挤压模塑法制造技术

本发明专利技术公开了一种模塑方法，其中塑料挤压柱（２２）被放入具有预定表面轮廓的模腔内。在模腔内部、挤压柱外部形成负压区。给挤压柱外部施加负压，以拉动挤压柱，使其与模腔的整个表面轮廓接触，从而形成模塑制品。本发明专利技术还包括导致挤压柱具有多个层的共挤压步骤，以形成具有多个层的模塑制品。本方法还包括将一个元件由内部插入挤压柱的预定位置的步骤，以至于该元件在模塑过程后停留在模塑制品中的预定位置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对相关申请的交叉引用本专利技术要求2001年4月20日提交的美国临时专利申请60/285,196和2001年8月20日提交的美国临时专利申请60/313,960的权利。
技术介绍
本专利技术涉及挤压模塑
，尤其是用于成型大型制品。已知有多种模塑方法用于成型聚合物材料制品，例如吹塑法。在吹塑法中，将“型坯”(即，挤压塑料管)挤入模具中，高压空气被吹入模具中将塑料挤至模腔的边缘。使用连续的高速、高容量吹塑法制造瓶子是已知的。尽管这种吹塑法非常适用于制造像瓶子这样的小型制品，然而该方法由于其自身的多种限制，因而绝对不适用于制造大型塑料制品如塑料板。当吹塑大型塑料制品例如塑料板时，非常多的区域存在不均匀拉伸，特别是在拐角、边缘和深冲压处，结果导致结构的整体性非常差。而且，为了吹塑大型制品，此方法中的挤压型坯必须具有非常大的直径，这就造成了特定的实质限制。挤压型坯的壁非常厚，不能使用吹塑法合适地吹制，而且塑料的集中重量将会造成松弛和伸长。而且，在最终产品中不一致性的程度较高。经常希望在模塑制品中加入颜料。在标准方法中，必须将颜料或色料加入整个聚合物中。但是，由于颜料介质需要较高质量的塑料材料，或者是天然的或者是高质量回收塑料，因此该方法会导致成本过高。这样，整个制品必须由高成本的材料构成，使用不太昂贵的回收塑料是不可能的。在吹塑小型制品如瓶子时使用多个层是已知的。例如，用于包装食品的塑料瓶可以具有一紫外阻挡层，以用于食品保鲜和增加产品的货架期。还希望给产品加入彩色色料层，以避免上述问题。但是，在生产大多数大型物体时使用多层法是不可行的。已知该多层法可成功地用于制造具有简单形状通常是圆形的大型物体，例如在生产垃圾桶时涂覆一颜料层。但是制造这些物体的该方法在大多数情况下是间歇式的，而非连续的，需要生产人员进行相当多的处理和特殊步骤。在受到限制的情况下使用吹塑法生产大型物体例如塑料板是已知的。但是，该方法也是间歇式的，而非连续的，需要生产人员进行相当多的处理和特殊步骤。而且，该方法还存在很多其他问题。制板法必须是单层法，其中制品只能由单层塑料构成，不允许使用多层法。这样通过控制各种参数，包括强度、重量、颜色和成本，以及防滑有效性、阻火性、阻隔保护、紫外(UV)保护水平以及所用材料的回收比例，来获得益处和灵活性是困难的。而且，由于每个制品都必须单独处理，且生产是间歇式而非连续式的，因此在等待下一个循环的时候，挤压机和挤压头内的聚合物积聚且长时间内温度过高，造成塑料树脂降解。这些板也存在上述问题，在拐角、边缘和深冲压处出现过度伸长，且当挤压型坯向下运动进入模具时，在其自身的重量作用下过度伸长。而且，由于挤出循环非常慢，挤压型坯的冷却不均匀，其底端以非常快的速度逐渐冷却。这就会导致吹制不均匀和表面抛光较差。用传统方法生产的板材往往具有光滑表面，因此必须采用额外步骤才能获得防滑效果。喷洒或涂覆防滑涂层材料如环氧树脂、溶剂或胶水是常见的。而且，诸如砂子或橡胶碎屑的异体材料有时和涂层一起被涂覆，以获得更好的摩擦力。已知在产品表面插入橡胶垫圈或橡胶条料以提供防滑表面。而且，已知可以加工产品表面使其粗糙以提供摩擦力。这些步骤是在产品制成以后进行的，导致额外的生产步骤。它们还会导致其他问题。在涂层方法中，环氧树脂、橡胶、砂子等是与塑料树脂不相容的材料，是不可回收的，这正是所期望的。橡胶垫圈或橡胶条料也存在同样的情况，它们也是非常昂贵且容易脱落的。表面加工方法同样需要大的劳动量，而且对于加工防滑表面不是非常有效的。另外，机器加工的粗糙表面吸收污垢和污染物，无法使人相信能够提供足够的清洁度以获得USDA的批准进行食品应用。在提供阻火塑料板时遇到相似的问题。阻火材料是非常昂贵的，混合树脂的成本比不加阻火添加剂的标准聚合物的成本高出四倍。含有阻火添加剂的树脂非常重，这使得由于存在造成伤害的潜在性而使其不希望和不适合用于运输和处理。而且，制得的含添加剂的产品非常脆，非常容易断裂和产生裂纹，导致强度变差且使用寿命变短。由于所需添加剂的质量较高，因而塑料制品不适于回收，进一步限制了广泛使用的初衷。在生产板材和其他大型模塑制品时，其他问题也是很重要的。一方面，提供尽可能高的机械强度是重要的。另一方面，希望提供抗冲击性。这经常是通过制造结构泡沫的塑料制品来实现的。但是，在结构泡沫方法中，要对整个产品进行发泡，发泡需要牺牲一定量的刚性和机械强度。在其他应用中，内部成分和外部环境之间的阻挡物常常是特定类型的产品的关键特征。一个明显的例子是汽车里使用的油箱。几乎在所有情况下阻挡材料都是非常昂贵的。而且，根据所用阻挡材料的类型，它们存在太重或者太刚硬的问题。在某些市场上销售的产品需要具有抗静电特性。有些常见工业要求抗静电特性，例如在化学工业中静电会引起火花，从而造成火灾；在电子工业中静电会干扰或损坏传感电子元件。抗静电添加剂同样是很贵的，并对物理性能造成不利影响。在典型的挤压聚合物模塑方法中(包括吹塑法和其他使用空心材料的轮廓挤压法)，进行将材料和/或纤维填充到柱体内部的步骤以提高物理性能是困难的，所述物理性能包括更高的强度、更好的抗冲击性、更好的弯曲性能和更高的拉伸强度。这种填充材料和/或纤维的困难限制了所能够生产的聚合物制品的类型，还限制了作为代替已有功效的更优选择所做的对于聚合物产品的创新和设计，包括制造聚合物结构柱或其他类型的聚合物支持结构。填充泡沫材料能够提供具有更好的抗冲击性、高的绝缘值、高的拉伸和弯曲强度的聚合物制品。但是，在典型的模塑方法中，将材料包括泡沫材料填充到模塑产品的内部空腔中是一种非常麻烦、成本高且慢速的方法，使最终产品具有不太理想的质量。通常填充材料的常用方法是旋转模塑和/或氨基甲酸酯配合料混合和填充，这是一个非常昂贵和慢速的方法。在使用典型的模塑方法时，已知当纤维(天然的或合成的)如玻璃纤维或大麻被混入聚合物中并送入模塑机械系统时(例如但并不限于挤压机、储料器、注射口等)，纤维具有沿相同方向排列的自然倾向。纤维排列的倾向造成了不希望的结果，包括纤维包埋聚合物的最大强度、拉伸和弯曲性能降低，以及表面裂纹增多和脆性增大。在典型的模塑方法中，希望能够将彩色或透明条带加入或嵌入模塑聚合物制品中用于识别或美学目的。但是，使用上述典型的挤压模塑工艺生产的产品无法获得这种分段体系。
技术实现思路
本专利技术的模塑方法能够克服以前方法和产品中存在的困难和缺陷，在本专利技术的模塑方法中，将塑料挤压柱放入具有预定表面轮廓的模腔中。在模腔内部、挤压柱外部形成负压区。负压施加于挤压柱的外部，从而拉动挤压柱，使之与模腔的整个表面轮廓接触，以生产模塑制品。本专利技术还包括共挤压(co-extruding)多种塑料的步骤，得到具有多个层的挤压柱，以生产具有多个层的模塑制品。本专利技术方法还包括向挤压柱内部的预定位置插入元件的步骤，以致该元件在模塑过程结束后停留在预定位置。应当意识到，本专利技术可以具有其他不同的实施方式，在不偏离本专利技术的情况下，其一些细节可以在各个方面发生变化。因此，附图和描述应被认为是阐述性而非限制性的。附图说明图1A、1B和1C分别表示能够用于本专利技术方法和使用该方法制造制品的本专利技术的示范性挤压机和示范性挤压头的侧视图和横截面图。图2是采用本专利技术方法生产的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模塑方法，其包括以下步骤：将挤压聚合物柱放入具有预定表面轮廓的模腔中；在模腔内部、挤压柱外部形成负压区；给挤压柱外部施加负压，拉动挤压柱，使其外部与模腔的整个表面轮廓接触，以形成模塑制品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德A魏兰，辛李吉姆，罗杰王，
申请(专利权)人：ISPA股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]