專利名稱：制造纖維物的成形工具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造纖維物的可滲透的成形工具。該成形工具可浸入 纖維懸浮液或坯料中，然后通過該可滲透的工具加負壓，可以在該工具上 形成初期的纖維制品。
背景技術：
諸如蛋盒一類的纖維制品可經過這樣的加工由坯料制成，在該加工中 形成纖維層，并將該層形成所希望的形狀，然后將成形的纖維制品脫水， 可能再經過某種形式的后處理工序。
美國專利第6103179號說明了一種生產纖維制品的方法，該方法是將 第 一陽模浸入裝有坯料的模壓制的容器中。利用真空形成纖維制品的厚度 為預先確定的纖維層。然后，從該模壓制的容器取下該第一陽模。陰模進 行循環(huán)順序的運動，這時，在第一壓制階段，該陰模在力作用下壓在陽模 上，首先將坯料中的水壓榨出去，接著將纖維制品傳送至該陰模，該陰模 再運動至第二位置。再將纖維制品進行第二次壓榨，然后利用微波或IR輻 射對纖維制品進行最后的干燥。
美國專利第5603808號說明了一種制造紙漿模制部件的模型，該模型 包括一個三維形狀的網狀的樹脂模型部分。該樹脂模型部分噴涂金屬，用 于增強并且安裝在由樹脂、金屬或聚集體制成的支承件上。該支承件的三 維形狀基本上與該網狀的樹脂模型部分的三維形狀相同，并且具有從該噴 涂金屬的樹脂模型部分的開口排出水的開口。在一個實施例中，該支承件 具有由粗顆粒制成的體，這些粗顆粒粘接在一起，形成一個多孔的結構。 該多孔結構的顆粒利用粘合劑或通過燒結粘合在 一起。
希望制造纖維物的成形工具堅固且強度高，使得可以承受負壓力和在 壓制工序過程中由與對應的工具接觸所產生的壓力。還希望該成形工具具 有足夠的滲透性，使得水可以容易地通過該成形工具。在將纖維聚積在成 形工具內的情況下，還希望該工具清潔，不帶有這種纖維。還希望該成形
工具容易制造，成本低。考慮到這點，本發(fā)明的研發(fā)是要提供一種制造纖 維物的改進的成形工具。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及制造纖維物的成形工具。本發(fā)明的成形工具包括由燒結的 顆粒制成的可滲透的外殼。該外殼部分地包圍充滿松散物的該成形工具的 內腔。該成形工具還包括可滲透的蓋，該蓋與該可滲透的外殼一起包圍該 腔，使得松散物被包圍在該蓋和該外殼的內壁之間。在一個實施例中，該 松散物為球形的顆粒，并且該球形顆?？捎伤芰现瞥?。
在一個實施例中，該成形工具的可滲透的外殼具有與陽模成形工具相 對應的外表面。
在本發(fā)明的實施例中，該可滲透的蓋可以包括較硬的蓋板和撓性網。 該硬蓋板可由例如聚氯乙烯制成。
在一個實施例中，該硬蓋板具有比+>散物大的通孔，并且該網的網眼 尺寸比該松散物小。
該燒結顆粒制的外殼的顆粒平均直徑在0.1-5mm范圍內，合適是 0.1mm-2mm。
在本發(fā)明的實施例中，該可滲透的蓋可以取下地與該可滲透的外殼連接。


圖1為可以使用根據本發(fā)明的成形工具加工中的一個步驟的示意性橫
圖2為制造纖維物的加工中的另一步驟的橫截面圖。 圖3a-3c表示將該成形工具浸入纖維懸浮液中的順序。 圖4a-4c表示在制造纖維物后從該纖維懸浮液中取出成形工具的順序。 圖5a-5c表示使該成形工具與另 一成形工具接觸的順序。 圖6為^f艮據本發(fā)明的成形工具的外殼的透^L圖。 圖7為圖6所示的相同的外殼從相反的一側看的透視圖。 圖8表示與圖7相同，但球形顆粒放置在該成形工具的一個內腔或多 個內腔中的視圖。
圖9為表示根據本發(fā)明的成形工具的不同部件的分解圖。
圖10表示該網放置在已放入球形顆粒的腔上的透視圖。
圖11為表示在完全裝配該成形工具前的本發(fā)明的一些部件的橫截面圖。
圖12為已裝配的成形工具的橫截面圖。
圖13為表示將幾個成形工具固定在工具板上的透視圖。
圖14表示可以固定多個成形工具的工具板。
圖15為固定多個成形工具的工具板的部分橫截面的側視圖。
圖16更詳細地表示圖15所示的工具板的一部分的橫截面。
圖17更詳細地表示圖15所示的工具板的另一部分的橫截面。
圖18表示本發(fā)明的另一個可能的實施例。
具體實施例方式
圖1-5示意性地表示制造纖維物的一個加工過程。在圖1中表示成形工 具1浸入裝在容器17中的纖維懸浮液18中。該成形工具1為與真空或負 壓源16連接的可滲透工具1。如圖2所示，當將真空(負壓)加在該成形工具 上時，可以在該成形工具1的外表面上形成纖維物2。
在圖3a-3c、圖4a-4c和圖5a-5c中示意性地表示制造纖維物的一個可 能的循環(huán)。如圖3a-3b所示，成形工具1可以安裝在圍繞軸20樞轉的工具 夾座19上。該工具夾座19可具有一個可伸長的臂22，該臂可使該成形工 具1伸入裝纖維懸浮液18的容器6中。如圖2所示，當將負壓加在該成形 工具1上時，可以在該工具上形成纖維制品2。如圖4a-4c所示，當形成纖 維制品2后，可以從該容器6中提起該成形工具1。然后，可以使該成形工 具1與另一成形工具21接觸，該另一成形工具1可備選用于從在該成形工 具1和21之間形成的輥隙中的纖維制品2將水壓出。該成形工具21又可 專門作為簡單地抓取該纖維制品2并將它傳送至另一個工作站(例如壓制輥 隙)的抓取工具使用。
現在參照圖6-12說明該成形工具1的設計。如圖11和12所示，根據 本發(fā)明的成形工具包括由燒結顆粒4制成的可滲透的外殼3。該燒結的顆粒 4優(yōu)選為金屬粉末顆粒。制造這種外殼的合適的顆?？蓮睦鏑allo AB公 司獲得，其地址為Poppelgatan15, S-571 39NASSJ0， SWEDEN。 CalloAB
銷售的金屬粉末顆粒的化學成分為89。/。Cu和ll%Sn,據說這種顆粒適合于 制造由燒結的顆粒制成的可滲透的外殼。適當的顆粒還可從Makin Metal Powders Limited, Buckley Road， Rochdale, Lancashire OL12 9DT England 得到。還應當理解，用于制造該可滲透的外殼3的顆粒不是必需以銅為基 礎。其他的金屬材料一例如鋼也可以考慮。為了更好地耐受重復地暴露在 水中，鋼材料應優(yōu)選為不銹鋼材料。該外殼的孔隙率在8-40%范圍內合適。 該可滲透的外殼3的厚度可以在例如3mm-20mm范圍內。然而，應當理解， 該可滲透的外殼3的厚度超過20mm或小于3mm的實施例也是可以的。例 如，該外殼3的厚度可以為25mm， 30mm或35mm。對于要求重量輕和/或 滲透性高的應用，該厚度可以稍小一些，例如在3mm-10mm范圍內。對于 該外殼必需強度高的應用，期望該外殼的厚度可較大，例如外殼厚度在 8mm-15mm或10mm-20mm范圍內。
至少原則上，該外殼3可以帶有通孔。然而，它是多孔的。這可使該 外殼形成一個為連續(xù)表面的外表面。因為是多孔的，因此這個表面本身是 可滲透的。通過使用帶有連續(xù)表面的外殼，該纖維制品的脫水可以均勻， 即形成的纖維制品的干燥度分配均勻。
該燒結顆粒制成的外殼的顆粒的平均直徑在0.01-5mm范圍內，優(yōu)選為 0.1mm-2mm。然而，應當理解這個范圍以外的顆粒也可以考慮。
該可滲透的外殼3可用許多不同的方法制造。制造這種可滲透的外殼3 的一個方法可以包括使用外形與要生產的外殼3相適應的基本模型工具。 然后，可將粉末顆粒加在該基本模型上，以形成第一層。重復這點，使得 在該基本模型上形成幾個粉末層。然后，與該基本模型一起，熱處理該顆 粒，使得該顆粒形成燒結的外殼。然后，取下該基本模型。如果主要使用 銅基顆粒，則燒結溫度可以為800。C-100(TC的范圍。如果使用不銹鋼顆粒， 則燒結溫度可以在110(TC-130(TC范圍內。燒結過程需要的時間一般大約為 0.5-2小時。燒結可在包含適當的氣氛(例如H2， H2+N2或真空)的燒結爐中 進行。
該外殼3部分地包圍用松散物6-即互相不粘接的多個物體-充滿的 內腔5。該包圍是利用與包圍該腔5的該可滲透的外殼3 —起的可滲透的蓋 7完成的。這樣，該松散物6密封在該蓋7和該外殼3的內壁11之間。根 據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，該松散物6為球形物(即形狀形成球)。如果使用球形物，則液體通道的滲透性較均勻，可以改善成形工具1的性能。然
而，也可考慮不是球形物的其他物體。例如，該松散物6可以為不規(guī)則的 物體或者成型為規(guī)則的多面體的物體。優(yōu)選，但不是必需，該松散物6由 塑料制成。制造該松散物6的其他可能的材料包括(但不限于)玻璃或金屬。 這樣，根據本發(fā)明的一個實施例，該松散物可以為塑料制的球形物(球)。在 另一個實施例中，該松散物可以為塑料制的不規(guī)則的物體。在又一個實施 例中，該松散物可以為玻璃制的十面體。應當理解，提到的這些可能性只 是可以考慮的例子。在本發(fā)明的許多現實的和合適的實施例中，該松散物 的長度可以大約為5mm-25mm。例如，該松散物可以為直徑5mm-25mm的 塑料球。然而，其他尺寸也是可以的。
如圖6和7所示，該可滲透的外殼3部分地包圍一個內腔5，并且又如 圖7所示，該可滲透的外殼實際上可以形成具有多個腔5。在該可滲透的外 殼3的另一側上，如圖6所示，該內腔5對應于確定陽模成形工具的凸起 部分27。這樣，該成形工具的外表面10對應于陽模成形工具(或幾個陽模 成形工具)。又如圖8所示，該內腔5或多個內腔5用松散物6(例如球6)充 滿。
應當理解，本發(fā)明的成形工具也可以形成陰模成形工具。 如圖9所示，該可滲透的蓋7可以包括兩個部件，即較硬的蓋板8和 撓性網9。在這個說明書中，術語"較硬的"應理解為該蓋板8與該網9比 較是硬的。在絕對意義上說，該蓋板具有一定程度的撓性。該蓋板8的材 料可以為聚氯乙烯。該網9也可以由塑料制成。
參見圖9，該硬的蓋板8可以具有比松散物6大的通孔12，該網9的 網眼尺寸比松散物6小。在圖10中表示，該成形工具1的球6放在該可滲 透的外殼3的內腔5中，該網9放在該內腔上。由于蓋板8上的通孔12大， 可使該松散物6通過，因此使用撓性網9。當安裝成形工具1時，該網9放 置在該+>散物6和該蓋板8之間。該網9上的細網眼可防止該+>散物通過 該通孔12。可以利用該蓋板8將該成形工具固定在工具板上。該網9的滲 透性高，不允許該+>散物6離開該內腔5，而該較硬的蓋板8可提供結構強 度。 '
在本發(fā)明的一些實施例中，該可滲透的蓋7可以取下地固定在該可滲 透的外殼3上。
該可滲透的蓋7可以用膠水粘在該由燒結顆粒制成的外殼3上(另一種 方法是，該蓋7可以取下地與該外殼3連接)。
在圖13中表示多個成形工具安裝在可滲透的工具板15上。在圖14中 進一步表示該工具板15。如圖14所示，該工具板具有孔25，導銷可以插 入該孔中，以便將成形工具l固定在該工具板15上的正確位置上。如圖15 和圖17所示，該成形工具1可以利用例如螺4丁23固定在該工具々反15上。 圖16表示利用導銷24保證在該成形工具1和該工具板15之間的正確的相 對位置。當將該成形工具1安裝在該工具板15上時，這是特別重要的。如 圖13所示，在每個工具板15上可以放置四個成形工具。為了將該成形工 具1安裝在工具板15上，每個成形工具可用三個導錆24或中心銷24導向， 一個銷24在該成形工具的中心，靠近每個末端各有一個。每個成形工具可 以利用螺釘23安裝在該工具板15上。在特該成形工具安裝在該工具板上 后，可以選擇密封與該工具板15接觸的該成形工具的邊緣。密封可以利用 高溫硅酮(例如Loctite 5920)達到。隨后，將該工具板安裝在一個成形設備 上。
在許多現實的實施例中，該成形工具的尺寸適合于形成深為 20mm-150mm,寬為60mm-150mm的纖維物。然而，應當理解其他尺寸也 可以。例如，深度可以小于20mm，和大于150mm。當然該纖維物的寬度 可以大于150mm。例如，該纖維物的寬度可以長至220mm或更多也非常好。 可以形成外形規(guī)則和不規(guī)則的物體。
圖18表示一實施例，其中成形工具1的表面涂漆或用不可滲透的覆蓋 物覆蓋，使得該成形工具1有一個不可滲透部分26?？梢岳眠@種成形工 具1制造一具有與該不可滲透部分26的形狀相適應的孔的纖維物。不論該 成形工具1是如何:沒計的，都可以利用這個特殊的特點。
本發(fā)明有幾個優(yōu)點。當使用該成形工具時，該松散物6用于支承該可 滲透的外殼3。這可使該成形工具較堅硬，并可減少使用過程中該成形工具 l變形的危險。另外，該松散物6提供了良好的滲透性。特別是，球形的松 散物6的滲透性非常好。由于該松散物6不互相粘接，因此與該松散物互 相粘接的設計比較，滲透性更好。使用該松散物(例如，松散的球)還有一個 優(yōu)點是，制造該成形工具較容易。由于該松散物可以充滿任何外殼，因此 不需要制造不同形狀外殼用的特殊支承。在將纖維聚積在該成形工具1內
的情況下，根據本發(fā)明的設計較容易清潔該成形工具，特別是該蓋7是可
取下時，更容易清潔該成形工具。為了清潔該成形工具，要取下該蓋7、取 出和清洗球6。該內腔5也要清洗，然后將球6放回去，再加該蓋7。
雖然分開的松散物6被認為是優(yōu)選的，但利用例如膠水使這些物體互 相連接，例如利用膠水使球形物互相連接，形成一個粘著的支承的本發(fā)明 的實施例也是可以的。該+〉散物6也可以為互相燒結的金屬物(例如王求)。
雖然，結合成形工具說明了本發(fā)明，但應理解，本發(fā)明也涉及制造這 種成形工具的方法，包括制造帶有腔的由燒結的顆粒制成的外殼的步驟， 利用杠、散物(例如塑料球)充滿該腔的步驟，和利用可滲透的蓋封閉該腔的步 驟。
本發(fā)明還涉及利用本發(fā)明的成形工具形成纖維物，即利用該成形工具 形成纖維物的方法。這種方法可以包括如上所述的清潔該成形工具，例如 操作該成形工具一段時間以形成纖維物，然后取下和清潔該成形工具。然 后，可以再利用該成形工具制造新的物體。
權利要求
1.一種用于纖維物的成形工具(1)，該工具(1)包括由燒結的顆粒(4)制成的可滲透的外殼(3)，該外殼(3)部分地包圍充滿松散物(6)的該工具(1)的內腔(5)；以及可滲透的蓋(7)，該蓋(7)與該可滲透的外殼(3)一起包圍該內腔(5)，使得該松散物(6)被包圍在該蓋(7)和該外殼(3)的內壁(11)之間。
2. 根據權利要求1所述的成形工具(l),其中該松散物(6)為球形顆粒。
3. 根據權利要求1或2所述的成形工具(l),其中該松散物(6)由塑料制成。
4. 根據權利要求1所述的成形工具(l)，其中該成形工具(l)的可滲透的 外殼(3)具有與陽模成形工具(1)相對應的外表面(10)。
5. 根據權利要求1所述的成形工具(l),其中該可滲透的蓋(7)包括較硬 的蓋板(8)和撓性網(9)。
6. 根據權利要求5所述的成形工具(1),其中該硬的蓋板(8)由聚氯乙烯 制成。
7. 根據權利要求5所述的成形工具(1),其中該硬的蓋板(8)具有比該松 散物(6)大的通孔(12)，和該網(9)的網眼尺寸比該松散物(6)小。
8. 根據權利要求1所述的成形工具(l),其中由燒結的顆粒制成的該外 殼中的顆粒平均直徑在0.01-5mm范圍內。
9. 根據權利要求1所述的成形工具(l),其中該可滲透的蓋(7)可取下地 與該可滲透的外殼(3)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造纖維制品的成形工具(1)。根據本發(fā)明的成形工具包括可滲透的外殼(3)，該外殼帶有充滿例如球的松散物(6)的內腔(5)。該腔(5)由該可滲透的外殼(3)和可滲透的蓋(7)包圍。
文檔編號D21J7/00GK101370982SQ200780002356
公開日2009年2月18日 申請日期2007年1月17日 優(yōu)先權日2006年1月18日
發(fā)明者利夫·巴斯克曼, 拉斯·格拉夫頓, 比約恩·尼爾森, 羅伯特·埃里克森 申請人:Pakit國際貿易股份有限公司