CN101434119B - 一种模压成型方法及增强塑料及该方法专用的贴面材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增强塑料及其模压成型方法，此方法首先需制备一种专用的贴面材料，该贴面材料是将配制好的树脂糊涂敷在纸张表面，经预固化和干燥制的。然后在通常的模压步骤中，将贴面材料铺在模具表面，然后再投入通常的模塑料，使得在模压之后，贴面材料形成附着在结构层表面的表面层，这样就能解决所制得的增强塑料表观质量不佳的问题，避免玻璃纤维等填料进入表面层。
Description
技术领域
本发明涉及一种增强塑料的模压成型方法，以及一种采用该方法制得的玻璃纤维增强塑料，还涉及一种在该模压成型方法中专用的贴面材料。
背景技术
玻璃纤维增强塑料俗称玻璃钢，是在热固性树脂基材中添加纤维性增强材料所制得，通常采用压制成型工艺来制造。压制成型包括层压成型、模压成型、手糊成型等方法，目前发展较快的是模压成型中的块状或团状模塑料模压成型工艺(BMC、DMC)以及片状模塑料模压成型工艺(SMC)。
在增强塑料中，不饱和聚酯是最常用的树脂基材，在其中添加玻璃纤维、无机填料、以及氧化镁之类的金属氧化物作为增强材料。根据产品的不同特性，玻璃纤维的添加量通常在质量百分比20～35％之间浮动。
由于在模压固化过程中，树脂基材会产生收缩，导致表面不光滑，且玻璃纤维会进入表面层，使得制品的外观不佳。在卫浴行业，特别是在生产A级表面的浅色制品时，可以采用加入低轮廓材料来减小其收缩率，但依然无法避免玻璃纤维进入到表面层的问题。
也可以在成品的表面涂覆一层涂料来改善其表面性能。若采用粉状模塑料，则应在模压步骤之前进行涂覆；若在模压之后再涂覆。但无论是在模压步骤之前还是之后，都会额外增加一道涂覆的工序，导致生产成本上升，工艺繁琐。
近几年来，许多研究人员试图通过令各层SMC片料中填料的含量不同，来改善其表面性能。理论上，通过减小表面层中的玻璃纤维含量，或采用具有多彩色泽的片料作为表面层，就能减轻由于玻璃纤维在固化过程中进入表面层而导致的色彩紊乱，提高表观质量，甚至能达到仿天然木纹或石材的效果。但实际生产试验却证明此方案并不可行。因为在模压过程中，表面多余的树脂会被挤出，因此依然无法避免玻璃纤维进入表面层。并且，在实际生产中，难以控制各不同批次制品表面效果的一致性。就算能通过严格控制工艺参数来获得一定的改善，但其铺料方式极为繁琐，加工成本很高，合格率却很低，极大的限制了此种工艺的发展。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种增强塑料的模压成型方法。
为达到该发明目的，本发明采取如下的技术方案：
一种增强塑料的模压成型方法，包含制备模塑料和进行模压的步骤，还包含制备贴面材料的步骤：
在不饱和聚酯树脂中加入多种助剂，混合均匀形成树脂糊，所述助剂包含：引发剂、内脱模剂、无机填料、苯乙烯、偶联剂，将不饱和聚酯树脂的质量定为100份，则各助剂的质量份数分别为：
引发剂 1～2；
内脱模剂 2～4；
无机填料 60～150；
苯乙烯 3～15；
偶联剂 1～2，
将所述的树脂糊均匀涂敷在纸上，然后在105～130摄氏度下进行预固化及干燥，使所述树脂糊的固化度达到80～85％，成为所述的贴面材料，
所述的模压步骤包含投料步骤，在该投料步骤中，将制得的所述贴面材料铺在模具的表面，再将采用常规方法制成的模塑料投料至模具内，投料面积为制品正投影面积的50～100％，
在完成模压步骤之后，所述的模塑料形成由树脂基材和分散在该基材中的玻璃纤维所构成的结构层，所述的贴面材料形成附着在所述结构层表面的表面层。
所述的纸为水性纸或原纸，且每平方米的质量为60～100克。在每平方米的纸上所涂敷的树脂糊质量为80～100克。
所述的助剂还包含质量份数为1～20的低收缩添加剂，该低收缩添加剂选自聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。所述的不饱和聚酯树脂为间苯树脂或乙烯树脂。所述的引发剂为氧化苯甲酸叔丁酯/过氧化2-乙基己酸叔丁酯复合引发剂体系，氧化苯甲酸叔丁酯与过氧化2-乙基己酸叔丁酯的质量比为(0.7～0.8)∶(0.3～0.2)。所述的内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。所述的填料选自粒径小于13微米的氢氧化铝微粉或粒径小于18微米的滑石粉。
上述技术方案中所提出的成型方法，仅需经过模压工序就能生产出表观质量好的增强塑料，工序省、成本低、工艺控制相对较简单。
本发明的目的之二在于提供一种表观质量好的增强塑料，该增强塑料是采用技术方一所公开的模压成型方法制得的。
为达到该发明目的，本发明采取如下的技术方案：
所述的增强塑料包含由树脂基材和分散在该基材中的玻璃纤维所构成的结构层，还包含附着在所述结构层表面的表面层，
所述的增强塑料采用包含如下步骤的方法制得：
a、采用常规方法制备模塑料；
b、制备贴面材料：在不饱和聚酯树脂中加入多种助剂，混合均匀形成树脂糊，所述助剂包含：引发剂、内脱模剂、无机填料、苯乙烯、偶联剂，将不饱和聚酯树脂的质量定为100份，则各助剂的质量份数分别为：
引发剂 1～2；
内脱模剂 2～4；
无机填料 60～150；
苯乙烯 3～15；
偶联剂 1～2，
将所述的树脂糊均匀涂敷在纸上，然后在105～130摄氏度下进行预固化及干燥，使所述树脂糊的固化度达到80～85％，成为所述的贴面材料，
c、采用常规方法进行模压，在该模压步骤中包含一投料步骤，在该投料步骤中，将制得的所述贴面材料铺在模具的表面，再将所述的模塑料投料至模具内，投料面积为制品正投影面积的50～100％，
在完成步骤c之后，所述的模塑料形成所述的结构层，所述的贴面材料形成所述的表面层。
根据上述方案实施的增强塑料，玻璃纤维不会掺入其表面层，从而大大提高了其表观质量。
本发明的目的之三在于提供一种专用于技术方案一的贴面材料。
为达到该发明目的，本发明采取如下的技术方案：
在不饱和聚酯树脂中加入多种助剂，混合均匀形成树脂糊，所述助剂包含：引发剂、内脱模剂、无机填料、苯乙烯、偶联剂，将不饱和聚酯树脂的质量定为100份，则各助剂的质量份数分别为：
引发剂 1～2；
内脱模剂 2～4；
无机填料 60～150；
苯乙烯 3～15；
偶联剂 1～2，
将所述的树脂糊均匀涂敷在纸上，然后在105～130摄氏度下进行预固化及干燥，使所述树脂糊的固化度达到80～85％，成为所述的贴面材料。
在通常的模压步骤中，采用该贴面材料铺在模具表面，然后再投入通常的模塑料，使得在模压之后，贴面材料形成附着在结构层表面的表面层，这样就能解决所制得的增强塑料表观质量不佳的问题，避免玻璃纤维等填料进入表面层。
附图说明
附图1为增强塑料的剖视图；
其中：1、结构层；2、表面层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进行说明：
实施例1：
按照如下步骤进行玻璃纤维增强塑料的模压成型：
(1)、按照如下配方(质量份数)配制树脂糊：
树脂基材：乙烯基树脂 100；
低收缩添加剂：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 15；
引发剂：过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB) 1；
内脱模剂：硬脂酸锌 2；
无机填料：氢氧化铝微粉 60；
偶联剂 1。
将上述原料混合均匀制得树脂糊后，再加入6份苯乙烯以调节粘度，使树脂糊适当稀释。
(2)、将上述树脂糊均匀涂敷在具有彩色纹理的原纸上，树脂糊与原纸的质量比大致为1∶1。
(3)、将涂敷了树脂糊的原纸送入120摄氏度左右的烘道内进行预固化，确保其固化率达到80％，即制得模压专用的贴面材料。
(4)、模压：本实施例所要制备的是整体卫浴的壁板。在投料步骤中，将制得的贴面材料首先铺在模具的表面，令其正面朝向模具，然后将片状模塑料(SMC片料)层叠在贴面材料的背面，投料面积为成品正投影面积的60％。本实施例采用1000T压力机进行模压，模具正反面的温度分别为137摄氏度和128摄氏度，模压压力选择22Mpa，成型时间180秒，最终制品的厚度为3毫米。模压完成后进行修边，整理制品周边的溢料。
本实施例所获得的成品表观效果很好，但以PMMA作为低收缩添加剂来减缓表面的收缩率，其成本较高。
实施例2：
按照如下步骤进行玻璃纤维增强塑料的模压成型：
(1)、按照如下配方(质量份数)配制树脂糊：
树脂基材：间苯树脂 100；
引发剂：过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB) 1；
内脱模剂：硬脂酸锌 2；
无机填料：氢氧化铝微粉 80；
偶联剂 1。
将上述原料混合均匀制得树脂糊后，再加入8份苯乙烯以调节粘度，使树脂糊适当稀释。
(2)、将上述树脂糊均匀涂敷在具有彩色纹理的原纸上，树脂糊与原纸的质量比大致为1∶1。
(3)、将涂敷了树脂糊的原纸送入120摄氏度左右的烘道内进行预固化，确保其固化率达到80％，即制得模压专用的贴面材料。
(4)、模压：在投料步骤中，将制得的贴面材料首先铺在模具的表面，令其正面朝向模具，然后将片状模塑料(SMC片料)层叠在贴面材料的背面，投料面积为成品正投影面积的80％。本实施例采用1000T压力机进行模压，模具正反面的温度分别为145摄氏度和138摄氏度，模压压力选择18Mpa，成型时间175秒，最终制品的厚度为3毫米。模压完成后进行修边，整理制品周边的溢料。
本实施例所获得的成品表观效果很好，但由于树脂糊中氢氧化铝微粉的含量较高，导致树脂糊的粘度也较高，必须添加更多的苯乙烯进行稀释，才能减缓表面收缩率。由于氢氧化铝微粉和苯乙烯的成本与PMMA相比是比较低的，因此与实施例1相比，实施例2的制造成本大幅下降，可以用来生产大面积的装饰类面板材料。
实施例3：
按照如下步骤进行玻璃纤维增强塑料的模压成型：
(1)、按照如下配方(质量份数)配制树脂糊：
树脂基材：间苯树脂 100；
引发剂：过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB) 1；
内脱模剂：硬脂酸锌 4；
无机填料：氢氧化铝微粉 100；
偶联剂 1.2。
将上述原料混合均匀制得树脂糊后，再加入9份苯乙烯以调节粘度，使树脂糊适当稀释。
(2)、将上述树脂糊均匀涂敷在具有彩色纹理的原纸上，树脂糊与原纸的质量比大致为1∶1。
(3)、将涂敷了树脂糊的原纸送120摄氏度左右的烘道内进行预固化，确保其固化率达到80％，即制得模压专用的贴面材料。
(4)、模压：本实施例所要制备的是整体卫浴的壁板。在投料步骤中，将制得的贴面材料首先铺在模具的表面，令其正面朝向模具，然后将片状模塑料(SMC片料)层叠在贴面材料的背面，投料面积为成品正投影面积的95％。本实施例采用1000T压力机进行模压，模具正反面的温度分别为160摄氏度和150摄氏度，模压压力选择20Mpa，成型时间170秒，最终制品的厚度为3毫米。模压完成后进行修边，整理制品周边的溢料。
与实施例2相比，实施例3的模压温度高，固化块，缩短了模压步骤的成型时间，能够提高生产效率。
实施例4：
按照如下步骤进行玻璃纤维增强塑料的模压成型：
(1)、按照如下配方(质量份数)配制树脂糊：
树脂基材：乙烯基树脂 100；
复合引发体系 2；
内脱模剂：硬脂酸锌 3；
无机填料：氢氧化铝微粉 120；
偶联剂 1.5。
所述的复合引发体系由质量比为1.1∶0.4的过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)与过氧化乙基己酸叔丁酯(TBPO)组成。
将上述原料混合均匀制得树脂糊后，再加入12份苯乙烯以调节粘度，使树脂糊适当稀释。
(2)、将上述树脂糊均匀涂敷在具有彩色纹理的原纸上，树脂糊与原纸的质量比大致为1∶1。
(3)、将涂敷了树脂糊的原纸送入120摄氏度左右的烘道内进行预固化，确保其固化率达到80％，即制得模压专用的贴面材料。
(4)、模压：本实施例所要制备的是整体卫浴的壁板。在投料步骤中，将制得的贴面材料首先铺在模具的表面，令其正面朝向模具，然后将片状模塑料(SMC片料)层叠在贴面材料的背面，投料面积为成品正投影面积的90％。本实施例采用1000T压力机进行模压，模具正反面的温度分别为150摄氏度和142摄氏度，模压压力选择25Mpa，成型时间165秒，最终制品的厚度为3毫米。模压完成后进行修边，整理制品周边的溢料。
本实施例中，树脂糊内的氢氧化铝微粉、苯乙烯含量都很高，以此来调节制品表面的收缩率，改善表观质量。以乙烯基树脂作为树脂基材，其制品的耐老化、防水、防霉性能都比较好，机械强度也明显提高。
实施例5：
按照如下步骤进行玻璃纤维增强塑料的模压成型：
(1)、按照如下配方(质量份数)配制树脂糊：
树脂基材：间苯树脂 100；
复合引发体系 1；
内脱模剂：硬脂酸锌 3；
无机填料：氢氧化铝微粉 150；
偶联剂 1.2。
所述的复合引发体系由质量比为1.1∶0.4的过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)与过氧化乙基己酸叔丁酯(TBPO)组成。
将上述原料混合均匀制得树脂糊后，再加入15份苯乙烯以调节粘度，使树脂糊适当稀释。
(2)、将上述树脂糊均匀涂敷在具有彩色纹理的原纸上，树脂糊与原纸的质量比大致为1∶1。
(3)、将涂敷了树脂糊的原纸送入120摄氏度左右的烘道内进行预固化，确保其固化率达到80％，即制得模压专用的贴面材料。
(4)、模压：本实施例所要制备的是整体卫浴的壁板。在投料步骤中，将制得的贴面材料首先铺在模具的表面，令其正面朝向模具，然后将片状模塑料(SMC片料)层叠在贴面材料的背面，投料面积为成品正投影面积的90％。本实施例采用1000T压力机进行模压，模具正反面的温度分别为150摄氏度和142摄氏度，模压压力选择22Mpa，成型时间170秒，最终制品的厚度为3毫米。模压完成后进行修边，整理制品周边的溢料。
本实施例中，采用滑石粉作为无机填料，并且含量非常高，因此树脂糊的粘度也很高，故需加入更多的苯乙烯进行稀释。采用滑石粉来调节表面收缩率的成本比较低。
附图1为增强塑料制品的剖视图。采用本发明所述的方法实施的增强塑料具备结构层1和表面层2。结构层1采用普通方法制备的模塑料模压而成，包括BMC/SMC/DMC各种模塑料。表面层2则由贴面材料压成。玻璃纤维全部存在于结构层1中，不会在模压过程中渗入表面层2，因此不会由于玻璃纤维的存在而影响到制品正面的表观质量。
并且采用具有彩色花纹或印花的纸张作为制造贴面材料的原料，能够制得表面具备各种花纹的成品，或者达到真实木纹及石材的效果。而在制造过程中无需增加额外的表面涂膜处理工序，大大缩短了制造工序，节约了成本。
如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。
Claims (7)
1.一种增强塑料的模压成型方法，包含制备模塑料和进行模压的步骤，其特征在于：该模压成型方法还包含制备贴面材料的步骤：
在不饱和聚酯树脂中加入多种助剂，混合均匀形成树脂糊，所述助剂包含：引发剂、内脱模剂、无机填料、苯乙烯、偶联剂，将不饱和聚酯树脂的质量定为100份，则各助剂的质量份数分别为：
引发剂 1～2；
内脱模剂 2～4；
无机填料 60～150；
苯乙烯 3～15；
偶联剂 1～2，
所述的不饱和聚酯树脂为间苯树脂或乙烯树脂；
所述的引发剂为氧化苯甲酸叔丁酯/过氧化2-乙基己酸叔丁酯复合引发剂体系，氧化苯甲酸叔丁酯与过氧化2-乙基己酸叔丁酯的质量比为(0.7～0.8)∶(0.3～0.2)；
所述的内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙，
将所述的树脂糊均匀涂敷在纸上，然后在105～130摄氏度下进行预固化及干燥，使所述树脂糊的固化度达到80～85％，成为所述的贴面材料，
所述的模压步骤包含投料步骤，在该投料步骤中，将制得的所述贴面材料铺在模具的表面，再将采用常规方法制成的模塑料投料至模具内，投料面积为制品正投影面积的50～100％，
在完成模压步骤之后，所述的模塑料形成由树脂基材和分散在该基材中的玻璃纤维所构成的结构层(1)，所述的贴面材料形成附着在所述结构层表面的表面层(2)。
2.根据权利要求1所述的增强塑料的模压成型方法，其特征在于：所述的纸为水性纸或原纸，且每平方米的质量为60～100克。
3.根据权利要求1所述的增强塑料的模压成型方法，其特征在于：所述的助剂还包含质量份数为1～20的低收缩添加剂，该低收缩添加剂选自聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的增强塑料的模压成型方法，其特征在于：在每平方米的纸上所涂敷的树脂糊质量为80～100克。
5.根据权利要求1所述的增强塑料的模压成型方法，其特征在于：所述的填料选自粒径小于13微米的氢氧化铝微粉或粒径小于18微米的滑石粉。
6.一种通过模压成型方法制造的增强塑料，包含由树脂基材和分散在该基材中的玻璃纤维所构成的结构层(1)，其特征在于：该增强塑料还包含附着在所述结构层(1)表面的表面层(2)，
所述的增强塑料采用包含如下步骤的方法制得：
a、采用常规方法制备模塑料；
b、制备贴面材料：在不饱和聚酯树脂中加入多种助剂，混合均匀形成树脂糊，所述助剂包含：引发剂、内脱模剂、无机填料、苯乙烯、偶联剂，将不饱和聚酯树脂的质量定为100份，则各助剂的质量份数分别为：
引发剂 1～2；
内脱模剂 2～4；
无机填料 60～150；
苯乙烯 3～15；
偶联剂 1～2，
所述的不饱和聚酯树脂为间苯树脂或乙烯树脂；
所述的引发剂为氧化苯甲酸叔丁酯/过氧化2-乙基己酸叔丁酯复合引发剂体系，氧化苯甲酸叔丁酯与过氧化2-乙基己酸叔丁酯的质量比为(0.7～0.8)∶(0.3～0.2)；
所述的内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙，
将所述的树脂糊均匀涂敷在纸上，然后在105～130摄氏度下进行预固化及干燥，使所述树脂糊的固化度达到80～85％，成为所述的贴面材料，
c、采用常规方法进行模压，在该模压步骤中包含一投料步骤，在该投料步骤中，将制得的所述贴面材料铺在模具的表面，再将所述的模塑料投料至模具内，投料面积为制品正投影面积的50～100％，
在完成步骤c之后，所述的模塑料形成所述的结构层(1)，所述的贴面材料形成所述的表面层(2)。
7.一种在如权利要求1所述的模压成型方法中专用的贴面材料，其特征在于：所述的贴面材料采用如下方法制得：
在不饱和聚酯树脂中加入多种助剂，混合均匀形成树脂糊，所述助剂包含：引发剂、内脱模剂、无机填料、苯乙烯、偶联剂，将不饱和聚酯树脂的质量定为100份，则各助剂的质量份数分别为：
引发剂 1～2；
内脱模剂 2～4；
无机填料 60～150；
苯乙烯 3～15；
偶联剂 1～2，
所述的不饱和聚酯树脂为间苯树脂或乙烯树脂；
所述的引发剂为氧化苯甲酸叔丁酯/过氧化2-乙基己酸叔丁酯复合引发剂体系，氧化苯甲酸叔丁酯与过氧化2-乙基己酸叔丁酯的质量比为(0.7～0.8)∶(0.3～0.2)；
所述的内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙，
将所述的树脂糊均匀涂敷在纸上，然后在105～130摄氏度下进行预固化及干燥，使所述树脂糊的固化度达到80～85％，成为所述的贴面材料。
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