CN101623945B - 一种聚氨酯制品及其制备方法和专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯制品及其制备方法和专用设备，其特点是在上模具内铺放上层玻璃纤维毡，在上层玻璃纤维毡上放置上金属嵌件，通过上金属嵌件与模具上的磁铁之间的吸引力，把上层玻璃纤维毡固定在上模具上，在下模具上铺放底层玻璃纤维毡，或采用金属嵌件固定的方式，浇注聚氨酯组合料后，合模，熟化后打开模具，制成制品；制品的上层玻璃纤维毡(1)位于制品的上表面，上金属嵌件(5)在上层玻璃纤维毡(1)之下，紧贴着上表面的上层玻璃纤维毡(1)，底层玻璃纤维毡(2)位于制品的下表面；确保玻璃纤维毡分布在制品上下两个表面，更好地解决制品的变形问题。

Description

一种聚氨酯制品及其制备方法和专用设备

技术领域：

本发明一种涉及聚氨酯制品技术领域，具体地讲是一种聚氨酯制品及其制备方法和专用设备，特别涉及一种玻璃纤维毡增强的聚氨酯制品及其生产方法和专用设备。

背景技术：

聚氨酯制品最常用的是采用反应注射成型工艺，非常适于生产薄片状的制品；但是纯粹的聚氨酯制品强度不高，为了提高聚氨酯制品的强度，通常采用玻璃纤维毡增强的工艺。由于玻璃纤维毡密度比较大，在注射成型过程中，通常会沉淀到模具的底层。因为玻璃纤维毡具有较低的收缩率，所以生产的制品会因为玻璃纤维毡靠近下模具一侧，而向上模具一侧翘曲。

为了解决玻璃纤维毡增强的聚氨酯制品变形的问题，人们提出了多种新工艺，取得了一定的效果，但是都不能彻底消除变形。

第一种工艺是将玻璃纤维毡分布在制品的中部来解决变形，采用的工艺是：首先在模具内浇注一部分聚氨酯料，数量为整个制品所需要的浇注量的一半，然后在模具内铺放玻璃纤维毡，然后再在玻璃纤维毡上面浇注剩余的一半聚氨酯组合料。这种工艺在两次浇注之间需要完成铺放玻璃纤维毡的动作，所以必须采用开模浇注，组合料的反应速度不能太快。而且，虽然采用两次浇注，仅能保证在注料的区域内玻璃纤维毡的上侧和下侧都有组合料，而不能保证玻璃纤维毡上下两侧的聚氨酯层的厚度处处相等，所以制品会存在变形。

第二种工艺是将玻璃纤维毡分布在制品的上下两个表面来解决变形，采用的工艺是：首先在模具内铺放玻璃纤维毡，然后浇注组合料，浇注完成后在聚氨酯料之上再铺放一层玻璃纤维毡。这种做法的目的是通过分成两次放置让玻璃纤维毡分布在制品的上下两个表面。但是组合料往往很容易穿透玻璃纤维毡，所以上面后放的一层玻璃纤维毡不能确保贴近制品的上表面，在部分组合料透过之后还会下沉，导致玻璃纤维毡在制品中总体偏向底部，最终的聚氨酯制品仍然会向上翘曲。

第三种工艺是通过在模具之外设置张紧机构，防止玻璃纤维毡下沉，具体工艺是：采用至少在长度和宽度中的一个方向上大于模具尺寸的玻璃纤维毡，在模腔之外设有固定装置，把玻璃纤维毡固定在上模具上，通过这种方式实现玻璃纤维毡的强制分布。实际上，通过这种方式是不可能把玻璃纤维毡固定在制品的中间的，因为玻璃纤维毡本身的强度不高，拉力太大玻璃纤维毡容易扯断，拉力不够则不可避免地存在下垂。如果作为第二种工艺的改进，模具内已铺放一层玻璃纤维毡，固定在上模具上的玻璃纤维毡只需要它贴近上模具就可以了，这在上模具形状理想的情况下(两侧高中间低，而且呈圆滑的曲面)是可以实现的。但是，为了实现比较好的刚性，制品往往有翻边、加强筋等结构，这种情况下玻璃纤维毡的分布会不理想，制品有可能发生翘曲变形。更为重要的是，这种工艺必然会造成玻璃纤维毡的浪费，而且因为玻璃纤维毡需要延续到模腔以外，模具闭合不严还会造成组合料的浪费。

另外，为了提高玻璃纤维毡增强聚氨酯制品的强度，通常还会采用金属嵌件增强的方法。通常的做法是这样的，在模具上设置高出模具平面的磁铁，把金属嵌件安放在磁铁上，然后进行铺放玻璃纤维毡和浇注组合料的操作。

磁铁要高出模具平面的原因是要确保金属嵌件充分包裹在聚氨酯材料中，防止出现嵌件从聚氨酯制品表面脱离的情况。但是用这种方法生产的产品，在设置了嵌件的地方，金属嵌件本身就会迫使玻璃纤维毡远离模具的表面，造成制品的变形。

发明内容：

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种聚氨酯制品。

本发明的另一目的是提供一种聚氨酯制品的制备方法。

本发明的又一目的是提供一种实现聚氨酯制品制备方法的专用设备。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种聚氨酯制品，其特殊之处在于在制品的上表面有上层玻璃纤维毡，上层玻璃纤维毡之下有上金属嵌件，上金属嵌件紧贴着上表面的上层玻璃纤维毡，在制品的下表面有底层玻璃纤维毡；可以不采用金属嵌件固定，也可采用下金属嵌件固定的方式，即在底层玻璃纤维毡之上紧贴着底层玻璃纤维毡设下金属嵌件。

本发明的聚氨酯制品的制备方法，其特殊之处在于它包括如下工艺步骤：

a，在上模具内铺放上层玻璃纤维毡，在上层玻璃纤维毡上放置上金属嵌件，通过上金属嵌件与模具上的磁铁之间的吸引力，把上层玻璃纤维毡固定在上模具上；

b，在下模具上铺放底层玻璃纤维毡；

c，浇注聚氨酯组合料后合模，或合模后浇注聚氨酯组合料，熟化后打开模具，制成制品。

本发明的聚氨酯制品的另一种制备方法，其特殊之处在于它包括如下工艺步骤：

a，在上模具内铺放上层玻璃纤维毡，在上层玻璃纤维毡上放置上金属嵌件，通过上金属嵌件与模具上的磁铁之间的吸引力，把上层玻璃纤维毡固定在上模具上；

b，在下模具上铺放底层玻璃纤维毡，在底层玻璃纤维毡上放置下金属嵌件，通过下金属嵌件与模具上的磁铁之间的吸引力；把底层玻璃纤维毡固定在下模具上；

c，浇注聚氨酯组合料后合模，或合模后浇注聚氨酯组合料，熟化后打开模具，制成制品。

本发明的聚氨酯制品的制备方法，其所述的金属嵌件为条形，至少为两个，分开一定的距离吸附在模具上来固定玻璃纤维毡；所述的金属嵌件为环形，至少为一个，吸附在模具上来固定玻璃纤维毡；所述的金属嵌件为至少有一个为环形，设置在模具的浇注口附近，用来防止聚氨酯料的流动造成玻璃纤维毡的移动；所述的金属嵌件为网状结构，可以是一张完整的网，也可以是几块金属网分布在模具上，网状的结构更加有利于玻璃纤维毡贴近模具的表面。

实现本发明的聚氨酯制品的制备方法的专用设备，其特殊之处在于在上模具上设磁铁，磁铁侧面包裹反磁性材料之后嵌入上模具，最终磁铁、包裹磁铁的反磁性材料与上模具表面是平齐的，磁铁与上金属嵌件的位置相对应。

实现本发明的聚氨酯制品的制备方法的另一种专用设备，其特殊之处在于在上模具和下模具上分别设磁铁，磁铁侧面包裹反磁性材料之后嵌入上、下模具，最终磁铁、包裹磁铁的反磁性材料与模具表面是平齐的，磁铁分别与上金属嵌件和下金属嵌件的位置相对应。

本发明的聚氨酯制品，由于上表面的玻璃纤维毡在生产过程中容易下沉而远离表面，所以上模具上肯定要采用上金属嵌件来固定上层玻璃纤维毡，下模具上的底层玻璃纤维毡在一般情况下可以不采用固定方式，但是在制品有台阶，或者需要设置相对的嵌件来提高制品的刚性时，也需要采用下金属嵌件来固定底层玻璃纤维毡。在采用闭模浇注的工艺中，可以在浇注口附近增设环形的嵌件，更好地实现玻璃纤维毡的固定，避免浇注过程中，聚氨酯料对玻璃纤维毡的冲击造成玻璃纤维毡大面积下沉。为了提高制品的刚性，可以在与上模具的上金属嵌件相对应的下模具的位置设置下金属嵌件，这样两两相对的嵌件设置可以大大提高制品的刚性，因为采用了两两相对设置的金属嵌件，在要求同样的制品强度时，嵌件可以采用更细或者更薄的金属材料。

本发明所述的聚氨酯制品及其制备方法和专用设备与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，采用本发明的专利设备及制备方法生产的制品，可以比较理想地实现玻璃纤维毡在制品上表面的分布，确保玻璃纤维毡分布在制品上下两个表面，更好地解决制品的变形问题。

附图说明：

图1是先浇一半聚氨酯料，铺放玻璃纤维毡后，浇注另一半聚氨酯料的对照例1的分布图；

图2是先放一层玻璃纤维毡，浇注聚氨酯料，再放另一层玻璃纤维毡的对照例2的分布图；

图3是底层玻璃纤维毡放在下模具上，上层玻璃纤维毡在模具外侧固定，浇注后合模的对照例3的分布图；

图4是底层玻璃纤维毡放在下模具上，上层玻璃纤维毡通过金属嵌件固定在上模具上，浇注后合模的实施例1的分布图；

图5是底层玻璃纤维毡通过下金属嵌件固定在下模具上，上层玻璃纤维毡通过上金属嵌件固定在上模具上，浇注后合模的实施例2的分布图；

图6是用两根嵌件把上层玻璃纤维毡固定在上模具上，用环形金属嵌件固定浇注口附近的玻璃纤维毡，然后闭模浇注的实施例3的分布图；

图7是用环形嵌件把上层玻璃纤维毡固定在上模具上，用环形金属嵌件固定浇注口附近的玻璃纤维毡，然后闭模浇注的实施例4的分布图；

图8是用金属网把上层玻璃纤维毡固定在上模具上，底层玻璃纤维毡放在下模具上，然后闭模浇注的实施例5的分布图；

图9是玻璃纤维毡采用外部固定方式，生产带有台阶的产品时的对照例4的分布图；

图10是玻璃纤维毡采用金属嵌件固定方式，生产带有台阶的产品时的实施例6的分布图；

图11是金属嵌件直接安放在上模具上，然后再放玻璃纤维毡时，产品的对照例5的分布图；

图12是先在上模具上放置玻璃纤维毡，然后用金属嵌件固定玻璃纤维毡时，产品的实施例7的分布图；

图13是现有的磁铁高出模具表面的结构示意图；

图14是本发明的专用设备的结构示意图。

图中，0中间玻璃纤维毡，1上层玻璃纤维毡，2底层玻璃纤维毡，3上模具，4下模具，5上金属嵌件，6下金属嵌件，9浇注口，11增强金属嵌件，21磁铁，22反磁性材料

具体实施方式：

为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例及对照例详细说明本发明。

以制品的厚度为6mm，长度600mm，宽度400mm为例，下述的对照例1中玻璃纤维毡克重为400g/m2，其余对照例及实施例中玻璃纤维毡克重均为200g/m2；对照例1中，分两次浇注，每次浇注500g，其余对照例及实施例中均为一次性浇注1000g；对照例全部为开模浇注，实施例不加说明的为开模浇注，注明闭模浇注的为闭模浇注。

对照例1，首先在模具内浇注500g聚氨酯组合料，然后在模具内铺放一层克重为400g的玻璃纤维毡0，再浇注剩余的500g聚氨酯组合料，合模，熟化后打开模具，取出制品。

从制品的剖面上可以看到，如图1所示，中部区域玻璃纤维毡0位于居中偏上的位置，边缘区域玻璃纤维毡0近下模具，玻璃纤维毡0分布不可控，制品变形严重。

对照例2，首先在上模具内放置一层克重为200的玻璃纤维毡，浇注1000g聚氨酯组合料，然后在聚氨酯浆料上铺放一层克重为200的玻璃纤维毡，合模保压，熟化后打开模具，取出制品。

从制品的剖面上可以看到，如图2所示，底层玻璃纤维毡2比较贴近下模具4，上层玻璃纤维毡1在中部略微贴近上模具1，其边缘区域逐渐下沉，玻璃纤维毡分布不可控，制品变形严重。

对照例3，底层玻璃纤维毡2放置在下模具4上，上层玻璃纤维毡1尺寸大于上模具的尺寸，通过磁铁、钉子、夹子等方式在上模具3的四个侧面固定。上下层玻璃纤维毡克重均为200。浇注1000g聚氨酯组合料后合模，熟化后打开模具，取出制品。

从制品的剖面上可以看到：如图3所示，底层玻璃纤维毡2比较贴近下模具4，上层玻璃纤维毡1在中部略微贴近上模具3，边缘区域更加贴近上模具3。玻璃纤维毡分布不完全可控，制品仍然存在较严重的变形。

如果对于制品有一定弧度的情况，把凸模设计成上模可以取得比较好的效果，但是制品中不能有台阶，否则台阶处的玻璃纤维毡不能贴近模具。

实施例1，如图14，在上模具3上安装磁铁21，磁铁21是包裹反磁性材料22之后嵌入上模具3，最终磁铁21、反磁性材料22与上模具3表面是平齐的，磁铁21是圆柱状，安放的位置沿着每个上金属嵌件5的形状分布，至少两端各有一个，上金属嵌件5呈条形，至少两根，并在模具上分开一定的距离，也可为环形，借助于与上模具本体相平的磁铁21和上金属嵌件5之间的吸引力把上层玻璃纤维毡1固定在上模具3表面。

如图4，将底层玻璃纤维毡2可以直接放置在下模具4表面上，不用嵌件固定；上层玻璃纤维毡1放在上模具3表面上，并且通过多个条形的上金属嵌件5与上模具3上的磁铁21之间的吸引把上层玻璃纤维毡1固定在上模具3表面上，多个上金属嵌件5与多个磁铁21的位置相对应，磁铁21沿着每个上金属嵌件5的形状分布，至少两端各有一个，浇注1000g聚氨酯料后，合模，熟化后打开模具，取出制品。

从制品的剖面上可以看到，如图4，底层玻璃纤维毡比较贴近下模具表面，上层玻璃纤维毡因为上金属嵌件的作用，比较贴近上模具表面。玻璃纤维毡基本对称地分布在制品的上下两个表面，制品基本看不出变形。

实施例2，在上模具3和下模具4上分别设置磁铁21，磁铁21是包裹反磁性材料22之后嵌入上、下模具，最终磁铁21、反磁性材料22与模具表面是平齐的，磁铁21是圆柱状，安放的位置沿着每个嵌件的形状分布，至少两端各有一个，嵌件呈条形，至少两根，并在模具上分开一定距离；

将底层玻璃纤维毡2放置在下模具4上，并通过下金属嵌件6把底层玻璃纤维毡2固定在下模具4上，上层玻璃纤维毡1放在上模具3上，也通过上金属嵌件5把上层玻璃纤维毡1固定在上模具3上，下金属嵌件6和上金属嵌件5为两个条形，分别与模具上的磁铁21相对应，浇注1000g聚氨酯组合料后，合模，熟化后打开模具，取出制品。

从制品的剖面上可以看到，如图5所示，下层玻璃纤维毡贴近下模具，上层玻璃纤维毡因为上金属嵌件的作用，比较贴近上模具。玻璃纤维毡基本对称地分布在制品的上下两个表面，制品基本看不出变形。而且，因为上下相对放置的金属嵌件，大大增加了制品抵抗弯曲变形的能力。

实施例3，在上模具3上设置磁铁21，磁铁21是包裹反磁性材料22之后嵌入上模具3的，最终磁铁21、反磁性材料22与上模具3表面是平齐的，上金属嵌件5为条形和环形结合，条形嵌件在上模具上分开一定距离，环形嵌件设置在上模具几何中心的浇注口9的周围；

将底层玻璃纤维毡2放置在下模具4上，上层玻璃纤维毡1通过条形上金属嵌件5固定在上模具3上，并且在浇注口9附近通过环形上金属嵌件5固定上层玻璃纤维毡1，模具闭合后，浇注组合料，熟化后打开模具，取出制品。

因为浇注口附近的环形金属嵌件起到了很好的固定玻璃纤维毡的作用，除浇注口附近的极小区域外，上层玻璃纤维毡比较贴近上模具，产品变形很小；如图6所示。如果不在浇注口附近用金属嵌件固定玻璃纤维毡，闭模浇注时，上层玻璃纤维毡完全被组合料冲到贴近下模具的位置，制品会严重变形。

实施例4，同实施例3，不同之处是上模具3上的上金属嵌件5为两个环形(磁铁位置分布与金属嵌件相对应)，一个大环形嵌件位于上模具的3外周围，一个小环形嵌件位于上模具3的几何中心的浇注口9外侧，上层玻璃纤维毡1通过环形上金属嵌件5固定在上模具上及浇注口附近，采用闭模浇注方式，模具闭合后从浇注口浇注聚氨酯组合料，如图7所示。实施结果表明，产品变形很小。

实施例5，同实施例3，不同之外是上模具3上的上金属嵌件5为金属网状，并且通过金属网状的上金属嵌件5把上层玻璃纤维毡1固定在上模具3上；如图8所示，因为金属网对玻璃纤维毡起到了固定作用，产品变形很小。金属网，可以是一整张金属网，也可以散步在上模具上的多块金属网。采用金属网，而不采用金属片，是因为金属片会阻碍聚氨酯料的流动，造成被金属片覆盖的区域玻璃纤维毡没有完全被聚氨酯料浸透，影响制品的外观。

对照例4，对于制品有台阶的情况，底层玻璃纤维毡2放置在下模具4上，上层玻璃纤维毡1通过外部固定的方式贴近上模具3，浇注组合料后合模，熟化后打开模具，取出制品。

从制品的剖面上可以看到，如图9所示，在制品的台阶区域，对于向外凸出的角，上层玻璃纤维毡很容易贴近上模具表面，对于向内缩进的角，因为玻璃纤维毡在模具外的固定，更加贴近下模具的表面，所以玻璃纤维毡分布非常不理想，产品变形严重。

实施例6，对于制品有台阶的情况，在上、下模具3、4上与上、下金属嵌件5、6相对应的位置分别磁铁21，同实施例1，如图14。将底层玻璃纤维毡2放置在下模具4上，在向内缩进的区域，用下金属嵌件6固定，以确保底层玻璃纤维毡2贴近模具的内角，上层玻璃纤维毡1通过上金属嵌件5固定在上模具3上，特别是在模具的内角，用上金属嵌件5固定上层玻璃纤维毡1，浇注组合料后合模，熟化后取出制品。

因为在模具的内角上有金属嵌件，如图10所示，玻璃纤维毡贴近制品的表面，产品变形很小。

对照例5，对于有嵌件增强的情况，通常采用的方式是直接把增强金属嵌件11放置在模具上，然后玻璃纤维毡采用各种可能的方式固定，或者根本不固定。

这种情况下，如图11所示，因为增强金属嵌件11的高度阻碍了上层玻璃纤维毡1贴近模具3的表面，所以有增强金属嵌件11的区域，在垂直于嵌件长度的方向上会因为聚氨酯料的收缩而导致产品的变形。

实施例7，对于有嵌件增强的情况，本发明的方案是：采用实施例1的专用设备，如图14。首先在上模具3上铺放上层玻璃纤维毡1，然后再安放增强金属嵌件11，增强金属嵌件11受模具上的磁铁21的吸引而固定在上模具3表面，同时还起到固定玻璃纤维毡的作用，如图12所示。这种情况下，上层玻璃纤维毡在有嵌件的区域也贴近制品的表面，产品不容易产生变形。

对照例6，对于有嵌件增强的情况，传统的模具设计如图13所示，包覆反磁性材料22之后的磁铁21镶嵌在上模具上，磁铁21是高出上模具3本体表面的，生产操作时先安放上金属嵌件5，然后再铺放上层玻璃纤维毡1。这种情况下上层玻璃纤维毡1不能固定在上模具3表面。即使首先铺放上层玻璃纤维毡，安放上金属嵌件，也因为上层玻璃纤维毡仅仅夹持在上金属嵌件和磁铁(面积很小，夹持力不够，更关键的是未贴近模具表面)之间，而不是如图14中所示，夹持在上层金属嵌件5和上模具3本体之间，所以也是不能贴近模具表面的，从而导致制品因玻璃纤维毡的分布不好而导致产品变形。

Claims (8)

1.一种聚氨酯制品，其特征在于在制品的上表面有上层玻璃纤维毡(1)，上层玻璃纤维毡(1)之下有上金属嵌件(5)，上金属嵌件(5)紧贴着上表面的上层玻璃纤维毡(1)，在制品的下表面有底层玻璃纤维毡(2)；其制备方法是在上模具内铺放上层玻璃纤维毡，在上层玻璃纤维毡上放置上金属嵌件，通过上金属嵌件与模具上的磁铁之间的吸引力，把上层玻璃纤维毡固定在上模具上；在下模具上铺放底层玻璃纤维毡；浇注聚氨酯组合料后合模，或合模后浇注聚氨酯组合料，熟化后打开模具，制成制品。

2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯制品，其特征在于所述的底层玻璃纤维毡(2)之上紧贴着底层玻璃纤维毡(2)设下金属嵌件(6)。

3.权利要求1的聚氨酯制品的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：

a，在上模具内铺放上层玻璃纤维毡，在上层玻璃纤维毡上放置上金属嵌件，通过上金属嵌件与模具上的磁铁之间的吸引力，把上层玻璃纤维毡固定在上模具上；

b，在下模具上铺放底层玻璃纤维毡；

c，浇注聚氨酯组合料后合模，或合模后浇注聚氨酯组合料，熟化后打开模具，制成制品。

4.权利要求2的聚氨酯制品的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：

a，在上模具内铺放上层玻璃纤维毡，在上层玻璃纤维毡上放置上金属嵌件，通过上金属嵌件与模具上的磁铁之间的吸引力，把上层玻璃纤维毡固定在上模具上；

b，在下模具上铺放底层玻璃纤维毡，在底层玻璃纤维毡上放置下金属嵌件，通过下金属嵌件与模具上的磁铁之间的吸引力，把底层玻璃纤维毡固定在下模具上；

c，浇注聚氨酯组合料后合模，或合模后浇注聚氨酯组合料，熟化后打开模具，制成制品。

5.根据权利要求3或4所述的聚氨酯制品的制备方法，其特征在于所述的金属嵌件为条形，至少为两个，分开一定的距离吸附在模具上来固定玻璃纤维毡。

6.根据权利要求3或4所述的聚氨酯制品的制备方法，其特征在于所述的金属嵌件为环形，至少为一个，吸附在模具上来固定玻璃纤维毡。

7.根据权利要求3或4所述的聚氨酯制品的制备方法，其特征在于所述的金属嵌件为至少有一个为环形，设置在上模具的浇注口附近，用来防止聚氨酯料的流动造成玻璃纤维毡的下沉。

8.根据权利要求3或4所述的聚氨酯制品的制备方法，其特征在于所述的金属嵌件为网状结构，吸附在模具上来固定玻璃纤维毡。

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