由热塑性颗粒或类似物直接成型非纺织品元件制造技术

一种创造性的固态成型方法及其相关结构，通过将单一的聚合物颗粒或团块在单一成型步骤中压制成一个独立元件，从而可利用传统的颗粒化热塑性材料成分成型出非纺织品元件。加工步骤大致包括：ａ）将一个颗粒安置在模腔中或附近；ｂ）强制颗粒进入模腔并接触模腔成型面，以使颗粒塑性变形，并导致颗粒获得模腔的形状。模腔具有用于成型预期元件所需的形状，而且模腔容积基本上与颗粒体积相等。强制成型步骤或操作优选借助于一定的能量和速度实施，以使颗粒超塑性变形而基本上充满模腔的容积。这一过程重复进行，以将特定的元件以适宜的次序成型出来，从而形成例如互联的板和铆钉，并最终产生非纺织品。通过这种创造性方法制作的元件可以具有任何不同的形状，并且可以由两个、三个或更多个元件组件成用于形成非纺织品的基本组件。这种创造性方法不再需要在形成最终制品之前首先将聚合物颗粒成型为片材或其他形式的坯料。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种组合式的聚合物加工和物品制造方法，特别是涉及一种以互连结构形成具有独特形状的聚合物元件的方法和加工过程。
技术介绍
塑料的使用已经渗透到目前所有类型的制品中了。将塑料成型为制品或以特定元件的形式结合成制品的方法被精心地研制出来，以总体上提高制品产量和所形成的塑料制品的功能特性。通常，聚合物加工用于形成某种单独的制品或元件，例如包装结构(塑料瓶)，或是形成大型制品中的单个元件(小功率传动链中的啮合件，或者用于组合成纱织品或合成织品的热塑性纤丝)。传统的众所周知的塑料成型方法包括注射成型、吹塑成型、挤出成型以及其他等等。这些成型方法中的每一种分别具有若干相关的附属处理技术，但最终均依赖于至少一个共同特点塑料必须在初始阶段转化成熔态，再经受预期的加工处理。熔态热塑性料流通常是这样产生的，即通过搅拌塑料颗粒(可能包含一些从前次成型过程的废料“重新磨碎”而获得的材料)，从而将形成的物料加热成熔化温度。这种熔化需要使用相对复杂的设备，而且工艺参数必须精确地控制，才能成功地完成加工。上述成型方法还具有一定的局限性，即它们可以加工的制品的类型受到限制。利用这些成型方法制作出的最终制品的材料参数，例如表面性质、耐化学性、电性、光学性质、熔化性质、抗拉强度、剪切强度、弹性和刚性等，取决于这些传统的塑料成型过程。这些成型过程中的一些还会产生很多废料，这些废料可以在下次加工之前回收到熔态塑料中。在要求塑料制品具有柔性、耐用、结实和容易组装时，例如制品是非纺织品时，上述这些限制就变得严重了。在这里，非纺织品指的是由互连的单个元件制成的大致柔性片材，这种片材具有纺织品的很多特性，但这些特性并非基于纤维或纤维加工方法而获得的。非纺织品的一个例子是锁子铠甲。另一种塑料成型方法是固态成型，这种方法也被壳牌发展公司(Shell Development Company)称作“超塑性成型”，被道氏化学公司(Dow Chemical Company)称作“塑料制品的无废品成型”。这种固态成型方法用于制作具有较高热变形温度的塑料制品、带整体形成表皮的膨胀或多孔分层制品、由超高分子量聚合物制成的制品以及由两种或多种材料制成的混合或多层结构。还有一种相关的方法用在金属特别是铝的成型中，用以将精确形成的铝制料块锻造成铝制品形状。虽然固态成型可以用于制作塑料制品，以基本上克服前面所述成型方法中的缺点，但固态成型本身尚没有被用于直接制作互连结构。这些塑料成型方法的另一项缺点是，要在随后的将成型制品组合成最终产品的加工步骤中对成型制品作进一步的处理。这种组装最终产品的附加处理会在劳动成本和生产速度两个方面均造成费用增多。专利技术概述这里描述的专利技术可以克服前面所述聚合物成型方法中的缺点，并且包含优选利用由传统方式生成的聚合物颗粒并且凭借固态成型方法成型为互连元件，并同时将互连元件就地成型为非纺织品。这种组合方法被称作直接成型。互连元件被直接模制成型在它们的组装位置上，以构成连续片材或其他形状的非纺织品。将元件成型为最终的组装结构，即与其他元件互联的结构，就不再需要在组装过程中对元件进一步处理了，所述组装过程可以是例如聚集很多元件，再将聚集的元件以一定次序排列，从而将元件阵列连接在一起。因此，本专利技术的方法可以使劳动成本和废品成本显著降低，并且显著提高生产效率。此外，这里使用的术语非纺织品指的是由互连的独立元件构成的大致柔性片材，片材具有纺织品的许多特性，但这些特性并非基于纤维或与纤维相关的加工过程而获得的。本专利技术的创造性固态成型方法通过将单一的聚合物颗粒或团块在单一成型步骤中压制成一个独立元件，从而可利用传统的颗粒化热塑性材料成分成型出非纺织品元件。用于形成特定非纺织品的元件可以有很大的差别，但出于举例的目的，如后文中详细描述，元件包含互连在一起的板和铆钉。加工步骤大致包括a)将一个颗粒安置在模腔中或附近；b)强制颗粒进入模腔并接触模腔成型面，以使颗粒塑性变形，并导致颗粒获得模腔的形状。模腔具有用于成型预期元件所需的形状，而且模腔容积基本上与颗粒体积相等。强制成型步骤或操作优选借助于一定的能量和速度实施，以使颗粒超塑性变形而基本上充满模腔的容积。这一过程重复进行，以将特定的元件以适宜的次序成型出来，从而形成例如互联的板和铆钉，并最终产生非纺织品。在本专利技术的一个实施例中，设有一个阵列的模腔，而且用于成型每种元件的每个模腔分别具有一个位于其一侧的颗粒容纳凹槽或容腔，该凹槽通常敞开在模腔中。凹槽的一个壁是由一个活塞或撞杆的端面构成的。活塞或撞杆可以位于后退位置上，从而暴露出凹槽，以便接收颗粒，或者，活塞可以被安置得封闭或填塞住凹槽，从而不会接收颗粒。这样，通过对活塞预先定位，只有那些与需要成型板或铆钉的模腔面对着的凹槽可以接收颗粒，从而成型出板或铆钉。模腔使成型出的元件具有理想的形状。在颗粒被安置在颗粒容纳凹槽中而且凹槽对准模腔后，活塞即被启动，以迫使颗粒进入模腔中。活塞是以足够大的力运行的，以使颗粒塑性变形并且基本上符合于模腔形状。颗粒可能需要预热到软化状态，这取决于所用颗粒的类型。颗粒的类型，特别是其化学成分，是基于最终制品的预期物理特性而决定的。如前所述，这里描述的元件可以是用于形成非纺织品的板元件或铆钉元件中的任何一种。这个加工过程可以以这样的方式重复，即第一成型元件上的一些部位用作下一成型步骤中的模腔的一部分。这个加工过程可以利用一系列(优选两个或三个，最优选四个)相互咬合的辊子而最佳实现。每个辊子的外圆柱面分别构成板件成型模腔阵列的一侧或另一侧。模腔阵列的两侧在辊子之间的咬线(彼此平行排列着的一对辊子之间的切线)处遇到一起。辊子内部包含容腔，它们分别对准辊子的外圆柱面上的模腔侧。这些容腔用于容纳颗粒以及活塞和活塞驱动装置(优选为电磁螺线管或类似物)。三个辊子中的第一和第二辊子模制成型出板件阵列，用以构成非纺织品形成所需的第一层板件。第二和第三辊子模制成型出板件阵列，用以构成第二层搭接板件，这一层板件优选搭接并以可操作的方式咬合在第一层板件上。第三和第四辊子在如此形成的第一和第二层板件上直接模制成型出穿通其中的带头铆钉阵列。这些阵列的组装可以在此时完成。也就是说，带头螺钉可以被定型，即可以在铆钉穿过各层板件的几乎同时，在铆钉的第二端上成型出头部。或者，由于非纺织品具有在成型时彼此保持在一起的自然趋势，因此非纺织品形状可以调节，并且只需在调节之后将铆钉定型。另一种替代性结构包括一种简单的板状形态，其具有第一和第二层板件，它们可以直接互连，以形成非纺织品的片材和形状。在利用后文所述的方式自动进行时，该直接成型方法可以提供出多项优点。本专利技术的创造性直接成型方法给成型为元件的聚合物成分提供了最佳加工历程。每个颗粒在其加工过程中的热降解程度可以最小化或根本没有，这是因为同传统的聚合物成型方法例如注射成型或挤出成型方法相比，本方法实施的加热程度非常低。虽然可能需要实施某种程度的加热，以将颗粒加热到软化点之上，但该温度位于其熔点之下，或者对于半结晶聚合物而言刚好位于结晶熔点之下，因此这种加热是短暂的，并且温度显著低于上述这些或其他传统成型方法中通常所需的融化或熔化温度。这样，可以认为加热不会对直接成型元件的功能特性造成负面影响。当然，在模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造非纺织品的方法，其包含以下操作： 成型第一元件；以及 成型第二元件，其以可操作的方式与上述第一元件相连。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里W奥康纳，詹姆斯S格雷斯，
申请(专利权)人：新秀丽公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]