專利名稱：可流動反應混合物的塑料模制品的生產工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及可流動反應混合物的塑料模制品的生產工藝。在此工藝中，通過在混合頭的混合腔內將反應混合物各成分混合，可以得到可流動反應混合物的“注射體”。然后將此注射體注入模具中，反應混合物在模具中凝固，然后從模具取下塑料模制品。本發明還涉及適用于實現本工藝的設備。
如果混合頭在注射結束后是完全空的，外界空氣就會滲透到混合腔中。由于空氣(即氧氣和氮氣)在成型塑料(例如多元醇-異氰酸酯)反應混合物中的溶解度很低，因此在注射開始注入原料成分時，反應混合物出現泡沫。為了避免在模制品中出現缺陷，必須在每次注射開始時收集這些泡沫并排除出去。
根據申請人在專利EP-A1033230號中的建議，在混合頭上設置一個閉合元件，并將反應混合物的反應活動調節到兩次注射之間的時間間隔內，就可以防止泡沫的形成。在此發明的工藝中，在注射結束和下次注射開始(從打開閉合元件開始)之間，閉合元件將混合腔的出口關閉，使得在兩次注射之間混合腔保持注滿狀態。這種工藝需要有嚴格控制的循環時間和/或兩次注射之間的間隔時間，以避免不經濟的過長的凝固時間。
本發明的另一目的是一種用于生產塑料模制產品的設備，可以在注射開始時防止泡沫產生。
這些目的和其他目的對于本領域的技術人員是很明顯的。通過在每次注射前從混合腔內排出任何外界空氣，就可以達到這些目的和其他目的。
在本發明的一個實施例中，注射腔內的任何外界空氣均被一種可溶于反應混合物的氣體所代替。這種可溶于反應混合物的氣體具有的溶解度和溶解速率最好能使開始時形成的泡沫能在模具注射時間內完全地溶解。二氧化碳就尤其適合作為這種可溶性氣體。
為實現本發明，在注射結束，混合腔變成空的且混合頭離開模具后，通常用足量的可溶氣體(最好是二氧化碳)沖洗混合腔，使得外界空氣被沖出混合腔外。
沖洗過程的強度和持續時間最好控制在使混合腔內的空氣分壓力(氧氣和氮氣的分壓力之和)小于50毫巴，較理想為小于10毫巴，最好為小于3毫巴。
在本發明的一個優選實施例中，在混合頭的出口端設有一閉合元件。閉合元件最好采用橫向于出口孔的滑板的形式。滑板可以直接設置在混合頭的出口處，或者如果在混合頭的下游設有出口管，滑板可以設置在出口管上混合頭出口處下面的位置上。如果混合頭、出口管，以及混合頭和模具的安裝點的外形結構允許的話，混合腔的閉合元件最好設置在混合腔的下方，且越下越好。
閉合元件的存在可以加快沖洗的過程。當閉合元件關閉時，滲入到混合頭中的外界空氣就會被抽出，然后注入可溶氣體。
在本發明的另一實施例中，采用了具有閉合元件的混合頭，混合頭中的外界空氣被真空所代替。為此，在混合腔中設有一閥控真空設備接頭，接頭通到一個將外界空氣排出混合腔的真空泵。最好，在混合腔的真空閥上通過真空管路連接一真空罐。通過連續或間斷操作真空泵來保持真空罐中的真空。
為實現本發明的工藝，在注射開始前，關閉混合腔的閉合元件，抽空混合腔中的氣體，打開將反應混合物成分引入混合腔的閥。當反應混合物注滿混合腔時閉合元件打開。
本發明工藝的各個連續步驟可以由相應電動或氣動控制元件的電子驅動來控制。
本發明上述特征適用于混合多元醇和異氰酸酯的聚氨酯技術的所有混合器。
通過相應裝置本發明可以十分簡單地將混合頭的混合腔體積減小到零。這種混合頭的具體例子包括具有推桿和摩擦混合器的逆流式高壓注射混合器。在這種混合器中，在混合腔的出口處設有一閉合元件。在注射開始前，閉合元件關閉，混合腔的體積減小到零，產生真空使得混合腔達到工作體積，反應混合物的成分注入，此時混合腔的出口仍關閉。當混合腔已注滿后閉合元件打開。
在下文中結合
圖1到5對本發明進行更詳細的說明。
圖1顯示了攪拌式混合頭1的剖視圖。所述混合頭包括混合腔2，出口管3，多元醇和異氰酸酯的引入口4和5(最好是由閥控制)，以及攪拌器6。根據本發明，閥8控制氣體從氣體進口7中進入。可溶氣體，最好是二氧化碳，從氣體進口7被引入混合腔2中。
根據本發明，在注射開始前且反應成分引入口4和5處于關閉狀態時，二氧化碳通過進口7和閥8被引入混合腔2中，在混合腔2中的任何外界空氣被沖出到混合腔外。此步驟可以自動控制在更換模具時發生，不會損失任何時間。在外界空氣被完全排出后開始注射，例如，操作反應成分引入口4和5的控制閥。
圖2顯示了和圖1相似的攪拌式混合頭1。圖2中各標號所指意義和圖1中的相同。在圖2所示的混合頭1中，混合腔2上另外設有滑板9形式的閉合元件。滑板9可以在雙箭頭10的方向上運動。在注射開始前滑板9處于圖示的關閉位置。然后通過進口7和閥8抽空混合腔2。當混合腔中的壓力達到小于50毫巴，較理想是小于10毫巴，最好是小于3毫巴時，反應成分入口4和5的控制閥打開。當混合腔內注滿了反應混合物時，滑板9向左滑動并處于打開位置。
根據本發明，圖2所示混合頭也可以這樣操作，即當抽空混合腔2后，二氧化碳開始經進口7進入混合腔2中。
圖3顯示了操作方式與圖1所示混合頭相似的高壓注射式混合頭1的剖視圖。
圖3所示的高壓注射式混合頭包括一圓柱形混合腔2，與混合腔鄰接的出口管3，以及反應成分入口4和5(噴嘴)。反應成分通過入口4和5注入，其壓力通常大于100毫巴。混合頭還設有由液壓驅動的推桿11，可沿混合腔2的軸線運動到出口管3的出口孔并將注射后剩余的反應混合物推出混合頭外。混合頭還設有由閥8控制的氣體進口7，可溶氣體即從此處引入。在注射開始前，混合腔2中的空氣和出口管3都被二氧化碳所充滿。在將混合腔2中的外界空氣排出的過程中，推桿11最好運動到氣體進口正上方的水平位置12處，以便引入二氧化碳。
圖4顯示了操作方式與圖2所示混合頭相似的高壓注射式混合頭1的剖視圖。在本發明的此實施例中，高壓注射式混合頭具有一閉合滑板9，使得通過閥8控制的氣體進口7可以抽空混合腔2中的氣體，產生真空。
在本操作的另一模式中，在注射開始之前當閉合滑板9打開時，推桿11運動到閉合滑板9上表面，將空氣從混合腔2中排出。然后閉合滑板9關閉，推桿11返回到工作位置(如圖中所示)。高壓注射閥(即反應成分入口4和5)打開。在混合腔注滿之后，閉合滑板9打開。
在實現本發明的另一模式中，二氧化碳通過由閥控制的二氧化碳導管引入到已排空的混合腔2中。
圖5顯示了摩擦式混合頭1。所述混合頭包括混合腔2，其由一外圓錐混合腔壁和一互補的旋轉體12形成。反應混合物經位于錐體底部的噴嘴(反應成分入口4和5)被注射進混合腔中，并由混合腔外殼和旋轉體12之間的摩擦力混合。旋轉體12通常的轉速為每分10,000轉。在注射結束后，旋轉體12軸向運動，任何剩余的反應混合物被排出，混合腔的體積減小到零。根據本發明，在混合腔2的出口處設有閉合滑板9。在注射開始前，旋轉體12運動到靠在混合腔壁上，從而將外界空氣排出。閉合滑板9處于關閉位置，于是混合腔2被抽空。旋轉體12回到工作位置并開始旋轉。打開注射噴嘴(反應成分入口4和5)和閉合滑板9，就可以開始進行注射。
在摩擦式混合頭的例子中，也可以將二氧化碳引入混合腔中，或者不用閉合滑板而只用二氧化碳來沖洗混合腔。
雖然在上文中對本發明進行了詳細介紹以實現例證的目的，可以理解的是這些描述只用于說明的目的，除了應符合權利要求所作限制外，在不違背本發明的精神和范圍的情況下，本領域的技術人員可以對其進行改動。
權利要求
1.一種由混合腔中的可流動多元醇-聚異氰酸酯反應混合物制成聚氨酯模制產品的生產工藝，包括a)將可流動性反應混合物注入模具，使得混合腔基本上是空的；b)在步驟a)完成后，但在重復步驟a)前排出混合腔中的任何外界空氣。
2.根據權利要求1所述工藝，其特征在于，在步驟a)之前位于混合腔的出口處的閉合元件關閉，只有在混合腔被可流動性反應混合物注滿后才打開。
3.根據權利要求1所述工藝，其特征在于，在步驟b)中被排出的外界空氣被可溶于反應混合物的氣體所代替。
4.根據權利要求3所述工藝，其特征在于，所述可溶氣體為二氧化碳。
5.根據權利要求1所述工藝，其特征在于，在步驟a)之前，混合腔被可溶于反應混合物的氣體沖洗。
6.根據權利要求1所述工藝，其特征在于，在步驟b)中被排出的外界空氣被真空所代替。
7.根據權利要求6所述工藝，其特征在于，所述真空是由與混合腔相連的真空罐和/或真空泵產生。
8.根據權利要求2所述工藝，其特征在于，所述混合腔為一具有推桿的逆流高壓混合腔，在步驟a)之前推桿可以運動到閉合元件的位置，閉合元件關閉且推桿退回就可以形成真空。
9.根據權利要求1所述工藝，其特征在于，所述混合腔沿反應混合物的流動方向形成錐形，并具有一可沿軸向運動的相應的錐形旋轉體。
10.根據權利要求9所述工藝，其特征在于，在步驟a)之前錐形旋轉體軸向運動，使得混合腔的體積幾乎減小到零，位于混合腔出口的閉合元件關閉，旋轉體回到工作位置，形成真空。
11.一種用于注射生產聚氨酯模制產品的設備，包括a)一具有混合腔的混合頭，所述混合腔上有一進口和出口；b)一將反應混合物成分注入混合頭的裝置；c)用于將任何混合腔中的混合物注入模具中的裝置；d)用于容納混合腔中的混合物的模具；e)一氣體出口，用于在基本上所有反應混合物被排出混合腔中之后，排出混合頭中的外界空氣。
12.根據權利要求11所述設備，其特征在于，用于將任何混合腔中的混合物注入模具中的裝置為一出口管。
13.根據權利要求11所述設備，其特征在于，用于將反應混合物成分注入混合頭的裝置為一注射噴嘴。
14.根據權利要求11所述設備，其特征在于，在混合腔的出口處設有一閉合元件。
全文摘要
采用注射方法生產由可流動多元醇－聚異氰酸酯反應混合物制成的聚氨酯模制產品。將混合頭的混合腔中的混合物各成分混合,形成可流動反應混合物。混合頭中的混合物注入(最好通過一出口管)模具中,使得在每次注射后混合腔基本上是空的。然后在下次注射開始前排出混合腔中任何外界空氣。
文檔編號B29C67/24GK1344612SQ0113297
公開日2002年4月17日 申請日期2001年9月5日 優先權日2000年9月5日
發明者H·M·蘇爾茨巴赫, R·拉菲爾, H·杜沙尼克 申請人:亨內克股份有限公司