用于生产颗粒状泡沫件的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于生产颗粒状泡沫件的方法和设备。特别地，本发明涉及一种用于由基于热塑性聚氨酯的可膨胀颗粒生产颗粒状泡沫件的方法和设备。
【背景技术】
[0002]从WO 94/20568中已知基于热塑性聚氨酯的颗粒状泡沫件。这些颗粒状泡沫件由可膨胀的颗粒状热塑性聚氨酯制成。为了模制件生产，预膨胀的(如适用)增压式热塑性聚氨酯颗粒被置于可加热的模具中，并且被充分加热，以便颗粒被焊接在一起。通过应用蒸汽来进行加热。若需要的话，可以在模制件生产之前对颗粒进行增压。在脱模之后，应该对模制件进行调节，直到它已达到恒定的重量。在20?120°C的温度下进行调节。热塑性聚氨酯颗粒可以被设有诸如丁烷或CO2的发泡剂。也可以使用在加热时分离出气体的固态发泡剂，例如，偶氮碳酰胺或甲苯磺酸水合物(toluene-p-sulphonic acid hydracite)。
[0003]从WO 2014/011537中已知一种用于由热塑性聚氨酯泡沫颗粒生产鞋底的方法。
[0004]在DE I 243 123 A、DE I 704 984 A、US 4，822，542 和 US 6, 220, 842 BI 中公开了其它的生产颗粒状泡沫件的方法。
[0005]与基于其它塑料(尤其是聚苯乙烯和聚丙烯)的颗粒状泡沫件相比，由基于热塑性聚氨酯的颗粒(TPU颗粒)制成的颗粒状泡沫件的优点在于其高弹性。
[0006]因此，已作出了巨大的努力来基于可用于大量生产的聚氨酯来制作这种颗粒状泡沫件。特别地，基于聚氨酯的这种颗粒状泡沫由于其机械特性而在鞋底方面非常受人瞩目。
[0007]在DE 10 2005 050 411 Al中公开了基于热塑性聚氨酯的发泡鞋底。从TO00/44821中还已知对于鞋类使用发泡的热塑性聚氨酯。
[0008]在WO 2012/065926 Al中还公开了由热塑性聚氨酯的发泡颗粒制造鞋底。这里，发泡的聚氨酯颗粒被嵌入在由聚氨酯泡沫制成的基体材料中，从而产生混合材料。由于发泡的聚氨酯颗粒的性质，鞋底具有良好的阻尼特性，可以用最小的力弯曲，并具有高回弹性。
[0009]WO 2008/087078 Al公开了其中含有热塑性聚氨酯的发泡颗粒的包含聚氨酯的基体的另一种混合材料，以及生产这种混合材料的方法。这些混合材料用于自行车座、软垫和鞋底。
[0010]在WO 2013/013764 Al中描述了另一种制造鞋底或鞋底部件的方法，其中，鞋底由基于氨基甲酸乙酯(TPU、E-TPU、TPU-E)和/或基于聚醚嵌段酰胺(PEBA)的发泡热塑性聚氨酯制成。泡沫颗粒优选地由粘结剂链接。作为粘结剂，使用双组分聚氨酯体系。
[0011]另外，DE 10 2009 029 286 Al公开了由聚氨酯整体泡沫制成的聚氨酯鞋底。
[0012]在WO 2010/01001Al中公开了包含发泡剂以及热塑性聚氨酯(TPU)和苯乙烯聚合物的可膨胀热塑性聚合物共混物。热塑性聚氨酯的重量百分比优选为5和95之间，并且，苯乙烯聚合物的重量百分比为5和95之间，其中，热塑性聚氨酯和苯乙烯聚合物的重量百分比合计为100份。聚合物共混物可以包含另一种热塑性聚合物。
[0013]从WO 2013/182555 Al中已知一种由热塑性聚氨酯颗粒生产颗粒状泡沫件的方法，其中，泡沫颗粒在含有润滑剂的水中被润湿以便在气流中输送。这样旨在防止颗粒在运动期间粘结在一起。通过喷嘴对泡沫颗粒喷洒水。
[0014]总而言之，可以这样说，为了基于热塑性聚氨酯(WO 94/20568A1)生产颗粒状泡沫件，已经付出了很长时间的深入的努力，因为这种塑料在弹性、回弹性和柔性方面具有特殊的机械特性。存在生产这种塑料体的不同方案。还提出了在混合材料中嵌入聚氨酯颗粒(W0 2008/087078 AUffO 2012/065926 AUffO 2013/013784 Al)。
[0015]原则上，与混合材料的情况一样，更容易且更经济有效的会是将泡沫颗粒焊接在一起而无需另外的基体。早已在大规模的工业应用中通过将泡沫颗粒焊接在一起而无需另外的基体来生产聚丙烯或聚苯乙烯的颗粒状泡沫件。在市场上已经有这样的运动鞋，其中，鞋底由基于聚氨酯的颗粒状泡沫件制成，而没有使用基体材料将颗粒粘结在一起。但是，这些运动鞋非常昂贵。这是由于一方面其优异的机械特性和另一方面有限的可用数量的缘故，因为如以前一样生产可膨胀的热塑性聚氨酯颗粒(eTPU颗粒)的颗粒状泡沫件涉及到相当多的问题。由于eTPU颗粒具有高的相互粘附力，所以各颗粒彼此松散地粘附并成块。这样有损计量和填充工艺。采用迄今为止已知的方法，不可能基于eTPU颗粒实现颗粒状泡沫件的稳定的大量生产。相比于基于其它材料生产颗粒状泡沫件，废品率相当高，并且，生产量低。
【发明内容】
[0016]因此，本发明是基于产生用于生产颗粒状泡沫件的方法和设备的问题，其中，与例如基于聚氨酯的泡沫颗粒的情况一样，即使泡沫颗粒具有高的相互粘附力，模具也可以被泡沫颗粒可靠且完全地填充。
[0017]该问题通过根据独立权利要求的方法和设备来得以解决。在各个从属权利要求中阐述有利的发展。
[0018]根据本发明的用于生产颗粒状泡沫件的方法包括如下步骤:
[0019]-借助于管子将泡沫颗粒从材料容器供给到模具，其中，泡沫颗粒通过发泡剂被输送到管子中，以及
[0020]-通过输入热对模具中的泡沫颗粒进行热塑性焊接，以形成颗粒状泡沫件。
[0021 ] 该方法通过向要供给的泡沫颗粒加入蒸汽的事实来得以区分。
[0022]通过向要供给的泡沫颗粒加入蒸汽，泡沫颗粒在其从材料容器转移到模具期间被蒸汽润湿，从而改善其抗摩擦特性。润湿泡沫颗粒的表面导致粘附力的减少，从而泡沫颗粒成块的风险最小。
[0023]加入蒸汽实现泡沫颗粒的均匀润湿。蒸汽量可以如此被计量，使得所有的泡沫颗粒被均匀地润湿，而泡沫颗粒不被激活，并且不相互聚结。
[0024]可以在材料容器中和/或在沿着管子的一个或多个点处进行蒸汽的供给。
[0025]蒸汽的加入也对泡沫颗粒的加热有作用，从而泡沫颗粒在到达模具时已经被预加热。由此，更快且更可靠地进行泡沫颗粒的热塑性焊接。
[0026]空气是优选的吹气(blowing gas)，因为它廉价并具有全部所需的物理特性。代替空气，也可以使用惰性气体，例如，二氧化碳。蒸汽不适合作为鞋底吹气，因为它会激活泡沫颗粒，导致它们在管子中堵塞。另外，大部分蒸汽会冷凝，从而在加压时产生相当大的下降。将无法确保泡沫颗粒的移动。而且，供给到模具的水的量将会相当大，这会有损泡沫颗粒的焊接。
[0027]泡沫颗粒沿着输送路径从材料容器供给到模具，其中，优选地，在沿着输送路径的若干点处向泡沫颗粒加入蒸汽。用蒸汽供给的热的量如此测定，使得泡沫颗粒在到达模具之前没有被完全激活，并且沿着输送路径已相互焊接。因此，蒸汽的量被精确地计量。要供给的蒸汽的量取决于各种参数，例如，要供给的泡沫颗粒的流量、管子的横截面面积和几何形状、泡沫颗粒的材料等。通过设定由至少一个喷嘴供给的蒸汽的量来进行对加入的蒸汽的量的设定，蒸汽通过所述至少一个喷嘴被供给到输送路径的管路中。这里，还考虑喷嘴孔的横截面面积。原则上，也可以通过改变喷嘴的孔的大小来调整蒸汽。
[0028]随着蒸汽的加入，这大部分冷凝在泡沫颗粒上。由于蒸汽的冷凝而导致蒸汽的体积减小，所以将蒸汽加入到包括吹气和泡沫颗粒的流导致压力没有增加或者只有非常微略的增加。因此，相比于没有加入蒸汽的传统系统，通过加入蒸汽，尤其在管道中的若干点处加入蒸汽，流动力学几乎根本不改变。
[0029]存在基于在50°C处已经变粘的聚氨酯的材料组分。因此，在输送路径的区域中，由这种eTPU制成的泡沫颗粒不应该被加热到高于50°C。采用基于聚氨酯的其它材料组分，更高温度是可能的。
[0030]由于一方面泡沫颗粒不应该在输送路径中被加热到高于某一温度，并且，另一方面在整个输送路径期间应该都存在蒸汽，所以在沿着输送路径的若干点处供给蒸汽是有利的。这样，也可以置换已经冷凝的蒸汽，使得沿着输送路径获得大致均匀的蒸汽进入。
[0031]优选地，蒸汽的量被如此设定，使得在所有的泡沫颗粒的表面上形成冷凝水的薄膜，并且，该薄膜降低氢颗粒的粘附效果。加入蒸汽越多，泡沫颗粒的表面被润湿得越强烈。但是，随着蒸汽的加入，也供给热；热的量不可以大到泡沫颗粒的表面被激活。因此，在确定蒸汽的量时，必须平衡润