在两种不同塑料之间具有接触部的模制塑料制品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及模制塑料制品，其中一种类型的塑料材料具有与不同塑料材料的表面接触的表面，诸如，例如在热塑性材料和热固性塑料材料的实例中。
[0002]更具体地，但不排外地，本发明涉及热塑性材料与热固性塑料材料在整个接触面区域上的附接，热塑性材料典型地是坚固的耐磨材料，诸如聚乙烯或者聚丙烯，而热固性塑料材料提供典型地选自轻质、刚性、绝热、填充空隙和附接的其它所需性能。后者典型地是泡沫塑料材料，诸如泡沫聚氨基甲酸酯。
[0003]本发明特别地但不排外地涉及旋转模制的热塑性容器，其具有空腔壁，其中空腔被填充有热固性泡沫塑料绝热材料。
【背景技术】
[0004]热塑性材料通常的是聚烯烃，诸如聚乙烯和聚丙烯，并且在特定温度以上变得可塑或者可模制，并且在冷却时恢复到固态。它们能够通过经受多次加热和通过挤压、注射模制、吹塑和旋转模制法的再成形，这使得它们是可再循环利用的。
[0005]聚乙烯和聚丙烯具有许多期望的特性，包括韧性、挠性和常温下对于大多数化学制品和溶剂不活泼中的那些特性。它们通常是电的不良导体。
[0006]另一方面，热固性塑料是下述聚合物材料:其通过形成不可逆的化学键固化，其中使用热、化学反应或者辐射来促进固化。热固性材料被模制为它们的最终形态，或者用作粘合剂。许多热固性塑料在它们固化时被泡沫化，诸如熟知的聚氨基甲酸酯泡沫材料。
[0007]在用泡沫塑料绝热材料填充坚固耐冲击且耐磨的塑料壳体的应用中，诸如在冷箱或用于冷藏或冷冻商品的送货容器的情况下，塑料壳体的最成本有效的物理特性典型地由聚烯烃塑料提供，该聚烯烃塑料可以是多种不同等级的聚乙烯和聚丙烯中的任一种。壳体典型地通过旋转模制制成。旋转模制工艺良好地适用于双壁容器、特别是深容器的制造，诸如绝热冷箱和送货容器。这种旋转模制工艺典型地包括四个阶段，即用热塑性粉末装填模具；加热和熔化粉末，同时绕两个轴线旋转模具；在持续旋转期间冷却模具；以及脱模。
[0008]聚烯烃塑料，并且特别是包括那些被称为线型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)的那些材料的聚乙烯组据称在用于旋转模制部分的市场中占据优势，其中据称LLDPE以明显的优势最为普及。
[0009]虽然聚烯烃塑料一般地具有良好的耐冲击和耐化学性，LLDPE的强度和刚度特性已知为特别依赖温度。结果，并且特别是关联于高的膨胀系数，LLDPE旋转模制品会在暴露于强烈阳光或其它热源时表现出一些变形或者肿胀。LLDPE固有地是柔性的，并且具有受限的刚度，这使得模具设计者使用诸如缺口、加肋、角和褶皱的特征的排列来增加模制品的刚性和强度。
[0010]用泡沫塑料填充中空双壁容器是成本有效的增加旋转模制制品的刚度、强度和刚性的方法。泡沫芯部提供了形状固位以及优异绝热和浮力的额外益处。聚氨基甲酸酯泡沫体通常是用于脱模后应用的泡沫型选择。其是低密度、刚性、绝热的泡沫，具有优异的热性能并且具有低的热膨胀系数。聚氨基甲酸酯泡沫可以以各种不同方式施加到要填充的空腔中，包括使用测量且混合好的二元(two-part)液体形式，该二元液体形式膨胀为一团气泡且快速固化。
[0011]遗憾地，LLDPE作为外表层的理想性能和聚氨基甲酸酯泡沫作为通用的、广泛应用的绝热填充物的理想性能在使得其中一个以足够的程度附接到另一个方面导致困难。该现象归因于这样的事实:聚氨基甲酸酯泡沫往往在其蜂窝状芯部结构和LLDPE基底之间的界面处形成光滑表层，如该泡沫直接在以脱模剂处理的模具中固化时那样。
[0012]与不足附接关联的一个问题在于，外表层或壳体可独立于泡沫芯部移动，并且由于它们的不同的热膨胀系数，壳体的膨胀可能独立于泡沫发生。从结构观点来讲，没有办法能够将剪力从壳体可靠地传递到泡沫，如在隔声夹层结构复合材料中所期望的那样。
[0013]虽然聚氨基甲酸酯泡沫作为普及的热固性填充材料相对于宽范围的基底和其它塑料材料可具有大体上高水平的附接，但它与LLDPE不兼容并且其与该热塑性塑料的结合非常弱。聚乙烯与其它材料诸如颜料、油漆或其它聚合物的不良附接和不兼容使得它被归类为“难结合材料”。
[0014]塑料工业中的惯例是对难以结合的材料进行表面改性(处理或预加工)操作，以增强它们的附接可能性。目前的表面改性方法包括热、化学、打底和物理处理。所有这些被设计成增大塑料表面的反应性和粗糙度。但是，通过这些脱模后的二次操作来制备旋转模制制品的内表面用于聚氨基甲酸酯泡沫在相关额外成本、适应性、实际执行、便利性和安全性方面引起挑战。
[0015]在要改性的表面能被合适地接近的情况下，表面改性法包括:使用氟气以短暂暴露的氟化法，其缺陷在于氟气是高毒性和腐蚀性的，并且如果吸入则是致命的；电晕放电和等离子处理，其伴随着固定设备或处理外包上的大的投资；火焰处理，其通常用于聚烯烃片材或较小的简单形状的物品；打底，其中活性粒子被溶解且用刷子或者喷头施加到表面；化学蚀刻，诸如铬酸蚀刻，其可是危险并且导致其使用受限；以及可伴随有磨蚀的表面粗糙化，伴随着灰尘和健康危害的喷砂处理和蚀刻。
[0016]各种其它的表面改性方法更适合于封闭表面，诸如旋转模制件的内表面，并且可以涉及用粉末等级的组合来装填模具以促进热塑性塑料壳体形成氧化的内部表层，以便促进与典型地为聚氨基甲酸酯泡沫的热固性塑料的填充物的附接。然而，可能存在产生具有受损的外表层或弱化结构的模制件的可能性。
[0017]还可以将其它诸如钢、铝、花生壳或者其它异物之类的非聚合物细粒的颗粒与聚合物装料一起添加到转动模制周期。颗粒被嵌入LDPE基底中，并且从其中突出以呈现用于附接到泡沫塑料的带键表面。该方法的缺点在于:颗粒可能突出通过商品表面且损害商品表面，并且嵌入的异物颗粒可以削弱LLDPE表层，特别是在存在有异物集中的场合。
[0018]另一技术是在未达到完全地熔融模具中的LLDPE粉末装料时停止模制过程，从而粉末在内表面处不会完全熔融，该内表面保持粗糙且提供良好的机械抓持用于改进的聚氨基甲酸酯泡沫附接。该技术是难以控制的，因为旋转模制受到诸多因素的影响，包括周围温度。过于“欠火候”产品将具有受损的强度，并且可能被拒绝。优异的“欠火候”产品可能要求过大的装料尺寸，且因此产品的成本和重量会超出所需。
[0019]更新的技术是用等离子处理后的粉末和小粒装填模具，以模制出具有附接增强内表面的物品。需要进行等离子体处理的该技术受到若干独占知识产权所有人和设备制造商的限制。
[0020]需要提供一种将不同塑料材料彼此结合的增强方法，诸如将热塑性塑料结合到热固性塑料的情况。另外需要提供一种旋转模制方法，借以两种不同塑料的促附接剂可在模制周期的特定阶段被引入到模制物品中。
【发明内容】
[0021]根据本发明，提供一种塑料模制工艺，其中第一部分被模制以及第二部分被模制，使得所述第二部分的表面的至少一部分在模制工艺过程中接触所述第一部分的表面，相接触的表面形成两个部分之间的接触面，该工艺的特征在于，所述第一部分被首先模制，并且在至少所述接触面仍处于液态或塑性状态时，将与热塑性的所述第一部分相容且具有与热塑性的所述第一部分附接的特性的促附接粉末施加到所述接触面的至少一部分，并且此后模制所述第二部分以便在所述接触面处接触所述第一部分，使得所述第二部分的塑料在凝固之前或在凝固时附接到所述促附接粉末并由此附接到所述第一部分。
[0022]本发明的另外特征提供为:所述第一部分是热塑性材料，所述第二部分是热固性塑料材料，并且所述促附接粉末形成连续或者不连续的中间层；所述第一部分通过旋转模制工艺制成，并且当所述第一部分已被大体上形成时，所述促附接粉末被释放到所述第一部分的内部使得所述促附接粉末大体上分布在所述第一部分的整个接触面上，同时内表面为充分液态或塑性的以便附接到所述促附接粉末；所述第二部分是用于中空的第一部分的泡沫塑料填料；所述第一部分由热塑性聚烯烃制成，尤其是由聚乙烯制成，并且最特别地由线性或者其它低密度聚乙烯制成；所述泡沫填料是热固性聚氨基甲酸酯；并且所述促附接粉末是合适等级的硅藻土或者天然或合成的等效物。
[0023]虽然硅藻土附接到两种不同塑料的机制并未被完全理解，但认为这可能是由于硅藻土能够吸收或者吸收在发生凝固之前处于液态熔融物状态的聚烯烃以及在发生凝固之前仍为流体且膨胀的聚氨基甲酸酯泡沫两者的事实。基本原理在于，已知具有锋利性、独特颗粒结构和粒状互锁特性的品质的硅藻土颗粒促进与熔融热塑性塑料表面的附接，由此提供了良好的润湿特性。已经进一步注意到，硅藻土粉末的惰性并未表现出影响到任一塑料类型的固化和硬化。
[0024]硅藻土粉末的轻质性使得它在模制件内充气且形成尘云，由此有助于均匀分布在复杂形状的模制件的表面上。另外，形成促附接粉末中间层的硅藻土粉末不易于随着时以及当受到合理应力水平时破裂。
[0025]然而，现阶段并不了解是否有其它粉末会表现出同样的特性，或者是否合成等效物可变得可用。
[0026]为了可更充分地理解本发明，现在将参照附图描述本发明的一个实施例。
【附图说明】
[0027]在附图中:
[0028]图1是示出准备用于模制的部分地组装的两个半模的示意性截面图；
[0029]图2是所组装的模具在安装在旋转模制设备上时的示意性截面图；
[0030]图3是被拆开的模具和从该模具脱模的模制产品的示意性截面图；
[0031]图4是更详细地示出所完成模制的产品且其一部分被移除的示意性等轴测图；和
[0032]图5是穿过所完成的模制产品的双壁截取的以非常大的程度放大的截面图，示出其最终形成的层。
【具体实施方式】
[0033]在本发明的该特定实施例中，模制的塑料产品