于电磁辐射的该辐射源，且该辐射源被设计为使得具有至少1kV的一幅度的电磁波被施加到该电容器极板。

14.一种用于制造一粒子泡沫元件的装置，特别是如权利要求1至13之一所述的装置，包括：

一模制工具，限定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了形成一工具电容器的至少两个电容器极板(15，16)，且所述电容器极板连接到用于电磁辐射的一辐射源，其中用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；及其中

提供了用于测量该工具电容器(15，16)处的电压的一电压计(55)，其中该电压计连接到用于基于所测量到的电压来控制功率的一控制设备(57)。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于一分压器由形成一串联连接的一绝缘电容器(59)及一测量电容器(53)所形成，该串联连接与该工具电容器并联，其中该电压计(55)分接在该测量电容器处所施加的电压。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于一二极管(56)与该测量电容器(53)并联。

17.一种用于制造一粒子泡沫元件的装置，特别是如权利要求1至16之一所述的装置，包括：

其中该电磁辐射源形成一发生器谐振电路，且用于引导所述电磁波的线以及包封该模制空间的该电容器形成一工具谐振电路，其中该两个谐振电路中的至少一者可通过改变一电感率或一电容量来调谐，提供了一控制设备，该控制设备被配置为使得从该发生器谐振电路到该工具谐振电路的功率供应通过调谐该可调谐的谐振电路来控制。

18.如权利要求1-17所述的装置，其特征在于该电磁辐射是一RF辐射。

19.如权利要求1-18所述的装置，其特征在于该两个电容器极板中的一者电连接到接地。

20.一种用于制造一粒子泡沫元件的装置，特别是如权利要求1至19之一所述的装置，包括：一模制工具，限定一模制空间，其中在该模制空间附近布置了至少两个电容器极板，所述电容器极板连接到用于电磁辐射的一辐射源，其中用于电磁辐射的该辐射源被设计为用于发射电磁辐射；及

该模制工具是由至少两个模制半部所形成的，其中该两个模制半部中的至少一者是至少部分地由一复合材料所形成的，该复合材料具有由塑料所形成的一矩阵材料及嵌入在该矩阵材料中的物体，其中该嵌入的物体相较于该塑料矩阵材料更佳地导热。

21.如权利要求22所述的装置，其特征在于所述嵌入的物体为粒子或纤维。

22.如权利要求20或21所述的装置，其特征在于所述嵌入的物体是由例如硅砂、陶瓷材料、氧化铝或氮化铝、玻璃粒、玻料、碳化硅及/或氧化镁这样的矿物质制作的。

23.如权利要求20-22所述的装置，其特征在于

该模制半部在其界定该模制空间的侧上，设置有一涂蹭，该涂层相较于该复合材料能更好地吸收RF辐射。

24.一种用于制造一粒子泡沫元件的装置，特别是如权利要求1至23之一所述的装置，包括：

该模制工具是由至少两个模制半部所形成的，其中该两个模制半部中的至少一者在其界定该模制空间的侧上设置有吸收不同强度的电磁辐射的区域，在施加电磁辐射之后，吸收较强电磁辐射的区域以这样的方式发热，使得在此区域中，一粒子泡沫元件的一表面相较于在其余区域中被更强地熔化。

25.一种用于制造一粒子泡沫元件的装置，特别是如权利要求1至24所述的装置，包括：

该模制工具设置有冷却肋。

26.如权利要求25所述的装置，

其特征在于

该模制工具具有两个模制半部，所述模制半部可通过压力来压在一起以形成该模制空间，其中各个模制半部具有一压面，该压力可作用在该压面上，且所述冷却肋在各个压面外面的区域处形成于所述模制半部上。

27.一种用于制造一粒子泡沫元件的装置，特别是如权利要求1至26所述的装置，包括：

该装置包括若干工作站，若干模制工具通过一递送单元来在所述工作站之间在一回路中移动，且其中至少提供了以下的工作站：

-一填充站，在该填充站处，该模制工具被填以泡沫粒子；

-一熔化站，在该熔化站处，该模制工具中存在的所述泡沫粒子通过电磁辐射来熔化；

-至少一个或若干个冷却站，用于冷却该经熔化的粒子泡沫元件；及

-一脱模站。

28.如权利要求27所述的装置，其中该递送单元是以一循环流移动所述模制工具的一递送单元。

29.如权利要求27或28所述的装置，其特征在于沿着该递送单元提供了一冷却区，其中该冷却区可同时接纳若干模制工具。