專利名稱：具有抗粘連特性的沖壓機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓片沖壓機，其模壓元件有一個由平的底面圍繞的沖頭。本發明尤其涉及用于生產開有凹窩的片材的沖壓機。這時在一個大體積片材的頂面上壓出一個凹窩，在后續的處理工序中可在此凹窩中填充其它材料。特別是，它可以被填滿。
帶凹窩的片材特別由與其它物質結合時具有活性的物質制造。常常是不同的物質最好在精確限定的順序進入溶解的過程中顯示出它們的活性，以便以溶解的形式相互作用。這種添加活性物質方法的常見應用領域是用機器洗碗盤。為了方便使用者對漂洗輔助劑，或者更具體地說，對洗滌、沖洗、清潔和輔助清洗劑進行分份，把它們按照機器容量確定的添加量壓制成片材。
粉狀的或者顆粒的、按所述的有效作用展開方式分開添加的活性劑，在這里被壓制成在彼此分開的層。如果一個或者多個結合的活性劑最初表現為不適于壓片的糊狀或者液體，例如熔融形式的，這時在片劑的上表面形成的凹窩為一個適當的形式，用于構成容納全部所希望的活性劑結合物質的片材。把液態的、熔融的、或者糊狀的活性劑放到此凹窩中，并在填充后固化。
因為片材的表面不是平的而是具有構型的，因此對沖壓機帶來完全特殊的問題。由于相應的模壓元件的不同表面幾何形狀，因此出現不同的壓力和磨擦條件。受壓制的材料粘附到模壓元件上的傾向，取決于特定的表面壓力和由表面幾何形狀決定的壓力向量，所以模壓元件外形的特定部分特別容易被粘上或者結塊上。在復雜的沖壓過程中，這種粘著導致片材表面相應部位的粗糙度上升，從而可導致物質比例的偏差并且可以導致片材破碎。如果片材在壓片時破碎，則會顯著地損害生產過程。
本發明的基本技術問題在于，如此地構成壓片沖壓機的成型模壓元件，使其表面具有防止粘連或者至少具有減輕粘連的特點，并且如此地構成其表面，使得生產的片材有足夠的機械穩定性。根據本發明，這個問題是這樣解決的如此地制造本文開始所述的壓片模具，使其平整的底面在壓片的過程中是可變形的，而沖頭是不可壓縮的并且涂有至少減輕粘連的涂層。
如果沒有對防礙生產的特定分布作出特別復雜的規定，則用于壓片的多數為粉末或者細顆粒形的材料在填充壓模時是大致均勻分布的。結果，在模壓元件最高的位置會受到最大的壓縮。盡管壓片用的材料會通過沿載荷較低的應力區運動而避開最高壓力峰值，但在具有最大外形高度的區域還是出現最高的單位壓力。
如果模壓元件由平面構成，例如由一個圍繞橢球形的沖頭的底面構成，那么最大的單位應力就在沖頭上，并且預計出現在橢圓形的頂上。在頂部范圍內，該區域對底面僅有非常小的傾角。這個傾角以一定的方式向著橢球體基底的方向加大，并且在與周圍底面的過渡區域處最大。壓力垂直作用在底面上，并且作用在橢球體頂部中點的面元上。隨著與此中點面元的距離加大，壓力對著斜度加大的傾斜面，從而壓力分解成一個垂直于各面元的相應的還原力分量，和一個與此力垂直的力分量。這些橫向力作用于準切線方向。垂直于法向力的分力是作用在沖頭和壓片材料之間交界面上的剪力和磨擦力的計量單位。此外，由于這個磨擦力，橢球形的沖頭應當由非常硬的不可壓縮的材料制造。在本發明的范圍內，壓模的沖頭優選地具有半橢球形、截球形或者相似的幾何形狀。
壓片材料在壓模上的粘連由壓片材料和沖壓表面之間的單位載荷以及表面結構確定。如果壓模或者說片模表面有減小磨擦、潤滑式促進滑動的特征，就可以由此防止或者說至少減輕粘連傾向。
如前所述，壓片力垂直于平的底面。因為平的底面是壓模元件的外形中最低的高度，因此在此區域對壓片材料的壓縮最小。這導致在底面區域內受到的壓強比向上拱起的沖頭受到的壓強小。因此底面的材料也必須是可壓縮的，特別是由于壓力分布幾何結構只能得到法向力。
為了改善后面用到的凹窩填料的附著，可以在根據本發明的壓片沖壓機上附加其它元件。例如，通過在沖頭上設有一個凹槽和一個從此凹槽凸出的盤，從而可以避免諸如凹窩填料附著不充分或者凹窩填料在機械載荷下脫落之類的問題。因此，優選的壓片沖壓機的特征在于，沖頭有一個凹槽，其中填有一個從此凹槽中凸出的盤。
借助于從凹陷伸出的盤，在壓縮預混合料的過程中在沖頭壓出的凹窩中壓出另一個凹陷。在隨后的填料過程中，特別是凹窩的填料過程中，這種“凹窩中的凹窩”能夠明顯地改善壓片凹窩中的型芯的附著性。
在沖頭中的凹陷以及裝入在凹陷中的盤可以有不同的底面。例如，可以在沖頭上形成矩形的或正方形的凹陷和填充盤。但是在本發明的范圍內，凹陷優選地具有圓形的、橢圓形的、或者類似幾何形態。
根據沖頭的尺寸，沖頭內凹陷的尺寸和凹陷中填充的盤的尺寸也可變化。優選的壓片沖壓機內的凹陷的深度為0.1到5mm、優選為0.2至3mm，特別是0.3至1.5mm。特別優選的，盤從凹陷中伸出至少0.1mm，優選至少伸出0.3mm。
在本發明的優選實施例中，壓入凹陷中的盤由一種變形可回復的材料制造，其硬度為根據DIN53505中規定的40至99肖氏A極硬度，優選地為聚氨脂，例如特別是Vulkollan，或為PVC，例如特別是Mipolam。所提材料后文還要詳述。
可選地，上述帶有隆起形態的沖頭也可以用一種材料形成，即，鉆孔以及隨后向盤中填料的工藝也可以由一種材料的相應成型工藝代替。后述的工序并不一定允許在沖頭和由沖頭伸出的盤所使用的材料之間存在區別。在這種區別不必要或者不被需要的情況下，用一種材料制造而不鉆孔和填裝盤顯得更為經濟。
盡管由粉末狀物質或者細晶體構成的基層結構(structure of beds)相對于大面積或大體積來說是均勻的，但是在微觀范圍內卻是完全不同的。通過這種微觀上不同的密度情況，施加在底面材料上的均勻壓力受到壓片材料的不同阻力。這導致在微觀范圍內在表面上分隔開的各點上出現不同的單位壓力。相應地，當底面元件為可壓縮材料時，材料會出現非常細微的不同形變。這種現象在此被稱作“撓曲(flexing)”，其可導致在材料表面出現不同的法向力和橫向力，從而避免或者至少顯著地減輕了材料對底面范圍內的模壓元件表面的粘連。
其模壓元件設置成所述形式的壓片沖壓機具有以下優點防粘連的或者至少減輕粘連。用這樣的沖壓機可以獲得更長的工作壽命和完美無缺的片材表面。
在一個實施例中，一種壓片沖壓機的模壓元件的側面不受底面的限制，而該底面被基本上均勻的、不可壓縮的邊沿襯條圍繞。在該實施例中，排除了沖模內壁的壓縮和形變對可壓縮底面的影響。這里，邊沿襯條的向外升高的傾斜具有以下優點在沖模中有規則地進行材料分布，以及可獲得穩定的片材結構。
與壓片沖壓機的制造和沖壓機穩定性有關的非常特別的優點在一個實施例中可以得到保證。在該實施例中，模壓元件包括多個獨立的零件。獨立零件的尺寸和樣式應當分別適應不同的材料和材料要求。例如，用不可壓縮的材料制造外表面上具有至少能減低粘性的涂層的橢球形沖頭，用柔性材料制造用作底面的片狀元件(platelet)，以及用不可壓縮的材料制造用作邊沿襯條的環形元件。這構成了對設計單獨元件時的有利限制，并且適合其不同的材料。
如上所述，沖頭的涂層必須是硬的并且能夠承受高的局部載荷，另一方面還必須具有減輕磨擦或潤滑特性。對此，內含極細的PTFE顆粒(聚四氟乙烯)的含鎳表面涂料被證實是非常適宜的。這些顆粒使涂層具有防粘連性和防材料磨損性。作為上述實施例的另一種可選形式，另一個實施例也被證明適合減輕粘連的涂層，其中用鎳-磷合金代替底層涂料中的鎳。
作為具有至少有減輕粘附作用的表面涂層、同時滿足硬度和耐久性要求的另一個可選方式，含有金剛石顆粒的石墨涂層被證明是適合的。在這種情況下，沖頭的表面用石墨層涂覆，石墨公知地具有潤滑性或促進滑動特性，同時在這里還起到固定金剛石顆粒的粘合劑的作用，而金剛石顆粒給予表面所要求的硬度。對這些沖頭表面涂層的研究表明，即使在使用很長的時間后也沒有觀察到材料發生粘連的情況。
由于在半橢圓體和塑料襯墊(insert)之間的交界線上可能出現粉末的結塊，因此在把粉末混合物壓制到片材內的過程中可能出現問題。這種結塊導致沿凹窩邊緣的剝落，特別是在壓制有顏色的預混合物時會破壞片材的外觀。另外，當使用上述材料時，在技術上難以實現復雜的沖頭幾何形狀，例如，文字標記或者其它形狀。
除了可涂有至少減輕粘連的涂層，沖頭也可以整體用減輕粘連的材料制造。塑料被證明是適合該目的的。因此，本發明的另一個優選實施例提出，沖頭不僅用減輕粘連的材料涂敷，而且其整體上也是用減輕粘連的材料制造的。在這種情況下特別優選地，片材沖壓機的沖頭用塑料制成。
在本發明的范圍內，術語“塑料”反映了某些材料的特性。這些材料的基本構成包括高分子有機化合物，這些化合物可以是合成的或是由自然產物衍生的。在許多情況下可以在一定的條件(熱和壓力)下熔融或者成型。因此，塑料原理上是有機聚合物，并可以按照其物理特性(熱塑性塑料、熱固性塑料、以及合成橡膠)、或按照制備它們的反應性質(加聚物、縮聚物、以及聚加合物)、或按其化學性質(聚烯烴、聚酯、聚酰胺和聚氨脂)進行分類。
在本發明的范圍內，在所述的優選實施例中用塑料制造的沖頭是壓片沖壓機的模壓元件上的一個凸起。沖頭作用的區域也可以采用不同的形式，可以有從平面到半球形在內的多種構形可能性。在本發明的范圍內，一方面沖頭所在的區域是平的，而另一方面其沿該表面上的所有方向伸出并超出沖頭。換言之，沖頭構成在平面上的隆起，并且任何處都不直接碰到壓模的邊緣，或者構成其邊緣。優選地，沖頭所在的底面也用塑料制造，從而壓片沖壓機的沖頭及平的底面優選地用塑料制造。
在本發明的范疇內特別優選地是，沖頭材料比底面材料硬。因此，以下都是本發明優選的特點本發明的壓片沖壓機的模壓元件有一個平的底面，該底面和沖頭由塑料制成，沖頭材料比底面材料硬。
在本發明的范疇內，術語“硬度”的概念是指當一個固體被另一個固體滲入時所產生的阻力。盡管對于礦物進行例如所謂的刻劃硬度(莫氏硬度)測量時，但在工業上已經建立起不同的硬度檢測技術。其中最常用的是布氏法、洛氏法和維氏法(特別是對于鋼及其它金屬)。為了測定布氏硬度(HB，球壓硬度，DIN50351)，把直徑10mm的標準鋼或碳化鎢球和一個檢測載荷P(用N表示)以非沖擊的方式壓入到被檢測材料中，并且得到帶有壓痕的直徑為d的拱形的表面積O(以平方mm表示)。布氏硬度為HB=PO=19.817π·2PD·(D-D2-d2)]]>適合較高的硬度等級的洛氏測定中，用金剛石錐(HRC)或用不同直徑的鋼球(HRB)壓入材料中。為了測量維氏硬度(HV)，使用表面間夾角為136度的金剛石角錐；在這里，硬度也被定義為相對壓痕表面積的載荷(N/mm2)。在此測量中壓痕非常小，所以可以測定即便很薄的涂層。這對于柯氏硬度(HK)也是如此，此法中使用一種有菱形底部的金剛石角錐。在測定沖擊硬度時，用手錘(波爾迪錘，回彈硬度計)或張緊的彈簧沖擊而產生的小球壓痕的直徑作為計算的基礎。另一個類似的動力學方法是回彈法。用這種方式檢測出的肖氏硬度，對于鋼材是用落球實驗測定的回彈硬度，而對于橡膠和其它的彈性體則測量其對于截頭體(frustum)的抗滲入阻力。對于硬塑料，例如對于硬質的熱塑性塑料尤其是熱固性塑料，球壓硬度是在載荷下進行10、30或者60秒后，根據檢測力和鋼球(直徑5mm)壓痕表面積的比值而測定的。
與制造片材沖壓機和模具穩定性有關的特別有利的優點在一個實施例中得到保證。在此實施例中，模壓元件包括多個獨立的零件。獨立零件的尺寸和樣式應當分別適應不同的材料和材料要求。例如，用相對較硬的材料制造橢球形的沖頭，用相對較軟的(最好是柔性的)材料制造用作底面的類似盤狀的元件，用不可壓縮的材料制造用作邊沿襯條的環形元件。這構成了對設計單獨元件時的有利限制，并且適合其不同的材料。
如前文所述，沖頭用一種比底面更硬的材料制造。這樣，硬塑料能夠滿足了要求，即，沖頭一方面硬而且可以耐受高的分布載荷，另一方面又要有減輕磨擦或者說潤滑的特征。
聚烯烴特別適合用作沖頭的塑料材料，優選地聚乙烯或者聚丙烯。這里聚乙烯(PE)是聚烯烴的聚合物，其具有-[CH2-CH2]-型的基團作為聚合鏈的特征基本單位。聚乙烯是通過兩種不同的方法，即高壓法和低壓法把乙烯加聚制造而成的。得到的產品因而稱作高壓聚乙烯和低壓聚乙烯；它們的區別常在于分支度(degree of branching)、結晶度和密度。兩個方法都可以作為溶液聚合、乳劑聚合或氣相聚合進行。
在高壓法中，可以獲得低密度(約0.915-0.935g/cm3)、結晶度約為40-50％分支聚乙烯，稱作LDPE。那些具有高分子量并且改進了強度和延展性的產品的縮寫符號為HMW-LDPE(HMW＝高分子量)。通過乙烯與長鏈烯烴的共聚反應，特別是與丁烯和辛烯的共聚反應，可以降低用高壓法生產的聚乙烯的分支度，此共聚物的縮寫為LLD-PE(線性低密度聚乙烯)。
低壓法生產的聚乙烯的大分子基本上是線性的和未分支的。這種聚乙烯(HDPE)的結晶度為60-80％，密度約為0.94-0.965g/cm3。它特別適于用作沖頭的材料。
聚丙烯(PP)是丙烯的熱塑聚合物，具有以下類型的基團-[CH(CH3)-CH2]-聚丙烯可以通過對氣相的或者懸浮液中的丙烯進行空間特異性聚合而獲得，以提供高結晶度的全同立構(isotactic)的聚丙烯、或者低結晶度的間規立構(syndiotactic)的聚丙烯、或者非晶狀的無規立構(atactic)的聚丙烯。在工業中特別重要的是全同立構的聚丙烯，其所有的甲基都在聚合鏈的一側。聚丙烯的特點是高硬度、高可回復性、高剛度和熱穩定性，在本發明的范疇內是理想的沖頭材料。
可以通過用滑石粉、白堊、木粉或者玻璃纖維強化聚丙烯的機械特性，也可以通過金屬涂層改進聚丙烯的機械特性。
除了聚烯烴外，聚酰胺在本發明的范疇內也是優選的沖頭材料。聚酰胺是高分子化合物，包括由肽連接的結構單元。除了少數例外，合成的聚酰胺(PA)是熱塑性的鏈形聚合物，在主鏈上有重復出現的酰胺基團。根據其化學結構，所謂的同系聚酰胺可以分為兩組氨基酸型(AS)和二氨基酸型(AA-SS)；這里，A代表氨基而S代表羧基。前者通過縮聚(氨基酸)或加聚(ω乳胺)的結構單元構成，后者由縮聚(二氨和二羧酸)的結構單元構成。
由不分支的脂肪族結構單元構成的聚酰胺根據碳原子數進行編號。例如符號PA6是ε—氨基己酸或ε—己內酰胺構成的聚酰胺；而PA—12是由ε—十二乳胺構成的聚(ε—十二乳胺)。對于AA—SS型，則先按二氨的碳原子數后按二羧酸的碳原子數稱謂PA66(聚六亞甲基己二酰二胺)由六亞甲基二胺(1，6—己二胺)和己二酸組成，而A610(聚六亞甲基癸二酸二胺)由1，6—己二胺和癸二酸構成，PA612(聚六亞甲基十二雙酸二胺)由1，6—己二胺和十二雙酸組成。所謂聚酰胺類在本發明的范疇內是優選的沖頭材料。
聚氨基甲酸乙酯(PU)是由二價和高價醇和異氰酸鹽縮合加成的，具有基團如下-[CO-NH-R2-NH-CO-O-R1-O]-這里R1是一種低分子量或者聚合物的二醇基，R2是脂肪族或者芳香族基團。工業上重要的PU由聚酯二醇和/或聚醚二醇生產的，例如由2，4—及2，6—甲苯二異氰酸鹽(TDI，R2＝C6H3—CH3)，4，4′—亞甲基二(甲苯異氰酸)(MDI，R2＝C6H4—CH2—C6H4)，或者六亞甲基二異氰酸鹽[HMDI，R2＝(CH2)6]。其沖頭由聚氨基甲酸乙酯制造的壓片沖壓機也是本發明優選的。
所述塑料可以單獨用作制造沖頭的材料，也可以用金屬或者其它的物質涂層或者夾層。特別是在本發明的范疇內，玻璃纖維強化的塑料證明適于作沖頭材料。玻璃纖維強化塑料(GRPs)是由聚合物骨架和起強化物作用的玻璃纖維結合的復合材料。玻璃纖維強化塑料中的玻璃纖維可以為纖維、紗、粗紗(玻璃絲繩)、非織物、織物、或編織品。作為玻璃纖維強化塑料的聚合物骨架可以用熱固性塑料(如環氧樹脂、聚酯樹脂、酚醛樹脂及呋喃樹脂)，也可以用熱塑性材料(如聚酰胺、聚碳酸、聚縮醛；聚苯氧和聚苯硫、聚丙烯和苯乙烯共聚體)。強化物與聚合物骨架的重量比一般地在10∶90-65∶35的范圍，玻璃纖維強化塑料的強度持續增加直至強化材料約占總重量40％。
GRPs主要通過加壓法生產；其它重要的制造方法有手工敷層法(hand layup)、噴射敷層法(spray layup)、連續浸漬法、細絲纏繞法、和離心工藝。在許多情況下，該方法都開始于經過了熱、壓處理的預浸了樹脂的預浸玻璃纖維材料。相對于沒有經過強化的基體聚合體(matrix polymers)來說，GRPs的抗拉、抗彎、和抗壓強度高；沖擊韌性、保形性好；對熱、酸、鹽、氣體或者溶劑的影響的穩定性強。在本發明范疇內證明玻璃纖維強化聚四氟乙烯和玻璃纖維強化聚酰胺特別適用于做沖頭材料。
如前文所述，沖頭表面的凸起不僅可以通過裝入一個盤而實現，而且可以用具有相同幾何結構的單一材料體制造。對于這樣的幾何形狀塑料特別適合，尤其是聚酰胺被證明特別適合。
沖頭的尺寸可以與要生產的片材的尺寸相適應，以便使片材中的凹窩相對于片材體積具有適當的大小。對常見的片材形狀和尺寸，經過證明沖頭體積最好為0.5至5ml，優選0.6至3ml，尤其為0.8至2ml。這里的沖頭體積應當理解為沖頭在片材中壓出的凹窩的體積。術語沖頭體積的概念是“沖子的頭”的體積，而不包括“柄”的體積。即，用于把隆起固定在壓片沖壓機上的元件的體積沒有計算在內。
上面已經說明了構成底面的柔性材料的防止粘連或者至少減輕粘連的效果。如前所述，底面優選地采用根據DIN53505中規定的40至99肖氏A極硬度的可恢復變形材料。研究表明，使用例如聚氨酯材料Vulkollan或者PVC材料Mipolam可以得到非常良好的效果。經過數千次的沖壓操作，在底面材料上沒有出現任何粘連。
底面的尺寸也要適應要生產的片材尺寸，使片材的頂部和底部具有與片材的體積相應的尺寸。對于常見的片材的幾何形狀和大小，經過證明壓片沖壓機的底面最好為5至30cm2，優選5至20cm2，尤其是8至12cm2。
如前所述，通過將壓片沖壓機設計成底面(3)由一個不可以壓縮的基本上均勻的邊沿襯條(5)圍繞，則可以優化沖壓的過程。在本發明的優選實施例中，邊沿襯條的內側在底面上緣平面內，向外斜向升高。
例如，對生產洗碗機用的片材，這些片材優選地是矩形的，以便安裝進市售機器的劑量配制室。因此優選的，壓片沖壓機的底面是矩形的并且最好帶有圓角。
上述底面和沖頭的優選尺寸可以在生產洗滌劑和清潔產品片材的沖壓機中實現。在本發明的范疇內優選的壓片沖壓機中，包括邊沿襯條的基本上為矩形的底面的尺寸為約36×26mm，而由之圍繞的沖頭橢球體的半軸長度為a＝8.3、b＝11.5、c＝5mm。
不言而喻，也可以用根據本發明的沖壓機生產圓形的洗滌劑和清潔產品片材。本發明的另一個重要實施例提出，壓片沖壓機的特征在于其底面基本上是圓形的。
在根據本發明的優選地具有圓形底面的壓片沖壓機中，包括邊沿襯條的圓形底面的直徑以34mm為宜，而沖頭(4)為截球形，其半軸長度以a＝b＝11mm、c＝5mm為宜。
綜上所述，對于與制造壓片沖壓機和沖壓機的耐用性有關的優點可以在一個實施例中得到保證。在該實施例中，壓模元件包括多個可以被牢固地連接在一起的單獨零件。獨立零件的尺寸和樣式應當分別適應不同的材料和材料要求。如上所述，用不可壓縮的材料通過在外表面上涂上至少減少粘連的涂層、或完全用減少粘連的塑料來制造橢球形的沖頭；用柔性材料制造用作底面的類似盤狀的元件；用不可壓縮的材料制造用作邊沿襯條的環形元件。這構成了對設計單獨元件時的有利限制，并且適合其不同的材料。
參照附圖閱讀對實施例的說明會更清楚上述的和其它的優點。在附圖中

圖1示出了壓片沖壓機的橫截面；圖2是根據圖1的壓片沖壓機的俯視圖；圖3為壓片沖壓機的分解示意圖，該沖壓機的外形與圖1的沖壓機相似，并被分解成單獨零件；和圖4是使用前面提出的壓片沖壓機生產的帶有凹窩的片材的示意性的側視截面圖。
圖1的側剖面圖中示出了壓片沖壓機1。所示實施例有一個半橢球形的沖頭4和一個基本上是矩形的底面3。其中可以清楚地看到底面3、包圍底面3設置的邊沿襯條5、和由底面圍繞的沖頭4，此沖頭在這里是半橢球形的。在沖頭4上可以看到表面涂層12。可選地，沖頭4可以用塑料制造，因此表面涂層12可省略。在壓片沖壓機1的本體和軸上有調整及對中孔7，它使之可以準確地對準壓片機和互補的壓片模。在所示實施例中，所示壓片沖壓機1為上沖頭。這與優選實施例相對應。共同構成模壓元件2的邊沿襯條5、底面3和沖頭4在壓片的過程中與待壓縮的材料接觸。為了避免或者至少減輕受壓原料的粘連，在沖頭4的表面上涂覆有一抗粘層12，如果沖頭4完全用減少粘連的材料制造，則可以省去該涂層。
底面3的材料用一種堅固且光滑，但是柔性的原料制造，從而避免受壓材料對底面3的粘連。適用于此的原料有例如聚胺酯，優選地用Vulkollan，和PVC原料，例如Mipolam。邊沿襯條5的材料是不可壓縮的并且其傾斜的表面極為光滑。例如，可以通過鍍硬鉻或者通過用Ni-PTFE、Ni-P-PTFE或碳—金剛石表面涂層使其防粘連設計得到加強。
為了避免或者至少減輕受壓材料粘連而涂覆在沖頭4及邊沿襯條5上(如果合適的話)的涂層12必須至少有兩個特性。它必須硬并且是不可壓縮的，這與沖頭的基層材料類似，并且必須輔助或有助于沖頭與受壓原料之間的滑動。這種滑動性對避免粘連特別重要，以便相對于沖壓力方向傾斜成類似切線方向的橫向力有助于(或至少不會妨礙)材料在這些橫向力方向的微小移動。通過這樣的微小的相對移動克服了受壓材料的粘連作用。如上所述，邊沿襯條5可選地也覆以涂層12，其用虛線表示。如上所述，當沖頭及邊沿襯條5(如果合適的話)完全用防粘材料制造時，可以省去涂層12。
圖2表示圖1的壓片沖壓機1的俯視圖。可清楚地看出模壓元件2基本上為矩形，但帶有圓角。模壓元件2由邊沿襯條5、由沿襯條5封閉的底面3、以及由底面3圍繞的沖頭4構成。可以看到環繞模壓元件2周圍的沖壓機基座的圓形輪廓。
圖3示意性地示出了與圖1和圖2中的壓片沖壓機類似的片材沖壓機1是如何被分成單獨零件的。示意圖中表示的實施例中，單獨零件包括一個具有橢球形沖頭4形式的頭和環形層6的磨菇形部分，其暴露的外表面部分構成底面3；和外圍由壁形成的支架元件，所述壁的上部與邊沿襯條5相對應。當裝配在一起時，這些以分解形式表示的零件構成帶有模壓元件2的沖壓機1。
這個實施例是這樣構想的，對其有不同的表面要求的部件由不同的材料制成或用不同形式的材料加工而成，在每種情況下做成一個單獨零件。以此方式，對模壓元件2的不同部件所提出的不同要求可以用簡單的和在技術上可以理解的形式表示。在裝配形式下，單獨的部件相互鎖定，從而保證沖壓機1的不可動搖性和穩定性。
圖4以大大簡化的方式示出了一個凹窩片材8。此處表示的片材8由兩種不同的材料制成，它們是分開沖壓的，并且可以在下層11和上層10之間彼此清楚地區分開。因為兩層10、11是用同一個沖壓機制造，也就是在同一個沖模中制造，在第二次模壓過程前先放入下層11材料，然后填入上層10的材料，并且用同一個壓片沖壓機1制造，所以層10、11兩者有相同的側邊界輪廓和上邊界輪廓。可以清楚地看出由模壓元件2的邊沿襯條5形成的面13和沖模(未示出)的相應剖面。
可以非常清楚地理解，在上邊界輪廓處，以大致均勻的高度填入在壓模中的受壓材料的壓縮，根據模壓元件2的剖面是很不同的。在底面3的范圍內受到最小的壓縮。在此區域內，壓力垂直于其表面。較大的壓縮出現在邊沿襯條5和沖頭4的區域內。壓縮越大，則模壓元件2的部分沿沖壓力的方向伸出的越多。在這種布局下，壓力只是在沖頭的中點及由沖頭4在受壓材料中構成的凹窩9的中點才準確地垂直于受壓的原料。在所有的其它區域，壓力被分解成一個垂直于傾斜面的法向力和一個橫向力分量。這個分量是準切線指向的，并且在受壓材料上作用了一定的剪切應力。在凹窩片材8的處理過程中，在壓片過程后，在凹窩9中充填第三種物質。第三種物質要么是糊狀的，要么是液態的或者熔融的，然后在凹窩中固化。當然，還可以用一個獨立制造的片材填充凹窩，膠合在凹窩中或者壓入凹窩中。在此實施例中，填充凹窩的片材的固著是通過加壓或者粘合增強劑或者兩者結合實現的。
根據本發明的另一個實施例，可以在沖頭上設一個凹陷，其中裝入一個盤。沖頭上的這種進一步的隆起可以改善凹窩填充物的固著。這種優越性可以通過附圖中表示的其它實施例看清楚。圖中圖5是一個具有附加元件的壓片沖壓機的截面圖；圖6是圖5所示的壓片沖壓機的俯視圖；圖7是分解成單獨零件的壓片沖壓機的示意分解圖，其輪廓與圖5的沖壓機類似；圖8是用上述提出的壓片沖壓機生產的凹窩片材的側視截面圖。
圖5中示意性地示出了壓片沖壓機1側視截面圖。所示實施例有一個半橢球形的沖頭4和一個基本上是矩形的底面3。其中可以清楚地看到底面3、包圍底面3設置的邊沿襯條5、和由底面3圍繞的沖頭4，此沖頭在這里被設計成半橢球形。在沖頭4上可以看到表面涂層12。可選地，沖頭4可以用塑料制造，從而不用表面涂層12。壓片沖壓機1在模具體和模具桿上有調整及對中孔7，使之可以準確地與壓片沖壓機和互補的制片模具對準方向。在所示實施例中，壓片沖壓機1還是一種上沖頭。共同構成模壓元件2的邊沿襯條5、底面3、沖頭4和盤14在壓片的過程中與受壓材料接觸。為了避免或者至少減輕受壓材料的粘連，在沖頭4的表面上涂覆有一抗粘層12，如果沖頭4完全用降低粘性的材料制造，可以省去這個涂層不用。
在底面3(優選也在盤14的表面上)，底面材料用一種堅固且光滑，但是可擠壓的原料制造，從而避免受壓材料的粘連。適用于此的原料有例如聚胺酯，優選地用Vulkollan，和PVC原料，例如Mipolam。邊沿襯條5的材料是不可壓縮的并且其傾斜的表面極為光滑。其防粘連設計可以通過，例如，鍍硬鉻或者通過用Ni-PTFE、Ni-P-PTFE或C—金剛石表面涂層得到加強。
為避免或者至少減輕受壓材料粘連用的，涂覆在沖頭4及邊沿襯條5上(如果合適的話)的涂層12必須至少有兩個特性。它必須硬并且是不可壓縮的，這與沖頭的底料類似。其次，必須協助或者說有助于沖頭與受壓材料之間的滑動。這種滑動性對避免粘連是特別重要的，從而對壓片力取向成類似切線方向作用的剪力加強或者至少不防礙材料的微小移動。這樣的微小移動克服了受壓材料的粘連作用。如上所述，可選地，邊沿襯條5也涂以涂層12，用虛線表示。如上所述，當沖頭及邊沿襯條5(如果適當的話)用防粘材料制造時，可以省去涂層12。
圖6表示圖5的壓片沖壓機1的俯視圖。可清楚地看到模壓元件2的基本上矩形，但帶有圓角。模壓元件2由邊沿襯條5、由邊沿襯條5封閉的底面3、以及由底面3圍繞的沖頭4構成，沖頭4具有一個盤14，盤嵌入沖頭的凹陷中并且從沖頭中伸出。圍繞模壓元件2的是模具基底的圓形輪廓。
圖7示出了壓片沖壓機1是如何被分解為單獨部件的，該壓片沖壓機類似于圖5和圖6中的沖桿。在示意性表示的實施例中，單獨的部件包括一個具有橢球形沖頭4形式的頭的磨菇形部分，沖頭4有一個凹陷，在其中固定盤14；一個環形部分6，其暴露的外表面部分構成底面3；和一個其外部由壁形成的支架元件，所述壁的上部與邊沿襯條5相應。當裝配在一起時，這些以分解的形式表示的零件構成有模壓元件2的壓片沖壓機1。
這個實施例是這樣構想的，對其有不同的表面要求的部件由不同的材料制成或用不同形式的材料加工而成，在每種情況下做成一個單獨零件。以此方式，對模壓元件2的不同部件所提出的不同要求可以用簡單的和在技術上可以理解的形式表示。在裝配形式下，單獨的部件相互鎖定，從而保證沖壓機1的不可動搖性和穩定性。
圖8以大大簡化的方式示出了一個凹窩片材8。此處表示的片材8由兩種不同的材料制成，它們是分開沖壓的，并且可以在下層11和上層10之間彼此清楚地區分開。因為兩層10、11是用同一個沖壓機制造，也就是在同一個沖模中制造，在第二次模壓過程前先放入下層11材料，然后填入上層10的材料，并且用同一個壓片沖壓機1制造，所以層10、11兩者有相同的側邊界輪廓和上邊界輪廓。可以清楚地看出由模壓元件2的邊沿襯條5形成的面13和沖模(未示出)的相應剖面。
可以非常清楚地理解，在上邊界輪廓處，以大致均勻的高度填入在壓模中的受壓材料的壓縮，根據模壓元件2的剖面是很不同的。在底面3的范圍內受到最小的壓縮。在此區域內，壓力垂直于其表面。較大的壓縮出現在邊沿襯條5、沖頭4、以及由沖頭伸出的盤14的區域內。壓縮越大，則模壓元件2的部分沿沖壓力的方向伸出的越多。在這種布局下，壓力只是在沖頭中的盤的中點以及由沖頭4和由其中伸出的盤14在受壓材料中構成的凹窩9的中點才準確地垂直于受壓的原料。在所有的其它區域，壓力被分解成一個垂直于傾斜面的法向力和一個橫向力分量。這個分量是準切線指向的，并且在受壓材料上作用了一定的剪切應力。在凹窩片材8的處理過程中，在壓片過程后，在凹窩9中充填第三種物質。第三種物質要么是糊狀的，要么是液態的或者熔融的，然后在凹窩中固化。當然，還可以用一個獨立制造的片材填充凹窩，膠合在凹窩中或者壓入凹窩中。在此實施例中，填充凹窩的片材的固著是通過加壓或者粘合增強劑或者兩者結合實現的。舉例借助于一個壓片機生產具有橢球形凹窩的凹窩片材，該片材具有以下尺寸長36mm寬26mm高18mm凹窩深度 5mm凹窩的半軸長 a＝8.3mmb＝11.5mm根據本發明的一個優選實施例，凹窩片材由一沖壓機壓制而成，利用該沖壓機在沖頭中鉆出一個圓孔(深度1mm，直徑5mm)。在此孔中充填2mm厚的由Mipolan制造的盤。這樣生產出的凹窩片材在橢球形凹窩中有一個圓柱形的凹陷。
壓制的預混合料的成分和壓片時的物理參數對于兩種片材系列都是一樣的。通過把75C的熔融狀石蠟澆入處于室溫下的片材中，在兩種片材中填入1ml的石蠟(熔點66—67C)。
在兩種情況下，生產的80,000片片材在壓模上都沒有出現粘連。在填充熔融合狀的物質時，附加地裝在沖頭中的盤顯示出了優越性。在較強的機械載荷下，才能把硬化了的石蠟型芯從第一例的片材中迫出，但是卻沒有能從第二例的片材中迫出。為了檢驗機械穩定性，讓各20片片材從一個40cm高處落下，其中，填充了的凹窩的片材的上表面指向a)下；b)側；和c)上。隨著碰撞，計算共有多少填充物從片材中脫出。這個下落試驗的結果如下
*型芯仍固著在片材中參考標號列表1 壓片沖壓機2 模壓元件3 底面4 沖頭5 邊沿襯條6 環形層7 調整及對中孔8 凹窩片材9 凹窩10 上層11 下層12 表面涂層13 小面14 盤
權利要求
1.一種壓片沖壓機，其特征在于，它的模壓元件(2)有一個由平坦的底面(3)圍繞的沖頭(4)，底面(3)在沖壓過程中可以變形，而沖頭(4)是不可壓縮的，并且帶有至少能減輕粘連的涂層。
2.根據權利要求1所述的壓片沖壓機，其特征在于，沖頭具有半橢球形、截球形或者類似的幾何形狀。
3.根據權利要求1或2所述的壓片沖壓機，其特征在于，沖頭(4)具有一個凹陷，其中填充一個從此凹陷突出來的盤(14)。
4.根據權利要求3所述的壓片沖壓機，其特征在于，所述凹陷具有圓形、橢圓形或者類似的幾何形狀。
5.根據權利要求3或4所述的壓片沖壓機，其特征在于，所述凹陷的深度為0.1至5mm，優選為0.2至3mm，特別優選為0.3至1.5mm。
6.根據權利要求3至5中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，盤(14)至少從所述凹陷伸出0.1mm，優選地至少伸出0.3mm。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，盤(14)包括一種可恢復形變的材料，該材料的硬度為DIN53505標準中規定的40至99肖氏A極硬度，該材料優選為聚氨脂，例如特別是Vulkollan，或者為PVC，例如特別是Mipolam。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，所述至少能減輕粘連的涂層中包括Ni-PTFE。
9.根據權利要求1至7中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，所述至少能減輕粘連的涂層中包括Ni-P-PTFE。
10.根據權利要求1至7中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，所述至少能減輕粘連的涂層中包括C-金剛砂。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，沖頭(4)用塑料制造。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，沖頭(4)和平坦的底面(3)用塑料制造。
13.根據權利要求1至12中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，沖頭(4)的材料比底面(3)的材料硬。
14.根據權利要求11至13中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，沖頭(4)的材料中包括聚烯烴，優選包括聚乙烯或聚丙烯。
15.根據權利要求11至13中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，沖頭(4)的材料中包括聚酰胺，優選包括PA6、PA12、PA66、PA610或PA612。
16.根據權利要求11至13中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，沖頭(4)的材料中包括聚氨酯。
17.根據權利要求11至13中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，沖頭(4)材料中包括用玻璃纖維強化的塑料，優選包括用玻璃纖維強化的聚四氟乙烯或聚酰胺。
18.根據權利要求1至17中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，沖頭的體積是0.5至5ml，優選為0.6至3ml，特別優選為0.8至2ml。
19.根據權利要求1至18中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，底面(3)中包括一種可恢復形變的材料，其硬度為DIN53505標準中規定的40至99肖氏A極硬度。
20.根據權利要求19所述的壓片沖壓機，其特征在于，底面(3)的材料中包括聚氨酯，例如特別是Vulkollan，或者為PVC，例如特別是Mipolam。
21.根據權利要求1至20中任何一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，底面(3)的面積為5至30cm2，優選為5至20cm2，特別優選為8至12cm2。
22.根據權利要求1至21中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，底面(3)由不可壓縮的、基本均勻的邊沿襯條(5)圍繞。
23.根據權利要求22所述的壓片沖壓機，其特征在于，邊沿襯條(5)的內側在底面項部邊緣所在的平面內，并且向外傾斜地升高。
24.根據權利要求1至23中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，底面(3)基本上是矩形的，并且優選帶有圓角。
25.根據權利要求24所述的壓片沖壓機，其特征在于，包括邊沿襯條在內的、基本上為矩形的底面(3)的尺寸約為36×26mm，且由它圍繞的沖頭(4)的橢球體的半軸長度為a＝8.3，b＝11.5，c＝5mm。
26.根據權利要求1至23中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，底面(3)基本上是圓形的。
27.根據權利要求26所述的壓片沖壓機，其特征在于，包括邊沿襯條的圓形底面(3)的直徑為34mm，而截球形的沖頭(4)的半軸長度為a＝b＝11mm，c＝5mm。
28.根據權利要求1至5中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，模壓元件(2)由多個可以牢固地固定在一起的單獨零件構成。
29.根據權利要求1至28中任一項所述的壓片沖壓機，其特征在于，所述壓片沖壓機(1)是上沖頭。
30.一種用權利要求1至29中任一壓片沖壓機生產的洗滌、漂洗、清潔或者輔助漂洗的片材。
全文摘要
壓片沖壓機,其模壓元件(2)有一個由平的底面(3)包繞的沖頭(4)。沖頭可以有一個凹陷,其中填充有一個從冊凹陷中突出的盤(14)。底面(3)在壓片過程中可以擠壓,而沖頭(4)是不可壓縮的并且至少減輕粘連地涂層,或者完全由塑料制成,這里沖頭(4)的材料比底面(3)的材料硬。在一個特別的實施例中,底面(3)由一個不可壓縮的,實質上均勻的邊沿襯條(5)包繞。邊沿襯條在內部為底面上緣的的高度,向外傾斜升高。優選地模壓元件(2)由可以配合地固定在一起的元件構成。
文檔編號B30B11/02GK1328499SQ99809883
公開日2001年12月26日 申請日期1999年8月12日 優先權日1998年8月21日
發明者托馬斯·赫爾德鮑姆, 漢斯-約瑟夫·博讓, 卡爾－馬丁·費澤, 奧利費·庫爾特 申請人:漢高兩合股份公司