具有降低的塑模停留时间和改善品质的塑模泡沫制品制造技术

提供了通过反应注塑（ＲＩＭ）制造的泡沫模塑制品。所述模塑制品是通过使用发泡剂由聚异氰酸酯组分与异氰酸酯活性组分在塑模中形成的。所述模塑制品优选为在纤维加强料存在下形成的复合材料。泡沫制品的特征在于具有相对短的最低塑模停留时间，因此它的制造可以比先有技术的复合材料更经济。所述泡沫制品另外的特征在于物理缺陷例如裂缝和砂眼减少。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过反应注塑工艺对制备高质量发泡模制品的改进。更具体地说，涉及对循环时间的改进，由此，可由聚异氰酸酯组分与异氰酸酯活性组分的反应，优选在水作为发泡剂的情况下，经济地制造出低密度的反应性加工的模塑制品。
技术介绍
反应注塑工艺(RIM)已经用于在水作为化学发泡剂的情况下，由聚异氰酸酯组合物与有机异氰酸酯活性组合物的反应制造反应性加工的发泡模制品。这些发泡模制品往往与加入的加强料，如加入到化学前体中的短纤维(这种方法被称为加强的反应注塑或R-RIM)，或相对长纤维加强的结构，如预置在模腔内的垫(这种方法被称为低密度结构反应注塑，或LD-S-RIM)一起制造。包含长纤维加强结构，如玻璃纤维垫的成型聚氨酯-脲树脂制品通常是通过众所周知的称之为结构反应注塑(S-RIM)的方法制造的。这些结构复合制品一般要进行发泡以便降低部件重量，有助于填模和使部件成本降到最低。发泡S-RIM复合材料往往被称为低密度S-RIM(或LD-S-RIM)。聚氨酯-脲S-RIM复合模塑制品是通过使聚异氰酸酯液流与至少一种其他的包含含活泼氢液体和任选催化剂、填料、脱模剂等的物流撞击混合，然后把这一反应性混合物转移到加热的金属模中而制备的。在撞击混合所述各液体组分之前，把玻璃垫或另一种结构加强纤维的垫置于塑模中。反应性混合物穿过纤维性加强垫并固化形成成型的加强复合模制品。当活性液态化学前体(组分)中的一种包含发泡剂时，就得到发泡的S-RIM部件(LD-S-RIM制品)。水是聚氨酯-脲LD-S-RIM模制工艺中最通常使用的发泡剂，但是也可以使用其他的发泡剂。水一般加入到液态异氰酸酯活性组分中。当混合活性组分时，由于聚异氰酸酯与水之间的反应形成二氧化碳，所以产生发泡现象。异氰酸酯与水的反应也会形成脲键。这些脲键有助于分子量的增长和聚合物最终的固化。尿烷键是由聚异氰酸酯与异氰酸酯活性组分中存在的有机多元醇之间的反应形成的。用于制造聚氨酯-脲S-RIM(和LD-S-RIM)复合部件的活性化学制剂一般由两种组分组成聚异氰酸酯组分(或A-组分)和单一的异氰酸酯活性组分(或B-组分)。最通常的情况下，B-组分包含有机多元醇与作为发泡剂的水的混合物。水一般是唯一的发泡剂。B-组分一般也包含任选的添加剂，如催化剂及其他任选的成分。催化剂虽然是任选的，但一般均用于这些制剂以获得经济上可接受的固化速率。S-RIM和LD-S-RIM工艺通常用于制造成型的复合汽车制品，如内部装饰板部件，门心板，行李架，扬声器箱，座位板等等。用于S-RIM工艺的聚合物体系化学方面的发展已经导致产生了这样的尿烷和尿烷-脲聚合物体系，从将反应性液体组分混合物向塑模中注入完成时开始计，它们在约65-105秒内充分固化脱模。S-RIM工艺设备也已经进行了改进，这样打开和封闭塑模机械也仅仅需要约10-70秒。异氰酸酯基聚合物是优良的粘合剂，它坚韧地粘着到如装饰面，例如乙烯树脂或布的表面上以及加强纤维上。这有助于在制造很复杂的复合制品时通过S-RIM(包括LD-S-RIM)工艺来固定部件。S-RIM模制品与塑模表面之间不希望的粘着所带来的问题可能会导致难以从塑模上脱除模制部件或在脱模过程中部件发生损坏，脱模技术的发展已经解决了这些问题。外施脱模剂是通过把脱模制直接施加到塑模表面，通常是通过喷雾或擦拭来使用的。新近已经开发出了内含脱模剂工艺，它大大地增加了可从单一应用外施脱模涂层而模塑的连续部件数。内含脱模剂是结合到S-RIM制品的一种或多种化学前体组分，通常是B-组分中的化学添加剂组件。对于特别有效的一类内含脱模剂的描述及其在S-RIM工艺中的应用参见，例如US 5,576,409和5,670,553。现有工艺水平的内含和外施脱模剂工艺的组合已经大大地降低了大规模的S-RIM生产操作中每件模制品的循环时间。这些工艺已经使得可以连续模塑数百个部件而不必清洁塑模和再施加外施脱模剂涂层。这已经相当大地提高了S-RIM工艺的生产能力。尽管对于S-RIM工艺的生产经济学已经有了许多最新的改进，但是在降低每件模制品的循环时间方面仍存在强烈的需求。这一需求在LD-S-RIM领域中最强烈，其中发泡对每个部件最低的塑模停留时间产生着严重的实际限制。S-RIM复合材料的发泡对于汽车应用中重量减轻和成本最低化是十分重要的。在典型的水发泡(water blown)聚氨酯-脲LD-S-RIM工艺中，发泡反应会产生具有蜂窝状结构的模塑复合件。发泡工艺现在决定着这些部件的最低塑模停留时间。甚至当模制品已经固化到其足以脱模而不产生损坏的程度时，聚合物中的气体释放依然可能使部件在塑模已经打开后和甚至部件已经完全从塑模中脱除后发生膨胀和/或开裂。膨胀和/或开裂使部件不适于使用。这种工艺，通称“后发泡”，可能会导致形成奇形怪状的内裂缝和/或部件膨胀。这样的问题在厚部件、或部件的厚层段最严重。不管发泡模制品是否包含加强料，均可能发生后发泡。发生后发泡的原因现在还不完全了解。但是已经有人这样推断，即后发泡可能是由异氰酸酯和水之间的反应甚至在部件已经显示出足够的“原始强度”后继续进行所引起的。另一种可能是一些发泡气体(CO2)没有引起封闭单元室的形成，相反却溶解在聚合物相中。依据这种推测，当塑模压力消除时，来自溶液中的溶解气体会导致形成裂缝和砂眼，除非聚合物已经达到了非常高的固化程度。还有另一种学说建议到后发泡现象是由于模制品中存在大量的闭室，以及由反应余热产生的热气造成的。总而言之，后发泡的真实起因可能是这些因素，或别的因素的组合。重要的是后发泡现象给部件在可以安全取出(不发生后发泡损坏)之前必须留在塑模中的最低时间设置了一个实际低限。这一实际低限随部件的尺寸和几何形状而变化，但是一般是约105秒，从完成反应液体组分混合物注入到模塑中的时间起计算。在多部件生产过程中，当塑模停留时间降低到约105秒以下时，报废部件(即，由于后发泡而导致的带有缺陷的部件)的百分比急剧上升。当塑模停留时间降低到约105秒以下时，使用先有技术的聚氨酯脲LD-S-RIM体系所得到的大部分部件的质量无法接受(报废)。当塑模停留时间进一步降低到约85秒以下时，基本上所有的模制品都是报废的。虽然废品率和塑模停留时间之间的精确关系随着部件的几何形状不同会有稍微的改变，但它通常适用于几何学复杂的部件，如内门嵌板，在汽车工业中它通常是通过LD-S-RIM工艺大量制造的。由于工艺经济学以及环境方面的原因，很显然废品率高是不合乎需要的。通常在汽车工业大规模的模塑操作中，废品率大于5％就将是无法接受的，不管塑模停留时间怎么短。废品率小于1％通常考虑可以接受。更希望废品率不到0.5％。总的来说，在工业上，一种制剂或工艺如果可以提供降低的塑模停留时间(由此降低每件模制品总的循环时间)和不变或降低的废品率，则将被认为非常合乎需要的。上述模塑后膨胀(后发泡)会导致出现部件质量缺陷，它使得废品率在塑模停留时间降低时迅速上升。这些缺陷包括内裂缝和/或部件表面出现明显的开裂。在厚部件或部件的厚层段，裂缝是特别明显的问题。这种裂缝在部件表面上可能不明显。存在裂缝的指示信号是在塑模打开但还没有拿走时部件中有明显的凸起。这将会导致部件报废。显而易见，表面上直接能看得见的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合用于通过ＲＩＭ工艺制造发泡模制品的反应体系，包含：聚异氰酸酯组合物，包含数均异氰酸酯基官能度为至少１．８的聚异氰酸酯；异氰酸酯活性有机组合物，包含至少一种有机多元醇，该多元醇的伯和／或仲醇基团的数均官能度为至少１．８ ；至少一种发泡剂；至少一种１０个或更多碳原子的脂肪化合物，选自脂肪聚酯，脂肪酸酯和脂肪酰胺；和聚硅氧烷组合物，包含有效量至少一种选自如下的成分：至少一种含６０个以上硅氧烷键的聚二甲硅氧烷聚氧化烯共聚物，和至少一种含６ ０个或更少硅氧烷键的聚二甲硅氧烷聚氧化烯共聚物和至少一种聚二甲硅氧烷流体的组合；其中脂肪化合物包括不含芳族环的惰性脂肪族化合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TA施达克，DW巴雷斯，HR吉利斯，
申请(专利权)人：亨茨曼国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]