Формованное из смолы изделие с пружинной структурой, способ и устройство для изготовления поверхностного слоя указанного формованного изделия с пружинной структурой

Формованное из смолы изделие с пружинной структурой, способ и устройство для изготовления поверхностного слоя указанного формованного изделия с пружинной структурой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к формованному из (синтетической) смолы изделию с пружинной структурой и способу и устройству для изготовления поверхностного слоя указанного формованного изделия с пружинной структурой. Более конкретно настоящее изобретение относится к формованному из (синтетической) смолы изделию с пружинной структурой, включающей трехмерные петли и спирали, такие как петли и спирали из волокон (синтетической) смолы, расположенных в трехмерном пространстве, а также к способу улучшения качества поверхностного слоя формованного из (синтетической) смолы изделия, что позволяет расширить область применения формованного из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой и повысить ценность формованного из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой.

Уровень техники

В патентной литературе описаны различные способы изготовления формованных из (синтетической) смолы изделий с пружинной структурой и устройств, пригодных для их изготовления.

Указанные предложения можно найти, например, в нерассмотренных японских патентных заявках (Japanese Unexamined Patent Application Publications) №1-207462, 1-241264, 5-106153, 7-68061, 7-68284, 7-189106, 8-74161, 8-99093 и 9-21054, в рассмотренных японских патентных заявках (Japanese Examined Patent Application Publications) №3-17668 и 4-33906 и международной патентной заявке WO 01/68967 A1.

Среди таких предложений следует особо отметить применение системы экструзионного формования (extrusion molding system), снабженной направляющими (shoots) для направления волокон, выдавливаемых из экструзионной головки (die).

Типичная система экструзионного формования (extrusion molding system) содержит два стержнеобразных нагревателя, расположенных продольно с обеих сторон от пучка выдавливаемых волокон (указанный пучок волокон формирует описанную в настоящей заявке трехмерную структуру), и пару панелей, расположенных под соответствующими нагревателями. Каждая панель выполнена из двух полос: верхняя полоса образует наклон приблизительно в 45-80° по отношению к горизонтальной поверхности, а нижняя панель погружена в охлаждающую воду. Две нижние полосы могут быть сведены к центру, так чтобы пучок волокон оказался в зазоре между ними.

Согласно другому примеру система формования содержит неподвижные или движущиеся криволинейные пластины с покрытием из фторсодержащей смолы, расположенные вдоль пучка волокон и формующие пучок в виде трехмерной структуры с регулируемой в соответствии с требованиями плотностью и формой. См. рассмотренную японскую патентную заявку (Japanese Examined Patent Application Publication) №4-33906 и международную патентную заявку WO 01/68967 А1.

В процессе создания настоящего изобретения была разработана система (далее называемая экспериментальной (пилотной) установкой (pilot system)) для изготовления трехмерной структуры, как показано на чертежах, Фиг.12-15. В экспериментальной системе охлаждающая вода М стекает с направляющих 51; при этом пучок непрерывных волокон расплавленного материала сначала приходит в контакт с водой для охлаждения указанного пучка 2 волокон и предотвращения налипания волокон на направляющие 51. Каждая направляющая 51 выполнена из пластины, изготовленной из нержавеющей стали, на рабочую поверхность которой нанесено покрытие из фторсодержащей смолы. Покрытие из фторсодержащей смолы нанесено для предотвращения налипания волокон 2 на направляющую 51 и для лучшего растекания охлаждающей воды М по направляющей 51. Над каждой направляющей 51, состоящей из пластины, покрытой фторсодержащей смолой, помещен резервуар 53 с водой, предназначенный для хранения охлаждающей воды и имеющий ряд отверстий заданного диаметра, выполненных в его днище и находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Из резервуаров 53 с водой, как из душа, на направляющие 51 поступают струи охлаждающей воды М. Волокна 2 из расплавленного материала приходят в контакт с охлаждающей водой М, стекающей по направляющим 51, и под действием охлаждения и перемешивания искривляются, а затем искривленные волокна в виде петель и спиралей попадают в водяную баню 26, расположенную под направляющими.

В соответствии с системой, описанной в рассмотренной японской патентной заявке (Japanese Examined Patent Application Publication) №4-33906, пучок волокон, достигающий уровня, находящегося как раз над поверхностью охлаждающей воды, оказывается между парой наклонных верхних полос, которые ограничивают толщину пучка. Таким образом, может получиться так, что часть внешних волокон попадет непосредственно на верхние полосы, соскользнет по ним и погрузится в охлаждающую воду.

При применении традиционной системы, описанной в международной патентной заявке WO 01/68967 A1, часто получают формованные из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой, имеющие шероховатую или пупырчатую (nappy) поверхность вследствие неправильного образования петель или спиралей.

Экспериментальная установка также создает описанные проблемы; кроме того, возможность улучшения качества продуктов, получаемых на этой установке, ограничена.

Вследствие водоотталкивающих свойств покрытия, изготовленного из фторсодержащей смолы, охлаждающая вода растекается по направляющим 51 неравномерно. Водоотталкивающее покрытие затрудняет равномерное распределение охлаждающей воды (см. Фиг.12 и 15). Некоторые тонкие струйки воды М независимо стекают прямо по направляющим 51, непосредственно после их контакта с последними, в то время как другие потоки воды сливаются друг с другом. Это затрудняет равномерное охлаждение поверхности трехмерной структуры по всей длине. Кроме того, волокна 2 легко соскальзывают по поверхностям покрытия, изготовленного из фторсодержащей смолы, так что образование петель или спиралей волокон затруднено (см. Фиг.16 (В)).

Отрезки пути (joining distances) (γ на Фиг.16 (А)), на которых происходит сцепление и сжатие непрерывных волокон расплавленного материала, слишком коротки. Даже при увеличении этих отрезков изготавливаемое изделие, формованное из (синтетической) смолы, будет иметь недостаточные амортизирующие свойства вследствие неравномерного охлаждения трехмерной структуры в указанной системе.

В результате этого формованные из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой, изготавливаемые в указанной экспериментальной системе, будут иметь следующие недостатки.

Так, например, часто охлаждение волокон происходит до такой степени, что формованные из смолы изделия с пружинной структурой, изготавливаемые в указанной экспериментальной системе, имеют волнообразные поверхности (см. Фиг.15 (А)). Например, некоторые потоки воды сливаются на некоторых участках направляющих 55 (см. полосу Е на Фиг.14), и волокна под действием таких слившихся потоков охлаждаются настолько, что (синтетическая) смола, составляющая эти волокна, усаживается и становится менее клейкой.

С другой стороны, если волокна подвергаются действию отдельных тонких струек, то их охлаждение недостаточно, в результате чего они образуют искаженные петли и спирали. Таким образом, волокна, составляющие поверхностные слои 4, 5 формованного из (синтетической) смолы изделия 3 с пружинной структурой, изготавливаемые в указанной экспериментальной системе, часто образуют неправильные петли и спирали. При слиянии тонких струек воды в одну образуется вододефицитная линия (линии) (см. полосу S на Фиг.14) на одной или обеих сторонах утолщающегося потока. Непрерывные волокна расплавленного материала, подвергающиеся действию таких вододефицитных линий, охлаждаются недостаточно, и становятся такими опасно хрупкими, что при натяжении, вызываемом их нисходящим движением, они легко расщепляются. Оборванные концы таких волокон расходятся и образуют характерный рисунок. Так, если оборванные концы волокон заострены, они образуют рисунок (1) (см. Фиг.15 (В)). Если оборванные концы волокон представляют собой нитевидные или подобные веревкам структуры, они вытягиваются при нисходящем движении и образуют рисунок (2) (см. Фиг.15 (С)).

Таким образом, пленки воды, образующиеся на направляющих, имеют неоднородную толщину, и при воздействии таких пленок на трехмерную структуру образовавшиеся спайки соседних петель и спиралей легко распадаются (см. Фиг.16 (С)), поскольку вследствие неравномерного распределения охлаждающей воды по направляющим, петли и спирали имеют различную адгезионную способность. При сгибании трехмерной структуры, имеющей указанные дефекты, сплавленные участки петель и спиралей легко разрываются с характерным скрипучим звуком (см. Фиг.16 (С)). Амортизирующее действие такой трехмерной структуры может быть недостаточным, а структура - непрочной.

Неправильное образование петель и спиралей сопровождается деформацией при образовании индивидуальных волокон, что приводит к изменению формы сечения волокна. Например, если волокно полое, то оно будет иметь искаженную форму поперечного сечения вместо нормальной, круглой.

Поскольку в указанной экспериментальной установке невозможно добиться сильного сжатия, не остается ничего другого, как получать формованные из (синтетической) смолы изделия большей толщины. Если в указанной экспериментальной установке использовать сильное сжатие в отсутствие соответствующих компенсаторных методик, то полученное формованное из (синтетической) смолы изделие будет иметь, наряду с уменьшенной толщиной, недостаточные амортизирующие свойства.

Далее при использовании экспериментальной системы с вышеуказанными недостатками для изготовления формованных из (синтетической) смолы изделий с пружинной структурой могут возникнуть следующие проблемы при применении изготовленных на этой установке формованных из (синтетической) смолы изделий или продуктов.

Так, например, при необходимости введения формованного из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой в покровную деталь (чехол, covering member), волнообразная, пупырчатая (nappy) или покрытая шипами поверхность указанного изделия будет цепляться за покровную деталь, повреждая ее, или наоборот, сплавленные петли, образующие поверхности изделия, будут разорваны и повреждены.

Участки сплавления соседних волокон трехмерной структуры легко подвергаются расщеплению, и при длительном использовании амортизирующая способность формованного из (синтетической) смолы изделия понижается.

Формованное из (синтетической) смолы изделие должно иметь относительно большую толщину, что приводит к увеличению объема. Это вызывает неудобства при обращении с изделиями, что может привести к росту производственных затрат.

В свете вышесказанного, целью настоящего изобретения является разработка системы для изготовления формованного из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой, конструкция которой позволяет осуществлять равномерное распределение охлаждающей воды по всей поверхности направляющих, в результате чего трехмерная структура не подвергается воздействию как слишком широких, так и слишком тонких потоков воды, в которой можно производить сильное сжатие трехмерной структуры и в которой не происходит разделения сплавленных петель, составляющих трехмерную структуру.

Целью настоящего изобретения также является изготовление формованного из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой, поверхности которого практически не содержат волнообразных участков, в котором предотвращено разделение участков сплавления соседних волокон, амортизирующая способность и прочность которого остаются постоянными даже при длительном использовании, и которое имеет относительно небольшую массу, что является благоприятным свойством материала с экономической точки зрения.

Краткое описание изобретения

Формованное из (синтетической) смолы изделие с пружинной структурой, предлагаемое в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой трехмерную структуру, включающую пустоты при заданной объемной плотности и полученную посредством контакта, переплетения и сцепления соседних из случайным образом расположенных петель и спиралей непрерывных, сплошных и/или полых волокон, изготовленных из термопластичной (синтетической) смолы и/или термопластичного эластомера. Что касается формованного из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой, то объемная плотность его поверхностных слоев, расположенных на противоположных сторонах, может составлять от 0,2 до 0,5 г/см³, предпочтительно от 0,3 до 0,4 г/см³. Коэффициент пустотности указанных слоев может составлять от 44 до 77%, более предпочтительно от 56 до 67%. Объемная плотность внутреннего слоя, расположенного между поверхностными слоями, может составлять от 0,01 до 0,15 г/см³, предпочтительно от 0,03 до 0,05 г/см³. Коэффициент пустотности внутреннего слоя может составлять от 83 до 99%, более предпочтительно от 94 до 97%.

Способ изготовления поверхностных слоев формованного из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой, предлагаемый в соответствии с настоящим изобретением, включает операции:

формования, путем изготовления трехмерной структуры, включающей пустоты при заданной объемной плотности, при этом трехмерную структуру получают посредством контакта, переплетения и сцепления соседних из случайным образом расположенных петель и спиралей непрерывных, сплошных и/или полых волокон, изготовленных из термопластичной (синтетической) смолы и/или термопластичного эластомера,

обработки продольных сторон трехмерной структуры, включающей волокна расплавленного материала, выдавливаемые из экструзионной головки, равномерными пленками охлаждающей воды, что вызывает контакт и сплавление друг с другом периферийных волокон, расположенных вдоль продольных сторон, с образованием петель и спиралей, и

изготовления трехмерной структуры, поверхностные слои которой, расположенные на противоположных сторонах, в основном, включают петли и спирали и имеют большую плотность, чем внутренний слой, расположенный между двумя поверхностными слоями и имеющий меньшую плотность.

Система для изготовления поверхностного слоя формованного из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой, предлагаемая в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой систему для экструзии расплава термопластической (синтетической) смолы и/или термопластического эластомера с получением сплошных и/или полых непрерывных волокон, осуществления контакта, переплетения и сцепления соседних волокон друг с другом с образованием петель и спиралей, и формирования, таким образом, трехмерной структуры, имеющей заданную объемную плотность.

Система, предлагаемая в соответствии с настоящим изобретением, отличается тем, что включает:

пару направляющих, противолежащие поверхности которых направлены вниз к центру таким образом, что при прохождении пучка волокон через зазор между направляющими волокна сдвигаются к центру и подвергаются сжатию;

водопроницаемые листы, покрывающие поверхности направляющих; и

участки подачи охлаждающей воды, из которых охлаждающая вода в виде потоков поступает в пространство между водопроницаемыми листами и верхними поверхностями направляющих, причем часть потоков проникает через водопроницаемый лист, образуя поверхностный поток, который равномерно растекается по всей верхней поверхности водопроницаемого листа, так что находящиеся на периферии непрерывные волокна, составляющие боковые стороны трехмерной структуры, подвергаются действию краев равномерного потока воды, которые создают такие мощные водовороты, что волокна закручиваются, образуя петли и спирали, а соседние петли и спирали при контакте друг с другом подвергаются сплавлению.

“Водопроницаемый лист” предпочтительно изготавливают из материала, такого как ткань (отбеленная ткань), позволяющего воде проникать через него, мягкого, и имеющего больший коэффициент трения, чем нержавеющая сталь или фторсодержащая смола. Водопроницаемый лист смягчает воздействие потоков воды на волокна и затрудняет соскальзывание волокон благодаря создаваемому трению, таким образом способствуя образованию петель и спиралей. Толщина водопроницаемого листа может составлять от 0,001 до 1,0 мм, предпочтительно от 0,2 до 0,5 мм или более предпочтительно от 0,3 до 0,4 мм.

Термин “непрерывные волокна” охватывает волокна, изготовленные из пластмасс общего назначения (полиолефинов, полистирольных смол, метакриловых смол, поливинилхлорида и т.д.) или конструкционных пластмасс (полиамиды, поликарбонаты, насыщенные сложные полиэфиры, полиацетали и т.д.). Например, предпочтительно указанные волокна изготавливают из термопластичных эластомеров, таких как полиэтилен (далее ПЭ), полипропилен (далее ПП), поливинилхлорид (ПВХ) и нейлон. Если волокна полые, то полость внутри волокна может быть непрерывной или включать ряд дискретных полостей. Например, полость волокна может быть разделена на участки перегородкой, помещенной между соседними участками.

Преимущества настоящего изобретения перечислены ниже.

Охлаждающая вода, проникая через водопроницаемый лист, оказывается на верхней поверхности этого листа и образует на нем поверхностный поток, что предотвращает налипание волокон на направляющую.

Так как водопроницаемый лист имеет больший коэффициент трения, чем поверхность с нанесенным фторсодержащим покрытием (тефлон™ или подобный материал) или нержавеющая сталь, то он оказывает большее сопротивление падению непрерывных волокон расплавленного материала, что способствует их закручиванию с образованием петель и спиралей.

Так как пучок непрерывных волокон расплавленного материала попадает на водопроницаемый лист, покрытый пленкой воды, который имеет сильное амортизирующее действие, то волокна защищены от деформации. В частности, если волокна полые, можно получать формованное из (синтетической) смолы изделие с пружинной структурой, в котором сечение составляющих его волокон практически не искажено, что придает еще большую ценность формованному из (синтетической) смолы изделию.

Преимущества способа, предлагаемого в соответствии с настоящим изобретением, перечислены ниже.

При помощи способа можно изготавливать формованное из (синтетической) смолы изделие с пружинной структурой и с равномерно гладкой поверхностью.

Поскольку участки пути (joining distances), на которых происходит сцепление и сжатие непрерывных волокон расплавленного материала, сравнительно велики, это позволяет собирать (в пучок) более широкие порции продольно расположенных периферийных волокон, и получаемая трехмерная структура оказывается сжатой в большей степени. Вследствие этого сплавление соседних волокон происходит под большим давлением, в результате чего полученная структура обладает большей прочностью и повышенной амортизирующей способностью.

Формованное из (синтетической) смолы изделие с пружинной структурой, предлагаемое в соответствии с настоящим изобретением, может применяться в качестве материала, на основе которого можно получать следующие изделия, обладающие полезными свойствами.

Можно получать изделия, имеющие плотную текстуру, практически не содержащую свободных оборванных концов, и имеющие гладкие поверхности без волнообразных участков.

Можно получать изделия, в которых соседние волокна прочно сплавлены друг с другом.

Можно получать изделия, прекрасно рассеивающие давление благодаря высокой плотности поверхностного слоя, а также высокой прочности сплавления волокон, находящихся в этом слое, друг с другом.

Изделие может иметь небольшую толщину, прекрасные амортизирующие свойства и высокое сопротивление смятию. Такое изделие будет иметь пониженную стоимость и устойчивость к многократному сгибанию.

Петли и спирали в поверхностных слоях продукта по большей части расположены в направлении, параллельном направлению выдавливания волокон при экструзии, благодаря чему продукт прекрасно рассеивает давление. Петли и спирали во внутреннем слое практически расположены параллельно поперечному направлению, благодаря чему продукт обладает хорошими амортизирующими свойствами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Цели и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из нижеследующего подробного описания предпочтительных примеров реализации настоящего изобретения в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых одинаковыми цифрами обозначены одинаковые элементы и на которых:

на Фиг.1 показано формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой;

на Фиг.2 (А) изображено поперечное сечение показанного для сравнения формованного из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой, а на Фиг.2 (В) и 2 (С) показаны поперечные сечения примеров реализации формованного из (синтетической) смолы изделия с пружинной структурой в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг.3 показан типичный пример способа изготовления формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой;

на Фиг.4 показан другой типичный пример способа изготовления формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой;

на Фиг.5 показан еще один типичный пример способа изготовления формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой;

на Фиг.6 (А) показан вид сбоку части трехмерной структуры, а на Фиг.6 (В) показан вид трехмерной структуры спереди;

на Фиг.7 (А) показано сечение установки для изготовления поверхностного слоя, а на Фиг.7 (В) показан вид той же установки спереди со снятой установкой для подачи воды;

на Фиг.8 (А) представлено изображение в перспективе установки изготовления поверхностного слоя, а на Фиг.8 (В) показано увеличенное изображение той же установки;

на Фиг.9 показана работа установки изготовления поверхностного слоя;

на Фиг.10 схематически изображены детали различных типичных схем для изготовления формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой;

на Фиг.11 показана схема обработки трехмерной структуры в соответствии со способом, предлагаемым настоящим изобретением;

на Фиг.12 показано перспективное изображение системы, ранее разработанной Заявителями настоящего изобретения;

на Фиг.13 показано сечение установки изготовления поверхностного слоя экспериментальной системы;

на Фиг.14 показана работа установки изготовления поверхностного слоя, присоединенной к экспериментальной системе;

на Фиг.15 (А) показаны волнообразные формы, образованные на поверхности продукта, полученного при помощи установки изготовления поверхностного слоя экспериментальной системы. На Фиг.15 (В) показан рисунок (1), образованный разрушенными оборванными концами волокон. На Фиг.15 (С) показан рисунок (2), образованный разрушенными оборванными концами волокон, и

на Фиг.16 (А) показаны для сравнения отрезки пути, на которых происходит сцепление (joining distances) (5) формовочной системы в соответствии с настоящим изобретением и соответствующих отрезков пути (joining distances) (γ) экспериментальной системы. Фиг.16 (В) иллюстрирует способ изготовления поверхностного слоя трехмерной структуры при помощи экспериментальной системы. На Фиг.16 (С) показана операция разделения сплавленных участков соседних волокон трехмерной структуры при обработке в экспериментальной системе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ РЕАЛИЗАЦИИ

Формованное из (синтетической) смолы изделие с пружинной структурой

Формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой, являющееся одним из примеров реализации настоящего изобретения, представляет собой трехмерную структуру 3, имеющую пустоты и полученную при контакте, переплетении и сцеплении случайных непрерывных волокон 2 (далее называемых просто “волокна” 2), изготовленных из термопластичной смолы или на основе термопластичной смолы. Волокна 2 принимают форму петель, при этом происходит контакт соседних петель волокон, их переплетение и сцепление друг с другом. Способ изготовления формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой описан далее.

Формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой имеет следующие размеры.

Объемная плотность формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой составляет от 0,001 до 0,20 г/см³.

Предпочтительный диапазон значений объемной плотности формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой является следующим. Объемная плотность формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой может составлять от 0,08 до 0,20 г/см³, предпочтительно от 0,10 до 0,18 г/см³. Коэффициент пустотности формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой может составлять от 78 до 91%, предпочтительно от 80 до 88%.

Формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой включает передний и задний поверхностные слои 4 и 5 и внутренний слой 6, находящийся между ними. Объемная плотность каждого поверхностного слоя может составлять от 0,2 до 0,5 г/см³, предпочтительно от 0,3 до 0,4 г/см³. Коэффициент пустотности каждого поверхностного слоя может составлять от 44 до 77%, предпочтительно от 56 до 67%. Объемная плотность внутреннего слоя может составлять от 0,01 до 0,15 г/см³, предпочтительно от 0,03 до 0,05 г/см³. Коэффициент пустотности внутреннего слоя может составлять от 83 до 99%, предпочтительно от 94 о 97%.

Диаметр волокон, составляющих формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой, может составлять от 0,3 до 3,0 мм, предпочтительно от 0,7 до 1,0 мм, если эти волокна сплошные. Если сплошные волокна имеют диаметр меньше или равный 0,3 мм, то они теряют эластичность, и сплавление соседних волокон происходит настолько часто, что пористость формованного из (синтетической) смолы изделия становится слишком низкой. С другой стороны, если сплошные волокна имеют диаметр больше или равный 3,0 мм, то они становятся настолько эластичными, что вовсе не образовывают петель, и сплавление соседних волокон друг с другом вообще не происходит, что приводит к пониженной прочности изделия. Диаметр волокон, составляющих формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой, может составлять от 1,0 до 3,0 мм, предпочтительно от 1,5 до 2,0 мм, наиболее предпочтительно от 0,9 до 1,3 мм, если эти волокна полые. Коэффициент пустотности каждого полого волокна предпочтительно составляет от 10 до 80%. Если коэффициент пустотности меньше или равен 10%, то снижение массы продукта по отношению к его объему за счет полых волокон становится невыгодным. С другой стороны, если коэффициент пустотности больше или равен 80%, то амортизирующая способность полых волокон становится низкой.

Формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой может иметь толщину от 10 до 50 мм, предпочтительно от 20 до 40 мм. Его длина и ширина могут быть определены в соответствии с необходимостью.

Для поддержания эластичности и прочности формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой в течение всего периода его службы в виде трехмерной структуры, а также для снижения его массы, коэффициент его пустотности может находиться в вышеуказанном диапазоне.

Если в качестве волокон, составляющих формованное из (синтетической) смолы изделие 1, применяют смесь сплошных и полых волокон, то соотношение в смеси количества сплошных волокон к количеству полых волокон предпочтительно составляет 0-50/50-100.

Кроме того, при размещении полых волокон во внутренней части в окружении сплошных волокон, размещенных в поверхностных слоях, получают формованное из (синтетической) смолы изделие, поверхность которого приятна на ощупь.

Термопластичние (синтетические) смолы, служащие материалом формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой, особенно предпочтительно включают такие смолы, как полиолефиновая смола, например полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) и т.д. Предпочтительно также применяют винилацетатную смолу (далее ВАЦ), этилен-винилацетатный сополимер (далее ЭВА) или стирол-бутадиен-стирол (далее СБС) или их смеси. Полиолефиновая смола может включать повторно используемые смолы.

Термопластичную (синтетическую) смолу предпочтительно изготавливают из смеси, получаемой сочетанием двух или более смол, выбираемых из полиолефиновых смол, винилацетатных смол, этилен-винилацетатных сополимеров и стирол-бутадиен-стирола. Формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой предпочтительно включает трехмерную структуру, изготовленную из смеси (например, термопластичного эластомера), полученной смешиванием полиолефиновой смолы, такой как ПЭ или ПП с ВАЦ, ЭВА или СБС.

Отношение в смеси количества полиолефиновой смолы к ВАЦ или ЭВА в пересчете на массу винилацетата в последней может составлять 70-97 мас.%/3-30 мас.%, предпочтительно 80-90 мас.%/10-20 мас.%.

При содержании ВАЦ или ЭВА меньше или равны 3 мас.%, наблюдается снижение ударной эластичности трехмерной структуры. С другой стороны, при содержании ВАЦ или ЭВА, большем или равном 30 мас.%, ухудшается термическая стабильность трехмерной структуры.

Отношение в смеси количества полиолефиновой смолы к СБС может составлять 50-97 мас.%/3-50 мас.%, предпочтительно 70-90 мас.%/10-30 мас.%.

Система для формования трехмерной структуры

Типичная система 10 для формования трехмерной структуры, представляющая собой пример реализации системы для формования вышеуказанного формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой, описана ниже. Как видно из Фиг.3 и 4, система, т.е. система 20 экструзионного формования (extrusion molding system), включает загрузочный резервуар 21 (hopper). Термопластическую (синтетическую) смолу загружают в систему через загрузочный резервуар 21, расплавляют, нагревая до заранее заданной температуры, месят и подают в экструзионную головку 22. Расплав выдавливают с предварительно заданной скоростью через множество насадок 23 (nozzles), после чего волокна, которые затем будут превращены в трехмерную структуру, попадают на валки 24 (winder).

Захватывающие валки 25, 25, составляющие валковое устройство 24, погружены в воду. Каждый из захватывающих валков 25, 25 включает пару верхних и нижних роликов, соединенных бесконечным ремнем 28. В водяной бане 26 находится впускной клапан 26а для воды и выпускной клапан 26b для воды. Формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой изготавливают из трехмерной структуры 3 при помощи следующей системы: волокна 2, образующие трехмерную структуру, подвергаются искривлению с формированием случайным образом расположенных петель; соседние случайные петли приводят в контакт друг с другом с последующим их сплавлением; и сплавленные вместе петли волокон отверждают при охлаждении в воде. Принимающие валки 29, 29 протягивают полученное указанным образом формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой.

Как видно из Фиг.4, если оказывается, что волокна, составляющие трехмерную структуру формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой, имеют слишком высокое сопротивление изгибу при захватывании захватывающими валками 25, 25, через определенные интервалы можно специально приготавливать порции волокон с более низкой плотностью, которые легко подвергаются изгибу. Затем можно изгибать трехмерную структуру или формованное из (синтетической) смолы изделие с пружинной структурой на этих участках с низкой плотностью после их извлечения из воды.

На Фиг.5 изображена другая типичная система. Эта система дополнительно содержит режущее устройство 130, помещенное в водяную баню 126. Режущее устройство 130 помещено под валковым устройством 124, вблизи него. На стенке водяной бани 126, противоположной стенке, на которой находится валковое устройство 124, находится конвейерное устройство 135. Конвейерное устройство 135 включает конвейер, из поверхности которого торчат множественные стопорные шипы. Стопорные шипы входят в узкие щели между соседними отрезками трехмерной структуры, полученными при нарезании листа трехмерной структуры режущим устройством 130. Элементы, совпадающие с элементами, изображенными для предыдущего примера реализации, обозначены теми же цифрами, но с индексом 1 в первой позиции цифры.

Теперь следует описание установки 50 для изготовления поверхностного слоя. Установка 50 для изготовления поверхностного слоя предназначена для увеличения плотности периферийных волокон, составляющих трехмерную структуру, путем обработки непрерывных волокон 2 расплавленного материала, выдавливаемых из экструзионной головки 22, в частности, путем ограничения/сжатия толщины волокон перед их контактом с водой в водяной бане 26 с получением формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой, имеющего плотные поверхностные слои. Кроме того, при помощи установки 50 для изготовления поверхностного слоя можно обеспечить равномерное образование петель и однородное сплавление соседних петель. Далее при помощи установки 50 изготовления поверхностного слоя отверждение волокон можно проводить до того момента, как они коснутся поверхности бесконечного ремня 28 конвейера, с тем чтобы избежать отпечатывания волнообразной поверхности ремня на волокнах. Разумеется, указанный эффект более выражен, если бесконечный ремень 28 намотан вокруг гусеничного устройства (см. Фиг.12).

Как показано на Фиг.7-9, установка 50 для изготовления поверхностного слоя содержит:

пару направляющих 51, расположенных горизонтально вдоль обеих продольных сторон трехмерной структуры 3, включающей множественные волокна 2 расплавленного материала, которые поступают из экструзионной головки 22, расположенной сверху, и падают вниз; при этом направляющие 51 имеют симметричный профиль наклона вниз плоскостей, так что при поступлении трехмерной структуры 3 через зазор между направляющими происходит сужение/сжатие структуры по толщине, в результате чего после прохождения через зазор толщина трехмерной структуры 3 снижается на определенную величину;

пару участков 53 подачи воды, расположенных сверху, через которые осуществляют подачу воды для охлаждения трехмерной структуры 3; и

пару водопроницаемых листов 55, покрывающих поверхности направляющих 51 и закрепленных на участках 53 подачи воды.

Каждая направляющая 51 включает наклоненную под тупым углом пластину 51а, имеющую небольшой угол наклона, и наклоненную под острым углом пластину 51b, которая проходит от нижнего края наклоненной под тупым углом пластины 51 и имеет большой угол наклона. Профиль нижних краев наклоненных под острым углом пластин 51b предпочтительно соответствует профилю внутренних краев бесконечного ремня 28.

Как правило, направляющая 51 изготовлена из металла, предпочтительно нержавеющей стали. Ее изготавливают из нержавеющей стали потому, что нержавеющая сталь имеет высокое сопротивление ржавлению даже при действии на нее воды. Для придания направляющей 51 прекрасных водоотталкивающих и распределяющих свойств на верхнюю поверхность направляющей 51 предпочтительно наносят покрытие из фторсодержащей смолы.

В этой конкретной системе выходное отверстие экструзионной головки с насадками 23 имеет прямоугольное сечение длиной 1300 мм и шириной 80 мм. Каждая направляющая 51 имеет длину 1300 мм и толщину 3 мм. Зазор между противоположно расположенными наклоненными под острым углом пластинами 51b составляет 40 мм.

Под направляющими 51 установлено, как описано выше, валковое устройство 24. Толщину формованного из (синтетической) смолы изделия 1 с пружинной структурой снижают на 30-70% (степень сжатия), предпочтительно на 40-60% по сравнению с толщиной трехмерной структуры 3. В конкретном примере, изображенном на Фиг.6, трехмерная структура имеет ширину 80 мм, в то время как формованное из (синтетической) смолы изделие 1 с пружинной структурой, изготовляемое из структуры 3, имеет толщину 40 мм. В этом случае степень сжатия установлена на уровне 50%, что обычно применяется при изготовлении формованных из (синтетической) смолы изделий 1 с пружинной структурой.

Водопроницаемые листы 55, аналогичные листам, описанным в предыдущем примере реализации, также имеются в этой системе. Предпочтительно их изготавливают из ткани (отбеле