用于制造颗粒泡沫部件的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，其中泡沫颗粒在模具(3)中加热，使得它们焊接在一起以形成颗粒泡沫部件。通过电磁RF辐射将热量导向至泡沫颗粒。泡沫颗粒由聚氨酯(PU)、聚乳酸(PLA)、聚乙烯嵌段酰胺(PEBA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。

Method and apparatus for manufacturing granular foam components

The present invention relates to a method for manufacturing granular foam components in which foam particles are heated in a mold (3) such that they are welded together to form granular foam components. Heat is directed to foam particles by electromagnetic RF radiation. Foam particles are made of polyurethane (PU), polylactic acid (PLA), polyethylene block amide (PEBA) or polyethylene terephthalate (PET).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造颗粒泡沫部件的方法和设备
本专利技术涉及一种用于制造颗粒泡沫部件的方法和设备。
技术介绍
WO2013/05081A1和/或US2014/0243442A1公开了一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，其中通过电磁波加热泡沫颗粒和介电传导液的混合物，将泡沫颗粒熔合为颗粒泡沫部件。使用无线电波或微波作为电磁波。泡沫颗粒的材料由聚丙烯(PP)制成。US3,060,513描述了一种用于烧结湿的热塑性泡沫颗粒的方法。将颗粒介电加热并在模具中同时进行压缩。以约2至1000MHz的频率施加电磁波。US3,242,238中描述了类似的方法，其中泡沫颗粒用水溶液润湿并暴露于频率为约5至100MHz的电磁场。GB1,403,326描述了一种用于焊接发泡性聚苯乙烯泡沫颗粒的方法，其中颗粒用水溶液润湿并暴露于5至2000MHz的电磁场。WO01/64414A1公开了另一种方法，其中用液体介质润湿的聚烯烃的聚合物颗粒用电磁波，特别是微波加热。通过控制内部压力来控制模具中的温度。在上述方法中，用电磁波处理润湿的泡沫颗粒，电磁能被液体吸收并转移到颗粒中。US5,128,073制备了涂覆有高频能量吸收材料的热塑性颗粒。这些颗粒可以用电磁波加热，其中涂层释放电磁能并将其释放到泡沫颗粒上。使用40MHz至2450MHz范围的电磁波来焊接泡沫颗粒。US2009/0,243,158A1公开了一种方法，其中在加入水的情况下，通过微波焊接泡沫颗粒，其中水通过微波加热并且热量被传递到泡沫颗粒。温度通过调节模具中蒸汽的压力来控制。虽然这些方法已经为人所知达数十年，但它们无法在实践中使用。这有很多不同的原因。该方法的主要问题是从含水溶液到泡沫颗粒的热传递，因为热传递并不总是均匀的。这阻碍了颗粒泡沫部件的均匀焊接。另外，通常需要大量的水分来吸收足够的电磁波，使得成品颗粒泡沫部件通常含有过多的残余水分，这损害了颗粒泡沫部件的质量。因此，在实践中，泡沫颗粒几乎仅使用饱和的干蒸汽进行焊接，例如由WO2014/128214A1所已知的。与使用蒸汽焊接相比，尽管电磁波焊接由于其原理具有相当大的优势，电磁波焊接在实践中从未能够使用。利用电磁波，能量可以更准确地传输，因而不需要加热辅助体。当使用蒸汽时，必须首先在蒸汽发生器中产生蒸汽，然后必须通过管道将蒸汽送入工具。所有这些部件必须加热到足够高的温度，以使蒸汽不会在其中冷凝。这会导致相当大的热量损失。此外，用于产生蒸汽的设备和蒸汽管线占据了用于制备颗粒泡沫部件的设备的大部分空间。如果不需要蒸汽来焊接泡沫颗粒，则可以使整个设备更紧凑。DE19921742A1涉及一种使用电磁波用于发泡塑料的方法。可以将导电颗粒，尤其是石墨添加至聚合物材料中。DE2122482A是另一种使用电磁波用于发泡聚合物的种方法。此处使用聚氨酯作为聚合物材料。可以通过微波和/或RF辐射将高频电能供应至聚合物材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于制造颗粒泡沫部件的方法和设备，利用该方法和设备可以高效且可靠地焊接发泡性热塑性泡沫颗粒。根据本专利技术的目的通过独立权利要求的主题实现。在以下描述中示出了有利的实施方式。在制造颗粒泡沫部件的独创性方法中，泡沫颗粒在模具中加热，使它们焊接到颗粒泡沫部件上。通过电磁RF辐射将热量提供至泡沫颗粒。泡沫颗粒由聚氨酯(PU)，聚乳酸(PLA)，聚乙烯嵌段酰胺(PEBA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。泡沫颗粒主要由聚氨酯、聚乳酸(PLA)、聚乙烯嵌段酰胺(PEBA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯或这些材料的混合物组成。优选地，90重量％的泡沫颗粒由这些材料中的一种或其混合物组成。本专利技术的专利技术人已经发现这些材料较好地吸收RF电磁辐射，因此与常规方法不同，不需要介电传热介质。由于电磁RF辐射直接被泡沫颗粒吸收并转化为热量，因此实现了具有针对性且均匀的热输入。将泡沫颗粒均匀加热，以便在颗粒泡沫部件中实现均匀的焊接。在本专利技术的情况下，泡沫颗粒主要通过直接吸收RF辐射来加热。这意味着热量不会或仅在很小程度上通过传热介质(例如水)加热，该传热介质吸收RF辐射并将其释放到泡沫颗粒中。RF辐射的直接吸收是非常有效的，并且还允许焊接泡沫颗粒，其例如由软化温度高于200℃(通常为260℃)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的材料组成，且不可能通过利用含水传热介质来加热。此外，避免或减少了可能影响最终产品质量的这种传热剂的使用。如以下更详细说明的，可以在颗粒泡沫部件的边缘区域提供另外的设备和装置，例如传热剂，以另外加热颗粒泡沫部件的边缘区域。单个泡沫颗粒是非常好的热绝缘体，这也是为何当在模具中焊接单个泡沫颗粒时，在颗粒泡沫部件的内部和模具的内表面之间通常存在相当大的温差。温差通常仅在泡沫颗粒的最外层或两个最外层上扩展。因此，建议另外加热颗粒泡沫部件的上述边缘区域。除了由一层，两层或多层泡沫颗粒组成的该边缘区域之外，通过经由泡沫颗粒直接吸收电磁RF辐射来加热颗粒泡沫部件。电磁RF辐射优选具有至少30KHz或至少0.1MHz，特别地至少1MHz或至少2MHz，优选至少10MHz的频率。电磁RF辐射优选具有最大300MHz的频率。泡沫颗粒可以由均匀材料或均质材料组成。泡沫颗粒可以在模具中压缩。在这种情况下，压缩意味着泡沫颗粒在不受热膨胀影响的情况下被机械压缩(热膨胀由于焊接所需的加热而在模具中产生)。泡沫颗粒可以被压缩，例如，通过在压力或反压下用泡沫颗粒填充模具。压缩也可以通过压缩已经填充有泡沫颗粒的两个半模来实现。这种模具在填充时具有可压缩的半模，被称为裂缝间隙模具。优选测量模具中泡沫颗粒的温度。通过电磁RF辐射供应的热量可以作为测量温度的函数来控制。温度测量可以通过电子温度传感器以及光纤温度传感器进行。限定模腔的工具的表面可以进行回火。取决于待制备的颗粒泡沫部件的尺寸并且取决于所使用的塑料材料，可以设定不同的温度。模具优选回火至约50℃至约150℃的温度范围。在将泡沫颗粒焊接到颗粒泡沫部件之后，可以使泡沫颗粒稳定。通过将颗粒泡沫部件固定在工具中来实现稳定，由此，不打开模具并且保持模腔的形状不变。在稳定期间，热量可以均匀地分布在颗粒泡沫部件内，并且颗粒泡沫部件也可以缓慢冷却。优选地，在焊接之前，期间和/或之后，将真空施加至模具。这主要从模腔和待焊接的塑料材料中除去水分。模具优选由对所使用的电磁RF辐射基本透明的材料制成，例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯，特别是UHMWPE、聚醚酮(PEEK)和其他对RF辐射透明的材料。提供两个或更多个电容器板用于产生电磁RF辐射，其设置在另外由电绝缘材料制成的模具上。将大小至少为1kV，优选至少10kV，特别地至少20kV的高频电压施加到电容器板。模具可以在相应的电容器板之间的区域中具有不同的厚度，使得模腔由具有三维曲面的内边界表面限定。这使得可以制备具有三维曲面的颗粒泡沫部件。三维曲面的限定表面并不是平坦表面。这种模具设计对于制备各处泡沫颗粒密度基本相同的颗粒泡沫部件特别有利。模具可以具有装置，用于在限定模腔的内边界表面的区域中对模具进行回火，和/或用于将加热介质供应到邻近所述内边界表面的颗粒泡沫的区域。这意味着当制备颗粒泡沫部件时，将热量供应至颗粒泡沫部件的表面区域。已经表明，如果没有额外的热量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，其中将由聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯嵌段酰胺(PEBA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的泡沫颗粒在模具(3)中加热，使所述泡沫颗粒熔合为颗粒泡沫部件，通过电磁RF辐射将热量供应至所述泡沫颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.18 DE 102016100690.41.一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，其中将由聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯嵌段酰胺(PEBA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的泡沫颗粒在模具(3)中加热，使所述泡沫颗粒熔合为颗粒泡沫部件，通过电磁RF辐射将热量供应至所述泡沫颗粒。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RF辐射具有至少1MHz的频率和/或最大100MHz的频率。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述泡沫颗粒由均匀的材料组成。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述泡沫颗粒在所述模具(3)中压缩。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，测量所述模具(3)中的所述泡沫颗粒的温度，通过作为所测量温度的函数的电磁RF辐射对热量供应进行控制。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，对限定模腔(14)的所述模具(3)的表面进行回火。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，将真空施加至所述模具(3)，以除去其中所包含的气体和/或水分。8.一种用于制造颗粒泡沫部件的设备，包括限定模腔(14)的模具(3)，其中至少两个电容器板(15，16)邻近所述模腔设置，并连接到RF辐射源，其中RF辐射源设计为用于发射RF辐射。9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述模具(3)由对电磁RF辐射基本透明的材料形成。10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述电容器板(15，16)设计为具有平的表面。11.根据权利要求8至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述模具(3)在各个所述电容器板(15，16)之间的区域中具有不同的厚度，使得所述模腔(14)由三维曲面的内边界表面(19)限定。12.根据权利要求8至11中...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克托·罗曼诺夫，斯蒂芬·路德维格，诺伯特·鲁伯，
申请(专利权)人：库尔兹股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE