用于制造用于板条框架的弹簧板条型材的在线方法与流程

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的、用于制造用于板条框架的弹簧板条型材的在线方法。

背景技术：

EP 2865296 A1示出用于弹簧板条型材的不同型材形状，所述弹簧板条型材包括由纤维增强塑料、尤其是玻璃纤维增强塑料制成的芯股和作为包覆物的热塑性包层。这种弹簧板条型材相对于通常用于制造板条框架的木制弹簧板条的优点主要在于不需要预弯曲板条，即所谓的平弧拱(Stichbogen)。借助复合型材可利用直的型材区段实现其实是相同的承载能力和保持不变的持久弹性，所述直的型材区段可被任意切割成一定长度并且可比弯曲的弹簧板条更易于操作和储存。这种复合型材通常以下述方式制造，即首先制造芯股并将其暂时存储在辊上，直至该芯股再次退绕并且在挤出过程中被涂覆热塑性包层。暂时存储是必要的，因为在制造芯杆的拉挤成型法中的通过速度比挤出时的抽出速度低许多倍。玻璃纤维增强芯杆的卷绕需要相当大的力并且从芯杆横截面的特定直径起根本不能再卷绕。在后期于挤出生产线中使用处于应力下的卷绕辊时也存在安全危险，因为处于高弯曲应力下的芯型材杆可能折断。芯型材的实心横截面是必不可少的，因为管状结构在卷绕时会弯折和折断。但尤其是预制芯型材杆必须暂时存储在辊上会导致显著的时间损失，这在制造弹簧板条时带来经济上的缺点。

FR 2715280公开了一种同类型的用于由复合型材形成弹簧板条的在线方法，通过该在线方法避免了与暂时存储相关的缺点。在此在一道工序中制造弹簧板条，其方式如下：首先通过本身也已知的拉挤成型法形成玻璃纤维增强芯股并且随后直接在下游、即在同一生产线中挤出热塑性包层。在线完全制成的弹簧板条型材可在生产线末端被切割成所需长度并被包装。这种已知的用于制造弹簧板条型材的在线方法的缺点在于，拉挤成型过程的通过速度同样极低，即在下游挤出时理论上可能的通过速度远远不能被充分利用，因为浸有反应型树脂的玻璃纤维束在拉挤成型模具中需要一定的停留时间来实现充分的时效硬化。如果时效硬化未充分进行，则在随后挤出时芯型材杆的横截面将通过热塑性熔体的压力改变或甚至芯型材的结构被破坏。在该已知方法中也不能通过任意延长加热的拉挤成型模具来提高每单位时间的热量输入，因为模具中的摩擦力将不能再以合理的消耗来操作。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于这样改进用于制造用于形成板条框架的弹簧板条型材的在线方法，使得尤其是在该在线方法中显著提高通过速度并且此外实现更经济的生产方式。

所述任务通过一种具有权利要求1的特征的在线方法来解决。

本发明的重点在于，在热塑性塑料挤出之前根本不需要等待热固性芯型材完全时效硬化，而是芯股的后硬化也可在挤出包层之后进行，更确切地说直至外部已制成且被包装的型材杆的存储时间。为此利用反应热，该反应热在使用适合的反应混合物时产生，该反应混合物在聚酯形成时引起放热交联反应。此外，已经施加的热塑性包层起隔热作用，从而通过放热反应在反应型树脂中产生的热量不被排出到环境中，而是贡献于自内向外的更快速的完全硬化。

除了用作用于床板条框架的弹簧板条型材以外，如此制造的型材也可用于座具的座垫以及所有其它希望高的机械负荷能力和封闭的热塑性外层的应用情况。

为了实现在离开生产设备之后的这种后硬化，在此之前需要这样稳定芯股直至其进入挤出喷嘴，使得包层的挤出可在不改变型材芯股横截面的情况下进行，即使在型材芯股内尚未完成完全硬化亦是如此。

为了充分实现这种部分硬化，但同时相对于现有技术显著提高通过速度，根据本发明规定，通过用侧向被供应的附加纤维、线或丝进行至少一次螺旋形缠绕来稳定准备用于形成芯股的纤维束并且使浸有树脂的沿纵向方向延伸的纤维在时效硬化期间保持得彼此非常接近。

优选地，在被缠绕的纤维束中缠绕物之间的螺旋形区域保持空出。该缠绕将纤维压紧，从而更多的树脂沉积在未被缠绕的区域中。

也可设置包括至少两个反向螺旋形缠绕物的缠绕。

当仅在缠绕物和外侧纤维层中树脂时效硬化时，芯股的高强度就已经存在。

通过缠绕，在纤维束外侧上的反应型树脂时效硬化时形成这样的纤维复合材料，其基质包括纤维基束的沿纵向方向延伸的纤维以及缠绕物的几乎横向于其延伸的纤维、尤其是聚酰胺纤维。因此通过供应热量在芯股外侧上产生稳定的外包结构，即使芯股最初仅在横截面的外侧区域中时效硬化亦是如此。部分硬化的芯股在达到最大温度峰值之后足够稳定以便被引导通过挤出模具并且其横截面形状在挤出包层时不会改变。这允许(如已经示出的那样)以仅在边缘区域中部分硬化的芯股进入挤出机并且芯股中的热固性横截面的完全时效硬化推迟到弹簧板条型材的存储和运输时间中。

借助根据本发明的在线方法可实现4m/min和更高的通过时间，而在传统拉挤成型法中通过时间介于0.1至最大1.5m/min的范围内。

优选地，设有加热区段，其构造得如此之长，以致在给定横截面几何尺寸以及与直径有关的3m/min至9m/min的通过速度时芯股已经几乎完全硬化。根据本发明可简单地将通过速度提高25％和更多，因为在进入挤出之前芯股外部区域的稳定性已经足够并且可通过所描述的后硬化过程实现完全硬化。

已表明的是，基于已经描述的在外部区域中交叉连接的纤维的强度，芯股的实心横截面不再在在任何情况下都是必须的。因此优选规定，将用于纵向纤维的纤维束引导到心轴上并且因此形成管状中空芯股。由于如此待时效硬化的层厚相对于实心横截面明显减少，因此芯股中的反应时间可再次减少。

芯股的外部轮廓可以是圆形或多边形的，但应该是旋转对称的，从而来自挤出机头中的熔体的压力可相对均匀地作用到芯股的外部轮廓上。

另外，在使用心轴并形成管状芯股时有利的是，从内部加热心轴。由此也可自内向外加速芯股的完全硬化，这又导致可提高通过速度，因为正好可利用在存储中和在运输时的后硬化过程的时间储备。

代替心轴也可使用热塑性型芯(Seele)，其因其一同移动而不产生摩擦力。这种型芯可由耐温达200℃的塑料制成。型芯的开口也是可能的，为此使用塑料管或塑料软管。甚至发泡材料可用作型芯。

优选地，通过挤出制造包层，该包层不仅相对于水平横截面轴线而且相对于垂直横截面轴线是对称的。由此避免在横截面中单侧的材料积聚，从而防止弹簧板条型材在后期的冷却中发生变形。这尤其在考虑到在离开挤出生产线后才引起后硬化的可能性时是有利的。

附图说明

下面参考附图详细阐述本发明。附图如下：

图1以示意性俯视图示出用于实施在线方法的生产设备；

图2示出弹簧板条型材的横截面；

图3示出在形成包层之前的芯股；

图4示出弹簧板条型材的纵剖面图。

具体实施方式

下面参考从上方以示意性框图显示的生产设备100来解释根据本发明的方法，在该生产设备中生产方向从左向右延伸。

该示意性示出的生产设备100在该实施例中构造为双线生产设备、即两条几乎相同的生产线彼此相邻地并行运行，在所示实施例中，除了挤出机109之外，大部分组件对于每条线单独地、即总体成双地设置。在所示示例中，生产线从起点到末端的总长度为40米。

在筒子架101上这样提供多个筒子，使得卷绕在其上的、由多个单根纤维组成的纤维或线或丝可穿过纤维架102被抽出。各个纤维、线或丝被拉过浸渍槽103，在该浸渍槽中存储有液态反应型树脂。在此这是一种含有多元醇组分以及硬化剂添加剂且必须被热活化的聚酯树脂。只要生产设备100的环境温度不升高太多，该树脂在浸渍槽103内持续保持液态。

在中间站104处这样引导纤维，使得它们可被定向地导入卷绕机105中。如图3所示，在卷绕机105处用侧向供应的横向纤维缠绕纤维束的沿生产方向延伸的纵向纤维。

形成螺旋形缠绕物2.2，各缠绕物之间的区域2.3没有缠绕物。如此制备的、浸有反应型树脂的纤维股2在加热区段106中被加热，在此在紧邻加热区段106的入口处设置低加热温度，以便引发反应型树脂的化学反应，这种化学反应导致时效硬化。可使用所谓的预成型机来去除多余的树脂，该多余的树脂被再次供应给过程。在加热区段106的后续延伸中，温度保持在更高的水平上，以便继续已经开始的化学反应。

如已经在图1中的生产设备的纯示意图中可见，加热区段106相对于生产设备100的其余组件构造得较长；约11米的加热区段占45米生产线长度的20％，因此加热区段106也用掉通过时间的五分之一。在5m/min的抽出速度时可使用约100秒来引发聚酯反应并且这样促进该反应，使得边缘附近的外层时效硬化。

时效硬化的纤维股2在加热区段106中基本上无接触地、最多在一些支撑辊上被支撑地通过，因此与拉挤成型相反不需要高的抽出力。

由抽出装置108将各个纤维从纤维架抽出并拉过浸渍槽103和卷绕机105。

为了避免抽出装置108因过早时效硬化的反应型树脂和/或塑料部件在抽出装置108中的软化而太牢固地粘结，芯股2在杆冷却装置107中短暂且主要在表面被冷却。由于内部仍在进行的时效硬化反应是放热的并且芯型材股2的边缘区域连同其缠绕物的时效硬化已经发生，因此尽管受到表面冷却但时效硬化在内部仍在继续。

除了冷却以减缓表面区域中的反应之外，也可反向进行，即通过供应热空气来辅助和加速时效硬化。随后，芯股2进入挤出喷嘴中，该挤出喷嘴安装在两条线共用的挤出机109的双角头110上。接着，弹簧板条型材以在型材挤出中常见的方式穿过校准槽111，以便二次成形挤出物包层3的外部轮廓并且在凝固时进行支撑，然后该弹簧板条型材在冷却槽112、113中这样被冷却，使得包层中的热塑性熔体形状稳定。

通过第二抽出装置114抽出被包覆的弹簧板条型材1，通过所述第二抽出装置将外部已制成的、即使还尚未在其内部时效硬化的弹簧板条型材1供应给切割设备115。第二抽出装置114处的抽出速度与第一抽出装置108处的抽出速度同步。

在切割设备115中尤其是通过一同运行的锯切装置将弹簧板条型材1切割成一定长度，以形成各个弹簧板条杆，由这些弹簧板条杆可形成用于支撑床垫或垫子的板条框架。弹簧板条杆这样在包装装置116中被包装，使得它们沿纵向方向平行地相互贴靠和上下叠置，但并不通过交叉或倾斜堆叠引起弯曲力。

由此，芯层只要其在生产设备100末端尚未完全时效硬化就可在随后的存储时间期间继续时效硬化。已经开始的反应基于所用聚酯反应型树脂的类型是放热的，因此只要用于形成聚酯塑料的反应物以正确的比例存在就可自身在没有外部附加热量输入的情况下进行反应。

有利的是，弹簧板条杆在包装装置116处堆叠在盒子117或其它在侧面和下面封闭的容器中。杆内仍含有的热量由此被保存并且有利于在储存时使芯股完全硬化。

获得在图2中以横截面示出的具有芯股2和包层3的弹簧板条型材1。芯股2优选构造为圆形管，从而通过减小的壁厚可向内部进行更快的时效硬化。通过芯股上的壁厚变化可调节弯曲时的不同特性，从而可形成相应“硬”和“软”的弹簧板条。例如芯股外径为10mm且壁厚为3mm。

例如由聚丙烯制成的热塑性包层向上和向下以均匀的壁厚包围芯股2。对于所述示例几何形状，热塑性包层的厚度在此大约为1.5mm，在此包层仅用作操作和磨损保护装置，但对于机械负荷能力没有显著影响，机械负荷能力几乎仅通过芯股的尺寸和横截面来决定。

包层轮廓在两侧分别以突出部向外突出。通过所述侧向突出部在上侧和下侧提供宽的支承面，在该支承面上例如可支撑垫子或床垫。型材横截面不仅关于水平轴线而且也关于垂直轴线镜像对称。由此在冷却过程期间避免型材单侧变形，因为向两侧输入了相同体积的热塑性熔体，该熔体在冷却和校准装置111、112、113中在所有侧面都承受相同的冷却条件。

最后，图4示出成品弹簧板条型材1的纵剖面图。这里可以看出，位于外部的包层3与芯股2咬合。在被缠绕的芯股2中在图3中仍空出的在相应缠绕股之间的区域2.3被填充包层3的热塑性材料。由此在热塑性包层3和芯股2之间形成可靠连接，该连接尤其是防止两个组件2、3在冷却时基于不同的收缩特性而彼此分离。挤出的包层3甚至牢牢收缩到杆上。因此，在生产设备100末端获得的型材杆在被切割成一定长度之后仍保持尺寸稳定，尽管芯股2内部的时效硬化过程可能尚未完成。基于包层3与芯股2的形锁合的咬合而防止在存储中或在运输时在剩余的时效硬化过程期间出现事后变形。

还应该强调的是，在根据本发明的在线方法中，图3中示出的被缠绕一次的纤维股2已经在原始状态中、在未经任何浸渍的情况下构造得如此牢固，使得其可在没有其它辅助装置的情况下被操作。该纤维股稳定抗弯折。可毫无问题地补偿抽出单元108和114的抽出速度的小差异。此外，基于形状稳定性，处于时效硬化中的芯股2可被拉过极长的加热区段106，从而在进入挤出机头110时至少芯股2的边缘层已经时效硬化并且毫无问题地承受熔体压力。根据需要可设置第二次缠绕，其与第一次缠绕交叉进行。