CN102095027A - 一种汽车用油箱排水管及制备方法 - Google Patents

一种汽车用油箱排水管及制备方法 Download PDF

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王娟
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    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
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Abstract

本发明涉及汽车胶管技术领域，特别涉及汽车用油箱排水管及制备方法；汽车用油箱排水管，是由聚氨酯类热塑性弹性体管和聚氯乙烯管连接而成。用单螺杆挤出机，挤出PVC基体管材；将干燥后的TPU直接进行注塑，进行80℃×10min热处理。本发明选用聚氯乙烯和聚氨酯热塑性弹性体进行挤出与注塑。装车后聚氨酯弹性体类连接头裸露在外部，具有的优异的耐候性、耐臭氧、耐紫外线及良好的高温性能、电性能、耐冲击性能。且两种材料均有良好的耐油性、耐热性能，具有长期在油气水环境中使用性能，且所选材料为可回收再利用的轻质材料，突出了轻量化以及低成本的优势。

Description

一种汽车用油箱排水管及制备方法
技术领域
本发明涉及汽车胶管技术领域，特别涉及一种热塑性弹性体材料包括由注塑方法自身粘接到挤出型塑料类基体材料上。
背景技术
随着我国汽车工业的高速发展，汽车产业的轻量化、环保的呼声日益高涨，目前，大多汽车用油箱排水管类用材为乙丙橡胶。乙丙橡胶有优异的耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽性，但在脂属和芳属溶剂(如汽油、苯等)及矿物油中稳定性较差，故油箱排水管长时间接触油气水，橡胶易发生龟裂，影响使用性能，且乙丙橡胶类油箱排水管加工成型周期较长、需硫化、原材料不可循环利用。
发明内容
目前很多橡胶汽车软管类都可以采用环保型塑料类替代橡胶类软管。本发明涉及到用环保型塑料类油箱排水管替代三元乙丙橡胶类油箱排水管。
由于油箱排水管长时间接触油气水，三元乙丙橡胶类易发生龟裂，影响长期使用性能。考虑选用常用耐酸碱性极好、耐油气水性能较佳的水管材料聚氯乙烯(PVC)以及具有优良高弹性、耐磨性、耐候性、耐油性、耐冲击性能的聚氨酯弹性体类(TPU)材料代替。PVC具有极佳的耐候性、良好的耐油性，且有明显的价格优势；但抗冲击性能、耐磨性能、耐低温性能较TPU类弹性体差。油箱排水管类具有600mm以上的长度，且为异型带接头结构，故不宜采取单一挤出或者单一注塑的成型方法。
油箱排水管分为两部分组成：车身内部软管结构以及裸露在大气中的排水接头结构。车身内部软管性能要求为优良的耐水性、耐候性、耐油性、耐酸碱性；车身外部的连接头材料性能要求为优良的耐磨性、耐候性、耐冲击性、耐油性、耐酸碱性、耐水性。
为满足油气水管达到环保、节约成本，且成品率大于90％、拔脱力大于300N的标准下，我们开发研制了一种新结构的汽车用油箱排水管并且在裸露在大气环境下或油气水的环境中可以长期使用。车身内部软管结构为PVC材料，采用挤出工艺；裸露在大气环境中排水接头结构选用TPU类弹性体，采用注塑工艺。此产品突出了轻量化、低成本、性能稳定、易于装配等优势。
本发明的技术方案如下：
一种汽车用油箱排水管，是由聚氨酯类热塑性弹性体管和聚氯乙烯管连接而成。PVC与TPU粘接尺寸范围在20mm-25mm。
其中PVC较许多工程塑料类原材料具有明显的价格优势；裸露在车身外的TPU具有极佳的耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐臭氧、耐紫外线性；两种材料均具有良好的耐高温性、耐油气水性。此产品突出了轻量化、低成本、性能稳定、易于装配等优势。
此发明的难点在于聚氯乙烯(PVC)与聚氨酯(TPU)的粘接问题，并且还需要达到标准要求的附着力。通过选择合适的PVC、TPU类原材料及调整注塑机的工艺参数，使产品性能达到标准。
由于TPU弹性体类吸水性较高，料筒加热过程中，弹性体颗粒中的水分会导致弹性体热裂解造成产品物理性能下降，从而严重影响粘接性。因此，TPU在使用过程中要保持干燥状态。且过高的注塑压力虽然可提高制品表面的光亮度，但会造成尺寸收缩。则注塑压力应设定为能够注满型腔的最小压力以获得最佳外观和尺寸的数值。
本发明在不使用粘接剂直接将聚氨酯类热塑性弹性体(TPU)和注塑至挤出成型聚氯乙烯(PVC)基体材料上成型。本发明提供的工艺参数，产品成品率达到93％以上，部分收缩率仅为7.2％。PVC与TPU之间的粘接强度用拔脱力来表征，达到300N以上，实现了较好的粘接。
本发明的聚氨酯类热塑性弹性体和聚氯乙烯融合的方法，步骤如下：
1)用单螺杆挤出机，挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度165℃～175℃，机筒二区温度175℃～185℃，机筒三区温度175℃～185℃，机筒四区温度185℃～195℃，机头一区温度175℃～185℃，并根据PVC管内径、壁厚选择合适的机针口型进行挤出PVC基体管材；
2)将PVC管穿过外径略小于PVC内径的定位稍中，定位于注塑模具上；
3)将聚氨酯弹性体类弹性体在100-120℃的干燥箱里烘干2-3小时；用三段式立式注塑机进行注塑，料筒温度从上至下设定为：165℃～185℃，180℃～200℃，175℃～190℃；对粘接性能及产品收缩性能影响较明显的部分关键的工艺参数分别设定为：保压压力15～20Mpa、保压时间为5～10s，背压1～3Mpa。
4)进行80℃×10min热处理。
保证注射产品充分结晶、热定型，不发生尺寸收缩。停放12～24小时，进行性能测试。
本发明选用可以实验自粘性的两种材料，聚氯乙烯(PVC)和聚氨酯热塑性弹性体(TPU))进行挤出与注塑。装车后聚氨酯弹性体类连接头裸露在外部，具有的优异的耐候性、耐臭氧、耐紫外线及良好的高温性能、电性能、耐冲击性能。产品不需硫化即可加工成型，具有加工简便、加工成本低、边角余料可已回收利用等优点。本发明的优点在于只需将一种组分再注塑到另一基材内既可以实现两组分粘合，而不需要加入粘合剂。材料之间的这种粘合是通过聚酰胺类在熔融状态下具有的粘合性实现。且两种材料均有良好的耐油性、耐热性能，具有长期在油气水环境中使用性能，且所选材料为可回收再利用的轻质材料，突出了轻量化以及低成本的优势。
附图说明
图1：汽车用油箱排水管剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
1)进行PVC基体材料挤出，挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度165℃，机筒二区温度175℃，机筒三区温度175℃，机筒四区温度185℃，机头一区温度175℃。
2)将PVC管穿过外径略小于PVC内径的定位稍中，定位于注塑模具上；
3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：165℃，185℃，175℃，保压时间5s，保压压力15MPa，背压1Mpa。
4)停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
得到如图1所示的聚氨酯类热塑性弹性体管和聚氯乙烯管连接管，聚氨酯类热塑性弹性体管和聚氯乙烯管粘接尺寸范围在20mm-25mm。
实施例2：
1)进行PVC基体材料挤出，挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度165℃，机筒二区温度175℃，机筒三区温度175℃，机筒四区温度185℃，机头一区温度175℃。
2)将PVC管穿过外径略小于PVC内径的定位稍中，定位于注塑模具上；
3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：165℃，185℃，175℃，保压时间：8s，保压压力15Mpa，背压3Mpa。
4)停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
实施例3：
1)进行PVC基体材料挤出，挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度170℃，机筒二区温度180℃，机筒三区温度180℃，机筒四区温度190℃，机头一区温度180℃。
2)将PVC管穿过外径略小于PVC内径的定位稍中，定位于注塑模具上；
3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：175℃，195℃，185℃，保压时间5s，保压压力15Mpa，背压1Mpa。
4)注塑完停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
实施例4：
1)进行PVC基体材料挤出，挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度170℃，机筒二区温度180℃，机筒三区温度180℃，机筒四区温度190℃，机头一区温度180℃。
2)将PVC管穿过外径略小于PVC内径的定位稍中，定位于注塑模具上；
3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：175℃，195℃，185℃，保压时间5s，保压压力15Mpa，背压1Mpa。
4)注塑完后立即进行80℃×10min热处理。
5)注塑完停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
实施例5：
1)进行PVC基体材料挤出，挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度170℃，机筒二区温度180℃，机筒三区温度180℃，机筒四区温度190℃，机头一区温度180℃。
2)将PVC管穿过外径略小于PVC内径的定位稍中，定位于注塑模具上；
3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：175℃，195℃，185℃，保压时间8s，保压压力15Mpa，背压3Mpa。
4)注塑完后立即进行80℃×10min热处理。
5)注塑完停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
实施例6：
1)进行PVC基体材料挤出，挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度175℃，机筒二区温度185℃，机筒三区温度185℃，机筒四区温度195℃，机头一区温度185℃。
2)将PVC管穿过外径略小于PVC内径的定位稍中，定位于注塑模具上；
3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：185℃，200℃，190℃，保压时间5s，保压压力15Mpa，背压1Mpa。
4)注塑完后立即进行80℃×10min热处理。
5)注塑完停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
实施例7：
1)进行PVC基体材料挤出，挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度175℃，机筒二区温度185℃，机筒三区温度185℃，机筒四区温度195℃，机头一区温度185℃。
2)将PVC管穿过外径略小于PVC内径的定位稍中，定位于注塑模具上；
3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：185℃，200℃，190℃，保压时间8s，保压压力15Mpa，背压3Mpa。
4)注塑完后立即进行80℃×10min热处理。
5)注塑完停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
表1.注塑性能对比
Figure BDA0000026913410000051
通过上述的实施例，可以明显看出本发明满足成品性能要求，且在裸露在大气环境下和油气水的环境中可以长期使用。微调挤出与注塑温度、背压压力与保压时间的适当延长并进行后处理对产品性能有所优化。

Claims (3)

1.一种汽车用油箱排水管，其特征是由聚氨酯类热塑性弹性体管和聚氯乙烯管连接而成。
2.如权利要求1所述的汽车用油箱排水管，其特征是聚氨酯类热塑性弹性体管和聚氯乙烯管粘接尺寸范围在20mm-25mm。
3.一种聚氨酯类热塑性弹性体管和聚氯乙烯管融合的方法，其特征是步骤如下：
1)用单螺杆挤出机，挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度165℃～175℃，机筒二区温度175℃～185℃，机筒三区温度175℃～185℃，机筒四区温度185℃～195℃，机头一区温度175℃～185℃，进行挤出PVC基体管材；
2)将PVC管穿过外径略小于PVC内径的定位稍中，定位于注塑模具上；
3)将聚氨酯弹性体类弹性体在100-120℃的干燥箱里烘干2-3小时；用三段式立式注塑机进行注塑，料筒温度从上至下设定为：165℃～185℃，180℃～200℃，175℃～190℃；保压压力15～20Mpa、保压时间为5～10s，背压1～3Mpa；
4)进行80℃×10min热处理。
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