Способ изготовления двухслойных пластмассовых изделий

 

С©юз Советских

Социалистических

Республик (>)> бО7538 (6l} Дополнительный к патен еу (22} Заявлено;3004Б8 (21) х2з77о2/2з-о5 (23) (Риоритет — (32) o3 ° 05 ° 67 (5)) М. Кл.

В 29 З 9/00

В 29 9 27/00 (31) 20590/67 т (33) Великобритания

20591/67 (43) Опубликовано 3.50578. Бюллетень № 18

Гаоудеротееннеб кометет

Совете Инннотроа СССР оо лелем нзооретеннй н открмтнй (53) УДК 678 . 027 . 77 (088. 8) (45} Дата опубликования описания 260478 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Давид Файрклоу Оксли и Поль джонсон Гарнер (В елико брита ни я) Иностранная фирма Империал Кемикал Индастриз Лимитед .(Великобритания) (71) Заявитель (54) СПОСОБ, ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ

ПЛЛСТИЛССОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к процессу изготовления литьем под давлением иэделий, имеющих пористую сердцевину и невспененную поверхностную кожицу.

Известен способ изготовления двух; 5 слойных пластмассовых изделий с сердцевиной иэ одного синтетического материала, путем последовательного впрыскивания в полость формы расплавов материалов, необходимых для обраэова- <О ния соответственно оболочки иэделия и его сердцнвины gl) . Недостаток та.кого способа, особенно при изготовлении формованных иэделий большик. размеров, заключается в том, что обра15 зуются углубления и пустоты на кожице поропласта в результате присутствия вспенивающего агента на поверхности .продукта. Кроме того, газы, выделяю- 0 щиеся при разложении вспенивающего агента, затрудняет полный контакт между термопластичным продуктом и поверхностью пресс-формы, что также является причиной дефектов поверхности формованного иэделия.

Целью изобретения является улучшение качества изделий путем уменьшения. возможности образования углублений.з) и пустот на поверхностной кожице иэделия.

Укаэанная цель достигается тем, что в полость формы вначале впрыскивают невспенивающийся термопластичный материал, частично заполняющий полость формы, а затем до отверждения центральной части впрыснутого материала впрыскивают термопластичную вспенивающуюся композицию, содержащую вспенивающий агент, при температуре равной или выше температуры активировання вспенивающего агента. При этом после впрыска вспенивающейся композиции полость формы увеличивают.

В соответствии с изобретением про" цесс изготовления иэделий, имеющих пористую сердцевину и невспененную поверхностную кожицу, состоит и том, что впрыскивают заранее определенное количество невспеннвшейся термопластичной смолы в полость пресс-формы н до отверждения этой невспенивавмаейся.смолы впрыскивают состав термопластичной смолы, содержащий вспенивающнй агент, прн температуре активирования (или выше) всленивающего агента в полости пресс-формы, выдерживая состав в пресс-форме э течение периода, 607538 достаточного для вспениэания состава и отверждения термопластичного продукта.

Стенки пресс-формы при желании можно охлаждать для ускорения отвержде5 ния соприкасающегося с ними термопластичного продукта.

Пресс-формы, применяемые при этом процессе, могут иметь полости постоянного объема или увеличивающиеся в, объеме, чтобы вспенивающийся состав расширялся.

При применении пресс-форм.с постоянным объемом необходимо регулировать впрыскиваемые количества невспениваю- д5 щегося термопластичного продукта и термопластичной смолы, содержащей вспенивающий агент, для достижения определенной степени вспенивания. и получения пенопласта с желательной плот- ) ностью. Количества впрыскиваемых продуктов зависят от размеров гнезда пресс-формы, При применении пресс-формы с расширяющейся полостью допускают предпочти-25 тельно заранее определенную степень расширения оформлякщей полости после впрыскивания вспенивающегося состава, в результате чего этот состав имеет возможность расширяться. Такой регу- З0 лируемый период расширения дает возможность получать однородные пены.

При желании расширение можно замедлить, чтобы часть вспенивающегося термопластичного продукта, смежного с невспед5 нивающимся составом, отвердилась и сделалась частью поверхностной кожицы изделия. Полость пресс-формы увеличивают, быстро снимая давление, сдерживающее противоположные поверхности 41 пресс-формы и предоставляя возможность давлению газа, выделяющегося при активировании вспенивающего агента, открывать пресс-форму, в .результате чего вспенивающийся -состав расширяется и 45 заполняет большую часть формующей по- лости. С другой стороны, давление, сдерживающее противоположные поверхнос-. ти пресс-формы, можно уменьшать медленно и таким образом регулировать: степень расширения пресс-формы. Определенной степени расширения пдлости пресс-формы можно достигнуть также с помощью давления газов, выделяющихся при разложении вспенивающего агента, или с помощью внешних усилий.

При впрыскивании в пресс-форму вначале невспениэающейся термопластичной смолы уменьшается тенденция к образованию пустот или углублений на 60 поверхности иэделий. Кроме того, если вспеиивакщийся и неэспенивающийся продукты получаются из разных:источников, то процесс s соответствии с изобретением имеет дополнительные преимущест- 5 ва. Пигменты, наполнители или другие добавки, улучшающие отделку поверхности иэделия, можно добавлять только; и невспенивающейся смоле. Добавки, улучшаккцие стойкость иэделий к воздействию влаги или света, например стабилизаторы в отношении ультрафиолетовых.лучей, можно добавить только к невспеиивающейся смоле. В результате этого достигается значительная экономия, так как можно применять меньшие количества таких дорогостоящих добавок.

Примерами наполнителей, которые можно применять для улучшения прочности формованных иэделий, является стекловолокно и асбест или стекло и пластин- ки слюды, иногда покрытые смолой для. улучшения адгеэии.-между наполнителем и термопластом. При желании во вспенивающиеся и невспенивающиеся составы можно добавлять разные другие вещества. В невспениэающийся состав можно. включать добавки, которые можно в последующем травить с целью улучшения адгезии их поверхности, например двуокись титана, которую травят хромовой кислотой, Количество невспенивающегося термопласта, которое можно впрыскивать в пресс-форму, зависит от размеров последней и толщины невспенивающейся поверхностной кожицы. В качестве невспенивающейся смолы можно впрыскивать любую термопластичную смолу, например такие полимеры А.-олефинов, как полиэтилен, полипропилен, полибутилен и поли-4-метилпентан-1, а также сополимеры этих олефинби, полимеры и сополимеры хлористого винила, в частности, содержащие пластификатор,-полимеры и сопблимеры стирола, полимеры и сополимеры метилметакрилата и таких линейных эфиров, как полиэтилентерефталат. Выбор смолы зависит от конечного применения изделия, например, если необходимо изготовить прочную панель, например часть кузова автомобиля, то требуется прочная поверхностная кожица и для этой цели пригоден полипропилен. Однако когда требуется эластичное формованное иэделие, например материал для внутренней облицовки автомобиля, то в качестве неэспенивакщейся термопластичной смолы пригоден полимер хлористого винила.

Термопластичная смола, содержащая вспенивающий агент, может отличаться от невспениваккцейся термопластичной смолы или представлять собой одну из указанных выэе смол., пригодных в качестве невспенивающихся термопластичных смол

По одному из вариантов способа можно по крайней мере в части полости пресс-формы поместить оформляющую вставку до впрыскивания термоплас607538 тичного продукта. Этот продукт проч- . но присоединяется к вставке после впрыскивания его в пресс-форму, и таким способом можно изготовить жесткие пористые изделия, имеющие невспе- 5 ненную кожицу. Данный вариант особенно пригоден для изготовления таких эластичных формованных иэделий, как материал для внутренней, отделки автомобилей, обладающий упругостью и кра- 10 сивой поверхностью. В этом случае одну из стенок пресс-формы покрывают подкладкой, которая служит опорой, а другую сторону оставляют свободной,. что обеспечивает красивую поверх- 15 ность изделия. В качестве подкладки можно использовать деревянные листы, например. фанеру, металлические листы или листовой материал из термопласта, который не плавится при температуре формования. При желании в качестве подкладки можно использовать эластичный материал.

Для осуществления процесса в переднюю часть цилиндра литьевой машины по- 25 мещают заранее определеннсйе количество невспенивающегося продукта, а остальную часть цилиндра заполняют вспенивающимся продуктом.. Однако при повторном процессе последующие дозы впрыс-30 ка вводят в цилиндр машины, в котором уже содержится некоторое количество вспенивающегося состава, и таким образом происходйт смешивание двух материалов. Более обычный и предпочтительный способ основан на применении двух цилиндров, нэ которых материал подается через общий литник в прессформу. Работы машины синхронизируется таким образом, что вначале в пресс-4О форму подается требуемое количество невспенивающегося материала и мундштук освобождается и следующая порция невспенивающегося материала поступает в пресс-форму, не смешиваясь со вспе- 45 нивающимся составом. С другой стороны, можно использовать две машины для литья под давлением, каждая из которых впрыскивает материалы через отдельный мундштук в пресс-форму. Периоды ра50 боты машин рассчитаны таким образом, что вначале вводится желательное количество невспенивающегос я материала, а затем — вспенивающегося. Некоторое количество вспенивающегося матер е иала можно вводить до подачи всего количества невспенивающегося материала.

Если необходимо получать иэделие, имеющее пористую сердцевину, окруженную не вспенивающимся материалом, 60 то вспенивающийся материал вводят внутрь загрузки невспенивающегося материала, который находится в прессформе. В результате этого при впрыскивании и расширении вспенивающийся, 55 материал оттесняется к внутренней поверхности пресс-формы как раздуваемый шар. Желательно вспенивающийся и невспенивающийся материалы впрыскивать в пресс-форму с помощью одного мундштука. При применении двух мундштуков точки ввода материалов s прессформу должны быть расположены достаточно близко, одна от другой, чтобы вспенивающийся материал поступал внутрь невспенивающегося.

Еще один способ состоит в использовании машины для литья с одночервячным пластикатором, . совершающим возвратно-поступательное движение, снабженной входньм отверстием в какойнибудь точке по длине червяка илн в стенке цилиндра, через которое порообразующее " вещество можно впрыскивать в термопластичный материал; для удобства можно применять жидкий или газообразный вспенивающий агент.

В таких условиях термопластичный материал вводится в литьевую машину и перемещается вдоль цилиндра с помощью червяка, в результате чего на впрыскивающем конце машины создается пробка из этого материала, а червяк возвращается обратно. После образования пробки достаточного размера в термопластичный материал, находящийся в цилиндре машины, впрыскивается газообразный нли жидкий вспенивающий агент до образования требуемого количества термопластичного материала, содержащего вспенивающий агент позади материала, образовавшего первичную пробку. Затем подачу вспенивающего агента прекращают и в пресс-форму впрыскивают термопластичный материал. Этот процесс можно проводить многократно при постоянной подаче полимера, не содержащего вспеннвающего агента.

СогласнО еще одному способу осуществления .изобретения второе количество йевспенивающегося термопластичного материала можно впрыскивать в прессформу после впрыскивания термопластичной смолы, содержащей вспенивающий агент. Преимущество этого способа заключается в том, что второе количество невспенивающего материала удаляет остатки вспенивающегося материала из мундштука, очищая его для последующего процесса .формования.

Поверхность пресс-формы, применяемой в соответствии с изобретением, может быть узорчатой, что чтобы обеспечить любую желаемую отделку фармоповерхванного иэделия. Например, зе нистой ность может быть гладкой, р в резульматовой или иметь рисунок, тате невспененная кожкц а изделия приобретает желательну ю отделку С

á 07538 ды. Подходящими твердьми вспенивающиЦи, агентами являются вещества, выделяющими азот, например, азо- и гидраэосоединейия, а также вещества, выделяющие двуокись углерода, например карбонаты и бикарбонаты.

Примерами газов, которые можно использовать н качестве вспенивакицих агентов, являются азот и двуокись углерода. В некоторых случаях к вспениваемому материалу необходимо добавлять, вещества, образующие центры кристаллизации, чтобы создать точки образования пузырьков.

Процесс в соответствии с изобретением можно испольэовать для получения разнообразных изделий, имеющих пористую сердцевину и невспененную кожицу.

Можно получать иэделия с жесткой или эластичной кожицей. К иэделиям с жесткой кожицей относятся чемоданы, сиденья стульев, ящики телевизоров и панели, строительные или применяемые в автомобилях или вагонах . К иэделиям с эластичной поверхностной кожицей относятся материалы для внутренней отделки автомобилей, железнодорожных вагонов„ экипажей самолетов, чехлы для сидений и многие другие изделия. Изделия, прикрепленные к опоре, могут иметь ребра и выступы, необходимые для крепления и составляющие одно целое с самим изделием.

Преимущество изобретения заключается в том, что такие относительно толстые части иэделий можно Формировать беэ образования углублений или:пустот на поверхности изделия. Когда такие. детали иэделий Формуют без пористой сердцевины, появляются углубления на поверхности в результате сжатия-относительно большого количества мате риала в этом месте.

Пример 1. Дискообразная пресс-Форма диаметром 18 дюймов была установлена на 18-унциевой машине для литья под давлением, снабженной

350-тонным гидравлическим затвором.

В цилиндр машины поместили пластиФицированный состав на основе поливинилхлорида (мягкость 40 по английскому стандарту) в количестве, достаточном для наполнения 1/3 цилиндра, состав переместили в переднюю часть цилиндра. Остальной объем цилиндра заполнилн составом на основе пластиФицированного поливннилхлорида,,содержащим следующие количества компонентов, вес.ч.:

100

К подходящим жидким вспенивающим агентам относятся такие углеводороды

«ак пентан, а также моногалоидирозан иые и полигалоидированные углеводоро 65 другой стороны, пресс-Форму можно покрыть термостойким материалом, например силиконовым каучуком, с целью соответствующей отделки иэделия.

Вспенивающий агент может быть твер- g дым веществом, разлагающимся при нагревании до образования газа, который способствует образованию пор," жидким, испаряющимся при нагревании или,снижении давления и потому обусловливаю- 10 щим вспенивание; или гаэообразньм.

Иэ жидких вспенивающих агентов предпочтительны органические жидкости, инертные в отношении термопластичных материалов и поглощаемые:последними. Ы

Газы, выделяемые .вспенивающими агентами твердого типа, должны быть инертными в отношении термопластичных материалов. Под температурой активироваиия преобразующего вещества подразу- 20 мевается температура состава термо -. пластичной смолы, содержащего вспенивающий агент, на выходе из мундштука, достаточно высокая, чтобы термоплас-, тичная смола вспенилась внутри пресс 5

Формы. Эта температура зависит от природы вспенивающего агента. Например, если он представляет собой твердое ве-. щество, выделяющее гаэ при нагревании, то температура термопласта на выходе из мундштука должна быть выше темпе- ратуры, при которой выделяется гаэ.

Если вспенивающий агент представляет собой жидкость, испаряющуюся при нагревании, то условия, при которых вы- 5 деляется газ, зависят как от температуры, так и от давления, которому подвергается термопласт. В этом случае температура смолы на выходе нэ мундштука должна быть достаточно высокой, Чтобы При постоянном объеме прессформы газ мог образоваться при давлении, которому подвергается материал в пресс-форме, нли чтобы гаэ мог образоваться, когда давление в пресс45 форме снижается во время увеличения ее объема. Требуемую температуру термопластичной смолы можно создать при нагревании ее во время прохождения через цилиндр,@ ио давление в цилиндре должно быть достаточно большим, чтобы предотвра тить вспенивание, или при поддержании температуры в цилиндре ниже температуры активирования вспенивающего аген- 85 та с учетом динамического нагревания материала во время в1 рыскивания через

Мундштук до температуры, необходимой для активирования вспенивающего агента. Второй способ является предпоч- 60 тительньи.

Поливиинлхлорид

Дииэооктилфталат (пластифика тор)

Эпоксидированное соевое масло — дифенилдецилФосФит (Кикер) 607538

Стеариновая кислота 0,3 j из сополимера пропилена, наполненного

Азодикарбонамидная асбестом, и содержащей 0,35 вес.Ф паста

3 аз одикарбой амида .

Азодикарбонамидную пасту пригото- П р и м в р 3. Пресс-форму диаметвили при смешении в мельнице . 1 вес .ч.5 ром 12,5 и глубиной 2,5 дюйма устаазодикарбонамида с 1 вес.ч. диизооктил- новили на машине для литья под давфталата. лением, описанной в примере 1, в коТемпературу по длине цилиржра посте- торой поместили загрузку сополимера пенно повысили от 160 до 200С непосред пропилена, содержащую красный пигмент

0 ственно перед мундштуком, à s мундэттуке,) в количестве, достаточном для напол-. она была разной 190"C. Всю загрузку кения 1/4 объема цилиндра машины. впрыснули в пресс-форму, которая имела Загрузка переместилась в переднюю формующую полость шириной 1,58 мм, часть цилиндра, остальной объем ции охладили в ней s течение 1 сек. линдра заполнили сополимером пропиЗатем снизили давление, удерживающее ц лена, са1 ержащим 0,35 вес.% азодикарпресс-форму в закрытом состоянии, в бонамида. Температуру по длине цнрезультате форма открылась до образо- линдра постепенно повысили от 160 до вания полости шириной 7,9 мм, и сос- 195 С перед мундштукомр температура тану дали возможность охладиться. За- последнего была равной. 190 С . тем пресс-форму полностью открыли и З) Всю загрузку зпрыснули в прессобразец извлекли из нее. форму, имеющую полость шириной 3,17 ьвю, Изделие Имело поверхностную кожицу и предоставили ей возможность охлатолщиной 0,79 мм и пористую сердцевину днться в течение 1 сек. Давление, толщиной 6,35 мм при плотности удерживающее пресс-форму в закрытом, э

0,4 r/cì . Изделие имело красиный . ; состоянии, снизили, в результате чего внешний вид, и на поверх@ости было ширина полости пресс-4орааа достигла меньше дефектов, чем на поверхности 6,35 мм. После охлаждения пресс-форизделия, полученного при формовании му открыли и образец иэвлехлн иэ нее. загрузки, состоящей только иэ вспени- Полученное формованное изд и зделие

З) имело поверхностную кожицу толщиной

Этот процесс повторили с применением 0,79 мм и пористую сердцевину толщикрасного невспенивающего состава и си- ной 4,26 мм при плотности 0,4 гусм него вспениваихцего состава и получили Это иэделие имело ребро глубиной формонанное иэделие с красной поверх- 25,4 мм и толщиной 1,58 мч, поверхностной кожицей и синей серцевиной с ность без всяких дефектов. Не было резкой линией раздела между ними. углубления на пов

П нме 2 я на поверхности, противор н м e p 2. .Сополимером пропиле- положной месту прикрепления ребра. на, содержащим 15 вес.Ф асбестового волокна, наполнили полонину цилиндра литьевой машины, описаннбй в :примере формула изобретения

1, зта загрузка переместилась н церед40 нюю часть цилиндра. Остальной объем

1. Способ изготовления двухслойных цилиндра заполнили сополимером пропластмассовых иэделий с сердцевиной пилена, содержащим О, 35 нес. В аэодииэ ванененного материала путем послек арбонффяф а(порофор ) Темпера ту а донате ьного в прыски нани Я н полость непосредстненно около мундштука 215 С45 ФоРмы Распланов соответствУющих маи у задней стороны черняка 160ОС териаион с последующим их отнержцением, Всю э агру Эк у в прыс нули э пресс -форму, имеющую полость шириной 2,38 целью улучшения качества изделия, представили ей возможность охладить- . вначале нспрыскивают ненспенивающийся ся н течение 3 сек. давление, удержи- 50 термопластичный материал, частично вающее пресс-Форму в закрытом состоя- эацолнЯкЩий полость формы, а затем иии, снизили, в результате чего пресс- до Эержденкя центральной части форма открылась до образования по- спРыснУтого матеРиала, вспрыскивают лости ириной 6,35 мм. Затем образцу термопластичную вспенивающуюся,комдали возможность охладиться н тече- 86 Ho3HAHlor содержащую нспенивающий агент, ние 3 сек, .полностью эакр и Фо у пРи темпеРатУРе Разной или выше теми иэнлекли иэ нее образец. пературы активирования вспенивакщего агента.

Формоваиное изделие имело по- 2. С пособ по п.1, о т л и ч а юверхяостную кожицу иэ наполненного тем. что посл асбестом сополимера пропнлена то и- 60 то после впрыстолщи« ка вспенивающейся композиции полость ной 0,79 мм и пористую сердцевину формы увеличивают. с плотностью 0,4 r/см . Это изделие Источ имело меньше дефектов поверхности, во внимание сточники информации, принятые внимание при экспертизе: чем изделие, полученное при Формиро- 1, Патент Великобритании М 894106, нании загрузки, состоявшей только б5 кл. 87(2) 1962.