具有复杂三维构造的高温导管制造技术

本发明专利技术公开一种具有复杂三维形状的模塑制品。在一个实施方案中，所述模塑制品包含通过吹塑形成的管式构件（10），所述管式构件（10）具有多个由弯曲段（12、14、16）分开的线性段（52、54、56、58、60）。所述弯曲段能在多个平面上包括多个角位移。所述管式构件由包含高温聚合物（例如具有高于约280℃、例如高于约290℃的熔点的聚合物）的聚合物组合物模塑而得。在一个实施方案中，所示管式构件包括至少三个约60°至约120°（例如约70°至约110°）的角位移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有复杂三维构造的高温导管相关申请本申请基于2011年2月25日提交的美国临时专利申请序列号61/446,783，并要求所述美国临时专利申请的优先权，所述美国临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文；美国临时专利申请61/446,783基于2010年12月22日提交的美国临时专利申请No.61/426,409，并要求美国临时专利申请61/426,409的优先权，美国临时专利申请61/426,409的全部内容以引用的方式并入本文。
本专利技术涉及具有复杂三维构造的高温导管。
技术介绍
存在多种不同的能用于形成不同部件和制品的高温工程塑料。在很多应用中，本领域技术人员已尝试用由高温聚合物制造的部件替代常规金属部件。存在多种高温聚合物，所述高温聚合物是坚固的，具有优异的耐化学性，具有高刚性，并在高温下是稳定的。如果上述聚合物能在多种实施方案中成功替代金属部件就能得到多种优点和益处。例如，塑料部件更轻，产生更少的噪声，并且比很多金属更耐化学攻击。尽管低温聚合物可以模塑成多种不同形状，但将高温聚合物模塑成复杂形状已经经历问题。例如，在多种模塑方法过程中(包括在挤出吹塑法过程中)操控高温聚合物已经经历问题。例如，当吹塑具有复杂形状的中空制品时，在形成型坯的过程中控制和/或获得均匀的壁厚以及一旦型坯形成将其操控成特定形状已经历问题。管式构件在复杂吹塑操作过程中形成，所述管式构件持续地经历形变。在一个应用中，例如，型坯在向下的方向挤出，同时聚合物组合物保持升高的温度。聚合物组合物通过环形开孔或模具挤出直到得到希望的型坯长度。型坯应该在挤出时维持均匀的壁厚，并应该仅在其自重下耐受拉伸或伸长直至得到希望的长度，以开始吹塑。型坯也可以在挤出期间例如通过机器人操纵以改变管式模板(form)的角位移来得到特定形状。一旦得到希望的长度，塑模在管式模板(form)上封闭并且在封闭的型坯的一端插入针以允许气体或空气注入管式模板(form)以将制品吹塑成最终形状。在上述过程中，过去的组合物有在非故意地造成型坯厚度改变的过程中弛垂的倾向。弛垂是低剪切现象并且受聚合物组合物的熔体强度或熔体弹性影响。一些工业(例如汽车工业)特别需要能够在高温环境下起作用的管式制品。例如，轿车发动机和卡车发动机包括为向及从发动机输送流体(例如气体和液体)而设计的多种输送管(duct)、管道(tube)和尾气通路。在一些实施方案中，热尾气通过上述输送管(duct)或管道(tube)进料。在其它实施方案中，输送管(duct)或管道(tube)可以输送更低温度的流体，但其被接近在高温下运行的发动机位置放置。因为发动机室变得更加压缩，为了适配发动机和车辆的其它部件，上述输送管(duct)和管道(tube)必须具有复杂的三维形状。过去，此类输送管(duct)和管道(tube)常规地由金属制造。然而，本公开内容涉及如上所述的发动机导管以及其它由高温聚合物制造的管式构件。更特别地，本公开内容涉及改进高温制品，且特别是具有相对复杂形状的由高温聚合物制造的管式构件。
技术实现思路
一般地，本公开内容涉及具有三维复杂形状的由含高温聚合物的聚合物组合物制造的管式制品。例如，所述高温聚合物可以具有高于约280℃(例如高于约290℃，例如甚至高于约300℃)的熔点。根据本公开内容制造的管式构件良好适用于多种不同的应用。所述管式构件良好适用于在高温环境中输送流体(例如液体和气体)。所述制品暴露的高温可以归因于输送通过所述制品的材料的温度，或可以归因于所述制品放置的外部环境。如上所述，根据本公开内容制造的管式构件具有复杂的三维构造。例如，所述制品能包括由多个弯曲段分开的数个不同的直形或线性段。所述弯曲段能形成角位移，所述角位移在一些实施方案中能是相对苛刻的。事实上，在一个实施方案中，所述管式构件可以包括至少一个包含多个角度的弯曲段。例如，所述弯曲段可以包括在X-Y平面上的第一角位移和在相交平面上的第二角位移。过去，在尝试由高温聚合物生产如上所述的复杂形状中空构件中曾经历多个问题。在一个实施方案中，本公开内容涉及用于向及从发动机输送流体的发动机导管。所述动机导管包括具有环绕中空通路的壁的单件管式构件。所述管式构件由聚合物组合物形成。所述聚合物组合物包含具有高于约280℃熔点的热塑性聚合物。所述热塑性聚合物以至少约40重量％的量(例如以高于约50重量％的量，以高于约60重量％的量)存在于聚合物组合物中。根据本公开内容，管式构件具有三维构造，所述三维构造包括至少三个线性段，所述线性段由至少两个角位移分开。在一个实施方案中，第一角位移为约60°至约120°并位于第一平面。第二角位移也为约60°至约120°。然而，第二角位移的取向使得所述第二角位移位于与第一平面相交的第二平面中。在一个实施方案中，管式构件可以包括至少三个角位移，例如四个角位移。进一步的角位移也可以为约60°至约120°。在其它实施方案中，包含在所述管式构件中的角位移可以为约70°至约110°，例如约80°至约100°。包含在管式构件中的角位移可以位于同一平面，但对于多数应用，所述角位移将位于不同平面。在一个实施方案中，管式构件上的弯曲段可以包括各自位于不同平面中的多个角位移。例如，在所述管式构件上的弯曲段可以在不同方向弯曲，使得所述弯曲段之上的管式构件的轴位于X-Y平面、X-Z平面和/或Y-Z平面。据信多种不同的热塑性聚合物可以存在于聚合物组合物中。这种聚合物包括液晶聚合物、聚酰亚胺聚合物、聚芳醚酮聚合物、聚醚酰亚胺聚合物、氟聚合物、聚酯聚合物(例如聚对苯二甲酸亚环己基二甲酯)，聚苯硫醚聚合物，以及其组合。在一个或多个高温聚合物之外，聚合物组合物也可以包含增强试剂，例如填料或纤维。在一个实施方案中，管式构件由具有相对高熔体强度的聚合物组合物形成。例如，可以配制聚合物组合物使得在高于热塑性聚合物熔点15℃的温度下，所述聚合物组合物在100％应变下显示约350Pa至约550Pa的工程应力。在一个实施方案中，上述应力对应变的关系可以在300℃和5s-1下测定。根据本公开内容制造的聚合物组合物能够生产不仅具有复杂形状还具有相对均匀壁厚的中空管式构件。例如，壁厚一般能为约1mm至约5mm，例如约2mm至约4mm。根据本公开内容，能形成在制品整个长度上壁厚变化不超过50％(例如不超过约35％，例如不超过约15％)的管式构件。如上所述，在一个实施方案中，根据本公开内容制造的管式构件可以用作发动机导管。因此，本公开内容也涉及与上述发动机导管连通的发动机。例如，所述发动机导管可涉及向及从发动机输送冷却流体、尾气或空气。然而，应该理解，根据本公开内容制造的管式构件可以用于多种其它应用。例如，本公开内容的管式构件良好适用于工业生产方法、加热及冷却系统，等。本公开内容的其它特征和方面在以下更详细地讨论。附图说明在说明书的剩余部分中(包括参照附图)更特别地阐明了本专利技术完整及能够实施的公开内容，包括其对本领域技术人员来说的最佳模式，其中：图1是可以根据本公开内容制造的成形制品的一个实施方案的透视图；图2-6显示形成图1显示的成形制品的一种方法；图7是显示本公开内容描述的多种聚合物组合物的应力-应变曲线的图；以及图8-11是根据本公开内容制造的成形制品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.22 US 61/426,409;2011.02.25 US 61/446,7831.用于向或从发动机输送流体的发动机导管，所述发动机导管包含：具有环绕中空通路的壁的单件管式构件，所述管式构件仅包含由聚合物组合物形成的单一层，所述聚合物组合物包含聚亚苯基硫醚、增强纤维、冲击改性剂和相容剂，其中所述聚亚芳基硫醚以大于60重量％并且小于90重量％的量存在，其中所述增强纤维以10重量％-25重量％的量存在，其中所述冲击改性剂包含聚烯烃和甲基丙烯酸缩水甘油酯的无规共聚物并且以0.5重量％-10重量％的量存在，其中所述相容剂包含有机硅烷，其中所述聚合物组合物具有大于1500Pa的在310℃和0.1rad/s下测量的低剪切速率储能模量；以及其中所述管式构件具有三维构造，所述三维构造包括由至少两个角位移分开的至少三个线性段，当位于第一平面时第一角位移为60°至120°，第二角位移也为60°至120°，并且取向使得所述第二角位移位于与第一平面相交的第二平面中。2.根据权利要求1所述的发动机导管，其中管式构件包括定义第一角位移的弯曲段，所述弯曲段也定义位于不同于第一角位移的平面的第三角位移。3.根据权利要求1所述的发动机导管，其中管式构件包括至少三个角位移，第三角位移也为60°至120°。4.根据权利要求1所述的发动机导管，其中壁具有基本上均匀的壁厚，所述壁厚变化不超过50％。5.根据权利要求1所述的发动机导管，其中热塑性聚合物具有大于280℃的熔点。6.根据权利要求1所述的发动机导管，其中聚合物组合物具有相对高的熔体强度，使得在高于热塑性聚合物熔点15℃的温度下所述聚合物组合物在100％的应变时显示350k...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯克，J·维斯嘉戈，赵新宇，
申请(专利权)人：提克纳有限责任公司，
类型：
国别省市：