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      用于生產(chǎn)聚氨酯模塑制品的工藝和裝置的制作方法

      文檔序號:4426819閱讀:177來源:國知局
      專利名稱:用于生產(chǎn)聚氨酯模塑制品的工藝和裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及通過RIM工藝來生產(chǎn)聚氨酯模塑制品的工藝,其中可以通過使模腔中的聚氨酯反應(yīng)混合物暴露在壓力介質(zhì)的壓力下來消除因反應(yīng)和/或熱收縮和/或夾雜氣穴而引起的缺陷。
      背景技術(shù)
      在通過其中將反應(yīng)樹脂注射到閉合模具中的RIM(反應(yīng)注塑)工藝來從例如基于聚氨酯的反應(yīng)樹脂中生產(chǎn)緊湊或者微孔的模塑制品、涂料或類似產(chǎn)品時,必須通過施加保壓壓力來避免或補(bǔ)償缺陷(或“凹痕”),這種缺陷是由反應(yīng)收縮和熱收縮以及在樹脂流入到模腔中時產(chǎn)生的夾氣或氣泡所引起的。這對模塑制品可被看見、例如汽車內(nèi)外裝飾中的應(yīng)用來說尤其如此。
      在過去已經(jīng)提出了多種方法來解決這一問題,其中的一些已被應(yīng)用到實(shí)踐中。
      最常用的方法是在反應(yīng)系統(tǒng)的一種或多種基礎(chǔ)組分中加入空氣或另一氣體,這稱為氣體加載。一旦這些組分被混合起來且將反應(yīng)混合物注射到閉合模具中(這里,模腔的體積已實(shí)際上或完全地填滿),已溶解或微分散開的氣體便試圖膨脹,這樣就產(chǎn)生了模腔壓力,這一壓力可抵抗收縮,限制或減小夾氣的范圍或較大氣泡的產(chǎn)生。該壓力隨著時間而下降。這一方法的缺點(diǎn)是,只能夠產(chǎn)生有限的壓力。而且,一旦已經(jīng)注射了反應(yīng)混合物,就不再能夠有意圖地改變保壓壓力。另外,對于透明的反應(yīng)樹脂來說無法使用氣體加載,這是因?yàn)闅怏w加載所產(chǎn)生的小氣泡會產(chǎn)生不良的視覺印象,導(dǎo)致模塑制品不清晰。
      除了這種“內(nèi)部保壓壓力”的方法之外,還已經(jīng)提出了可在模塑制品上施加“外部保壓壓力”的各種工藝。
      例如,專利文獻(xiàn)EP-A-0024610介紹了一種具有彈性模具壁的模具,一旦已注入反應(yīng)混合物,該模具壁的形狀便可通過壓力介質(zhì)而變化。然而,這一看上去很好的想法在實(shí)踐中被證明是不成功的,這是因?yàn)楹茈y對壁的彈性區(qū)域提供均勻的溫度控制。然而其致命的缺陷是,由于存在有與工藝有關(guān)的誤差如注射重量和模腔的誤差,以及分型線處的不定量的飛邊,因此無法足夠地保證模塑制品的尺寸穩(wěn)定性,這意味著這種方法是不可接受的,對于工業(yè)模塑制品來說尤其如此。
      該專利還介紹了一種裝置,其中在填充模腔的期間存儲反應(yīng)混合物,在完成注射之后通過單獨(dú)的活塞單元來將反應(yīng)混合物在壓力下重新注入到模腔中。
      然而,這一裝置在實(shí)踐中也被證明是不成功的,這是因?yàn)橛绕鋵τ诒”诘拿娣e較大的模塑制品來說,無法以這種方式在整個模塑制品上實(shí)現(xiàn)保壓壓力,其原因是,在真實(shí)聚氨酯系統(tǒng)中較早開始的化學(xué)反應(yīng)相對較快地導(dǎo)致了粘性增加,然后是塑性增加,這意味著壓力無法傳遞到模塑制品的較遠(yuǎn)區(qū)域上。
      專利文獻(xiàn)EP-A-0206100介紹了一種全壓式模具,在將反應(yīng)混合物引入到模腔中的期間,該模具最初保持為稍稍敞開,并在此之后立即推進(jìn)到最終位置,此時反作用缸體退回。尤其相對于所需要的全壓式模具來說,除了這一方案復(fù)雜且成本高之外,另一缺點(diǎn)在于,由于已知的生產(chǎn)誤差,無法充分地保證模塑制品的準(zhǔn)確的尺寸穩(wěn)定性。
      專利文獻(xiàn)EP-A-0673746涉及到使用復(fù)雜且成本高的全壓式模具,其中一個半模被設(shè)計成可克服預(yù)張緊的彈性件而運(yùn)動。雖然這樣肯定能在反應(yīng)混合物上施加保壓壓力,然而由于存在已知的工藝誤差,因此無法得到尺寸上準(zhǔn)確復(fù)制的工業(yè)用模塑制品。
      基于要求半?;蛘甙肽2考稍趯?shí)際模腔區(qū)域中相互間可動的所有工藝都具有可復(fù)制的尺寸穩(wěn)定性不足的相同問題。然而,這一缺點(diǎn)對于所有工業(yè)用品來說都是不可接受的。

      發(fā)明內(nèi)容
      因此,本發(fā)明提供了一種簡單且成本效率合算的工藝,通過它便可在限定的可重復(fù)的生產(chǎn)參數(shù)下生產(chǎn)出用于工業(yè)應(yīng)用的無缺陷且尤其是薄壁、大面積的模塑制品,該制品既沒有與視覺外觀有關(guān)的缺點(diǎn)如凹痕或針眼,也沒有與尺寸精度和尺寸穩(wěn)定性有關(guān)的缺點(diǎn)。
      本發(fā)明的這些及其它的優(yōu)點(diǎn)和益處將從下文中的“具體實(shí)施方式
      ”部分中清楚。


      下面將結(jié)合附圖以說明而非限制的方式來介紹本發(fā)明,其中圖1顯示了其中設(shè)有溢流腔的上模部分的平面視圖;圖2顯示了由圖1所示的上模部分和圖3所示的下模部分組成的模具的剖視圖;圖3顯示了其中設(shè)有流道的下模部分的平面視圖;圖4顯示了其中溢流腔為單獨(dú)腔的形式的模具的剖視圖,其中溢流腔被隔膜分成兩個腔;圖5顯示了其中溢流腔為環(huán)形通道形式的上模部分的平面視圖;圖6顯示了由圖5所示的上模部分和圖7所示的下模部分組成的模具的剖視圖;和圖7顯示了其中溢流腔為環(huán)形通道形式的下模部分的平面視圖。
      具體實(shí)施例方式
      下面以說明而非限制的方式來介紹本發(fā)明。本發(fā)明涉及用于通過RIM工藝來生產(chǎn)聚氨酯模塑制品的工藝,其中將至少一種異氰酸酯組分和至少一種多元醇組分以計量的方式傳送到混合腔中,在混合腔中混合以形成聚氨酯反應(yīng)混合物,然后經(jīng)由流道將聚氨酯反應(yīng)混合物排放到模腔中,其特征在于,通過壓力介質(zhì)來在模腔中的聚氨酯反應(yīng)混合物上施加壓力,該壓力高得足以封住由反應(yīng)和/或熱收縮和/或夾雜氣穴所引起的缺陷,其中,該壓力介質(zhì)被引入到與模腔液壓式相連的至少一個溢流腔中,和/或被引入到流道中。
      該工藝的不同之處在于,為模腔提供了一個或多個溢流腔,其中壓力介質(zhì)作為輔助流體而注射到溢流腔中,通過壓力介質(zhì)在整個模腔內(nèi)、即不僅在模腔和溢流腔中而且在澆口區(qū)域中產(chǎn)生了限定的壓力,這便保證了可以消除因熱和/或化學(xué)收縮所引起的凹痕,以及夾氣如空洞或針眼。
      壓力介質(zhì)一般在注射完成之后注入,優(yōu)選在聚氨酯反應(yīng)混合物的注射完成之后立即注入。然而,也可以在聚氨酯反應(yīng)混合物的注射完成和壓力介質(zhì)的注射開始之間建立時間差。該工藝的一項(xiàng)本質(zhì)技術(shù)特征是,它可以根據(jù)任何所需的時間函數(shù)來調(diào)節(jié)模腔壓力的水平。
      可被考慮的壓力介質(zhì)不僅是氣體,例如二氧化碳、氮?dú)饣蚩諝猓铱梢允菍Ψ磻?yīng)混合物來說是惰性的液體,例如Bayer公司的MESAMOLL。
      因此,可在以整個固化階段中保持由壓力介質(zhì)所產(chǎn)生的模腔壓力,半模優(yōu)選通過周向軟填料而相互間密封。
      在該工藝的一項(xiàng)特殊擴(kuò)展中,壓力介質(zhì)通過聚氨酯反應(yīng)混合物的表面而注射到聚氨酯反應(yīng)混合物的內(nèi)部。這可通過大致在液體中間敞開的注射閥出口孔來實(shí)現(xiàn),然而,注射閥在聚氨酯反應(yīng)混合物的注射完成后才打開。
      這樣便不需要設(shè)置額外的軟填料,這是因?yàn)閲@著壓力介質(zhì)的聚氨酯反應(yīng)混合物比壓力介質(zhì)更粘得多,并且足以在已被裝配在一起的半模之間提供密封。
      將壓力介質(zhì)注射到聚氨酯反應(yīng)混合物的內(nèi)部提供了額外的優(yōu)點(diǎn),即可以防止壓力介質(zhì)不受控地滲透到模腔中。
      此外,本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)聚氨酯模塑制品的裝置,其包括具有混合腔的混合頭和具有模腔的模具,模腔經(jīng)由流道與混合頭液壓式相連,其特征在于,模腔與至少一個溢流腔液壓式相連,在溢流腔區(qū)域中設(shè)置了至少一個用于注射壓力介質(zhì)的注射閥,和/或在流道區(qū)域中設(shè)置了至少一個用于注射壓力介質(zhì)的注射閥。
      如果在模塑制品中設(shè)有凹槽,那么可以使用這些凹槽來作為溢流腔,并且在其中布置壓力介質(zhì)的注射點(diǎn)。
      在一個優(yōu)選實(shí)施例中,溢流腔的形式是相互間隔開的單獨(dú)腔。優(yōu)選為每個溢流腔或至少是幾乎每個單獨(dú)的溢流腔分配其自身的注射閥。然而,這對于平坦模腔來說并非絕對必須的。在這種情況下,所有注射點(diǎn)均可通到一個共同的溢流腔中。然而在三維模塑制品的情況下,采用單獨(dú)腔的形式的溢流腔是有利的,這是因?yàn)檫@樣可以防止壓力介質(zhì)以不受控的方式經(jīng)由測量意義上的下一高位注射部位而逸出到模腔中。
      在另一實(shí)施例中,溢流腔的形式是圍繞著模腔的環(huán)形通道,這意味著即使對薄壁模塑制品來說也能實(shí)現(xiàn)均勻的壓力分布。由于在用聚氨酯反應(yīng)混合物來填充模腔的期間環(huán)形通道只是相對較遲地被填充,并且混合物在環(huán)形通道的芯部區(qū)域中以靜液壓的方式保持最長時間,因此在頭端處注入的壓力介質(zhì)會非常迅速地在整個模腔的周圍形成壓力勢,壓力波可從此處到達(dá)整個模腔中。
      溢流腔優(yōu)選設(shè)置在相鄰模腔之上,尤其是設(shè)于模腔的測量意義上的最高點(diǎn)之上,使得可以避免壓力介質(zhì)到模腔中的不受控的傳送。然而,為此必須相互間調(diào)節(jié)壓力介質(zhì)的特定量和溢流腔的體積。
      在一個優(yōu)選實(shí)施例中,在溢流腔中設(shè)置了隔膜,該隔膜將溢流腔分成兩個腔,并且保證聚氨酯反應(yīng)混合物和壓力介質(zhì)相互間隔開。這樣便保證了壓力介質(zhì)和聚氨酯反應(yīng)混合物無法直接接觸,并且避免了聚氨酯反應(yīng)混合物被污染。
      在另一優(yōu)選實(shí)施例中,混合頭還包括有清潔活塞,其中在清潔活塞中額外地設(shè)置了注射閥。
      參見圖1,圖1顯示了上模部分1的平面視圖,該上模部分1包括稍稍下凹的凹部2,它形成了模腔9(如圖2和3所示)的上邊界,并且模腔通過該凹部2而與設(shè)置在凹部2一側(cè)的溢流腔3液壓式相連。所有溢流腔3均具有孔10,在孔中設(shè)有用于注射壓力介質(zhì)的注射閥(未示出)。
      圖3顯示了安裝在一起的下模部分4。該下模部分包括模腔9。模腔9通過流道7與來自混合頭5的外通道6液壓式相連。在下模部分4的周向槽中設(shè)有軟填料8,通過這種填料便可將上模部分和下模部分相互間密封起來。
      圖2顯示了通過由上模部分1和下模部分4構(gòu)成的模具11的剖視圖。在注射期間,聚氨酯反應(yīng)混合物滲透到模腔9中,填充模腔9,并穿過由上模部分的凹部2和下模部分的表面所限定的間隙而進(jìn)入到溢流腔3中。緊接于注射完成或在一段設(shè)定的時間差之后,再將氣態(tài)或液態(tài)的壓力介質(zhì)經(jīng)由孔10注射到溢流腔中(如圖2中箭頭所示)。
      溢流腔3在測量意義上設(shè)于模腔之上,使得可以避免壓力介質(zhì)到模腔9中的不受控的傳送。然而,在這一方面中的一個先決條件是,需要相互間調(diào)節(jié)壓力介質(zhì)的特定量和溢流腔3的體積。
      由于溢流腔3在模腔9的周圍均勻地設(shè)置,并且各溢流腔均設(shè)有其自身的用于注射壓力介質(zhì)的孔10,因此就可以在整個模腔9上建立起模腔壓力,即使在聚氨酯反應(yīng)混合物的反應(yīng)性很高并且非??斓匕l(fā)生反應(yīng)和固化時也是如此。
      圖4顯示了包括有上模部分21和下模部分24的模具31。模腔29設(shè)置在上模部分21中。模具31還包括溢流腔23,它們在測量意義上設(shè)于模腔29之下,并且經(jīng)由形成于上模部分21和下模部分24之間的間隙22而與模腔29液壓式相連。壓力介質(zhì)可經(jīng)由設(shè)于溢流腔中的孔而被注射到溢流腔23中(如箭頭所示)。溢流腔23還包括隔膜32,它將溢流腔水平地分隔成兩個腔,并將壓力介質(zhì)與聚氨酯反應(yīng)混合物分隔開。如果在注射完成后用壓力介質(zhì)來對溢流腔增壓,隔膜便向上撓曲,并將聚氨酯反應(yīng)混合物從溢流腔排到模腔29中,使得可在模腔中得到可以調(diào)節(jié)的壓力。這里,用壓力介質(zhì)來對溢流腔23增壓的壓力可以保持穩(wěn)定,或者隨時間變化。作為一個直接的后果,根據(jù)應(yīng)用,可以這種方式在模腔29中實(shí)際上隨意地建立穩(wěn)定的或隨時間變化的壓力。
      圖5顯示了上模部分41的平面視圖。上模部分41具有圍繞著上模部分的三個側(cè)面的通道43a,所述通道形成了溢流腔的上部。在周邊通道43a中設(shè)有孔50,壓力介質(zhì)可通過這些孔而進(jìn)入到裝好模具的溢流腔中。上模部分41還包括流道47,聚氨酯反應(yīng)混合物經(jīng)由該流道而注入到模腔49(如圖6和7所示)中。
      圖7顯示了安裝在一起的下模部分44。該下模部分包括模腔49。模腔49通過上模部分41中的流道47與來自混合頭45的外通道46液壓式相連。在下模部分44的周向槽中設(shè)有軟填料48,通過這種填料便可將上模部分和下模部分相互間密封起來。下模部分44還包括圍繞著下模部分的三個側(cè)面的通道43b,所述通道形成了溢流腔的下部。如果將上模部分41安裝到下模部分44上,則周向槽43a和43b便一個疊在另一個上,并限定了圍繞著模具的三個側(cè)面的溢流腔。
      圖6顯示了通過由上模部分41和下模部分44構(gòu)成的模具51的剖視圖。在注射期間,聚氨酯反應(yīng)混合物從混合頭45的外通道46流到流道47中,然后滲透到模腔49中,填充模腔49,并穿過上模部分41和下模部分44之間的間隙而進(jìn)入到溢流腔3中。
      緊接于注射完成或在一段設(shè)定的時間差之后,再將氣態(tài)或液態(tài)的壓力介質(zhì)經(jīng)由孔50注射到溢流腔中(如圖6中箭頭所示)。由于壓力介質(zhì)經(jīng)由其而注射到裝好模具51的溢流腔中的孔50(如圖5所示)設(shè)置在上模部分41中并且在測量意義上高于模腔49的最高點(diǎn),因此壓力介質(zhì)不會進(jìn)入到模腔49中。
      雖然在上文中為說明的目的而詳細(xì)地描述了本發(fā)明,然而可以理解,這種細(xì)節(jié)之處僅是說明性的,在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可作出多種變更。
      權(quán)利要求
      1.一種用于通過反應(yīng)注塑工藝來生產(chǎn)聚氨酯模塑制品的工藝,包括將至少一種異氰酸酯組分和至少一種多元醇組分以計量的方式傳送到混合腔中;在所述混合腔中混合所述至少一種異氰酸酯組分和至少一種多元醇組分,以便形成聚氨酯反應(yīng)混合物;經(jīng)由流道來將所述聚氨酯反應(yīng)混合物排放到模腔中;和通過壓力介質(zhì)來在所述模腔中的聚氨酯反應(yīng)混合物上施加壓力,所述壓力高得足以封住由反應(yīng)和/或熱收縮和/或夾雜氣穴所引起的缺陷,其中,所述壓力介質(zhì)被引入到與所述模腔液壓式相連的至少一個溢流腔中,和/或被引入到所述流道中。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝,其特征在于,所述壓力介質(zhì)大致在所述聚氨酯反應(yīng)混合物的注射完成之后注入,并且所述壓力介質(zhì)的注射和所述聚氨酯反應(yīng)混合物的注射完成之間的時間差可以調(diào)節(jié)。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝,其特征在于,由所述壓力介質(zhì)產(chǎn)生的模腔的壓力水平可在所述聚氨酯反應(yīng)混合物的整個固化階段中進(jìn)行調(diào)節(jié)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝,其特征在于,所述壓力介質(zhì)可從二氧化碳、氮?dú)?、空氣和對所述聚氨酯反?yīng)混合物來說是惰性的液體中選擇。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝,其特征在于,所述壓力介質(zhì)通過所述聚氨酯反應(yīng)混合物的表面而注射到所述聚氨酯反應(yīng)混合物的內(nèi)部。
      6.一種用于生產(chǎn)聚氨酯模塑制品的裝置,包括具有混合腔的混合頭和具有模腔的模具,所述模腔經(jīng)由流道與所述混合頭液壓式相連,其中,所述模腔與至少一個溢流腔液壓式相連,在所述溢流腔區(qū)域中設(shè)置了至少一個用于注射壓力介質(zhì)的注射閥,和/或在所述流道區(qū)域中設(shè)置了至少一個用于注射壓力介質(zhì)的注射閥。
      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于,所述溢流腔設(shè)置為所述模腔周圍的環(huán)形通道。
      8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于,所述溢流腔設(shè)置為所述模腔周圍的單獨(dú)的腔。
      9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于,所述溢流腔設(shè)于相鄰模腔的上方。
      10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于,所述溢流腔設(shè)于所述模腔的測量意義的最高點(diǎn)之上。
      11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于,在所述溢流腔中設(shè)置了隔膜,所述隔膜將所述溢流腔分成兩個腔,并阻止了所述壓力介質(zhì)進(jìn)入到所述模腔中。
      12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于,所述混合頭還包括有清潔活塞,其中在所述清潔活塞中額外地設(shè)置了注射閥。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及用于通過反應(yīng)注塑工藝來生產(chǎn)聚氨酯模塑制品的工藝,其中將至少一種異氰酸酯組分和至少一種多元醇組分以計量的方式傳送到混合腔中,在混合腔中混合以形成聚氨酯反應(yīng)混合物,然后經(jīng)由流道將聚氨酯反應(yīng)混合物排放到模腔中,其特征在于,通過壓力介質(zhì)來在模腔中的聚氨酯反應(yīng)混合物上施加壓力,該壓力高得足以封住由反應(yīng)和/或熱收縮和/或夾雜氣穴所引起的缺陷,其中,該壓力介質(zhì)被引入到與模腔液壓式相連的至少一個溢流腔中,和/或被引入到流道中。
      文檔編號B29C67/24GK1651210SQ200510008060
      公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月7日
      發(fā)明者J·維爾特, I·克勒巴 申請人:亨內(nèi)克股份有限公司
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