CN108995093A - 一种高分子材料磁定位成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分子材料磁定位成型方法，具体步骤包括模具准备、原材料准备、加料、成型冷却固化等步骤，骨架材料中所含磁性元件由模具内部设置的磁性元件固定，完成骨架材料的内部定位。骨架材料中加入磁性物质，与模具磁性元件形成张力完成骨架材料定形定位。将具有流动性的高分子原料注入到模具中，冷却固化成型得到高分子材料产品。本发明的方法工艺简单，磁定位技术简化了制品的制备工艺，降低了生产成本，减少人为因素提高了产品质量，且易于工业化和连续性生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料磁定位成型方法，主要应用于橡胶制品、塑料制品、3D打印制品或纤维产品的成型。
背景技术
随着工业技术与生活水平的提升，人们对于各式产品的要求也愈来愈高，不但要求价格便宜与实用性，还更进一步要求美观、质轻，及使用寿命长等。因此，近年来复合材料产品愈来愈多，利用结合不同材料的材料特性，以满足人们多样化的需求。
传统的高分子材料成型方式有浇注、注射、模压等方式，大多数制品的工序繁杂，产品质量受到人为因素大。比如传统的轮胎生产工艺中，橡胶弹性体是通过人工的方式将不同部位的组件贴合在一起完成的。这样的生产方式和模式一是成本高，二是产品的质量均一性没有保证。
近年来技术的发展，3D打印、纺丝等工艺的发展，使得制品更加多样化，但是由于很多制品结构比较复杂，特别是一些含有金属骨架材料的制品，在生产过程中对于骨架材料的定位就成了难题，比如轮胎制品中的钢丝圈等骨架材料的定位问题，基本都是人工完成或协助完成，难保会发生较大的偏差。
因而，寻找一种高分子材料成型加工过程中骨架材料的定位方式，是极有意义的研究。本申请提出的磁定位工艺，就是基于解决高分子制品加工过程中骨架材料的定位问题而提出的新工艺。
发明内容
本发明的目的是提出一种操作简单、成本低、易于工业化的高分子材料磁定位成型方法。工艺步骤主要为模具准备、原材料准备、加料方式、成型冷却固化等步骤，骨架材料通过模具中所含有的磁力组件将其定位在模具的固定位置上，将具有流动性的高分子原料注入到模具中，冷却固化成型得到高分子材料产品。解决本发明的工艺采用如下步骤：(1)依托边界定位条件，通过磁力将骨架材料定形和定位在模腔中，完成骨架材料的整体定位；(2)将具有流动性的高分子原料注入到模具中；(3)冷却固化成型得到高分子材料产品。
所述的高分子材料磁定位成型方法，其特征在于：其特征在于高分子材料中骨架材料为一体结构，骨架材料中有磁性物质，与磁性元件作用，形成骨架材料内部张力，再依托骨架内部边界条件和模腔边界条件实现定位，完成骨架材料在模腔与成品中的定形和定位。
所述的高分子材料磁定位成型方法，其特征在于此成型方法可应用于橡胶制品、塑料制品、纤维制品的成型。
所述的一种高分子材料磁定位成型方法，其特征在于成型方式可选浇注成型、注射成型、注压成型、3D打印成型。
所述的高分子材料磁定位成型方法，其特征在于所用的高分子原料可以为热塑性聚氨酯弹性体、热固性聚氨酯弹性体、橡胶弹性体、热塑性塑料、热固性塑料、树脂或纤维。
上述工艺可具体实施方案如下：
(1)骨架材料通过模具中所含有的磁力组件将其定位在模具的固定位置上，定位偏差为0.01～0.05mm；(2)将具有流动性的高分子原料注入到模具中；(3)冷却固化成型得到高分子材料产品。
所述的模具中含有磁性组件将骨架材料精准定位在模具中固定位置上，磁力组件为电磁力组件或永磁力组件，磁力为0.1～1.5T。
所述的高分子材料磁定位成型方法可应用于橡胶制品、塑料制品或纤维产品的成型。
所述的成型方式可选浇注、注射、注压、3D打印等方式；通过磁定位将骨架材料定位在模具中，将高分子原料通过浇注、注射、注压、3D打印的成型方法得到产品。
所述的浇注成型方式，工作温度为60-200℃，浇注压力0.1-10MPa。
所述的注射成型方式，所用的注射成型方式为螺杆挤出机注塑成型，螺杆挤出机工作温度为60-200℃，保持压力0.1-10MPa。
所述的模压成型方式为模压保温成型，工作温度为60-200℃，保持压力0.1-10MPa。
所述的3D打印成型方式，经一个或多个打印机头直接将高分子材料的液态涂层或熔体涂层打印铺设在磁定位好的骨架材料上。
所述的高分子原料可以为热塑性聚氨酯弹性体、热固性聚氨酯弹性体、橡胶弹性体、热塑性塑料、热固性塑料、树脂或纤维。
所述的骨架材料为钢丝或帘线编织整体结构，该编织整体结构由钢丝或帘线编织，交叉点采用焊接固定，编织结构为：层叠网片结构、单层网筒结构、径向缠绕钢丝结构、预成型单层或多层网布结构。
本发明提出的目的是为了解决下面的工业问题：一是简化了传统生产过程中骨架材料的定位问题。同时减少了人为因素，解决了产品质量稳定性问题。
本申请中，磁定位方式决定了产品的质量。磁定位模具中含有磁力组件，可由永磁力组件或者电磁力组件构成，通过调节磁力大小，完成对骨架材料的准确定位和偏移复位。
磁定位技术很好的解决了复杂制品的骨架材料定位问题。因而，可适用于橡胶制品、塑料制品或纤维产品的成型，成型的方式也适用于浇注、注射、注压、3D打印等方式，大大简化生产工艺和降低了生产成本，具有十分广泛的经济效益和社会效益。
本发明的有益效果
一种高分子材料磁定位成型方法，此法的优点在于：
(1)磁定位成型要求生产设备简单，简化了生产工艺；
(2)工艺投资少，产品见效快；
(3)生产过程中无边废料产生，废料少；成本低；
(4)人为因素影响小，产品质量稳定性高，易于工业化及连续性生产。
具体实施方式
本发明的实施设备均为常规设备，所有性能测试标准均按照相应的国家标准进行。
实施例1
将热塑性聚氨酯加热到100℃，含磁性元件的骨架材料采用层叠网片结构编织，定位在模具中，定位偏差为0.01mm，电磁力为1T，开动浇注机浇注到模具中，注满模具保持压力0.2MPa，保温80℃，2h后出模，将已浇注好的聚氨酯制品放置在80℃烘道中后处理20h，冷却固化成型脱模得到聚氨酯制品。
实施例2
将高密度聚乙烯树脂加热到180℃，含磁性元件的骨架材料采用层单层网筒结构，定位在模具中，定位偏差为0.02mm，永磁力为0.1T，开动注射机注射到模具中，注射压力3MPa，保温50℃，3min后出膜，冷却固化成型脱模得到聚乙烯制品。
实施例3
将低密度聚乙烯树脂加热到160℃，含磁性元件的骨架材料采用层多层网筒结构，定位在模具中，定位偏差为0.02mm，永磁力为0.2T，将加热好的低密度聚乙烯树脂吹膜吸附到到固定好骨架材料上，保温40℃，保温4min后，冷却固化成型脱模得到低密度聚乙烯吹膜制品。
实施例4
将热固性聚氨酯弹性体加热到130℃，含磁性元件的骨架材料采用预成型单层网布结构，定位在模具中，定位偏差为0.03mm，电磁力调为0.6T，将加热好的低密度聚乙烯树脂通过3D打印机的打印机头打印铺设在磁定位好的骨架材料上，保持温度130℃，打印结束后冷却固化成型脱模得到热固性聚氨酯弹性体制品。
实施例5
将热固性塑料酚醛树脂加热到160℃，含磁性元件的骨架材料采用预成型多层网布结构，定位在模具中，定位偏差为0.05mm，电磁力调为0.8T，将加热好的酚醛树脂通过挤出机注入在磁定位好骨架材料的模具中，采用模压工艺成型，保持温度160℃，保持压力3MPa，30min后取出模具，冷却固化成型脱模得到热固性塑料酚醛树脂制品。
实施例6
将热塑性塑料聚苯乙烯加热到250℃，含磁性元件的骨架材料采用单层网筒结构，定位在模具中，定位偏差为0.02mm，电磁力调为0.5T，将加热好的聚苯乙烯通过挤出机注入在磁定位好骨架材料的模具中，采用注压工艺成型，保持温度250℃，保持压力5MPa，1min后取出模具，冷却固化成型脱模得到聚苯乙烯制品。
实施例7
将橡胶弹性体三元乙丙橡胶混炼胶加热到80℃，含磁性元件的骨架材料采用单层网筒结构，定位在模具中，定位偏差为0.01mm，电磁力调为0.2T，将加热好的三元乙丙橡胶通过挤出机注入在磁定位好骨架材料的模具中，采用模压工艺成型，保持温度160℃，保持压力12MPa，58min后取出模具，冷却成型脱模得到三元乙丙橡胶制品。
实施例8
将热塑性塑料聚苯乙烯加热到250℃，含磁性元件的骨架材料采用单层网筒结构，定位在模具中，定位偏差为0.02mm，电磁力调为0.5T，将加热好的聚苯乙烯通过挤出机注入在磁定位好骨架材料的模具中，采用注压工艺成型，保持温度250℃，保持压力5MPa，1min后取出模具，冷却固化成型脱模得到聚苯乙烯制品。
实施例9
将橡胶弹性体天然橡胶混炼胶加热到60℃，含磁性元件的骨架材料采用单层网筒结构，定位在模具中，定位偏差为0.01mm，电磁力调为0.2T，将加热好的三元乙丙橡胶通过挤出机注入在磁定位好骨架材料的模具中，采用模压工艺成型，保持温度150℃，保持压力12MPa，55min后取出模具，冷却成型脱模得到三元乙丙橡胶制品。
实施例10
将热塑性塑料聚苯乙烯加热到250℃，含磁性元件的骨架材料采用单层网筒结构，定位在模具中，定位偏差为0.02mm，电磁力调为0.5T，将加热好的聚苯乙烯通过挤出机注入在磁定位好骨架材料的模具中，采用注压工艺成型，保持温度250℃，保持压力5MPa，1min后取出模具，冷却固化成型脱模得到聚苯乙烯制品。
实施例11
将橡胶弹性体天然橡胶与丁苯橡胶按质量60：40比例组成的混炼胶加热到90℃，含磁性元件的骨架材料采用单层网筒结构，定位在模具中，定位偏差为0.01mm，电磁力调为0.2T，将加热好的三元乙丙橡胶通过挤出机注入在磁定位好骨架材料的模具中，采用模压工艺成型，保持温度150℃，保持压力12MPa，45min后取出模具，冷却成型脱模得到三元乙丙橡胶制品。
Claims (5)
1.一种高分子材料磁定位成型方法，其特征在于：(1)通过磁力将骨架材料定形和定位在模腔中，完成骨架材料的整体定位；(2)将具有流动性的高分子原料注入到模具中；(3)冷却固化成型得到高分子材料产品。
2.根据权利要求1所述的高分子材料磁定位成型方法，其特征在于：其特征在于高分子材料中骨架材料为一体结构，骨架材料中有磁性物质，与磁性元件作用，形成骨架材料内部张力，再依托骨架内部边界条件和模腔边界条件实现定位，完成骨架材料在模腔与成品中的定形和定位。
3.根据权利要求1所述的高分子材料磁定位成型方法，其特征在于此成型方法应用于橡胶制品或塑料制品的成型。
4.根据权利要求1所述的一种高分子材料磁定位成型方法，其特征在于成型方式为浇注成型、注射成型、注压成型或3D打印成型。
5.根据权利要求1所述的高分子材料磁定位成型方法，其特征在于所用的高分子原料为热塑性聚氨酯弹性体、热固性聚氨酯弹性体、橡胶弹性体、热塑性塑料、热固性塑料、树脂或纤维。
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