專利名稱：熱固性加壓膠凝鑄件的生產的制作方法
技術領域：
本發明涉及用熱固性樹脂生產模塑制品。
用熱固性樹脂模塑制品的自動加壓膠凝技術(APG)是公知的，主要由以下組成在加壓下將可固化液態樹脂加入模具，并確保從模具外加入的加壓液體與模具中的液體樹脂相接觸，而從距模具入口最遠點和或最終填充點返回到模具入口膠凝或固化。通過確保在液體樹脂體系上保持此施加的壓力和按此模式進行膠凝，由外部加壓源加入的另外的液體補償聚合收縮獲得極好的無空隙和收縮的模制品。
在生產復雜和簡單形狀的模制品的實踐中證明此方法很好。此方法可用于以非常低的報廢率生產高質量模制品的長生產過程。這種模制品的生產已描述在EP0 333 456B1和US5,064,585中，在這些方法中主要由填充模具組成，所述模具的溫度設置在入口點約120℃至160℃至距入口點最遠點130℃至170℃的范圍內，所述最遠點的溫度始終高于所述入口點的溫度，距樹脂入口最遠點的理想溫度比入口點的溫度高約10℃。據說要由環氧/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。已選擇溫度實現模塑操作中線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備如模具和加壓機械，降低單位勞動成本，使生產速率接近或超過熱塑注塑或團狀模塑或片狀模塑料相配的工具模塑生產等價物的速度。以上參考專利所教導的條件對于所需類型的樹脂體系不能允許此生產速度。
為增加此方法的生產速度，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，因為這將導致樹脂的硬化劑體系分解。
現在我們發現，取消溫度梯度，或者甚至相反使入口點的溫度高于距入口最遠點的溫度，可降低模塑周期時間，樹脂不分解且不改變要求的膠凝順序。最終結果是對于距入口最遠點的任何給定溫度和對于任何給定樹脂體系，工藝速度均增加。
因此，本發明提供一種通過將可固化樹脂組合物加入被加熱的模具中和在加壓下加入另外的樹脂以補償組合物的收縮而制備固化塑料模制品的方法，包括在進入模具之前或盡可能快地在進入模具時(或兩者)將所述可固化樹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點返回至模具入口點進行逐步膠凝，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的溫度一樣高的溫度。
實際采用的溫度可以是能在樹脂體系本身不發生降解的情況下按要求的順序發生膠凝的任何溫度。因此，對于任何組合物的非常活性的體系如脂族胺固化的環氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、乙烯基酯聚氨酯或不飽和聚酯，該溫度應為100℃-150℃或甚至更低，相反對于酐固化的環氧樹脂，該溫度可高達200℃或者甚至更高。
進行本發明方法中，樹脂體系應在進入模具之前或在已進入模具而離開外部進料供應時被盡可能快地加熱至要求的溫度。為此離較冷的樹脂外部入口較近的模具溫度應盡可能高，至少與距所述入口最遠點的溫度一樣高，甚至可高于距所述入口最遠點的溫度。用此方法樹脂體系在進入時被盡可能快地加熱至要求的膠凝溫度，并當樹脂體系進展到膠凝開始前樹脂必須達到的模具的最遠點或最終填充點時使樹脂保持在鄰近此溫度，從而膠凝前端逐漸移回到入口點。
由于此方法要求在模具中從入口點至模具最遠點或最終填充點零或者甚至負溫度梯度，所以此方法與過去所有對這種方法的教導相反。
許多文獻已證明且長期以來一直認為要生產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。此模塑技術是通用的，但特別適用于生產大或復雜的模制品和外觀較重要的場合。
現在我們已發現，采用本發明的在模具中快速加熱的原理可生產極好的模制品，其中不論各模具半內的溫度如何改變，跨過模制品從模具半至對應的模具半沒有溫度差。此外，已發現通過在跨過模制品沒有溫度差或非常低的溫度差的情況下操作，特別是穿過模制品厚度相對較低的那些，可達到非常低的應力水平。加壓膠凝片材的生產特別證明了此點，其中跨過模具的零或低溫度差導致基本上不彎因而無應力的平片。
因此本發明雖然不排除跨過模制品的溫度差，但當采用零或接近零的對應模具半溫度差時，提供迅速生產高質量基本上無應力的模制品的優點。當兩個模具半處于恒溫時特別如此，但當鄰近模具入口的溫度較高而距入口最遠處或最終填充點溫度較低時也如此。
本發明的方法可適用于生產有薄或厚壁(橫截面)的模制品。它們也特別適用于生產有大表面積、至少一個大的直線尺寸或復雜形狀的模制品。例如，所述組合物可用于模塑民用衛生器具如洗滌槽、浴盆、淋浴槽和盆，模塑大板坯用于生產如民用工作間，用于處理腐蝕性流體的耐化學品容器如罐和部件如泵、閥和管，和汽車和其它車輛用抗沖擊模制品，和電設施。
酐固化的環氧樹脂典型地已用于各種物品如電絕緣體和家用設備的模制中，生產出極好的產品，而周期時間從約10分鐘變至60分鐘或者甚至更長。
典型地，鑄塑1-2cm厚截面的傳統模塑條件應包括模具內的溫度梯度設置在入口點140℃-160℃升至距入口最遠點150℃-170℃。這樣的條件將使環氧酐組合物在模塑循環周期約9-15分鐘。這不如熱塑注塑或某些與之相配的工具團狀模塑料(DMC)或片狀模塑料(SMC)模塑方法快。
現在我們意外地發現，使用本發明的快循環加壓膠凝模塑法，并與前面列舉的傳統和實踐相反，在模具中從入口至最終填充點或距入口最遠點使用恒定或者甚至負溫度梯度，用比模具填充時間稍多一點的時間，可生產極好的模制品。
例如，在EP0333456B1中，制備民用洗滌槽的周期時間為至少15分鐘。實際時間取決于所制產品的尺寸。然而使用本發明的方法和與該EP說明書中相同的環氧配方，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出廚房用洗滌槽。
模塑膠凝時間可少于6分鐘，優選少于4分鐘。
使用為在高溫下快速膠凝且不降解而設計的環氧酐體系，模具設置在175℃至200℃的恒溫或入口溫度170℃-220℃(例如190℃-200℃)和距入口最遠點溫度170℃-200℃(例如175℃)，可得到極好的模塑周期時間。適用于本發明方法的環氧樹脂體系描述在EP0533465，EP0599600和EP0604089中。
因此，通過采用這些以前認為是相當不適用的技術，我們已在加壓膠凝模塑法中取得了主要的優點，可降低模塑周期，從而可與用于制造實際上類似尺寸和形狀制品的任何其它方法競爭，這些制品因壁厚或體厚過大產生的放熱效應不會導致膠凝順序不規則。
顯然本領域技術人員可將同樣的非傳統的模具溫度設定技術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)而取得相同的結果。
通過以下實施例說明本發明。
實施例1用含有100份環氧含量5.2mol/kg的液態改性雙酚A環氧樹脂、250份細分散的硅石、84份液態酐硬化劑和潛促進劑的環氧樹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間約6分鐘20秒。
實施例2用與實施例1中相同的環氧樹脂組合物制備平板。模具尺寸為700×500×6mm，注射溫度為55℃。將兩個半模具加熱至入口溫度148℃和距入口最遠點溫度146℃。
用5-6分鐘的模塑周期得到平板，其在135℃下經3小時的后固化周期后未表現出變形。
權利要求
1.一種通過將可固化樹脂組合物加入被加熱的模具中和在加壓下加入另外的樹脂以補償組合物的收縮而制備固化塑料模制品的方法，包括在進入模具之前或盡可能快地在進入模具時或兩者，將所述可固化樹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點返回至模具入口點進行逐步膠凝，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的溫度一樣高的溫度。
2.權利要求1的方法，其中所述樹脂組合物加入被預熱至或高于所述模具溫度的模具中。
3.權利要求1或2的方法，其中所述可固化樹脂組合物是聚酯、乙烯基酯、丙烯酸酯、聚氨酯或環氧樹脂。
4.上述任一權利要求的方法，其中所述可固化樹脂組合物是環氧/酐體系，在所述入口點的模具溫度為170℃-220℃，和最終填充點的溫度為170℃-200℃。
5.權利要求4的方法，其中在所述入口點的溫度為190℃-200℃，和最終填充點的溫度為175℃。
6.權利要求4的方法，其中所述模具溫度為175℃-200℃的恒溫。
7.按上述任一權利要求的方法所制備的固化塑料模制品。
全文摘要
本發明提供一種通過將可固化樹脂組合物加入被加熱的模具中和在加壓下加入另外的樹脂以補償組合物的收縮而制備固化塑料模制品的方法,包括在進入模具之前或盡可能快地在進入模具時或兩者,將所述可固化樹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點返回至模具入口點進行逐步膠凝,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的溫度一樣高的溫度。
文檔編號B29K101/10GK1177941SQ9619238
公開日1998年4月1日 申請日期1996年3月1日 優先權日1995年3月7日
發明者P·T·伍姆韋爾, W·W·C·巴德考克, M·盧基 申請人:希巴特殊化學控股公司