CN105295371A - 一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制作方法 - Google Patents

一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：步骤一、挤出造粒工序：称取包含抗静电剂和耐磨剂的原料组合物；混合后转移到双螺杆挤出机中挤出造粒；步骤二、注射成型工序：经过所述步骤一生产的粒料先烘干水分，然后在微发泡注射机中成型成保护筒制品；步骤三、植绒工序：在静电植绒设备中对所述保护筒底座的内壁进行静电植绒。本发明方法中选用抗静电材料作为原料，在配方中添加耐磨剂提高产品的耐磨性，并用微发泡注射工艺成型制品以达到减重的目的，最后在制品内壁中增加静电植绒层以起到耐磨缓冲的作用，达到综合安全运输的目的。

Description

一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制作方法
技术领域
本发明涉及注射机以及热塑性材料领域，特指一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制备方法。
背景技术
近年来，武器装备的轻量化越来越受到重视，武器装备轻量化不但可以提高能源的利用效率，而且也提高了武器装备的作战效率。在武器装备轻量化的背景下，复合材料(包括工程塑料)在军事应用上得到了广泛应用。
弹药运输是涉及国家安全的一项重要的内容，其安全性受到多方面因素的影响。主要的影响因素包括内部运输环境因素对运输物品的影响和外部运输环境对运输环境的影响。外部环境影响因素主要包括交通环境、天气因素以及人为因素的影响，而内部运输环境因素对弹药的影响则包括容器对弹药本身的影响。外部因素可以通过管理以及制度加以改善，以达到安全运输的目的，而内部因素只能以技术手段加以克服。
在弹药的长途运输中，难免会因为车辆的震动而使弹药之间或弹药与容器之间相互摩擦，产生静电荷，长时间的电荷累积会造成巨大的安全事故。因此，有必要对弹药运输内部环境进行改善，以减小内部运输环境因素对运输物品的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制备方法。本发明方法制备得到的轻量化微发泡成型保护筒产品具有优良的减重、抗静电性能。通过在复合材料(热塑性材料)生产过程中添加抗静电材料使复合材料具有抗静电性能，同时在配方中添加耐磨材料，使材料具有耐磨性能；然后采用微发泡注射工艺，在制品中引入微米级微孔，在保持制品强度的同时使制品得到减重；最后在制品的内壁增加静电植绒层，进一步提高制品在运输过程中的抗静电性能，提高整体系统的安全性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种用于轻量化微发泡成型保护筒产品的原料组合物，包括以下原料：抗静电剂和耐磨剂。
进一步的，所述用于轻量化微发泡成型保护筒产品的原料组合物包括以下重量份数的组分：10～20份树脂，0.8～1.5份抗静电剂，0.1份耐磨剂，0.02份抗氧剂，1份增韧剂。
进一步的，所述抗静电剂选自巴斯夫公司的IrgastatP18、炭黑和石墨中的一种或多种；所述耐磨剂选自聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯的一种或两种。
进一步的，所述抗静电剂包括P18，炭黑，石墨；并且所述P18，炭黑，石墨的重量比例为3:1:1。
进一步的，包括以下重量份数的组分：PA66树脂17.88份，P18为0.6份，炭黑0.2份，石墨0.2份，聚四氟乙烯0.1份，抗氧剂0.02份，增韧剂1份。
本发明所要解决的技术问题还包括提供一种轻量化微发泡成型保护筒产品，采用上文所述的原料组合物制备得到；所述保护筒的底部形成圆台形状的底座。
进一步的，所述底座的内壁设有静电植绒层。
本发明所要解决的技术问题还包括提供一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制作方法，所述保护筒的底部形成圆台形状的底座，所述底座的内壁设有静电植绒层；
所述制作方法包括以下步骤：
步骤一、挤出造粒工序：称取上文所述的原料组合物；混合后转移到双螺杆挤出机中挤出造粒；
步骤二、注射成型工序：经过所述步骤一生产的粒料先烘干水分，然后在微发泡注射机中成型成保护筒制品；
步骤三、植绒工序：在静电植绒设备中对所述保护筒底座的内壁进行静电植绒。
进一步的，为了使混合更加均匀，原料组合物各成分之间作用更加充分；所述步骤一中，原料组合物被加入到高速混合机中混合，先低速搅拌，然后高速搅拌，放出到准备好的袋子中，转移到双螺杆挤出机中挤出造粒。
进一步的，所述步骤二中，所述粒料在烘箱中烘干，并且烘干时铺设成2cm厚度的料层；烘料温度为120℃，烘干时间为5h，
进一步的，在上述制备方法的技术方案中，所述步骤二中，泡注射成型工艺的参数为：发泡介质为N2；料筒温度1区为270℃，2区为270℃，3区为265℃，4区为260℃，5区为240℃；前端工作压力为120bar；操作压力为145bar；压力降为10bar；加气量设置为0.2％SCF；冷却时间为10s；塑化量为195cm3；；
注射速度设置为：1区为0.6ms-1，2区为0.7ms-1，3区为0.7ms-1，4区为0.5ms-1，5区为0.5ms-1；
注射位置为：1区为50cm3，2区为100cm3，3区为125cm3，4区为160cm3，5区为195cm3；
进一步的，在上述制备方法的技术方案中，所述植绒工序具体为：先对保护筒的底座内壁进行打磨处理，然后在内壁表面涂刮粘合剂，在静电植绒设备中对所述保护筒底座的内壁进行静电植绒，取出焙烘，清理刷毛，整理成品。
进一步的，在上述制备方法的技术方案中，所述静电植绒工艺中，植绒绒毛长度控制在1mm，植绒粘合剂选用丙烯酸乳液复合体系。
进一步的，在上述制备方法的技术方案中，所述丙烯酸乳液复合体系的具体配方按重量份数计算为：丙烯酸乳液100份，三聚氰胺树脂6.2份，有机胺盐0.62，NaOH1份，PMMA共聚物1.5份，F-87防水剂2份。
上述技术方案中，轻量化微发泡成型保护筒制品采用微发泡工艺制备，包括物理发泡注射过程。轻量化微发泡成型保护筒制备内部采用静电植绒层，进一步地提高对弹药运输中产生静电的排除，提高整体系统的安全性。
采用以上技术，本发明与现有技术相对比具有以下优点：
1.在运输弹药及安全运输领域的应用背景下，在材料配方中加入抗静电材料，使制品具有抗静电性能，以移除在运输过程中由摩擦产生的静电，达到安全运输的目的。
2.在运输弹药及安全运输领域的应用背景下，在材料配方中加入耐磨材料，以缓解保护筒内壁与被保护件的摩擦影响。
3.弹药保护筒在成型过程中，采用先进的微发泡注射工艺，在制品成型之后达到减重的目的，节省原材料。
4.在弹药保护筒成型之后，在制品内部增加一层静电植绒层，以达到耐磨缓冲的作用，以提高运输过程中的安全性。
5.采用抗静电材料作为制品的原材料，比不加抗静电剂的材料具有更加优异的抗静电性能，提高整体系统的抗静电效果，安全可靠；本发明中，采用新技术，微发泡物理注射成型技术，比原先普通注射成型工艺具有成型效率高，且减重的优点，可以达到10％-15％的物理减重，同时制品的机械性能强度下降不大；本发明中采用内部的静电植绒层也是对整体制品抗静电性能的提升，对整个弹药运输过程的安全性提高有贡献。
附图说明
图1轻量化微发泡成型保护筒结构示意图。
图2轻量化微发泡成型保护筒正视图。
图3轻量化微发泡成型保护筒俯视图。
图4植绒层耐磨性能检测示意图。
图5轻量化微发泡成型保护筒微观结构图。
图中各个附图标记对应的部件名称为：1-底座；3-植绒层；4-摩擦刀具。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。但本发明的实施方式并不仅限于此。
结合轻量化微发泡成型保护筒材料配方，轻量化微发泡成型保护筒中采用工程塑料最为基本原料，通过添加抗静电材料、耐磨材料等添加剂提高材料本身的抗静电性能，从材料上保证材料的抗静电性能。材料制备方法为双螺杆挤出机挤出成型，然后注射成型。
本轻量化微发泡成型保护筒采用物理发泡技术，即通过Mucell微孔发泡技术，在注射过程中引入气核，在模具中发泡，该种制备方法在国内尚属先进技术，通过微发泡技术成型的制品，能减重10％-15％，实现制品的轻量化。同时制品的机械性能损失并不明显。
在轻量化微发泡成型保护筒注射成型之后，结合图2，在轻量化微发泡成型保护筒底部圆台内部增加抗静电植绒层，与材料本身的抗静电性能结合，可以提高整体轻量化微发泡成型保护筒在弹药运输过程中的安全性。
实施例1
(1)抗静电原材料的制备。
(2)抗静电原材料的制备按如下工艺进行：
制备抗静电材料所用主要原材料规格以及厂家，如表1所示。
表1原材料规格以及厂家
(2.1)挤出造粒工序：称取PA66树脂17.88kg，抗静电剂P18为0.6kg，炭黑0.2kg，石墨0.2kg，聚四氟乙烯0.1kg。抗氧剂20g，增韧剂1kg；加入到高速混合机中混合，先低速搅拌10s，然后高速搅拌20s，放出到准备好的袋子中，转移到双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出工艺参数如表2所示。
表2抗静电尼龙66材料挤出工艺
注：挤出机不限型号，相同类型即可。
(2.2)注射成型工序：经过(2.1)工序生产的原材料需要先在烘箱中烘干水分，料层厚度为2cm，烘料温度为120℃，烘干时间为5h，然后再微发泡注射机中成型成制品。所述保护筒的底部形成圆台形状的底座1。微发泡注射成型工艺如表3所示；
表3保护筒微发泡成型工艺
(2.3)植绒工序：先对保护筒底部内壁进行打磨处理，然后在内壁表面涂刮粘合剂，在静电植绒设备中进行静电植绒，取出焙烘，清理刷毛，整理成品。具体涉及主要工艺参数如表4所示。植绒绒毛长度控制在1mm，植绒粘合剂选用丙烯酸乳液复合体系。具体配方为：丙烯酸乳液100份，三聚氰胺树脂6.2份，有机胺盐0.62，NaOH1份，PMMA共聚物1.5份，F-87防水剂2份。
表4静电植绒工艺
制品合格检测
(1)植绒层耐磨性能检测
采用自行设计的摩擦试验机进行检测，结构原理简图如图2所示。所述底座1的内壁设有静电植绒层3。摩擦试验机可根据产品结构自行设计，对于保护筒产品，采用圆周式摩擦试验机，以保护筒中心为中心，摩擦刀具4做圆周运动(角速度可调节)，刀具选择可以参考QC/T711-2004。按试验要求设定角速度，确保圆周上线速度在12m/min，对于本产品，参考直径数值，设定刀具平台角速度为10.5rad/s。测试标准为在刀具摩擦1.5min后不出现掉毛，为显示植绒层耐磨性能合格。
(2)保护筒微观结构分析
随机选取制品，用扫描电镜观察产品的微观结构，观察制品内的泡孔的孔径以及分布。实验结果图如附图3所示。如图所示，在经过微发泡之后的制品，其内部分布有大量微米的泡孔，在减轻制品重量的同时，也起到了阻尼的作用。制品相比于不采用微发泡注射成型技术的产品有10％的减重。
实施例2。
(1)抗静电原材料的制备同实施例1。
(2)抗静电原材料的制备同实施例1制备过程。
(2.1)挤出造粒工序同实施例1。
(2.2)注射成型工序：经过(2.1)工序生产的原材料需要先在烘箱中烘干水分，料层厚度为2cm，烘料温度为120℃，烘干时间为5h，然后再微发泡注射机中成型成制品。微发泡注射成型工艺如表5所示；
表5保护筒微发泡成型工艺
(2.3)植绒工序同实施例1。
制品合格检测同实施例1。
(1)植绒层耐磨性能检测同实施例1检测方法。
(2)保护筒减重分析
随机选取制品，制品相比于不采用微发泡注射成型技术的产品有15％的减重。
以上实施例对本发明进行具体描述，这些实施例仅用于对本发明作用作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的内容作出一些非本质性改变，均属本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种用于轻量化微发泡成型保护筒产品的原料组合物，其特征在于，包括原料：抗静电剂、耐磨剂。
2.一种用于轻量化微发泡成型保护筒产品的原料组合物，其特征在于，包括以下重量份数的组分：10～20份树脂，0.8～1.5份抗静电剂，0.1份耐磨剂，0.02份抗氧剂，1份增韧剂。
3.如权利要求1所述的一种用于轻量化微发泡成型保护筒产品的原料组合物，其特征在于，所述抗静电剂选自巴斯夫公司的IrgastatP18、炭黑和石墨中的一种或多种；所述耐磨剂选自聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯的一种或两种。
4.如权利要求1所述的一种用于轻量化微发泡成型保护筒产品的原料组合物，其特征在于，所述抗静电剂包括P18，炭黑，石墨；并且所述P18，炭黑，石墨的重量比例为3:1:1。
5.如权利要求1所述的一种用于轻量化微发泡成型保护筒产品的原料组合物，其特征在于，包括以下重量份数的组分：PA66树脂17.88份，P18为0.6份，炭黑0.2份，石墨0.2份，聚四氟乙烯0.1份，抗氧剂0.02份，增韧剂1份。
6.一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制作方法，其特征在于，所述保护筒的底部形成圆台形状的底座，所述底座的内壁设有静电植绒层；
所述制作方法包括以下步骤：
步骤一、挤出造粒工序：称取权利要求1～5任意一项所述的原料组合物；混合后转移到双螺杆挤出机中挤出造粒；
步骤二、注射成型工序：经过所述步骤一生产的粒料先烘干水分，然后在微发泡注射机中成型成保护筒制品；
步骤三、植绒工序：在静电植绒设备中对所述保护筒底座的内壁进行静电植绒。
7.如权利要求6所述的一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制作方法，其特征在于，所述步骤二中，泡注射成型工艺的参数为：发泡介质为N2；料筒温度1区为270℃，2区为270℃，3区为265℃，4区为260℃，5区为240℃；前端工作压力为120bar；操作压力为145bar；压力降为10bar；加气量设置为0.2％SCF；冷却时间为10s；塑化量为195cm3；；
注射速度设置为：1区为0.6ms-1，2区为0.7ms-1，3区为0.7ms-1，4区为0.5ms-1，5区为0.5ms-1；
注射位置为：1区为50cm3，2区为100cm3，3区为125cm3，4区为160cm3，5区为195cm3。
8.如权利要求7所述的一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制作方法，其特征在于，所述植绒工序具体为：先对保护筒的底座内壁进行打磨处理，然后在内壁表面涂刮粘合剂，在静电植绒设备中对所述保护筒底座的内壁进行静电植绒，取出焙烘，清理刷毛，整理成品。
9.如权利要求8所述的一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制作方法，其特征在于，所述静电植绒工艺中，植绒绒毛长度控制在1mm，植绒粘合剂选用丙烯酸乳液复合体系。
10.如权利要求9所述的一种轻量化微发泡成型保护筒产品的制作方法，其特征在于，所述丙烯酸乳液复合体系的具体配方按重量份数计算为：丙烯酸乳液100份，三聚氰胺树脂6.2份，有机胺盐0.62，NaOH1份，PMMA共聚物1.5份，F-87防水剂2份。
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