CN1964827A - 形成高强度模制产品的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种形成高强度模制产品的方法。所述方法开始于制备可模制合成物。所述可模制合成物包括大约40至60wt％的纤维混合物和大约15至45wt％的结合剂。在将大约435至870psi的填塞压力施加到可模制合成物之前，在型腔中装填可模制合成物至型腔容量的至多大约90％。在限定型腔的第一模具部分和第二模具部分之间保持大约0.1至0.5mm的预定间隙。在可模制合成物基本上固化时，从型腔取出模制产品。

Description

形成高强度模制产品的方法
技术领域
本发明总的涉及一种高强度模制产品，例如平板架或一件家具。更具体地，本发明涉及由可模制合成物形成高强度产品的方法。
背景技术
通常，大多数产品由例如油、矿物、木头或金属的天然资源制造。然而，随着环境意识增强，趋于重复使用和再循环产品，以保护天然资源并且最小化所产生的废料。
吸引较多研究兴趣的重复使用和再循环产品的合乎环境要求的替代方案是使用农业和园艺废料作为原材料。这种研究目标是找到例如木头、金属、塑料、木片、塑料板等等的常规原材料的替代品，以实现废料最小化和天然资源保护的目的。因此，已经公开了使用木头废料、农业和园艺废料制造模制产品的许多方法，以及在这些方法中使用的可模制合成物。
由香港CS环境技术有限公司申请的欧洲专利申请公开No.1176174披露了一种可降解材料，用于生产建筑材料、楼梯栏杆、门框、地板和家具材料等产品。所述可降解材料包括作为基本组分的园艺和农业废料和结合剂。通过在粉碎机中研磨植物纤维直到所述植物纤维细小到足以通过具有至少20个网孔的筛网(即具有尺寸为大约0.80毫米(mm)或更小的孔口的筛网)为止，从而制备基本组分。
通过在20至60℃的温度下将结合剂添加到基本组分中，且以每分钟200至600转(rpm)的速度持续20至40分钟(min)混合得到的混合物，从而制备可降解材料。然后，将得到的混合物的温度升高到80至100℃中保持5到20分钟，以便进一步混合。随后将得到的混合物冷却至室温，形成所述可降解材料。
因为形成基本组分的植物纤维是非常细小，因此需要大量结合剂以使模制产品具有要求的强度。使用大量结合剂会增加制造成本。与使用粗糙纤维相比，使用细小纤维也花费得更多。
另外，将可降解材料加热到80至100℃以进一步混合的额外步骤增加了制造成本，并且延长了各个生产循环的处理时间。
类似地，由Choo Thiam Huay，Gary申请的国际专利申请公开No.WO02/20667披露了使用植物纤维模制产品，例如桌面、高尔夫球球座隔离物。模制产品由模制混合物制成，所述模制混合物包括重量百分比(wt％)为40至60％的植物纤维、至多10wt％的淀粉、10至55wt％的水、以及3至10wt％的水溶性结合剂。模制混合物被灌注进模具中，且在降低压力以防止爆炸之前，在一定时间内承受15至60℃温度和每平方英寸1000至7000磅(psi)的压力。随后，在从模具中移出模制产品之前，将温度和压力分别增加到100至200℃和500至1500psi之间。
因为添加了大量的水以形成模制混合物，因此模制混合物中的含水量是相当高的。由此，模制过程期间大量的水分蒸发，增加了加工期间模制混合物中的压力，这又相应增加了在打开模具时因为压力突然释放而导致模制混合物脱层的可能性。
此外，高含水量可将结合剂稀释到结合剂不能有效结合植物纤维的程度。在这种情况下不能形成模制产品。
在国际专利申请No.PCT/SGOl/00180中披露的模制产品的另一缺陷在于：它不防水，因而会在与液体接触时分解。因此，需要在模制产品上涂布防水材料以及使放水涂层干燥的附加处理步骤。这些附加步骤增加了生产模制产品的成本且延长了各个生产周期所需的时间。
另外，在模制加工期间改变处理温度是不可行的，因为它增加了模具和模制混合物达到所需温度的时间；改变处理温度将明显会延长各个生产周期的处理时间。
其他方法和可模制合成物涉及到例如餐具、容器和封装材料等模制产品的制造，这些产品不要求高强度，因此不能承受大的应力，否则将失效。
发明内容
考虑到上述问题，本发明意在提供一种利用木头废料、农业/园艺废料形成高强度模制产品的方法，所述木头废料、农业/园艺废料本身是防水的，因此不需要进一步涂覆防水材料。另外，本发明意在提供一种形成高强度模制产品的方法，所述方法不需要处理温度极大变化。另外地，本发明意在提供一种经济且具有短的生产周期的形成高强度模制产品的方法。
通过提供一种由可模制合成物形成高强度模制产品的方法，本发明满足了这些需要。应当理解的是，本发明可以以众多方式被实现，包括各种过程、装置、系统、设备或方法。在下面描述了本发明的几个创造性的实施例。
本发明的一个实施例提供一种形成高强度模制产品的方法。所述方法开始于制备可模制合成物。所述可模制合成物包括大约40至60wt％的纤维混合物和大约15至45wt％的结合剂。在将大约435至870磅/平方英寸(psi)的填塞压力施加到可模制合成物之前，在型腔中装填可模制合成物至型腔容量的至多大约90％。在限定型腔的第一模具部分和第二模具部分之间保持大约0.1至0.5mm的预定间隙。在可模制合成物基本上固化时，从型腔取出模制产品。优选地，施加压力持续大约20至60s的时间。
优选地，第一模具部分和第二模具部分被保持于大约110至180℃的温度。更优选地，第一模具部分被保持比第二模具部分温度高20℃。
优选地，在可模制合成物被固化大约90％时，将第一模具部分和第二模具部分之间的间隙增加到大约10mm。
优选地，通过将第一模具部分和第二模具部分之间的间隙减小到大约0.05至0.3mm之间并保持大约15至60s，模制产品被压缩到理想厚度且优选熨平模制产品的表面。
优选地，可模制合成物包括不超过大约40wt％的添加剂。添加剂可以是由硬化剂、流动促进剂和脱膜剂组成的组中的一种。
优选地，可模制合成物的含水量小于大约20％。更优选地，可模制合成物的含水量在大约4至15％之间。优选地，纤维混合物的含水量小于大约15％。
优选地，纤维混合物包括多个纤维，所述多个纤维中每一个纤维具有至多大约50mm的长度和至多大约2mm的厚度。优选地，所述多个纤维中每一个纤维具有大约2∶1至25∶1的长度厚度比率。优选地，纤维混合物包括大约5至30wt％的油椰纤维。优选地，纤维混合物包括由油椰纤维、啤酒麦芽、甘蔗浆、增塑剂、增韧剂或冲击改性剂组成的组中的一种。
优选地，结合剂是热固树脂。更优选地，结合剂是氨基树脂。
优选地，结合剂包括三聚氰胺。结合剂可以是由三聚氰胺甲醛和三聚氰胺尿素甲醛组成的组中的一种。
优选地，可模制合成物通过下述步骤被制备：对可模制合成物的各个组分单独地称重，然后将可模制合成物中的各个组分在混合器中混合，以形成大致上均质且包覆良好的可模制合成物。优选地，将可模制合成物中的各个液体组分在第二混合器中混合以形成液体混合物，优选地，将液体组分喷入混合器中。所述混合器以大约29rpm的转子速度工作。
在本发明的另一实施例中，提供一种形成模制产品的方法。所述方法开始于使用可模制合成物装填模具腔体，所述可模制合成物包括大约40至60wt％的纤维混合物和大约15至45wt％的结合剂。将所述腔体装填至最多大约90％的腔体容量。此后，启动所述模具，将大约435至870磅/平方英寸(psi)范围内的填塞压力施加到其中的可模制合成物。湿气排放出口响应于可模制合成物中的压力，并被设定对湿气含量及所述合成物中的压力提供预定控制，从而产生具有预定密度和强度的模制产品。在可模制合成物基本上固化时，所述模制产品被从型腔取出。
优选地，通过保持邻近可模制合成物的模具各部分之间的间隙提供排放出口。排放出口可以由模具中的可模制合成物暂时堵塞，以在预定时间内暂时阻止湿气释放。
优选地，控制湿气含量，以在可模制合成物中产生气泡，从而生成预定密度的模制产品。
根据下面结合附图根据例子对本发明原理的详细阐述，本发明的其他方面和优点将变得清楚。
附图说明
通过下面结合附图的详细说明，将使本发明容易理解。为了便于说明，相同附图标记指代相同的结构部件。
图1是示出依据本发明一个实施例的制备可模制合成物的方法的流程图。
图2是示出依据本发明一个实施例的制备纤维混合物的方法的流程图。
图3示出依据本发明一个实施例的形成模制产品的压力机。
图4示出依据本发明一个实施例的在模制产品形成期间型腔和凸模的放大视图。
图5A示出根据本发明实施例的脱模机构静止时的横截面图。
图5B示出根据本发明实施例的脱模机构工作时的横截面图。
图6是示出依据本发明一个实施例的形成模制产品的方法的流程图
具体实施方式
本发明提供一种利用可模制合成物形成高强度模制产品的方法。在下述说明书中，为了提供对本发明的整体理解阐述了许多具体细节。然而，本领域技术人员应理解，在不满足部分或全部这些具体细节的情况下仍可以实施本发明。在其他情况下，没有详细描述公知的过程操作，以避免不必要地模糊本发明。
可模制合成物包括重量百分比为大约40至60％(wt％)的纤维混合物和大约15至45wt％的结合剂。可模制合成物可包括不大于大约40wt％的添加剂。
可模制合成物中含水量优选小于大约20％，更优选地在大约4至15％之间。较高含水量会稀释可模制合成物中的结合剂浓度。因而，需要较长过程时间固化具有较高含水量的可模制合成物。
另外，保持可模制合成物中含水量少于大于20％，将省略从模制产品中去除水分以防止菌类生长的后固化处理步骤。通过减少处理步骤的数目，可以以较低成本和较短生产周期来生产模制产品。
因为纤维混合物本身含有水分且有可能结合剂及添加剂本身也含有水分，因此不需要额外的水。纤维中含水量优选小于大约15％。更合适地，通过添加除水以外的10至20wt％的具有较低沸腾点的助溶剂，例如酒精，可减少可模制合成物中的含水量。
纤维混合物可包括建造建筑物时的木头废料、用过的家具、用过的木制台架和锯屑和/或农业和园艺废料，例如叶子、茎和枝。来自木头废料农业和园艺废料的纤维是容易以低成本得到的，且制得的模制产品具有良好的隔声、绝热性能。此外，这种纤维还赋予模制产品以强度，使模制产品在受到应力影响时提供抗变形性。
优选的是具有至多大约50毫米(mm)长、至多大约2mm厚及大约2∶1至25∶1的长度厚度比的纤维。因为模制产品从纤维而不是由结合剂提供的结合得到强度，所以优选使用较长纤维，虽然较长纤维具有较少的结合表面。因此，当在可模制合成物中使用的纤维越长时，需要的结合剂数量就越少。
在纤维混合物中可包括大约5至30wt％的油椰纤维，以增加模制产品的弹性和延展性，使模制产品很少破碎。然而，较高的油椰纤维含量可降低模制产品的强度，因为油椰纤维通常在尺寸上较小，通常最多50mm长和大约0.3至1mm厚。因此，根据想得到的模制产品的参数，可以改变纤维混合物中油椰纤维的组分。
添加油椰纤维还是优选的，因为油椰纤维具有低的水分含量且包含木质素，所述木质素是良好的分散剂且在受到压力作用时用作结合物。
可以从油椰的各个部分中得到油椰纤维，例如躯干、叶和果。油椰的这些部分通常是无用的。因此，本发明提供了一种减少浪费和最小化由油椰焚烧所导致的环境污染的方法。
除成本低之外，油椰纤维还是全年中都容易得到的具有各种大小的纤维。
可替代的，尽管不是最优选的，可以采用例如啤酒麦芽和甘蔗浆(sugarcane pulp)或者诸如增塑剂、增韧剂或冲击改性剂之类的化学药品来取代油椰纤维，从而改善模制产品的延展性和弹性。
结合剂优选是热固树脂，例如氨基树脂、环氧树脂、烯丙基树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、硅树脂、聚酯、芳烃(polyaromatic)或呋喃。更优选地，结合剂是氨基树脂，因为这种树脂很好地与纤维混合物一起形成均质的混合物，进而形成耐热、耐压和耐化学品的模制产品。氨基树脂是热固性塑料材料，通过将带有氨基(-NH2)的化合物(例如苯胺、亚乙基脲、胍胺、三聚氰胺、磺胺、硫脲及尿素等)与甲醛反应，产生所述热固性塑料材料。
优选地，结合剂包含三聚氰胺，赋予模制产品以延展性、耐热性和防水性。包含三聚氰胺的结合剂的例子包括三聚氰胺甲醛和三聚氰胺尿素甲醛。使用三聚氰胺尿素甲醛形成的模制产品具有几乎可以忽略不计的甲醛量，因为在模制过程中，几乎全部氨基树脂中的甲醛蒸发掉，在模制产品中剩余的甲醛量可忽略不计。因此，从这种模制产品散发的甲醛是最少的，且将因此不会构成健康威胁。
添加剂可以包括大约0.1至0.4wt％的硬化剂(例如氯化铵)以加速结合剂的固化过程、大约6至18wt％的流动性促进剂(例如木薯淀粉)以增加可模制合成物的流动性、和大约0.2至0.9wt％的脱模剂(优选为大豆卵磷脂)以便于从模具中取出模制产品。
大豆卵磷脂是一种优选的脱模剂，因为它是植物性的、可重复使用的、生物可降解的、不包含任何有毒添加剂的、并且在模制期间不会释放任何有毒气。
表1A、1B和1C示出可模制合成物的实例，依据本发明的一个实施例所述可模制合成物可被用于形成台架。
表1A
(所有数量以wt％为单位)
     例1      例2      例3      例4
植物纤维      53.2      44.1      46.2      49.9
木薯淀粉      8.7      8.6      9.5      8.2
三聚氰胺尿素甲醛      34.8      44.7      41.6      39.0
氯化铵      0.7      0.9      0.8      0.8
大豆提取物      0.9      1.7      1.9      2.1
冲击改性剂      1.7      0.0      0.0      0.0
表1B
(所有数量以wt％为单位)
     例5      例6      例7
植物纤维      50.0      51.7      52.0
木薯淀粉      8.6      8.9      9.3
三聚氰胺尿素甲醛      38.5      37.7      37.1
氯化铵      0.8      0.8      0.7
大豆提取物      2.1      0.9      0.9
冲击改性剂      0.0      0.0      0.0
表1C
(所有数量以wt％为单位)
     例8      例9
植物纤维     农业和/或园艺废料      47.8      47.4
    油椰纤维      2.1      4.6
木薯淀粉      8.2      9.3
三聚氰胺尿素甲醛      39.0      37.1
氯化铵      0.8      0.7
大豆提取物      2.1      0.9
冲击改性剂      0.0      0.0
表2示出可模制合成物的实例，依据本发明的一个实施例所述可模制合成物可被用于形成托盘。
表2
(所有数量以wt％为单位)
     例10
植物纤维      64.1
木薯淀粉      11.4
三聚氰胺尿素甲醛      22.9
氯化铵      0.5
大豆提取物      1.1
冲击改性剂      0.0
表3示出可模制合成物的例，所述可模制合成物依据本发明的一个实施例可被用于形成花盆。
表3
(所有数量以wt％为单位)
     例11      例12
植物纤维      68.0      70.2
木薯淀粉      12.2      12.5
三聚氰胺尿素甲醛      18.2      15.7
氯化铵      0.4      0.3
大豆提取物      1.2      1.3
冲击改性剂      0.0      0.0
图1是示出依据本发明一实施例制备可模制合成物的方法10的流程图。可模制合成物包括大约40至60重量百分比(wt％)的纤维混合物、大约15至45wt％的三聚氰胺尿素甲醛、大约0.1至0.4wt％的氯化铵、大约6至18wt％的木薯淀粉和大约0.2至0.9wt％的大豆卵磷脂。
方法10由使用增加重量(gain-in-weight)原理或在真空下对可模制合成物中各个部分单独称重的步骤12开始。
接下来，步骤14中，在混合器中混合可模制合成物的多种组分，持续大约300至600秒，以形成均匀且经良好涂覆的可模制合成物。
首先，在添加木薯淀粉之前，将纤维混合物添加到混合器中并调和大约10秒钟。将木薯淀粉和纤维混合物混合大约20秒(s)。此后，将大豆提取物、三聚氰胺尿素甲醛、然后是氯化铵添加到混合器中并再混合大约300秒(s)，以实现可模制合成物的均质。
可通过气动推动装置或容量螺旋加料器(volumetric screw feeder)将例如三聚氰胺尿素甲醛和氯化铵等液体组分送入到混合器中。
在优选实施例中，液体组分被喷入混合器中(步骤16)，以均匀地包覆纤维混合物中的纤维。将液体组分喷入混合器中(步骤16)确保了液体组分在可模制合成物中更均质分布。可以使用气动隔膜泵或喷雾嘴将液体组分喷入混合器内(步骤16)。
在可模制合成物包括多于一种的液体组分时，可将液体组分在第二混合器中混合大约200s(步骤18)，以在喷入混合器(步骤16)之前形成液体混合物。液体组分的混合(步骤18)可与可模制合成物中的各组分的混合(步骤12)同时发生。
优选使用带有双转子轴和交叠桨片的混合器，以减少达到可模制合成物的均质性所需的混合时间，并在混合器中生成液化带。生成液化带减少了混合期间的摩擦，从而减少发热，以防止可模制合成物过早固化。
尽管混合器可以以每分钟大约10至200转(rpm)的转子速度工作，但优选的是以每分钟大约29转(rpm)的转子速度操作混合器，以最小化作用在可模制合成物上的剪切力以及发热。高剪切力将引起纤维断裂。
混合物可以配置有至少大约600mm高且至少大约600mm宽的侧门，以允许残余物最小化地有效排出可模制合成物。配置大的侧门还允许快速检查、快速清洁和良好进出。
可模制合成物的含水量优选小于20％，更优选地在大约4至15％之间。较高含水量将引起可模制合成物的粘度不足以分散来自混合器的剪切力以均匀包覆纤维。
图2是示出依据本发明一个实施例的制备纤维混合物的方法50的流程图。方法50开始时，大量木头废料、农业或园艺废料容纳在第一研磨机内，在此上述废料被研磨成废料片(步骤52)，各废料片的长度在大约10至80mm之间，而宽度在大约2至20mm之间。
首先使用具有多个直径大约80mm的孔口的第一线网过筛所述废料片(步骤54)，然后将其传送到第二研磨机以研磨为纤维(步骤56)。然后，可以使用具有多个直径大约50mm的孔口的第二线网过筛所述纤维(步骤58)，各个所述纤维的长度在大约5至50mm之间，且宽度在大约2至10mm之间。
使用金属探测器，筛掉含金属片的纤维(步骤60)。在金属片连同油椰纤维一起送入第三研磨机之前，从纤维中去除所述金属片。然后，得到的纤维被研磨为至多大约50mm长和至多大约2mm厚的纤维(步骤62)。此后，可使用多个直径大约20mm的孔口的第三线网，过筛纤维混合物(步骤64)。
尽管可以使用单个研磨机制备具有理想纤维尺寸的纤维混合物，但是优选三个分离研磨机，以最小化材料处理和刀具对齐，还防止了研磨机堵塞。作为过筛的替代方案，可以手工去除外部材料、大颗粒和大纤维。
然后，将纤维混合物干燥至含水量小于大约15％(步骤66)。可将纤维混合物在干燥场所的水泥地面上摊开，干燥大约1到2周。可以使用聚光灯、干燥空气吹风机、太阳的紫外线(UV)光或具有加热系统的旋转干燥机来干燥纤维混合物。有时候，为了得到均匀干燥，可以重新分布纤维混合物。为了在运输或料仓存储之前确定是否达到理想的纤维尺寸、含水量和成分，可以分析纤维混合物的随机样本。
可以使用螺旋输送机将纤维混合物输送到制造工厂周边。使用气动(aeromechanical)传送机，可将纤维混合物从螺旋输送机输送到存储料仓。
在图3和4中示出依据本发明一个实施例的用于由可模制合成物制造模制产品的压力机。
图3示出依据本发明一个实施例的形成模制产品的压力机100。压力机100包括框架102，所述框架102具有第一台板104和连接到第二台板108的柱塞106。限定型腔111的第一或阴模部件110被设置在第一台板104上，而限定凸模113的第二或阳模部件112被连接到第二台板108。柱塞106将凸模113移向和移离型腔111。第二模具部分112可被配置有一个或许多引导销114，所述引导销114与第一模具部分110中的互补细长凹槽115配合，以在柱塞106工作时使凸模113与型腔111对齐。
压力机100可以是机械压力机、气动压力机或液动压力机。优选的是使用液动压力机，因为液动压力机提供较大的控制灵活性，也就是说，可以相应调整施加的作用力、方向、速度、压力暂停的持续时间等等。
为了形成模制产品，首先在型腔111加载可模制合成物116至型腔111的容量的至多大约90％。型腔111填塞的程度取决于模制产品的压缩比，也就是，模制产品的湿重与干重的比率。模制产品的湿重是用于形成模制产品的可模制合成物的重量，而模制产品的干重是固化后模制产品的重量。压缩比优选在大约4∶1至14∶1之间。横向大约1％而纵向大约1.5％的收缩比是优选的。
分别使用第一热油加热系统130和第二热油加热系统132使第一模具部分110和第二模具部分112保持在大约110至180℃的温度。使用热控制器(未示出)调整第一模具部分110和第二模具部分112的温度。优选使第一模具部分110保持比第二模具部分112温度高大约20℃，以补偿将可模制合成物116装入型腔111时的热损耗，进而防止第一模具部分110和第二模具部分112由于第一模具部分110和第二模具部分112的热膨胀而导致卡住。
凸模113以每秒大约80毫米(mm/s)的速度移向型腔111，直到凸模113刚好在接触可模制合成物116之前。然后将速度减小到大约0.5至3mm/s，以防止突然冲击可模制合成物116，这样的突然冲击是不利的，因为会引起凸模113和可模制合成物116中的应力。可以使用限速开关(未示出)减小凸模113接近型腔111的速度。
优选地，使可模制合成物116装入型腔111的时间和凸模113接触可模制合成物116的时间之间的周期最小化，以确保可模制合成物116均匀固化。
因为凸模113逐渐接触可模制合成物116，在可模制合成物116施加的填塞压力大约为435至870的每平方英寸压力(psi)，且在模制过程中保持该压力。填塞压力被定义为压力机吨位除以型腔111的表面积和型腔111中可模制合成物116的体积。
当在第一模具部分110和第二模具部分112之间剩余有大约0.1至0.5mm的预定间隙时，凸模113向型腔111的移动停止。第二模具部分112被保持在这个位置大约20至60s，以允许可模制合成物116充分固化。
来自第一模具部分110和第二模具部分112的热量使可模制合成物116中的湿气蒸发，导致可模制合成物116膨胀。施加到可模制合成物116的压力及可模制合成物116的膨胀使可模制合成物116填塞在型腔111内第一模具部分110和第二模具部分112之间的空隙。水气形式的湿气通过第一模具部分110和第二模具部分112之间的预定间隙释放。
因为可模制合成物116的温度增加，可模制合成物116内的结合剂开始固化，从而增大了可模制合成物116的粘性。
图4示出依据本发明一个实施例的在模制产品形成期间第一模具部分110和第二模具部分112的放大视图。第一模具部分110和第二模具部分112之间保持大约0.1至0.5mm的预定间隙C，形成排放出口118。
因为可模制合成物116的外表面层120直接从第一模具部分110和第二模具部分112接收热量，因此外表面层120具有比可模制合成物116的其余区域更高的温度，并且快速固化，形成可模制合成物116周围的外皮122。所述外皮122起到隔热作用，降低从第一模具部分110和第二模具部分112至可模制合成物116的热传递。
因为可模制合成物116膨胀，排放出口118被闭塞，阻止了水气释放。因此，可模制合成物116内的压力因可模制合成物116内的水分蒸发但不能溢出而增加。俘获的水气在可模制合成物116内形成大量气囊124，加速了可模制合成物116内多孔结构126的形成。
还阻止了因可模制合成物116的水气溢出造成的热损耗，从而导致可模制合成物116的温度增加。随着可模制合成物116内温度增加，气囊124的尺寸增加。
若第一模具部分110和第二模具部分112被保持在90℃以下的温度，蒸发的水分减少且几乎没有气囊形成。因此，产生具有较高密度的模制产品。反之，若第一模具部分110和第二模具部分112的温度较高，将导致形成较低密度模制产品。
第一模具部分110和第二模具部分112的温度较高还减少了模制产品的生产时间。然而，大于大约180℃的温度是不可取的，因为高温将点燃可模制合成物116中的纤维，并且蒸发可模制合成物116内太多的水分，导致形成的模制产品太干。
因此，第一模具部分110和第二模具部分112的温度优选被保持在大约110至180℃之间。试验表明，当第一模具部分110和第二模具部分112的温度在这样范围内时，可模制合成物116的温度在大约100至160℃之间。通过控制热量在可模制合成物116内的分布，可以控制可模制合成物116内的水分蒸发，确保在多孔结构126内更均匀分布气囊124，以形成具有均匀密度的模制产品。
若可模制合成物116内的压力超过外部压力，对排放出口118的堵塞裂开，允许过量的可模制合成物116、来自可模制合成物116的水气和来自结合剂固化的气通过排放出口118溢出，降低了可模制合成物116内的压力。
计算间隙C，以允许模制过程中释放水气，同时保持足够压力以填塞型腔111内第一模具部分110和第二模具部分112之间的空间。通过调整第一模具部分110和第二模具部分112的间隙C，可以控制排放出口118的大小、可模制合成物116内的压力和温度及溢出的可模制合成物116的体积。
例如，较大的间隙C允许更多水气和可模制合成物溢出，导致压力增大较低、气膨胀减少并且形成的模制产品具有较高密度。反之，较小的间隙C限制水气的释放，导致气膨胀和产生具有较低密度的模制产品。
然而，太大的间隙C是不理想的，因为这样的可模制合成物116将不能闭塞排放出口118。因此，将没有压力增大，进而可模制合成物将不会填塞模制腔111内第一模具部分110和第二模具部分112之间的空间。如此将不能形成理想形状的模制产品。
间隙C的大小还取决于可模制合成物116中的含水量。若可模制合成物116包含减少水分，优选使用较小间隙C；若可模制合成物116包含更多水分，优选使用较大间隙C，以便散发更多的水气。
在可模制合成物116基本上被固化，优选固化大约90％时，形成模制产品。模制产品的含水量优选在大约2至5％之间。然后，移动柱塞106将间隙C增加到大约10mm，以释放在模制过程中排出的所有不需要的气。
如果在可模制合成物116基本上被固化之前增加间隙C，则从可模制合成物116去除的水分是不够的，模制产品将是柔软的，并将易于粘着到型腔111和凸模113上。然后，分离凸模113和型腔111将会扭曲外表面层120并破坏多孔结构126。因此，为了承受加工和处理期间的应力和变形，从可模制合成物116去除水分对于获得足够强度的模制产品是至关重要的。
在释放不需要的水气之后，可将间隙C减小至大约0.05至0.3mm，并保持大约15至60秒，将模制产品压缩到理想厚度且熨平模制产品的表面，以得到良好表面光洁度。水分的进一步蒸发将导致形成稳定的模制产品。
此后，移动柱塞106，将凸模113拉离型腔111，并且取出模制产品，以进行后续处理。使用拾放机构，可以从型腔111中移出模制产品。
型腔111优选配置有在将间隙C增加到大约10mm时将模制产品从型腔111升高的脱模机构，以释放不想要的气，还有助于从型腔111中取出模制产品。
图5A和5B示出根据本发明实施例的脱模机构134的横截面图。图5A是脱模机构134静止时的示图，而图5B是脱模机构134工作时的示图。
首先参考图5A，脱模机构134被容纳在型腔111内且被定位在模制产品136下方。脱模机构134包括通过轴杆142连接到基座140的头部138和围绕轴杆142的弹簧144。在静止时，弹簧144处于未压缩状态。
在这个实施例中，脱模机构134由气动系统(未示出)操作。轴杆142可配置有O形环146，以防止气动系统的空气损耗。在可替换实施例中，脱模机构134可以由液动系统操作。
在增加间隙C时或将要从型腔111取出模制产品136时，启动气动系统以对基座140施加作用力，在如图5B所示的方向X上驱动脱模机构134，并且在此过程中压缩弹簧144。因此，从型腔111升高模制产品136。
通过释放气动系统，将脱模机构134返回图5A中所示的静止位置。相应地，弹簧144从其压缩状态被释放。弹簧144展开，从而在基座140上施加作用力，在与方向X的相反方向上驱动脱模机构134，直到达到静止位置。
使用同一限速开关操作气动或液动系统，以降低凸模113接近型腔111的速度。
再次参考图4，因为结合剂和纤维混合物可能因为吸收太多热量而被点燃，因此可模制合成物116不应在型腔111长期停留。如果可模制合成物116在型腔111长期停留，则可能会因为损耗太多水分而发生破裂和变形。
型腔111的填塞程度影响模制产品的密度。如果装入型腔111中的可模制合成物116不充足，则将没有足够的可模制合成物116填塞在型腔111内第一模具部分110和第二模具部分112之间的空间，且没有足够的压力增大以形成多孔结构126。这样，若装入型腔111的可模制合成物116不充足，则会形成具有高含水量的密集模制产品。
图6是示出依据本发明另一个实施例的形成模制产品的方法150的流程图。方法150开始时，在第一模具部分的型腔装填可模制合成物(步骤152)。可装填型腔(步骤152)至型腔容量的至多大约90％。
将大约435至870psi间的填塞压力施加到可模制合成物(步骤154)，持续大约20至60s，以使可模制合成物固化。在第一模具部分和第二模具部分之间保持大约0.1至0.5mm的预定间隙(步骤156)，以允许排放过量的可模制合成物、以及在可模制合成物固化期间释放的水气和其它气。将第一模具部分和第二模具部分保持在大约110至180℃的温度下。第一模具部分优选被保持比第二模具部分温度高大约20℃，以补偿在可模制合成物填入型腔时的热损耗，并且防止由于第一模具部分和第二模具部分的膨胀而导致第一模具部分和第二模具部分卡住。
在可模制合成物基本上被固化，优选固化大约90％时，将第一模具部分和第二模具部分间的间隙增加到大约10mm(步骤158)，形成模制产品。在可模制合成物固化期间释放的水气和其它气基本上被排放时，将间隙减小到大约0.05至0.3mm之间(步骤160)，持续大约15至60s。从而，在从型腔取出模制产品(步骤162)之前，将模制产品压缩到理想厚度且熨平模制产品的表面。
表4A和4B示出依据本发明的一个实施例的可被用于形成台架的过程参数的实例。
表4A
    例1      例2      例3
    型腔的填塞体积百分比(vol％)     70      80      90
    型腔温度(℃)     125      125      125
    凸模温度(℃)     105      105      105
    填塞压力(psi)     870      870      870
    固化时间(s)     60      60      40
    固化间隙(mm)     0.8      0.6      0.5
    熨平时间(s)     60      60      60
    熨平间隙(mm)     0.5      0.3      0.1
表4B
    例4     例5      例6
    型腔的填塞体积百分比(vol％)     85     87      92
    型腔温度(℃)     125     130      130
    凸模温度(℃)     105     110      110
    填塞压力(psi)     870     870      870
    固化时间(s)     50     60      60
    固化间隙(mm)     0.4     0.2      0.5
    熨平时间(s)     60     40      60
    熨平间隙(mm)     0.1     0.05      0.2
表5A和5B示出依据本发明的一个实施例的可被用于形成花盆的过程参数的实例。
表5A
    例7     例8     例9
    型腔的填塞体积百分比(vol％)     85     87     91
    型腔温度(℃)     100     100     125
    凸模温度(℃)     80     80     105
    填塞压力(psi)     435     580     725
    固化时间(s)     30     30     30
    固化间隙(mm)     1.5     1.2     1.8
    熨平时间(s)     3.0     30     30
    熨平间隙(mm)     1.0     1.0     1.0
表5B
    例10     例11     例12
    型腔的填塞体积百分比(vol％)     65     75     60
    型腔温度(℃)     125     125     130
    凸模温度(℃)     105     105     110
    填塞压力(psi)     435     650     870
    固化时间(s)     30     60     60
    固化间隙(mm)     1.2     1.0     2.0
    熨平时间(s)     30     60     15
    熨平间隙(mm)     1.0     0.8     0.8
除了台架、托盘和花盆之外，将会理解的是，可以使用本发明模制各种产品，例如隔断板、弹药箱、扬声器板、电子设备盒、杯、盘、轿车保险杠、方向轮、面板、轿车座位、座椅盒桌面。
参考对本发明的说明和实施，本领域技术人员应理解本发明的其他实施例。说明书和权利要求中使用的术语“包括”及“包括”的多种形式并不意味着排除本发明的变型或增添。另外，具体技术用语意在清楚的描述，并不限制本发明。上述的实施例和优选特征应当被认为是示例性的，本发明由附属的权利要求书所限定。

Claims (32)

1、一种形成模制产品的方法，所述方法包括：
制备可模制合成物，所述可模制合成物包括：
大约40至60wt％的纤维混合物；和
大约15至45wt％的结合剂，
在型腔中装填可模制合成物，其中型腔的装填程度为型腔容量的至多大约90％；
将大约435至870 psi的填塞压力施加到可模制合成物；
在限定型腔的第一模具部分和第二模具部分之间保持大约0.1至0.5mm的预定间隙；以及
在可模制合成物基本上固化时，从型腔取出模制产品。
2、根据权利要求1的形成模制产品的方法，其中，施加压力的时间周期为大约20至60s。
3、根据权利要求2的形成模制产品的方法，其中，第一模具部分和第二模具部分被保持在大约110至180℃的温度下。
4、根据权利要求3的形成模制产品的方法，其中，第一模具部分被保持比第二模具部分温度高20℃。
5、根据权利要求2的形成模制产品的方法，其中，还包括：
在可模制合成物固化大约90％时，增加第一模具部分和第二模具部分之间的间隙。
6、根据权利要求5的形成模制产品的方法，其中，将间隙增加到大约10mm。
7、根据权利要求6的形成模制产品的方法，其中，还包括：
将模制产品压缩到理想厚度。
8、根据权利要求7的形成模制产品的方法，其中，还包括：
熨平模制产品的表面。
9、根据权利要求8的形成模制产品的方法，其中，将模制产品压缩到理想厚度以及熨平模制产品的表面的步骤还包括：将间隙减小到大约0.05至0.3mm之间。
10、根据权利要求9的形成模制产品的方法，其中，减小间隙持续大约15至60s。
11、根据权利要求1的形成模制产品的方法，其中，可模制合成物的含水量小于大约20％。
12、根据权利要求11的形成模制产品的方法，其中，可模制合成物的含水量在大约4至15％之间。
13、根据权利要求11的形成模制产品的方法，其中，纤维混合物的含水量小于大约15％。
14、根据权利要求12的形成模制产品的方法，其中，可模制合成物还包括不超过大约40wt％的添加剂。
15、根据权利要求4的形成模制产品的方法，其中，添加剂是硬化剂、流动促进剂和脱膜剂组成的组中的一种或多种。
16、根据权利要求4的形成模制产品的方法，其中，纤维混合物包括多个纤维，并且所述多个纤维中每一个纤维具有至多大约50mm的长度。
17、根据权利要求16的形成模制产品的方法，其中，所述多个纤维中每一个纤维具有至多大约2mm的厚度。
18、根据权利要求17的形成模制产品的方法，其中，所述多个纤维中每一个纤维具有在大约2∶1至25∶1之间的长度厚度比率。
19、根据权利要求1的形成模制产品的方法，其中，纤维混合物还包括大约5至30wt％的油椰纤维。
20、根据权利要求1的形成模制产品的方法，其中，纤维混合物还包括由油椰纤维、啤酒麦芽、甘蔗浆、增塑剂、增韧剂或冲击改性剂组成的组中的一种。
21、根据权利要求1的形成模制产品的方法，其中，结合剂是热固树脂。
22、根据权利要求21的形成模制产品的方法，其中，结合剂是氨基树脂。
23、根据权利要求21的形成模制产品的方法，其中，结合剂还包括三聚氰胺。
24、根据权利要求23的形成模制产品的方法，其中，结合剂是由三聚氰胺甲醛和三聚氰胺尿素甲醛组成的组中的一种。
25、根据权利要求1的形成模制产品的方法，其中，制备可模制合成物包括：
对可模制合成物的各个组分单独地称重；以及
在混合器中混合可模制合成物的各个组分，以形成大致上均质且包覆良好的可模制合成物。
26、根据权利要求25的形成模制产品的方法，其中，制备可模制合成物还包括：
在第二混合器中混合可模制合成物中的各个液体组分，以形成液体混合物。
27、根据权利要求26的形成模制产品的方法，其中，制备可模制合成物还包括：
将液体混合物喷入混合器中。
28、根据权利要求27的形成模制产品的方法，其中，混合器以大约29rpm的转子速度工作。
29、一种形成模制产品的方法，所述方法包括：
在模具腔体中装填可模制合成物，所述可模制合成物包括大约40至60wt％的纤维混合物和大约15至45wt％的结合剂，其中，将所述腔体装填至多大约90％的腔体容量；
启动所述模具，将大约435至870psi的填塞压力施加到模具内的可模制合成物；
提供一湿气排放出口，该湿气排放出口响应于可模制合成物中的压力，并被设定为对湿气含量及合成物中的压力提供预定的控制，从而产生具有预定密度和强度的模制产品；以及
在可模制合成物基本上固化时，从型腔取出模制产品。
30、根据权利要求29的方法，其中，通过保持邻近可模制合成物的模具各部分之间的间隙提供排放出口。
31、根据权利要求29的方法，其中，排放出口由模具中的可模制合成物暂时堵塞，以在预定时间内暂时阻止湿气的释放。
32、根据权利要求29的方法，其中，控制湿气含量，以在可模制合成物中产生气泡，从而制造出具有预定密度的模制产品。
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