CN1400937A - 用于反应注射成型及反应注射成型方法的模具 - Google Patents

Abstract

本发明包括一种可以用于制造聚氨酯基物件的模具，该模具包括一种表面经过涂布以便与聚氨酯物料接触的金属，其中该涂层是一种钴或镍的连续基体，并在该基体中分散有氟化聚烯烃聚合物不连续基体。在另一方面，该发明是一种由聚氨酯物料注射成型为零件的方法，该方法包括将聚氨酯基物料注入如上所述的模具中，将注射物料置于一定的条件下，从而制得固体物件，并将成型物件从模具中移出。在另一个方面，该发明是一种由注射成型制造的包括聚氨酯物料的物件，其含有大约以重量计0.5％或更少的内施脱模剂，并且该零件不需要在其上涂敷密封物，就可以在工业涂布加工过程中进行涂布。

Description

用于反应注射成型及反应注射成型方法的模具

本专利申请涉及一种新的用于制备注射成型聚氨酯产品的模具。本专利还涉及一种新的制备注射成型零件的方法以及使用这种方法制备的新产品。

使用注射成型制备的物件是应用聚氨酯化学制备的物件中数量最多的。通常在注射成型中，用来制造物件的组分被注射入一个模具中，并被施以可使注射物料固化的条件。其后物件被移出模具。聚氨酯类具有极好的黏附性。这在将聚氨酯物料自模具中移出时非常不利。为了提高物件自模具中的移出性，通常的做法是在反应物注射入模具前在模具上喷涂外施脱模剂。外施脱模剂的使用使制备过程增加了一个额外的步骤，并明显降低了任何成型机的生产能力。也可选择将一种内施脱模剂，例如硬脂酸锌加入到生产物件的物料中。内施脱模剂的使用可以降低模具需要喷涂外施脱模剂的时间。

对于那些在工业喷涂过程中需喷涂的零件，如在汽车应用方面使用的车身板，内施脱模剂干扰了对这些零件进行工业喷涂。为了防止内施脱模剂干扰零件喷涂，公认的作法是在零件从模具中移出并冷却、清洗后密封。这些零件或物件通常用一种单组分型三聚氰胺基聚氨酯材料密封。该密封物的使用是非常昂贵的，高达零件成本的30％。

对于在传统工业喷涂过程中将要被喷涂的零件来说，取消其密封步骤是有必要的。

所需的是这样的一种模具：它可以用来制造聚氨酯物料的注射成型零件，其中这些零件在接受工业喷涂过程前不需要使用密封物。进一步需要的是一种使用聚氨酯基起始物料制造这些零件或物件的方法。进一步需要的是在工业喷涂过程前不需要使用密封物的聚氨酯注射成型零件。

一方面，本发明包括一种可用于制备以聚氨酯为原料的物件的模具，其中，所述模具包括一种为制备具有所需形状的物件而制成所需形状的金属，该模具表面有一层涂层，与制造物件的聚氨酯物料相接触，其中，该涂层为钴或镍的连续基体，在该连续基体中分散着氟化聚烯烃聚合物。

另一方面，本发明是一种由聚氨酯物料注射成型零件的方法，该方法包括将一种双组分型聚氨酯组合物或一种热塑性聚氨酯聚合物注射入如上所述的模具中，将注射物料暴露在一定条件下使之形成固化物件并将成型物件移出模具。

在另一具体实施中，本发明是一种物件，其包括注射成型制备的聚氨酯物料，含有以重量计为5％或更少的内施脱模剂，并且无需使用喷涂在物件上的密封物即可以进行工业喷涂。

本发明中的模具和方法允许在无需在物件外表面使用密封物的情况下制造可在工业过程中被喷涂的一种聚氨酯物件。进一步的说，该模具和方法无需喷涂外施脱模剂即可以制造超过200个物件。进一步的说，该涂层模具的使用可获得较快的原料注射时间，并且与未涂层模具相比，它可以使用含有更少量内施脱模剂的物料。

本发明中的模具包括一个具有通常用于注射成型的任意所需形状的金属模具。该金属可以是任何通常用于注射成型的金属，例如钢或铝。该模具与将被成型物料接触的内表面有涂层。该涂层包括含有钴或镍的金属连续基体，优选为镍，有一种氟化聚烯烃聚合物分散在该连续基体中，优选为聚四氟乙烯。所含金属的量应足以使其成为连续基体。所含氟化聚烯烃聚合物的量应足以改善涂层的润湿性和润滑性。涂层中的氟化聚烯烃量优选为涂层重量的大约10％或更多，更优选为涂层重量的大约20％或更多，最优选为涂层重量的大约23％或更多。氟化聚烯烃量优选为涂层重量的大约50％或更少，更优选为涂层重量的大约30％或更少，最优选为在内表面上与注射物料接触的量为涂层重量的大约25％或更少。

涂层中金属的量以重量计大约为50％或更多，优选以重量计为70％或更多，最优选以重量计为75％或更多。涂层中金属的量优选以重量计为大约70％或更少，更优选以重量计为80％或更少，最优选以重量计为77％或更少。

模具上的涂层优选为0.0006英寸(0.01524mm)或更厚，更优选为大约0.0015英寸(0.0381mm)或更厚。优选涂层厚度为大约0.003英寸(0.0762mm)或更薄，更优选为大约0.002英寸(0.0508mm)或更薄。通常，模具通过电喷涂法进行喷涂。这些方法在本领域是公知的，通常包括将将模具放入含有金属和氟化聚烯烃的电镀槽中，并在一定条件下在零件或模具上施加电流，以使所需厚度的金属和氟化聚烯烃涂层涂布在模具的内表面。

用于喷涂模具的涂料是可以通过商业途径获得的。一种此类涂料可以使用Roehlen Industries NA of Youngstown，Ohio的商标为TRIBOCOAT的产品，也可以使用Nimet Industries，South Bend，Indian的商标为NiCoTcF Coatings的产品。另外一种可用的涂料可以从MelcoEngraving获得。铝模具涂料可以使用来自Nimet Industries，Inc.，South Bend，Indian的商标为NiCoTcf Coatings的涂料。另外一种涂料是Hall Technologies提供的在75％镍中含有25％聚四氟乙烯的混合物。

制造本发明的物件通常是将原料注射入模具中，并将其暴露在一定条件下以制得固化物件。该方法不需要在每一零件制造前用外施脱模剂涂布模具。零件可以轻易地从模具中移出，聚氨酯零件与模具表面不粘连。在一个实施方案中，该方法可用于注射成型。在注射成型中，热塑性聚氨酯预聚物被加热到熔点以上并被注入到模具中。该物料被冷却到熔点以下温度以固化该热塑性聚氨酯。随后，所需形状的固化零件被移出模具。可用于本方法的热塑性聚氨酯对于本技术领域中的普通技术人员来说是公知的，并在美国专利5627254中予以公开。

在另一方法中，通过反应注射成型来制造零件。在反应注射成型中，一种异氰酸酯封端预聚物或一种异氰酸酯被注入模具中，同时一种含与异氰酸酯具有反应活性的基团的物料被注入该模具中。反应注射成型的方法在美国专利4218543和5106874中有所描述，这里是将其作为参考并入。进一步而言，一种用于异氰酸酯与异氰酸酯活性化合物进行反应的催化剂可被包括在注入模具的物料中。通常，可用于制造反应注射成型聚氨酯零件的异氰酸酯是公知的，并在美国专利5852137第2栏第40行至第3栏第43行，美国专利5106874第6栏第52行至第7栏第8行中有所描述，这里是将其作为参考并入。通常可以用于制备反应注射成型物件的多元醇或异氰酸酯活性物料，例如多元醇，对于本技术领域的技术人员来说是公知的，并在美国专利5852137第3栏第46行到第4栏第64行中有所描述。可用于异氰酸酯封端预聚物与多元醇反应的催化剂对于本技术领域的技术人员来说是公知的，在美国专利5852137第7栏第56行到第8栏第24行及美国专利4218542第10栏第26行到第11栏第30行中有所描述。所述锡催化剂优选适用于本方法。

用于反应注塑(RIM)法的反应物也可以包括在本领域中公知的增链剂。此类增链剂在美国专利5106874第9栏第13行到第9栏第50行中有所描述。

通常模具要在原料注射前预热。优选为将模具预热到65℃至85℃。注入原料的环境温度大概在23℃至70℃之间，优选高达大约60℃。

通常物料在模具中有一段20至30秒的滞留时间。此类物件实际上通常为弹性体。这些物件可以轻易地从模具中移出。

在另一实施方案中，可以制造泡沫聚氨酯产品。将异氰酸酯预聚物或聚异氰酸酯，与聚氨酯或异氰酸酯成分反应的物料和催化剂，与一种发泡剂一起注入模具中。发泡剂的使用在聚氨酯基体中形成泡孔，并因此形成泡沫体。在本方法中可用的发泡剂对于本技术领域的技术人员来说是公知的，而且在美国专利4218543第11栏第30行到第11栏第54行有所描述。

在另一实施方案中，注射入模具的物料可以含有一种交联剂，以改进泡沫体的结构。本领域中通常所知的交联剂都可在本方法中使用。这类交联剂在美国专利5106874，第9栏第51行至第9栏第66行中有所揭示。根据本发明制备的物件包括聚氨酯高弹体和泡沫体。这类泡沫体通常含有一定量的内施脱模剂，如硬脂酸锌，占整个物件重量的0.5％或更小，优选为占整个物件重量的0.2％或更小。在一些实施方案中，可能需要在本发明的物件起始制备之前在模具上喷涂外施脱模剂。使用本发明中的涂层模具可以在模具表面使用外施脱模剂的间隔中制备出超过200个的物件。

本发明中的许多物件都用于需要涂层的物件制备中。在一个实施例中，本发明的一个物件是汽车或卡车的车身板。这类车身板必须上底漆，用底漆涂层并用清漆涂层。这要求使物件通过一个烘箱以固化各种涂层。本发明的模具可以在不进一步在物件上采用密封剂的情况下制造可通过上述方法涂层的物件。

本发明的模具更进一步的优点在于，这些模具需要的清洗频率较低，因此提高了模具的生产率。

以下实施例是用来阐释本发明的，其目的不是限制所附权利要求的范围。除非另行说明，所有的份数和百分比都是以重量计算的。

实施例

将一个铭牌模型插入物抛光并用一种镍(75％)聚四氟乙烯(25％)涂料组合物处理。该铭牌模型插入物被置入一个反应注射成型铸模机中。将该模具洗净并喷涂上Chemtrend生产的Chemtrend RCTW 2006脱模剂，用干酪布磨光，再用脱模剂喷涂。在一组试验中，使用的是未涂层的铭牌模型插入物。在另一组中，使用的是如上述方法进行涂层后的铭牌模型插入物。使用The Dow Chemical Company生产的SPECTRIMTM BP80双组分型聚异氰酸酯多元醇配方对铭牌进行模制。在铭牌开始粘住之前，使用未涂层的模型插入物模制出九个铭牌。在铭牌开始粘住之前，使用已涂层的铭牌模型插入物模制出二十个铭牌。

将已涂层的铭牌模型插入物安装在一台Cincinnati Milacron HT增强反应注塑加工机上。使用该模具已经制造出超过1000个的铭牌。尚未发现涂层的质量有显著的降低。进一步说，从涂层模具的表面脱除氨基甲酸乙酯堆积是很容易的。

Claims (9)

1.一种制造注射成型聚氨酯零件的模具，其包含一个封闭的金属部件，该部件的形状可以制备具有所需形状的零件，其中，该模具的内部表面涂布有一种含镍或钴的连续基体的涂层，其中分散着氟化聚烯烃的不连续基体。

2.如权利要求1所述的模具，其中所述涂层中氟化聚烯烃的含量为涂层重量的10％至50％。

3.如权利要求2所述的模具，其中所述氟化聚烯烃的含量以涂层重量计为20％至30％。

4.如权利要求2所述的模具，其中所述模具内表面的涂层厚度为0.0006英寸(0.01524mm)至0.003英寸(0.0762mm)。

5.如权利要求4所述的模具，其中所述模具内表面的涂层厚度为0.0015英寸(0.0381mm)至0.002英寸(0.0508mm)。

6.如权利要求5所述的模具，其中所述金属是镍。

7.如权利要求6所述的模具，其中所述氟化聚烯烃是聚四氟乙烯。

8.一种制造聚氨酯物件的方法，其包括向如权利要求1至7所述的任一模具中注射入：(a)一种热塑性聚氨酯，(b)(i)一种聚异氰酸酯或异氰酸酯预聚物，和(ii)一种物料，其含有平均多于一个与异氰酸酯具有反应活性的基团；(c)将注射入模具的物料置于一定的条件下，从而制得实体；(d)将成型物件从模具中移出。

9.一种包括按照权利要求8所述方法制造的、具有所需形状的聚氨酯的注射成型聚氨酯零件，其中该聚氨酯零件含有以重量计为0.5％或更少的内施脱模剂，这些零件不需在其进入涂布过程之前使用密封物涂层，即可以在工业涂布加工过程中进行涂布。