專利名稱：含填料模塑部件的制備方法及實施該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從自由流動的反應(yīng)混合物制備含填料模塑部件或制品的方法及設(shè)備。在本發(fā)明的方法中，至少兩種自由流動的化學(xué)反應(yīng)組分通過混合而發(fā)生反應(yīng)，其中至少一種組分含有填料。該自由流動的反應(yīng)混合物被導(dǎo)入一個模具中，在那里完成反應(yīng)。然后將模塑制品或部件從模具中脫出。
背景技術(shù)：
一般情況下，通過多醇和異氰酸酯混合、反應(yīng)而制備含填料模塑聚氨酯部件是公知的，其中多醇和異氰酸酯中至少其中之一含有填料，將得到的反應(yīng)混合物導(dǎo)入一個模具中，使之固化，隨后將其從模具中脫出。
用于該方法的化學(xué)反應(yīng)組分的例子包括異氰酸酯和多醇。優(yōu)選的填料包括纖維如玻璃纖維、碳纖維和天然纖維，例如黃麻和大麻纖維。但是也可以用顆粒狀或粉末狀物質(zhì)，如回收的產(chǎn)品，三聚氰胺和白堊。
目前，這類模塑部件通常在相對較大的裝置上制造。在每一種情況下，如在一個所謂的“多點(diǎn)”計量系統(tǒng)中，管線從帶有攪拌器的貯罐經(jīng)由計量裝置通到混合裝置，后者連接到一個模具中。一個或兩個這樣的模具可以排列在一個固定的模具支架上。
經(jīng)常需要在相同的裝置上制造相同或不同形狀但具有不同填料含量的模塑部件或制品。為此需要在一個貯罐中制備具有相應(yīng)量的一種反應(yīng)組分和填料的批料。
那么，從模塑部件的一個系列轉(zhuǎn)換到具有不同填料含量的另一系列需要制備一批新的反應(yīng)組分并需清洗裝置以除去先前的含填料反應(yīng)組分。這意味著由于轉(zhuǎn)換需要時間而會造成生產(chǎn)時間的損失以及物料的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供轉(zhuǎn)換的能力，即在含填料模塑部件制備過程中更迅速地，而且有可能的話，在沒有物料損失的情況下轉(zhuǎn)換到具有不同填料含量的反應(yīng)混合物的能力。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的該目的以及其他目的通過將至少一種反應(yīng)組分分成至少兩部分，且在這些部分的至少一部分中加入填料而得以實現(xiàn)。調(diào)節(jié)反應(yīng)組分部分間的混合比例也調(diào)節(jié)了成品模塑部件的填料含量。
在本發(fā)明的方法中，至少反應(yīng)組分之一被分成兩部分。其中之一包括填料，另一部分不包括填料。調(diào)節(jié)這些部分的混合比可以在不明顯干擾制備過程的情況下改變成品模塑部件的填料含量。
因此，在保持多醇-聚異氰酸酯組成比例的同時，通過改變不含填料部分喂入到含填料部分的比例，或選擇性地通過改變第一含填料部分喂入到第二含填料部分的比例，經(jīng)簡單的切換即可不同程度地將反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)換為具有不同填料含量的反應(yīng)混合物。
在本發(fā)明的方法中，化學(xué)組成，即一種反應(yīng)組分對另一種反應(yīng)組分的用量比例，在填料含量變化的過程中保持恒定。如果僅使用一種含填料組分部分，這應(yīng)該相當(dāng)于至少成品模塑部件中所期望的最大的填料含量，以使所有填料含量可以調(diào)節(jié)到可能的最大含量。如果多種組分部分加入了填料，則填料的加入必須是不相同的。為使模塑部件中所需的填料含量可以調(diào)節(jié)，一部分的填料含量應(yīng)該高，而另一部分的填料含量應(yīng)該低。
在本發(fā)明方法的一個實施方案中，為進(jìn)行加工或被加工，使用了至少兩部分加入了不同量填料的相同類型反應(yīng)組分。
為進(jìn)行加工或處理，也可以使用兩種反應(yīng)組分中每一種反應(yīng)組分的不含填料部分和含填料部分。
勿需指明，至少一種反應(yīng)組分也可以被分成兩個部分以上，至少兩部分加入了填料。但原則上這是不必要的，因為這需要太多的設(shè)備。
優(yōu)選纖維用作填料。適合的纖維材料的例子包括礦物纖維如玻璃纖維；合成纖維如聚酰胺纖維；以及天然纖維如黃麻或大麻纖維。
適合的纖維也包括呈顆粒狀的通用纖維，如回收產(chǎn)品，或粉末狀通用纖維，如三聚氰胺或白堊。
根據(jù)本發(fā)明，用于從自由流動的反應(yīng)混合物制備含填料模塑部件的設(shè)備是基于用于自由流動的化學(xué)反應(yīng)組分的至少兩個貯罐，至少其中之一加入了填料。貯罐一般通過計量裝置連接到至少一個混合裝置上，該混合裝置通向一個模具。
提供至少兩個貯罐用于至少一個反應(yīng)組分。至少該反應(yīng)組分的兩部分之一加入了填料。在這兩個貯罐和混合裝置之間安裝有可調(diào)節(jié)的計量裝置。
圖1和2示出本發(fā)明適用于制備來自于異氰酸酯和多醇反應(yīng)組分的聚氨酯含填料模塑部件的設(shè)備簡圖。圖1表示合適裝置的第一個實施方案，圖2表示該裝置的第二個實施方案，圖3表示混合裝置及用于選擇性地加入填料的反應(yīng)組分的進(jìn)料管線俯視圖。
在圖1中，管線4來自于裝有攪拌器1的貯罐2，用于將不含填料的異氰酸酯引入活塞式計量裝置3中，其末端為混合裝置5。管線8來自于裝有攪拌器6的貯罐7，用于將加入了高含量填料的多醇通過活塞式計量裝置9引入混合裝置5。管線12來自于裝有攪拌器10的貯罐11，用于將加入了低含量填料的多醇通過活塞式計量裝置13引入混合裝置5。混合裝置5的末端為模具14，其中模塑部件15已被標(biāo)出。對上述裝置不進(jìn)行任何基本的改變，即可選擇性地在貯罐11中裝入純的多醇，而且在裝于貯罐7的多醇中加入填料，其量至少為所制備的模塑部件15所期望的最大量。
在圖2中，管線24來自于裝有攪拌器21的貯罐22，用于將不含填料的異氰酸酯通過活塞式計量裝置23引入位于其末端的混合裝置25。管線28來自于裝有攪拌器26的貯罐27，用于將加入了低含量填料的異氰酸酯通過活塞式計量裝置29引入混合裝置25。管線32來自于裝有攪拌器30的貯罐31，用于將不含填料的多醇通過活塞式計量裝置33引入混合裝置25。最后，管線36來自于裝有攪拌器34的貯罐35，用于將加入了高含量填料的多醇通過活塞式計量裝置37引入混合裝置25。混合裝置25的末端為模具38，其中模塑部件39已被標(biāo)出。同樣，在此實施方案中，對所述裝置的結(jié)構(gòu)不進(jìn)行任何基本的改變，即可對貯罐22、27、31和34進(jìn)行不同的方式裝填，其依賴于所要實施的方法。
在圖3中，用于由多醇組成的反應(yīng)組分中含填料部分的兩條進(jìn)料管線41、42通向混合裝置43。進(jìn)料管線41、42從支管線44進(jìn)料，且其末端精確位于與混合裝置43徑向相對的位置。在這些管線的90°方向上，用于不含填料多醇的進(jìn)料管線45和用于不含填料異氰酸酯的進(jìn)料管線46的末端彼此相對。無需說明，根據(jù)所選擇的操作方式，混合裝置43可以通過管線41，42，45，46以不同的方式進(jìn)行加料。為了表明僅有的一個變量，例如，只有相同反應(yīng)組分的兩個含填料部分可以通過進(jìn)料管線41和42彼此相對地引入，而另兩條進(jìn)料管線45和46則用于另一種不含填料的反應(yīng)組分進(jìn)料。為了獲得特別好的混合效果，相對進(jìn)料管線的流量能量具有相同的數(shù)量級是有益的。
在模塑部件的制造過程中，在混合裝置中任何一個時間制備的異氰酸酯-多醇-填料混合物必須與所要求的比例相對應(yīng)。即，不僅模具中每一組分的用量比例必須絕對正確，而且每一體積流量與另外的體積流量在任何一個時間也必須相適應(yīng)。
下面的操作方式可以用本發(fā)明的設(shè)備實施。


圖1示出適用于實施本發(fā)明方法的設(shè)備，其中只有一個化學(xué)反應(yīng)組分分成兩部分，一部分含有填料，而另一部分不含填料。
圖2示出適用于實施本發(fā)明方法的設(shè)備，其中兩種化學(xué)反應(yīng)組分均被分成兩部分，每一組分的一部分含有填料，而另一部分不含填料。
圖3為圖2所示設(shè)備中流入到混合裝置中的物流圖。
具體實施例方式
實施例實施例1圖1所示設(shè)備用于制造包含纖維形式玻璃填料的聚氨酯模塑部件。反應(yīng)組分為異氰酸酯，多醇和玻璃?？傮w積為3000cm3。成品模塑部件中玻璃含量為14wt.％。兩種反應(yīng)組分以質(zhì)量比100∶170.9加料。多醇組分被分成不含填料部分和含填料部分。在含填料反應(yīng)組分中，多醇對玻璃的質(zhì)量比例為100∶80。反應(yīng)組分的密度對多醇來說為1.02kg/l，對異氰酸酯來說為1.12kg/l，對玻璃來說為2.56kg/l。從此可計算出含填料多醇的密度為1.392kg/l。如果選擇計量或裝填時間為0.8秒，則可得到下面的體積流量異氰酸酯 2136.5cm3/sec含填料多醇997.8cm3/sec不含填料多醇615.7cm3/sec然后，在保持相同的模塑部件體積的同時，轉(zhuǎn)換為制造模塑部件中玻璃纖維含量增加到22wt.％的模塑部件。這里，反應(yīng)組分也必須以質(zhì)量比100∶170.9喂入。含填料組分中多醇與玻璃的質(zhì)量比同樣保持恒定值100∶80。依據(jù)相同的計量或裝填時間0.8秒和成品模塑部件中玻璃含量22wt.％，可計算出下面的體積流量異氰酸酯 2040.3cm3/sec含填料多醇1651.0cm3/sec不含填料多醇58.7cm3/sec實施例2圖1所示設(shè)備用于制造包含纖維形式玻璃填料的聚氨酯模塑部件。反應(yīng)組分為異氰酸酯、多醇和玻璃。總體積為3000cm3。成品模塑部件中玻璃含量為14wt.％。兩種反應(yīng)組分以質(zhì)量比100∶170.9加料。多醇組分被分成填料含量少的部分和填料含量多的部分，其中前者多醇與玻璃的質(zhì)量比為100∶40，后者多醇與玻璃的質(zhì)量比為100∶80。純反應(yīng)組分的密度對多醇來說為1.02kg/l，對異氰酸酯來說為1.12kg/l，對玻璃來說為2.56kg/l。所得填料含量少的多醇和填料含量多的多醇的密度分別為1.232kg/l和1.392kg/l。如果選擇計量或裝填時間為0.8秒，則可計算得到下面的體積流量異氰酸酯 2136.5cm3/sec填料含量多的多醇185.8cm3/sec填料含量少的多醇1427.7cm3/sec如果模塑部件中玻璃比例增加到22wt.％，其它臨界條件保持相同，可計算得到下面的體積流量異氰酸酯 2040.3cm3/sec填料含量多的多醇1573.6cm3/sec填料含量少的多醇136.0cm3/sec實施例3圖1所示設(shè)備用于制造包含纖維形式玻璃填料的聚氨酯模塑部件。反應(yīng)組分為異氰酸酯、多醇和玻璃?？傮w積為3000cm3。成品模塑部件中玻璃含量為30wt.％。兩個反應(yīng)組分以質(zhì)量比100∶170.9加料。多醇組分被分成不含填料部分和含填料部分。在含填料反應(yīng)組分中，多醇與玻璃的質(zhì)量比為100∶80。異氰酸酯也包含填料。異氰酸酯與玻璃的質(zhì)量比為100∶60。純反應(yīng)組分的密度對多醇來說為1.02kg/l，對異氰酸酯來說為1.12kg/l，對玻璃來說為2.56kg/l。從此可計算出含填料多醇的密度為1.392kg/l.含填料異氰酸酯的密度為1.419kg/l。如果選擇計量或裝填時間為0.8秒，則可計算得到下面的體積流量含填料異氰酸酯 2441.0cm3/sec含填料多醇277.5cm3/sec不含填料多醇1031.6cm3/sec如果成品模塑部件中玻璃比例增加到38wt.％，其它條件保持相同，必須將體積流量設(shè)定為含填料異氰酸酯 2290.1cm3/sec含填料多醇1219.6cm3/sec不含填料多醇240.4cm3/sec實施例4圖2所示設(shè)備用于制造包含纖維形式玻璃填料的聚氨酯模塑部件。反應(yīng)組分為異氰酸酯、多醇和玻璃?？傮w積為3000cm3。成品模塑部件中玻璃含量為30wt.％。兩個反應(yīng)組分以質(zhì)量比100∶170.9加料。多醇組分被分成不含填料部分和含填料部分。在含填料反應(yīng)組分中，多醇對玻璃的質(zhì)量比例為100∶80。異氰酸酯同樣也分成不含填料部分和含填料部分。在含填料部分中異氰酸酯與玻璃的質(zhì)量比為100∶60。純反應(yīng)組分的密度對多醇來說為1.02kg/l，對異氰酸酯來說為1.12kg/l，對玻璃來說為2.56kg/l。從此可計算出含填料多醇的密度為1.392kg/l，含填料異氰酸酯的密度為1.493kg/l。如果選擇計量或裝填時間為0.8秒，則可計算得到下面的體積流量含填料異氰酸酯 1958.0cm3/sec不含填料異氰酸酯 483.4cm3/sec含填料多醇277.5cm3/sec不含填料多醇1031.6cm3/sec如果成品模塑部件中玻璃比例增加到38wt.％，其它條件保持相同，必須將體積流量設(shè)定為含填料異氰酸酯 1837.0cm3/sec
不含填料異氰酸酯 453.5cm3/sec含填料多醇1219.6cm3/sec不含填料多醇240.4cm3/sec盡管為闡述目的上面已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但也應(yīng)當(dāng)明白這樣的詳細(xì)描述僅僅在于所述目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下可以對此做出改變，除非其被權(quán)利要求所限制。
權(quán)利要求
1.從自由流動的反應(yīng)混合物制備含填料模塑部件的方法，其包括a)將至少兩種自由流動的化學(xué)反應(yīng)組分混合，所述化學(xué)反應(yīng)組分包括(1)第一反應(yīng)組分和(2)第二反應(yīng)組分，其被分成至少兩部分，且至少兩部分之一加入了填料，以使第二組分的部分間的混合比例可以調(diào)節(jié)以使模塑部件中填料含量發(fā)生變化，b)將自由流動的反應(yīng)混合物導(dǎo)入模具中，c)使反應(yīng)混合物在模具中完成反應(yīng)，和d)從模具中脫出模塑部件。
2.權(quán)利要求1的方法，其中第二反應(yīng)組分的至少兩部分加入了不同量的填料。
3.權(quán)利要求2的方法，其中第一反應(yīng)組分被分成不含填料的部分和含填料的部分。
4.權(quán)利要求1的方法，其中第一和第二反應(yīng)組分均被分成不含填料的部分和含填料的部分。
5.權(quán)利要求4的方法，其中將纖維用作填料。
6.權(quán)利要求3的方法，其中將纖維用作填料。
7.權(quán)利要求2的方法，其中將纖維用作填料。
8.權(quán)利要求1的方法，其中將纖維用作填料。
9.權(quán)利要求1的方法，其中將玻璃纖維用作填料。
10.權(quán)利要求1的方法，其中將天然纖維用作填料。
11.權(quán)利要求1的方法，其中將黃麻或大麻纖維用作填料。
12.用于制造含填料模塑部件或制品的設(shè)備，所述模塑部件或制品由至少兩種自由流動化學(xué)反應(yīng)組分形成的自由流動反應(yīng)混合物制成，所述設(shè)備包括a)用于第一自由流動化學(xué)反應(yīng)組分的第一貯罐，b)用于第二自由流動化學(xué)反應(yīng)組分之第一部分的第二貯罐，其中加入了填料，c)用于第二自由流動化學(xué)反應(yīng)組分的第二部分的第三貯罐，d)用于控制來自于第一貯罐的第一自由流動化學(xué)反應(yīng)組分流量的計量裝置，e)用于控制來自于第二貯罐的第二自由流動化學(xué)反應(yīng)組分之第一部分流量的計量裝置，f)用于控制來自于第三貯罐的第二自由流動化學(xué)反應(yīng)組分之第二部分流量的計量裝置，g)用于接收計量量的自由流動反應(yīng)混合物組分的混合裝置，和h)用于接收來自于混合裝置的反應(yīng)混合物的模具。
全文摘要
由自由流動的反應(yīng)混合物,如多醇和異氰酸酯的混合物,制備含填料模塑部件或制品的方法,所述方法可以較迅速地,如果可能的話,在沒有物料損失的情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到不同的填料含量。這是通過下面方法實現(xiàn)的,即將至少一種反應(yīng)組分分成至少兩個部分,至少其中之一加有填料,通過調(diào)節(jié)這些部分的混合比從而調(diào)節(jié)成品模塑部件的填料含量。提供至少兩個貯罐用于至少一種反應(yīng)組分。可調(diào)節(jié)的計量裝置安裝在這兩個貯罐和混合裝置之間。
文檔編號B29C67/24GK1358784SQ0114380
公開日2002年7月17日 申請日期2001年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月14日
發(fā)明者R·納普, F·阿爾陶森, W·保利克 申請人:亨內(nèi)克股份有限公司