CN117651635A - 通过注射模制来制造的方法和制品 - Google Patents

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CN117651635A CN202180088099.3A CN202180088099A CN117651635A CN 117651635 A CN117651635 A CN 117651635A CN 202180088099 A CN202180088099 A CN 202180088099A CN 117651635 A CN117651635 A CN 117651635A
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S·帕尔沃哥伊
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Abstract

本发明涉及一种通过注射模制来制造的方法和制品。更特别是一种通过注射模制来制造的方法和制品，它提供了具有一个或多个降低密度的位置的部件，其中，该部件在机械性质特性上可与另外由金属材料制造的例如车辆组成构件的部件竞争。

Description

通过注射模制来制造的方法和制品
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请No.63/120465(申请日为2020年12月2日)的申请日优先权，该文献的教导被本文参引。
技术领域
本发明涉及一种通过注射模制来制造的方法和制品。更特别是一种通过注射模制来制造的方法和制品，它提供了具有一个或多个降低密度的位置的部件，其中，该部件在机械性质特性上可与另外由金属材料制造的车辆结构部件竞争。
背景技术
已经报道了型芯取回(core-back)注射模制，其中，包含发泡剂的熔融聚合物树脂注射至模具中，随后打开模具或取出模芯，以便增加模腔的尺寸以及方便发泡和密度降低。不过，本领域仍然需要一种发泡或相对轻质的部件，该部件还提供刚性和强度，以便扩展这种部件在例如车辆装饰应用中的用途。其中，能够制造相对轻质的部件，该部件在机械性能特性(例如承载能力)上有竞争力，可与基于金属的车辆部件相当。
发明内容
一种形成注射模制部件的方法包括：
提供注射模具，该注射模具包括第一半模和第二半模，它提供了在第一半模和第二半模之间的模腔，其中，模腔包括具有至少3.0mm的初始间距的一个或多个位置；
将聚合物组分注射至模腔中，该聚合物组分包含发泡剂；
将在所述一个或多个位置处的所述模腔初始间距增加至少3.0mm；以及
在模腔中由聚合物组分形成注射模制部件，其中，该注射模制部件包括多孔结构。
一种形成注射模制部件的方法包括：
提供注射模具，该注射模具包括第一半模和第二半模，它提供在第一半模和第二半模之间的模腔，其中，该模腔包括具有初始间距的一个或多个位置；
提供一个或多个可运动模具插入件，其中，所述插入件能够选择地缩回，以便增加所述初始模腔间距；
将聚合物组分注射至模腔中，该聚合物组分包含发泡剂；
选择地缩回至少一个所述模具插入件，以便在所述模具中在第一位置处增加所述初始模腔间距，并在所述模具中在第二位置处保持初始模具间距。
一种形成注射模制部件的方法包括：
提供注射模具，该注射模具包括第一半模和第二半模，它提供在第一半模和第二半模之间的模腔，其中，该模腔包括具有初始间距的一个或多个位置；
将聚合物组分注射至模腔中，该聚合物组分包含：(a)第一聚合物，该第一聚合物有大于或等于20.0cn的熔体强度和大于或等于100mm/秒的熔体延展性；(b)具有大于或等于10.0g/10.0分钟的熔体流动指数的第二热塑性聚合物；(c)增强纤维；(d)发泡剂；
增加在所述一个或多个位置处的所述模腔初始间距；以及
在模腔中由聚合物组分形成注射模制部件，其中，该注射模制部件包括多孔结构。
附图说明
通过下面结合附图对本文所述实施例的说明，将更清楚和更好地理解本发明的上述和其他特征以及实现它们的方式，附图中：
图1是根据本发明的包括注射模制部件的制品的透视图；
图2是图1的注射模制部件沿图1的线2-2的剖视图；
图3A是本申请的注射模具的放大剖视图，其中，模具包括两个半模，在一个半模中的可运动插入件处于延伸位置，以便确定初始模腔间距。
图3B是图2的注射模制部件在圆3内的放大剖视图，同时注射模制部件在注射模具内；
图3C是图2的注射模制部件在圆3内的放大剖视图，同时注射模制部件在替代注射模具内；
图3D是注射模制部件的另一剖视图，表示了没有密度降低的选定区域。
图4是图3A的注射模制部件连同制品的衬垫部件和装饰盖部件的剖视图；
图5是作为负载底板的注射模制部件的另一实施例的局部平面图；
图6是图5的注射模制部件沿图5的线6-6的局部剖视图；
图7是图5的注射模制部件沿图5的线7-7的局部剖视图；以及
图8提供了本申请中的部分“A”、“B”、“C”和“D”的剖视图，其中，初始模具间距通过可运动插入件的缩回而增加，以便提供密度降低和多孔形式。
具体实施方式
可以理解，本发明的应用并不局限于下面所述或附图中所示的部件的结构和布置的细节。本发明能够有其他实施例，并能够以各种方式来实现或执行。还有，可以理解，本文使用的措辞和术语是为了介绍目的，并不应当认为是限制，如本领域技术人员可以理解。
参考图1-2，根据本发明的制品10可以包括注射模制部件12，该注射模制部件12可以形成制品10的基板。在某些实施例中，制品10可以是车辆的货物区域的负载底板，该负载底板可以是储存隔腔(该储存隔腔可以保持备用轮胎)的盖/盖子。在其他实施例中，制品10可以是座椅盘，例如折叠座椅排的座椅盘。在其他实施例中，物品10可以是用于座椅的座椅靠背，或者用于舱口后部的包裹架。
参考图3A，模制装置100包括模具110，该模具110包括在分型线116处分开的第一半模112和第二半模114。可运动插入件在140处表示，它布置在相对于模具基底150的延伸位置，以便在模腔中确定初始间距117。在202处表示了注射模制机200的注射单元202。
参考图3B，根据本发明的注射模制部件12可以在模制装置100中形成。第一半模112和第二半模114可闭合在一起，可运动插入件这时缩回，以便确定在第一半模模制表面122和第二半模模制表面124之间的模腔118，在模腔118中形成注射模制部件12。
如图所示，第一半模112可以理解为模具组100的浇口侧芯或(聚合物组分)注射半模，第二半模114可以理解为模具组100的顶出器侧芯或顶出器半模。在某些实施例中，第二半模114可以理解为在模制时形成注射模制部件12的外部(例如A类)侧/表面(它面向车辆乘员)，而第一半模112可以理解为形成注射模制部件12的内部(例如B类)侧/表面(它面向车身结构)。在其他实施例中，前述内容可以相反，即第一半模112可以理解为在模制时形成注射模制部件12的外表面(它面向车辆乘员)，而第二半模11可以理解为形成注射模制部件12的内表面。
注射模制部件12可以通过从注射模制机200的注射单元202传送熔融聚合物组分通过第一半模112和/或第二半模114的流道130至模腔118而形成。
注射模制部件12可以优选是由聚合物组分形成，该聚合物组分在根据ASTM D-790-10测量时挠曲模量为至少150000psi(在室温下，23℃)，以便提供用于支承制品10的足够刚性，特别是用作基板。更特别是，用于形成注射模制部件12的聚合物树脂组分可以优选是在根据ASTMD-790-10测量时具有150000-1500000psi(在23℃下)的报告挠曲模量，更优选是300000psi至1000000psi。
除了为制品10的基板提供足够刚性之外，用于注射模制部件12的组分优选是提供合适的承载能力(VS温度)。因此，注射模制部件12可以由聚合物组分形成，该聚合物组分在根据ASTMD-648-07测量时具有在264psi下至少75℃的报告热变形温度。更特别是，注射模制部件12在根据ASTMD-648-07测量时可以有在264psi下在75-300℃范围内的热变形温度，更优选是150-300℃。
更优选是，注射模制部件12的聚合物组分包括热塑性聚合物组分，该热塑性聚合物组分可以包括、基本由或由一种或多种聚合物组成，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚异戊二烯(合成或天然橡胶)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、芳香族基聚酯例如PET、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯醚(PPO)、聚酰胺-酰亚胺、聚醚酰亚胺(例如ULTEMTM)、热致液晶聚酯(例如XYDARTM)和芳香族聚酮，例如以名称VICTREXTM销售的聚醚醚酮(PEEK)，或者它们的共混物。一种特别优选的共混物包含聚碳酸酯/ABS。
为了增加注射模制部件的弯曲模量并因此增加刚性或承载能力，聚合物组分的热塑性聚合物可以优选是用增强添加剂或填料来增强，例如增强纤维和/或矿物增强剂。矿物增强剂可以包括例如二氧化硅、氧化钙或氧化铝。增强纤维可以优选是包括玻璃纤维、纤维素纤维、芳族聚酰胺纤维或碳纤维。增强添加剂或填料可以优选是存在为直到60.0％(重量)的范围，更优选是在10.0％(重量)至40.0％(重量)的范围内。
增强纤维的优选长度可以在某种程度上取决于注射模制机200的注射单元202的类型，例如柱塞v往复螺杆和模具(热流道)设计。因此，增强纤维的长度可以优选是在0.25mm至13.0mm的范围内，甚至更优选是在2.0mm至6.0mm的范围内。
另外，用于注射模制部件12的聚合物组分包括发泡剂。发泡剂可包括物理发泡剂，该物理发泡剂是指计量加入聚合物熔体中的化合物，它在没有显著化学变化的情况下促进发泡。因此，物理发泡剂优选是包括烃(例如异丁烷、环戊烷和异戊烷)、二氧化碳、氮气和氟氯烃。发泡剂还可以包括一种或多种化学发泡剂(CFA)，该化学发泡剂在注射模制处理中分解以便产生气体，从而使注射模制部件12形成有多孔(发泡)结构。这样，通过使用物理发泡剂或化学发泡剂，注射模制部件12的密度和重量可以减小。
化学发泡剂可以是吸热、放热、或者它们的组合(混合物)，并可以在引入注射模制处理之前与载体混合。示例化学发泡剂可包括偶氮二甲酰胺、偶氮双甲酰胺、偶氮二异丁腈、硼氢化钠和碳酸氢钠/柠檬酸，它反应形成柠檬酸钠、二氧化碳和水。发泡剂还可以包含碱土金属碳酸盐和酸，如在美国专利申请公开No.2011/0263734(标题为“Blowing AgentsFormed From Nanoparticles of Carbonates”)中公开，该文献的全部内容被本文参引。发泡剂可以优选是以直到10.0重量％的优选水平存在于聚合物组分中，或者在0.1重量％至10.0重量％的范围内，或者更优选是在2.0重量％至8.0重量％的范围内，或者在4.0重量％至6.0重量％的范围内。本文中特别优选的发泡剂包括吸热化学发泡剂，该吸热化学发泡剂产生在20cc/g至100cc/g范围内的气体容积，更优选是20cc/g至50cc/g，甚至更优选是30cc/g至40cc/g。
在处理过程中，发泡剂可以理解为促进在注射模制部件12中形成合适的多孔结构。与由相同聚合物组分制造的注射模制部件12(该注射模制部件12基本实心，即具有相对少量到没有多孔结构)相比，发泡剂(无论是物理的还是化学的)将优选地降低模制密度在直到80.0％的范围内。
扩展上述内容，如本文更全面所述，根据模具的操作，特别是通过缩回一个或多个可运动插入件140而选择地控制模腔在一个或多个选定位置处膨胀的能力，模制部件的相应选定位置可以设置成经历特定目标的密度降低，其值大于0％直至80.0％，或者甚至没有密度降低。密度降低应当理解为密度比类似模制部件(其中不使用发泡剂，且没有缩回和模腔尺寸的增加)的密度相对更低。
本文中，还设想模制部件这时可以制造为在模腔中的一个或多个位置具有相对少量或没有密度降低，这可以理解为0％至10.0％的密度降低，更优选是0％至5.0％，或者甚至更优选是0％至2.5％或0％至1.0％。因此，可以理解，在本发明的广义方面，模制部件能够制造为在模腔中的一个或多个位置具有例如在0％至10.0％范围内的密度降低，并在模腔中的一个或多个其他位置能够提供密度降低大于10.0％至80.0％的部分。
作为还一示例，模制部件在模腔中形成时可以有密度降低0-10％的一个位置、密度降低大于10.0％至15.0％的另一位置、密度降低大于15.0％至20.0％的另一位置、密度降低可以大于20.0％至25.0％的另一位置、密度降低可以大于25.0％至30.0％的另一位置、密度降低可以大于30.0％至35.0％的另一位置、密度降低可以大于35.0％至40.0％的另一位置、密度降低可以大于40.0％至45.0％的另一位置、密度降低可以大于45.0％至50.0％的另一位置、密度降低可以大于45.0％至50.0％的另一位置、密度降低可以大于50.0％至55.0％的另一位置、密度降低可以大于55.0％至60.0％的另一位置、密度降低可以大于60.0％至65.0％的另一位置、密度降低可以大于65.0％至70.0％的另一位置、密度降低可以大于70.0％至75.0％的另一位置、密度降低可以大于75.0％至80.0％的另一位置。
更通常，还应当理解，本文的模制部件可以在模腔中的一个位置处的密度降低与在另一位置处的密度降低相同或不同。例如，应当注意，密度降低的范围为0％至80.0％。因此设想，人们可以选择该范围内的任何值，以便促进在模具中的一个位置处的这种密度降低，并选择在该范围内的另一值，以便促进在模具中的另一位置处的密度降低，其中，这些值相同或不同。人们还可以选择用于模具中的第三位置、第四位置等的密度降低，直到模具中的第十位置。因此，本文设想人们可以选择在0-80.0％范围内的密度降低，并将模具设置成在模腔中的直到十个不同位置处实现在0-80.0％范围内的任何这种选定密度降低。
也可选择，如本文更充分所述，整个部件可以具有大于0％至80％的值的选定密度降低。例如，密度降低10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％和80％。
在注射模制处理中，第一半模112和第二半模114最初设置为完全闭合，这时第一半模模制表面122和第二半模模制表面124可以彼此暴露和最初彼此间距至少4.0mm的距离，优选是在4.0mm至10.0mm的范围内。再参见图3。因此，该间距可以对应于要模制的给定部件的最长初始横截面尺寸。因此，模腔中的初始间距可以包括具有至少3.0mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm、7.0mm、8.0mm、9.0mm或10.0mm间距的空腔的一个或多个部分。因此，如上所述，模腔中的初始间距可以优选是落在3.0mm至10.0mm、或4.0mm至10.0mm、或5.0mm至10.0mm、或6.0mm至10.0mm、或7.0mm至10.0mm、或8.0mm至10.0mm、或9.0mm至10.0mm的范围内。
另外，应当理解，根据给定的部件几何形状，模具中的初始间距可以设置成在整个模腔中(即在确定空腔的所有相对模具表面之间)基本一致。例如，在模腔的横截面中的初始间距的变化不超过+/-10.0％。
所述可运动插入件表示在第二半模114的140处，它可以布置在相对于模具基底150(图3)的延伸位置，可运动插入件140容纳和支承在该模具基底150中，用于进行运动。因此，现在可以理解，可运动插入件能够设置为确定在模腔中的一个或多个位置处的初始间距，该初始间距可以落在3.0mm至10.0mm、4.0mm至10.0mm、或5.0mm至10.0mm、或6.0mm至10.0mm、或7.0mm至10.0mm、或8.0mm至10.0mm、或9.0mm至10.0mm的范围内，如上所述。
然后，熔融聚合物组分可以通过第一半模112的流道130(其可以任选地是热流道)从注射模制机200的注射单元202传送至模腔118，以使得熔融聚合物组分完全填充模腔118。当熔融聚合物组分通过注射模制机的注射喷嘴和第一半模112的流道130来传送时，发泡剂可以开始提供气体，并在聚合物组分中形成多孔结构。可选地，模腔118可以通过反压来增压，这抑制或以其他方式防止形成多孔结构，直到注射/发射完成，且用于形成注射模制部件12的所有聚合物组分已经引入模腔118中。本文中的多孔结构是指聚合物组分在固化时具有聚合物材料区域和无聚合物材料区域的特征，该无聚合物材料区域可以包括由于发泡剂而产生的气体，或者甚至空气。
一旦模腔118开始由熔融聚合物组分填充或完全填充，第二半模114的可运动插入件140就可以优选是相对于模具基底150缩回至少3.0mm，或者更优选地在3.0mm至40.0mm的范围内，直至缩回位置，如图3B所示。因此，缩回量可以是至少3.0mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm、7.0mm、8.0mm、9.0mm、10.0mm、11.0mm、12.0mm、13.0mm、14.0mm、15.0mm、16.0mm、17.0mm、18.0mm、19.0mm、20.0mm、21.0mm、22.0mm、23.0mm、24.0mm、25.0mm、26.0mm、27.0mm、28.0mm、29.0mm、30.0mm、31.0mm、32.0mm、33.0mm、34.0mm、35.0mm、36.0mm、37.0mm、38.0mm、39.0mm和40.0mm。因此，可以理解，当可运动插入件在延伸位置(图3A)和缩回位置(图3B)之间过渡时，优选是半模112、114并不在分型线116处分离。
作为还一示例，在初始模腔开口确定具有至少3.0mm初始间距的一个或多个位置的情况下，可运动插入件可以缩回3.0mm至40.0mm，以使得模腔包括在两个半模的相对模具表面之间具有6.0mm至46.0mm间距的一个或多个位置。另外，在初始模腔开口确定具有10.0mm初始间距的一个或多个位置的情况下，可运动插入件再次可以缩回3.0mm至40.0mm，以使得模腔包括具有13.0mm至50.0mm间距的一个或多个位置。
作为还一非限制示例，模腔可以设置成使得它在整个模腔中提供3.0mm的基本一致初始间距，可运动插入件再次可以缩回3.0mm至40.0mm，以使得整个模腔中在模具表面之间的间距基本一致地在6.0mm至46.0mm。另外，当模腔使得它在整个模腔中提供10.0mm的均匀初始间距时，可运动插入件再次可以缩回3.0mm至40.0mm，以使得模具中的间距增加，并在整个模腔中基本均匀地在13.0mm至50.0mm。
在某些实施例中，可运动插入件140可以是第二半模114的顶出机构的部件。在这种情况下，在冷却之后，第一半模112和第二半模114再可以在分型线116处分离，且可运动插入件返回至延伸位置，此时注射模制部件12可以从第二半模114中顶出。
如图3C所示和如上所述，可运动插入件可以并不局限于如图3A所示的单个插入件，因为本发明考虑使用一个或多个可运动模具插入件。如图3C所示，第二半模114具有至少两个可运动模具插入件142和144。可运动模具插入件142、144可以以与可运动插入件140类似的方式运动。而且，可以理解，多个模具插入件(例如可运动插入件142、144)可以独立地或同时运动。换句话说，可运动插入件142、144可以相对于彼此同时或不同时运动。
可运动模具插入件142、144也可以运动相同时间段或不同时间段。可运动模具插入件142、144也可以相对于彼此以相同速度和/或相同加速度运动，或者以不同速度和/或加速度运动。可运动模具插入件142、144也可以相对于彼此运动相同距离或不同距离。可动模具插入件142、144的操作可以利用单个电子控制器或多个单独控制器来控制。可运动模具插入件142、144可以气动地(可压缩气体，如空气)或液压地(相对不可压缩的液体，如油)运动。
因此，在本发明的广义范围内，优选是，在模腔中的一个或多个位置处可以有1-10个可运动插入件，可以依赖于这些可运动插入件而增加或不增加模腔的初始间距。因此，这种可运动插入件可以在模具中的一个或多个位置处基本不提供密度降低、提供相同的密度降低、或者提供不同的密度降低。
因此，本发明提供了注射模制部件的能力，其中，部件的芯层26中的密度降低在横过给定部件横截面上的不同位置处相同或不同。因此，本领域技术人员应当理解，例如，在有最少2个插入件的情况下，部件的一个位置可以与另一位置相比具有在芯部分中的相同或不同密度。而且，一个位置可以有相对少量的密度降低(0-10.0％)，而另一位置可以有相对更大的密度降低(大于10.0％至80.0％)。
如图3B和3C所示，横过注射模制部件12的横截面，注射模制部件12可以优选是形成为具有不同密度的夹层结构，其中，注射模制部件12的两个相对侧具有两个外部(表皮)层22和24，它们分别布置在中间(芯)层26的相对侧。外部(表皮)层22、24各自优选是具有比中间(芯)层26的密度更大的密度。外部表皮层22、24也可以具有变化的厚度或相对均匀的厚度(例如，变化不超过+/-10.0％的厚度)。
更特别是，注射模制部件12的多孔结构可以基本存在于中间(芯)层26中，而在两个外部(表皮)层22、24中的任一个中存在降低水平的多孔结构。外部(表皮)层22、24可以优选是具有在0.25mm至3.0mm的范围内的厚度，且密度在没有多孔结构的聚合物组分的密度的90％至100％范围内。因此，可以理解，本文中的注射模制部件可以包括：外部表皮层，该外部表皮层有在0.25mm至3.0mm范围内的的厚度，具有第一密度d1；以及芯层，该芯层具有第二密度d2，其中d1>d2。
注意图3D，该图表示了能够在此形成的注射模制部件12的另一剖视图，其中，人们可以优选是使用多个可独立运动插入件，这些插入件设置成在模具中的多个位置处提供不同的密度降低。特别是，人们可以在模具中的一个或多个位置处选择地缩回一个或多个可独立运动插入件。在模具中的其它位置处，可以有可运动插入件，这些可运动插入件并不选择地缩回，因此保持所提供的任何初始模具间距。
扩展上述内容，模具自身可以设置成使得在选定位置处，人们可以不使用可运动插入件，且两个半模再在闭合时将类似地提供一个或多个初始模具间距，其中没有缩回，且必须是在这样的位置处再次保持初始模具间距。
因此，可以在保持初始间距的一个或多个区域25处没有缩回，并有注射聚合物组分的相对较小至没有密度降低(例如，0％至10％，或0％至5.0％，或0％至2.5％，或0％至1.0％)。在有缩回的一个或多个区域处，注射聚合物组分的产生的密度降低可以优选是落在大于10％至80％的范围内。
然后在保持初始间距的区域25处形成的表皮层27因此可以优选是相对均匀一致的聚合物材料层，优选是具有1.0mm至3.0mm的总厚度。因此，一个表皮层25A可以优选是具有在0.5mm至1.5mm范围内的厚度，而另一表皮层25B也可以优选是具有在0.5mm至1.5mm范围内的厚度。
还可以将27处的表皮层称为与芯层中密度降低的一个或多个区域26组合的避开(kiss-off)区域。还可以理解，密度降低相对较小至没有密度降低的一个或多个区域25能够用于提供附加结构，以便增加负载需求和降低在有发泡和密度降低的那些区域26中的剪切破坏危险。
参考图4，作为座椅盘，除了注射模制部件12之外，制品10还可以包括衬垫部件14和装饰盖部件16。衬垫部件14可以是泡沫衬垫。
参考图5-7，作为负载底板，制品10(更特别是注射模制部件12)可以包括与注射模制部件12形成为单件的整体手柄50。手柄孔52可以形成在注射模制部件12中，以便更好地方便抓握该整体手柄50。
制品10(更特别是注射模制部件12)还可以包括一个或多个铰链58，铰链58利用模内成形(mold-in)(即插入件模制)增强插入件66来增强。如图所示，包括插入件的注射模制部件12可以包括用于铰链销的铰链销孔60。制品10(更特别是注射模制部件12)还可以包括肋70，以便增加刚度。
这里的注射模制部件也可以与其它部件(例如其它车辆装饰部件)集成以及可以过模制，在这种情况下，这里形成的部件有效地用作基板，然后，该基板可以在制造过程中通过第二材料的过模制而局部或完全覆盖。
如上所述，本文的聚合物组分优选是包括热塑性聚合物，该热塑性聚合物还优选是含有增强纤维。甚至更优选是，已经认识到，本文的聚合物组分可以包括选定量的第一树脂，该第一树脂具有选定熔体强度和熔体延展性的优选特征。熔体强度在本文中理解为将选定流变仪的选定横截面直径的挤出熔体延伸至断点所需的力。熔体延展性是熔体在不断裂的情况下可以经历的拉伸率。因此，本文的优选树脂包括当在本文的注射模制过程中使用时在熔融相中提供相对较高熔体强度和延展性的树脂。
优选是，本文的相对较高熔体强度树脂表示熔体强度大于或等于20厘牛顿(20cn)，或者更优选在20.0cn至200.0cn、20.0cn至100.0cn或20.0cn至50.0cn的范围内。熔体延展性优选是等于或大于100mm/sec，或更优选是在100mm/sec至300mm/sec、或100mm/sec至250mm/sec、或150mm/sec至250mm/sec的范围内。本文的熔体强度和/或熔体延展性的值方便地利用Goettfert Rheograph 1000或Rheograph 6000三孔毛细管流变仪以及Goettfert Rhoetens 71.97拉伸流变仪来测定。
因此，本文的聚合物组分甚至更优选是包含以下组分：(a)第一聚合物，该第一聚合物有大于或等于20cn的熔体强度，或者更优选是20cn至200.0cn，并有等于或大于100mm/秒的熔体延展性，或者更优选是100mm/秒至300mm/秒，其中，所述第一聚合物优选是以10.0重量％至90.0重量％、或者25.0重量％至75.0重量％、或者40.0重量％至60.0重量％、或者45.0重量％至55.0重量％的水平存在；(b)第二热塑性聚合物，该第二热塑性聚合物有大于或等于10.0g/10.0分钟的熔体流动指数，更优选是在10.0g/10.0分钟至40.0g/10分钟的范围内，或者25.0g/10.0分钟至35.0g/10分钟，其中，所述第二热塑性聚合物以90.0％(重量)至10.0％(重量)的水平存在；(c)增强纤维，优选是在10.0％(重量)至40.0％(重量)的水平，或者甚至更优选是15.0％(重量)至30.0％(重量)；以及(d)发泡剂，更优选是在0.1％(重量)至10.0％(重量)的水平，该发泡剂产生的气体容积为至少20cc/g，或者更优选是20cc/g至100cc/g，且该发泡剂可以优选是以直到10.0％(重量)的水平、或者在0.1％(重量)至10.0％(重量)范围内存在。该部件还优选是表示弯曲刚度和/或仪器冲击性能，如本文更全面所述。
提供上述熔体强度和熔体延展性的特别优选树脂的一个示例是聚丙烯树脂，可由公司购得，名称为/>PP-UMS 561P。该树脂确认具有大于或等于65cn的熔体强度。
已经发现上述组分(如后面更充分所述)特别适用于本文的注射模制方法，其中，组分与发泡剂一起注射至模腔，该模腔的一个或多个位置具有在1.0mm-6.0mm范围内的优选初始间距，然后，使得在一个或多个位置处的模腔初始间距增加3.0mm至20.0mm，并形成包括多孔结构的注射模制部件。
作为代表性和比较性的工作示例，下面参考图8，该图8提供了本文部件的剖视图，其中，初始模具间距通过可运动插入件的缩回而增加，以便提供密度降低和多孔结构。更具体地说，在图8所示的各“A”、“B”、“C”、“D”中，初始空腔间距为4.0mm，且该空腔间距增加到8.0mm。样品“A”、“B”、“C”和“D”上的表皮厚度范围为1.0mm至1.5mm。
如“A”和“B”所示，聚合物组分含有25.0％-30.0％(重量)的玻璃纤维，组合5.0％重量的化学发泡剂，如本文所述，该化学发泡剂提供20cc/g至100cc/g的气体容积，余量包含PP-UMS 561P与熔体流动指数为35g/10分钟的聚丙烯均聚物组合的50:50共混物。为了比较目的，在“C”和“D”处表示了只由熔体流动指数为35g/10分钟的聚丙烯均聚物以及20重量％的玻璃纤维和4.0重量％的化学发泡剂来制造的部件。如在图8中可以观察到，样品“A”和“B”表示了相对均匀的微孔结构。比较样品“B”和“C”表示了相对更多的纤维泡沫芯，且表皮相对容易与芯分离。
如上所述，利用具有确定熔体延展性的相对较高熔体强度聚合物与熔体流动指数大于或等于10g/10分钟的热塑性聚合物以及增强纤维和产生气体容积在20cc/g至100cc/g范围内的发泡剂的组合来制造的部件优选是提供弯曲刚度和/或仪器冲击性能，使得它们特别适合于结构承载车辆装饰部件。关于仪器冲击性能，应当注意，由上述组分制造的部件表示了1.0焦耳总能量和0.5kN最大负载至50.0焦耳总能量和4.0kN最大负载的多轴冲击。更优选是，部件表示了15.0焦耳总能量至50.0焦耳总能量和2.0kN最大负载至4.0kN最大负载的多轴冲击。这种仪器冲击根据ISO-6603-2(2019年4月)来测量。仪器冲击测试设备的一个示例包括Instron Dynatup 9250HV多轴冲击测试仪。
而且，确定了这里制造的部件的弯曲刚度，其中，弯曲刚度是几何特定的参数，因此由弹性模量ד二次面积矩”的乘积来确定，“二次面积矩”也称为形状的惯性矩。它也认为是横截面形状抵抗负载弯曲的效率的量度。对于给定的几何形状，例如板，二次面积矩“I”可以通过以下等式来确定；I＝1/12×(板的宽度)×厚度3。然后，这种几何形状的抗弯刚度(FR)可以通过以下表达式来确定:FR＝弹性模量×二次面积矩。因此，对于上述参考组分(该参考组分使用聚丙烯树脂的上述优选相对较高熔体强度的树脂)，在1.0mm至6.0mm范围内的起始厚度下，在3.0mm至20.0mm的范围内膨胀，其中，弹性模量指定为大约1500MPa，弯曲刚度将落在0.500Nm2至150Nm2的范围内。
尽管已经介绍了本发明的优选实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和附加权利要求的范围的情况下，可以在其中进行各种变化、改变和修改。因此，本发明的范围不应当参考上面所述来确定，而是应当参考附加权利要求以及它们的等效物全部范围来确定。而且，应当理解，附加权利要求并不必须包括申请人要求保护的本发明的最宽范围，或者可以只要求保护本发明的方式，或者所有记载特征都是必需。
参考标号列表
10制品
12注射模制部件
14衬垫部件
16装饰盖部件
22外部(表皮)层
24外部(表皮)层
25具有很少至没有密度降低的区域
26中间(芯)层
27表皮层
50手柄
52手柄孔
58铰链
60铰链销孔
66插入件
70肋
100模制装置
110模具
112第一半模
114第二半模
117初始模腔间距
118在可运动模具插入件缩回之后的模腔
122第一半模模制表面
124第二半模模制表面
130热流道
140可运动插入件
142可运动插入件
144可运动插入件
200注射模制机
202注射单元

Claims (31)

1.一种形成注射模制部件的方法，所述方法包括：
提供注射模具，所述注射模具包括第一半模和第二半模，所述注射模具提供了在第一半模和第二半模之间的模腔，其中，模腔包括具有至少3.0mm的初始间距的一个或多个位置；
将聚合物组分注射至模腔中，所述聚合物组分包含发泡剂；
将在所述一个或多个位置处的所述模腔的初始间距增加至少3.0mm；以及
在模腔中由聚合物组分形成注射模制部件，其中，所述注射模制部件包括多孔结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述模腔中的所述初始间距在3.0mm至10.0mm的范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：至少3.0mm的所述模腔的初始间距的增加在3.0mm至40.0mm的范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：所述注射模具包括一个或多个可运动模具插入件，一个或多个所述可运动模具插入件缩回，以使得所述模腔的初始间距增加至少3.0mm。
5.根据权利要求4所述的方法，其中：所述一个或多个可运动模具插入件缩回，以使得所述模腔的初始间距增加至少3.0mm至40.0mm。
6.根据权利要求4所述的方法，其中：所述注射模具包括1-10个可运动模具插入件。
7.根据权利要求1所述的方法，其中：模腔具有横截面，至少3.0mm的所述初始间距在所述模腔的横截面上基本一致。
8.根据权利要求1所述的方法，其中：发泡剂包括物理发泡剂或化学发泡剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其中：所述模制部件表示在所述模腔的所述一个或多个位置处的密度降低大于0％直到80％。
10.根据权利要求1所述的方法，其中：所述模制部件在所述模腔中的一个位置处的密度降低不同于在所述模腔中的另一位置处的密度降低。
11.根据权利要求1所述的方法，其中：所述模制部件具有在所述模腔中的一个或多个位置处的0％至10.0％的密度降低，并具有在所述模腔中的一个或多个其他位置处的大于10％至80％的密度降低。
12.根据权利要求1所述的方法，其中：在将聚合物组分注射至模腔中的同时开始形成多孔结构。
13.根据权利要求1所述的方法，其中：在将聚合物组分注射至模腔中之后开始形成多孔结构。
14.根据权利要求1所述的方法，其中：聚合物组分包括增强添加剂，所述增强添加剂在聚合物组分的直到60重量百分比的范围内。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：所述增强添加剂包括增强纤维。
16.根据权利要求15所述的方法，其中：所述增强纤维的长度在0.5mm至13.0mm的范围内。
17.根据权利要求1所述的方法，其中：所述注射模制部件包括：外部表皮层，所述外部表皮层的厚度为0.25mm至3.0mm，具有第一密度d1；以及芯层，所述芯层具有第二密度d2，其中d1>d2。
18.一种形成注射模制部件的方法，所述方法包括：
提供注射模具，所述注射模具包括第一半模和第二半模，所述注射模具提供在第一半模和第二半模之间的模腔，其中，所述模腔包括具有初始间距的一个或多个位置；
提供一个或多个可运动的模具插入件，其中，所述模具插入件能够选择地缩回，以便增加所述初始模腔间距；
将聚合物组分注射至模腔中，所述聚合物组分包含发泡剂；
选择地缩回所述模具插入件中的至少一个，以便在所述模具中在第一位置处增加所述初始模腔间距，并在所述模具中在第二位置处保持初始模具间距。
19.根据权利要求18所述的方法，其中：选择地缩回所述模具插入件中的至少一个以增加在第一位置处的所述初始模腔间距，这提供了大于10％到80％的所述聚合物组分的密度降低。
20.一种形成注射模制部件的方法，所述方法包括：
提供注射模具，所述注射模具包括第一半模和第二半模，所述注射模具提供在第一半模和第二半模之间的模腔，其中，所述模腔包括具有初始间距的一个或多个位置；
将聚合物组分注射至模腔中，所述聚合物组分包含：(a)第一聚合物，所述第一聚合物具有大于或等于20.0cn的熔体强度和大于或等于100毫米/秒的熔体延展性；(b)具有大于或等于10.0g/10.0min的熔体流动指数的第二热塑性聚合物；(c)增强纤维；(d)发泡剂；
增加在所述一个或多个位置处的所述模腔的初始间距；以及
在模腔中由聚合物组分形成注射模制部件，其中，所述注射模制部件包括多孔结构。
21.根据权利要求20所述的方法，其中：具有大于或等于20cn的熔体强度的所述第一聚合物以10.0％(重量)至90.0％(重量)的水平存在于所述聚合物组分中，所述第二热塑性聚合物以90.0重量百分比至10.0重量百分比的水平存在于所述聚合物组分中。
22.根据权利要求20所述的方法，其中：所述初始间距在1.0mm至6.0mm的范围内。
23.根据权利要求20所述的方法，其中：所述模腔的初始间距的增加在3.0mm至20.0mm的范围内。
24.根据权利要求20所述的方法，其中：所述初始间距在1.0mm至6.0mm的范围内，所述模腔的初始间距的增加在3.0mm至20.0mm的范围内。
25.根据权利要求20所述的方法，其中：具有大于或等于20.0cn的熔体强度的所述第一聚合物具有在20.0cn至200.0cn范围内的熔体强度。
26.根据权利要求20所述的方法，其中：具有大于或等于100毫米/秒的熔体延展性的所述第一聚合物具有在100毫米/秒至300毫米/秒的范围内的熔体延展性。
27.根据权利要求20所述的方法，其中：熔体流动指数大于或等于10.0g/10.0min的所述第二热塑性聚合物具有在10.0g/10.0min至40.0g/10.0min的范围内的熔体流动指数。
28.根据权利要求20所述的方法，其中：所述增强纤维以10.0％(重量)至40.0％(重量)的水平存在。
29.根据权利要求20所述的方法，其中：所述发泡剂产生至少20cc/g的气体容积。
30.根据权利要求20所述的方法，其中：所述发泡剂产生在20cc/g至100cc/g范围内的气体容积。
31.根据权利要求11所述的方法，其中，根据ISO-6603-2(2019年4月)，具有多孔结构的所述注射模制部件表示1.0-50.0焦耳的总能量和0.5kN至4.0kN的最大负载。
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