用于制造特別是纖維增強的熱塑性塑料件的方法技術

本發明專利技術涉及一種用于在注塑機(3)中制造熱塑性塑料件、特別是纖維增強的熱塑性塑料件的方法，所述方法包括將聚合物起始材料(V)、活化劑(A)和催化劑(K)聚集在一起，其特征在于，所述注塑機具有分別布置在塑化缸(18)中的第一塑化螺桿(1)和第二塑化螺桿(2)，其中在不加入催化劑(K)的情況下利用第一塑化螺桿混合并且基本上液化聚合物起始材料和活化劑，以及在不加入活化劑的情況下利用第二塑化螺桿混合并且基本上液化聚合物起始材料和催化劑，此后混合利用兩個塑化螺桿液化的內容物(VK、VA)，并且所述內容物被共同引入到一個注塑模具(4)中并且基本上在那里才聚合成為塑料件。本發明專利技術還涉及一種用于執行所述方法的注塑機。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于在注塑機中制造熱塑性塑料件、特別是纖維增強的熱塑性塑料件的方法，其中，所述方法包括將聚合物起始材料、活化劑和催化劑聚集在一起。此外，本專利技術還涉及一種用來執行這種方法的注塑機。
技術介紹
此類方法多年以來已為人所知，其中，這些方法作為原位(Insitu)法或者作為RTM法(樹脂傳遞模塑法)已知。其背后的基本 思想在于在塑化缸中(或者也在擠出機中)將聚合物起始材料(也稱為塑料原料組分、預聚合物、原料塑料或類似物)與活化劑和催化劑混合，其中，然后當很稀的物質注入時很容易流過針織織物、織物或類似物，并且從而產生非常結實的復合結構或塑料件。此外借此還可以制造無法用常規塑料做到的具有很薄壁厚的塑料件。與熱固性塑料或者環氧樹脂的制造相比，在制造該熱塑性塑料件時的優點主要在于較短的硬化時間、高的沖擊韌性、多樣的應用領域以及改善的可回收性。當前在Springer出版社第7版的Domininghaus所著的《塑料》權威著作中示意性描述的反應設備上以工業化規模將陰離子型可聚合的聚合物例如PA6、PA12、PBT加工成澆注聚酰胺或PBT。原料以液體形態存在于被加熱的容器中并通過精密泵輸送到混合頭中。在循環回路中通常也有兩種組分循環至混合頭并且該混合頭僅在計量階段期間從兩個循環回路中取出材料，在計量腔中將其混合，然后將其排出。在這種方法中，兩種原料較長時間處于高溫，這一方面鑒于可使用的原材料產生限制，另一方面反應活性會隨著時間推移而減小。此外改換材料是耗費時間的而且與相對大量的廢料相關聯。在傳統的反應設備中，兩種組分(例如多元醇和異氰酸鹽)以恒定的壓力水平循環。為注射到模具中，兩股熔體流在混合頭中合并并且轉向到模具中。通常以恒定速度進行注射。現有技術在EP I 415 793 Al中描述了一種具有中間緩沖器的被加熱的塑化單元并且公開了一種水平布置的螺桿系統。后者在這種布置中并不適合于塑化極稀的己內酰胺或者用于反應注塑的其它原材料，因為這些很易流動的材料在螺桿板條與料缸之間朝向收縮區流淌，并且在那里與顆粒粘合。對于反應的系統而言，由于在儲料器或活塞前腔中可能的聚合，因此僅在一定條件下適合將儲料器與活塞排出系統結合。WO 02/18120 A2追求一種類似的方案，其中，在這里從水平布置的塑化單元直接利用排出活塞將熔體輸送到模具中。WO 2011/006648 Al描述了一種豎直布置的注射裝置，其具有回流鎖止器并且隨后添加第二種組分。該方案的缺點是結構高度比較大。此外在該方案中還必須使所供給的活化劑或者催化劑持久地所謂地保持“在文火加熱(KSdieln )上”。
技術實現思路
因此，本專利技術的任務在于，給出一種與現有技術相比改進的用于制造熱塑性塑料件的方法。尤其應當盡可能高效地運行并且靈活利用注塑機，其中，為熔化和準備基本組分所需的能量也應盡可能少。這對于一種具有權利要求I前序部分所述特征的方法而言采用以下方式解決注塑機包括分別布置在一個塑化缸中的第一塑化螺桿和第二塑化螺桿，其中，在不加入催化劑的情況下利用第一塑化螺桿混合并且基本上液化聚合物起始材料和活化劑，并且在不加入活化劑的情況下利用第二塑化螺桿混合并且基本上液化聚合物起始材料和催化劑，此后混合利用兩個塑化螺桿液化的內容物，并且所述內容物被共同引入到一個注塑模具中并且基本上在那里才聚合成為塑料件。因此對于聚合所需的組分可以總是有針對性地并且僅當需要其時才熔化并且混合，從而不需要持久準備好已經液化并且部分混合的組分。此外有利的是，將已供給的活化劑或者催化劑分別在塑化缸中保持在這樣的溫度，在該溫度時活化劑或者催化劑恰好液化、但尚不發生聚合或者發生很少的和微不足道的聚合。“基本上液化”表示，大部分加入的組分已經在塑化缸中轉變到液態的聚集狀態，但是仍然可以有一小部分(小于5%)組分也可以稍后才轉變到液態。已聚集的內容物“基本上”在注塑模具中“才”聚合表示，通過活化劑或者催化劑的確在注塑模具之前就已可以觸發用于完全聚合的前期的開始步驟，然而在注塑模具中才進行聚合的主要步驟(凝膠效應和玻璃化效應)。 按照本專利技術的一種優選實施方式可以規定，內容物的混合在一混合室、優選布置在注塑模具內的混合室中進行。內容物可以通過柔性軟管從注射裝置供給到該混合室中。但是也可以將注射裝置通過固定的注射流道與注塑模具相連。為了可以放棄注射泵或者其它擠壓工具，優選可以規定，通過兩個塑化螺桿的進給將聚合物起始材料連同催化劑和活化劑引入到注塑模具中。在此可以使各螺桿前進速度同步(軸I禹聯)。此外還可以使注射輪廓/注射方案(Einspritzprofil)移動以匹配于模具幾何結構，這在壓力恒定的泵時是不可能的或者只能以相當大的耗費才可能實現。活化劑或者催化劑可以直接添加到料缸中(高壓注射)，以在下游避免難以進行清潔的靜態混合系統。不過優選規定，在向第一塑化螺桿填充之前將活化劑添加給聚合物起始材料，并且在向第二塑化螺桿填充之前將催化劑添加給聚合物起始材料。在此，在各個塑化缸中定量加料可以為一個唯一的注射過程進行。但是也可以在沒有附加地定量加料的情況下執行多個逐次的注射過程。也可以選擇在推進螺桿和混合頭之間設有強制閉合的鎖止器或者封閉射嘴。原則上聚合物材料可以是單體或者低聚物。在此特別優選地規定，使用ε-己內酰胺和/或月桂內酰胺或者環狀的對苯二甲酸丁二醇酯作為聚合物起始材料。利用己內酰胺制備由聚酰胺6構成的熱塑性塑料件。在此作為活化劑可使用脂肪族聚異氰酸酯或封閉的二異氰酸酯。作為催化劑在制備聚酰胺6時可使用鈉、鉀的內酰胺金屬鹽或者溴化鎂。優選使用己內酰胺鈉。在全部要注射物料的活性物質中，活化劑所占的重量百分比份額為O. 09至O. 45%，催化劑所占的重量百分比份額為O. 17至O. 51%。利用月桂內酰胺作為聚合物起始材料制備聚酰胺12。作為催化劑在此可使用內酰胺鈉、月桂內酰胺堿鹽或己內酰胺鈉(ClO)。在制備聚酰胺12時可能的活化劑是碳二亞胺、N-酰基-月桂內酰胺、封閉的或非封閉的異氰酸酯(C20)。在制備聚酰胺12時活化劑和催化劑的總份額約為O. 4重量百分比(活化劑和催化劑兩者含有將近20%的活性物質)，因此O. 4重量百分比相當于添加2%的活化劑和催化劑提供到己內酰胺中。此外，還可以使月桂內酰胺與ε-己內酰胺、苯乙烯和ε-己內酯共聚。環狀的對苯二甲酸丁二醇酯對于由聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)構成的塑料件用作原料塑料或者聚合物起始材料。然后利用催化劑/活化劑并且在相應的溫度下進行聚合反應。例如可以使用錫基的、通過酯交換產生的、通式為BuSnCl (OH) 2、Arkema公司的催化劑Fascate4101作為帶有O. 45%重量百分比添加量的催化劑。特別優選地可以規定， 在注射之前把要注塑包封的組分、優選紡織的平面構型物品或者類似物布置在注塑模具中，該組分在注射并且所注射的聚合物起始材料連同活化劑和催化劑聚合之后共同形成纖維增強的塑料件。所述紡織的平面構型物品或者纖維平面構型物品例如可以通過緯編織物、針織織物、長纖維、復絲、玻璃纖維、碳素纖維、芳族聚酰胺纖維、氈墊、紗布、編織物、織物或者無紡布形成。按照本專利技術的一種優選實施例，對溫度敏感的添加劑如天然纖維的加工也是可能的。助劑、優選可溶的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于在注塑機(3)中制造熱塑性塑料件、特別是纖維增強的熱塑性塑料件的方法，所述方法包括將聚合物起始材料(V)、活化劑(A)和催化劑(K)聚集在一起，其特征在于，所述注塑機(3)具有分別布置在塑化缸(18)中的第一塑化螺桿(1)和第二塑化螺桿(2)，其中在不加入催化劑(K)的情況下利用第一塑化螺桿(1)混合并且基本上液化聚合物起始材料(V)和活化劑(A)，以及在不加入活化劑(A)的情況下利用第二塑化螺桿(2)混合并且基本上液化聚合物起始材料(V)和催化劑(K)，此后混合利用兩個塑化螺桿(1、2)液化的內容物(VK、VA)，并且所述內容物被共同引入到一個注塑模具(4)中并且基本上在那里才聚合成為塑料件。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：G·施泰因比希勒，G·貝克，P·艾格，
申請(專利權)人：恩格爾奧地利有限公司，
類型：發明
國別省市：