專(zhuān)利名稱(chēng)：熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料的注塑的制作方法
熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料的注塑
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料和裝飾性交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆 粒的注塑。
2.
背景技術(shù)：
通過(guò)聚合物組合物注塑而形成的制品可用于功能性和裝飾性用途。由于通過(guò)摻入 各種有吸引力和/或獨(dú)特的裝飾性圖案而增強(qiáng)了它們的用途，因此此類(lèi)圖案提供了將一種 產(chǎn)品與另一種產(chǎn)品區(qū)分開(kāi)的視覺(jué)效應(yīng)。同樣的理論適用于天然存在的物質(zhì)諸如木材或石 材，由某些天然美觀元素諸如紋路、顏色變化、紋理等可增強(qiáng)其在例如家具構(gòu)造中的用途。 商業(yè)制造的固體表面材料諸如得自Ε. I. DuPont de Nemours的Cor ian 通常摻有旨在模仿 或模擬花崗石或大理石中天然存在圖案的顆粒。這些顆粒一般由研磨成裝飾性顆粒(在工 業(yè)上稱(chēng)為“脆粒”)的聚合材料制成。采用對(duì)熱塑性聚合物粒料和交聯(lián)聚合物顆粒的組合進(jìn) 行注塑的嘗試引發(fā)出問(wèn)題，尤其是在交聯(lián)的顆粒大于注塑機(jī)噴嘴直徑時(shí)。對(duì)采用熱塑性聚合物粒料以及大于注塑機(jī)噴嘴的交聯(lián)的聚合物顆粒的注塑方法 存在需求。發(fā)明概述本發(fā)明涉及注塑熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料和交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒 的方法，所述方法包括以下步驟(a)形成下列的共混物(i)熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料，(ii)能夠通過(guò)加熱來(lái)軟化的交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒，(iii)丙烯酸酯單體，和(iv)丙烯酸酯單體的聚合反應(yīng)引發(fā)劑，(b)將所述共混物引入到注塑機(jī)中，(c)在所述注塑機(jī)中采用至少190攝氏度的溫度，(d)使所述共混物在所述熱注塑機(jī)中保持至少1分鐘時(shí)間，(e)將所述熱共混物通過(guò)寬度小于至少一部分所述交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒 最大直徑的孔注入到模具中，(f)使所述共混物冷卻以獲得固化制品，前提條件是所述固化制品中有至少一部分交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒保持大 于所述孔的寬度的粒度。優(yōu)選實(shí)施方案詳述用于注塑的第一材料為由熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯聚合物形成的粒料，所述聚合 物在190攝氏度的溫度下軟化。所述粒料的尺寸不是關(guān)鍵性的，并且可根據(jù)所用注塑機(jī)的尺寸而變化。唯一的要求是聚合物碎片可塞入到注塑機(jī)中(其塞入通常經(jīng)由重力或某類(lèi)傳送裝置來(lái)實(shí)現(xiàn))。為例證目的，粒料尺寸將在0. 3175至2. 54厘米范圍內(nèi)，并且更一般地在 0. 3175至0. 635厘米范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解，用于模塑過(guò)程中的粒料尺寸將是不同的，并且較小 和較大的粒料尺寸均可被使用。用于注塑的第二材料是交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒，其向最終制品引入裝飾性 外觀。應(yīng)當(dāng)理解，所述顆粒僅是部分交聯(lián)的，這是指所述顆粒將在190攝氏度下軟化。粒度 的常規(guī)范圍為0. 04至10. 3mm最大平均尺寸，并且更一般地在1. 524至4. 826mm的范圍內(nèi)。 如下文所更全面地說(shuō)明，至少一部分顆粒將大于注塑機(jī)的噴嘴的寬度。用于注塑的第三材料是丙烯酸酯單體。適宜的單體包括但不限于丙烯酸甲酯、丙 烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯和丙烯酸月桂酯?？?使用脂肪酸酯，諸如丙烯酸硬脂基酯。優(yōu)選的可聚合單體為丙烯酸-2-乙基己基酯。用于注塑的第四材料是引發(fā)丙烯酸酯單體聚合反應(yīng)的聚合反應(yīng)引發(fā)劑。一般還在 所述粒料中使用聚合反應(yīng)引發(fā)劑，以使熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯交聯(lián)。對(duì)于熱塑性聚合反 應(yīng)粒料和丙烯酸酯單體，可使用相同的聚合反應(yīng)引發(fā)劑。然而，使用可優(yōu)化所述粒料交聯(lián)和 所述單體聚合反應(yīng)的不同聚合反應(yīng)引發(fā)劑在本發(fā)明的范疇內(nèi)。優(yōu)選的引發(fā)劑是過(guò)氧化物， 諸如由 ElfAtochem，Inc.銷(xiāo)售的 Lupersol 101 (2，5-二甲基-2-5-二(叔丁過(guò)氧基)己 烷)。本發(fā)明的現(xiàn)有四種所需材料克服了嘗試將熱塑性和交聯(lián)甲基丙烯酸甲酯聚合物 的組合進(jìn)行注塑的現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問(wèn)題。典型的問(wèn)題與使用大于注模孔的寬度的交聯(lián)顆 粒有關(guān)。所用的孔為其在注塑領(lǐng)域的通常含義，是指注塑組合物進(jìn)入到模具腔體時(shí)所通過(guò) 的孔口。通常所述孔延伸到模具中，使得模塑組合物以湍流進(jìn)入到模具中，致使完全填充所 述模具。在某些情況下，所述模塑組合物包含大于所述孔的寬度的固體顆粒，致使尺寸變 化。在本發(fā)明中，最小化或避免了這種尺寸變化。模塑組合物中顆粒的重要用途是向最終 注塑制品賦予特定的外觀，并且保持涉及尺寸和形狀的顆粒完整性。現(xiàn)有技術(shù)解決方案是 采用較大的孔，但是在許多情況下，使用較大孔顯得不切實(shí)際。因此，本發(fā)明克服了對(duì)較大 孔的需要。如本文所用，“寬度”是指使組合物能夠被注入到模具中的注塑孔的最小尺寸。不受任何理論的束縛，認(rèn)為丙烯酸單體用作交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒的潤(rùn)滑 齊U。由于在注塑過(guò)程中所述顆粒通過(guò)加熱而軟化，因此認(rèn)為所述單體可使所述顆粒能夠在 摩擦降低下更易于通過(guò)尺寸小于所述顆粒的孔。為例證目的，有至少30重量％，并且在許 多應(yīng)用中更一般地有至少50重量％，并且更優(yōu)選有80重量％的顆粒將具有大于注塑?chē)娮?寬度的尺寸。并且本發(fā)明的關(guān)鍵方面是用于本文的材料在熱注塑機(jī)中保持至少一分鐘的要求。 更長(zhǎng)的時(shí)間是適宜的，但是可制得的制品數(shù)產(chǎn)量降低。上文所加的材料的量可以變化。常規(guī)僅使用少量聚合反應(yīng)引發(fā)劑。然而就例證目 的而言，可采用以重量份表示的下列范圍第一粒料材料在60至95份范圍內(nèi)，第二顆粒材 料在約0至20份范圍內(nèi)，第三丙烯酸酯單體材料為1至5份，并且第四引發(fā)劑材料為0. 01 至0. 12份。第一、第二、第三和第四材料的更優(yōu)選范圍分別為75至85、1至15、2至4、和0. 04 至 0· 08。應(yīng)當(dāng)理解，可將附加材料加入到上述四種必需材料中。作為例證，常規(guī)加入防火劑 諸如水合氧化鋁、水合硫酸鈣、硼酸鋅、以及它們的混合物。優(yōu)選的防火劑材料是氫氧化鋁。 然而在使用該防火劑時(shí)，優(yōu)選使注塑機(jī)的操作溫度保持不高于210攝氏度，即溫度在190至 210攝氏度的范圍內(nèi)。防火劑添加劑(包括氫氧化鋁)的含量實(shí)例在最終制品40重量％至 60重量％的范圍內(nèi)。除了上述材料以外，還可加入本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的添加劑，諸如顏料、染料、橡 膠、抗氧化劑等。本發(fā)明方法采用工業(yè)上所用的一般類(lèi)型的注塑機(jī)。提供料斗以用于將粒料形式的 熱塑性甲基丙烯酸甲酯和部分交聯(lián)的甲基丙烯酸甲酯裝飾性顆粒引入到所述機(jī)器中。所述 注塑機(jī)具有筒體，所述筒體具有中心通孔，在所述孔中設(shè)置螺桿。由一系列加熱元件和熱電 偶組成的加熱系統(tǒng)包圍所述筒體。提供進(jìn)料喉道以能夠?qū)⒏郊硬牧霞刺砑觿┲苯右氲剿?述筒體中。由螺桿將可模塑組合物傳送到筒體輸出端的噴嘴處，在此處被注入到具有孔和 腔體的模具中。所述熱電偶向?yàn)榧訜嵩┠艿目刂葡到y(tǒng)提供溫度信息。由于螺桿在螺桿 和筒體之間傳送粒料而產(chǎn)生的剪切作用，因此也產(chǎn)生了熱。這些熱源將熱塑性聚合物熔融， 并且軟化部分交聯(lián)的顆粒。在本發(fā)明的方法中，使加熱溫度保持不高于210°C，使用優(yōu)選的氫氧化鋁添加劑以 使分解最小化。然而可采用更高的溫度諸如至多230攝氏度，以及在該范圍內(nèi)不分解或降 解的添加劑。并且優(yōu)選比最低190攝氏度高的操作溫度，以增加熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯 聚合物的流動(dòng)性。該聚合物在注塑所用的溫度下通常具有高粘度，因此轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)料螺桿所需 的扭矩超出了典型注塑機(jī)的負(fù)荷，這繼而導(dǎo)致注塑壓力上升至不適當(dāng)?shù)母咚健Ｔ诒景l(fā)明 方法中，通過(guò)使用如上所述的組合物克服了該問(wèn)題。已發(fā)現(xiàn)，為將裝飾性熱固性顆粒傳遞至注塑機(jī)中而不被粉碎成更小的顆粒(這將 降低它們的美觀吸引力)，必須首先將它們加熱不小于一分鐘時(shí)間，但是更優(yōu)選兩分鐘時(shí) 間。在任選模式中，將所述模具獨(dú)立加熱，之后由注塑機(jī)噴嘴注入流體。為例證目的， 至少90攝氏度的模具溫度是適宜的，最高溫度為100攝氏度。之后將注模部件冷卻。下列實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明了本發(fā)明，其中除非另外指明，份數(shù)和百分比均按重量計(jì)。
實(shí)施例將下列組合物制粒50%氫氧化鋁填料47%熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯聚合物3%比率為98 2的丙烯酸-2-乙基己基酯單體/過(guò)氧化物將粒料與15重量％的篩分至4至12目粒度(介于0. 06至0. 19〃之間)的部分交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆?；旌弦孕纬晒不煳铩Ｍㄟ^(guò)傾倒在粒料上并且攪拌，用99 1 比率的丙烯酸-2-乙基己基酯/過(guò)氧化物混合物將所述共混物包覆1. 5重量％?；旌虾?，將所包覆的共混物倒入到模塑機(jī)料斗中。模塑機(jī)螺桿在計(jì)量剖面上具 有0. 102英寸的余隙，并且在進(jìn)料剖面上具有0.274英寸的間隙。將機(jī)器簡(jiǎn)體加熱至190°C (374° F)，并且所包覆的共混物在模塑機(jī)筒體中的停留時(shí)間為2分鐘。螺桿以42rpm 的速率轉(zhuǎn)動(dòng)以熔融所述共混物，并且沿著螺桿向下送入熔融共混物。接收模具為具有腔體的鋼制量塊，所述腔體能夠容納最終所需制品形狀，所述量塊被用于加熱或冷卻的槽道圍繞，通過(guò)使用流經(jīng)所述槽道的熱水或冷水來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱或冷 卻。采用設(shè)置加熱至90°C的第一水循環(huán)單元(調(diào)溫器)，以在注入熔融共混物之前加熱所 述模具。通過(guò)運(yùn)行15次注塑(將其丟棄)，清洗模塑機(jī)筒體。將熔融共混物注入到所述模 具中，所述模具為鋼絲鋸電動(dòng)工具手柄形狀。將第二調(diào)溫器設(shè)至60°C，并且通過(guò)采用冷凍水 來(lái)冷卻所述模具。在加熱和冷卻模具之間，無(wú)時(shí)間延遲?？椎某叽鐬?.062X0. 125英寸。 完成加熱模具、注入熔融共混物、并且冷卻模具循環(huán)的總時(shí)間為85秒。目視觀察顯示，交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒即使在它們通過(guò)尺寸小于它們最大 尺寸的孔情況下，也可保持它們的初始尺寸和形狀。所述顆粒均勻分布在整個(gè)最終制品中， 并且可在其表面上看到。
權(quán)利要求
用于注塑熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料和交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒的方法，所述方法包括以下步驟(a)形成下列的共混物(i)熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料，(ii)能夠通過(guò)加熱來(lái)軟化的交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒，(iii)丙烯酸酯單體，和(iv)丙烯酸酯單體的聚合反應(yīng)引發(fā)劑，(b)將所述共混物引入到注塑機(jī)中，(c)在所述注塑機(jī)中采用至少190攝氏度的溫度，(d)使所述共混物在所述熱注塑機(jī)中保持至少1分鐘時(shí)間，(e)將所述熱共混物通過(guò)寬度小于至少一部分所述交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒的最大直徑的孔注入到模具中，(f)使所述共混物冷卻以獲得固化制品，前提條件是所述固化制品中的至少一部分交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒保持大于所述孔的寬度的粒度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述粒料具有在0.3175至2. 54厘米范圍內(nèi)的尺寸。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述粒料具有在0.3175至0. 635厘米范圍內(nèi)的尺寸。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚甲基丙烯酸甲酯顆粒具有在0.04至10. 3毫米范圍 內(nèi)的尺寸。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述聚甲基丙烯酸甲酯顆粒具有在1.524至4. 826毫米范 圍內(nèi)的尺寸。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述丙烯酸酯單體為丙烯酸-2-乙基己基酯。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合反應(yīng)引發(fā)劑為過(guò)氧化物。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述熱塑性粒料具有0.3175至2. 54厘米范圍內(nèi)的尺寸，所 述聚甲基丙烯酸甲酯顆粒具有0. 04至10. 3毫米范圍內(nèi)的尺寸，所述丙烯酸酯單體為丙烯 酸-2-乙基己基酯，并且所述聚合反應(yīng)弓I發(fā)劑為過(guò)氧化物。
全文摘要
熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料和裝飾性交聯(lián)的聚甲基丙烯酸甲酯顆粒的注塑采用尺寸小于至少一部分所述聚甲基丙烯酸酯顆粒的注射噴嘴。
文檔編號(hào)B29C45/00GK101821077SQ200880111111
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2008年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者M·科斯特, W·D·桑德斯, W·P·帕哈姆 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司