专利名称：热塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料的注塑的制作方法
热塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料的注塑
背景技术：
1.发明领域本发明涉及热塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料和装饰性交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗 粒的注塑。
2.
背景技术：
通过聚合物组合物注塑而形成的制品可用于功能性和装饰性用途。由于通过掺入 各种有吸引力和/或独特的装饰性图案而增强了它们的用途，因此此类图案提供了将一种 产品与另一种产品区分开的视觉效应。同样的理论适用于天然存在的物质诸如木材或石 材，由某些天然美观元素诸如纹路、颜色变化、纹理等可增强其在例如家具构造中的用途。 商业制造的固体表面材料诸如得自Ε. I. DuPont de Nemours的Cor ian 通常掺有旨在模仿 或模拟花岗石或大理石中天然存在图案的颗粒。这些颗粒一般由研磨成装饰性颗粒(在工 业上称为“脆粒”)的聚合材料制成。采用对热塑性聚合物粒料和交联聚合物颗粒的组合进 行注塑的尝试引发出问题，尤其是在交联的颗粒大于注塑机喷嘴直径时。对采用热塑性聚合物粒料以及大于注塑机喷嘴的交联的聚合物颗粒的注塑方法 存在需求。发明概述本发明涉及注塑热塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料和交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒 的方法，所述方法包括以下步骤(a)形成下列的共混物(i)热塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料，(ii)能够通过加热来软化的交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，(iii)丙烯酸酯单体，和(iv)丙烯酸酯单体的聚合反应引发剂，(b)将所述共混物引入到注塑机中，(c)在所述注塑机中采用至少190摄氏度的温度，(d)使所述共混物在所述热注塑机中保持至少1分钟时间，(e)将所述热共混物通过宽度小于至少一部分所述交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒 最大直径的孔注入到模具中，(f)使所述共混物冷却以获得固化制品，前提条件是所述固化制品中有至少一部分交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒保持大 于所述孔的宽度的粒度。优选实施方案详述用于注塑的第一材料为由热塑性聚甲基丙烯酸甲酯聚合物形成的粒料，所述聚合 物在190摄氏度的温度下软化。所述粒料的尺寸不是关键性的，并且可根据所用注塑机的尺寸而变化。唯一的要求是聚合物碎片可塞入到注塑机中(其塞入通常经由重力或某类传送装置来实现)。为例证目的，粒料尺寸将在0. 3175至2. 54厘米范围内，并且更一般地在 0. 3175至0. 635厘米范围内。应当理解，用于模塑过程中的粒料尺寸将是不同的，并且较小 和较大的粒料尺寸均可被使用。用于注塑的第二材料是交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，其向最终制品引入装饰性 外观。应当理解，所述颗粒仅是部分交联的，这是指所述颗粒将在190摄氏度下软化。粒度 的常规范围为0. 04至10. 3mm最大平均尺寸，并且更一般地在1. 524至4. 826mm的范围内。 如下文所更全面地说明，至少一部分颗粒将大于注塑机的喷嘴的宽度。用于注塑的第三材料是丙烯酸酯单体。适宜的单体包括但不限于丙烯酸甲酯、丙 烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯和丙烯酸月桂酯。可 使用脂肪酸酯，诸如丙烯酸硬脂基酯。优选的可聚合单体为丙烯酸-2-乙基己基酯。用于注塑的第四材料是引发丙烯酸酯单体聚合反应的聚合反应引发剂。一般还在 所述粒料中使用聚合反应引发剂，以使热塑性聚甲基丙烯酸甲酯交联。对于热塑性聚合反 应粒料和丙烯酸酯单体，可使用相同的聚合反应引发剂。然而，使用可优化所述粒料交联和 所述单体聚合反应的不同聚合反应引发剂在本发明的范畴内。优选的引发剂是过氧化物， 诸如由 ElfAtochem，Inc.销售的 Lupersol 101 (2，5-二甲基-2-5-二(叔丁过氧基)己 烷)。本发明的现有四种所需材料克服了尝试将热塑性和交联甲基丙烯酸甲酯聚合物 的组合进行注塑的现有技术中出现的问题。典型的问题与使用大于注模孔的宽度的交联颗 粒有关。所用的孔为其在注塑领域的通常含义，是指注塑组合物进入到模具腔体时所通过 的孔口。通常所述孔延伸到模具中，使得模塑组合物以湍流进入到模具中，致使完全填充所 述模具。在某些情况下，所述模塑组合物包含大于所述孔的宽度的固体颗粒，致使尺寸变 化。在本发明中，最小化或避免了这种尺寸变化。模塑组合物中颗粒的重要用途是向最终 注塑制品赋予特定的外观，并且保持涉及尺寸和形状的颗粒完整性。现有技术解决方案是 采用较大的孔，但是在许多情况下，使用较大孔显得不切实际。因此，本发明克服了对较大 孔的需要。如本文所用，“宽度”是指使组合物能够被注入到模具中的注塑孔的最小尺寸。不受任何理论的束缚，认为丙烯酸单体用作交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的润滑 齐U。由于在注塑过程中所述颗粒通过加热而软化，因此认为所述单体可使所述颗粒能够在 摩擦降低下更易于通过尺寸小于所述颗粒的孔。为例证目的，有至少30重量％，并且在许 多应用中更一般地有至少50重量％，并且更优选有80重量％的颗粒将具有大于注塑喷嘴 宽度的尺寸。并且本发明的关键方面是用于本文的材料在热注塑机中保持至少一分钟的要求。 更长的时间是适宜的，但是可制得的制品数产量降低。上文所加的材料的量可以变化。常规仅使用少量聚合反应引发剂。然而就例证目 的而言，可采用以重量份表示的下列范围第一粒料材料在60至95份范围内，第二颗粒材 料在约0至20份范围内，第三丙烯酸酯单体材料为1至5份，并且第四引发剂材料为0. 01 至0. 12份。第一、第二、第三和第四材料的更优选范围分别为75至85、1至15、2至4、和0. 04 至 0· 08。应当理解，可将附加材料加入到上述四种必需材料中。作为例证，常规加入防火剂 诸如水合氧化铝、水合硫酸钙、硼酸锌、以及它们的混合物。优选的防火剂材料是氢氧化铝。 然而在使用该防火剂时，优选使注塑机的操作温度保持不高于210摄氏度，即温度在190至 210摄氏度的范围内。防火剂添加剂(包括氢氧化铝)的含量实例在最终制品40重量％至 60重量％的范围内。除了上述材料以外，还可加入本领域技术人员已知的添加剂，诸如颜料、染料、橡 胶、抗氧化剂等。本发明方法采用工业上所用的一般类型的注塑机。提供料斗以用于将粒料形式的 热塑性甲基丙烯酸甲酯和部分交联的甲基丙烯酸甲酯装饰性颗粒引入到所述机器中。所述 注塑机具有筒体，所述筒体具有中心通孔，在所述孔中设置螺杆。由一系列加热元件和热电 偶组成的加热系统包围所述筒体。提供进料喉道以能够将附加材料即添加剂直接引入到所 述筒体中。由螺杆将可模塑组合物传送到筒体输出端的喷嘴处，在此处被注入到具有孔和 腔体的模具中。所述热电偶向为加热元件供能的控制系统提供温度信息。由于螺杆在螺杆 和筒体之间传送粒料而产生的剪切作用，因此也产生了热。这些热源将热塑性聚合物熔融， 并且软化部分交联的颗粒。在本发明的方法中，使加热温度保持不高于210°C，使用优选的氢氧化铝添加剂以 使分解最小化。然而可采用更高的温度诸如至多230摄氏度，以及在该范围内不分解或降 解的添加剂。并且优选比最低190摄氏度高的操作温度，以增加热塑性聚甲基丙烯酸甲酯 聚合物的流动性。该聚合物在注塑所用的温度下通常具有高粘度，因此转动进料螺杆所需 的扭矩超出了典型注塑机的负荷，这继而导致注塑压力上升至不适当的高水平。在本发明 方法中，通过使用如上所述的组合物克服了该问题。已发现，为将装饰性热固性颗粒传递至注塑机中而不被粉碎成更小的颗粒(这将 降低它们的美观吸引力)，必须首先将它们加热不小于一分钟时间，但是更优选两分钟时 间。在任选模式中，将所述模具独立加热，之后由注塑机喷嘴注入流体。为例证目的， 至少90摄氏度的模具温度是适宜的，最高温度为100摄氏度。之后将注模部件冷却。下列实施例进一步说明了本发明，其中除非另外指明，份数和百分比均按重量计。
实施例将下列组合物制粒50%氢氧化铝填料47%热塑性聚甲基丙烯酸甲酯聚合物3%比率为98 2的丙烯酸-2-乙基己基酯单体/过氧化物将粒料与15重量％的筛分至4至12目粒度(介于0. 06至0. 19〃之间)的部分交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒混合以形成共混物。通过倾倒在粒料上并且搅拌，用99 1 比率的丙烯酸-2-乙基己基酯/过氧化物混合物将所述共混物包覆1. 5重量％。混合后，将所包覆的共混物倒入到模塑机料斗中。模塑机螺杆在计量剖面上具 有0. 102英寸的余隙，并且在进料剖面上具有0.274英寸的间隙。将机器简体加热至190°C (374° F)，并且所包覆的共混物在模塑机筒体中的停留时间为2分钟。螺杆以42rpm 的速率转动以熔融所述共混物，并且沿着螺杆向下送入熔融共混物。接收模具为具有腔体的钢制量块，所述腔体能够容纳最终所需制品形状，所述量块被用于加热或冷却的槽道围绕，通过使用流经所述槽道的热水或冷水来实现加热或冷 却。采用设置加热至90°C的第一水循环单元(调温器)，以在注入熔融共混物之前加热所 述模具。通过运行15次注塑(将其丢弃)，清洗模塑机筒体。将熔融共混物注入到所述模 具中，所述模具为钢丝锯电动工具手柄形状。将第二调温器设至60°C，并且通过采用冷冻水 来冷却所述模具。在加热和冷却模具之间，无时间延迟。孔的尺寸为0.062X0. 125英寸。 完成加热模具、注入熔融共混物、并且冷却模具循环的总时间为85秒。目视观察显示，交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒即使在它们通过尺寸小于它们最大 尺寸的孔情况下，也可保持它们的初始尺寸和形状。所述颗粒均勻分布在整个最终制品中， 并且可在其表面上看到。
权利要求
用于注塑热塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料和交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的方法，所述方法包括以下步骤(a)形成下列的共混物(i)热塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料，(ii)能够通过加热来软化的交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，(iii)丙烯酸酯单体，和(iv)丙烯酸酯单体的聚合反应引发剂，(b)将所述共混物引入到注塑机中，(c)在所述注塑机中采用至少190摄氏度的温度，(d)使所述共混物在所述热注塑机中保持至少1分钟时间，(e)将所述热共混物通过宽度小于至少一部分所述交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的最大直径的孔注入到模具中，(f)使所述共混物冷却以获得固化制品，前提条件是所述固化制品中的至少一部分交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒保持大于所述孔的宽度的粒度。
2.权利要求1的方法，其中所述粒料具有在0.3175至2. 54厘米范围内的尺寸。
3.权利要求2的方法，其中所述粒料具有在0.3175至0. 635厘米范围内的尺寸。
4.权利要求1的方法，其中所述聚甲基丙烯酸甲酯颗粒具有在0.04至10. 3毫米范围 内的尺寸。
5.权利要求4的方法，其中所述聚甲基丙烯酸甲酯颗粒具有在1.524至4. 826毫米范 围内的尺寸。
6.权利要求1的方法，其中所述丙烯酸酯单体为丙烯酸-2-乙基己基酯。
7.权利要求1的方法，其中所述聚合反应引发剂为过氧化物。
8.权利要求1的方法，其中所述热塑性粒料具有0.3175至2. 54厘米范围内的尺寸，所 述聚甲基丙烯酸甲酯颗粒具有0. 04至10. 3毫米范围内的尺寸，所述丙烯酸酯单体为丙烯 酸-2-乙基己基酯，并且所述聚合反应弓I发剂为过氧化物。
全文摘要
热塑性聚甲基丙烯酸甲酯粒料和装饰性交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的注塑采用尺寸小于至少一部分所述聚甲基丙烯酸酯颗粒的注射喷嘴。
文档编号B29C45/00GK101821077SQ200880111111
公开日2010年9月1日 申请日期2008年10月3日 优先权日2007年10月12日
发明者M·科斯特, W·D·桑德斯, W·P·帕哈姆 申请人:纳幕尔杜邦公司