用于制造三維復合物件的方法技術

本發明專利技術有關用于制造三維復合物件的方法。本發明專利技術涉及一種用于制造三維復合物件(21a,21b,21c)的、特別用于制造體育用品的方法，該方法包括下述步驟：(a.)準備可旋轉的澆注模具(11)；(b.)將第一材料(14)注入澆注模具(11)中；(c.)將第二材料(15)注入澆注模具(11)中，其中，材料(14,15)中的至少一種是聚合物材料；(d.)移動澆注模具(11)；以及(e.)在執行一個或多個前述步驟期間調節至少一個工藝參數，從而實現第二材料(15)在被制造的復合物件(21a,21b,21c)中的均勻分布。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于制造三維復合物件的方法。
技術介紹
通過旋轉模制來制造三維制品這是已知的。旋轉模制是塑料技術的已建立的方法，通過其主要制造具有復雜幾何形狀的大的、中空部分。典型的應用例如是用于器具和裝置的儲倉或殼體。在該方法中，填充有塑料粉末的中空模具通常圍繞兩個軸線旋轉和加熱。一般地，熱塑的基礎粉末繼而開始在模具中熔化，且粘附接觸沖模壁，沖模壁被加熱到超過正被處理的熱塑材料的熔化溫度。熔體薄膜成形在沖模壁上。調整旋轉從而使得沖模壁的每個區域接觸未熔化的粉末，未熔化的粉末主要聚集在腔體的相應下部區域中，以實現一致的壁厚。熔化物通過冷卻仍旋轉的沖模而固化。冷卻至脫模溫度的工件隨后被移出沖模。例如，US4,093,219涉及體育用球。為了制造球膽，聚酯彈性體通過旋轉具有給定數量的細粉末形式的該種彈性體的中空的澆注模具而被離心模制。澆注模具同時圍繞兩個相互垂直的軸線旋轉，而壓縮模具移動通過具有加熱單元(250℃)和冷卻單元的區域。澆注模具隨后被不旋轉地移動至脫模站。US 8,210,973提出旋轉模制，作為借助于吹塑制造用于體育用球的球膽的替選方案。US2009/0266823涉及用于制造含受壓液體的儲倉的硬質塑料聚合物的密封球膽的方法。該方法涉及諸步驟：(a)提供聚合混合物，其包含硬質塑料聚合物的前體成分和任選地至少一種聚合催化劑；(b)聚合混合物以得到在旋轉的澆注模具中的硬質塑料聚合物，從而形成球膽；以及(c)將產生的硬質塑料聚合物球膽移出澆注模具。US5,433,438關于用于比賽、治療以及體育訓練的球。該球通過將沫聚氨酯混合物分布到澆注模具中和旋轉澆注模具預定的轉數而被制造。澆注模具被旋轉，從而完全以泡沫材料覆蓋澆注模具的內表面。DE2723625關于熱塑材料的球以及用于制造該球的方法。離心澆注技術用于制造該球。在該方法中，兩個互補部分的球形模具執行行星運動，期間該球的不同層的熱塑材料從外層至內層熔化。該制造方法的特征在于，對用于內層的材料的送料發生在模具在下述溫度打開之后，在該溫度下形成之前一層或諸層的材料的熔化還未完成，從而使得所述一層或諸層可在模具的兩個互補部分的連接區域中被切斷。US4,258,917涉及一種旋轉澆注方法，用于制造橡膠增強的物件。該方法涉及形成無紡布的兩個預模制和預縮的半殼，這兩個半殼隨后被插入到旋轉模具的上半和下半中，從而內襯其內表面。該無紡布被切掉，使得其覆蓋在澆注模具的兩半之間的凸緣區域，或使得一個半殼重疊另一個半殼。端胺液體聚合物制成的薄膜的圓帶隨后被插在凸緣區域中的無紡布的各層之間，或在無紡布的重疊段之間，且包含羧基的聚合物混合物被添加至澆注模具的下半。澆注模具被緊實閉合，且所述材料是在下述溫度下旋轉模制的，該溫度足以密封和浸漬無紡布的半殼，且以包含羧基的液態聚合物混合物封裝半殼，從而制造空間穩定的球膽或球。EP0365488關于制造中空彈性體(特別是球和類似物件)的方法以及通過該方式制造的球。以離心模制方法制造球，之后用于形成球體的塑料在由兩個可分開的互補半部構成的模具中層層澆注，行星運動被施加至互補半部，即，從外層開始且朝向最內層進行，其中，用于形成內層中的一個層的材料在下述溫度下打開模具之后被引入，在該溫度下形成之前(諸)層的材料未完全熔化，使得所述一層或多層在兩個模具部分之間的連接部的區域中斷裂是可能的。已經證明已知的旋轉模制方法的缺點在于，通過其不能在制造三維復合制品時達到令人滿意的結果。這是由于下述事實，即，迄今為止在旋轉模具中形成復合材料的成分不能實現足夠的均勻性。對此推測的原因是各成分的不同尺寸、形狀和密度，使得其混合物在澆注模具中分離。此外，一些成分具有在澆注模具中形成團聚體的傾向。因此，本專利技術旨在解決的問題在于指示用于制造三維復合物件的方法，該方法克服或至少緩解現有技術的缺點。具體而言，根據本專利技術的方法應使得在旋轉模具中的不同材料能夠實現均勻混合和/或特定且受限定的分布。此外，根據本專利技術的方法應使得能夠實現在被制造的復合物件中對給定的功能或功能性的特定引入。該問題通過根據權利要求1的方法解決。從屬權利要求包含有利的變型。
技術實現思路
根據本專利技術的用于制造三維復合物件的、特別用于制造體育用品的方法具有下述步驟：(a.)提供可旋轉的澆注模具；(b.)將第一材料注入澆注模具中；(c.)將第二材料注入澆注模具中，其中，材料中的至少一種是聚合物材料；(d.)移動澆注模具；以及(e.)在執行一個或多個前述步驟期間調節至少一個工藝參數，從而實現第二材料在被制造的復合物件中的均勻分布。根據本專利技術，兩種材料被注入旋轉的模具中，材料中的至少一種是聚合物材料。根據本專利技術使用的聚合物材料可以是熱塑材料和/或交聯材料。若被注入的聚合物材料是熱塑材料，優選地完成對被注入的材料的加熱和/或冷卻。該材料在加熱之際開始熔化，且因此形成基體或基質材料。第二材料可以是纖維，例如其在旋轉模制之后被嵌入第一基體材料中，或成層地粘附至第一基體材料表面。若被注入的聚合物材料是交聯材料，則可以省去對被注入的材料的加熱和/或冷卻。當使用硬質塑料材料時，可額外添加粘合劑，從而有助于所使用材料的混合。替選地，對于所使用的硬質塑料材料，也可僅基于其固有特性而相互結合。替選地，也可使用催化劑。替選地，也可在澆注模具外完成兩種材料的混合。此外，例如在根據本專利技術的方法開始時，第一材料和第二材料也可同時被注入澆注模具中。應注意，基本有三種可能的注入順序，即：a)同時注入材料；b)首先注入第一材料，然后注入第二材料；或c)首先注入第二材料，然后注入第一材料。在b)和c)變型中，在注入之前在第二材料中可引起溫度變化。在本專利技術的上下文中，澆注模具的運動例如表示澆注模具的旋轉、澆注模具(例如圍繞軸線)的旋體、往返運動以及上下運動等。為實現第二材料在被制造的復合物件中的均勻分布，在實施前述步驟中的一個或多個步驟期間調節至少一個工藝參數。嵌入材料的均勻分布對于致使復合材料具有所期望的穩定性是重要的。在本專利技術的上下文中，當第二材料很好地與第一材料混合時，認為第二材料的分布是均勻的。具體而言，下述情況存在均勻分布，即，在宏觀觀察典型表面件中的塊時，第二材料一致地分布在表面中。在該情況下，第二材料的表面主要與第一材料交聯。典型表面件的大小取決于借助于旋轉模制而制造的三維復合物件的大小。具體而言，若第二材料形成所謂的團聚體則存在均勻的分布。然而，只要第二材料遍布于第一材料中，在下述情況下認為分布是均勻的，即，承受密度波動或具有密度梯度。第一材料甚至可形成微小的島狀物，在其中找不到第二材料。在纖維的示例中，若未與第一聚合物基體混合或與第一聚合物基體充分混合且與其積極結合，纖維實際上可能對于復合材料的強度沒有效果。如已知的，復合纖維通過其兩種成分的相互作用而獲得有利的特性，其僅在充分混合時得到確保。專利技術人認識到，第一聚合物材料(嵌入的“基質”)與第二材料的均勻的和/或特定且受限定的混合可通過下述方式完成，即，在本專利技術的前述步驟的一個或多個步驟期間調節至少一個工藝參數。下文中給出針對工藝參數的示例，對工藝參數的調節導致第二材料在被制造的復合物中的均勻分布。這些工藝參數取決于所使用的材料、澆注模具的旋轉速度、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于制造三維復合物件(21a,21b,21c)的方法，特別用于制造體育用品，所述方法包括下述步驟：a.提供可旋轉的澆注模具(11)；b.將第一材料(14)注入所述澆注模具(11)中；c.將第二材料(15)注入所述澆注模具(11)中，其中材料(14,15)中的至少一種是聚合物材料；d.移動所述澆注模具(11)；以及e.在執行一個或多個前述步驟期間調節至少一個工藝參數，從而實現所述第二材料(15)在被制造的復合物件(21a,21b,21c)中的均勻分布。

【技術特征摘要】
2015.05.28 DE 102015209800.11.用于制造三維復合物件(21a,21b,21c)的方法，特別用于制造體育用品，所述方法包括下述步驟：a.提供可旋轉的澆注模具(11)；b.將第一材料(14)注入所述澆注模具(11)中；c.將第二材料(15)注入所述澆注模具(11)中，其中材料(14,15)中的至少一種是聚合物材料；d.移動所述澆注模具(11)；以及e.在執行一個或多個前述步驟期間調節至少一個工藝參數，從而實現所述第二材料(15)在被制造的復合物件(21a,21b,21c)中的均勻分布。2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述方法涉及加熱被注入的材料(14,15)中的至少一種。3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述方法涉及冷卻被注入的材料(14,15)中的至少一種。4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述至少一個工藝參數是：所述澆注模具的旋轉速度，所述澆注模具以所述速度運動；所述澆注模具在旋體運動情況下的偏轉；所述材料中的至少一種的加熱時間；所述材料中的至少一種的冷卻時間；所述材料中的至少一種的粘度；所述澆注模具的旋轉軸線的角度；圍繞所述澆注模具的各旋轉軸線的旋轉速度的比；第一材料和/或第二材料在所述澆注模具中的保持時間；第一材料和/或第二材料的注入時間；或其組合。5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述至少一個工藝參數是所述澆注模具的旋轉速度，且所述旋轉速度根據所述材料中的至少一種而被選擇。6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述至少一個工藝參數是速度，所述澆注模具以所述速度運動，且所述速度根據所述材料中的至少一種而被選擇。7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述至少一個工藝參數是所述澆注模具在旋體運動情況下的偏轉，且所述偏轉根據所述材料中的至少一種而被選擇。8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述至少一個工藝參數是所述材料中的至少一種的加熱時間，且所述加熱時間短于在旋轉澆注中一般用的加熱時間。9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述至少一個工藝參數是直至所述材料中的至少一種固化的時間，且所述直至固化的時間短于在旋轉澆注中一般用的直至固化的時...

【專利技術屬性】
技術研發人員：漢斯皮特·紐倫堡，迪特馬爾·克勞斯·德魯默爾，
申請(專利權)人：阿迪達斯股份公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE