长玻璃纤维填充材料中的发泡技术制造技术

一种发泡部件，包含：长玻璃纤维填充的聚合材料，其中，所述长玻璃纤维具有模制所述发泡部件之前的初始长度和模制所述发泡部件之后的最终长度；其中，所述发泡部件中的所述长玻璃纤维的模制后长度大于或等于在没有加压的塑化单元的情况下制成的类似尺寸的发泡部件中的长玻璃纤维的模制后长度。

Foaming technology of long glass fiber filling material

A foaming component, including: polymer material, long glass fiber filled in the long glass fiber has the final length before and after the molding of the foam components of the initial length and the molding of the foam part; the moulding of long glass fiber foaming molded parts of the long glass fiber the foamed member in the after the length is greater than or equal to a similar size made in plasticizing unit without pressure in the absence of the length.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
在不降低部件的机械或物理性能的情况下，一直期望某些成型聚合物部件例如汽车部件重量更轻。与通过其他方法形成的部件相比，发泡注射模制可以提供重量较轻的部件，但是用长玻璃纤维填充的材料使用发泡注射模制可以导致纤维断裂与机械性能如强度、刚度、和耐冲击性的固有损失。因此，本领域存在对于由重量较轻而没有长玻璃纤维断裂的长玻璃纤维填充的材料制成的部件的需要。
技术实现思路
通过以下附图和具体实施方式举例说明了以上所描述的及其他特征。一种制造发泡部件的方法，包括：将长玻璃纤维填充的聚合材料引入到注射模制机的料斗中，其中，长玻璃纤维具有模制前长度(pre-molding length)；熔融长玻璃纤维填充的聚合材料以形成熔体；用发泡剂加压注射模制机的塑化单元，其中，密封件(seal)位于塑化单元的旋转部件和固定部件之间；在塑化单元的旋转部件和固定部件之间具有密封件；用安装在注射模制机的料筒和料斗之间的气闸(airlock)密封塑化单元；增加发泡剂的压力并增加注射模制机的背压以使熔体和发泡剂均化；以及形成发泡部件；其中，发泡部件中的长玻璃纤维的模制后长度(post-molding length)大于或等于在没有加压塑化单元的情况下制成的类似尺寸的发泡部件中的长玻璃纤维的模制后长度。一种发泡部件，包含：长玻璃纤维填充的聚合材料，其中，长玻璃纤维具有模制发泡部件之前的初始长度和模制发泡部件之后的最终长度；其中，发泡部件中的长玻璃纤维的模制后长度大于或等于在没有加压塑化单元的情况下制成的类似尺寸的发泡部件中的长玻璃纤维的模制后长度。附图说明现在参考附图，其是示例性实施方式，并且其中相同的元素标号相同。图1A至1F是示出具有30％重量减少的蜂窝状结构(cell structure)和密度的发泡板(foamed plaque)的切割截面的图片。图2A至2F是示出具有20％重量减少的蜂窝状结构和密度的发泡板的切割截面的图片。图3A至3C是示出通过光学显微术和密度测量得到的蜂窝状结构的切割截面的位置的发泡板的图片。图4A和4B是示出在减压样品上进行光学显微术的位置的发泡板的图片。图5A至5D是具有用2号组合物模制的原始厚度2.3倍的发泡板的切割截面的图片。图6A和图6B是具有用5号组合物模制的原始厚度4倍的发泡板的切割截面的图片。图7是模制件中的纤维长度测量的图示。图8是通过实心注射模制(solid injection molding)制造的和通过发泡注射模制(foaming injection molding)制造的模制件中的长纤维数的图示。图9是实心部件(solid part)和发泡部件中的灰分含量的图示。图10是本文所描述的模制件的流动长度相对于密度的图示。图11是各种模制样品和它们相应的纤维长度的图示。图12A-12D是本文所描述的各种模制样品的弯曲强度的图示。图13A和13B是本文所描述的各种模制样品的冲击强度的图示。图14A和14B是本文所描述的替代模制样品(displacement molded sample)的冲击强度的图示。具体实施方式本文公开了发泡部件和制造发泡部件的方法。发泡部件可以由长玻璃纤维填充的聚合材料制成。长玻璃纤维可以具有模制发泡部件之前的初始长度和模制发泡部件之后的最终长度。发泡部件中的长玻璃纤维的最终长度大于或等于非发泡部件中的长玻璃纤维的最终长度。在发泡部件中长玻璃纤维没有断裂的情况下，某些机械性能如强度、刚度、和耐冲击性可以与非发泡(例如实心)部件可比较，与实心部件相比重量减少。用于由长玻璃纤维填充的材料制造部件使得最终部件中的平均纤维长度的减少可以比通过其他发泡技术(例如使用化学发泡剂或物理发泡剂)制成的最终部件中的平均纤维长度的减少更小的技术可以包括将注射螺杆置于具有相对平坦的压力曲线的压力下。这种制造方法可以帮助保证长玻璃纤维在成型过程中不断裂。发泡技术，如使用化学发泡剂或物理发泡剂，可以导致过多的纤维断裂，这直接影响使用长玻璃纤维填充的材料用这些方法制成的部件的机械和物理性能。因此，可以消除通过使用长玻璃纤维填充的材料代替短玻璃纤维填充的材料观察到的性能增强。在使气体(无论来自化学发泡剂或物理发泡剂)与熔融的聚合材料均化的过程的均化阶段期间，长玻璃纤维可以由于施加的剪切应力发生断裂。如果在注射发泡方法中的玻璃纤维长度可以保持恒定甚至相比其他方法有所增加，那么可以使由于发泡导致的包括耐冲击性的性能的降低最小化，且甚至可以实现得到部件的重量进一步减少。在聚合材料中使用发泡剂可以降低密度，因而也降低最终部件的重量。添加无论是化学的还是物理的发泡剂，会导致通过气泡分散在基础聚合材料内而在模制件内形成蜂窝状结构(cellular structure)。发泡模制可以提供在重量不增加的情况下部件大小增加以及在性能变化受控的情况下部件重量减少的可能性。发泡的其他有价值的优势是循环时间减少、尺寸一致性改善、以及模具中的成穴增加。在化学发泡中，通过发泡剂的化学分解生成气体。将发泡剂作为母料体系添加。在塑化期间通过熔体的热量引发分解。主要地将吸热发泡剂用于注射模制。它们基于碳酸氢盐和柠檬酸物质。化学发泡涉及在将粒料进料至注射模制机的进料喉之前混合化学发泡剂与粒料。发泡剂在树脂熔融的同时分解，释放气体如氮气，其与聚合物混合。可以将吸热发泡剂用于注射模制。吸热发泡剂可以基于碳酸氢盐和柠檬酸物质。随着将聚合物注射到模具中，气体膨胀。形成的泡沫帮助将树脂填在模具中。可以在任何现有的模制机上进行化学发泡，其中唯一的限制是使用的发泡剂在与聚合物的加工温度相容的温度下分解。由于在过程的塑化阶段期间施加用于均化熔体的背压升高，使用利用长玻璃纤维填充的聚合材料的化学发泡可以导致与实心注射模制(即非发泡注射模制)相比长玻璃纤维减少约20％。为了补偿由于长玻璃纤维的长度降低导致的机械性能损失，可以应用减压技术。减压是指在填充腔体之后通过立即打开模具增加部件厚度。可以使用用于模制树脂的标准注射模制条件开始发泡。为了调节发泡水平，应当改变填充压力和/或填充时间。减少填充将增加发泡，并且增加填充将减少发泡。设置行程(stroke)以产生短注射(short shot)也将增加发泡的量。还可以期望的是调节使用的发泡剂的水平、使用的熔体温度、或使用的发泡剂的类型。可以通过减少填充时间实现更快的循环时间。因为实际是部件中的气体压力而不是液体压力在填装部件，所以这是可能的。物理发泡可以通过在限定的压力和温度范围内将气体如氮气、氧气、或二氧化碳添加到聚合物熔体中实现，并且通常要求特殊的螺杆设计，其中混合元件位于螺杆前面。在此范围内，气体变为超临界流体并且可以在塑化期间溶解在聚合物熔体中。可以使用多种技术将气体作为超临界流体添加到熔体中，包括将气体在机筒中添加到熔体中(技术1)和将气体在适合的热流道系统中(adapted hot runner system)添加到熔体中(技术2)。技术1涉及随着聚合物熔体流股沿料筒向下移动将气体如氮气计量到其中。将气体完全混合到聚合物中生成聚合物和气体的单相溶液。来自树脂注射到模具中的压降的成核(nucleation)导致气泡形成，且在部件冷却时发生泡孔(cell)生长，如化学发泡一样将树脂填装到模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造发泡部件的方法，包括：将长玻璃纤维填充的聚合材料引入到注射模制机的料斗中，其中，所述长玻璃纤维具有模制前长度；熔融所述长玻璃纤维填充的聚合材料以形成熔体；用发泡剂加压所述注射模制机的塑化单元，其中，密封件位于所述塑化单元的旋转部件和固定部件之间；所述塑化单元的所述旋转部件和固定部件之间具有密封件；用安装在所述注射模制机的料筒和所述料斗之间的气闸密封所述塑化单元；增加所述发泡剂的压力并增加所述注射模制机的背压以使所述熔体和所述发泡剂均化；以及形成所述发泡部件；其中，所述发泡部件中的所述长玻璃纤维的模制后长度大于或等于在没有加压的塑化单元的情况下制成的类似尺寸的发泡部件中的长玻璃纤维的模制后长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.16 US 61/980,2281.一种制造发泡部件的方法，包括：将长玻璃纤维填充的聚合材料引入到注射模制机的料斗中，其中，所述长玻璃纤维具有模制前长度；熔融所述长玻璃纤维填充的聚合材料以形成熔体；用发泡剂加压所述注射模制机的塑化单元，其中，密封件位于所述塑化单元的旋转部件和固定部件之间；所述塑化单元的所述旋转部件和固定部件之间具有密封件；用安装在所述注射模制机的料筒和所述料斗之间的气闸密封所述塑化单元；增加所述发泡剂的压力并增加所述注射模制机的背压以使所述熔体和所述发泡剂均化；以及形成所述发泡部件；其中，所述发泡部件中的所述长玻璃纤维的模制后长度大于或等于在没有加压的塑化单元的情况下制成的类似尺寸的发泡部件中的长玻璃纤维的模制后长度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发泡部件中的所述长玻璃纤维的模制后长度大于或等于类似尺寸的非发泡部件中的长玻璃纤维的模制后长度。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述发泡剂是气体发泡剂。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述发泡剂是以下至少一种：二氧化碳、碳酸氢钠、叠氮化合物、碳酸铵、亚硝酸铵、柠檬酸一钠、当与水反应时释放氢的轻金属、氯化烃、氯氟烃、偶氮二甲酰胺、N,N'二亚硝基五亚甲基四胺、三氯单氟甲烷、三氯三氟乙烷、二氯甲烷、有机羧酸(如甲酸、乙酸、草酸、蓖麻油酸等)、戊烷、丁烷、乙醇、丙酮、氧气、氮气、氨气、和包括上述中的至少一种的组合。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述发泡剂是以下至少一种：氮气、氧气、二氧化碳气体、和包括上述中的至少一种的组合。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，与包含长玻璃纤维的类似尺寸的非发泡部件相比，所述发泡部件的重量减少大于或等于5％。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，与非发泡的注射板相比，发泡的注射板具有10％更低的厚度收缩。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述发泡剂压力与所述注射模制机的背压相差大于或等于0兆帕。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述发泡剂压力或所述注射模制机的背压是0至10兆帕。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：安杰尔·亚涅夫，马尔尼克·瓦埃斯，沃登·斯海维，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL