專(zhuān)利名稱(chēng)：熱固性加壓膠凝鑄件的生產(chǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用熱固性樹(shù)脂生產(chǎn)模塑制品。
用熱固性樹(shù)脂模塑制品的自動(dòng)加壓膠凝技術(shù)(APG)是公知的，主要由以下組成在加壓下將可固化液態(tài)樹(shù)脂加入模具，并確保從模具外加入的加壓液體與模具中的液體樹(shù)脂相接觸，而從距模具入口最遠(yuǎn)點(diǎn)和或最終填充點(diǎn)返回到模具入口膠凝或固化。通過(guò)確保在液體樹(shù)脂體系上保持此施加的壓力和按此模式進(jìn)行膠凝，由外部加壓源加入的另外的液體補(bǔ)償聚合收縮獲得極好的無(wú)空隙和收縮的模制品。
在生產(chǎn)復(fù)雜和簡(jiǎn)單形狀的模制品的實(shí)踐中證明此方法很好。此方法可用于以非常低的報(bào)廢率生產(chǎn)高質(zhì)量模制品的長(zhǎng)生產(chǎn)過(guò)程。這種模制品的生產(chǎn)已描述在EP0 333 456B1和US5,064,585中，在這些方法中主要由填充模具組成，所述模具的溫度設(shè)置在入口點(diǎn)約120℃至160℃至距入口點(diǎn)最遠(yuǎn)點(diǎn)130℃至170℃的范圍內(nèi)，所述最遠(yuǎn)點(diǎn)的溫度始終高于所述入口點(diǎn)的溫度，距樹(shù)脂入口最遠(yuǎn)點(diǎn)的理想溫度比入口點(diǎn)的溫度高約10℃。據(jù)說(shuō)要由環(huán)氧/酐固化組合物(特別適用于此方法)得到極好的模制品，此正溫度梯度是重要的。已選擇溫度實(shí)現(xiàn)模塑操作中線(xiàn)型梯度以確保所述的理想膠凝順序。
然而，需要加速此模塑方法以盡可能地利用資金設(shè)備如模具和加壓機(jī)械，降低單位勞動(dòng)成本，使生產(chǎn)速率接近或超過(guò)熱塑注塑或團(tuán)狀模塑或片狀模塑料相配的工具模塑生產(chǎn)等價(jià)物的速度。以上參考專(zhuān)利所教導(dǎo)的條件對(duì)于所需類(lèi)型的樹(shù)脂體系不能允許此生產(chǎn)速度。
為增加此方法的生產(chǎn)速度，可使用較高的溫度。然而用保持溫度梯度的已知方法，在模具較熱端的溫度梯度不能增加太多，因?yàn)檫@將導(dǎo)致樹(shù)脂的硬化劑體系分解。
現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，取消溫度梯度，或者甚至相反使入口點(diǎn)的溫度高于距入口最遠(yuǎn)點(diǎn)的溫度，可降低模塑周期時(shí)間，樹(shù)脂不分解且不改變要求的膠凝順序。最終結(jié)果是對(duì)于距入口最遠(yuǎn)點(diǎn)的任何給定溫度和對(duì)于任何給定樹(shù)脂體系，工藝速度均增加。
因此，本發(fā)明提供一種通過(guò)將可固化樹(shù)脂組合物加入被加熱的模具中和在加壓下加入另外的樹(shù)脂以補(bǔ)償組合物的收縮而制備固化塑料模制品的方法，包括在進(jìn)入模具之前或盡可能快地在進(jìn)入模具時(shí)(或兩者)將所述可固化樹(shù)脂組合物加熱至這樣的溫度，其允許在膠凝前合格地填充模具并隨后從距入口最遠(yuǎn)點(diǎn)返回至模具入口點(diǎn)進(jìn)行逐步膠凝，且其中模具的入口部分被加熱到至少與模具的最終填充點(diǎn)的溫度一樣高的溫度。
實(shí)際采用的溫度可以是能在樹(shù)脂體系本身不發(fā)生降解的情況下按要求的順序發(fā)生膠凝的任何溫度。因此，對(duì)于任何組合物的非常活性的體系如脂族胺固化的環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸酯樹(shù)脂、乙烯基酯聚氨酯或不飽和聚酯，該溫度應(yīng)為100℃-150℃或甚至更低，相反對(duì)于酐固化的環(huán)氧樹(shù)脂，該溫度可高達(dá)200℃或者甚至更高。
進(jìn)行本發(fā)明方法中，樹(shù)脂體系應(yīng)在進(jìn)入模具之前或在已進(jìn)入模具而離開(kāi)外部進(jìn)料供應(yīng)時(shí)被盡可能快地加熱至要求的溫度。為此離較冷的樹(shù)脂外部入口較近的模具溫度應(yīng)盡可能高，至少與距所述入口最遠(yuǎn)點(diǎn)的溫度一樣高，甚至可高于距所述入口最遠(yuǎn)點(diǎn)的溫度。用此方法樹(shù)脂體系在進(jìn)入時(shí)被盡可能快地加熱至要求的膠凝溫度，并當(dāng)樹(shù)脂體系進(jìn)展到膠凝開(kāi)始前樹(shù)脂必須達(dá)到的模具的最遠(yuǎn)點(diǎn)或最終填充點(diǎn)時(shí)使樹(shù)脂保持在鄰近此溫度，從而膠凝前端逐漸移回到入口點(diǎn)。
由于此方法要求在模具中從入口點(diǎn)至模具最遠(yuǎn)點(diǎn)或最終填充點(diǎn)零或者甚至負(fù)溫度梯度，所以此方法與過(guò)去所有對(duì)這種方法的教導(dǎo)相反。
許多文獻(xiàn)已證明且長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為要生產(chǎn)表面清晰度高的模制品，必須將提供此表面的模具部分加熱至高于提供相反面的模具部分的溫度。此模塑技術(shù)是通用的，但特別適用于生產(chǎn)大或復(fù)雜的模制品和外觀(guān)較重要的場(chǎng)合。
現(xiàn)在我們已發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的在模具中快速加熱的原理可生產(chǎn)極好的模制品，其中不論各模具半內(nèi)的溫度如何改變，跨過(guò)模制品從模具半至對(duì)應(yīng)的模具半沒(méi)有溫度差。此外，已發(fā)現(xiàn)通過(guò)在跨過(guò)模制品沒(méi)有溫度差或非常低的溫度差的情況下操作，特別是穿過(guò)模制品厚度相對(duì)較低的那些，可達(dá)到非常低的應(yīng)力水平。加壓膠凝片材的生產(chǎn)特別證明了此點(diǎn)，其中跨過(guò)模具的零或低溫度差導(dǎo)致基本上不彎因而無(wú)應(yīng)力的平片。
因此本發(fā)明雖然不排除跨過(guò)模制品的溫度差，但當(dāng)采用零或接近零的對(duì)應(yīng)模具半溫度差時(shí)，提供迅速生產(chǎn)高質(zhì)量基本上無(wú)應(yīng)力的模制品的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)兩個(gè)模具半處于恒溫時(shí)特別如此，但當(dāng)鄰近模具入口的溫度較高而距入口最遠(yuǎn)處或最終填充點(diǎn)溫度較低時(shí)也如此。
本發(fā)明的方法可適用于生產(chǎn)有薄或厚壁(橫截面)的模制品。它們也特別適用于生產(chǎn)有大表面積、至少一個(gè)大的直線(xiàn)尺寸或復(fù)雜形狀的模制品。例如，所述組合物可用于模塑民用衛(wèi)生器具如洗滌槽、浴盆、淋浴槽和盆，模塑大板坯用于生產(chǎn)如民用工作間，用于處理腐蝕性流體的耐化學(xué)品容器如罐和部件如泵、閥和管，和汽車(chē)和其它車(chē)輛用抗沖擊模制品，和電設(shè)施。
酐固化的環(huán)氧樹(shù)脂典型地已用于各種物品如電絕緣體和家用設(shè)備的模制中，生產(chǎn)出極好的產(chǎn)品，而周期時(shí)間從約10分鐘變至60分鐘或者甚至更長(zhǎng)。
典型地，鑄塑1-2cm厚截面的傳統(tǒng)模塑條件應(yīng)包括模具內(nèi)的溫度梯度設(shè)置在入口點(diǎn)140℃-160℃升至距入口最遠(yuǎn)點(diǎn)150℃-170℃。這樣的條件將使環(huán)氧酐組合物在模塑循環(huán)周期約9-15分鐘。這不如熱塑注塑或某些與之相配的工具團(tuán)狀模塑料(DMC)或片狀模塑料(SMC)模塑方法快。
現(xiàn)在我們意外地發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的快循環(huán)加壓膠凝模塑法，并與前面列舉的傳統(tǒng)和實(shí)踐相反，在模具中從入口至最終填充點(diǎn)或距入口最遠(yuǎn)點(diǎn)使用恒定或者甚至負(fù)溫度梯度，用比模具填充時(shí)間稍多一點(diǎn)的時(shí)間，可生產(chǎn)極好的模制品。
例如，在EP0333456B1中，制備民用洗滌槽的周期時(shí)間為至少15分鐘。實(shí)際時(shí)間取決于所制產(chǎn)品的尺寸。然而使用本發(fā)明的方法和與該EP說(shuō)明書(shū)中相同的環(huán)氧配方，我們已用少于12分鐘、通常少于10分鐘的總填充、膠凝和脫模周期生產(chǎn)出廚房用洗滌槽。
模塑膠凝時(shí)間可少于6分鐘，優(yōu)選少于4分鐘。
使用為在高溫下快速膠凝且不降解而設(shè)計(jì)的環(huán)氧酐體系，模具設(shè)置在175℃至200℃的恒溫或入口溫度170℃-220℃(例如190℃-200℃)和距入口最遠(yuǎn)點(diǎn)溫度170℃-200℃(例如175℃)，可得到極好的模塑周期時(shí)間。適用于本發(fā)明方法的環(huán)氧樹(shù)脂體系描述在EP0533465，EP0599600和EP0604089中。
因此，通過(guò)采用這些以前認(rèn)為是相當(dāng)不適用的技術(shù)，我們已在加壓膠凝模塑法中取得了主要的優(yōu)點(diǎn)，可降低模塑周期，從而可與用于制造實(shí)際上類(lèi)似尺寸和形狀制品的任何其它方法競(jìng)爭(zhēng)，這些制品因壁厚或體厚過(guò)大產(chǎn)生的放熱效應(yīng)不會(huì)導(dǎo)致膠凝順序不規(guī)則。
顯然本領(lǐng)域技術(shù)人員可將同樣的非傳統(tǒng)的模具溫度設(shè)定技術(shù)用于其它熱固體系和更活性的熱固體系(較低的溫度范圍將更適用)而取得相同的結(jié)果。
通過(guò)以下實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1用含有100份環(huán)氧含量5.2mol/kg的液態(tài)改性雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、250份細(xì)分散的硅石、84份液態(tài)酐硬化劑和潛促進(jìn)劑的環(huán)氧樹(shù)脂組合物制備廚房用洗滌槽。
將50℃的混合物在真空下攪拌，然后在100-250kPa的壓力下注入一由兩部分組成的不銹鋼模具的底邊，所述模具所提供的成形模腔總高900mm、寬600mm和均勻厚度0.6mm，容積約5.6L。
每半模具的溫度大體上175℃。制備洗滌槽的周期時(shí)間約6分鐘20秒。
實(shí)施例2用與實(shí)施例1中相同的環(huán)氧樹(shù)脂組合物制備平板。模具尺寸為700×500×6mm，注射溫度為55℃。將兩個(gè)半模具加熱至入口溫度148℃和距入口最遠(yuǎn)點(diǎn)溫度146℃。
用5-6分鐘的模塑周期得到平板，其在135℃下經(jīng)3小時(shí)的后固化周期后未表現(xiàn)出變形。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)將可固化樹(shù)脂組合物加入被加熱的模具中和在加壓下加入另外的樹(shù)脂以補(bǔ)償組合物的收縮而制備固化塑料模制品的方法，包括在進(jìn)入模具之前或盡可能快地在進(jìn)入模具時(shí)或兩者，將所述可固化樹(shù)脂組合物加熱至這樣的溫度，其允許在膠凝合格地填充模具并隨后從距入口最遠(yuǎn)點(diǎn)返回至模具入口點(diǎn)進(jìn)行逐步膠凝，且其中模具的入口部分被加熱到至少與模具的最終填充點(diǎn)的溫度一樣高的溫度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述樹(shù)脂組合物加入被預(yù)熱至或高于所述模具溫度的模具中。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中所述可固化樹(shù)脂組合物是聚酯、乙烯基酯、丙烯酸酯、聚氨酯或環(huán)氧樹(shù)脂。
4.上述任一權(quán)利要求的方法，其中所述可固化樹(shù)脂組合物是環(huán)氧/酐體系，在所述入口點(diǎn)的模具溫度為170℃-220℃，和最終填充點(diǎn)的溫度為170℃-200℃。
5.權(quán)利要求4的方法，其中在所述入口點(diǎn)的溫度為190℃-200℃，和最終填充點(diǎn)的溫度為175℃。
6.權(quán)利要求4的方法，其中所述模具溫度為175℃-200℃的恒溫。
7.按上述任一權(quán)利要求的方法所制備的固化塑料模制品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過(guò)將可固化樹(shù)脂組合物加入被加熱的模具中和在加壓下加入另外的樹(shù)脂以補(bǔ)償組合物的收縮而制備固化塑料模制品的方法,包括在進(jìn)入模具之前或盡可能快地在進(jìn)入模具時(shí)或兩者,將所述可固化樹(shù)脂組合物加熱至這樣的溫度,其允許在膠凝前合格地填充模具并隨后從距入口最遠(yuǎn)點(diǎn)返回至模具入口點(diǎn)進(jìn)行逐步膠凝,且其中模具的入口部分被加熱到至少與模具的最終填充點(diǎn)的溫度一樣高的溫度。
文檔編號(hào)B29K101/10GK1177941SQ9619238
公開(kāi)日1998年4月1日 申請(qǐng)日期1996年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月7日
發(fā)明者P·T·伍姆韋爾, W·W·C·巴德考克, M·盧基 申請(qǐng)人:希巴特殊化學(xué)控股公司