[發明專利]塑料粘度控制方法和設備

無效

• 申請號: 00809033.5
• 申請日: 2000-06-12
• 公開（公告）號: CN1399587A
• 公開（公告）日: 2003-02-26
• 發明（設計）人: 讓－皮埃爾·伊巴爾
• 申請（專利權）人: 讓-皮埃爾·伊巴爾
• 主分類號: B29B7/00
• 分類號: B29B7/00;B01F7/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 胡曉萍

參照的相關申請

本申請是1999年6月15日提交的、題為“在模塑操作之前控制熔融塑料的粘度方法和設備”的美國專利申請09/333,544號部分延續申請，在此援引該申請以供參考。

發明領域和背景

本發明總的涉及用聚合物進行模塑，尤其涉及一種用于通過剪切稀化和/或解開來控制各種聚合材料的粘度的新穎且實用的設備和方法，以及用于控制能夠在一可防止在最佳條件下發生解開的溫度上冷卻的同時又結晶的聚合材料的粘度的特殊措施。例如，這是針對諸如尼龍66之類的半結晶聚合物的情況。

眾所周知，對于模塑聚合材料而言，加工參數(例如，溫度、壓力、流率、流程等)是由高分子的纏結狀態所決定的熔體粘度的直接結果。樹脂“熔體指數”通常表現熔體流度的特征，并可用于確定適用于給定的模塑應用的某種樹脂等級。該熔體指數是高分子鏈的分子量及其纏結度的函數。高熔體指數對應于高流動性樹脂。模塑產品的機械性能也是其分子量特性的強大函數，高分子鏈越長，成品就越堅固和堅硬。不幸的是，塑料在其使用期間所需的高強度往往導致在模塑操作過程中缺乏流度，其結果是帶來高操作模塑成本和模塑缺陷(熔接線、下陷痕跡(sink?mark)等)。設計用來補償這種缺乏對熔體流度的控制的一種公認的作法包括減小被模塑的高分子的分子量。雖然這樣能降低粘度，顯著改善流程，但往往會導致機械性質、尤其是強度和硬度的降低。此外，這種作法不能使用在那些其中模塑成品必須極小和/或薄、諸如薄壁注射成型應用之類的場合中。

樹脂供應商已成功地向塑料工業提供降低粘度以便于(ease?up)加工、或者通過使不同的分子量級混和來提高熔體彈性的手段。此種方案的問題在于，同樣大大降低了分子量較小的聚合物的機械性能，加工者們不得不想出用于較佳的加工性能的折衷方案。

該工業應歡迎一種能降低塑料熔體的粘度而無須改變樹脂的分子量、同時又能有利地降低樹脂廠商不得不提供的等級數量的處理。

塑料的剪切稀化是眾所周知的，實際上它用于在注射模塑的充填階段通過加快注射柱塞的速度來降低熔體粘度。這尤其適用于薄壁注射模塑的情況中，在這種情況下，當熔體粘度保持準牛頓(quasi-Newtonian)時，需要相當大的力來充滿模具。

同樣眾所周知的是，可在給定溫度下通過增加剪切率或者增大熔體以固定振幅的振蕩頻率來獲得剪切稀化。尤其，眾所周知的是，通過由振動所引起的剪切稀化可降低塑料熔體的粘度。參見Lee的美國專利4,793,954號；J.P.Ibar的“通過在注射模塑的充填期間進行振動來降低塑料熔體的粘度”(ANTEC?1997，Toronto，SPE再版本(1997))；以及，J.P.Ibar的“通過振動控制的剪切稀化和取向的新型塑料加工方法”(1997ASME國際機械工程大會暨展覽會再版本MD-Vol.79，pp?223-348，1997)。

剪切稀化不要求采用與用于通過解開來大幅度地降低粘度所需的相同的粘度降低機構。例如，參見Ibar的美國專利5,885,495號。剪切稀化是由稱之為構象異構體的高分子部分之間的相互作用的網絡的彈性協同度所產生的。粘度降低是瞬間的，而僅僅在振動下才會發生，即，倘若振動停止的話，則它也停止。然而，剪切稀化是有用的，并可根據本發明以本技術領域中的普通技術人員不知曉或顯而易見的方式來使塑料最優化或最有利。

由振動剪切稀化所引起的粘度降低是已知的。J.P.Ibar的“通過振動控制的剪切稀化和取向的新穎塑料加工方法”(1997ASME國際機械工程大會暨展覽會)中描述了一種例子。

美國專利5,885,495號中講授了利用振動來改變模塑處理和/或模塑材料的性質的三種已知的處理：

1.機械震動/振蕩或超聲波振動裝置，用于以宏觀級或是微觀級使模塑材料的密度在液化階段或是在固化階段均勻且增大：參見Lemelson的美國專利4,288,398號；Pendleton的美國專利3,298,065號；以及Allen等人的美國專利4,925,161號。這些專利沒有直接涉及利用振動來降低熔體粘度以便提高它們在轉化期間的加工性能，也沒有提出利用填料(packing)振動來提高熔體彈性。