CN110802793A - 聚碳酸酯部件的制造方法和聚碳酸酯部件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及家电领域，公开了一种聚碳酸酯部件的制造方法和聚碳酸酯部件，包括：注塑步骤，将烘干后的材料以材料的温度为270‑310℃的熔融状态注入模具温度为70‑95℃的用于形成所述聚碳酸酯部件的模具中，并在在注塑过程维持保压压力为100‑130bar；内力释放步骤，从所述模具中取出所述聚碳酸酯部件，将所述聚碳酸酯部件置于保温箱，保温条件为50‑70℃，保温时间为8‑12小时，从而能够从而减少内应力集聚的产生，防止因次氯酸纳、和二甲苯酚而使聚碳酸酯部件开裂。
Description
技术领域
本发明涉及家电领域，具体地涉及聚碳酸酯部件的制造方法和聚碳酸酯部件。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，因其具有良好的透光性，抗冲击性，耐紫外线辐射及其制品的尺寸稳定性和良好的成型加工性能，而被广泛地应用于汽车工业和电子电器工业中。
而洗衣机作为人们生活中必备的家电之一，人们对其对外观性能等的要求也越来越高。具体地，如图6所示，最为用户所瞩目的滚筒洗衣机前方设置有洗涤剂盒抽屉把手1、控制面板2、控制面板装饰条3和洗衣机门壳体4。其中洗涤剂盒抽屉把手1能够前后弹出以供用户注入洗涤剂，控制面板装饰条3为透明材质，通过背面卡扣与控制面板2组装。
由于对控制面板装饰条3有较高的品质要求。具体地，该控制面板装饰条3通过模具注塑成型，模具表面上由激光制成发丝状纹理，使所形成的控制面板装饰条3的表面也相应地形成有发丝状纹理。另外，在控制面板装饰条3表面进行仿金属油漆喷涂。
这样，当设置在控制面板装饰条3背面的LED背光模组不亮时，控制面板装饰条3看起来像一块拉丝金属，而当LED背光模组亮的时候，光能够透过控制面板装饰条3显示洗涤剂图标和进度条，还有剩余时间等。为了使控制面板装饰条3具有质感，采用了聚碳酸酯(PC)这种透光率高，着色性能佳的材料，以给用户提供较好的视觉效果。
但是，陆续收到用户的反馈，由聚碳酸酯(PC)所制成的控制面板装饰条3在使用了1-2年后出现了裂纹等缺陷。该缺陷在控制面板装饰条3的研发过程中所进行的耐候性环境温度实验，以及耐酸碱等实验中并未发生。因此，该裂纹是因何种机理产生的，如何改进才能够解决该聚碳酸酯制品在使用过程中所产生的上述缺陷，成为了亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的聚碳酸酯制品在使用过程中开裂的问题，提供聚碳酸酯部件的制造方法，该聚碳酸酯部件的制造方法具有能够有效地减少内应力集聚的产生，防止因次氯酸纳、和二甲苯酚而使聚碳酸酯部件开裂。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种聚碳酸酯部件的制造方法，其特征在于，包括：注塑步骤，将烘干后的材料以材料的温度为270-310℃的熔融状态注入模具温度为70-95℃的用于形成所述聚碳酸酯部件的模具中，并在注塑过程维持保压压力为100-130bar；内力释放步骤，从所述模具中取出所述聚碳酸酯部件，将所述聚碳酸酯部件置于保温箱，保温条件为50-70℃，保温时间为8-12小时。
优选地，所述模具包括浇注系统，所述浇注系统包括侧边扇形浇口。
优选地，所述聚碳酸酯部件包括壳体平面部和位于所述平面壳体部两侧的侧壁部，所述侧边扇形浇口的扇形平面与所述壳体平面部的底面位于同一平面。
优选地，所述材料的温度为295-305℃；所述模具温度为75-85℃；所述保压压力为110-130bar；所述聚碳酸酯部件置于保温箱，保温条件为55-65℃，保温时间为9-11小时。
优选地，所述模具的边缘部均为圆角。
优选地，包括：第一层喷涂前准备步骤：对完成所述内力释放步骤后的聚碳酸酯部件进行预处理后，加热至第一层喷涂前加热温度80-120℃后，以第一层喷涂前保温条件40-70℃，第一层喷涂前保温时间为80-120分钟；第二层喷涂前准备步骤：将经第一层喷涂后的聚碳酸酯部件加热至第二层喷涂前加热温度80-120℃后，以第二层喷涂前保温条件40-70℃，第二层喷涂前保温时间为80-120分钟。
优选地，还包括通过化学试剂检测方法获得内应力状态的内应力检测步骤，该内应力检测步骤在完成所述内力释放步骤后，和/或，在完成第一层喷涂前准备步骤后，和/或，在完成第二层喷涂前准备步骤后。
优选地，所述化学试剂检测方法至少包括下述一种：第一种：在常温下的CCL溶液中浸泡1min后，用清水清洗后观察有无裂纹；第二种：在常温下的按3:1混合的乙酸乙酯和正丙醇混合溶液中浸泡1min后，用清水清洗后观察有无裂纹；第三种：在常温下的冰乙酸溶液中浸泡3min后，用清水清洗后观察有无裂纹。
本发明第二方面提供一种聚碳酸酯部件，该聚碳酸酯部件由根据上述技术方案中任意一项所述的聚碳酸酯部件的制造方法制成。
优选地，所述聚碳酸酯部件包括主体部和设置在所述主体部上的筋部，所述筋部以圆角与所述主体部相连。
通过上述技术方案，利用聚碳酸酯部件的制造方法能够有效地减少内应力集聚的产生，有效地防止因次氯酸纳、和二甲苯酚而使聚碳酸酯部件开裂。
附图说明
图1是本发明所述聚碳酸酯部件的制造方法的一种具体实施方式的工艺流程图；
图2是本发明所述聚碳酸酯部件的制造方法的另一种具体实施方式的工艺流程图；
图3是本发明所述侧边扇形浇口的主视图；
图4是本发明所述侧边扇形浇口的侧视图；
图5是本发明所述浇口系统的结构示意图；
图6是本发明所述控制面板装饰条3的设置位置。
附图标记说明
1、洗涤剂盒抽屉把手； 2、控制面板；
3、控制面板装饰条； 4、洗衣机门壳体；
5、浇口； 6、流道；
7、喷嘴； 8、壳体平面部；
9、侧壁部。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图的上、下、左、右。“内、外”是指相对于部件本身轮廓的内、外。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
聚碳酸酯(PC)从在1958年由拜耳公司以熔融酯交换法进行PC的中规模工业化生产以来，60年来，人们对其物理性质、化学性质的了解日益深入。而本发明的发明人也在现有技术的基础上，针对聚碳酸酯(PC)制品在洗衣机部件中出现裂纹这一现象，经过了大量的试样和创造性的劳动，对聚碳酸酯(PC)的耐环境应力开裂，以及其裂纹产生的机理进行了深入的研究。
聚碳酸酯作为一种综合性能优良的无定型热塑性工程塑料，其具有无臭、无毒、呈高度透明的无色或微黄色特性。另外，还具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，弯曲强度、拉伸强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定。特别是在-60～120℃环境下具有稳定的力学性能，能够长期使用，具有良好的耐热性和耐低温性；尺寸稳定性、电性能和阻燃性能优异。
因此，基于PC材料具有以上优良的物理化学性能，利用PC材料进行成型的产品，具有外观光洁漂亮的特点。
聚碳酸酯(PC)的合成方法主要有传统酯交换法、光气化法，开环聚合法，固相缩聚法，非光气酯交换法、非光气界面缩聚法，双酚A氧化羧基化法等。
聚碳酸酯的耐化学药品性为如下所述，常温下耐水、脂肪烃类、油类、醇类；酮类、芳香烃类、酯类可使PC溶胀；极性有机溶剂可以溶解PC：PC在与一些溶剂接触时会发生应力开裂；在高温下，PC容易水解，耐沸水性不好；不耐碱，稀氢氧化钠、稀氨水可使之水解。
本发明的实施例中所采用的聚碳酸酯是由双酚A聚合而成的。具体如下：
分子链的极性越大，从而使分子将相互移动困难增大，恢复可逆弹性形变的程度减小，导致残余内应力大。
由于聚碳酸酯的结构中存在的酯基这样极性较大的基团，成为了聚碳酸酯分子链中较薄弱的部分，易集聚应力，使聚碳酸酯易溶于极性有机溶剂。对于溶剂的极性判断，业界还没有一个公认的标准，比较可靠的是根据溶剂介电常数做一个初步的判断。
常用溶剂的极性为如下所述：水(最大)>甲酰胺>三氟乙酸>DMSO>乙腈>DMF>六甲基磷酰胺>甲醇>乙醇>乙酸>异丙醇>吡啶>四甲基乙二胺>丙酮>三乙胺>正丁醇>二氧六环>四氢呋喃>甲酸甲酯>三丁胺>甲乙酮>乙酸乙酯>氯仿>三辛胺>碳酸二甲酯>乙醚>异丙醚>正丁醚>三氯乙烯>二苯醚>二氯甲烷>二氯乙烷>苯>甲苯>四氯化碳>二硫化碳>环己烷>己烷>煤油(石油醚)。
举例说明，四氯化碳(极性1.6，粘度0.97，沸点77，吸收波长265)这一极性比较强的溶剂，会导致酯基发生反应，聚合键脱开，从而导致内应力快速加大，造成零部件局部应力集中区开裂。
但是，本发明所述控制面板装饰条3这一聚碳酸酯部件的使用环境并不存在现有技术中已知的能够使双酚A聚合聚碳酸酯应力开裂的成分。
发明人对于控制面板装饰条3的使用环境进行了调查，反馈出现裂纹的用户经常性地使用消毒液，或者使用具有除菌成分的洗衣液，进一步地，发明人收集了大量的消毒液成分和洗衣液的成分，并进行了大量的试验测试，发现次氯酸纳、和二甲苯酚会在一定程度上使内应力开裂加剧。
发明人进一步地发现需要在一定程度上减少控制面板装饰条3的残留内应力，以避免在使用过程中因使用不当而发生应力开裂问题，避免产品开裂。
本发明提供了一种聚碳酸酯部件的制造方法，其特征在于，包括：注塑步骤，将烘干后的材料以材料的温度为270-310℃的熔融状态注入模具温度为70-95℃的用于形成所述聚碳酸酯部件的模具中，并在在注塑过程维持保压压力为100-130bar；内力释放步骤，从所述模具中取出所述聚碳酸酯部件，将所述聚碳酸酯部件置于保温箱，以50-70℃保持8-12小时。
如图1所示，烘干后的材料注入模具温度为75-95℃的模具中，以保压压力为100-130bar完成产品注塑后，将聚碳酸酯部件放入保温箱中缓慢冷却，其中包括以相对稳定的温度进行保温，例如，在60℃左右保持一度时间。
通过在注塑过程中适当地提高模具温度，且适当地提高注塑温度，以充分提升熔融状态聚碳酸酯的流动性。如表1所示，随着模具温度的提高，产品的应力减少，相应地应力开裂时间也就相对的延长，从而减少内应力集聚的产生。
另外，进一步地，通过在注塑过程中再适当的增加保压压力，让聚碳酸酯的分子链尽可能的集合在一起，不产生松弛。如表1所示，可见在较高温度下配合保压工艺条件能够进一步降低聚碳酸酯部件局部开裂的发生概率。
作为本发明的一种实施方式，为了使模具温度能够在恒定温度保持一定时间，有优选在注塑机上设置模温机。
如图5所示，所述模具包括浇注系统，浇注系统包括喷嘴7、流道6和浇口5，本发明将浇口5设置为侧边扇形浇口，从能够改善浇口与聚碳酸酯部件之间的流路宽度的改变幅度，提高熔融状态聚碳酸酯的流动性，从而能够进一步地降低内应力集聚，另外，采用侧边扇形浇口还能够降低或减轻两个浇口之间的熔接线长度，减少浇口之间的分子内应力。
所述聚碳酸酯部件包括壳体平面部8和位于所述平面壳体部两侧的侧壁部9，其在侧壁部设置有多个浇口，例如4个。由于浇口填充需要较大的压力，现有技术中的采用的潜伏针点浇口，很容易造成聚碳酸酯部件的内应力集聚。
而本发明采用了侧边扇形浇口，且使所述侧边扇形浇口的扇形平面与所述壳体平面部8的底面位于同一平面。如图3-4所示，从而提高熔融状态聚碳酸酯的流动性，进一步地降低内应力集聚。
进一步地，所述材料的温度为295-305℃；所述模具温度为75-85℃；所述保压压力为110-130bar；所述聚碳酸酯部件置于保温箱，以55-65℃保持9-11小时。
在上述技术方案中，所述模具的边缘部均为圆角，特别是涉及到聚碳酸酯部件中的卡勾结构、筋结构等均采用圆角过渡，从而防止PC流动过程受剪力，而加剧内应力的集聚。
聚碳酸酯部件的制造方法中还包括喷凃工序，喷涂工序是指将漆料等通过喷枪或雾化器等，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于聚碳酸酯部件表面。
其中，在进行第一层喷涂前需要对待喷涂表面进行预处理，通常包括清理待喷涂表面的油污等，并进行底漆喷涂。为了便于使漆层之间的结合更为紧密，通常在喷涂前进行烘烤加热，以使提高漆层之间的结合力。具体地，第一层喷涂为面漆喷涂，通常为仿金属漆，其中第二层喷涂为光油喷涂,通常为透明漆。
本发明所述聚碳酸酯部件的制造方法还包括：第一层喷涂前准备步骤：对完成所述内力释放步骤后的聚碳酸酯部件进行预处理后，加热至80-120℃后，以40-70℃保持80-120分钟；第二层喷涂前准备步骤：将经第一层喷涂后的聚碳酸酯部件加热至100-120℃后，以40-70℃保持80-120分钟。
如图2所示，对所述聚碳酸酯部件进行去油污、底漆喷涂等预处理后烘烤加热至80-120℃后，放入至保温箱中冷却，使聚碳酸酯部件以40-70℃保持80-120分钟；之后进行第一层喷涂，即仿金属漆喷涂；将经第一层喷涂后部件烘烤加热至80-120℃后，放入至保温箱中冷却，使聚碳酸酯部件以40-70℃保持80-120分钟；之后进行第二层喷涂，即光油喷涂，之后进行UV光固化后等喷涂后处理。
进一步地，对所述聚碳酸酯部件进行去油污、底漆喷涂等预处理后烘烤加热至90-110℃后，放入至保温箱中冷却，使聚碳酸酯部件以50-70℃保持90-110分钟；之后进行第一层喷涂，即仿金属漆喷涂；将经第一层喷涂后部件烘烤加热至90-110℃后，放入至保温箱中冷却，使聚碳酸酯部件以50-70℃保持90-110分钟；之后进行第二层喷涂，即光油喷涂，之后进行UV光固化后等喷涂后处理。
为了可靠地保证产品质量，本发明还包括通过化学试剂检测方法获得内应力状态的内应力检测步骤，该内应力检测步骤在在完成所述内力释放步骤后，和/或，在完成第一层喷涂前准备步骤后，和/或，在完成第二层喷涂前准备步骤后。
进一步地，本发明提供多种能够检测内应力的化学试剂检测方法，第一种：在常温下的CCL溶液中浸泡1min后，用清水清洗后观察有无裂纹；第二种：在常温下的按3:1混合的乙酸乙酯和正丙醇混合溶液中浸泡1min后，用清水清洗后观察有无裂纹；第三种：在常温下的冰乙酸溶液中浸泡3min后，用清水清洗后观察有无裂纹。本发明所使用的化学试剂检测方法至少包括上述一种。即产品不仅进行外观尺寸的观察判断其是否合格，还需化学试剂检测方法处理后，检测产品是否合格。如表2所示。
其中CCL4易挥发，具有一定的毒性；乙酸乙酯和正丙醇溶液易燃，因此化学试剂检测时，需要注意安全。
另外，本发明提供一种聚碳酸酯部件，该聚碳酸酯部件由根据上述技术方案中任意一项所述的聚碳酸酯部件的制造方法制成，通过模具形状、注塑过程的条件控制、喷涂过程的条件控制等，有效地改善内应力，从而提供了一种能够在次氯酸纳、和二甲苯酚环境中长时间地使用的聚碳酸酯部件。
另外，所述聚碳酸酯部件包括主体部和设置在所述主体部上的筋部，所述筋部以圆角与所述主体部相连。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，聚碳酸酯原料为合肥圆融材料有限公司所生成的公司牌号为PC-4000的市售品。
实施例1
将烘干后的聚碳酸酯原料以材料的温度为290℃的熔融状态注入模具温度为70℃的用于形成所述聚碳酸酯部件的模具中，并在注塑过程维持保压压力为100bar；从所述模具中取出所述聚碳酸酯部件，将所述聚碳酸酯部件置于保温箱，保温条件为50℃，保温时间为8小时。
对上述聚碳酸酯部件进行去油污、底漆喷涂等预处理后，烘烤加热至第一层喷涂前加热温度80℃后，放入至保温箱中冷却，使聚碳酸酯部件以第一层喷涂前保温条件40℃，维持第一层喷涂前保温时间80分钟；之后进行第一层喷涂，即仿金属漆喷涂；将经第一层喷涂后部件烘烤加热至第二层喷涂前加热温度80℃后，放入至保温箱中冷却，使聚碳酸酯部件以第二层喷涂前保温条件40℃，维持第二层喷涂前保温时间80分钟；之后进行第二层喷涂，即光油喷涂，之后进行UV光固化后等喷涂后处理。
并在喷涂后处理之后进行化学试剂检测，结果显示在表2中。
实施例2-4
按照实施例1的方法，不同的是材料的温度、模具温度、保压压力、保温条件、保温时间、第一层喷涂前加热温度、第一层喷涂前保温条件、第一层喷涂前保温时间、第二层喷涂前加热温度、第二层喷涂前保温条件、第二层喷涂前保温时间，结果如表1所示。
并在喷涂后处理之后进行化学试剂检测，结果显示在表2中。
对比例1
将烘干后的聚碳酸酯原料以材料的温度为280度的熔融状态注入模具温度为60℃的用于形成所述聚碳酸酯部件的模具中，并在注塑过程维持保压压力为120bar；从所述模具中取出所述聚碳酸酯部件，至室温冷却后，进行预处理，烘烤后进行第一层喷涂后室温冷却、烘烤后进行第二层喷涂后室温冷却，喷涂后处理之后进行化学试剂检测的第一种处理和第三种处理，结果显示在表2中。
表1
表2
通过表1和表2的结果可以看出，采用本发明所述的聚碳酸酯部件的制造方法的实施例1-4，特别是，实施例3，其具有内应力更小，明显更好的效果。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚碳酸酯部件的制造方法，其特征在于，包括：
注塑步骤，将烘干后的材料以材料的温度为270-310℃的熔融状态注入模具温度为70-95℃的用于形成所述聚碳酸酯部件的模具中，并在注塑过程维持保压压力为100-130bar；
内力释放步骤，从所述模具中取出所述聚碳酸酯部件，将所述聚碳酸酯部件置于保温箱，保温条件为50-70℃，保温时间为8-12小时。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯部件的制造方法，其特征在于，所述模具包括浇注系统，所述浇注系统包括侧边扇形浇口。
3.根据权利要求2所述的聚碳酸酯部件的制造方法，其特征在于，所述聚碳酸酯部件包括壳体平面部(8)和位于所述平面壳体部两侧的侧壁部(9)，所述侧边扇形浇口的扇形平面与所述壳体平面部(8)的底面位于同一平面。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯部件的制造方法，其特征在于，所述材料的温度为295-305℃；所述模具温度为75-85℃；所述保压压力为110-130bar；所述聚碳酸酯部件置于保温箱，保温条件为55-65℃，保温时间为9-11小时。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯部件的制造方法，其特征在于，所述模具的边缘部均为圆角。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的聚碳酸酯部件的制造方法，其特征在于，包括：第一层喷涂前准备步骤：对完成所述内力释放步骤后的聚碳酸酯部件进行预处理后，加热至第一层喷涂前加热温度80-120℃后，以第一层喷涂前保温条件40-70℃，第一层喷涂前保温时间为80-120分钟；
第二层喷涂前准备步骤：将经第一层喷涂后的聚碳酸酯部件加热至第二层喷涂前加热温度80-120℃后，以第二层喷涂前保温条件40-70℃，第二层喷涂前保温时间为80-120分钟。
7.根据权利要求6所述的聚碳酸酯部件的制造方法，其特征在于，还包括通过化学试剂检测方法获得内应力状态的内应力检测步骤，该内应力检测步骤在完成所述内力释放步骤后，和/或，在完成第一层喷涂前准备步骤后，和/或，在完成第二层喷涂前准备步骤后。
8.根据权利要求7所述的聚碳酸酯部件的制造方法，其特征在于，所述化学试剂检测方法至少包括下述一种：第一种：在常温下的CCL溶液中浸泡1min后，用清水清洗后观察有无裂纹；第二种：在常温下的按3:1混合的乙酸乙酯和正丙醇混合溶液中浸泡1min后，用清水清洗后观察有无裂纹；第三种：在常温下的冰乙酸溶液中浸泡3min后，用清水清洗后观察有无裂纹。
9.一种聚碳酸酯部件，其特征在于，该聚碳酸酯部件由根据权利要求1-8中任意一项所述的聚碳酸酯部件的制造方法制成。
10.根据权利要求9所述的聚碳酸酯部件，其特征在于，所述聚碳酸酯部件包括主体部和设置在所述主体部上的筋部，所述筋部以圆角与所述主体部相连。
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