使用注射成型发泡工艺与模芯回退工艺结合生产具有提高的冲击性能的零件的方法技术

制造与通过公开的发泡工艺的具有相同重量的实心零件相比具有改善的机械性能和改善的冲击性能的零件的方法。该方法包括：将玻璃纤维填充聚合材料引入至注射成型机的漏斗(128)，使玻璃纤维填充聚合材料在塑化单元(100)中熔化以形成熔体，和用发泡剂加压注射成型机的塑化单元(100)。该方法进一步包括将发泡剂溶解到熔体中，将熔体注射到模具的模腔(408)上至100％的体积，并且重新配置模具以在递送熔体之后的预定时间之后增大模腔(408)的尺寸。也公开了由该方法制成的零件和用于制造零件的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用注射成型发泡工艺与模芯回退工艺结合生产具有提高的冲击性能的零件的方法
技术介绍
1.本公开内容的领域本公开内容涉及利用改进的发泡注射成型(injectionmolding)工艺与模芯回退(moldcore-back)工艺结合生产零件的方法；更具体地，本公开内容涉及利用改进的发泡注射成型工艺与模芯回退工艺结合生产零件的装置和方法；并且甚至更具体地，本公开内容涉及利用改进的发泡注射成型工艺与模芯回退工艺结合生产的零件。2.相关领域利用注射成型发泡技术生产塑料零件正在不断增长，但是与由于密度降低而导致的机械性质降低关联的问题仍然是一个挑战。对于纤维增强材料，由于在气体和熔体的均质化阶段期间生成另外的纤维断裂，这甚至更关键。已经证明，使用某些物理发泡工艺，在发泡中并且甚至在实心加工中可以实现更好的纤维保持。由于塑料零件的降低的机械性能比如冲击性能，注射发泡技术的目前的渗透水平——特别是在汽车行业——受到限制。注射发泡工艺结合应用厚度的增加是市场上使用的解决方案之一，但是使用这种途径，降低了冲击性能。因而，本领域需要一种发泡或轻质零件，用于制造发泡或轻质零件的装置和制造由纤维填充材料制成的具有提高的冲击性能的发泡或轻质零件的方法。
技术实现思路
考虑到以下详细描述、附图和权利要求，本公开内容的另外的特征、优势和方面可以被阐述或变得显而易见。此外，应当理解，本公开内容的前述
技术实现思路
和以下具体实施方式二者是示例性的并且旨在提供进一步的解释，而不是限制所要求保护的本公开内容的范围。附图说明为了提供对本公开内容的进一步理解而包括的附图被并入并构成本说明书的一部分，示出了本公开内容的方面并且与具体实施方式一起用于解释本公开内容的原理。除了对本公开内容的基本理解及其可以实践的各种方式所必需的之外，没有试图更详细地显示本公开内容的结构细节。在附图中：图1显示了根据本公开内容的原理构造的注射成型套筒/螺杆(barrel/screw)。图2显示了根据本公开内容的原理构造的漏斗和气闸。图3显示了根据本公开内容的原理构造的控制器。图4显示了根据本公开内容的原理构造的模具。图5显示了根据本公开内容的原理生产零件的方法。图6显示了用于研究根据本公开内容的原理构造的零件的测试结果的基板(plaque)。图7显示了根据本公开内容的原理构造的零件的测试结果。图8显示了根据本公开内容的原理构造的零件的测试结果。图9显示了根据本公开内容的原理构造的零件的测试结果。图10显示了根据本公开内容的原理构造的零件的测试结果。具体实施方式参考在附图中描述和/或图解并在以下描述中详述的非限制性方面和实例，更全面地解释了本公开内容的方面及其各种特征和有利细节。应当注意，在附图中图解的特征没有必要按比例绘制，并且一方面的特征可以供与本领域技术人员将认识到的其他方面使用，即使在本文中没有明确说明。可以省略对公知组件和加工技术的描述，以免不必要地模糊本公开内容的方面。本文使用的实例仅旨在促进理解可以实践本公开内容的方式并且进一步地使本领域技术人员能够实践本公开内容的方面。因此，本文的实例和方面不应当被解释为限制本公开内容的范围，本公开内容的范围仅由所附的权利要求和适用的法律限定。此外，应当注意，贯穿附图的几张视图，相同的附图标记表示类似的零件。在当前的技术水平，注射成型发泡导致冲击性能的损失。这在(长)纤维增强树脂中最明显(除了标准冲击降低之外，还由于纤维断裂)。使用“实心”或“通气(breathing)”模式的Profoam技术，与竞争性发泡技术相比，冲击性能的降低较不明显。使用这些两种不同的途径，可以实现没有重量减轻或有限的重量减轻。本公开内容涉及将Profoam与“芯回退”模式结合，这不仅导致重量减轻，而且导致对于相等重量的零件更高的冲击性能。更具体地，注射发泡技术的一般知识和假设是由于密度降低发泡应用的冲击性质也降低。为了解决这种损害，本公开内容利用改进的注射成型发泡技术工艺与模具打开(moldopening)或芯回退工艺结合以生产与常规成型(molding)发泡技术相比具有提高的冲击性能的零件。对纤维增强热塑性塑料，比如如本文所述的长玻璃纤维增强聚丙烯(LGF-PP)，证明了冲击性能的提高。考虑使用所公开的方法的其他纤维类型也具有冲击性能的提高。纤维增强热塑性塑料的性质很大程度上由纤维的长度决定。在这种纤维增强热塑性塑料的典型注射成型期间，发生这些纤维的断裂。使用注射成型发泡技术工艺，已经证明更好地保持纤维长度并且可以对该成就起作用。长玻璃纤维增强聚丙烯(LGF-PP)中有效的薄壁结构机械设计可以带来轻质方案，同时改善系统成本。降低材料密度潜在地提供了重量减轻的进一步可能性。在注射成型期间应用发泡可以帮助实现这一点。经由现有技术的化学发泡和物理发泡是已知的技术。然而，这些技术导致长玻璃纤维增强聚丙烯(LGF-PP)材料中纤维长度的显著破坏，降低了性能。因此，重量减轻会带来一定的性能损失。对于长玻璃填充塑料尤其如此，其通常为增加的性能支付额外费用。如由本公开内容所教导的，通过发泡机械性能可以被保持或改善，并且因此使用长玻璃纤维(LGF)材料用于轻质方案的潜力显著增加。本文公开了用于制造零件的装置和方法。零件可以由玻璃纤维填充聚合材料制成。此外，本公开内容的方法导致该零件中的玻璃纤维的有限断裂。此外，与现有技术零件相比，可以增加某些机械性质比如抗冲击性。图1显示了根据本公开内容的原理构造的注射成型套筒/螺杆。如图1中显示，注射成型套筒/螺杆100可以包括漏斗128。纤维增强热塑性塑料的颗粒(pellet)与来自气体源124的气体(发泡剂)一起由漏斗128供应至注射成型套筒/螺杆100。在注射成型套筒/螺杆100中颗粒的塑化期间，气体可以逐渐溶解在熔体中。应当注意的是，术语颗粒在整个说明书中仅为了简洁起见而使用，也可以考虑其他形式的纤维增强热塑性塑料。例如，其他形式的纤维增强热塑性塑料可以包括短切纱、塑料颗粒和长(lose)玻璃纤维的混合物等。注射成型套筒/螺杆100可以包括保持螺杆108的圆筒106。螺杆108可以进一步包括用于移动螺杆108的发动机等(未显示)。注射成型套筒/螺杆100可以进一步包括配置为保持圆筒106内的气压的密封件104、气闸102和截止阀110。与注射成型套筒/螺杆100相关联的其他构造也考虑可以保持圆筒106内的气压。此外，注射成型套筒/螺杆100可以包括至少一个加热器122。喷嘴130和/或相关联的截止阀110可以包括至少一个加热器120。至少一个加热器122和至少一个加热器120可以配置为保持颗粒的温度和/或增加颗粒的温度以使其熔化。图2显示了根据本公开内容的原理构造的漏斗和气闸。具体地，气闸102可以包括漏斗128。漏斗128可以另外地与气闸102分开配置。来自漏斗128的颗粒可以进入气闸102内的导管214。控制颗粒在气闸102内的移动可以由第一阀210(以关闭配置显示)控制。朝向右侧打开第一阀210将允许来自漏斗的128颗粒进入气闸102的上部220。此后，颗粒可以行进至导管216。第二阀212(以打开位置显示)控制颗粒从导管216进入气闸102的下部222的移动。在下部222中，来自气体源124的发泡剂可以被施加至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造零件的方法，其包括：使玻璃纤维填充聚合材料在注射成型机的塑化单元中熔化以形成熔体；使用发泡剂加压所述塑化单元中的所述熔体，其中所述加压在大于50％的所述塑化单元的体积中进行；使得所述发泡剂至少部分地溶解到所述加压的熔体中；将所述加压的熔体注射到模具的模腔中；和在将所述加压的熔体注射到所述模腔中之后增大所述模腔的体积以生产零件，其中所述零件具有小于1的相对密度并且当与由具有相同重量的所述熔体形成且不使用发泡剂加压的类似零件相比时具有更大的冲击性能，如由落镖实验所确定的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.21 US 62/325,5831.一种制造零件的方法，其包括：使玻璃纤维填充聚合材料在注射成型机的塑化单元中熔化以形成熔体；使用发泡剂加压所述塑化单元中的所述熔体，其中所述加压在大于50％的所述塑化单元的体积中进行；使得所述发泡剂至少部分地溶解到所述加压的熔体中；将所述加压的熔体注射到模具的模腔中；和在将所述加压的熔体注射到所述模腔中之后增大所述模腔的体积以生产零件，其中所述零件具有小于1的相对密度并且当与由具有相同重量的所述熔体形成且不使用发泡剂加压的类似零件相比时具有更大的冲击性能，如由落镖实验所确定的。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述冲击性能包括如由落镖实验所确定的相对穿透力。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述冲击性能包括如由落镖实验所确定的相对穿透能量。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述冲击性能包括如由落镖实验所确定的相对穿透力和相对穿透能量。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，进一步包括在增大所述模腔的体积之前允许所述零件部分地固化。6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其中所述模具实施芯回退工艺，所述芯回退工艺包括所述模具从初始厚度至最终厚度的受控打开。7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其中增大所述模腔的体积包括打开所述模具。8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其中增大所述模腔的体积导致所述零件中的泡沫生成。9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其中增大所述模腔的体积导致所述零件的芯中的泡沫生成。10.一种由根据权利要求1至9任一项所述的方法制成的聚合零件，其中所述零件中的玻璃纤维的成型后长度大于在大于50％的所述塑化单元的体积中不加压熔体的情况下制成的零件中的玻璃纤维的成型后长度。11.一种配置为生产零件的注射成型装置，其包括：漏斗，其配置为引入玻璃纤维填充聚合材料，其中所述玻璃纤维具有预成型的长度；塑化...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·S·亚涅夫，D·W·A·布兰德斯，J·G·M·范格斯伯根，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL