CN102292198B - 制造多层塑料模制件的模具和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制造多层塑料模制件的模具和方法，该模具包括至少两个半模(1,2,6)和其中容纳该塑料的型腔(4)及带有浇道和可更换的分型嵌件(5)的浇注系统(9)。本发明还涉及一种用于制造多层塑料模制件的方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造多层塑料模制件的模具，它包括至少两个半模和塑料容纳在其中的型腔及具有浇道的浇注系统，本发明还涉及用于制造多层塑料模制件的方法。
背景技术
多层塑料模制件的制造已由现有技术公开。EP197496B描述了一种方法，在该方法中，在两个可分开的成型半模之间注入基材。一旦基材充分硬化，则以明显高于模具型腔压力的压力注入覆层，因此在基材的整个表面上或表面局部区域上是硬邦邦的。
在DE4316154C中描述了在外露侧涂覆构件的方法。在此方法中，未涂覆的构件被置入类似注塑时的成型模具中，随后在压力和热的作用下将树脂或漆施加至其外露侧表面。在整个固化过程中，对正变硬的树脂或对漆施加随时间保持相同的压力，如此选择该压力，即，或许存在的空气保持溶解于液态的树脂或漆中。
EP934808A公开了一种模具涂覆方法，该方法在第一步骤中包括例如通过注塑方法由合成树脂制造成型体。这是通过对包括固定半模和活动半模的模具施加夹紧压力来完成。在第二步骤中，降低夹紧压力或者使固定半模和活动半模分开。随后，涂层物质被注入模具，至内表面和成型体表面之间。涂层物质的硬化按照规定的压力变化过程完成。
WO2006/072366A公开了一种在具有至少两个型腔的成型模具中成型并涂覆基材的方法，其中，基材首先在成型模具的型腔中最好以注塑方法来成型。所制成的基材随后被置入成型模具的第二型腔中并在另一个步骤中进行压力涂漆。
在上述的方法中，最好采用必须良好附着于基材的反应型树脂系或漆系用于涂覆。涂层表面优选由金属的成型模具来形成，涂层不应附着在成型模具上以便脱模。因此在现有技术中，通常在构成表面的型腔内面涂覆了外部分型剂和/或在涂层物质中加入自动分型的内部分型剂和/或型腔内表面的自动分型的永久型涂层。这对于成型模具的借此将涂层物质注入型腔的浇注区域尤其是必要的。在注入过程中在此位置出现高压和大剪切力，这导致所加入的外部分型剂被快速除去并在此位置上很快丧失分型作用。
例如知道了呈溶液或弥散体形式的外部分型剂体系，其通常被喷涂到模具的模制件表面。这样的分型剂体系由有效分型材料(例如蜡)和载体物质(一般是有机溶剂或水)构成。例如在DE1131873A和DE3827595C中公开了外部分型剂的使用。
外部分型剂经常需要在每个模制件制造步骤之前被加入型腔。这造成生产成本的增加和生产作业的缓慢。另外，分型剂可能影响到模制件性能，留在表面的残余可能在后续加工步骤(上漆、涂覆、胶贴等)中带来麻烦。此外，溶剂可以从分型剂进入周围环境并危害工人的健康。
尤其在浇注区域内使用外部分型剂以形成涂层时的一个突出缺点是，注入过程去除了外部分型剂并且外部分型剂被转移到载体基材和涂层之间的界面。结果，基材和涂层之间的附着效果变差。
除此之外或作为替代，可以在涂层体系组份中加入内部分型剂。这样的做法例如在DE3837351C中有所描述。在那里，在制造聚氨酯体或聚尿素体时将流动的聚丁二烯加入多元醇组份或聚胺组份中。在“聚氨酯系的内部分型剂”(P.霍恩，H.-U.施密特和G.拉姆劳，《塑料顾问》，10/1987,第24-26页)和“塑料手册7，聚氨酯”(汉塞出版社，1993，新编版3，古恩特.沃特尔)中可以找到该做法的进一步说明。
内部分型剂的缺点是，它可能对待涂覆的基材也施展其分型作用。对模具的良好分型脱模作用因而伴随着对基材的附着效果变差。此外，内部分型剂可能不利地影响到涂层性能和构件性能。可能无法消除对表面的事后对外扩散以及对构件的相应不利后果(视觉、触觉和构件散发)。
此外，在现有技术中，除了内部分型剂和外部分型剂外，还采用永久性模具涂层。EP0841140A和DE10034737A描述了改善模制件从模制件模具中脱模的方法，其中，通过等离子体涂层来降低表面能。这些涂层如此形成，涂层系不再与表面发生化学反应。但是，这样的脱模层的机械稳定性不够高且具有很短的耐用时间。需要经常且相当昂贵地翻新涂层。因为模具为此必须从生产过程中被取出，所以还出现较长时间的生产中断。
除了等离子体涂层外，在现有技术中还描述了镍涂层和铬涂层。从“塑料手册7，聚氨酯”(汉塞出版社，1993，新编版3，第362－363页，古恩特.沃特尔)中知道了，为了改善成型模具的表面质量，采用了成型模具的化学镀镍层或硬质涂层。
EP0973960B公开了一种在成型模具中制造成型发泡件的方法，其造型表面具有呈镀层形式的铬基抗附着涂层。此外，被离子化的气体或气体混合物被吹入成型模具。
这种永久性抗附着涂层的缺点是，其关于聚氨酯系的作用不够，抗附着作用尤其是在受损时快速丧失并且重新获得抗附着层意味着与较长时间的生产中断相关的高昂成本。
而且，从现有技术中知道了这样的方法，用可取出的模具嵌件来工作。EP1320451B描述了一种借助可取出的模具部分和至少一个可取出的弹性衬垫制造模制件的方法，该衬垫安放到可取出的模具部分上方。弹性衬垫的任务是，在模制件上避免因可取出的模具部分而出现缝隙痕迹。缺点是，弹性衬垫在每次模制件制造中必须被一起脱模和重新置入。这又意味着更高的加工成本。
意大利Trezzano的佳能公司销售一种名为“Film & Foam”的技术(http://www.thecannongroup.com/default.asp)，其中，薄的分型膜将在模制件制造前被置入成型模具中。该薄膜通过在成型模具中的深冲二贴合模制件表面轮廓并取代分型剂。此方法的缺点是，表面结构化受到薄膜性能的限制，无法形成后切口，因为薄膜的置入和热成形，需要附加的加工步骤并且该分型薄膜必须在一段时间后作为废料被除去。
发明内容
因此，本发明的任务是提供没有上述缺点的模具和方法。
可以令人吃惊地如此完成该任务，代替迄今所用的模具，使用了带有可取出的分型嵌件的模具。该嵌件具有与模具一样的表面轮廓并且最好在使用快速夹紧装置(例如启动装置或磁性装置)的情况下被精确置入。
本发明的主题是一种制造多层塑料模制件的模具，该模具包括至少两个半模和塑料容纳于其中的型腔以及具有浇道的浇注系统，该浇注系统还具有
a)可更换的分型嵌件，其或是具有外部分型剂，或是没有外部分型剂，或者
b)可更换的分型嵌件，其具有永久性分型层或半永久性分型层，或者
c)可更换的分型嵌件，其由永久性分型材料(如聚四氟乙烯)构成。
本发明的另一主题是一种制造多层塑料模制件的方法，包括以下步骤：
i)在成型模具的第一型腔中成型基材，
ii)如此形成第二型腔，在i)中制成的基材被置入第二成型模具中，或者该成型模具的一个半模连同在i)中制成的基材被置入第二成型模具，或者通过部分打开模具而在基材顶面上方产生第二型腔，
iii)在第二型腔中给根据i)制成的基材涂覆漆或塑料或用于产生漆或塑料的反应混合物，其中该漆或塑料或用于产生漆或塑料的反应混合物通过具有浇道和可更换的分型嵌件的浇注系统被送入，
iv)将在iii)中制成的模制件脱模并且或许切断模制件的浇口残根，
v)当嵌件的分型作用因磨损或受损而减弱时，更换分型嵌件。
以下，漆、塑料和用于产生漆或塑料的反应混合物被统称为漆或漆系。
在步骤i)中的基材成型优选借助注射成型技术通过注塑、压注、压制、发泡成型或反应注塑来进行。在步骤iii)中的基材涂覆优选借助反应注射模制 (RIM)方法油漆利用漆(如双组份反应混合物)来进行，该漆例如基于芳香族聚氨酯系、聚尿素系或脂族聚氨酯系。
本发明模具和本发明方法的优点此外在于，具有良好的分型性能的模具嵌件可被应用在就使模制件与模具分离而言关键的部位上。这不仅适用于浇注区域，而且适用于溢流通道、密封边缘或成型模具的造型表面或其部分。而且，该模具嵌件价格低廉，因此在失去分型作用或受损的情况下只需要更换分型嵌件，而不用更换整个模具，或者不必修理整个模具。该模具的可使用时间显著延长。
同样可行的是，同时使用多个模具嵌件。施加分型层可以在模具之外进行。当失去分型作用时，可以将一个新的涂覆嵌件用于已用旧的嵌件。
将嵌件置入模具例如可以借助机械手连同相应的适配系统来实施。适配系统可包括快速联接系统，它例如借助负压或通过电磁体将模具嵌件固定在成型模具中。在更换嵌件时，磁体或负压的作用被解除，可轻松地取出嵌件。
此外，模具可具有测量脱模力的装置。脱模力测量装置与这样一个机构偶联，该机构在一旦确定脱模力增大的情况下启动用于自动将分型嵌件换为一个新的分型嵌件的机械。
具有所需的表面质量和强度的所有材料适合作为分型嵌件材料。钢和相应的合金特别适用。
在一个优选实施方式中，分型嵌件构成注入漆的浇注系统或者浇注系统的与用于漆的型腔相邻的部分。这有以下优点，该区域可以没有外部分型剂，因此在注入漆时没有因漆的流入而带走分型剂而进入基材和漆之间的界层中。在此情况下，对分型嵌件的表面质量和强度的要求较低。
所有材料和涂层适合作为在分型嵌件上分型涂覆材料，该材料和涂层对于所有漆系有充分的分型作用且足够耐用。
尤其是现有技术中已知的永久性分型层可被用于漆系，尤其是PUR系。
此外，可以将半永久性分型漆涂覆到分型嵌件上。例如，含溶剂的反应型硅聚合物系是适用的，它借助喷涂、浸泡或刮涂被施加到分型嵌件上。在失去分型作用后，可以简单地又清洗分型嵌件并再次涂覆。这样的体系此外由曼海姆的Rhein Chemie Rheinau股份有限公司以商品名Renodiv销售。
而且，例如可以施加永久性的铬镍涂层、镀铬层、镍涂层、氟化镍涂层和聚合物涂层。尤其用来改善耐用性的梯度涂层和多层涂层是可行的。此外作为涂覆方法，适合采用化学方法、电镀方法、基于真空的涂覆方法(例如物理蒸气镀覆方法)和等离子体涂覆方法。
也可以采用由具有低表面应力的材料构成的分型嵌件或其表面层。例如可以采用含氟聚合物(如聚四氟乙烯)或者聚烯烃(如聚乙烯、聚丙烯)。
在另一个实施方式中，作为例如在浇注系统、分型边缘中的分型嵌件， 或者作为溢流通道的一部分，放入薄膜或薄片。所加入的材料不需要特殊的分型性能，因为该嵌件紧接在模制件制造之前例如用机械手被置入并随模制件一起脱模。分型嵌件与在那里开辟出的浇口或溢出的漆一起与真正的模制件分开，并且或许可以在相应的处理后被再次使用。
附图说明
将结合附图来详细描述本发明。
图1至图3示出原理性的工艺过程。
具体实施方式
图1示出用于制造基材的注塑模具，它由第一半模(1)和第二半模(2)组成。基材通过浇道(3)被注入基材型腔(4)中。在基材型腔侧旁有分隔模具嵌件(5).
在基材已经达到足够高的强度后，第二半模(2)被第三半模(6)换掉(图2)。第三半模(6)、分型嵌件(5)和已经硬化的基材(7)现在构成用于漆的型腔(8)。外部分型剂或许必须被涂覆到半模(6)的内表面上，但不是被涂覆到分型嵌件上。通过浇注系统(9)，漆被注入型腔以形成涂覆层(8)。
在漆硬化后，图3所示的涂覆构件(模制件)可以脱模。模制件由基材(7)、漆(10)和侧浇口残根(11)构成，该侧浇口残根在脱模后与模制件分离。
Claims (8)
1.一种用于制造由基材和漆制成的多层塑料模制件的模具，包括至少两个半模和其中容纳塑料的型腔及带有浇道的浇注系统，该浇注系统具有
a)可更换的分型嵌件，它没有外部分型剂，或者
b)可更换的分型嵌件，它具有永久或半永久的分型层，或者
c)可更换的分型嵌件，它由永久性分型的材料构成，其中，所述可更换的分型嵌件构成浇注系统的与用于漆的型腔相邻的部分。
2.根据权利要求1所述的模具，其特征是，该分型嵌件涂覆有半永久反应型硅聚合物。
3.根据权利要求1所述的模具，其特征是，该分型嵌件借助气动装置或磁性装置被保持在该模具中。
4.一种制造由基材和漆制成的多层塑料模制件的方法，包括以下步骤：
i)在成型模具的第一型腔中成型基材，
ii)形成第二型腔，其中在i)中制成的基材被置入第二成型模具中，或者该成型模具的一个半模连同在i)中制成的基材被置入第二成型模具中，或者通过模具的部分打开在该基材的上面上形成第二型腔，
iii)在第二型腔中给根据i)制成的基材涂覆漆或塑料或用于产生漆或塑料的反应混合物，其中该漆或塑料或者用于产生漆或塑料的反应混合物通过带有浇道和可更换的分型嵌件的浇注系统被送入，所述可更换的分型嵌件构成浇注系统的与用于漆的型腔相邻的部分，
iv)将在iii)中制成的模制件脱模，并且必要时切断模制件的浇口残根，
v)在该嵌件的分型作用因磨损或受损而减弱时更换该分型嵌件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，根据步骤iii)的涂覆按照反应注射模制(RIM)方法来进行。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征是，根据步骤i)的基材成型通过注塑、压注、压制、发泡成型或反应注塑来实现。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征是，采用辐射硬化、离子硬化或加聚硬化的反应型漆系。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征是，采用聚氨酯类、聚尿素类或者无溶剂脂族聚氨酯类作为反应型漆系。
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