СПОСОБ ФОРМОВКИ
MOULDING PROCESS

Настоящее изобретение относится к способу формовки и, в частности, к способу формовки для изготовления формованного продукта, имеющего наружную оболочку и внутренний сердечник.
Ранее предлагалось изготавливать жесткие пластмассовые конструкции такие, как панели, для использования в строительстве из утилизированного пластмассового материала. Как будет показано, способность использовать утилизированные пластмассовые материалы имеет множество преимуществ для окружающей среды.
Ранее предлагавшиеся способы изготовления панелей или других конструкционных элементов из утилизированного пластмассового материала включают так называемое инжекционное формование порошковых смесей (PIM), при котором используются пресс-формы открытого типа, состоящие из двух отдельных полуформ. Первоначально наружная оболочка формуется на каждой полуформе нагревом полуформ, с последующим напылением на них порошкообразного пластмассового материала. При нагреве каждой полуформы порошкообразный материал плавится, что приводит к его прилипанию к полуформам в виде тонкой оболочки. Затем одна из двух полуформ покрывается вторым порошкообразным пластмассовым материалом, содержащим порообразующий агент, после чего две полуформы соединяются, образуя замкнутую полость формы, а затем вся пресс-форма помещается в печь для отверждения. Во время отверждения в печи второй материал расширяется внутри пресс-формы, образуя таким образом пористый внутренний сердечник внутри наружной оболочки. Когда отверждение завершается, полуформы разъединяют, а продукт вынимают из пресс-формы.
Описанный выше способ формовки в пресс-форме открытого типа имеет свои недостатки, связанные с опорными конструкциями, необходимыми для поворачивания полуформ и манипуляций с ними. Названные конструкции часто весьма значительны, при этом их необходимо помещать внутрь печи вместе с полуформами, что означает, что большая часть создаваемой в печи тепловой энергии непроизводительно расходуется на нагрев опорной конструкции. Кроме того, возникают проблемы в связи с огромным размером печи, которая требуется для такого способа: в целом, крупные печи менее эффективны по сравнению с небольшими.
В связи с этим предлагались альтернативные способы формовки, призванные устранить эти и другие проблемы, связанные со способами инжекционного формования порошковых смесей в открытых пресс-формах. Один такой метод предусматривает использование пресс-формы, имеющей внутреннюю полость. Сначала формируется наружная оболочка: для этого пресс-форму заполняют первым зернистым материалом и нагревают до тех пор, пока на внутренних поверхностях пресс-формы не образуется тонкая оболочка расплавленного зернистого материала, в то время как остальная часть зернистого материала в центральной области пресс-формы остается нерасплавленной. Затем этот нерасплавленный зернистый материал вынимается из полости пресс-формы. Затем внутри наружной оболочки аналогичным методом формируется вторая внутренняя оболочка другого зернистого материала. Однако материал, используемый для формирования внутренней оболочки, содержит порообразующий агент, и поэтому после того как нерасплавленный зернистый материал вынимается из центральной области полости пресс-формы, после чего в центральной части остается пустота, пресс-форма в последующем нагревается до повышенной температуры, после чего оставшаяся внутренняя оболочка расширяется, заполняя пустоту и, как следствие, образуя пористый внутренний сердечник внутри наружной оболочки.
Хотя описанный выше способ формовки, до некоторой степени, решает вышеупомянутые проблемы, характерные для способа формовки с открытой пресс-формой, получаемые в результате формованные продукты могут часто иметь недостаточно высокое качество и целостность, что делает их неподходящими для использования в строительстве. Например, при использовании для производства панелей из утилизированного пластмассового материала этот способ, известный из уровня техники, может приводить к созданию панелей, имеющих недопустимые внутренние пустоты, что может значительно снизить прочность и целостность панели. Кроме того, этим способом не удается произвести панели, которые были бы плоскими или достаточно плоскими, что часто оказывается необходимым в строительстве.
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа изготовления формованного пластмассового продукта, имеющего наружную оболочку и внутренний сердечник.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ изготовления формованного пластмассового продукта, имеющего наружную оболочку и внутренний сердечник, включающий следующие этапы: создание пресс-формы, имеющей полость пресс-формы; формирование наружной оболочки из первого пластмассового материала, по меньшей мере, на двух противоположных поверхностях внутри полости пресс-формы; формирование внутреннего сердечника из второго пластмассового материала внутри полости пресс-формы; и, по меньшей мере, частичное отверждение пластмассовых материалов внутри полости пресс-формы посредством нагрева, где названный способ также включает последующие этапы одновременного охлаждения и сжатия отливки таким образом, чтобы, по меньшей мере, один из ее размеров был уменьшен до нужного размера готового продукта.
В предпочтительном случае отливка вынимается из названной полости пресс-формы до одновременных этапов охлаждения и сжатия.
Предпочтительно, чтобы названные одновременные этапы охлаждения и сжатия выполнялись в прессе, имеющем схему охлаждения, сконструированную для охлаждения отливки в прессе. Для удобства названный пресс представляет собой гидравлический пресс с жидкостным охлаждением.
В предпочтительном случае названный пресс включает в себя пару плит, каждая из которых имеет каналы для потока охлаждающей жидкости.
Предпочтительно, чтобы этап охлаждения осуществлялся таким образом, чтобы температура отливки снижалась с уровня свыше 200°С до уровня ниже 40°С.
Для удобства этап охлаждения осуществляется таким образом, чтобы температура отливки снижалась с уровня около 200°С примерно до 40°С.
В предпочтительном случае названный этап продолжается около 20 минут.
Предпочтительно, чтобы этап сжатия осуществлялся таким образом, чтобы вышеупомянутый размер был уменьшен, по меньшей мере, на 20%.
2
2
Для удобства этап сжатия включает приложение к отливке давления не ниже 150 Н/см, в основном, в течение всего этапа охлаждения. В предпочтительном случае усилие давления составляет около 190 Н/см.
В предпочтительном случае вышеупомянутый этап формирования наружной оболочки включает заполнение полости пресс-формы вышеупомянутым первым пластмассовым материалом в зернистом виде, нагрев пресс-формы для формирования оболочки из расплавленного зернистого материала у названных, по меньшей мере, двух противоположных поверхностей пресс-формы и выемку нерасплавленного зернистого материала из полости пресс-формы после формирования на названных поверхностях оболочки требуемой толщины.
Предпочтительно, чтобы названный этап выемки нерасплавленного зернистого материала из пресс-формы осуществлялся открытием выпускного отверстия, выполненного в нижней части пресс-формы, и обеспечением выпадения нерасплавленного зернистого материала через выпускное отверстие под действием силы тяжести. В альтернативном случае пресс-форма может быть слегка наклонена для высыпания нерасплавленного материала. Для удобства названное выпускное отверстие в последующем закрывается после выемки нерасплавленного зернистого материала, в результате чего полость пресс-формы оказывается готовой к принятию второго пластмассового материала.
В предпочтительном случае названный этап заполнения полости пресс-формы названным первым пластмассовым материалом включает засыпку названного материала в зернистом виде через впускное отверстие, выполненное в верхней части пресс-формы, и последующее закрытие названного впускного отверстия.
Предпочтительно, чтобы названный этап формирования внутреннего сердечника включал заполнение полости пресс-формы названным вторым пластмассовым материалом в зернистом виде после формирования наружной оболочки на названных, по меньшей мере, двух противоположных поверхностях и нагрев пресс-формы до, по меньшей мере, частичного отверждения, в основном, всего объема названного второго материала внутри полости пресс-формы.
Для удобства названный этап заполнения полости пресс-формы названным вторым пластмассовым материалом включает засыпку названного материала в зернистом виде через впускное отверстие, выполненное в верхней части пресс-формы, и последующее закрытие названного впускного отверстия.
В предпочтительном случае пресс-форма выдерживается при внутренней температуре не ниже 200°С в течение, по меньшей мере, 5 минут.
Предпочтительно, чтобы способ также включал этап охлаждения пресс-формы до выемки отливки.
Для удобства, по меньшей мере, один из названных материалов содержит утилизированный ударопрочный полистирол (УПС).
По меньшей мере, первый материал может дополнительно содержать красящий пигмент.
Первый и второй материалы могут в некоторых случаях включать пламезамедляющую добавку.
Первый и второй материалы могут в некоторых случаях быть, в основном, идентичными.
В предпочтительном случае второй материал содержит утилизированный полиэтилен. Например, второй материал может содержать около 75% (по весу) утилизированного УПС и около 25% утилизированного полиэтилена. Добавление полиэтилена может способствовать снижению температуры плавления материала, в предпочтительном случае примерно до 140°С.
При желании второй пластмассовый материал может содержать порообразующий агент.
Обнаружено, что способ формовки в соответствии с типом, определенным выше, пригоден для изготовления плоских или фасонных панелей очень высокого качества из утилизированных пластмассовых материалов. Получаемые панели являются водонепроницаемыми и могут изготавливаться в огнестойком исполнении в виде изделий различной толщины и разных цветов для множества различных условий применения, например - для стеллажей, для применения в пойменных условиях, в качестве облицовки в строительстве, для использования в зданиях из сборных конструкций и военного применения.
Для лучшего понимания изобретения, а также для разъяснения его дополнительных особенностей далее будут описываться варианты осуществления изобретения в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид спереди печи, используемой в соответствии со способом по настоящему изобретению, где эта печь показана в открытой конфигурации, в состоянии готовности к принятию пресс-формы;
Фиг. 2 представляет собой вид спереди печи, изображенной на Фиг. 1, в закрытой конфигурации, при которой внутри нее содержится пресс-форма;
Фиг. 3 представляет собой вид сбоку печи, изображенной на Фиг. 1 и 2;
Фиг. 4 представляет собой вид сверху, на котором показана печь в закрытой конфигурации, изображенная на Фиг. 2;
Фиг. 5 представляет собой вид сбоку загрузочного бункера, который используется для заполнения пресс-формы зернистым материалом;
Фиг. 6 представляет собой вид сверху загрузочного бункера;
Фиг. 7 представляет собой вид спереди бункера в поднятом положении;
Фиг. 8 представляет собой вид, соответствующий Фиг. 7, но на котором бункер показан в опущенном положении для заполнения пресс-формы;
Фиг. 9 представляет собой вид сбоку сборного бункера, используемого в способе по изобретению для сбора неиспользованного зернистого материала из пресс-формы;
Фиг. 10 представляет собой вид сверху сборного бункера, изображенного на Фиг. 9;
Фиг. 11 представляет собой вид спереди сборного бункера, изображенного на Фиг. 9 и 10;
Фиг. 12 представляет собой вид сбоку формовочной каретки, используемой в способе по настоящему изобретению;
Фиг. 13 представляет собой вид спереди формовочной каретки, где формовочная каретка показана поддерживающей пресс-форму в практически вертикальном положении;
Фиг. 14 представляет собой вид, соответствующий, в целом, виду, изображенному на Фиг. 13, но где формовочная каретка показана в другом положении, при котором пресс-форма поддерживается в практически горизонтальном положении;
Фиг. 15 представляет собой вид сверху формовочной каретки, на котором над пресс-формой показана вентиляторная установка;
Фиг. 16 представляет собой вид, соответствующий, в целом, виду, изображенному на Фиг. 15, но где вентиляторная установка показана в другом положении, при котором она вынесена на значительное расстояние от пресс-формы;
Фиг. 17 представляет собой вид спереди установка для проталкивания и прессования, используемая в способе по настоящему изобретению;
Фиг. 18 представляет собой вид, соответствующий, в целом, виду, изображенному на Фиг. 17, но на котором показана установка для проталкивания в рабочем положении, используемом для проталкивания пресс-формы в установку для прессования;
Фиг. 19 представляет собой вид сверху установки для проталкивания и прессования в положении, изображенном на Фиг. 18;
Фиг. 20 представляет собой вид сбоку всего устройства, используемого в способе по настоящему изобретению;
Фиг. 21 представляет собой вид сверху устройства, показанного на Фиг. 20; и
Фиг. 22 представляет собой вид спереди устройства, показанного на Фиг. 20 и 21.
Далее способ по настоящему изобретению будет описываться подробно, с особым акцентом на производство, в основном, плоских панелей из утилизированного пластмассового материала. Однако следует понимать, что способ по настоящему изобретению может использоваться для изготовления формованных продуктов других форм и конфигураций.
На Фиг. 1-4 показаны печь 1 и пресс-форма 2 типа, подходящего для использования в способе по настоящему изобретению. В частности, на Фиг. 1 печь 1 включает две полуформы 3, 4, каждая из которых содержит корпус, устанавливаемый на соответствующей каретке 5, 6 для перемещения вперед и в сторону друг от друга, как показано стрелкой 7. Печь показана на Фиг. 1 в открытой конфигурации, при которой две полуформы 3, 4 отделены и отведены друг от друга для того, чтобы можно было вставить или вынуть отливку. На Фиг. 2 показана печь в закрытой конфигурации, при которой две полуформы 3, 4 соединяются таким образом, что их соответствующие корпуса совместно образуют закрытую, в целом, печную камеру вокруг пресс-формы 2.
Каретки 5, 6, поддерживающие каждую полуформу, снабжены колесами 8 для качения перекатывания по земле (например, по предусмотренным для этого рельсам) между их открытым и закрытым положениями посредством электрических двигателей 9, каждый из которых приводит в движение, по меньшей мере, одно колесо 8.
Каждая часть печи 3, 5 снабжена источником нагрева. Источник нагрева может содержать одну или несколько горелок 10, располагаемых внутри печной камеры. Могут использоваться газовые инфракрасные горелки, хотя следует понимать, что могут также применяться горелки или нагреватели других типов.
Каждая часть печи 3, 5 дополнительно снабжена, соответственно, нижней дверцей 11 и верхней дверцей 12. Нижние и верхние дверцы 11, 12 выполнены в виде откидных щитков, установленных таким образом, чтобы поворачиваться вокруг своих соответствующих осей поворота 13, 14 между практически горизонтальными положениями, показанными на Фиг. 1, и наклонными положениями. На Фиг. 2 нижние откидные дверцы 11 показаны в наклонных положениях, при которых видно, что две откидные дверцы отходят от своих осей поворота, по существу, вниз навстречу друг другу. Хотя это не показано на рисунке, следует понимать, что верхние откидные дверцы 12 могут перемещаться вокруг своих осей поворота в наклоненные вверх положения, при которых они отходят от своих осей поворота, по существу, вверх навстречу друг другу. Каждая откидная дверца 11, 12 перемещается между своим горизонтальным и наклонным положениями соответствующим исполнительным механизмом в виде гидравлического или пневматического цилиндра 15, 16.
Каждая откидная дверца 11, 12 имеет запирающий шток пресс-формы, установленный таким образом, чтобы перемещаться вдоль откидной дверцы. Запирающие штоки 17 перемещаются соответствующими исполнительными механизмами 18, крепящимися к откидным дверцам и в предпочтительном случае выполненными в виде гидравлических или пневматических цилиндров.
Одна из двух полуформ 3 дополнительно снабжена верхним и нижним изолирующими элементами 19, 20. На Фиг. 1 и 2 показаны два изолирующих элемента 19, 20 в закрытых положениях, при которых они отходят наружу от полуформы 3, на которой они предусмотрены. Как видно на Фиг. 2, когда две полуформы 3, 4 расположены в непосредственной близости друг от друга вокруг пресс-формы 2, и изолирующие элементы 19, 20 находятся в своих закрытых положениях, изолирующие элементы располагаются в поперечном направлении над и под пресс-формой 2, соответственно. Однако каждый изолирующий элемент может перемещаться относительно корпуса полуформы, на которой они предусмотрены, и может отводиться из своего закрытого положения (показано на рисунке) когда печь закрыта, как показано на Фиг. 2 в открытое положение, при котором они незначительно выступают из корпуса и, как следствие, не располагаются над или под пресс-формой.
Как показано на Фиг. 4, корпус, по меньшей мере, одной из полуформ снабжен вытяжным отверстием 23 в верхней части, которое обеспечивает возможность выхода горячего газа изнутри печной камеры. Вытяжное отверстие 23 может соединяться с вытяжной трубой или вытяжным каналом (не показаны).
Пресс-форма 2 наиболее ясно показано на Фиг. 2 и 4. Подразумевается, что применяется пресс-форма такой формы и конструкции, которая используется при формовке практически плоской, лежащей в одной плоскости панели. Пресс-форма содержит пару полуформ 24, 25, которые могут разъемным образом соединяться друг с другом, образуя между собой полость 26 пресс-формы. Внутренние поверхности полости 26 пресс-формы в предпочтительном случае покрыты высокотемпературным противопригарным покрытием. Хотя это не показано на фигурах, предусматривается, что толщина пресс-формы 2 может регулироваться для изменения размера полости 26, что облегчает формовку панелей различной толщины. Например, предлагается предусмотреть распорки различных размеров для их установки между полуформами 24, 25.
На Фиг. 2 и 4 пресс-форма 2 показана в положении для формовки, при котором она ориентирована практически вертикально внутри печной камеры на стыке между двумя частями печи 3, 4. Пресс-форма 2 сконструирована таким образом, чтобы открываться наверху и внизу, когда она ориентирована указанным образом, и потому снабжена верхним и нижним затворами 27, 28. Затворы 27, 28 могут иметь вид установленных на поворотных осях откидных дверец. Затворы расположены с возможностью перемещения между из открытыми и закрытыми положениями с помощью запирающих штоков 17 и связанных с ними исполнительных механизмов 18, крепящихся к откидным дверцам, когда последние находятся в горизонтальных положениях, без наклона.
На Фиг. 5-8 показан блок бункера 29, который используется для заполнения пресс-формы зернистым материалом способом, который будет подробнее описан ниже. Блок бункера содержит опорную раму 30, располагающуюся между парой горизонтальных рельсов 31. Опорная рама 30 может перемещаться вдоль рельсов 31 с помощью множества небольших колес 32, которые сцепляются с рельсами и катятся по ним.
Опорная рама 30 содержит пару отстоящих друг от друга концевых рам 33, которые соединяются между собой парой поперечных балок 34. Как показано наиболее ясно на Фиг. 7 и 8, концевые рамы 33 обычно имеют треугольную форму и содержат горизонтальный элемент 35, средний вертикальный элемент 36 и пару диагональных стяжных элементов 37. Средние вертикальные элементы 36 имеют продольные каналы с С-образным поперечным сечением; при этом каналы расположены таким образом, что их открытые стороны обращены друг к другу и разделены проемом между двумя рельсами 31.
Загрузочный бункер 38 удерживается между двумя концевыми рамами 33. Бункер сконструирован таким образом, чтобы удерживать и дозировать зернистый материал, в связи с чем он имеет традиционную форму, сужающуюся книзу. Бункер 38 расположен таким образом, чтобы иметь возможность перемещаться в вертикальном направлении между двумя концевыми рамами 33, для чего он имеет пару расположенных вертикально одно над другим колес 39, закрепленных на каждом конце с возможностью вращения. Колеса 39 сконструированы таким образом, чтобы помещаться внутри и перемещаться по С-образным каналам, ограниченным вертикальными элементами 36 двух концевых рам 33. Таким образом, колеса 39 совместно с вертикальными элементами 36 направляют бункер 38 для вертикального движения между поднятым положением, показанным на Фиг. 7, и опущенным положением, показанным на Фиг. 8.
Бункер 38 имеет множество продолговатых дозирующих трубок 40, которые отходят вертикально вниз от узкой нижней части бункера. Дозирующие трубки расположены в ряд на одной линии по всей длине бункера, и каждая из них имеет отверстие, размер которого сделан таким, чтобы обеспечивать свободное высыпание зернистого материала под действием силы тяжести. Каждая трубка оканчивается открытым дозирующим отверстием 41 на своем нижнем свободном конце.
Движением потока зернистого материала из камеры бункера вниз по дозирующим трубкам 40 управляет барабанный питатель 42. Чтобы минимизировать скопление зернистого материала в камере бункера или разгрузочных трубках, бункер снабжен парой вибраторов 43 в нижней части бункера, несколько выше дозирующих трубок.
На Фиг. 9-11 показан сборный бункер 44, который используется в способе по изобретению для сбора неиспользованного зернистого материала из пресс-формы 2 способом, который будет подробно объясняться ниже. Сборный бункер содержит открытый сверху продолговатый прямоугольный корпус 45, который устанавливается на каретке 46, имеющей колеса 47 для перекатывания по земле, например - по предусмотренным для этого рельсам (не показаны). В предпочтительном варианте конструкции сборный бункер 44 является самодвижущимся и потому может содержать электрический двигатель, размещенный таким образом, чтобы приводить в движение, по меньшей мере, одно из колес 47.
На Фиг. 12-16 показан блок каретки 49, сконструированный таким образом, чтобы осуществлять поддержку, перевозку и манипуляции с пресс-формой 2. Блок каретки содержит тележку 50, которая сконструирована таким образом, чтобы обеспечивалось ее автономное движение с помощью колес 51 и двигателя 52.
Тележка 50 содержит опорную раму 53, которая является опорой для вала 54, вращающегося в подшипниках 55 вокруг горизонтальной оси 56, расположенной на некотором расстоянии над колесами. Опорная рама 53 также является опорой для двигателя 57, который функционально связан через редуктор 58 с валом 54, за счет чего двигатель обеспечивает вращение вала 54 в подшипниках 55.
На валу 54 установлена вращающаяся вместе с ним консольная опорная рама 59, причем консольная опорная рама располагается с верхней стороны от тележки 50. Консольная рама 59 сконструирована таким образом, чтобы поддерживать пресс-форму 2, и показана на Фиг. 12 и 13 поддерживающей пресс-форму 2 практически в горизонтальном положении. Однако посредством двигателя 57 вал 54 и консольная рама 59 могут поворачиваться вокруг оси 56 таким образом, чтобы поддерживать пресс-форму 2 в вертикальном положении, как было показано выше на Фиг. 2, 3 и 4. Консольная рама 59 показана в этом положении на Фиг. 14. Следует отметить, что консольный характер рамы 59 означает, что независимо от положения рамы и пресс-формы под рамой и пресс-формой всегда есть свободное пространство. Как будет подробнее объяснено ниже, этого свободного пространства достаточно для того, чтобы сборный бункер 44 мог перемещаться под пресс-формой 2, когда последняя находится в вертикальном положении, как показано на Фиг. 14.
На тележке 50 также размещена вертикальная стойка 60. Стойка 60 служит опорой для траверсы 61, которая может поворачиваться вокруг вертикальной оси 62 стойки. Траверса 61 содержит балку 63 - такую, как показанная в данном варианте осуществления балка двутаврового профиля. На балке 63 установлена группа охлаждающих вентиляторов 64, расположенных таким образом, чтобы направлять охлаждающий поток воздуха, в целом, в направлении вниз. В предпочтительном случае охлаждающие вентиляторы 64 предусмотрены в виде установленных в воздушном коробе устройств и могут быть снабжены источником воды или другой охлаждающей жидкости для создания мелкодисперсного охлаждающего тумана. На Фиг. 12-15 траверса 61 и охлаждающие вентиляторы 64 показаны расположенными сверху над пресс-формой 2, опирающейся о консольную раму 59. Вместе с тем, на Фиг. 16, траверса и охлаждающие вентиляторы показаны повернутыми вокруг оси 62 примерно на 90 градусов таким образом, что они оказываются на значительном расстоянии от пресс-формы 2.
На Фиг. 17-19 показано прессовочный блок 65 и проталкивающий блок 66. Прессовочный блок содержит прессовочный стол 67, который удерживается над землей множеством ножек 68. Стол 67 является опорой для гидравлического или пневматического пресса 69, включающего нижнюю неподвижную плиту 70 и верхнюю подвижную плиту 71. Две плиты 70, 71 изготовлены из стали и в предпочтительном случае расположены практически в одной плоскости для использования в изготовлении, в основном, плоской панели. Каждая из плит может иметь рельефный рисунок, сформированный в ее прессовочной поверхности для получения отпечатка соответствующего рисунка на наружных поверхностях панели, которая должна быть сформирована между ними, как будет подробнее описываться ниже.
Каждая из плит 70, 71 имеет внутренние жидкостные каналы для течения воды или другой охлаждающей жидкости, посредством чего они охлаждаются; в альтернативном случае, они должны охлаждаться, по меньшей мере, простой подачей охлаждающей жидкости.
Верхняя подвижная плита 71 установлена таким образом, чтобы вертикально перемещаться посредством гидравлического или пневматического цилиндра 72, который таким образом используется для прижатия верхней плиты 71 вниз к нижней плите 70. Прессовочный цилиндр сконструирован таким образом, чтобы оказывать очень значительное давление на верхнюю плиту 71: в частности, речь может идти о давлениях, превышающих 100 тонн.
Проталкивающий блок 66 расположен, в целом, поблизости от прессовочного блока, но отстоит от него на некотором расстоянии, и подобным же образом содержит стол 73, опорой для которого служит множество ножек 74. Стол служит опорой для горизонтальных толкательных штоков 75, которые могут перемещаться внутри соответствующих гидравлических или пневматических цилиндров 76, между задвинутыми положениями, показанными на Фиг. 17, и выдвинутыми положениями, показанными на Фиг. 18 и 19, в которых толкательные штоки 75 располагаются в промежутке между проталкивающим столом 73 и прессовочным столом 67. На Фиг. 17 отливка расположена между толкателем 66 и прессом 65. На Фиг. 18 и 19 отливка 77 показана перемещенной в горизонтальном направлении толкательными штоками таким образом, что она оказалась расположенной между плитами 70, 71 и, в частности, покоится на нижней плите 70.
Способ по настоящему изобретению будет далее описан со ссылкой на Фиг. 20-22, где изображена, в основном, полная система устройства, содержащего различные компоненты, описанные выше и показанные на Фиг. 1-19.
Как видно из Фиг. 20-21, печь 1 располагается, в целом, по центру, под блоком загрузочного бункера 29. Рельсы 31 блока бункера закреплены над печью 1 и расположены таким образом, чтобы быть практически параллельными направлению, в котором должны двигаться перемещаться по земле две части печи 3, 4. Как наиболее ясно показано на Фиг. 21 и 22, блок бункера 29 фактически содержит два отдельных загрузочных бункера 38а, 38b с соответствующими связанными с ними концевыми рамами 33 и т.п., причем оба загрузочных бункера 38а, 38b расположены таким образом, чтобы перемещаться по одним и тем же рельсам 12.
Первый загрузочный бункер 38а заполняется первым зернистым материалом для использования при формировании наружной оболочки продукта, представляющего собой панель, формуемую способом по настоящему изобретению. Первый зернистый материал содержит утилизированный пластмассовый материал и в предпочтительном случае состоит, в основном, полностью из утилизированного пластмассового материала. Утилизированный пластмассовый материал в предпочтительном случае содержит ударопрочный полистирол (УПС) и может в некоторых случаях содержать добавку для улучшения формообразования и/или пламезамедляющую добавку. Считается, что размер зерен первого зернистого материала не имеет большого значения для описываемого способа при условии, что этот материал может быть засыпан и проходить по дозирующим трубкам 40 бункера 38а.
Второй загрузочный бункер 38b заполняется вторым зернистым материалом для использования при формировании внутреннего сердечника продукта, представляющего собой панель, формуемую способом по настоящему изобретению. Второй зернистый материал также содержит утилизированный пластмассовый материал и в предпочтительном случае состоит, в основном, полностью из утилизированного пластмассового материала. Утилизированный пластмассовый материал в предпочтительном случае содержит ударопрочный полистирол (УПС) и может в некоторых случаях содержать пламезамедляющую добавку и/или порообразующий агент. Считается предпочтительным, чтобы второй зернистый материал содержал как УПС, так и утилизированный полиэтилен (ПЭ), в оптимальном случае - в весовом соотношении 75% УПС к 25% ПЭ. Добавление ПЭ к УПС служит для снижения температуры плавления материала. Было обнаружено, что предпочтительной является температура плавления около 140°С. И в этом случае размер зерен второго зернистого материала не считается имеющим большое значение для описываемого способа при условии, что этот материал может быть засыпан и проходить по дозирующим трубкам 40 бункера 38b.
Сборный бункер 44 расположен таким образом, чтобы перемещаться по земле под печью 1 между колесами 8, расположенными на каждом ее конце. Таким образом, сборный бункер может перемещаться в направлении, в основном, параллельном рельсам 31.
Как наиболее ясно показано на Фиг. 20 и 21, с каждой стороны от печи 1 предусмотрены прессовочный блок 65 и проталкивающий блок 66, причем очевидно, что каждый прессовочный блок действует согласованно с соответствующим проталкивающим блоком с соответствующих сторон печи. Кроме того, предусматривается пара блоков каретки 49 - по одному с соответствующей стороны от печи 1. Вместе с тем, следует понимать, что в описываемом способе может также использоваться один прессовочный блок 65 и связанные с ним толкатель 66 и каретка 49.
Панель 78 функционально связана со всеми различными двигателями, нагревателями, охладителями и исполнительными механизмами: таким образом, с помощью панели осуществляется управление всем процессом формовки.
Далее описывается типичный цикл формовки, подходящий для формовки высокопрочной панели.
Сначала пресс-форму 2 закрывают, прижимая две полуформы 24, 25 друг к другу для ограничения создаваемой между ними полости пресс-формы 26. Это выполняется на одном из блоков каретки 49, причем удобнее всего, чтобы его консольная опорная рама 59 была расположена горизонтально. После того как пресс-форма 2 будет надежно зажата, консольную раму 59 поворачивают на 90 градусов с помощью двигателя каретки 57 таким образом, что пресс-форма 2 переместилась в практически вертикальное положение. Затем печь 1 открывают, отодвигая две части печи 3, 4 в стороны друг от друга, как показано на Фиг. 1. В положении, при котором траверса 61 и группа вентиляторов 64 отведены на достаточное расстояние от пресс-формы 2, каретка 49 подводится к печи, двигаясь между прессом 65 и толкателем 66, чтобы переместить пресс-форму 2 в печь. Как видно из Фиг. 20, вертикальная стойка 60, служащая опорой для траверсы 61, достаточно высока для того, чтобы траверса 61 могла, не встречая препятствий, пройти над прессовочным блоком 65.
Когда пресс-форма 2 окажется помещенной внутрь печи 1 в положении, показанном на Фиг. 2, две части 3, 4 печи перемещаются друг к другу, чтобы печь сомкнулась вокруг пресс-формы 2. Как видно из Фиг. 1 и 2, каждая часть 2, 3 печи имеет полукруглый вырез 79, причем эти два выреза совместно облегают вал 54 блока каретки 49. Таким образом, печь 1 может быть закрыта вокруг пресс-формы 2, но при этом пресс-форма остается удерживаемой в вертикальном положении консольной рамой 59 каретки.
Затем нижний затвор 28 пресс-формы 2 закрывают предусмотренным на печи нижним запирающим штоком 17. Затем нижние и верхние откидные дверцы 11, 12 печи перемещают в горизонтальные положения, в которых они примыкают к низу и верху пресс-формы 2. После этого включают расположенные внутри печи нагреватели 10 для подогрева пресс-формы 2. Предпочтительно, чтобы пресс-форма была таким образом подогрета до температуры в пределах от 200°С до 240°С, в оптимальном случае - до 220°С.
Затем блок загрузочного бункера 29 используется для перемещения первого загрузочного бункера 38а в вертикальное положение над печью 1. Когда пресс-форма 2 достигает своей установленной температуры подогрева, первый загрузочный бункер 38а опускается по своим вертикальным элементам 36 таким образом, что дозирующие трубки перемещаются в полость пресс-формы и опускаются к низу пресс-формы. Затем питатель бункера 42 приводится в действие для заполнения пресс-формы первым зернистым материалом. Вибраторы 42 включаются для обеспечения стабильного и непрерывного потока материала вниз по дозирующим трубкам. Бункер 38а постоянно поднимается по своим вертикальным элементам 36, по мере того как пресс-форма 2 заполняется первым зернистым материалом. Как только пресс-форма 2 окажется совершенно заполненной первым зернистым материалом, питатель бункера 42 закрывается и 38а поднимается и отводится на расстояние от печи в свое исходное положение, как показано на Фиг. 21.
Затем верхний затвор 27 на пресс-форме закрывается расположенным на печи верхним запирающим штоком 17, а нагреватели 10 продолжают использоваться для нагрева пресс-формы 2. Во время этой фазы нагрева первый зернистый материал расплавляется в участках, примыкающих к внутренним поверхностям двух полуформ 24, 25. Таким образом, у противоположных поверхностей внутри пресс-формы 2 формируется наружная оболочка материала. Во время этой фазы нагрева откидные дверцы 11, 12 остаются в своем, в основном, горизонтальном положении и, таким образом, фактически оказываются прижатыми к верху и низу пресс-формы 2. Это предотвращает значительный нагрев верхнего и нижнего затворов 27, 28 пресс-формы, что, в свою очередь, предотвращает формирование оболочки у внутренних поверхностей затворов.
Во время этой фазы нагрева пресс-форма, как правило, выдерживается при повышенной температуре около 220°С в течение периода продолжительностью 8 минут, в результате чего у внутренних поверхностей пресс-формы формируется наружная оболочка толщиной около 3-4 мм. Вместе с тем, если требуется сформировать оболочки большей толщины, могут использоваться более продолжительные периоды нагрева.
Во время описанной выше первой фазы нагрева, сборный бункер 44 перемещается в положение для сбора, в котором он располагается непосредственно под пресс-формой 2.
По завершении фазы нагрева с образованием оболочки нижний затвор пресс-формы 28 открывается, и нерасплавленный зернистый материал, остающийся между двумя слоями наружной оболочки, сформированной внутри пресс-формы, выпускается из пресс-формы 2, откуда он выпадает в сборный бункер 44. Затем сборный бункер 44 вынимают из-под печи, после чего находящийся внутри зернистый материал может быть возвращен в первый загрузочный бункер 38а, например, с помощью червячного механизма или другого аналогичного приспособления (не показано).
После того как весь нерасплавленный зернистый материал вынут из пресс-формы 2 описанным выше способом, нижний затвор 28 пресс-формы 2 закрывают, а верхний затвор 27 открывают. Затем (или одновременно) второй загрузочный бункер 38b перемещают в положение для загрузки над пресс-формой 2 и используют описанным выше способом для заполнения пресс-формы 2 вторым зернистым материалом между двумя слоями оболочки, сформированной у противоположных поверхностей внутри пресс-формы 2. Затем верхний затвор пресс-формы 27 снова закрывают.
После этого откидные дверцы 11, 12 печи перемещают из их горизонтальных положений в их наклонные положения с помощью расположенных на печи исполнительных механизмов. Как должно быть понятно из рассмотрения наклонных нижних откидных дверец 11, показанных на Фиг. 2, это выполняется для того, чтобы горячие газы внутри печи перемещались вокруг концов пресс-формы 2 и, в частности, для нагрева затворов 27, 28 пресс-формы. Верхний и нижний изолирующие элементы 19, 20 закрываются для предотвращения утечки горячих газов из печи.
Затем нагреватели 10 нагревают пресс-форму 2 и находящийся в ней второй зернистый материал для второй фазы нагрева, предназначенной для отверждения второго зернистого материала, в результате чего внутри наружной оболочки формируется внутренний сердечник пластмассового материала. Предлагается, чтобы эта фаза нагрева продолжалась в течение около 20 минут при температуре 220°С. Установлено, что этого достаточно для отверждения второго пластмассового материала при изготовлении отливки толщиной 65 мм. Во время этой фазы нагрева может оказаться необходимым поворачивать пресс-форму 2 внутри печи посредством поворачивания опорной консольной рамы 59 на каретке 49 для обеспечения равномерного нагрева пресс-формы, с тем, чтобы добиться отверждения всего объема второго зернистого материала.
Описанные выше этапы способа используются для изготовления отливки, имеющей заданную толщину, определяемую размерами пресс-формы 2. Однако для переработки отливки в готовую панель требуются дополнительные этапы, которые описываются ниже.
После завершения описанной выше второй фазы нагрева печь 1 открывают, и пресс-форму 2 извлекают посредством перемещения блока каретки 49 в сторону от печи.
Следующие технологические этапы выполняются за пределами печи, чтобы освободить печь для изготовления еще одной отливки с помощью оборудования, расположенного с противоположной стороны печи 1, аналогично описанному выше.
Пресс-форма 2, вынимаемая из печи, раскалена, поэтому прежде чем ее можно будет открыть, а находящуюся внутри отливку безопасно вынуть для дальнейшей обработки, пресс-форму 2 необходимо охладить. Поэтому для того, чтобы направить охлаждающий поток воздуха (и, возможно, мелкодисперсный туман) вниз на пресс-форму, траверсу 61 и группу вентиляторов 64 перемещают в положение над пресс-формой, а вентиляторы включают. Во время этой фазы охлаждения пресс-форму 2 можно поворачивать.
Затем пресс-форму 2 открывают. При этом пресс-форма удерживается в горизонтальном положении между проталкивающим блоком 66 и прессовочным блоком 65 ниже консольной рамы 59, что нагляднее всего показано на Фиг. 21. Траверса 61 может использоваться в качестве крана для снятия верхней полуформы 25 с нижней полуформы 24.
Затем проталкивающий блок 66 приводится в действие для того, чтобы отливка 77 продвинулась в пространство между двумя плитами 70, 71 прессовочного блока 65. Толкательные штоки 75 проталкивают отливку 77 на нижнюю плиту 70, после чего отводятся обратно в свое исходное положение.
2
Затем прессовочный блок 65 приводится в действие для одновременного охлаждения и сжатия отливки 77 между плитами 70, 71. Прессовочный цилиндр 72 приводится в действие для прижатия верхней плиты 71 к отливке давящим усилием. Предпочтительно, чтобы давление, оказываемое прессом, превышало 150 Н/см, что в типичном случае потребует давящего усилия, составляющего около 60 тонн. Одновременно охлаждающий блок используется для нагнетания охлаждающей жидкости через каналы внутри плит 70, 71 в целях охлаждения отливки 77 в то время, как выполняется прессование последней.
Пресс 65 используют для сжатия пресс-формы в целях уменьшения ее толщины до требуемой толщины готовой панели при одновременном выполнении отделки поверхности панели в соответствии с любым рельефным рисунком, сформированным на плитах.
2
Например, прямоугольную, в основном, отливку (400 мм × 700 мм) 77, сформированную внутри пресс-формы 2, имеющую начальную толщину 65 мм, можно сжать до толщины около 30-50 мм в прессе под давлением 190 Н/см при одновременном охлаждении. Таким образом, толщина отливки, как правило, уменьшается в результате прессования на 20 или более процентов; при этом было сочтено целесообразным при изготовлении таких панелей использовать пресс описанным образом, при одновременном охлаждении отливки с начальной температуры около 200°С (после выемки из пресс-формы 2) примерно до 30-40°С в течении примерно 8 минут.
Панели, изготовленные по описанной выше технологии (например, панели общей толщиной около 48 мм и толщиной оболочки около 3-4 мм), показали чрезвычайно хорошие конструкционные свойства и целостность. Обнаружено, что изготовление промежуточной отливки 77 большей толщины и ее последующее сжатие до требуемой толщины панели с одновременным охлаждением отливки/панели позволяет получить продукт значительно лучшего качества по сравнению с продуктами, получаемыми с помощью способов, известных из уровня техники. Панели, изготовленные в соответствии со способом по настоящему изобретению, как правило, имеют значительно лучшие показатели плоскостности и целостности.
При использовании в настоящем описании и формуле изобретения понятия «включает», «включающий» и их разновидности означают, что указанные особенности, этапы или системы включены. Эти понятия не следует интерпретировать таким образом, чтобы исключить наличие других особенностей, этапов или систем. Особенности, раскрываемые в приведенном выше описании или в приведенной ниже формуле изобретения или в прилагаемых чертежах, выраженные в их определенных формах или в виде средства для исполнения раскрываемой функции, либо способ или процесс для достижения раскрываемых результатов, в соответствующих случаях, могут, будь то отдельно или в любом сочетании таких особенностей, использоваться для реализации изобретения в его разнообразных формах.
Хотя изобретение описано в связи с примерными вариантами осуществления, описанными выше, многие равноценные им модификации и изменения являются очевидными для специалистов в соответствующих областях. Соответственно, примеры осуществления изобретения, описанные выше, следует рассматривать в качестве приведенных для иллюстрации и не имеющих ограничительного характера. В описанные варианты осуществления могут быть внесены различные изменения без отступления от духа и содержания изобретения.