專利名稱：用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料成形，具體涉及一種用于將織物、皮革等柔性復(fù)合材料層壓 (laminating)成半剛性的三維形狀的擠壓成形設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)對(duì)包含柔性材料的層(laminate)成形加工時(shí)，理想的疊層應(yīng)該只由基本材料 構(gòu)成，而不帶額外的加強(qiáng)筋和骨架，這些加強(qiáng)筋和骨架常用在現(xiàn)有的制造工藝中，以在減小 層的厚度的同時(shí)保持其所希望的形狀。以成形由皮革和織物制成的鞋為例，在制鞋工業(yè)中， 利用通常很厚的熱熔材料，將鞋的最外層皮革層壓到里層。這些熱熔材料包含在聚合物基 體中的織網(wǎng)格，這些網(wǎng)格提供基本形狀骨架。這種工藝下，由氣動(dòng)壓力機(jī)在單一壓力軸線上 將層擠壓在一起。這種方法存在幾個(gè)缺陷1)施加到層的力是僅沿著單一軸線施加的，對(duì) 于所有表面都垂直于壓力軸線的層來(lái)說(shuō)，這種方式是可行的，但是，如果有任何表面平行于 壓力軸線，那么這些表面將不能受到足夠使其結(jié)合在一起的壓力。2)為保持整個(gè)工具表面 的勁度，這種方法所用的壓力工具需要很大，這導(dǎo)致壓力工具具有很大的熱質(zhì)量從而需要 相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間去加熱和冷卻。這又導(dǎo)致加熱和冷卻分別需要單獨(dú)的工具，成形對(duì)象需在加 熱工具中擠壓，然后從加熱工具移出再轉(zhuǎn)移到冷卻工具，轉(zhuǎn)移期間即便短暫，成形對(duì)象沒(méi)有 約束，會(huì)使其在經(jīng)歷不均勻冷卻時(shí)產(chǎn)生翹曲。本發(fā)明所要描述的擠壓成形設(shè)備有賴于類似膠合板成形的原理。在成形膠合板 時(shí)，板的多個(gè)層(layer)利用膠水層壓在一起。為了控制平的膠合板的形狀，必須使用蒸 汽或加熱軟化膠水層以使得當(dāng)對(duì)膠合板施加成形的力時(shí)，允許板的各個(gè)層能夠彼此相對(duì)滑 動(dòng)。一旦達(dá)到了所希望的膠合板形狀，膠合板必須保持固定，由冷卻下來(lái)的膠水層將各個(gè)層 結(jié)合在它們新的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種用于層壓柔性材料的擠壓成 形設(shè)備和方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，包括具有導(dǎo)熱性的成形模，其具有用于容納柔性材料層并確定所要形成的產(chǎn)品的三維 形狀的凹部；具有彈性和耐熱性的壓力件，其配置成可覆蓋在所述成形模上以形成圍住所述 材料層的氣密封室；真空壓力機(jī)，其耦合到所述氣密封室，用于通過(guò)真空抽吸作用使所述壓力件的覆 蓋面趨向符合所述凹部的形狀變形以擠壓所述材料層；加熱裝置，其熱耦合到所述成形模，用于加熱所述成形模；冷卻裝置，其熱耦合到所述成形模，用于冷卻所述成形模；
5
控制系統(tǒng)，用于控制所述真空壓力機(jī)、所述加熱裝置和所述冷卻裝置的運(yùn)作。優(yōu)選地，所述壓力件為耐高溫的硅彈性體。優(yōu)選地，所述加熱裝置包括感應(yīng)加熱裝置，所述成形模至少部分包括感應(yīng)材料。優(yōu)選地，所述成形模包括感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分，所述感應(yīng)/導(dǎo)熱部 分和所述非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分的分布有賴于所述柔性材料的成形要求而選取。優(yōu)選地，所述成形模包括低感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng)部分，所述低感應(yīng)/ 導(dǎo)熱部分和所述高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng)部分的分布有賴于所述柔性材料的成形要求而選取。優(yōu)選地，所述加熱裝置包括加熱板，所述加熱板在加熱時(shí)接觸所述成形模的底部 并向所述成形模傳導(dǎo)熱量。優(yōu)選地，所述加熱板具有與所述成形模的底部表面相匹配的表面形狀。優(yōu)選地，所述冷卻裝置包括冷卻板，所述冷卻板在冷卻時(shí)接觸所述成形模的底部 并從所述成形模吸收熱量。優(yōu)選地，所述冷卻板具有與所述成形模的底部表面相匹配的表面形狀。優(yōu)選地，所述冷卻板內(nèi)部具有連接外部回路的流體輸送管路，通過(guò)向所述流體輸 送管路輸送冷的流體來(lái)冷卻所述冷卻板。優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)為PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)包括控制模 塊、溫度檢測(cè)裝置和真空壓力測(cè)量裝置，所述溫度檢測(cè)裝置和所述真空壓力測(cè)量裝置分別 檢測(cè)所述成形模的溫度和所述真空壓力機(jī)施與的真空壓力，并反饋給所述控制模塊，所述 控制模塊根據(jù)檢測(cè)結(jié)果輸出控制信號(hào)，至少相應(yīng)調(diào)整所述加熱裝置/所述冷卻裝置、所述 真空壓力機(jī)裝置的運(yùn)作。一種層壓柔性材料的擠壓成形方法，其特征在于，包括以下步驟a.將柔性材料層裝入具有導(dǎo)熱性的成形模的凹部中；b.將具有彈性和耐熱性的壓力件覆蓋在所述成形模上以形成圍住所述材料層的
氣密封室；c.通過(guò)真空抽吸作用使所述壓力件的覆蓋面趨向符合所述凹部的形狀變形以擠 壓所述材料層，同時(shí)加熱所述成形模，直到形成所希望的材料層三維形狀；d.在保持所述壓力件形變的狀態(tài)下冷卻所述成形模。優(yōu)選地，所述壓力件為耐高溫的硅彈性體。優(yōu)選地，所述成形模至少部分包括感應(yīng)材料，所述步驟c中，所述加熱采用感應(yīng)加 熱。優(yōu)選地，所述成形模包括感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分，所述感應(yīng)/導(dǎo)熱部 分和所述非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分的分布有賴于所述柔性材料的成形要求而選取。優(yōu)選地，所述成形模包括低感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng)部分，所述低感應(yīng)/ 導(dǎo)熱部分和所述高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng)部分的分布有賴于所述柔性材料的成形要求而選取。優(yōu)選地，所述步驟c中，用加熱板接觸所述成形模的底部并向所述成形模傳導(dǎo)熱 量。優(yōu)選地，所述步驟d中，用冷卻板接觸所述成形模的底部并從所述成形模吸收熱量。優(yōu)選地，所述步驟C、d中采用PLC閉環(huán)控制，包括檢測(cè)所述成形模的溫度和其內(nèi)
6部的真空壓力，并反饋給控制模塊，控制模塊根據(jù)檢測(cè)結(jié)果至少相應(yīng)調(diào)控加熱、冷卻和真空 壓力。本發(fā)明的有益效果是依據(jù)本發(fā)明，可在具有導(dǎo)熱性的成形模的凹部裝入待成形的柔性材料層，具有彈 性和耐熱性的壓力件覆蓋在所述成形模上以形成圍住所述材料層的氣密封室，通過(guò)真空抽 吸作用，使所述壓力件的覆蓋面趨向符合所述凹部的形狀變形以擠壓所述材料層，同時(shí)加 熱所述成形模，以便使所述材料層形成為以所述成形模為底版的三維形狀，通過(guò)使所述成 形模冷卻，完成所述材料層的成形。本發(fā)明中，所述壓力件可以采用各種彈性材料，最為有 效的是，所述壓力件能夠反復(fù)耐高溫，且因具有高彈性而能與所述材料層和所述成形模的 輪廓相符合，從而能作用于平的層狀柔性材料，并靠由真空壓力力產(chǎn)生的氣壓將所述材料 層擠壓成所述成形模所限定的形狀。依靠真空抽吸和由所述成形模提供的凹部，所述壓力 件符合于所述成形模的變形而產(chǎn)生的壓力是對(duì)所述材料層的表面全面施加的，這些力足以 使所述材料層的各個(gè)層結(jié)合在一起，因此，所述壓力件作為壓力工具只需是較小的，所述壓 力件具有很小的熱質(zhì)量，只需要很短時(shí)間去加熱和冷卻。加工過(guò)程中，加熱和冷卻均在所述 成形模中完成，所述材料層不需要從加熱裝置中移除再轉(zhuǎn)移到冷卻裝置，成形對(duì)象始終受 到所述成形模的約束，從而避免產(chǎn)生翹曲。


圖1為本發(fā)明用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備一個(gè)實(shí)施例的前左側(cè)視圖；圖2為本發(fā)明用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備一個(gè)實(shí)施例的前右側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖4為本發(fā)明用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備一個(gè)實(shí)施例的后左側(cè)視圖；圖5為本發(fā)明用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備一個(gè)實(shí)施例的后左側(cè)透視圖；圖6為本發(fā)明用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備一個(gè)實(shí)施例的前左側(cè)透視圖；圖7為本發(fā)明用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明層壓柔性材料的擠壓成形方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參考圖1至圖8，本發(fā)明的擠壓成形設(shè)備包括如下主要部分壓力件1、成形模 (Mandrel) 3、真空壓力機(jī)(Thin-Air Vacuum Press, TAVP)、加熱裝置、冷卻裝置(未圖示) 和控制系統(tǒng)(未圖示)。成形模3具有導(dǎo)熱性，其具有用于容納柔性材料層并確定所要形 成的產(chǎn)品的三維形狀的凹部。壓力件1具有彈性和耐熱性，其配置成可覆蓋在所述成形模 3上以形成圍住所述材料層的氣密封室。真空壓力機(jī)耦合到所述氣密封室，其通過(guò)真空抽 吸作用使所述壓力件1的彈性覆蓋面趨向符合所述凹部的形狀變形以擠壓所述材料層。加 熱裝置在材料層成形過(guò)程中熱耦合到所述成形模，對(duì)所述成形模和材料層進(jìn)行加熱。冷卻 裝置在材料層達(dá)到所希望形狀之后熱耦合到所述成形模3，通過(guò)冷卻成形模3，使材料層冷 卻。在整個(gè)加工過(guò)程中，控制系統(tǒng)至少對(duì)所述真空壓力機(jī)、所述加熱裝置和所述冷卻裝置的啟停和參數(shù)大小進(jìn)行調(diào)控。根據(jù)本發(fā)明的擠壓成形設(shè)備，施加到層上的力由真空壓力機(jī)產(chǎn)生。依賴于由一個(gè) 真空泵產(chǎn)生的氣壓，真空壓力機(jī)將壓力施加到彈性的壓力件1上，使其相對(duì)于成形模3發(fā)生 變形。壓力件1可以是采用各種彈性材料的彈性膜，其因?yàn)榫哂懈邚椥远芘c材料層和 成形模相符合。為了最為有效，壓力件應(yīng)能夠反復(fù)耐高溫。優(yōu)選采用耐高溫的硅彈性體。硅 彈性體能被制成想要的形狀以匹配成形模的輪廓，其具有很大的彈性，從而能對(duì)平的片狀 物作用并靠由真空壓力機(jī)產(chǎn)生的氣壓將片狀物擠壓成成形模的形狀。成形模3是決定產(chǎn)品形狀的成形工具。成形模作為底版，包括具有所希望獲得的 成形產(chǎn)品的形狀的凹部。本發(fā)明的效果有賴于盡可能快地加熱和冷卻材料層，以及將材料層在整個(gè)加 熱_冷去過(guò)程中夾緊在其所希望的形狀。在一些應(yīng)用中，還可能需要有特別的加熱和/或冷卻分布以在加熱和/或冷卻材 料層時(shí)對(duì)材料層去應(yīng)力(de-stress)。因此，采用嚴(yán)格的加熱和冷卻分布十分重要。感應(yīng)加熱(induction heating)是進(jìn)行精確和高效的溫度控制的理想手段。感應(yīng) 加熱黑金屬可獲得約95%的效率?？梢越Y(jié)合采用PLC閉環(huán)控制，這樣加熱溫度可被實(shí)時(shí)地 適當(dāng)調(diào)節(jié)。采用感應(yīng)加熱能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)成形模非?？焖俚丶訜?，它對(duì)于設(shè)備工作的效率和過(guò) 程控制十分重要。當(dāng)使用感應(yīng)加熱時(shí)，成形?？砂诮饘僖垣@得高的磁耦合效率。成形模優(yōu)選采 用鑄鐵，鑄鐵有很好的磁耦合因子用于感應(yīng)，且具有很好的熱傳導(dǎo)性，這有助于對(duì)成形模的 整個(gè)表面保持均勻加熱。為了提高生產(chǎn)率，使成形模具有盡可能低的熱質(zhì)量也很重要，而鑄 鐵也有很低的熱質(zhì)量。然而，感應(yīng)加熱并不是唯一的選擇，本發(fā)明亦可采用其他加熱手段，如電阻性加熱 板或熱流體(如油、乙二醇、水溶液、含鈉液等)加熱板。在使用加熱板的實(shí)施例中，優(yōu)選地， 加熱板有一與成形模凹部的底部形狀相匹配的頂部表面。加熱板可以由電阻元件加熱，或 由在加熱板內(nèi)部管道流通的熱流體加熱。冷卻裝置也可以采用不同的方式實(shí)現(xiàn)。一種最基本和有效的是使用冷水池，將熱 的成形模浸入冷水池中冷卻。由于水能從物體很快地吸收熱量，因此有助于快速完成產(chǎn)品 加工。但是將黑金屬浸入水中冷卻有許多缺點(diǎn)，包括氧化、需要在冷卻之后干燥、高電壓源 (感應(yīng))附近存在水。另一實(shí)現(xiàn)冷卻的方法是在成形模的表面流通冷空氣，例如采用風(fēng)扇。 這是最簡(jiǎn)單且容易執(zhí)行的冷卻方法，但是因?yàn)榭諝鉄崛萘亢苄。鋮s需要很長(zhǎng)時(shí)間。優(yōu)選的 冷卻方法是采用冷卻板。冷卻板優(yōu)選為金屬板，具有與成形模底部表面匹配的頂部表面。冷 卻板可用水或乙二醇等冷流體冷卻，而水或乙二醇溶液被制冷機(jī)冷卻?？梢圆捎肞LC閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)設(shè)備的工作采用閉環(huán)控制。PLC閉環(huán)控制系統(tǒng) 讀取來(lái)自熱偶(τ/c)、真空計(jì)、氣壓線性致動(dòng)器等的輸入數(shù)據(jù)，控制成形對(duì)象的溫度分布、真 空壓力機(jī)、加熱和冷卻裝置的啟用和停用。請(qǐng)參考圖1至圖6，在一個(gè)實(shí)施例中，所述成形模3安裝在一工作臺(tái)的臺(tái)面上。工 作臺(tái)優(yōu)選為方桌形，且優(yōu)選采用鋁制框架，包括四條支撐腿5、多根支撐梁12和由四條支撐 腿支撐的基板2。所述成形模3為相對(duì)較小的矩形，嵌裝在所述基板2內(nèi)，成形模3與基板
82之間設(shè)置有密封圈8。所述壓力件1的一端可樞轉(zhuǎn)地連接在所述工作臺(tái)的一端，從而可轉(zhuǎn) 動(dòng)至覆蓋所述成形模的凹部?？梢酝ㄟ^(guò)浮接鉸鏈(floating hinge)架4來(lái)實(shí)現(xiàn)此種連接。 優(yōu)選地，所述成形模3和所述基板2被設(shè)計(jì)成結(jié)合在一起，當(dāng)成形模3需要更換時(shí)，連同所 述基板2—起更換。請(qǐng)參考圖1至圖5，基板2上設(shè)置有用于連通真空壓力機(jī)(未圖示)的端口 7，覆 蓋住成形模3的壓力件1覆蓋在基板2上，壓力件1與基板2之間形成氣密封室，端口 7通 入該氣密封室，真空壓力機(jī)通過(guò)端口組件14(包括端口 7、相關(guān)管道和閥門(mén))施加抽吸作用 于氣密封室，壓力件1因?yàn)閮?nèi)外氣壓差而變形施壓。請(qǐng)參考圖3至圖6，在一個(gè)實(shí)施例中，所述加熱裝置包括感應(yīng)加熱裝置，所述成形 模至少部分包括感應(yīng)材料。所述感應(yīng)加熱裝置包括感應(yīng)線圈9和向所述感應(yīng)線圈9供能的 工作頭10，它們優(yōu)選安裝在所述工作臺(tái)內(nèi)。所述工作頭10包括連接到所述感應(yīng)線圈9的感 應(yīng)發(fā)電機(jī)，所述感應(yīng)發(fā)電機(jī)與所述控制系統(tǒng)連接。感應(yīng)線圈9靠近所述成形模3安裝在其 下方，所述工作臺(tái)在基板的下方設(shè)置有一平行于基板的安裝板11，所述工作頭10安裝在該 安裝板11上。優(yōu)選地，工作臺(tái)的側(cè)部還安裝有半透明的PC材料板6。在采用感應(yīng)加熱裝置的更優(yōu)選的實(shí)施例中，所述成形?？砂ǜ袘?yīng)/導(dǎo)熱部分和 非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分，所述感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和所述非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分的分布有賴于所述柔性 材料的成形要求而選取。所述感應(yīng)/導(dǎo)熱部分可以為鑄鐵，所述非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分可以為 酚醛聚合物。材料不同區(qū)域的加工要求可能不同，有的區(qū)域可能并不需要加熱。通過(guò)以上設(shè)計(jì) 得到一種成形模，其在對(duì)應(yīng)于材料不需要加熱的區(qū)域的部分采用非磁性和非導(dǎo)熱材料，在 對(duì)應(yīng)于材料需要加熱的區(qū)域的部分采用非磁性和非導(dǎo)熱材料，從而實(shí)現(xiàn)了選擇性烘焙/成形。在采用感應(yīng)加熱裝置的更優(yōu)選的實(shí)施例中，所述成形?？砂ǖ透袘?yīng)/導(dǎo)熱部分 和高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng)部分，所述低感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和所述高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng)部分的分布有賴于 所述柔性材料的成形要求而選取。所述低感應(yīng)/導(dǎo)熱部分可以為鋁，所述高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng) 部分可以為磁性鋼。含磁性鋼的部分磁耦合效率高，加熱快，而含鋁的部分磁耦合效率低，加熱慢。對(duì) 于有的區(qū)域需要高溫快速加熱，而有的區(qū)域不需要高溫快速加熱的材料，這成形模能夠很 好地滿足其成形要求。請(qǐng)參考圖7，在另一個(gè)實(shí)施例中，所述感應(yīng)加熱裝置與所述成形模分別安裝在不同 的工作臺(tái)上，且所述不同的工作臺(tái)中至少一者可受驅(qū)動(dòng)而靠近或遠(yuǎn)離另一工作臺(tái)，以使所 述感應(yīng)加熱裝置與所述成形模熱耦合或停止熱耦合。例如，感應(yīng)加熱裝置固定在一個(gè)非活 動(dòng)的工作臺(tái)上，而成形模3和壓力件1安裝在另一個(gè)工作臺(tái)的基板上，所述另一個(gè)工作臺(tái)具 有輪子，可以活動(dòng)。需要加熱時(shí)，可使另一個(gè)工作臺(tái)向前一工作臺(tái)移動(dòng)，使感應(yīng)加熱裝置能 夠配合成形模工作，加熱完畢后，可以方便地將另一個(gè)工作臺(tái)撤離。在采用另一種加熱裝置的實(shí)施例(未圖示)中，所述加熱裝置包括加熱板，所述加 熱板具有與所述成形模的相應(yīng)底部表面相匹配的頂部表面形狀，所述加熱板內(nèi)部具有連接 外部回路的流體輸送管路，所述加熱板在加熱時(shí)接觸所述成形模的底部，通過(guò)向所述流體 輸送管路輸送熱流體來(lái)加熱所述加熱板。在另一個(gè)實(shí)施例中，加熱板可以通過(guò)內(nèi)部的熱電
9阻進(jìn)行加熱。請(qǐng)參考圖3、圖5和圖6，在一個(gè)實(shí)施例中，所述冷卻裝置包括風(fēng)扇13，所述風(fēng)扇13 緊靠所述感應(yīng)線圈，安裝在所述感應(yīng)線圈的下方。在采用另一種冷卻裝置的實(shí)施例(未圖示)中，所述冷卻裝置包括冷卻板，所述冷 卻板具有與所述成形模的相應(yīng)底部表面相匹配的頂部表面形狀，所述冷卻板內(nèi)部具有連接 外部回路的流體輸送管路，所述冷卻板在冷卻時(shí)接觸所述成形模的底部，通過(guò)向所述流體 輸送管路輸送冷的流體來(lái)冷卻所述冷卻板。請(qǐng)參考圖8，在又一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，多個(gè)所述成型模3安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置 15上，所述壓力件1和加熱裝置(未圖示)與所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置分離，所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置15可帶動(dòng) 多個(gè)所述成型模輪流轉(zhuǎn)至所述壓力件的操作工位，以完成相應(yīng)的成形模上的對(duì)像的成形加 工，完成加工后的成形模被帶離壓力件并卸載成形對(duì)像。這樣，一方面加工效率能夠大大提 高，另一方面，可以定制多個(gè)不同的成形模安裝在同一轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上，以在一個(gè)加工循環(huán)中實(shí) 現(xiàn)對(duì)有不同三維形狀要求的對(duì)像的加工。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)為PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述PLC閉環(huán)控制系統(tǒng) 包括控制模塊、溫度檢測(cè)裝置和真空壓力測(cè)量裝置(未圖示)，所述溫度檢測(cè)裝置和所述真 空壓力測(cè)量裝置可以是熱耦和真空計(jì)，用它們檢測(cè)所述成形模的溫度和所述真空壓力機(jī)施 與的真空壓力，并反饋給所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)檢測(cè)結(jié)果輸出控制信號(hào)，至少相 應(yīng)調(diào)整所述加熱裝置/所述冷卻裝置、所述真空壓力機(jī)裝置的運(yùn)作。優(yōu)選地，所述控制信號(hào) 以射頻發(fā)送。請(qǐng)參考圖9，在另一方面，本發(fā)明還提供一種層壓柔性材料的擠壓成形方法，在一 個(gè)實(shí)施例中，該方法包括以下步驟a.將柔性材料層裝入具有導(dǎo)熱性的成形模的凹部中；b.將具有彈性和耐熱性的壓力件覆蓋在所述成形模上以形成圍住所述材料層的
氣密封室；c.通過(guò)真空抽吸作用使所述壓力件的覆蓋面趨向符合所述凹部的形狀變形以擠 壓所述材料層，同時(shí)加熱所述成形模，直到形成所希望的材料層三維形狀；d.在保持所述壓力件形變的狀態(tài)下冷卻所述成形模。本發(fā)明擠壓成形方法更具體的實(shí)施例可以參考前述設(shè)備實(shí)施例中所揭示的內(nèi)容。本發(fā)明的擠壓成形設(shè)備和方法可以應(yīng)用于如下柔性材料層的成形，包括非紡合成織物、經(jīng)紗針織織物、緯編針織織物、紡織品、羊毛氈、天然皮革、合成皮 革、玻璃纖維復(fù)合材料(粘結(jié)片)、碳纖維復(fù)合材料(粘結(jié)片)、天然纖維復(fù)合材料、熱塑聚 合物膜、熱固聚合物等。成形工藝所使用的最基本的柔性材料層通常要求具有三個(gè)基本層外部層、中間 層和內(nèi)部層。這些層通過(guò)粘合劑結(jié)合?？墒褂玫恼澈蟿┌ǜ赡ふ澈蟿┤缇郯滨?PU)尼 龍，聚乙烯(PE)、濕粘合劑等。本發(fā)明可用于以下方面的制造制鞋、制造工藝(fabrication)、組裝；時(shí)尚用品(例如手提包、錢(qián)包等)；行李箱及其附件(例如手提箱、公文包等)；
10
消費(fèi)電子產(chǎn)品(例如MP3播放器殼、筆記本電腦套、移動(dòng)電話殼等)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，包括具有導(dǎo)熱性的成形模，其包含用于容納柔性材料層并確定所要形成的產(chǎn)品的三維形狀的凹部；具有彈性和耐熱性的壓力件，其配置成可覆蓋在所述成形模上以形成圍住所述材料層的氣密封室；真空壓力機(jī)，其耦合到所述氣密封室，用于通過(guò)真空抽吸作用使所述壓力件的覆蓋面趨向符合所述凹部的形狀變形以擠壓所述材料層；加熱裝置，其熱耦合到所述成形模，用于加熱所述成形模；冷卻裝置，其熱耦合到所述成形模，用于冷卻所述成形模；控制系統(tǒng)，用于控制所述真空壓力機(jī)、所述加熱裝置和所述冷卻裝置的運(yùn)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述成形 模安裝在一工作臺(tái)上，所述壓力件的一端可樞轉(zhuǎn)地連接在所述工作臺(tái)上并可轉(zhuǎn)動(dòng)至覆蓋所 述凹部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，多個(gè)所述 成型模安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上，所述壓力件與所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置分離，所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置可帶動(dòng)多 個(gè)所述成型模中每一個(gè)至所述壓力件的操作工位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在 于，所述壓力件為耐高溫的硅彈性體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在 于，所述加熱裝置包括感應(yīng)加熱裝置，所述成形模至少部分包括感應(yīng)材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述感應(yīng) 加熱裝置安裝在所述成形模的下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述感應(yīng) 加熱裝置與所述成形模分別安裝在不同的工作臺(tái)上，且所述不同的工作臺(tái)中至少一者可受 驅(qū)動(dòng)而靠近或遠(yuǎn)離另一工作臺(tái)，以使所述感應(yīng)加熱裝置與所述成形模熱耦合或停止熱耦合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述感應(yīng) 加熱裝置包括感應(yīng)線圈和向所述感應(yīng)線圈供能的工作頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述工作 頭包括連接到所述感應(yīng)線圈的感應(yīng)發(fā)電機(jī)，所述感應(yīng)發(fā)電機(jī)與所述控制系統(tǒng)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述感應(yīng) 材料為黑金屬。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述成形 模包括感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分，所述感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和所述非感應(yīng)/導(dǎo)熱部 分的分布有賴于所述柔性材料的成形要求而選取。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述感 應(yīng)/導(dǎo)熱部分為鑄鐵，和/或所述非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分為酚醛聚合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述成形 模包括低感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng)部分，所述低感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和所述高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng)部分的分布有賴于所述柔性材料的成形要求而選取。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述低 感應(yīng)/導(dǎo)熱部分為鋁，和/或所述高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng)部分為磁性鋼。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在 于，所述加熱裝置包括加熱板，所述加熱板在加熱時(shí)接觸所述成形模的底部并向所述成形 模傳導(dǎo)熱量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述加 熱板具有與所述成形模的底部表面相匹配的表面形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述加 熱板內(nèi)部具有連接外部電源的熱電阻，通過(guò)對(duì)所述熱電阻通電來(lái)加熱所述加熱板。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述加 熱板內(nèi)部具有連接外部回路的流體輸送管路，通過(guò)向所述流體輸送管路輸送熱的流體來(lái)加 熱所述加熱板。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述熱 流體為水、油、乙二醇或含鈉溶液。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在 于，所述冷卻裝置包括風(fēng)扇，所述風(fēng)扇安裝在所述成形模的下方。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在 于，所述冷卻裝置包括冷卻板，所述冷卻板在冷卻時(shí)接觸所述成形模的底部并從所述成形 模吸收熱量。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述冷 卻板具有與所述成形模的底部表面相匹配的表面形狀。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述冷 卻板內(nèi)部具有連接外部回路的流體輸送管路，通過(guò)向所述流體輸送管路輸送冷的流體來(lái)冷 卻所述冷卻板。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在 于，所述控制系統(tǒng)為PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)包括控制模塊、溫度檢測(cè)裝 置和真空壓力測(cè)量裝置，所述溫度檢測(cè)裝置和所述真空壓力測(cè)量裝置分別檢測(cè)所述成形模 的溫度和所述真空壓力機(jī)施與的真空壓力，并反饋給所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)檢 測(cè)結(jié)果輸出控制信號(hào)，至少相應(yīng)調(diào)整所述加熱裝置/所述冷卻裝置、所述真空壓力機(jī)裝置 的運(yùn)作。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述控 制信號(hào)以射頻發(fā)送。
26.一種層壓柔性材料的擠壓成形方法，其特征在于，包括以下步驟a.將柔性材料層裝入具有導(dǎo)熱性的成形模的凹部中；b.將具有彈性和耐熱性的壓力件覆蓋在所述成形模上以形成圍住所述材料層的氣密封室；c.通過(guò)真空抽吸作用使所述壓力件的覆蓋面趨向符合所述凹部的形狀變形以擠壓所 述材料層，同時(shí)加熱所述成形模，直到形成所希望的材料層三維形狀；d.在保持所述壓力件形變的狀態(tài)下冷卻所述成形模。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，其特征在于，所述壓 力件為耐高溫的硅彈性體。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的層壓柔性材料的擠壓成形方法，其特征在于，所述成形模 至少部分包括感應(yīng)材料，所述步驟c中，所述加熱采用感應(yīng)加熱。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的層壓柔性材料的擠壓成形方法，其特征在于，所述成形模 包括感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分，所述感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和所述非感應(yīng)/導(dǎo)熱部分 的分布有賴于所述柔性材料的成形要求而選取。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的層壓柔性材料的擠壓成形方法，其特征在于，所述成形模 包括低感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和高感應(yīng)/導(dǎo)熱應(yīng)部分，所述低感應(yīng)/導(dǎo)熱部分和所述高感應(yīng)/導(dǎo) 熱應(yīng)部分的分布有賴于所述柔性材料的成形要求而選取。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的層壓柔性材料的擠壓成形方法，其特征在于，所述步驟c 中，用加熱板接觸所述成形模的底部并向所述成形模傳導(dǎo)熱量。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的層壓柔性材料的擠壓成形方法，其特征在于，所述步驟d 中，用冷卻板接觸所述成形模的底部并從所述成形模吸收熱量。
33.根據(jù)權(quán)利要求26至32中任一項(xiàng)所述的層壓柔性材料的擠壓成形方法，其特征在 于，所述步驟c、d中采用PLC閉環(huán)控制，包括檢測(cè)所述成形模的溫度和其內(nèi)部的真空壓力， 并反饋給控制模塊，控制模塊根據(jù)檢測(cè)結(jié)果至少相應(yīng)調(diào)控加熱、冷卻和真空壓力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于層壓柔性材料的擠壓成形設(shè)備，包括具有導(dǎo)熱性的成形模，其具有用于容納柔性材料層并確定所要形成的產(chǎn)品的三維形狀的凹部；具有彈性和耐熱性的壓力件，其配置成可覆蓋在成形模上以形成圍住材料層的氣密封室；真空壓力機(jī)，其耦合到氣密封室，用于通過(guò)真空抽吸作用使壓力件的覆蓋面趨向符合凹部的形狀變形以擠壓材料層；加熱裝置，其熱耦合到成形模，用于加熱成形模；冷卻裝置，其熱耦合到成形模，用于冷卻成形模；控制系統(tǒng)，用于控制真空壓力機(jī)、加熱裝置和冷卻裝置的運(yùn)作。通過(guò)真空抽吸作用，使壓力件的覆蓋面趨向符合凹部的形狀變形以擠壓材料層，同時(shí)加熱，可使材料層形成為以成形模為底版的三維形狀。
文檔編號(hào)B32B37/06GK101913285SQ2010102407
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者大衛(wèi)·畢博 申請(qǐng)人:大衛(wèi)·畢博