CN107778753A - 制备具有皮‑芯结构的内侧门把手的树脂组合物、使用其制备内侧门把手的方法、及其制品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了制备具有皮‑芯结构的内侧门把手的树脂组合物、使用其制备内侧门把手的方法、及其制品。具体地，本发明提供用于制备具有皮‑芯结构的内侧门把手的树脂组合物，使用该树脂组合物所制备的内侧门把手，以及用于制备这种门把手的方法，其中所述皮‑芯结构通过使用共注射而制得。根据本发明，用于内侧门把手的组合物具有改进的机械性能和优良的镀覆性能及可模塑性，因此通过使用该组合物所制备的内侧门把手具有优良的适用性和品质。此外，在根据本发明的制备方法中，内侧门把手具有由不同材料制成的皮‑芯结构，所述皮‑芯结构被密封以具有完全封闭的结构，从而来确保高品质。

Description

制备具有皮-芯结构的内侧门把手的树脂组合物、使用其制备 内侧门把手的方法、及其制品
技术领域
本发明涉及用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的树脂组合物、使用其所制备的内侧门把手以及用于制备内侧门把手的方法，所述皮-芯结构通过使用共注射而制得。更特别地，本发明涉及具有封闭的皮-芯结构的内侧门把手，所述封闭的皮-芯结构通过在时间差下共注射由不同材料制成的皮部分和芯部分而制得，并因此具有优良的机械性能和镀覆(plating)性能。
背景技术
车辆的内侧门把手通常由一般注射方法制备，即将熔化的塑料注入模具中，然后将熔化的塑料冷却并挤出(参见图1A)。通过注射成型所制备的内侧门把手再通过化学镀或电镀而成为最终的成品。
但是，在公开于相关技术中的一般注射方法中，可由仅是单一的材料或者由ABS和PC的混合树脂来进行注射成型。ABS因其优良的镀覆性能而被广泛使用，但就机械性能而言，与其它的工程塑料相比其更易受到损伤。为了在维持镀覆性能的同时对机械性能进行补偿，可使用采用两个模具的双射注射方法。在该方法中，在第一模具中进行初次注射，然后通过使模具反转来进行二次注射，以便使用具有所需性能的不同材料(参见图1B)。但是，在双射注射的情况中，需要专用模具和注射设备。该注射能够仅应用于具有化学结合力的不同材料。该方法的另一缺点是不可能提供具有完全封闭式结构的门把手。换言之，通过使用两个模具，因为存在面向模具的表面，所以难以实现封闭式结构。
因此，需要用于制备具有封闭式结构、合意的外观和合意的机械性能的内侧门把手的组合物和方法。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供用于制备内侧门把手的方法，其中所述方法包括使用共注射而不是使用一般注射方法或双射注射方法来进行注射。在本文还提供特定材料的皮部分和芯部分的组合物，其改进密封且完全封闭式的内侧门把手的机械性能和镀覆性能。这样的门把手能够通过应用在本文所公开的树脂组合物和方法而经济地制得。本发明提供改进的镀覆性能并克服在使用现有技术中所描述的一般注射方法和双射注射方法时会出现的镀层剥离问题。
因此，本发明的实施方案提供用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的树脂组合物，其具有改进的机械性能和优良的镀覆性能。
本发明的另一实施方案提供用于制备具有封闭式皮-芯结构的内侧门把手的方法，所述封闭式皮-芯结构具有充分的可模塑性并通过使用所述组合物来共注射而制得。
本发明的另一实施方案提供具有封闭式皮-芯结构的内侧门把手，其由所述制备方法制得。
在一方面，本发明提供用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的树脂组合物，在所述皮-芯结构中，皮部分由包含以下成分的组合物制成：仅丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂，或者约50wt％至60wt％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂和约40wt％至50wt％的聚碳酸酯(PC)树脂的混合物；芯部分由包含以下成分的组合物制成：含ABS树脂和PC树脂的约60wt％至90wt％的芯部分树脂，以及用于增强刚度的约10wt％至40wt％的玻璃纤维。
在另一方面，本发明提供用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的方法，所述皮-芯结构通过在时间差下共注射使用以上组合物的皮部分组合物和芯部分组合物而制得。
在又一方面，本发明提供具有封闭式皮-芯结构的内侧门把手，所述封闭式皮-芯结构通过共注射在本文所描述的组合物而制得。
根据本发明，用于内侧门把手的组合物具有改进的机械性能和优良的镀覆性能及可模塑性。因此通过使用该组合物所制备的内侧门把手具有优良的适用性和品质。此外，在根据本发明的制备方法中，内侧门把手具有由不同材料制成的皮-芯结构，所述皮-芯结构被密封以具有完全封闭的结构，从而来确保高品质。
本发明的其它方面和示例性实施方案在下文中进行讨论。
应当理解，在本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如在本文所指代的那样，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如具有汽油动力和电动力的车辆。
本发明的方法和装置具有其它的特征和优点，这些特征和优点将从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行更详细的陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1A示出在相关技术中用于制备内侧门把手的一般注射方法的工艺示意图。图1B示出在相关技术中能够注射不同的材料以制备内侧门把手的双射注射方法(b)；
图2示出根据本发明共注射方法的实施方案的工艺示意图；
图3示出由根据本发明的制备方法的实施方案所制备的内侧门把手的横截面；
图4示出通过基于芯部分的填充比率而测定是否出现芯表面化(surfacing)而获得的结果；
图5示出在实际的注射成型过程中芯部分填充比率为45％的内侧门把手的外观；
图6示出通过使用扫描电子显微镜所测得的蚀刻表面的表观。
应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经简化表示的用于说明本发明基本原理的各个示例性特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。
在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图编号指代本发明的相同或等效的部分。
具体实施方式
在下文，现在将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的示例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
在下文，将本发明作为一个示例性实施方案进行以下更详细的描述。
本发明提供用于制备内侧门把手的组合物，所述内侧门把手具有由不同材料所制成的皮部分和芯部分。在一些实施方案中，皮部分的组合物包含仅丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂或者丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂和聚碳酸酯(PC)树脂的混合物。芯部分组合物包含含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂和聚碳酸酯(PC)树脂的约60wt％至约90wt％(例如约60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或约90wt％)的芯部分树脂，以及用于增强刚度的约10wt％至约40wt％(例如约10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或约40wt％)的玻璃纤维。
在一些例子中，皮部分优选使用仅ABS树脂，更优选使用ABS树脂和PC树脂的混合物。特别地，皮部分组合物包含约50wt％至约60wt％(例如约50wt％、51wt％、52wt％、53wt％、54wt％、55wt％、56wt％、57wt％、58wt％、59wt％或约60wt％)的ABS树脂和约40wt％至约50wt％(例如约40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46wt％、47wt％、48wt％、49wt％或约50wt％)的PC树脂。当ABS树脂小于50wt％时，存在的限制在于镀层附着力不足，而当PC树脂小于40wt％时，改进冲击强度和机械性能的效果轻微，因此示例性的是在所述范围内使用树脂。
在一些情况中，芯部分组合物包含含ABS树脂和PC树脂的约60wt％至约90wt％(例如约60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或约90wt％)的芯部分树脂，以及用于增强刚度的10wt％至40wt％(例如约10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或约40wt％)的玻璃纤维。
在该情况中，作为刚度增强剂的玻璃纤维具有约10μm至约20μm(例如约20μm、约21μm、约22μm、约23μm、约24μm、约25μm、约26μm、约27μm、约28μm、约29μm或约30μm)的平均直径和约3mm至约5mm(例如约3mm、4mm或5mm)的长度，可用环氧硅烷对其进行表面处理。当平均直径小于10μm或大于20μm时，对在制备玻璃纤维的工艺中大量生产和品质管理有限制，因此示例性的是在所述范围内使用玻璃纤维。此外，当将玻璃纤维在与聚合物混合时平稳地注入挤压机中时，为了维持初始长度，约3mm至约5mm的玻璃纤维长度是合适的。而且，以芯部分的全部组合物计，可以以约10wt％至约40wt％包含玻璃纤维。此外，当玻璃纤维小于10wt％时，对改进把手的机械性能和断裂强度有限制，而当玻璃纤维大于40wt％时，存在的限制在于增强效果未进一步增加并且可模塑性减小。因此，示例性的是在所述范围内使用玻璃纤维。
以全部芯部分树脂的100wt％计，可通过将约30wt％至约50wt％(例如约30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或约50wt％)的ABS和约50wt％至约70wt％(例如约50wt％、55wt％、60wt％、65wt％或约70wt％)的PC混合而使用芯部分树脂。当聚碳酸酯小于50wt％时，对改进冲击强度和机械性能的效果有限制，而当聚碳酸酯大于70wt％时，存在的限制在于可模塑性减小。因此，示例性的是在所述范围内使用聚碳酸酯。
本发明提供用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的方法，所述皮-芯结构通过共注射由不同材料制成的组合物而制得。参照图2，在本发明中，在时间差下将两类熔化的材料注入存在于一对模具中的一个入口。首先，将皮部分组合物初次注射至模具，将芯部分组合二次注射至模具，然后将皮部分组合物再次注射至模具并使其密封以实现具有完全封闭结构的门把手。在该情况中，时间差是指非常短的在1秒内的时间间隔，将皮部分组合物和芯部分组合物通过不同的管嘴注射至模具的入口。图3示出通过根据本发明制备方法所制备的具有封闭式皮-芯结构的内侧门把手横截面。
以全部门把手计，可用芯部分组合物以填充比率约10wt％至约40wt％(例如约10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或约40wt％)来填充根据本发明的芯部分。更优选地，芯部分组合物以30％至40％进行填充。当填充比率小于10％时，对改进把手的断裂强度有限制，而当填充比率大于40％时，存在的限制在于芯材料暴露于外部。因此，示例性的是填充比率在所述范围内。
因此，在由所述组合物和制备方法所制备的内侧门把手中，以全部门把手计，以填充比率约10％至40％(例如约10％、15％、20％、25％、30％、35％或约40％)来填充芯部分。此外，皮部分和芯部分使用不同的材料，并且玻璃纤维包含在芯部分中以改进机械刚度。在一些情况中，皮部分的丁二烯因芯部分的填充比率增加而移至表面以改进镀覆性能，并且完全封闭的结构通过共注射来实现以获得适用性和品质的改进。
在下文，本发明将通过实施例进行更详细的描述。但是这些实施例仅是举例说明本发明，而本发明的范围并不限制于这些实施例。
实施例
以下实施例阐明本发明，但并不旨在限制本发明。
实施例1至3和比较例1至8
根据下表1中的组成和含量，相互混合并制得皮部分组合物和芯部分组合物。特别地，在1秒内的时间差下，通过不同的管嘴将皮部分组合物和芯部分组合物注入图2的模具中，从而制备实施例1至3和比较例1至8的内侧门把手。在该情况中，以内侧门把手的全部重量计，以70wt％使用皮部分并以30wt％使用芯部分。因此，芯部分的填充比率为30wt％。
[表1]
用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的组合物(单位：wt％)
测试例1：机械性能的测定
通过使用以下的测试方法来测定在实施例1至3和比较例1至8中所制备的内侧门把手的样品性能，测定结果在下表2中示出。
拉伸强度的测定：通过ASTM D638方法测得。
挠曲强度和挠曲模量的测定：通过ASTM D790方法测得。
艾佐德(izod)冲击强度的测定：通过ASTM D256方法测得。
热变形温度的测定：通过ASTM D648方法测得。
[表2]
测定性能的结果
根据表2的结果，作为根据本发明具有由不同材料制成的皮-芯结构的门把手，在实施例1至3的情况中，可以看出内侧门把手的所有所需机械性能都满足。
比较例9至11
由与实施例3相同的组合物和方法制备内侧门把手，而通过根据下表3中的比率改变芯部分的填充比率来填充芯部分以制备内侧门把手。
[表3]
填充比率
测试例
测试例2：最佳填充比率的选择
关于实施例3和比较例9至11中的门把手，模塑分析结果在图4中示出。此外，图5示出被实际注射成型的芯部分的填充比率为45％的内侧门把手的外观。
根据图4的结果，可以看出当芯部分的填充比率为30％时，能够制备具有封闭式皮-芯结构的门把手，其没有芯部分的芯表面化，而当填充比率等于或大于45％时，出现芯部分的芯表面化。
测试例3：镀覆性能的测定
为了确定有关比较例8(基于大量生产)和实施例1至3中门把手样品的优良镀覆，将门把手样品分别在68℃下于水溶液中蚀刻12分钟，在所述水溶液中浓度均为440g/L的铬酸酐和硫酸以比率1:1混合，通过扫描电子显微镜(SEM)观察经蚀刻的表面，观察到经蚀刻表面的形态变化。图6示出通过扫描电子显微镜所测得的结果。
关于在蚀刻之后经受化学镀或电镀的部件，通过以下方法测定其附着力和断裂强度，然后其结果在表4中示出。
附着力的测定：在样品表面上刻划宽10mm的刀划线(sword line)直至塑料材料，在90°方向上使表面剥离约50mm的厚度，然后通过计算方法估量除了初始5mm之外的部段的平均剥离力。
断裂强度的测定：将部件安装到钢夹具上，在从铰链部分70mm的点处将载荷以打开的方向施加，当把手损坏时通过测定载荷的方法来测得断裂强度。
[表4]
测定附着力和断裂强度的结果
根据表4的结果，依据本发明，在实施例1至3中，与比较例8相比，它们的附着力和断裂强度是优良的。换言之，其意味着镀覆性能是优良的，这也得到图6的支持。
根据图6的结果，可以看出随着芯部分的填充比率增加，锚定孔在经蚀刻表面的形态中增加而且表面的比表面积得以改进。能够预料到随着皮部分ABS树脂中的丁二烯在芯部分的填充比率增加时移至表面，在蚀刻工艺中锚定孔的数量增加。因此，可以看出在根据本发明满足填充比率的情况中，镀层附着力因锚定孔在镀覆时的增加而增加。
因此，在根据本发明的组合物和制备方法中，机械性能和镀覆性能得以改进，从而提供具有确保的适用性和品质的内侧门把手，其具有由不同材料制成的皮-芯结构。因此，解决了因镀层剥离而使品质变差的问题，并且与在相关技术中的大量生产的汽车相比，其材料成本能够减少10％或更多，因此本发明具有优良的经济可行性。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上部”、“下部”，“内部的”、“外部的”、“向上”、“向下”、“在上面”、“在下面”、“前面”、“后面”、“背部”、“在里面”、“在外面”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
已呈现的前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了例证和说明的目的。这些描述并非旨在穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多修改和变型。对示例性实施方案进行选择和描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案以及它们的各种替换和修改。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的树脂组合物，其中皮部分由包含以下成分的组合物制得：仅丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS树脂，或者，约50wt％至约60wt％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS和约40wt％至约50wt％的聚碳酸酯PC的混合物，以及
芯部分由包含以下成分的组合物制成：含ABS树脂和PC树脂的约60wt％至约90wt％的芯部分树脂，以及用于增强刚度的约10wt％至约40wt％的玻璃纤维。
2.根据权利要求1所述的用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的树脂组合物，其中通过混合以全部芯部分树脂的100wt％计，约30wt％至约50wt％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS和约50wt％至约70wt％的聚碳酸酯PC来使用芯部分树脂。
3.根据权利要求1所述的用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的树脂组合物，其中玻璃纤维具有约10μm至约20μm的平均直径和约3mm至约5mm的长度，且玻璃纤维用环氧硅烷进行表面处理。
4.一种用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的方法，所述皮-芯结构通过在时间差下共注射使用权利要求1所述的树脂组合物的皮部分组合物和芯部分组合物而制得。
5.根据权利要求4所述的用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的方法，其中所述共注射是在时间差下将皮部分组合物和芯部分组合物注入存在于一对模具中的一个入口，且芯部分被填充的填充比率为以全部门把手计约10％至约40％。
6.根据权利要求4所述的用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的方法，其中将皮部分组合物和芯部分组合物通过不同的管嘴注入模具的入口。
7.一种具有封闭式皮-芯结构的内侧门把手，其通过权利要求4所述的用于制备具有皮-芯结构的内侧门把手的方法而制得。
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