用于层压柔性材料的挤压成形设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种用于层压柔性材料的挤压成形设备，包括：具有导热性的成形模，其具有用于容纳柔性材料层并确定所要形成的产品的三维形状的凹部；具有弹性和耐热性的压力件，其配置成：可覆盖在成形模上以形成围住材料层的气密封室；真空压力机，其耦合到气密封室，用于通过真空抽吸作用使压力件的覆盖面趋向符合凹部的形状变形以挤压材料层；加热装置，其热耦合到成形模，用于加热成形模；冷却装置，其热耦合到成形模，用于冷却成形模；控制系统，用于控制真空压力机、加热装置和冷却装置的运作。通过真空抽吸作用，使压力件的覆盖面趋向符合凹部的形状变形以挤压材料层，同时加热，可使材料层形成为以成形模为底版的三维形状。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料成形，具体涉及一种用于将织物、皮革等柔性复合材料层压(laminating)成半刚性的三维形状的挤压成形设备。
技术介绍
当对包含柔性材料的层(laminate)成形加工时，理想的叠层应该只由基本材料构成，而不带额外的加强筋和骨架，这些加强筋和骨架常用在现有的制造工艺中，以在减小层的厚度的同时保持其所希望的形状。以成形由皮革和织物制成的鞋为例，在制鞋工业中，利用通常很厚的热熔材料，将鞋的最外层皮革层压到里层。这些热熔材料包含在聚合物基体中的织网格，这些网格提供基本形状骨架。这种工艺下，由气动压力机在单一压力轴线上将层挤压在一起。这种方法存在几个缺陷：1)施加到层的力是仅沿着单一轴线施加的，对于所有表面都垂直于压力轴线的层来说，这种方式是可行的，但是，如果有任何表面平行于压力轴线，那么这些表面将不能受到足够使其结合在一起的压力。2)为保持整个工具表面的劲度，这种方法所用的压力工具需要很大，这导致压力工具具有很大的热质量从而需要相当长的时间去加热和冷却。这又导致加热和冷却分别需要单独的工具，成形对象需在加热工具中挤压，然后从加热工具移出再转移到冷却工具，转移期间即便短暂，成形对象没有约束，会使其在经历不均匀冷却时产生翘曲。本专利技术所要描述的挤压成形设备有赖于类似胶合板成形的原理。在成形胶合板时，板的多个层(layer)利用胶水层压在一起。为了控制平的胶合板的形状，必须使用蒸汽或加热软化胶水层以使得当对胶合板施加成形的力时，允许板的各个层能够彼此相对滑动。一旦达到了所希望的胶合板形状，胶合板必须保持固定，由冷却下来的胶水层将各个层结合在它们新的位置。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术中的问题，提供一种用于层压柔性材料的挤压成形设备和方法。本专利技术采用以下技术方案：一种用于层压柔性材料的挤压成形设备，包括：具有导热性的成形模，其具有用于容纳柔性材料层并确定所要形成的产品的三维形状的凹部；具有弹性和耐热性的压力件，其配置成：可覆盖在所述成形模上以形成围住所述材料层的气密封室；真空压力机，其耦合到所述气密封室，用于通过真空抽吸作用使所述压力件的覆盖面趋向符合所述凹部的形状变形以挤压所述材料层；加热装置，其热耦合到所述成形模，用于加热所述成形模；冷却装置，其热耦合到所述成形模，用于冷却所述成形模；-->控制系统，用于控制所述真空压力机、所述加热装置和所述冷却装置的运作。优选地，所述压力件为耐高温的硅弹性体。优选地，所述加热装置包括感应加热装置，所述成形模至少部分包括感应材料。优选地，所述成形模包括感应/导热部分和非感应/导热部分，所述感应/导热部分和所述非感应/导热部分的分布有赖于所述柔性材料的成形要求而选取。优选地，所述成形模包括低感应/导热部分和高感应/导热应部分，所述低感应/导热部分和所述高感应/导热应部分的分布有赖于所述柔性材料的成形要求而选取。优选地，所述加热装置包括加热板，所述加热板在加热时接触所述成形模的底部并向所述成形模传导热量。优选地，所述加热板具有与所述成形模的底部表面相匹配的表面形状。优选地，所述冷却装置包括冷却板，所述冷却板在冷却时接触所述成形模的底部并从所述成形模吸收热量。优选地，所述冷却板具有与所述成形模的底部表面相匹配的表面形状。优选地，所述冷却板内部具有连接外部回路的流体输送管路，通过向所述流体输送管路输送冷的流体来冷却所述冷却板。优选地，所述控制系统为PLC闭环控制系统，所述PLC闭环控制系统包括控制模块、温度检测装置和真空压力测量装置，所述温度检测装置和所述真空压力测量装置分别检测所述成形模的温度和所述真空压力机施与的真空压力，并反馈给所述控制模块，所述控制模块根据检测结果输出控制信号，至少相应调整所述加热装置/所述冷却装置、所述真空压力机装置的运作。一种层压柔性材料的挤压成形方法，其特征在于，包括以下步骤：a.将柔性材料层装入具有导热性的成形模的凹部中；b.将具有弹性和耐热性的压力件覆盖在所述成形模上以形成围住所述材料层的气密封室；c.通过真空抽吸作用使所述压力件的覆盖面趋向符合所述凹部的形状变形以挤压所述材料层，同时加热所述成形模，直到形成所希望的材料层三维形状；d.在保持所述压力件形变的状态下冷却所述成形模。优选地，所述压力件为耐高温的硅弹性体。优选地，所述成形模至少部分包括感应材料，所述步骤c中，所述加热采用感应加热。优选地，所述成形模包括感应/导热部分和非感应/导热部分，所述感应/导热部分和所述非感应/导热部分的分布有赖于所述柔性材料的成形要求而选取。优选地，所述成形模包括低感应/导热部分和高感应/导热应部分，所述低感应/导热部分和所述高感应/导热应部分的分布有赖于所述柔性材料的成形要求而选取。优选地，所述步骤c中，用加热板接触所述成形模的底部并向所述成形模传导热量。优选地，所述步骤d中，用冷却板接触所述成形模的底部并从所述成形模吸收热量。优选地，所述步骤c、d中采用PLC闭环控制，包括：检测所述成形模的温度和其内-->部的真空压力，并反馈给控制模块，控制模块根据检测结果至少相应调控加热、冷却和真空压力。本专利技术的有益效果是：依据本专利技术，可在具有导热性的成形模的凹部装入待成形的柔性材料层，具有弹性和耐热性的压力件覆盖在所述成形模上以形成围住所述材料层的气密封室，通过真空抽吸作用，使所述压力件的覆盖面趋向符合所述凹部的形状变形以挤压所述材料层，同时加热所述成形模，以便使所述材料层形成为以所述成形模为底版的三维形状，通过使所述成形模冷却，完成所述材料层的成形。本专利技术中，所述压力件可以采用各种弹性材料，最为有效的是，所述压力件能够反复耐高温，且因具有高弹性而能与所述材料层和所述成形模的轮廓相符合，从而能作用于平的层状柔性材料，并靠由真空压力力产生的气压将所述材料层挤压成所述成形模所限定的形状。依靠真空抽吸和由所述成形模提供的凹部，所述压力件符合于所述成形模的变形而产生的压力是对所述材料层的表面全面施加的，这些力足以使所述材料层的各个层结合在一起，因此，所述压力件作为压力工具只需是较小的，所述压力件具有很小的热质量，只需要很短时间去加热和冷却。加工过程中，加热和冷却均在所述成形模中完成，所述材料层不需要从加热装置中移除再转移到冷却装置，成形对象始终受到所述成形模的约束，从而避免产生翘曲。附图说明图1为本专利技术用于层压柔性材料的挤压成形设备一个实施例的前左侧视图；图2为本专利技术用于层压柔性材料的挤压成形设备一个实施例的前右侧视图；图3为本专利技术用于层压柔性材料的挤压成形设备一个实施例的结构分解示意图；图4为本专利技术用于层压柔性材料的挤压成形设备一个实施例的后左侧视图；图5为本专利技术用于层压柔性材料的挤压成形设备一个实施例的后左侧透视图；图6为本专利技术用于层压柔性材料的挤压成形设备一个实施例的前左侧透视图；图7为本专利技术用于层压柔性材料的挤压成形设备另一个实施例的结构示意图；图8为本专利技术用于层压柔性材料的挤压成形设备又一个实施例的结构示意图；图9为本专利技术层压柔性材料的挤压成形方法一个实施例的流程图。具体实施方式本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。请参考图1至图8，本专利技术的挤压成形设备包括如下主要部分：压力件1、成形模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，包括：具有导热性的成形模，其包含用于容纳柔性材料层并确定所要形成的产品的三维形状的凹部；具有弹性和耐热性的压力件，其配置成：可覆盖在所述成形模上以形成围住所述材料层的气密封室；真空压力机，其耦合到所述气密封室，用于通过真空抽吸作用使所述压力件的覆盖面趋向符合所述凹部的形状变形以挤压所述材料层；加热装置，其热耦合到所述成形模，用于加热所述成形模；冷却装置，其热耦合到所述成形模，用于冷却所述成形模；控制系统，用于控制所述真空压力机、所述加热装置和所述冷却装置的运作。

【技术特征摘要】
1.一种用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，包括：具有导热性的成形模，其包含用于容纳柔性材料层并确定所要形成的产品的三维形状的凹部；具有弹性和耐热性的压力件，其配置成：可覆盖在所述成形模上以形成围住所述材料层的气密封室；真空压力机，其耦合到所述气密封室，用于通过真空抽吸作用使所述压力件的覆盖面趋向符合所述凹部的形状变形以挤压所述材料层；加热装置，其热耦合到所述成形模，用于加热所述成形模；冷却装置，其热耦合到所述成形模，用于冷却所述成形模；控制系统，用于控制所述真空压力机、所述加热装置和所述冷却装置的运作。2.根据权利要求1所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述成形模安装在一工作台上，所述压力件的一端可枢转地连接在所述工作台上并可转动至覆盖所述凹部。3.根据权利要求1所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，多个所述成型模安装在一个转动装置上，所述压力件与所述转动装置分离，所述转动装置可带动多个所述成型模中每一个至所述压力件的操作工位。4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述压力件为耐高温的硅弹性体。5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述加热装置包括感应加热装置，所述成形模至少部分包括感应材料。6.根据权利要求5所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述感应加热装置安装在所述成形模的下方。7.根据权利要求5所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述感应加热装置与所述成形模分别安装在不同的工作台上，且所述不同的工作台中至少一者可受驱动而靠近或远离另一工作台，以使所述感应加热装置与所述成形模热耦合或停止热耦合。8.根据权利要求5所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述感应加热装置包括感应线圈和向所述感应线圈供能的工作头。9.根据权利要求5所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述工作头包括连接到所述感应线圈的感应发电机，所述感应发电机与所述控制系统连接。10.根据权利要求5所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述感应材料为黑金属。11.根据权利要求5所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述成形模包括感应/导热部分和非感应/导热部分，所述感应/导热部分和所述非感应/导热部分的分布有赖于所述柔性材料的成形要求而选取。12.根据权利要求11所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述感应/导热部分为铸铁，和/或所述非感应/导热部分为酚醛聚合物。13.根据权利要求5所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述成形模包括低感应/导热部分和高感应/导热应部分，所述低感应/导热部分和所述高感应/导热应部分的分布有赖于所述柔性材料的成形要求而选取。14.根据权利要求13所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述低感应/导热部分为铝，和/或所述高感应/导热应部分为磁性钢。15.根据权利要求1至3中任一项所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述加热装置包括加热板，所述加热板在加热时接触所述成形模的底部并向所述成形模传导热量。16.根据权利要求15所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述加热板具有与所述成形模的底部表面相匹配的表面形状。17.根据权利要求15所述的用于层压柔性材料的挤压成形设备，其特征在于，所述加热板内部具有连接外部电源的热电阻，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫毕博，
申请(专利权)人：大卫毕博，
类型：发明
国别省市：US[美国]