具有不同材料性能的制品的制造方法技术

一种用不同的材料制造制件（１０）不同部位的工艺，包括在形成制品之前在模塑树脂中加入填充材料。选择树脂和填充材料以在制品上这些材料所在的部位带来不同的特性。填充材料可以包括根据其材料特性选择的陶瓷粉末、粘土、聚合树脂，以及回收材料、须状材料等等。成型之后，制品可以置于粘结流体中，如气体或液体，使填充粒粘结到周围的树脂上。如果粘接处理是酸性的，用氢氧化物、碳酸盐等中和制品，这个选择性步骤是有益处的。由本工艺制造的制品（１０）上不同部位（１２，２６，３０，３４）有多种材料，这特别有用，使制品具有电、热、磁传导或隔绝特性的不同部位，或者具有所需的表面结构、具有催化性表面，或粘附特性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由包括提供特殊材料性能的填充材料在内的至少两种不同的材料制成的制品，更具体地说，本专利技术涉及由三维吹塑法制成的，包含至少两种具有各自材料特性的不同材料，整体或部分中空的构件。为了减少安装在汽车或其它制品上的零件数量，理想的做法是制造和加工由多种材料构成的单个制品，而不是由单独的所希望的材料制成的多个零件组装而成。比如，在汽车中所用的气管一般包括硬塑部分，其边缘为软橡胶波纹管部分以保持柔性，还通过软管夹连接到其它的汽车部件上。汽车制造商希望购买已经一体地包含所有这些材料组件，能够更加简单地安装到汽车上的气管。另外，汽车制造商也发现这样对于大量零件，库存、盘点、编目，和核准供应商的费用要更低。汽车制造商能更容易地库存、盘点，和编目单个零件，而不是处理多个零件。而且，他们只需核准一个供应商，而不是多个供应商。因此，三维吹塑为汽车制造商所关注，因为它能制成复杂的形状而不浪费材料，尽管方便地制造基础塑料零件的周期可能很长。但是，正在开发缩短周期的新技术，而且，与制造多个零件然后将它们组装相比，使用多功能材料可以缩短总的加工时间。在该
中，标准的三维或三轴定向吹塑工艺是公知的。将可塑材料环绕中空的心轴注入而制成型坯或管。在材料仍处于熔化状态并仍在心轴上时，将其转移到吹塑模中，在吹塑模中用空气使其膨胀。在三维吹塑中，在型坯硬化为坚硬的零件之前将其放入或导入三维模具中。虽然结合软硬材料的三维吹塑多段中空零件的制造技术是公知的，但在将新的不同材料加入到中空零件的长度、壁和局部时，还有许多未研究的方面。本专利技术的目的正是在于使用多种具有不同特性的材料这一方面。专利技术简述因此，需要提供能达到上述目的的吹塑工艺和由此制成的制件。本专利技术所称的特性包括导电和绝缘特性、磁力导向材料、散热或导热特性、收缩率差异、色彩和着色差异、不同的压应力和张应力、水汽渗透性、化学惰性和反应系数、结构、催化表面效应，以及其它的新特性。用本专利技术的工艺制造的制品例子有汽车部件，包括气管、面板盖、膝垫、仪表板部件、装有HVAC管的隔火墙、高温树脂制成并含有陶瓷填料的散热垫、HVAC阀、发动机罩下的许多部件如歧管装置、注油系统，以及吹塑成型并集成有防岩石损伤护板的油箱。非汽车零件包括计算机外壳，其使用导电材料、散热材料和磁屏蔽材料；以及收音机、有线电视盒等电子元件。非电子应用场合包括水过滤器盒，其运用材料中抗菌成分的特性防止与水接触的表面产生细菌。还有很多的其它应用场合。在上述吹塑制品例子的制造中，本专利技术设法提供在要制造的型坯整个长度上，沿长度方向、垂直地、局部地排布多种材料，并在硬化之前将其导入三维吹塑模中的工艺。本专利技术还可以在注塑成型中得到应用，只需将不同的材料加到要注入的材料当中即可。这些不同的材料可以包括1.所有适合注塑成型、三维吹塑成型、二轴吹塑成型和真空模塑的树脂，包括，但不限于，聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸酯、丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酰胺、乙烯-乙烯醇共聚物、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene napthaphthalate)、热塑性和热固性树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯撑、聚苯硫醚、聚苯醚、有机玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯、聚甲基戊烯-1、尼龙6、尼龙66，以及其它材料；2.所有自然存在或人造的陶瓷，包括，但不限于，氮化硅、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化钨，以及其它根据它们不同特性选择的各种金属的碳化物、氮化物和氧化物，它们可以是粉状、须晶、低长径比滑石状，以及其它能够合入型坯的形态，其单独地，如果其能够粉浆浇注、注塑或挤压，或者与树脂一起，加入到型坯材料中。3.各种其它的粒状材料，包括诸如高岭土、堇青石、富铝红柱石等的陶土；金属碎片诸如铁屑、钢屑、磁性碎屑、磁性颗粒以及其它各种表面强化金属微粒；粉碎的筑路细粒，包括石片、碾碎的矿渣、碾碎的混凝土、破碎和碾碎的筑路焦油等等；粉碎的橡胶轮胎、压实的泡沫塑料屑、用作填充物或改善特性的回收材料，诸如由纸板或其它纸制品制成的纤维、粉碎的汽水瓶；以及用以廉价增加材料体积或增加强度的填充材料，如用以强化的玻璃纤维、提高强度和阻热性的碳化硅须晶。本专利技术还需要选用粘结气体，如含硫的磺化气体，以在吹塑过程中，在“吹”的阶段通过使用粘结气体使材料在分子水平上互相粘结在一起，形成牢固的结合。然后用中和剂处理零件对其进行修整。由上述工艺制成的制件包含多种材料，并可以包括多个整体或部分中空的部件，如气管这样的汽车零件。在后面的实施例部分会说明所制成的制品。因此，在实践本专利技术的工艺和由此得到的制品时，能全面认识到本专利技术的优点。专利技术详述下面说明根据本专利技术制造多材料模塑零件的工艺和由此得到的制件。本专利技术的优点是，单个整体的零件能在所处部位具有这些部位所需要的不同的特性。换言之，单个零件能具有不同的特性，而无须制造多个零件然后将它们互相连接起来。这极大地简化了装配，极好地无缝密封了结合部位，在制造过程中将不同的材料结合在一起，从而大大减少了总的劳力成本。首先，参照图l，这是一个典型的用于吹塑的型坯切下部分的立体图，在型坯的整个长度和横截面上，不同材料有多种可能的布置组合。如前面所述，本专利技术还可以在注塑和真空模塑领域中得以应用，虽然这里的例子和附图是关于二轴或三维吹塑。附图说明图1所示是一个假设的型坯切下部分，以说明本专利技术中可能的配置。在真正的型坯中不一定会包含那么多不同的层、段和区域。记住这些，图1中的型坯总体由数字10指代，包括第一材料段12，段12上有不同材料的区域14，区域14是从注有不同的材料的模具头的裂隙中挤压出来的。截面16和18也是从长度方向上的多层截面22和24同时挤压进型坯并位于型坯的对边的不同的材料，截面22和24也是不同的材料。所有这些区域可以是从单一的点源处挤压出来的，其管嘴接到模具头上，模具头以一定的方式定向以使精确量的材料在从模具头出来后处于适当的方向。14、28和32这些区域可以由裂隙挤压机形成，根据材料流出体积、型坯落下前所需时间，以及上面两个因素的相互关系，适当地控制材料的注入时间，形成圆14、椭圆28，和直线32。多个段12、26、30、34每个都可以为不同的材料，每种材料使用连接到模具头的不同喷嘴，喷嘴环绕型坯的周围释放不同的材料，就像是从心轴中滴下的一样，从而将不同的材料加进型坯中。此工艺也可以用来将这里详述的不同材料环绕周围置于特定的区域。本专利技术的工艺包括挤压不同的材料，这些材料是根据最终的应用场合，按它们各自的特性加以选择的。所述的不同材料包括1.所有适合注塑成型、三维吹塑成型、二轴吹塑成型和真空模塑的树脂，包括，但不限于，聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸酯、丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酰胺、乙烯-乙烯醇共聚物、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene napthaphthalate)、热塑性以及热固性树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯撑、聚苯硫醚、聚苯醚、有机玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯、聚甲基戊烯-1、尼龙6、尼龙66，等等；2.所有自然存在或人造的陶瓷，包括，但不限于，选自包括氮化硅、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化钨，以及其它根据它们不同特性选择的各种金属的碳化物、氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用不同的材料制造制件不同部位的工艺，该工艺包括： 将至少一个传送第一种材料的挤压管嘴连接到模具头； 将至少一个传送第二种材料的挤压管嘴连接到同一模具头； 将至少两种材料挤压进模具头，材料从所有适合注塑成型、三维吹塑成型、二轴吹塑成型和真空模塑的树脂中选择，包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸酯、丁二烯－苯乙烯共聚物、聚酰胺、乙烯－乙烯醇共聚物、聚萘二甲酸乙二醇酯（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｔｈａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、热塑性以及热固性树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯撑、聚苯硫醚、聚苯醚、有机玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯、聚甲基戊烯－１、尼龙６、尼龙６６，以及它们的混合物； 所有自然存在和人造的陶瓷，包括氮化硅、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化钨，以及其它根据其不同特性选择的各种金属的碳化物、氮化物和氧化物，所述陶瓷是粉状、须晶、低长径比滑石状，以及其它能够合入型坯的形态，其单独地或者与树脂一起，加入到型坯材料主体中；以及颗粒状材料，包括诸如高岭土、堇青石、富铝红柱石等的粘土；金属碎片诸如铁屑、钢屑、磁性碎屑、磁性颗粒以及其它各种表面强化金属微粒；粉碎的筑路细粒，包括石屑、碾碎的矿渣、碾碎的混凝土、破碎和碾碎的筑路焦油等；粉碎的橡胶轮胎、压实的泡沫塑料屑、用作填充物或改善特性的回收材料，诸如由纸板或其它纸制品制成的纤维、粉碎的汽水瓶；以及用以降低材料费用或增加强度的填充材料，如用以强化的玻璃纤维、提高强度和阻热性的碳化硅纤维； 由所述工艺制成完全集成的制品。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林恩E卡吉尔，罗宾L普恩特，
申请(专利权)人：三DM国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]