CN107244061A - 一种塑料车窗的模压成型方法及其成型装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑料车窗的生产工艺技术领域，特别是一种塑料车窗的模压成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：将裁切好的热塑性塑料板定位在压制成型模具的下模上；开启加热单元，对所述下模和热塑性塑料板进行加热升温至130～150℃，并保温40～60min，然后冷却至60～90℃；将压制成型模具的上模和下模合模，从而对位于其间的热塑性塑料板进行压制成型，并保持压制成型的压力为0.8～1.5MPa；冷却至室温后，开启压制成型模具，最终得到塑料车窗。本发明同时还提供一种上述模压成型方法所使用的模压成型装置。优点在于：产品的应力均匀，光学性能好，成品率高，生产成本低。

Description

一种塑料车窗的模压成型方法及其成型装置
技术领域：
本发明涉及塑料车窗的生产工艺技术领域，特别是一种塑料车窗的模压成型方法。
背景技术：
传统的车窗产品是由无机硅酸盐材料制备的，而无机玻璃的密度较大，且造型自由度差，无法满足车窗轻量化和模块化的发展需要，由此塑料车窗孕育而生。塑料车窗是采用有机高分子材料制备的，如PC、PMMA和PC&ABS等热塑性、耐气候老化等性能的塑胶材料，这些材料的材质轻，且容易被塑制成各种形状，因此能满足车窗轻量化和模块化的发展需要。
现有的塑料车窗通常是采用模具注塑直接成型，通过此方法制备的产品存在应力分布不均，导致在使用过程中容易出现开裂，且光学性能差特别是折光性能缺陷较为明显，由此产生了大量的废品。同时，模具注塑方法采用的设备和模具费用高昂，产品调试过程中需要多次调模、改模，产生大量人工成本。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对现有塑料车窗的成型方法存在的上述技术问题，提供一种应力均匀、光学性能好和生产成本低的塑料车窗的模压成型方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种塑料车窗的模压成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：将裁切好的热塑性塑料板定位在压制成型模具的下模上；
步骤2：开启加热单元，对所述下模和热塑性塑料板进行加热升温至130～150℃，并保温40～60min，然后冷却至60～90℃；
步骤3：将压制成型模具的上模和下模合模，从而对位于其间的热塑性塑料板进行压制成型，并保持压制成型的压力为0.8～1.5MPa；
步骤4：冷却至室温后，开启压制成型模具，最终得到塑料车窗。
进一步地，所述步骤1中裁切的热塑性塑料板的厚度为3～10mm，面积小于1.5m2。
进一步地，所述步骤1中裁切的热塑性塑料板的尺寸比最终成型的塑料车窗的尺寸小0.5％～0.7％。
进一步地，所述上模和下模的压制面的曲率小于最终成型的塑料车窗的曲率，使得压制在上模和下模之间的热塑性塑料板的弦高比最终成型的塑料车窗的弦高小1～3mm。
进一步地，所述下模的上表面设有用于容纳所述热塑性塑料板的模腔，所述步骤1是通过设置在模腔内的定位销对所述热塑性塑料板进行定位。
进一步地，所述热塑性塑料板的材质为PC、PMMA、PC+ABS、PC+PMMA、PMMA+ABS、PC+ASA或PMMA+ASA。
进一步地，所述加热单元为用于容纳所述下模的烘箱。
进一步地，所述加热单元为安装在所述下模内的模具加热器。
进一步地，所述步骤2中冷却的速率为1～2.5℃/min。
进一步地，所述步骤4中冷却的速率为0.5～1℃/min。
进一步地，所述热塑性塑料板的表面包覆有PE保护膜，所述下模的上表面设有用于隔离所述PE保护膜的PET隔离膜。
本发明同时还提供一种以上所述的模压成型方法所使用的成型装置，其特征在于：包括支架、安装在所述支架上的配对使用的上模和下模、安装在所述支架上的升降机构以及用于加热所述下模的加热单元，所述上模通过所述升降机构可升降地安装在所述支架上，所述下模的上表面设有用于容纳所述热塑性塑料板的模腔。
进一步地，所述模腔的内边缘设有用于可拆卸地安装定位销的定位孔。
进一步地，所述加热单元为用于容纳所述下模的烘箱。
本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：
1)本发明所述的模压成型方法通过缓慢加热软化塑料制品，模压均匀地分散到产品的每一个部位，使产品在变形过程中应力分散均匀，提高产品光学性能，降低生产过程中的废品率。
2)本发明所述的模压成型方法所采用的成型装置，其模具和设备价格低廉，节省了生产成本。
附图说明：
图1为本发明所述的一种塑料车窗的模压成型方法的流程图；
图2为本发明所述的一种模压成型装置的整体结构示意图；
图3为图2中的下模的结构示意图；
附图中标号说明：1为支架，2为上模，3为下模，31为模腔，32为定位孔，33为定位销，4为烘箱，5为升降机构。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。
如图1～3所示，本发明所述的一种塑料车窗的模压成型方法，尤其适用于对厚度为3～10mm，面积小于1.5m2的热塑性塑料板进行压制成型，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：将裁切好的热塑性塑料板定位在压制成型模具的下模3上；可以通过激光切割或机械切割等方式将塑料片材切割出所需的形状。
步骤2：开启加热单元，对所述下模3和热塑性塑料板进行加热升温至130～150℃，并保温40～60min(分钟)，通过加热并保温对所述热塑性塑料板进行充分加热，使其完全软化贴覆在所述下模3上；然后冷却至60～90℃，冷却速率优选为1～2.5℃/min；
步骤3：将压制成型模具的上模2和下模3合模，从而对位于其间的热塑性塑料板进行压制成型，并保持压制成型的压力为0.8～1.5MPa；可以通过下降上模2，或者上升下模3，或者同时下降上模2和上升下模3这三种方式进行合模。
步骤4：冷却至室温后，开启压制成型模具，最终得到塑料车窗，冷却速率优选为0.5～1℃/min。室温指的是生产车间内的大气温度，一般是指15～25℃，在冷却过程中，上模和下模始终保持压制状态。
进一步地，所述步骤1中裁切的热塑性塑料板的尺寸比最终成型的塑料车窗的尺寸小0.5％～0.7％。其中，塑料车窗的形状一般为近似三角形或近似矩形，上述裁切尺寸和实际尺寸均是指每条边的尺寸。由于热塑性塑料板在热成型软化过程中会沿着压制成型模具的靠模面延展，因此切裁尺寸应比实际尺寸小，以保证产品成型后尺寸合格性。
进一步地，所述上模2和下模3的压制面的曲率小于最终成型的塑料车窗的曲率，使得压制在上模2和下模3之间的热塑性塑料板的弦高比最终成型的塑料车窗的弦高小1～3mm。由于本发明所述的热塑性塑料板在压制成型模具开启后具有反弹变弯的趋势，因此需要对压制成型模具进行预平，选择的模具的压制成型面较最终成型的塑料车窗曲率更小。其中，塑料车窗的弯曲方向的截面为圆弧形，对于单曲车窗，只要控制塑料车窗的一个弯曲方向的弦高，对于双曲玻璃，需要同时控制塑料车窗的两个弯曲方向的弦高。
进一步地，所述下模3的上表面设有用于容纳所述热塑性塑料板的模腔31，其中，模腔31的尺寸比热塑性塑料板的尺寸大，模腔31的边缘并不用于对热塑性塑料板进行定位，所述步骤1是通过设置在模腔31内的定位销33对所述热塑性塑料板进行定位。其中，定位销33为可拆卸的结构，用于对热塑性塑料板进行靠边定位后再取出，然后再对热塑性塑料板进行压制成型。对于单曲面，只要在弯曲方向上设置定位销33，如热塑性塑料板的横向或纵向，对于双曲面或多曲面，需要在横向和纵向两个弯曲方向上同时设置定位销33。
进一步地，所述热塑性塑料板的材料为PC、PMMA、PC+ABS、PC+PMMA、PMMA+ABS、PC+ASA或PMMA+ASA。
PC+ABS即ABS工程塑料，是由聚碳酸酯(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)合金而成的热可塑性塑胶，结合了两种材料的优异特性，ABS材料的成型性和PC的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线(UV)等性质，颜色是无透明颗粒，可广泛使用在汽车内部零件、商务机器、通信器材、家电用品及照明设备上。
PC+ASA是聚碳酸酯(PC)与丙烯酸酯-苯乙烯-丙腈三元共聚物(ASA)的合金，是一种新型聚合物合金，它综合丙烯酸酯的耐冲击性、耐候性、机械物理性，丙烯酸的耐化学品性、高硬度，苯乙烯的优良加工性是为一体的，机械性能好，耐候性优异。
PMMA+ASA是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与丙烯酸酯-苯乙烯-丙腈三元共聚物(ASA)的合金，是一种优秀的工程塑料，既有ASA所具有的综合性能，又兼顾PMMA的优点，具有良好的耐候，抗冲击，耐低温，抗老化等特点。
进一步地，所述加热单元为用于容纳所述下模3的烘箱4。在所述步骤2的加热过程中，所述下模3和热塑性塑料板位于所述烘箱4内，而上模2位于烘箱外，通过关闭烘箱门，对位于烘箱内的下模3和热塑性塑料板进行充分加热。在所述步骤3的冷却过程中，所述上模2、下模3和热塑性塑料板均位于所述烘箱4内，通过关闭烘箱门，并调整烘箱4内的冷却风机，使热塑性塑料板的温度缓慢冷却至室温。
可选地，所述加热单元为安装在所述下模3内的模具加热器。模具加热器可以是安装在下模3内的液体加热管、气体加热管或电加热器，通过加热下模3间接地对放置在下模3上的热塑性塑料板进行加热。
优选地，所述热塑性塑料板的表面包覆有PE保护膜，所述下模3的上表面设有用于隔离所述PE保护膜的PET隔离膜。为保护热塑性塑料板在运输、加工过程中不受污染或划伤，其表面一般贴覆有PE保护膜，而PE保护膜在受热后会粘附在下模3的表面上，造成后续清模困难，通过设置PET保护膜可以起到隔离PE保护膜和下模3的作用。
如图2所示，本发明同时还提供一种实施以上所述的模压成型方法所使用的成型装置，包括支架1、安装在所述支架1上的配对使用的上模2和下模3、安装在所述支架1上的升降机构5以及用于加热所述下模3的加热单元，所述加热单元优选为位于所述支架1的下部的烘箱4，用于对位于其中的下模3和热塑性塑料板进行加热成型。所述上模2通过所述升降机构5(附图中仅绘出升降机构的局部)可升降地安装在所述支架1上。应当理解的是，升降机构5还可以采用压制成型领域中用于模具升降的其它常用机械机构，只要能够实现上模的升降，达到开启模具以及往下压制下模的目的即可。
如图3所示，所述下模3的上表面设有用于容纳所述热塑性塑料板的模腔31，所述模腔31的内边缘设有用于安装定位销33的定位孔32，其中一个或多个定位孔32内可拆卸地安装有定位销33，所述定位销33用于对放置在所述模腔31内的热塑性塑料板进行靠边定位。根据需要，可以在模腔31的一个或多个边缘分别设置一个或一排定位孔32，对于单曲面的热塑性塑料板，只要在一个弯曲方向进行定位，如在模腔31的右边缘的其中一个定位孔32内插入定位销33；而对于双曲面或多曲面的热塑性塑料板，需要同时对横向和纵向两个弯曲方向进行定位，如在模腔31的上边缘的其中一个定位孔32和右边缘的其中一个定位孔32内分别插入定位销33。
以下结合具体的实施例对本发明进行更为详尽地阐述。
实施例1
首先，上升上模2来开启压制成型模具，使上模2处于上升状态且位于烘箱4的外部，在位于烘箱4内的下模3的上表面放置PET隔离膜，同时在所述下模3的模腔31的上边缘和右边缘的定位孔32内分别插入定位销33。
其次，根据塑料车窗的尺寸裁切PMMA塑料板，将裁切好的长宽尺寸为1358mm×1227mm，厚度为5mm的PMMA塑料板放置在所述下模3的模腔31内，并沿着模腔31内的定位销33进行靠边定位，定位完成后取出定位销33。
接着，关闭烘箱门，对位于烘箱4内的下模3和PMMA塑料板进行加热升温至145℃并保温50min，使得PMMA塑料板完全软化贴覆在所述下模3上，然后开启烘箱内的冷却风机，控制烘箱4内的温度以2℃/min的速率冷却至65℃。
然后，打开烘箱门，下降上模2到烘箱4内将上模2和下模3合模；再关闭烘箱门，对位于其间的PMMA塑料板进行压制成型，压力保持在1.04MPa，由于热塑性塑料板在压制成型模具开启后具有反弹变弯的趋势，因此需要预平压制成型模具，使得压制在上模2和下模3之间的热塑性塑料板的弦高为117.5mm。
最后，调整烘箱冷却风机，使烘箱内温度以1℃/min的速率冷却至25℃，开启烘箱门和压制成型模具，最终得到长宽尺寸为1350mm×1220mm，弦高为120.5mm的塑料车窗。
以上内容对本发明所述的一种塑料车窗的模压成型方法进行了具体描述，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims (14)

1.一种塑料车窗的模压成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：将裁切好的热塑性塑料板定位在压制成型模具的下模(3)上；
步骤2：开启加热单元，对所述下模(3)和热塑性塑料板进行加热升温至130～150℃，并保温40～60min，然后冷却至60～90℃；
步骤3：将压制成型模具的上模(2)和下模(3)合模，从而对位于其间的热塑性塑料板进行压制成型，并保持压制成型的压力为0.8～1.5MPa；
步骤4：冷却至室温后，开启压制成型模具，最终得到塑料车窗。
2.根据权利要求1所述的模压成型方法，其特征在于：所述步骤1中裁切的热塑性塑料板的厚度为3～10mm，面积小于1.5m2。
3.根据权利要求1所述的模压成型方法，其特征在于：所述步骤1中裁切的热塑性塑料板的尺寸比最终成型的塑料车窗的尺寸小0.5％～0.7％。
4.根据权利要求1所述的模压成型方法，其特征在于：所述上模(2)和下模(3)的压制面的曲率小于最终成型的塑料车窗的曲率，使得压制在上模(2)和下模(3)之间的热塑性塑料板的弦高比最终成型的塑料车窗的弦高小1～3mm。
5.根据权利要求1所述的模压成型方法，其特征在于：所述下模(3)的上表面设有用于容纳所述热塑性塑料板的模腔(31)，所述步骤1是通过设置在模腔(31)内的定位销(33)对所述热塑性塑料板进行定位。
6.根据权利要求1所述的模压成型方法，其特征在于：所述热塑性塑料板的材质为PC、PMMA、PC+ABS、PC+PMMA、PMMA+ABS、PC+ASA或PMMA+ASA。
7.根据权利要求1所述的模压成型方法，其特征在于：所述加热单元为用于容纳所述下模(3)的烘箱(4)。
8.根据权利要求1所述的模压成型方法，其特征在于：所述加热单元为安装在所述下模(3)内的模具加热器。
9.根据权利要求1所述的模压成型方法，其特征在于：所述步骤2中冷却的速率为1～2.5℃/min。
10.根据权利要求1所述的模压成型方法，其特征在于：所述步骤4中冷却的速率为0.5～1℃/min。
11.根据权利要求1所述的模压成型方法，其特征在于：所述热塑性塑料板的表面包覆有PE保护膜，所述下模(3)的上表面设有用于隔离所述PE保护膜的PET隔离膜。
12.一种实施权利要求1～11任一所述的模压成型方法所使用的成型装置，其特征在于：包括支架(1)、安装在所述支架(1)上的配对使用的上模(2)和下模(3)、安装在所述支架(1)上的升降机构(5)以及用于加热所述下模(3)的加热单元，所述上模(2)通过所述升降机构(5)可升降地安装在所述支架(1)上，所述下模(3)的上表面设有用于容纳所述热塑性塑料板的模腔(31)。
13.根据权利要求12所述的成型装置，其特征在于：所述模腔(31)的内边缘设有用于可拆卸地安装定位销(33)的定位孔(32)。
14.根据权利要求12所述的成型装置，其特征在于：所述加热单元为用于容纳所述下模(3)的烘箱(4)。
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