專利名稱：用于拼接熱塑性塑料制品的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對用熱塑性材料制成的制品，例如升降梯的扶手等進行拼接的方法和設備。更具體地，本發(fā)明涉及一種將含有多個細長的不可拉伸件以及一層滑動織物的擠壓制品，例如扶手段或傳送帶等拼接在一起的方法和設備。
升降梯，移動通道和其它輸送設備的扶手通常以不確定的長度生產(chǎn)。一個傳統(tǒng)的扶手具有三個主要部件，即扶手的主體，它通常用橡膠或其它熱固性材料制成；許多鋼制加強索，它們起著拉伸抑制件的作用，以確定一個中性軸并在縱向上給予扶手一個所需要的剛性，同時使它可在垂直方向上彎曲，從而能夠繞著滑輪、驅(qū)動機構等行進；以及滑動織物，它通常粘結(jié)在扶手上，位于在扶手底部的一個T型槽內(nèi)，滑動件的作用是使扶手和支持及相應的成型導軌之間具有低的摩擦系數(shù)。傳統(tǒng)的扶手通常還包括多層不同的織物加強層。
傳統(tǒng)上，扶手是以分段的形式生產(chǎn)的。由于扶手主體的主要材料是熱固性材料，這不會引起什么困難。在于模具內(nèi)生產(chǎn)出每一段之后，使扶手向前移動，在它后面再形成下一段。
對于一個特定的應用，為了在安裝場所進行拼接，即所謂的“現(xiàn)場拼接”，要選擇合適長度的扶手，并制備用于拼接在一起的端部。通常，這牽涉到要切割含有鋼索并與它們交錯的鋼索的層片。合適地切割滑動織物。然后將端部裝配到一個模具中，并在模具內(nèi)填充新的材料，再對模具加熱，使材料固化。
在扶手的生產(chǎn)中，如果要求的長度是已知的，則可在生產(chǎn)廠內(nèi)進行“廠內(nèi)拼接”。所生產(chǎn)的一段扶手的端部是未經(jīng)過固化的，從而可以用一個生產(chǎn)模具進行平滑地不留痕跡的拼接。
已有人提出用熱塑性聚合材料，例如聚氨酯，制作升降梯等的扶手的方案，在轉(zhuǎn)讓給Westinghouse電氣公司(Fisher等人)的美國專利4,618,387中給出了一個這樣的例子。首先令人注意到的是，這種方案的實用性是存在問題的，因為該專利只給出并描述了具有由彈體材料制成的主體和多個鋼索或其它不能拉伸構件的扶手的C形部分。其中沒有提及織物滑動件，而在實際上，這對于任何一種傳統(tǒng)的扶手都是必需的。如果沒有這種滑動件，甚至不能看出怎樣才能制成扶手的一個試驗用環(huán)路并進行試驗。就申請人所知，在形成一個完整的扶手環(huán)路之后，而事實上是在形成任何長度的扶手之后，沒有一個實際可行的方法能將這種滑動件連接到扶手上。就申請人所知，滑動件必須在組裝扶手的其它部分的同時與扶手成形在一起。
不管怎樣，美國專利4,618,387中的方案是將扶手的兩端切成正方形，然后加熱，將它們?nèi)诤显谝黄?。不清楚這樣是如何有效的，但卻提出由于交界面比較小，只有少量的彈體材料將從接頭的周圍被擠壓出來并需要除去。
可以相信，這種方法本身幾乎肯定是不適當?shù)模瑢嶋H上，由本發(fā)明人所制備的一個試驗樣品表明，在鋼索的斷處形成明顯的塑料鉸鏈。扶手強度的很大一部分來源于鋼制加強索。一個簡單的方形對抵接頭要求彈體材料提供橫跨接頭的強度，這是不能令人滿意的?？紤]到這一點，所公開的方法還提出在現(xiàn)有鋼索之間開設一系列沿縱向延伸的平行溝槽。然后將短的鋼索放入這些溝槽中，再在槽上安放一薄的材料片。然后對位于接頭區(qū)上的材料片加熱使之熔融并流入溝槽中將短鋼索包裹起來。同樣，還是不十分清楚怎樣才能做到這一點，也不清楚如何才能保持正確的外形輪廓。很明顯，在存在滑動件并要求滑動件是連續(xù)的情況下，這種技術是不可能的，同時也十分明顯，這種方法只能在沒有滑動織物的扶手部件中才是可以容易實施的。
這種技術的另一個缺點是，在接頭區(qū)，加強索的密度大約是扶手其它區(qū)域的兩倍，使得接頭區(qū)的剛性和彎曲特性與扶手的其它部分顯著不同，可以認為這將造成異常的和不希望有的磨損特性。該專利提出，這可以通過楔形連接該接頭得到減輕，但這只能是簡單地緩解其剛性的突變，而不是消除這種突變。
將一個選定長度的環(huán)形構件的端部拼接在一起的問題在很多其它技術領域中是公知的。特別是，在傳送帶領域中有很多將傳送帶拼接在一起的技術方案。美國專利3,481,807是其中的一個例子。它給出了多種交錯技術。它指出，按照以下的方式來切割加強索使得每圈加強索的接合部沿著傳送帶的長度方向相互交錯開。與內(nèi)部加強索的端部的重疊或交錯相結(jié)合，它還指出外加強索的這一特點。這種方法主要試圖用于帶有可被替換并被硫化的覆蓋材料的橡膠帶。它沒有提出將這一技術用于由熱塑性材料制成的帶制品，特別是沒有提到如下的問題，即，在加熱時，如果不把它裝在一定的容器中，整個熱塑性塑料帶可能會熔化并出毛病。
此外，盡管不是全部，但很多熱塑性材料都是強吸濕性的。對于這種材料，必須保持足夠的壓力以使所保持的水分不被蒸發(fā)。
因此，希望提供一種方法和設備將選定長度的擠壓扶手拼接在一起。在理想情況下，這種方法應當用于形成一種用戶很難覺察的接頭結(jié)構。此外，還希望拼接頭為加強索提供同樣高的或良好的結(jié)合強度，為滑動織物和熱塑性塑料層提供同樣高或良好的剝離強度，以及和擠壓的扶手具有相同的唇緣強度，同時在拼接區(qū)保持扶手體的整體性。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種在一個細長制品內(nèi)形成接頭的方法，該制品具有基本上均勻的橫截面，它是由熱塑性材料制成的并具有端部部分，該方法包括以下步驟(1)將制品的端部部分置于一個模具內(nèi)，該模具有一個橫截面與制品的橫截面相對應的模腔，將制品的端部部分封裝在該模具內(nèi)；(2)在保持與端部部分相鄰的制品部分冷卻以防止其熔化的同時，加熱制品的端部，令熱塑性材料熔化，從而將端部部分融合在一起；(3)在連續(xù)保持制品的靠近端部的所述部分冷卻的同時，冷卻制品的熔化端部，使材料再次固化并形成一個接頭。
該模具具有一個與制品的橫截面相對應的模腔的含義是，它們具有相似的和相關的輪廓，不過模具的橫截面和扶手的橫截面的尺寸相等不是必要的。如下面所要詳細描述的，至少對于某些材料和應用來說，相對于制品的外形輪廓，模具尺寸稍大一些是有利的，并已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這會得到良好的效果。
該方法最好用于包括許多不能拉伸的細長件的細長制品，其中，該方法在步驟(1)之前包括一個額外的步驟，即在該步驟中，把不可拉伸件切割成至少兩種不同的長度，以便在接頭處形成一個交錯的圖形，而且不可拉伸件終止在橫向于細長制品的多個平面內(nèi)。當材料是熱塑性材料時，不可拉伸的細長件或加強索最好和制品主體材料的相應部分同時切割，從而使得在加強索端部的交錯處，材料的主體中沒有大的空洞。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方案中，該方法被用于一個細長的扶手，該扶手具有大體為C形的外部并限定出一個T形內(nèi)槽，該扶手還包含圍繞著T形槽的內(nèi)部滑動織物，該扶手在橫截面上具有一個主頂部和圍繞T形槽從主頂部延伸下來的側(cè)腿，并且不可拉伸件位于T形槽上方的頂部內(nèi)，其中，該方法包括在扶手的頂部中形成交錯的圖形。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種在具有基本均勻的橫截面并由熱塑性材料制成的細長制品上形成接頭的設備，該設備包括一個限定出一個具有與細長制品的橫截面相對應的橫截面的細長模腔的模具，該模具包括一個中心部分和位于中心部分兩側(cè)的第一和第二端部；一個主加熱裝置，用于加熱在模具的中心部分中的制品的端部，以便使制品的端部重新熔化并融合；一個主冷卻裝置，用于冷卻制品的端部，使材料重新固化并形成接頭；以及用于第一和第二端部的端部冷卻裝置，用于冷卻細長制品的靠近其端部的部分，以防止其熔化，其中，該模具包括至少兩個部分，這兩個部分可以在打開狀態(tài)和閉合狀態(tài)之間移動，在打開狀態(tài)，可將制品插入到模具內(nèi)，而在閉合狀態(tài)下形成接頭。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方案中，主加熱裝置，主冷卻裝置和端部冷卻裝置全部與模具構成一整體。利用設置在模具的中心部分和端部中的流過冷卻水的適當導管可以很容易地構成冷卻裝置。加熱裝置則由設置在中心部分內(nèi)的內(nèi)置細長的電加熱元件的導管構成。但是，可以想象，加熱和/或冷卻裝置可與模具分開設置，更具體地說，它們可以裝在用于保持模具閉合的壓力壓臺上。這樣做可以簡化模具的設計，盡管用于加熱和冷卻的熱路可能要長些。
模具最好包括一頂部和一底部，其中，模具的頂部包括主中心部分和第一與第二端部的頂部，模具的底部包括主中心部分和兩端部的底部。更好的方案是，使端部的頂部與中心部分的頂部相互連接，但通常與它是絕熱的，同時使端部的底部與中心部分的底部相互連接，但通常與它是絕熱的。通過用金屬整體地形成中心部分的頂部和端部的頂部并用一個窄的隔熱片將這些部分連接在一起，可以很容易地做到這一點，底部的制造方法與此類似。
各端部和中心部分的每一個頂部和底部包括一個用于使冷卻液通過的導管裝置是很有利的。導管裝置最好包含適當安排的延伸過各部分的孔。同時，中心部分的頂部和底部最好包括有第二細長孔，加熱元件則放置在第二細長孔內(nèi)，用作加熱裝置。
該設備最適合用于在一個細長的扶手上形成接頭，該扶手具有一個基本為C形的外部區(qū)段并限定出一個內(nèi)T形槽，同時包括一個由熱塑性材料制成的主體，一個增強扶手的伸長抑制件，以及一個粘結(jié)在主體上并圍繞T形槽的滑動織物，其中，該設備包括一個延伸貫穿中心部分和端部的細長模芯，該模芯具有對應于T形槽的外形輪廓。該設備也可被設計成用于在傳送帶上形成接頭。
在最初擠壓成型的扶手中，加強索被固定到熱塑性材料上。通過切割交錯的圖形從而保留圍繞每個加強索的端部的熱塑性材料，而不去除或損壞每一加強索端部的熱塑性材料，可以保持這種結(jié)合強度。
盡管在扶手段的中間限定出T形槽的金屬模芯可提供一定的傳導制冷作用，但不必采取特殊的措施以從內(nèi)部冷卻模芯。最好主要是從外部冷卻接頭，以避免扶手的外形輪廓變形。如下面將要詳細描述的那樣，可能需要從內(nèi)部不斷地加熱模芯，以確保冷卻作用確實主要是從外部進行的。
為了更好地理解本發(fā)明并更加清楚地表明怎樣才能實施本發(fā)明，現(xiàn)將利用舉例的方式并結(jié)合附圖對其加以說明，這些附圖表示了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中

圖1是表示扶手的端視透視圖；圖2是沿圖1的2-2線局部切開升降梯扶手的端部的側(cè)視圖3是用于切割扶手的帶鋸的透視圖；圖4a和4b表示切割扶手的一個端部的接連步驟；圖5a和5b表示在切割端部上的交錯圖形之前扶手的兩個端部；圖6是扶手的兩個端部的透視圖，表示交錯圖形的切割情況；圖7是一個透視圖，表示兩個端部的裝配及構成本發(fā)明的設備的一部分的模芯；圖8是表示本發(fā)明的設備在打開狀態(tài)下的透視圖；圖9是本發(fā)明的設備的端視圖；圖10是本發(fā)明的設備的平面圖，示出了冷卻順序通路；圖11是處于一個壓機中的本發(fā)明設備的透視圖；圖12是所述設備和壓機的透視圖，表明在打開狀態(tài)和閉合狀態(tài)之間的運動；以及圖13和14是類似于圖2的側(cè)視圖，示出了扶手側(cè)腿的交錯圖形。
在圖8至12中示出了一個根據(jù)本發(fā)明的設備，它通常用標號10表示。設備10具有一個主要的、中心成形部分12和第一及第二保護端部14,16。
主要中心部分12包括相應的頂部和底部12a,12b。相應地，保護端部14,16具有頂部和底部14a,14b,16a,16b。一個細長的模芯18固定在頂部12a上?，F(xiàn)將詳細描述各個部分或部件。
頂部12a在平面圖中基本上呈矩形。它包括一個主基部22。一個突起的中心部分24沿著頂部12a的長度延伸。該突起的中心部分24具有每一側(cè)都有一個豎直壁部26和一個傾斜壁部28的外側(cè)。傾斜壁部28一直延伸到一個平面的配合表面30。
一個細長槽32切入配合表面30，其結(jié)構與扶手的外形輪廓相對應。在細長槽32的底部設有一個淺的矩形槽34。此外，在槽34的底部設有另一個淺的矩形凹陷(圖中未示出)，其中開有螺栓孔38。凹陷36用作橇孔，用于橇開模具。
此外，在槽32的兩側(cè)設有兩個小的靠近槽32的大體上為半圓形的溝槽40，用于在模塑過程中接受多余的材料。
如圖9所示，模芯18用螺栓(未示出)固定在槽34中。在圖8中，該模芯是單獨表示的，以便更清楚地顯示它的結(jié)構，但在使用時，要用螺栓將其固定在頂部12a上。由于所有的部件都是用鋁或其它金屬制成的，在模芯和頂部12a之間可提供一個良好的導熱通路。如下面將要詳細描述的那樣，這將要求模芯的加熱元件連續(xù)工作，以便獲得所需要的冷卻模式?；蛘撸衫酶魺釅|片等使模芯與頂部12a隔熱。
頂部12a包括細長孔44，其中插有電加熱元件46。
頂部12a還包括冷卻導管48(圖10)。導管48包括兩個縱向延伸的導管48a和兩個橫向?qū)Ч?8b，它們分別與進水口和出水口50。52連接。
模具12的底部12b與頂部12a是互補的(圖8)。它具有一個配合表面60，用于與配合表面30貼合。傾斜壁62從這個配合表面60延伸出來，它們一直延續(xù)到豎直壁64。壁64用來與豎直壁部26滑動地接合，以便沿側(cè)向放置部分12a和2b。
在部分12b中形成一個對應于槽32的圓形槽66，以便構成一個對應于所需扶手部分的完整的模腔。
和頂部12a一樣，底部12b包括用于加熱元件72的孔70。它還包括一個同樣包括縱向?qū)Ч芎蜋M向?qū)Ч艿膶Ч芫W(wǎng)(未示出)，其布置與導管48a,48b的配置相對應。如下面將詳細描述的那樣，使橫向?qū)Ч苓B接入水口和出水口80,82，用以提供流過頂部12a的冷卻水。
端部14,16通常相互對應，為簡單起見，如圖8所示，僅對第一端部16進行描述。如下面將要詳細描述的，即使當中心部分12被加熱時，端部14,16總是用于保持冷卻。為此，使它們與中心部分12絕熱。
首先，端部16的頂部和底部16a,16b的外形輪廓通常與主中心部分12相對應。因此，頂部16a具有一個主基部84和一個突起的中心部分85。它具有豎直壁部86和延伸到平面配合表面90的傾斜壁部88。和中心部分不同，配合表面90沒有用于接納多余材料的溝槽。它包括一個槽形部分92,該部分構成槽32的延續(xù)部分。它還包括一個矩形槽94作為槽34在中心部分上的延續(xù)部分。
相應地，底部16b具有一個帶有傾斜壁部102和豎直壁部104的配合表面100。在配合表面100的中間有一個圓形槽106，它作為槽66的延續(xù)部并用于制成扶手部分。
端部16a,16b分別設有用于冷卻水的通孔(其中之一在圖10中以標號108表示)以及入水口和出水口109,110。它們還包括用于使加熱元件通過的孔。
模芯18包括用于電加熱元件20的孔19。
現(xiàn)參考圖1至7描述在扶手中拼接接頭的形成。端部可用一個帶鋸，刀，熱刀或其它合適的或傳統(tǒng)的切割裝置制備。這里，扶手主體用120表示。主體120包括一個頂部122和側(cè)腿124。在頂部122中具有作為細長的不可拉伸件的加強索126的平面陣列。扶手限定出一個通常為T形的槽128，其上襯有滑動織物130。扶手的兩個端部由標號131和132表示。扶手是由熱塑性聚氨酯彈體(TPU)制成的，不過可以采用任何適宜的熱塑性材料。
先將兩端131,132切成直的方形切口。首先，通過剛好延伸穿過每一端部的側(cè)腿124的相應傾斜切口132從兩個端部上除去側(cè)腿124的輔助部分。第二端部132則要求在緊靠頂部124的下方處制成一個輔助的水平切口136。
對于每一個端部，由一個水平切口142將由140所表示的頂部122的一部分除去。這一操作由帶鋸來完成。如圖3中所示，備有一個含有模芯146的卡具144。模芯146與T形槽128相一致并緊密配合在T形槽128中，從而可牢固地將端部131或132保持在卡具144上。這樣就可以精確地制成水平切口142或其它切口，例如切口134。為此，可將模芯146開槽，或者用其它方法支撐扶手。值得注意的是，也可以在頂部上提供交錯圖形來代替頂部140的去除。
切口142開設在緊靠加強索陣列126的上方。和兩個橫向的豎直端部切口一起，該切口從兩個端部131,132除去了一個頂層。這樣一來，就留下了頂部122的一個薄的底部148，它成為在扶手的每個端部131和132中含有加強索126的中間層。然后將這些底部(148)切割成所需要的交錯圖形，如圖6和7中所很好地表示的那樣。
現(xiàn)在將會看到，以一種已知的方式，決定一個交錯圖形的強度的關鍵因素是加強索的強度及加強索與扶手的聚合物之間的相對剪切強度。這兩個因素加在一起確定了需要多長的加強索嵌入到聚合物中，其目的在于，當加強索上施加增大的負載時，將通過加強索的斷裂而出現(xiàn)故障，而不是因加強索與聚合物的結(jié)合失效。一個理想的交錯圖形是使加強索充分重疊，使得加強索的接頭之間的距離大于這個臨界距離。參考圖6可以看出，有四個平面150,151,152和153，在這些平面上有加強索斷口。在平面150上兩根外加強索126a和兩根中間加強索126e有斷口。在平面151上，三根中心加強索126b有斷口。在平面152，四根外加強索126c有斷口，它們靠近最外部的加強索126a成對設置。在平面153上，四根內(nèi)加強索126d有斷口，它們成對地排列在三根中心加強索126b的兩側(cè)?？梢钥闯觯@里給出了一個優(yōu)選的交錯布置，然而可采用任何適宜的布置方式?？梢宰⒁獾綄谄矫?50，包括外加強索126a的第二端部132的邊緣部分155被保留，但第一端部131的該部分則被去除。
交錯圖形的切割不只是對加強索本身而言，而且是對嵌入聚合物中的加強索而言的。如下面將要詳細描述的，聚合物將在最后一個拼接步驟中被重新熔化。事實上，每一根加強索的切割或加強索組的切割連帶有扶手主體的相應部分。這表示在圖6和圖7中。因此，當兩個端部被裝配在一起時，除了因切割造成的適當?shù)墓钪?，在加強索的平面上基本上沒有空隙，同時除了這些公差部分等之外，不必圍繞加強索替換任何扶手主體。本技術的另一個優(yōu)點是，它可以確保在交錯圖形的形成過程中，加強索與熱塑性材料之間的粘合不會受到損害或被消除。
圖4a和4b表示了一種用于包括滑動織物的扶手部分的傾斜拼接，可以看出，在扶手的側(cè)腿124中，可提供多種不同的連接機構。圖13和14中示出了一些可替代的外形輪廓。
在圖13中示出了這樣一種結(jié)構，它在每一端上設置有多個通常為矩形的指狀物或凸起，其是相互交錯的或呈指狀交叉的。其頂部被限定在一些豎直平面內(nèi)。一個中心平面170在其一側(cè)有平面171和172，在其另一側(cè)有平面173和174。首先可以看出，這里所給出的是豎直平面，但這并不是很關鍵的。可以利用各種傾斜平面，并且不是所有的平面必須相互平行；這些平面可以是側(cè)視時是傾斜的，也可以是平視時是傾斜的。因而，具有從兩端延伸而來的頂部和底部指狀物175和176以及兩個中間指狀物177和178。同樣，指狀物的端部終止在不同的平面內(nèi)，以便提供一個所需要的應力分布形式并將縱向張力負荷轉(zhuǎn)換成相鄰指狀物間的剪切負荷。
圖14示出了采用三角形指狀物的另一種結(jié)構。同樣，整個接頭由一個中心平面172和在其兩側(cè)的平面171-174所限定。頂部和底部三角形指狀物或凸起180和181延伸到緊靠中心平面170的平面172和173，而另兩個三角形指狀物182和183則延伸到最外面的平面171和174。如前面所述，對于上述圖13和圖14的接頭，可以用鋸，用熱刀或冷刀切割或其它適當?shù)姆绞叫纬杀匾那锌?。為加強該接頭，可為滑動織物130提供一個鞍狀物或代用片，這種鞍狀物在圖6中用164表示。鞍狀物164可有足夠的寬度以便在扶手的整個寬度上對接頭進行加固。鞍狀物164的長度應長到可提供足夠的增強度。鞍狀物164可以是從滑動織物130上切下的切片，也可以通過涂覆TPU或適當?shù)恼澈蟿┒瞥桑@可用手工或其它方法來進行。
然后在模塑設備10中裝配端部131,132。于是加工完成接頭處的部分。在材料是用鋸切割除去的情況下可用代用片158來補充由切口136除去的材料。補充頂蓋160補充由各端部除去的部分140。該補充頂蓋160是用帶鋸或刀或熱刀切割而成的；當利用帶鋸切割時，由于帶鋸的厚度，在切割時應留出一定的余量；也就是從端部131,132上除去材料的鋸縫；在使用刀子切割時，則不需要這種余量。更復雜的扶手結(jié)構有可能具有一個或更多個內(nèi)部織物層。這時，用同樣的方式制備扶手的端部，對于織物的每一個附加層利用在其上方與下方的水平切口使它與扶手分離。該織物層可用搭接或重疊的結(jié)構結(jié)合在一起。接頭沿扶手相互縱向分開，以便不使它們相互對齊。一般地，這些附加層用來改善扶手的唇緣強度而不是其縱向強度，因此，這些層的縱向接頭的強度不是很關鍵的。但是對于某些應用，和上述的接頭一樣，有可能要求為附加的織物層提供某種形式的聯(lián)鎖指狀物。
可采用任何標準的加壓設備，圖11和12示出了一種加壓設備56，它具有一個可在打開位置與閉合位置之間樞轉(zhuǎn)的頂部。如下面將要詳細描述的那樣，壓力應足以保持模具的閉合，同時還允許多余的材料排出。如下面將要詳細描述的，模具的尺寸應稍大些，從而在開始時不對TPU加壓。
然后令冷卻水通過第一和第二保護端部14,16的頂部和底部。其作用是使端部14,16處的扶手部分保持冷卻，以防止扶手在這些部分再次熔化。同時，為加熱元件提供能量，以加熱主中心部分12。這將使主中心部分12處的聚合物再次熔化，使其粘合在一起并形成一個成為一體的接頭。
眾所周知，TPU是一種強吸濕性材料，一個由TPU構成的制作好的扶手在正常使用過程中已經(jīng)從大氣中吸收了水分。因此，當重新熔化扶手以便形成拼接接頭時必須引起注意，以確保不會使水蒸發(fā)和產(chǎn)生水蒸氣氣泡，并根據(jù)這一要求來選擇壓力。
為此，選定模具的尺寸，使得熱膨脹造成端部顯著地膨脹之前，這些端部接觸模具的內(nèi)部，然后再對TPU加壓。更具體地說，模具的尺寸應當是這樣的，即，在熔化端部的整個過程中，其壓力足以防止水蒸汽氣泡的產(chǎn)生，也就是說，將在端部熔化之前對其加壓，使得水蒸汽氣泡只能從熔融的熱塑性材料中釋放出來。壓力將由所加的負荷與模具的尺寸決定。由于靠近端部的部分被保持冷卻并且不會熔化，因此不對模具施加壓力。選擇模具中的余量，使得由此而產(chǎn)生的壓力防止在形成拼接的溫度下生成蒸汽氣泡。
如果有任何多余的材料，便會簡單地稍稍打開模具；就是說，中心部分的頂部和底部12a,12b可很容易地在豎直方向上稍稍脫開，使得多余的材料流出并進入溝槽40。也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果利用高的壓力，多余的材料會使扶手的端部受到壓迫或從模具中被少量的擠壓出來。這也將會緩解壓力?？梢钥闯觯谥鞣鍪侄闻c溝槽40之間存在一個壓降ΔP。該壓降ΔP是材料的流速、在模具的兩個部分之間被加壓的通道的寬度以及在模具的主腔與溝槽40之間的長度ΔL(標在圖9中)的函數(shù)。一般地，壓降ΔP是模具主腔內(nèi)的壓力與周圍壓力之間的差值。
但是，可以看出，當模具被稍稍打開并且材料流向溝槽40中時，正如從平面圖中看到的那樣，熔融的TPU的壓力作用于其上的模具的面積有所增加。因此，熔融的TPU不僅作用于模腔內(nèi)，同時也作用在限定延伸出來直到溝槽40的通道的表面上。當保持負荷不變時，在模具內(nèi)的平均壓力必然會稍有降低。盡管如此，該壓力仍然足以防止任何水分轉(zhuǎn)換成蒸汽或蒸汽氣泡。
當足夠的多余TPU已經(jīng)向外流到溝槽40中時，模具的兩個部分重新閉合，切斷材料流。同樣，模腔內(nèi)的壓力將按下述方式確定，即，壓力乘以模具的長度(熔融材料所作用的長度)和寬度等于所施加的負荷。
模具被加熱到一個足夠的溫度并保持足夠長的時間，以給出一個良好的結(jié)合點。在這段時間結(jié)束時，關閉除用于模芯18的加熱元件20之外的所有加熱元件，然后令冷卻水通過頂部和底部12a,12b，使圍繞實際接頭的材料再次固化。當拼接接頭完全冷卻時，可關閉冷卻水并打開模具。
當TPU冷卻時，它會收縮，并且壓力降低到環(huán)境壓力。在全部時間內(nèi)，該壓力足以防止蒸汽氣泡的形成。當接頭得到充分的冷卻時，切斷所有的水流，并將仍在工作的所有加熱元件關閉，并打開模具。如果存在任何多余的材料，很容易用刀進行修整，并可以迅速而簡單地對扶手的邊緣進行清理，從而扶手具有平滑而均勻的外觀，對一個普通的使用者來說不會覺察出接頭。加強索的交錯提供了一個結(jié)實的接頭，它具有可與扶手主體相比擬的特性。
同樣，在形成的拼接過程中，保持足夠高的溫度以確保各熱塑性材料層能良好的整體化，從而在整個拼接處熱塑性材料層完全相互融合在一起。
用于扶手的優(yōu)選材料是一種聚氨酯熱塑性彈體。這種材料可很好地附著在加強索上，提供良好的表面光潔度，它經(jīng)久耐磨，表現(xiàn)出良好的抗撕裂性能以及對滑動織物的良好附著能力。然而，當加熱時熱塑性聚氨酯會明顯地膨脹。因此，模具要做得大出一定的量。這種尺寸的加大要沿著模具的整個長度進行，已經(jīng)證明這樣做是令人滿意的。最好，這種尺寸的加大處于所給范圍的下限。只要沿著模具的長度方向有一個均勻的尺寸，便可使拼接頭均勻光滑，而且該拼接頭不會被覺察出來。沿著拼接頭的長度進行精密地測量，會發(fā)現(xiàn)大約有千分之幾英寸的尺寸偏差，但是由于這個偏差發(fā)生在約幾英寸長的距離上，所以一般用戶是很難發(fā)覺的。事實上，由于在接頭區(qū)有較大的熱膨脹，當它冷卻時會收縮的更多。這會造成在接頭區(qū)的尺寸略小于扶手主體部分的尺寸，但是因為接頭是由平滑的漸縮部分與扶手主體相連的，所以不會被一般用戶所覺察。
在形成接頭的交錯圖形時，重要的是，應當精確地切割圖形的不同部分，使得所存在的材料量相應于整修接頭的表面時所需要的量。如果存在有過多材料以致于有相當多的材料通過模具的邊緣流出，那么，材料的這種側(cè)向流動有把加強索的端部推向側(cè)面的傾向。這將會使加強索的端部發(fā)生位移，同時明顯地使接頭發(fā)生畸變，從而影響接頭的機械性能。在理想的情況下，任何的多余材料流應該是最小的，使得加強索的端部基本保持不動，使加強索的端部相互對齊并處于所要求的陣列內(nèi)，從而形成結(jié)實的接頭。
在滑動織物上提供有傾斜切口134或其它結(jié)構，以避免在滑動織物130上只有方形切口。通過提供傾斜切口，可以認為，上述接頭在使用中將會更平滑地運行并減少損壞的危險，同時，這可以有效地將拉伸載荷傳到在滑動織物130中的整個接頭上。如果在織物130上提供一個方形或?qū)Φ纸宇^，拉伸載荷，例如，在某些驅(qū)動組件中當扶手向后彎曲時，將會使接頭斷開。用于織物的鞍狀物將會加強接頭并傳遞拉伸負荷。
這里主要針對扶手對本發(fā)明進行了描述，但可以看出，本發(fā)明可用于任何用熱塑性材料制成的具有恒定橫截面的制品。例如，可以將本發(fā)明用于常常具有許多類似于扶手的性質(zhì)的傳送帶。典型地，一個傳送帶將包括加強索或其它防拉伸件，以便為傳送帶提供所需的強度和彈性性能。它經(jīng)?？赡馨ㄒ粋€固定在其一側(cè)的織物層。傳送帶一般具有一個簡單的矩形截面，從而在整個傳送帶的深度上形成一個交錯圖形是一件簡單的事情，然后在一個合適的模具中將它們裝配在一起。
權利要求
1．一種用于在細長制品上形成接頭的方法，該制品具有通常均勻的橫截面，它由熱塑性材料制成并具有端部，該方法包括以下步驟(1)將制品的端部放入一個具有一個其橫截面與制品的橫截面相對應的模腔的模具內(nèi)，并將該制品的端部封閉到該模具內(nèi)；(2)在保持制品的靠近端部的部分冷卻以防止其熔化的同時，加熱制品的端部，使熱塑性材料熔融，從而將端部融合在一起；(3)在繼續(xù)保持制品的靠近端部的所述部分冷卻的同時，冷卻已經(jīng)熔融的制品的端部，使材料重新固化并形成接頭。
2．如權利要求1所述的方法，當應用到包含有多個細長的不可拉伸件的細長制品時，其特征在于，該方法包括一個在步驟(1)之前的附加步驟，在該附加步驟中把不可拉伸件切割成至少兩個不同的長度，以便在接頭處形成交錯的圖形，使不可拉伸件終止于與該細長制品橫向相交的多個平面內(nèi)。
3．如權利要求2所述的方法，其特征在于，細長的不可拉伸件與制品主體材料的相應部分一起被切割，從而，在細長的不可拉伸件的端部交錯的部分于材料主體內(nèi)沒有明顯的空隙，同時在細長的不可拉伸件與材料之間的結(jié)合不受干擾。
4．如權利要求3所述的方法，其特征在于，交錯圖形形成于該制品的延伸到制品的兩個端部上的一個中間層內(nèi)，其中，細長的不可拉伸件的端部以及制品主體的相關部分基本上填充該中間層并且沒有留下明顯的空隙。
5．如權利要求4所述的方法，其特征在于，在端部上確定一個第二頂部層，它靠近中間層并位于其上方；在切割端部以形成交錯圖形時，將端部的構成第二頂部層的部分除去，并且，為制成接頭，將一個對應于該第二層的頂蓋部分插入到模具中。
6．如權利要求1所述的方法，當將其用于由可能含有水分的吸濕熱塑性材料構成的制品時，其特征在于，沿著模具的溫度條件使得制品熱膨脹并與模具接觸；以對端部加壓，在熱塑性材料熔化之前，將端部加壓到一個足夠高的壓力，以防止熔融的熱塑性材料中的水分蒸發(fā)。
7．如權利要求4所述的方法，當將其用于一種具有通常為C形的外部并限定出一個T形內(nèi)槽同時包含有一個圍繞T形槽的內(nèi)部滑動織物的細長扶手，該扶手在橫截面上具有一個主頂部和由該主頂部延伸下來圍繞T形槽的側(cè)腿，同時在T形槽的上方的頂部內(nèi)設有不可拉伸件的情況下，其特征在于，該方法包括在扶手的頂部中形成交錯圖形。
8．如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述交錯圖形形成于滑動織物上方的頂部的一個中間層內(nèi)。
9．如權利要求8所述的方法，其特征在于，扶手的端部在中間層的上方包括一個第二頂部層，在形成交錯圖形時將該層除去；提供扶手的一個頂蓋部分以用于形成橫截面。
10．如權利要求9所述的方法，其特征在于，對于每個端部而言，切割一個包括滑動件的下部以便形成一個從下述圖形中選擇出來的圖形在滑動織物中的一個傾斜接頭；和一個指狀圖形。
11．如權利要求10所述的方法，它包括為滑動件提供一個在扶手的至少一部分寬度上延伸的鞍狀物。
12．如權利要求10或11所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，將制品的端部加熱到一個足以使各熱塑性材料層之間相互結(jié)合在一起的溫度，這將提供一個可與扶手的初始剝離強度相比擬的剝離強度。
13．如權利要求10或11所述的方法，其特征在于，形成一個傾斜的接頭，在形成傾斜接頭時，在每個中間層的下方構成一個水平切口，并提供一個底部補充片用于補充切口的深度。
14．如權利要求7所述的方法，當將其用于由可能含有水分的吸濕熱塑性材料構成的扶手時，其特征在于，沿模具的溫度條件使得扶手熱膨脹并與模具接觸以便對端部加壓，在熱塑性材料熔化之前，端部被加壓到一個足夠高的壓力以防止熔融的熱塑性材料中的水分蒸發(fā)。
15．如權利要求7所述的方法，其特征在于，將模腔的尺寸確定成稍大于在環(huán)境溫度下制品的橫截面，模具的橫截面使得最后形成的接頭的尺寸與細長制品的尺寸大致相近。
16．如權利要求15所述的方法，當被用于由可能含有水分的吸濕熱塑性材料形成的扶手，其特征在于，沿著模具的溫度條件使得扶手熱膨脹并與模具接觸以便對端部加壓，在熱塑性材料熔化之前，端部被加壓到一個足夠高的壓力以防止熔融的熱塑性材料中的水分蒸發(fā)。
17．如權利要求7所述的方法，當利用一個包含至少兩個可在打開和閉合的狀態(tài)之間移動的模具部分的模具實施時，其特征在于，在模具部分上保持一個外部壓力，將模具部分壓在一起使之處于閉合狀態(tài)，該外部壓力容許任何多余的熱塑性材料使模具部分發(fā)生位移以便使得多余的材料能流出模腔之外，從而使模腔內(nèi)的內(nèi)部壓力明顯下降，令模具部分能恢復到閉合狀態(tài)。
18．如權利要求17所述的方法，當將其用于由可能含有水分的吸濕性熱塑性材料制成的扶手時，其特征在于，沿著模具的溫度條件使得扶手熱膨脹并與模具接觸以對端部加壓，在端部的溫度高到足以使熔融的熱塑性材料中的水分蒸發(fā)之前，外部壓力維持著一個足以防止在端部中生成蒸汽氣泡的內(nèi)部壓力。
19．一種用于在一個具有基本上均勻的橫截面并由熱塑性材料制成的細長制品上形成接頭的設備，該設備包括一個限定出一個細長模腔的模具，該模腔具有與細長制品的橫截面相對應的橫截面，該模具包括一個中心部分和位于中心部分兩側(cè)的第一和第二端部；一個主加熱裝置，用于加熱制品的在模具的中心部分中的端部，使制品的端部再次熔化并將它們?nèi)诤显谝黄?；一個主冷卻裝置，用于冷卻制品的端部以便使材料重新固化并形成接頭；以及用于第一和第二端部的端部冷卻裝置，用來冷卻細長制品的靠近端部的部分，以防止該制品部分熔化，其中，該模具包括至少兩個部分，這兩個部分可以在制品能插入模具的打開狀態(tài)與用于形成接頭的閉合狀態(tài)之間運動。
20．如權利要求19所述的設備，其特征在于，所述模具包括一個頂部和一個底部，其中，模具的頂部包括主中心部分的頂部和第一及第二端部的頂部，模具的底部包括主中心部分的底部和第一及第二端部的底部。
21．如權利要求20所述的設備，其特征在于，將端部的頂部連接到中心部分的頂部上，但通常與其是絕熱的，同時，將端部的底部連接到中心部分的底部上，但通常與其是絕熱的。
22．如權利要求21所述的設備，其特征在于，中心部分的頂部和端部的頂部是由金屬整體地構成并由一個窄的絕熱片連接，同時，端部的底部和中心部分的底部是由金屬整體地構成并由一窄的絕熱片連接。
23．如權利要求21所述的設備，其特征在于，對于每個中心部分和端部，頂部和底部具有互補的配合表面，在使用過程中，在閉合狀態(tài)下它們相互貼合在一起，在每個配合表面上形成一個細長槽，形成細長制品的橫截面部分。
24．如權利要求23所述的設備，其特征在于，中心部分的頂部和底部中的至少之一包括一個溢流槽裝置。
25．如權利要求21所述的設備，其特征在于，每一個端部和中心部分的每一個頂部和底部包括一個導管裝置，用作冷卻劑的流通通道。
26．如權利要求25所述的設備，其特征在于，對于端部，導管裝置包括一個延伸貫穿每一個頂部和底部的直孔，而對于中心部分，導管裝置包括一對縱向延伸的孔和一對與縱向孔的端部連接的橫向孔，每個橫向?qū)Ч芫哂幸粋€通向外部的端口以形成一個接口。
27．如權利要求25或26所述的設備，其特征在于，中心部分的頂部和底部包括第二細長孔，并且加熱裝置包括置于該第二細長孔中的加熱元件。
28．如權利要求21所述的設備，適于在一個細長扶手上形成接頭，該扶手具有一個通常為C形的外部并限定出一個T形內(nèi)槽，同時包括一個由熱塑性材料構成的主體，加強該扶手的拉伸抑制件，以及固定在主體上并圍繞T形槽的滑動織物，其特征在于，該設備包括一個延伸貫穿中心部分和端部并具有與T型槽相對應的外形輪廓的細長模芯。
29．如權利要求28所述的設備，其特征在于，模芯被固定在中心部分和端部的頂部上，并延伸出模具之外。
30．如權利要求29所述的設備，其特征在于，中心部分和端部的頂部和底部包括加熱元件。
31．如權利要求28所述的設備，其特征在于，該模具在頂部和底部的中心部分和端部具有一個均勻的內(nèi)橫截面，該橫截面在環(huán)境溫度下稍大于扶手的橫截面。
全文摘要
本發(fā)明提供在由熱塑性材料制成的細長制品例如升降梯扶手(120)或傳送帶中形成接頭的方法和設備,該制品還包括許多加強索和一個滑動織物。制品(120)的端部保持在一個模具(12)中,并對其加熱,使材料熔化。于模具的端部對靠近端部的部分進行冷卻,以防止其再次熔化。然后將熔化的端部融合在一起,再將熔融的接頭冷卻,使材料重新固化并形成接頭。由于存在加強索(126),可將它們切割成交錯圖形,這種交錯圖形可有利地僅設置在制品的一個層中而不是延伸貫穿制品的整個深度。頂部層(160)則可用一個與制品主體材料相同的分離的頂蓋來補充。在存在滑動件的部位,為提供有效地交錯作用,將扶手的底層或部分切成一個斜角,以便在滑動件上形成一個傾斜的接頭。
文檔編號B29C65/18GK1218433SQ97194579
公開日1999年6月2日 申請日期1997年4月4日 優(yōu)先權日1996年4月5日
發(fā)明者羅納德·H·鮑爾, 道格拉斯·J·韋瑟羅爾, 安德魯·O·肯尼, 戴維·S·鮑爾, 斯圖爾特·A·康斯 申請人:羅納德·H·鮑爾