[发明专利]改善聚合物注射制品熔接痕力学性能的方法

说明书

一技术领域

本发明涉及聚合物制品注射成型加工技术领域，特别是涉及一种改善聚合物注射成型制品熔接痕处的力学性能的方法。

二背景技术

聚合物注射成型过程中，由于制品结构和成型过程的复杂性而容易产生各种成型缺陷，其中熔接痕是最为广泛存在于制品中的缺陷。通常的情况，熔接痕的存在不仅影响聚合物注射制品的外观，更为显著的是降低制品的力学性能，尤其是聚合物填料体系和聚合物共混体系，力学性能的降低更为突出。聚合物注射制品在制备过程中常见的产生熔接痕的方式有两种，一种是流经两个或两个以上浇口的熔体前沿相遇而形成；另一种是由于模具型腔中存在孔或嵌件使熔体先分开再汇合，导致熔体前沿的相遇而产生。聚合物制品在熔体注射成型充模阶段，熔体前沿的相互碰撞产生了垂直熔体流动方向的取向(分子链、填料或分散相)；在冷却阶段，由于冷却速度快无法充分的缠绕、扩散、解取向，进而形成弱连接，同时由于排气不畅最终导致表面V型槽的产生。

目前改善熔接痕力学性能的方法主要集中在以下三方面。第一个方面是通过有限元分析对制品和模具进行合理的设计，以及对成型工艺条件进行优化；第二个方面是改善分子链、填料或分散相在熔接痕区域的扩散程度，例如在熔接痕区域施加超声振动；第三个方面是改变熔体在模具型腔中的流动场，使熔接痕区域的熔体流动发生变化，例如控制进浇时间和进浇量，采用推拉式注射或动态保压注射，在模具中附加改变熔体剪切流动的装置等。在上述改善熔接痕力学性能的方法中，方法1对熔接痕力学性能的提高程度有限，方法2和3则对模具和成型设备提出了更高要求进而增加了成本。因此，提出一种操作简单易行且成本较低的改善聚合物注射制品熔接痕力学性能的方法具有重要的理论和现实意义。

三发明内容

针对改善聚合物注射制品熔接痕力学性能的技术现状，本发明的首要目的是提供一种操作简单易行且成本较低的改善聚合物注射制品熔接痕力学性能的新方法，本发明的另一目的是为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装饰性。

本发明的基本思想是通过在形成制品熔接痕区域的注塑成型模具型腔模壁上设置保温层，一方面利用保温层热传导率比模具本体金属低，降低了聚合物注射熔体的冷却速度，使缠绕、扩散、解取向更容易，进而改善聚合物注射制品熔接痕的力学性能；另一方面在注射成型时，熔体相对于保温层和金属模壁的流动剪切差异显著，导致熔体流动方式变化，熔体前沿的相遇方式改变，从而改善注射制品熔接痕的力学性能。

本发明以如下技术方案实现：

本发明公开的改善聚合物注射制品熔接痕力学性能的方法，是在形成制品熔接痕区域的注塑成型模具型腔模壁上设置保温层，保温层的宽度在熔接痕痕宽方向能够包覆熔接痕，保温层的材质为热传导率低于模具本体金属材质的非金属材料。作为保温层的非金属材料，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，优选高分子聚合物；在高分子聚合物中，可以与注射成型制品聚合物相同，也可以与注射成型制品聚合物不相同，优选与注射成型制品聚合物相同。

在上述技术方案中，聚合物保温层通常采用聚合物薄膜，也可以是片材、板材或其它形状的制件代替，优先采用聚合物薄膜。当聚合物保温层采用聚合物薄膜时，聚合物薄膜上可设计装饰性的图案或花纹，即聚合物薄膜为装饰性薄膜。聚合物薄膜还可选用具有抗紫外光老化功能、具有光学性能等特殊功能的薄膜。对于聚合物薄膜保温层，为了降低熔体对薄膜的影响，薄膜的厚度最好不小于0.1mm。

聚合物制品注射成型前，需将聚合物薄膜保温层裁切成适当尺寸，裁切尺寸主要根据制品尺寸和模具尺寸确定。聚合物薄膜保温层在模具型腔中的位置选择在容易形成熔接痕的区域。保温层在熔接痕痕线方向包覆熔接痕的范围可以根据制品的结构形状采用全部包覆，也可以采取部分包覆，或间断部分包覆。

作为保温层的聚合物薄膜在模具型腔中的定位，可以根据聚合物薄膜的形状、尺寸选用不同方法，例如利用注射模具上的凹槽或/和凸缘定位(即按机械结构要素的自然定位法)，静电吸附法定位，外加定位件法定位等。对于板材或其它形状制件在模腔中定位，主要选用按机械结构要素的自然定位法或外加定位件法进行定位。

作为保温层的聚合物薄膜在模具型腔中定位完成后，进行合模注射成型。成型工艺与普通注射成型工艺相同，为了使聚合物薄膜和注射制件有永久的粘结效果，应该在不影响其它性能且不导致聚合物降解的前题下，尽可能提高聚合物熔体的温度和模具温度，但温度的提高幅度不宜大于50℃。(根据不同聚合物的特点，温度增加幅度一般在0-50℃范围内)。

本发明还采取了其它一些技术措施。