[發(fā)明專利]改善聚合物注射制品熔接痕力學(xué)性能的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010161629.6
• 申請(qǐng)日: 2010-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN101823312A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳宏;閻博文;郭少云;蔣根杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C45/00
• 分類號(hào): B29C45/00
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司 51202
• 代理人: 呂建平

一技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物制品注射成型加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種改善聚合物注射成型制品熔接痕處的力學(xué)性能的方法。

二背景技術(shù)

聚合物注射成型過程中，由于制品結(jié)構(gòu)和成型過程的復(fù)雜性而容易產(chǎn)生各種成型缺陷，其中熔接痕是最為廣泛存在于制品中的缺陷。通常的情況，熔接痕的存在不僅影響聚合物注射制品的外觀，更為顯著的是降低制品的力學(xué)性能，尤其是聚合物填料體系和聚合物共混體系，力學(xué)性能的降低更為突出。聚合物注射制品在制備過程中常見的產(chǎn)生熔接痕的方式有兩種，一種是流經(jīng)兩個(gè)或兩個(gè)以上澆口的熔體前沿相遇而形成；另一種是由于模具型腔中存在孔或嵌件使熔體先分開再匯合，導(dǎo)致熔體前沿的相遇而產(chǎn)生。聚合物制品在熔體注射成型充模階段，熔體前沿的相互碰撞產(chǎn)生了垂直熔體流動(dòng)方向的取向(分子鏈、填料或分散相)；在冷卻階段，由于冷卻速度快無法充分的纏繞、擴(kuò)散、解取向，進(jìn)而形成弱連接，同時(shí)由于排氣不暢最終導(dǎo)致表面V型槽的產(chǎn)生。

目前改善熔接痕力學(xué)性能的方法主要集中在以下三方面。第一個(gè)方面是通過有限元分析對(duì)制品和模具進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，以及對(duì)成型工藝條件進(jìn)行優(yōu)化；第二個(gè)方面是改善分子鏈、填料或分散相在熔接痕區(qū)域的擴(kuò)散程度，例如在熔接痕區(qū)域施加超聲振動(dòng)；第三個(gè)方面是改變?nèi)垠w在模具型腔中的流動(dòng)場(chǎng)，使熔接痕區(qū)域的熔體流動(dòng)發(fā)生變化，例如控制進(jìn)澆時(shí)間和進(jìn)澆量，采用推拉式注射或動(dòng)態(tài)保壓注射，在模具中附加改變?nèi)垠w剪切流動(dòng)的裝置等。在上述改善熔接痕力學(xué)性能的方法中，方法1對(duì)熔接痕力學(xué)性能的提高程度有限，方法2和3則對(duì)模具和成型設(shè)備提出了更高要求進(jìn)而增加了成本。因此，提出一種操作簡(jiǎn)單易行且成本較低的改善聚合物注射制品熔接痕力學(xué)性能的方法具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

三發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)改善聚合物注射制品熔接痕力學(xué)性能的技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明的首要目的是提供一種操作簡(jiǎn)單易行且成本較低的改善聚合物注射制品熔接痕力學(xué)性能的新方法，本發(fā)明的另一目的是為了使聚合物注射成型制品或制品局部具有特殊功能性或具有裝飾性。

本發(fā)明的基本思想是通過在形成制品熔接痕區(qū)域的注塑成型模具型腔模壁上設(shè)置保溫層，一方面利用保溫層熱傳導(dǎo)率比模具本體金屬低，降低了聚合物注射熔體的冷卻速度，使纏繞、擴(kuò)散、解取向更容易，進(jìn)而改善聚合物注射制品熔接痕的力學(xué)性能；另一方面在注射成型時(shí)，熔體相對(duì)于保溫層和金屬模壁的流動(dòng)剪切差異顯著，導(dǎo)致熔體流動(dòng)方式變化，熔體前沿的相遇方式改變，從而改善注射制品熔接痕的力學(xué)性能。

本發(fā)明以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開的改善聚合物注射制品熔接痕力學(xué)性能的方法，是在形成制品熔接痕區(qū)域的注塑成型模具型腔模壁上設(shè)置保溫層，保溫層的寬度在熔接痕痕寬方向能夠包覆熔接痕，保溫層的材質(zhì)為熱傳導(dǎo)率低于模具本體金屬材質(zhì)的非金屬材料。作為保溫層的非金屬材料，可以是高分子聚合物，也可以是非高分子聚合物，如木材、玻璃棉板等，優(yōu)選高分子聚合物；在高分子聚合物中，可以與注射成型制品聚合物相同，也可以與注射成型制品聚合物不相同，優(yōu)選與注射成型制品聚合物相同。

在上述技術(shù)方案中，聚合物保溫層通常采用聚合物薄膜，也可以是片材、板材或其它形狀的制件代替，優(yōu)先采用聚合物薄膜。當(dāng)聚合物保溫層采用聚合物薄膜時(shí)，聚合物薄膜上可設(shè)計(jì)裝飾性的圖案或花紋，即聚合物薄膜為裝飾性薄膜。聚合物薄膜還可選用具有抗紫外光老化功能、具有光學(xué)性能等特殊功能的薄膜。對(duì)于聚合物薄膜保溫層，為了降低熔體對(duì)薄膜的影響，薄膜的厚度最好不小于0.1mm。

聚合物制品注射成型前，需將聚合物薄膜保溫層裁切成適當(dāng)尺寸，裁切尺寸主要根據(jù)制品尺寸和模具尺寸確定。聚合物薄膜保溫層在模具型腔中的位置選擇在容易形成熔接痕的區(qū)域。保溫層在熔接痕痕線方向包覆熔接痕的范圍可以根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀采用全部包覆，也可以采取部分包覆，或間斷部分包覆。

作為保溫層的聚合物薄膜在模具型腔中的定位，可以根據(jù)聚合物薄膜的形狀、尺寸選用不同方法，例如利用注射模具上的凹槽或/和凸緣定位(即按機(jī)械結(jié)構(gòu)要素的自然定位法)，靜電吸附法定位，外加定位件法定位等。對(duì)于板材或其它形狀制件在模腔中定位，主要選用按機(jī)械結(jié)構(gòu)要素的自然定位法或外加定位件法進(jìn)行定位。

作為保溫層的聚合物薄膜在模具型腔中定位完成后，進(jìn)行合模注射成型。成型工藝與普通注射成型工藝相同，為了使聚合物薄膜和注射制件有永久的粘結(jié)效果，應(yīng)該在不影響其它性能且不導(dǎo)致聚合物降解的前題下，盡可能提高聚合物熔體的溫度和模具溫度，但溫度的提高幅度不宜大于50℃。(根據(jù)不同聚合物的特點(diǎn)，溫度增加幅度一般在0-50℃范圍內(nèi))。

本發(fā)明還采取了其它一些技術(shù)措施。