由聚合的混凝土材料制造的家用器具零部件，尤其洗涤类的家用器具的零部件的制作方法

专利名称：由聚合的混凝土材料制造的家用器具零部件，尤其洗涤类的家用器具的零部件的制作方法
由聚合的混凝土材料制造的家用器具零部件，尤其洗涤类的家用器具的零部件本发明涉及由聚合的混凝土材料制造的家用器具零部件，尤其洗涤类的家用器具零部件；更具体地，本发明涉及聚合的混凝土材料用于制造家用器具的零部件，尤其(但不仅仅)洗涤类的零部件，例如洗衣机或干燥机的机桶。普通地设计家用器具的许多零部件，和尤其例如洗衣机的洗涤类的零部件，以便平衡生产成本和性能。由于这些组件常常由聚合物，另外填充或增强的材料制造，因此，为了节约成本，常见的方法要求降低所使用的聚合物材料量。通常选择机桶壳的塑料材料，以便提供抗机械性和耐热性，和为了这一目的，聚丙烯化合物通常是合适的。聚丙烯化合物可用矿物填充或者用玻璃纤维增强。刚硬度和填料/增强剂的用量之间的关系是众所周知的:刚硬度通常随着填料/增强剂的含量增加而增加。与此同时，在强度和填料或增强剂含量之间存在关系；一般地，填料含量降低强度，而强度通常随着增强纤维含量增加而增加。常见的设计方法旨在通过减少材料重量来降低成本，然而，它可能带来不满意的结果，迄今为止过渡的材料减少削弱了组件的结构，这会降低刚硬度和机械强度。对于诸如洗衣机机桶之类的组件来说，该问题尤其重要，所述洗衣机机桶必须具有刚硬度和抗性的良好机械特征以及耐热性。而且，在机 桶或其他类似部件的情况下，重量减轻还影响动态行为。事实上，洗衣机的洗涤类是其中所有元件必须合适地设计，以便允许合适地动态控制器具的体系。通过降低片材重量，优化部件形状的常规方法因此产生缺陷，这是因为它增加控制洗涤类的动态行为的难度。在极端条件下，控制软件不可能完全补偿横跨机壳结构共振的惯性效应。简单的补偿往往是添加低成本的平衡物物料到洗涤类上。平衡物物料应当具有比除去的塑料材料低的成本；然而，这一解决方法可能难以实施，这是因为在机桶和周围的机壳之间可获得很小的空间。而且，然而，由于要求添加材料(即使低成本材料，例如混凝土)，因此总的成本节约也同样被消化掉。另一成本节约选项是增加配混物的填料量，这是因为填料成本通常低于基础树脂成本。然而，这一解决方案也会降低零部件的机械强度，尽管如上所述，刚硬度增加。而且，即使已知高密度配混物，但已知的配混物不适合于直接用于组件的制造工艺(例如注塑)中，而是要求进一步的中间处理步骤，所述中间处理步骤将使配混物得到组件制造工艺所需的最终性能。因此，本发明的目的是提供制造家用器具零部件的配混物材料，和家用器具的零部件，尤其家用器具的洗涤类的零部件，它们被设计为消除前述缺点。特别地，本发明的目的是提供由塑料混凝土材料制造的家用器具的零部件，该零部件相对于已知配混物，成本降低了，同时维持良好的机械和耐热性与良好的刚硬度，以及具有确定的惯性性能。本发明的另一目的是提供家用器具的零部件，该零部件降低该器具中的组件数量(借助例如平衡物集成，减少螺杆和其他紧固元件，等)。根据本发明，提供独立权利要求中要求保护的家用器具的零部件，尤其家用器具的洗涤类中的零部件。在从属权利要求中要求保护本发明的优选方面和进一步的特征。本发明涉及家用器具的零部件，尤其家用器具的洗涤类的零部件，优选洗涤机桶，它由含聚合物粘合剂体系和无机填料的聚合的混凝土材料制造；该零部件的特征在于在材料内的填料量大于60wt% ;和粘合剂体系是含包埋在没有化学交联的一种或更多种第二聚合物和/或弹性体内的一种或更多种化学交联的第一聚合物的互穿聚合物网络。优选地，聚合物粘合剂体系基本上由基于聚烯烃的聚合物材料制造，且包括化学交联的部分和没有化学交联的部分。优选地，聚合物粘合剂体系包括至少一种聚烯烃聚合物或聚烯烃聚合物的混合物，尤其至少一种全同立构的聚丙烯。优选地，互穿粘合剂网络包括在用活性基团官能化的一种或更多种聚烯烃和充当偶联剂的一种或更多种树脂之间的化学键，以促进聚合物粘合剂体系的化学交联。优选地，用马来酸酐和/或丙烯酸官能化聚烯烃。优选地，互穿粘合剂网络包括接枝聚丙烯和/或接枝烯烃橡胶。优选地，官能化聚烯烃选 自:接枝聚丙烯，例如马来酸酐官能化的聚丙烯(PP-g-MA),丙烯酸接枝的聚丙烯(PP-g-AA);官能化的弹性体,例如用马来酸酐官能化的乙烯共聚物，例如EPM-g-MA或EP⑶M-g-MA。优选地，充当偶联剂的树脂是环氧树脂。优选地，根据前述权利要求之一的零部件，其中聚合物粘合剂体系包括至少一种聚烯烃弹性体。优选地，聚烯烃弹性体是EPM橡胶或EPDM橡胶。优选地，聚烯烃弹性体的浓度大于30wt%，相对于总的聚合物粘合剂体系。优选地，矿物填料选自碳酸钙(CaCO3)，硫酸钡(BaSO4)，二氧化钛(TiO2)，铁的氧化物，例如赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(FeO x Fe203)，氧化锆(ZrO2)，铁的废物粉末，其混合物。优选地，矿物填料是碳酸钙(CaCO3)。优选地,填料颗粒的尺寸是d50%小于5 μ m,优选低于2 μ m ；d98%低于40 μ m,优选低于10 μ m。优选地，填料是包衣的矿物填料，例如用硬脂酸和/或硬脂酸钙包衣的碳酸钙。优选地，聚合的混凝土材料包括在矿物填料上充当分散剂和/或抗聚集剂的一种或更多种添加剂。优选地，添加剂选自有机基-钛酸酯，例如异丙基三油基钛酸酯，新烷氧基磷酸钛酸酯，二(二辛基焦磷酸)亚乙基钛酸酯，异丙基三硬脂基钛酸酯，有机基-锆酸酯，其混合物。优选地，聚合的混凝土材料的密度范围为1，50-2，20g/cm3,和优选1，8-2, Og/cm3。
优选地，在该材料内的填料量大于80wt%。本发明还涉及制造家用器具零部件，尤其洗涤机桶的方法，该方法包括下述步骤:制备由聚合的混凝土材料制造的配混物，和因此包括聚合物粘合剂体系与无机填料；使用该配混物，例如通过注塑，制造零部件。优选地，通过各组分的混合工艺制造配混物，和在混合工艺之后，直接在制造步骤中使用，不需要进行额外的处理步骤。尽管在洗涤类洗衣机中使用是尤其有利的，和具体地用于实现其机桶，但本发明可有利地应用到其他种类的电子家用器具，例如其他洗涤机器，例如干燥机或洗涤机-干燥机等上。根据本发明的家用器具的零部件具有防止因施加的负载导致的故障所需的充足的机械强度，和抗结构变形的充足的刚硬度二者。根据本发明，家用器具的零部件由基本上聚合的混凝土材料的配混物制造，它包括聚合物粘合剂体系，即一种或更多种聚合物的聚合物体系，和高含量，大于60wt%，和优选大于80wt%的无机矿物填料。粘合剂体系是含化学交联部分和没有化学交联部分的互穿聚合物网络；更具体地，该聚合物网络包括在没有化学交联的一种或更多种第二聚合物和/或弹性体内包埋的一种或更多种化学交联的第一聚合物。化学交联的部分表明在其内存在离子和/或共价键的部分。根据优选的实施方案，聚合物网络基本上由聚烯烃基聚合物材料(即，具有基本聚丙烯结构，任选地被改性和/或官能化的聚合物材料)。特别地，互穿粘合 剂网络包括在用活性基团官能化的一种或更多种聚烯烃和充当偶联剂的一种或更多种树脂之间的化学键，以促进聚合物粘合剂体系的交联。例如，正如以下更好地描述的，用马来酸酐和/或丙烯酸官能化聚烯烃；互穿粘合剂网络包括接枝的聚丙烯和/或接枝的烯烃橡胶；和充当偶联剂的树脂是环氧树脂。根据本发明的材料能获得改进的加工性(降低粘度)并实现较好的机械性能(尤其，韧度)。而且，不同于已知的高密度配混物(在没有初步处理的情况下，它们通常不可能在组件的制造工艺，例如注塑中使用)，本发明的材料可直接在组件的制造工艺中使用，不需要额外的步骤。高密度配混物的主要问题是过大的重量阈值，即矿物填料和聚合物部分(聚合物粘合剂)的体积部分相等的条件。若超过这一阈值，则使加工性和机械性能变差。该阈值主要取决于矿物填料的密度，即相对于聚合物部分，矿物填料的密度越大，则阈值越高；高的阈值显然能容易地获得具有高密度的材料，且没有急剧劣化性能。原则上，在家用器具领域中组件的所需密度是混凝土的密度。因此优选使用具有最高密度的矿物填料，例如硫酸钡(BaSO4)，二氧化钛(TiO2)，铁的氧化物，例如赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(FeO x Fe203)，氧化锆(ZrO2)，铁的废物粉末，
坐寸ο而碳酸钙具有相对低的密度(约2，7g/cm3)，和若碳酸钙用于获得高密度材料，假设它具有与混凝土相当的密度，则出现问题。
然而，本发明提供具有高密度的材料，即使使用碳酸盐矿物填料。矿物填料颗粒的尺寸对配混物的性能也具有影响。通常通过平均值d50%(至少50%颗粒的尺寸)和通过最大值d98%(98%颗粒的尺寸)来确定尺寸。矿物填料颗粒的尺寸分布是影响聚合物粘合剂分散体均一性的因素；颗粒倾向于彼此聚集，和因此负面影响配混物的性能。有利地，填料颗粒的尺寸是:-d50% 低于 5 μ m,优选低于 2 μ m;-d98% 低于 40 μ m,优选低于 10 μ m。颗粒越细,贝U聚集的倾向越高。为了防止聚集，也可使用在碳酸钙上的涂覆的矿物填料，例如硬脂酸或硬脂酸钙涂覆的矿物填料。对于相同的目的来说，配混物也可含有在矿物填料上充当分散剂和抗聚集剂的特定添加剂；这些添加剂基本上具有借助降低聚结实现较好的矿物填料颗粒分散和通过聚合物粘合剂增加颗粒的可润湿性的功能。合适的添加剂例如是有机钛酸酯，例如异丙基三油基钛酸酯，新烷氧基磷酸钛酸酯，二(二辛基焦磷酸)亚乙基钛酸酯，异丙基三硬脂钛酸酯，或有机基-锆酸酯。而且，配混物的性能取决于聚合物粘合剂的类型，所述聚合物粘合剂可以是聚烯烃聚合物或聚烯烃聚合物的还能何物。粘合剂优选是具有特定性能(流度<4g/10’ )的全同立构的聚丙烯(均聚物或嵌段共聚物或无规共聚物)，和相对于总的有机部分，浓度优选大于30wt%的聚烯烃弹性体,例如EPM橡胶(乙烯-丙烯单体)或EPDM橡胶(乙烯-丙烯-二烯烃单体)的混合物。聚合物的流度影响机械性能，而弹性体的特征影响韧度和冲击性能。根据本发明的优选实施方案，通过用活性基团(例如马来酸酐，丙烯酸)官能化的聚烯烃和环氧树脂之间的化学反应，实现矿物填料和聚合物网络之间的机械内聚结构。特别地，使用接枝的聚丙烯，例如马来酸酐官能化的聚丙烯(PP-g-MA)，丙烯酸接枝的聚丙烯(PP-g-AA);和/或官能化的弹性体，例如EPM-g-MA，EP (D)M-g-MA,即用马来酸酐官能化的乙烯共聚物；环氧树脂用于形成化学交联。配混物的结构是在没有化学交联的聚合物或聚合物混合物或弹性体内包埋的互穿聚合物网络；矿物填料分散在这一有机相内。本发明制造家用器具零部件的方法基本上包括其中制备以上所述的配混物的第一步骤，和其中例如通过注塑，将该配混物用于制造家用器具零部件的第二步骤。使用例如同向旋转的双螺杆挤出机，逆向旋转的双螺杆挤出机，单螺杆挤出机或间歇密炼机，例如Banbury型密炼机，通过各组分的混合工艺，制备配混物。在混合步 骤中，直接添加或者通过在树脂内的添加剂母料(母炼胶)添加配混物中的所有主要组分(矿物填料，有机粘合剂，和添加剂)。本发明材料的密度大于常规的配混物，和尤其密度范围为1，50-2，20g/cm3，和优选 1，8-2, Og/cm3。为了实现这一目标，在非常高的用量，超过最终配混物的80%wt下，用矿物(例如碳酸钙，硫酸钡，赤铁矿，铁，二氧化钛，等)填充配混物，从而实现想要的密度值。在表I中，披露了根据本发明的优选实施方案的配混物组合物范围。在表I中，术语“粘合剂”是指聚合物粘合剂体系(它可包括大于一种如上所述的聚合物)；术语“添加剂”是指一种或更多种添加剂，以防止填料在配混物(例如，有机基-锆酸酯或有机基-钛酸酯)内聚集；术语“环氧树脂”是指充当偶联剂的一种或更多种树脂，以促进聚合物粘合剂体系，尤其接枝聚丙烯和/或接枝烯烃橡胶之间的化学交联。表1-配混物
权利要求
1.一种家用器具的零部件，尤其洗涤类的家用器具的零部件，它由含聚合物粘合剂体系和无机填料的聚合的混凝土材料制造；该零部件的特征在于，在材料内的填料量大于60wt% ;粘合剂体系是含有包埋在没有化学交联的一种或更多种第二聚合物和/或弹性体内的一种或更多种化学交联的第一聚合物的互穿聚合物网络。
2.权利要求1的零部件，其中聚合物粘合剂体系基本上由基于聚烯烃的聚合物材料制造，且包括化学交联的部分和没有交联的部分。
3.前述任何一项权利要求的零部件，其中聚合物粘合剂体系包括至少一种聚烯烃聚合物或聚烯烃聚合物的混合物，尤其至少一种全同立构的聚丙烯。
4.前述任何一项权利要求的零部件，其中互穿粘合剂网络包括在用活性基团官能化的一种或更多种聚烯烃和充当偶联剂的一种或更多种树脂之间的化学键，以促进聚合物粘合剂体系的化学交联。
5.权利要求4的零部件，其中用马来酸酐和/或丙烯酸官能化聚烯烃。
6.权利要求4或5的零部件，其中互穿粘合剂网络包括接枝聚丙烯和/或接枝烯烃橡胶。
7.权利要求4-6任何一项的零部件，其中官能化聚烯烃选自:接枝聚丙烯，例如马来酸酐官能化的聚丙烯(PP-g-MA),丙烯酸接枝的聚丙烯(PP-g-AA);官能化的弹性体,例如用马来酸酐官能化的乙烯共聚物，例如EPM-g-MA或EP (D)M-g-MA。
8.权利要求4-7任何一项的零部件，其中充当偶联剂的树脂是环氧树脂。
9.前述任何一项权利要求的零部件，其中聚合物粘合剂体系包括至少一种聚烯烃弹性体。
10.权利要求9的零部件，其中聚烯烃弹性体是EPM橡胶或EPDM橡胶。
11.权利要求9或10的零部件,其中，聚烯烃弹性体的浓度大于30wt%,相对于总的聚合物粘合剂体系。
12.前述任何一项权利要求的零部件，其中矿物填料选自碳酸钙CaCO3，硫酸钡BaSO4,二氧化钛TiO2，铁的氧化物，例如赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(FeO x Fe2O3),氧化锆(ZrO2)，铁的废物粉末，其混合物。
13.前述任何一项权利要求的零部件，其中聚合的混凝土材料的密度范围为1.50-2.20g/cm3，优选 1.8-2.0g/cm3。
14.前述任何一项权利要求的零部件，其中材料内的填料量大于80wt%。
15.前述任何一项权利要求的家用器具零部件的制造方法，该方法包括下述步骤:制备由聚合的混凝土材料制造而因此包含聚合物粘合剂体系和无机填料的配混物；使用该配混物，例如通过注塑，制造该零部件。
16.权利要求15的方法，其中通过各组分的混合工艺制备配混物，和在混合工艺之后，在没有进行额外的处理步骤的情况下，将配混物直接用于制造步骤。
全文摘要
一种家用器具的零部件，尤其家用器具的洗涤类的零部件，它由含聚合物粘合剂体系和无机填料的聚合的混凝土材料制造；其中在该材料内的填料量大于60wt%；和粘合剂体系是含在没有化学交联的一种或更多种第二聚合物和/或弹性体内包含的一种或更多种化学交联的第一聚合物的互穿聚合物网络。
文档编号D06F37/26GK103189328SQ201180053306
公开日2013年7月3日 申请日期2011年9月27日 优先权日2010年9月28日
发明者M·巴达里, P·博托洛蒂, M·萨尼塔 申请人:伊莱克斯家用产品股份有限公司