专利名称：刚性聚氨酯泡沫塑料的模塑产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种刚性聚氨酯泡沫塑料的模塑产品。
背景技术：
对于在侧面碰撞时的冲击能量吸收(EA)而言，由刚性聚氨酯泡沫塑料构成的EA构件安装在汽车的车门内蒙面上。由刚性聚氨酯泡沫塑料构成的EA构件是通过将刚性聚氨酯原料注射到模具中并使刚性聚氨酯原料发泡而制成的。EA构件以被夹在汽车车身覆盖件和内部部件之间的方式安装，从而要求EA构件具有良好的尺寸精度。如果EA构件的尺寸精度不高，那么EA构件的安装部分就不能被固定或者在表面之间的配合可能不佳，导致有缺陷的附着。
刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品的重要特性是硬度和密度。由是相同化合物的刚性聚氨酯原料得到的泡沫塑料的硬度和密度彼此成线性地相关。因此，通过控制将要注入模具中的原料数量，可以控制由此得到的泡沫塑料的硬度和密度。
模塑产品的密度DM与通过在没有被注入模具的情况下使处于自由状态的刚性聚氨酯原料发泡而得到的泡沫塑料的密度D0的比率，即“DM/D0”被称为“压实比”(pack ratio)。具有高压实比的产品具有高密度和高硬度，但是其尺寸精度差。这是因为在发泡过程中产生的反应热聚集在模塑产品的内部所致。也就是说，由于刚性聚氨酯泡沫塑料具有低的导热性，在发泡过程中产生的热量很难逸散到外部，从而使热量很容易聚集在模塑产品的内部，而且在模具中的产品内部具有很高的温度。当从模具中取出具有高温的产品时，产品由于热膨胀会发生膨胀。在严重的情况下，会产生裂纹。
这种现象尤其出现在模塑产品的体积区域(volume zone)的中央部分中。体积区域意指模塑产品的这样一个区域，即，如果它被切掉，就可以得到最大的立方体。在紧靠模具壁的模塑产品的表面区域上，反应热容易通过模具的表面逸散到外面。然而，在体积区域中，反应热容易聚集。
图3a、3b是表示传统的模塑方法的剖视图。如图3a所示，模塑产品12位于一个包括上模11a和下模11b的模具11中。在紧靠模具11的壁的模塑产品12的外层部分中产生的反应热通过模具11逸散出去。然而，在模塑产品12的体积区域的中央部分中产生的反应热由于刚性聚氨酯泡沫塑料所具有的优异的隔热效率而很少能散逸出，并且聚集在模塑产品12的内部12A中，从而使模塑产品12的内部保持处于较高的温度。当将其内部12A具有高温的模塑产品12从模具11中取出时，模塑产品12会由于热膨胀而膨胀，如图3b所示。因此，模塑产品12具有比由虚线所示的设计尺寸大的尺寸，从而降低了尺寸精度。
为了防止因为反应热而使刚性聚氨酯泡沫塑料的尺寸精度降低，可以采取以下的措施(i)控制刚性聚氨酯原料的组成以降低反应热。例如，减少刚性聚氨酯原料的发泡率以降低压实比。
这种方法只能在用于共混刚性聚氨酯原料的设备具有一些自由度的情况下应用。另外，在大尺寸的模塑产品的情况下，对可用的压实比进行限制，削减了模塑的自由度。
(ii)将模具制成事先包括预测情况的形状，以便防止模塑产品在从模具中取出后由于膨胀而降低尺寸精度。也就是说，出于与收缩相同的考虑将模具的形状(或尺寸)设计成预先考虑到在从模具中取出后产品的膨胀。
在这种情况下，由于模具的实际膨胀尺寸与预测尺寸之间的差别，必定存在着产品与产品之间的尺寸差别，从而尺寸稳定性较差。
(iii)把刚性聚氨酯泡沫塑料的泡孔制成开孔，以便使由于反应热而由内部温度的升高形成的内部压力能够通过开孔逸散到外面。
这种方法需要对模具进行特殊设计，以使在模塑产品内部产生的气体能够从处于封闭状态的模具逸散到外面。由于几乎所有的模塑产品都具有高密度的表层作为外层，所以气体透过需要大量的时间。这种方法不能应用于具有短时模塑周期的模塑产品。
发明内容
本发明的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品是通过向一个模具中注射刚性聚氨酯原料并使刚性聚氨酯原料发泡而制成的，并且在其体积区域中设有一个由与模塑产品的外表面相通的凹坑或通孔构成的反应热释放部分，用来使在发泡过程中产生的反应热逸散。
图1a为根据一个实施例的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品的透视图，而图1b为同一产品的俯视图。
图2为根据另一个实施例的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品的透视图。
图3a为在模塑过程中一种传统的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品的剖视图，图3b为同一产品在从模具中取出时的示意性剖视图。
图4a、4b为根据一个实施例的刚性聚氨酯泡沫模塑产品的示意性剖视图。
图5a至5f分别为根据不同实施例的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品的透视图。
具体实施例方式
图1a、1b示出了根据一个实施例的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品，图2为根据另一个实施例的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品。
图1a、1b中所示的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品1在体积区域中设有一单个通孔4，该通孔4作为反应热释放部分，与模塑产品的外表面3相通。图2中所示的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品1A在体积区域2中设有两个与模塑产品的外表面3相通的通孔4A、4B。
刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品1、1A是通过使用如图4a所示的具有对应于通孔4或者通孔4A、4B的突起11e的模具11′而制成的。
突起11e用来形成位于模塑产品1、1A的体积区域上的通孔4或者通孔4A、4B，并且如此延伸以使得突起11e的下端与下模11b相接触。模塑产品12的体积区域内部的反应热通过突起11e逸散出去。因此，在模塑产品12中，使聚集有反应热的小聚集部分12A形成在如图4 a中的虚线所示的分散部位上。因为聚集部分12A很小而且分散，所以当将产品从模具中取出时，不可能形成大的膨胀力。因此，形成了具有优异的尺寸精度的模塑产品。
图5a到5f分别示出了不同的实施例。在这些图中，标记G表示体积区域的中心。图5a中所示的模塑产品20A有一个作为反应热释放部分的圆柱形的通孔21，它从一个表面穿透到另外一个表面。图5b中所示的模塑产品20b具有两个通孔21A、21B。图5c中所示的模塑产品20c具有三个通孔21A、21B和21C。图5d中所示的模塑产品20d具有方柱形通孔22。图5e中所示的模塑产品20e具有一个作为反应热释放部分的圆柱形凹坑23。图5f中所示的模塑产品20f具有方柱形凹坑24。
用来生产具有凹坑的模塑产品的模具11″在图4b中示出。从上模11a延伸的突起11c在该模塑产品中形成凹坑。突起11c要短于图4a中的突起11e，并且突起11c的下端与下模11b分隔开。
由通孔或者凹坑构成的反应热释放部分的形状和数量并不局限于图示的例子。除了如图1a、1b、2、5a至5f所示的圆形或者方形之外，反应热释放部分的截面形状可以是椭圆形、三角形、五边形、星形或者类似的形状。反应热释放部分的数量可以是4个或者更多。在一个模塑产品上可以同时形成作为反应热释放部分的凹坑和作为反应热释放部分的通孔。
如果形成单个的反应热释放部分，该反应热释放部分最好被制成延伸通过模塑产品的体积区域的中央或者在该中央附近的某个部分。如果形成两个或更多的反应热释放部分，该反应热释放部分最好在体积区域中均匀地布置以便减少聚集的反应热。
由于形成于模塑产品中的由凹坑或通孔构成的反应热释放部分减少了模塑产品的强度，所以反应热释放部分最好不要太大。假设以一个面对着与反应热释放部分相通的外表面的平面作为投影平面，反应热释放部分最好被设计成满足以下条件，即，在该投影平面上的反应热释放部分的投影面积S1与模塑产品在该投影平面上的投影面积S2之比，即S1/S2为0.2或者更小。然而，考虑到通过反应热释放部分增加热辐射的效果，上述的投影面积比S1/S2最好为0.01或更大。
出于同样的原因，由凹坑或通孔构成的反应热释放部分的体积V1与模塑产品的表观体积V2(表观体积V2是指模塑产品的实际体积和反应热释放部分的体积的总和)之比，即V1/V2优选地为0.01到0.5，最好为0.05到0.3。
如上所述的根据本发明的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品适用于压实比高，尤其是1.2或更大，特别是1.3到2.5的模塑产品，以便容易在它的体积区域中聚集反应热。
在生产一种模塑产品之后，可将在结构上对应于其反应热释放部分的单独形成的插入构件插入反应热释放部分中。在这种情况下，反应热释放部分可以具有大于上述的投影面积比S1/S2的投影面积比S1/S2和大于上述体积比V1/V2的体积比V1/V2。
本发明的聚氨酯泡沫塑料模塑产品能有利地应用于具有大的体积区域的模塑产品以便容易在体积区域中聚集反应热，例如，一种具有如果将其切掉可获得具有8cm3或更大的体积的立方体的体积区域的模塑产品。
本发明可以适用于但并不局限于其体积区域较大且要求具有良好的尺寸精度的EA构件。
如上面所详细描述的那样，本发明的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品可使得在使刚性聚氨酯原料在模具中发泡时产生的反应热有效地逸散到外部，由此防止了反应热积聚在模塑产品的内部。根据本发明，能够防止模塑产品在取出模具时发生膨胀，由此提供了一种尺寸精度优异的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品。
权利要求
1.一种刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品，该产品是通过将刚性聚氨酯原料注射到模具中并且使刚性聚氨酯原料发泡而制成的，其特征为模塑产品在其体积区域中设有一由至少一个与模塑产品的外表面相通的凹坑或者通孔构成的反应热释放部分，以允许逸散在发泡过程中产生的反应热。
2.如权利要求1所述的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品，其特征为，假设以一个面对着与反应热释放部分相通的外表面的平面作为投影平面，反应热释放部分在该投影平面上的投影面积S1与模塑产品在该投影平面上的投影面积S2的投影面积比，即S1/S2为0.2或更小。
3.如权利要求2所述的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品，其特征为，投影面积比S1/S2为0.01到0.2。
4.如权利要求1至3所述的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品，其特征为，反应热释放部分的体积V1与模塑产品的表观体积V2之比，即V1/V2为0.5或更小。
5.如权利要求4所述的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品，其特征为，体积比V1/V2为0.01到0.5。
6.如权利要求1至5中任一项所述的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品，其特征为，所述刚性聚氨酯原料与模具的压实比为1.2或更大。
7.如权利要求1至6所述的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品，其特征为，模塑产品是一种能量吸收构件。
8.如权利要求1至7中任一项所述的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品，其特征为，所述模具具有用于形成反应热释放部分的突起。
9.如权利要求8所述的刚性聚氨酯泡沫塑料模塑产品，其特征为，所述模具包括一上模和一下模，并且所述突起设置在所述上模上。
全文摘要
一种通过向模具中注射用于刚性聚氨酯泡沫塑料的液态原料并使其经过膨胀模塑而制得的成形产品(1)，其特征为，该成形产品(1)具有一个用于释放在膨胀模塑期间的反应热的部分，该部分由在其体积区域(2)中的与成形产品(1)的外表面(3)相通的凹坑或者通孔(4)构成。反应热释放部分的体积与成形产品的表观体积之比最好为0.01至0.5。这个成形产品可适用于生产能量吸收材料。
文档编号B29C39/02GK1578721SQ0282139
公开日2005年2月9日 申请日期2002年10月28日 优先权日2001年10月29日
发明者堀松利行 申请人:株式会社普利司通