CN118414239A - 车辆窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种车辆窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法,其使用具有与所述树脂框体对应的模腔的一对成形模具,包括以下步骤:在所述成形模具内配置玻璃板,该玻璃板被与所述成形模具的所述模腔邻接的夹持部所夹持;向所述模腔注射树脂而使所述树脂框体注射成形,其中,在所述成形模具被合模的状态下,在所述玻璃板和所述夹持部之间至少局部形成有间隙。
Description
技术领域
本发明涉及车辆窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法。
背景技术
汽车窗用带树脂框体的玻璃板是将树脂制框体在汽车窗用玻璃板的周缘部一体化而成的,可以通过将玻璃板安装在成形模具中、向成形模具中所形成的模腔内注射填充树脂而使树脂框体一体成形来制造。在这种汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造中,为了得到树脂框体的充分的品质,需要一定程度的高注射压力,但另一方面,如果树脂的压力高,则会对玻璃板施加负荷,有时会产生开裂或裂纹等。
对于此,例如专利文献1中记载了通过使用将特定的2种氯乙烯系树脂以特定的比例混合而成的材料,则即使以玻璃板不会破裂的注射压力也能够得到框体外观良好的带框体玻璃板的制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-223847号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是,要求不限于专利文献1所记载的树脂的不损伤玻璃板的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法。
本发明的一个方式的技术问题在于,提供一种无论所使用的树脂材料为何都可抑制玻璃板损伤的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法。
解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题,本发明的一个方式是一种车辆窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法,其使用具有与所述树脂框体对应的模腔的一对成形模具,包括以下步骤:在所述成形模具内配置玻璃板,该玻璃板被与所述成形模具的所述模腔邻接的夹持部所夹持;向所述模腔注射树脂而使所述树脂框体注射成形;其中,在所述成形模具被合模的状态下,在所述玻璃板和所述夹持部之间至少局部形成有间隙。
发明效果
根据本发明的一个方式,可以得到无论所使用的树脂材料为何都可抑制玻璃板损伤的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法。
附图说明
图1示出通过本发明的一个实施方式而制造的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的一例。
图2是本发明的一个实施方式中所使用的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造装置的概略图。
图3是图1的成形模具的局部放大图。
图4是用于说明本发明的一个实施方式的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法中的注射成形的控制的功能框图。
图5是用于说明本发明的一个实施方式的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法的流程图。
图6是用于说明本发明的一个实施方式中可使用的冷却管的结构的图。
图7示出实施例中所使用的模具的形状。
图8示出实施例的实验结果。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行说明。另外,各附图中,除非另有特别说明,否则对相同或相应结构标以相同符号且有时省略其说明。
<汽车窗用带树脂框体的玻璃板>
图1示出通过本发明的一个实施方式而制造的汽车窗用带树脂框体的玻璃板1的一例。图1的俯视图是从车内侧看带树脂框体的玻璃板1所见的图。如图1所示,汽车窗用带树脂框体的玻璃板1可以构成为玻璃板5和形成于玻璃板5的周缘部的树脂框体2一体化而成的模块化装配窗(Module Assy Window;MAW(注册商标))。模块化装配窗可以将窗玻璃连同框体一起安装在汽车的窗框上,因此可以简化汽车的组装作业,能够得到气密性和水密性高的结构。另外,本说明书中,“一体化”或“一体”是指在将窗材安装到车身上的常规作业中各部件不会分离的状态。
通过本实施方式而制得的汽车窗用带树脂框体的玻璃板可以用作为前三角窗玻璃、后三角窗玻璃、后窗玻璃、侧窗玻璃、前窗玻璃、天窗玻璃等。其中,通过本实施方式制得的汽车窗用带树脂框体的玻璃板可以合适地用作为不能开闭的窗材、特别是前三角窗玻璃和后三角窗玻璃。
汽车窗用带树脂框体的玻璃板1所使用的玻璃板5只要是汽车窗用的玻璃板即可,无特别限定。玻璃板5所使用的玻璃可以是无机玻璃,更具体而言,可以是钠钙硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、锂铝硅酸盐玻璃、硼硅酸玻璃等。对玻璃板5的成形法也无特别限定,优选例如通过浮法等成形的玻璃。另外,玻璃板5可以是未强化玻璃,也可以是实施了风冷强化处理或化学强化处理的强化玻璃。未强化玻璃是将熔融玻璃成形为板状并经缓慢冷却而成的玻璃。强化玻璃是在未强化玻璃的表面形成压缩应力层的玻璃,可以是物理强化玻璃(例如风冷强化玻璃),也可以是化学强化玻璃。在风冷强化玻璃的情况下,可以将均匀加热后的玻璃板从软化点附近的温度骤冷,通过玻璃表面与玻璃内部的温度差使玻璃表面产生压缩应力,从而强化玻璃表面。在为化学强化玻璃的情况下,也可以通过离子交换法等使玻璃表面产生压缩应力来强化玻璃表面。
玻璃板5可以是吸收紫外线或红外线的玻璃板。玻璃板5优选是透明的,但也可以是着色到不损害透明性的程度的玻璃。
玻璃板5的平面形状也无限定,可以是三角形、四边形、其他多边形、圆形、椭圆等。玻璃板5的顶点可以是圆的也可以不是圆的。另外,玻璃板5的厚度可以为0.2~5mm,优选为0.3mm~2.4mm。
本实施方式中,可设置树脂框体2的玻璃板5可以不是单一块板,而是多块所述玻璃板层叠而成的夹层玻璃。夹层玻璃可以通过将多块所述玻璃板介由包含热塑性树脂的中间膜贴合而成。夹层玻璃用的中间膜可以是热塑性树脂,例如可例举增塑性聚乙烯醇缩醛系树脂、增塑性聚氯乙烯系树脂、饱和聚酯类树脂、增塑性饱和聚酯系树脂、聚氨酯系树脂、增塑性聚氨酯系树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物系树脂、环烯烃聚合物树脂、离聚物树脂等。此外,日本专利第6065221号中记载的含有改性嵌段共聚物氢化物的树脂组合物也适合使用。其中,增塑性聚乙烯醇缩醛系树脂由于透明性、耐候性、强度、粘接力、耐贯穿性、冲击能量吸收性、耐湿性、隔热性和隔音性等各项性能的平衡优异因而优选使用。上述热塑性树脂可以单独使用也可以2种以上组合使用。上述增塑性聚乙烯醇缩醛系树脂中的“增塑性”表示可以通过添加增塑剂来增塑的含义。对于其它增塑性树脂也表示相同含义。中间膜可以是不含增塑剂的树脂,例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系树脂等。作为上述聚乙烯醇缩醛系树脂,可例举通过使聚乙烯醇(PVA)与甲醛反应而得的聚乙烯醇缩甲醛树脂、使PVA与乙醛反应而得的狭义的聚乙烯醇缩乙醛系树脂、使PVA与正丁醛反应而得的聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)等,特别是从透明性、耐候性、强度、粘接力、耐贯穿性、冲击能量吸收性、耐湿性、隔热性和隔音性等各项性能的平衡优异的观点考虑,PVB是适宜的。另外,这些聚乙烯醇缩醛系树脂可以单独使用也可以2种以上组合使用。
在玻璃板5构成为夹层玻璃的情况下,配置于车外侧的玻璃板的厚度优选最薄部为1.1~3mm以下。位于车外侧的玻璃板的厚度在1.1mm以上则耐飞石性能等的强度足够,在3mm以下则夹层玻璃的质量不会变得过大,从车辆油耗的观点考虑是优选的。位于车外侧的玻璃板的厚度更优选最薄部为1.6~2.8mm以下,进一步优选1.6~2.6mm以下,更进一步优选1.6~2.3mm以下,再进一步优选1.6~2.0mm以下。配置于车内侧的玻璃板的厚度优选为0.3~2.3mm以下。位于车内侧的玻璃板的板厚在0.3mm以上则操作性好,在2.3mm以下则质量不会过大。
玻璃板5可以具有仅在1个方向上弯曲成形的单弯曲形状,也可以具有在2个方向(例如特定方向和与该特定方向正交的方向)上弯曲成形的多弯曲形状。弯曲成形可以是重力成形、加压成形等。在玻璃板弯曲成形为规定曲率的情况下,玻璃板5的曲率半径可以为1000~100000mm。即使在使用弯曲的玻璃板的情况下,根据本实施方式的制造方法,也能够良好地防止树脂框体的注射成形时的玻璃板损伤。
树脂框体2形成于玻璃板5的周缘部。如图1所示,树脂框体2可以设置在玻璃板5的整个周缘部,也可以仅形成在周缘部的局部,可以使用与所期望的结构对应的成形模具。另外,树脂框体2可以在周向上连续,也可以不连续。此外,如图1所示,树脂框体2优选设置成覆盖玻璃板5的周端缘,即,以与两个主面(车外面和/或车内面)以及玻璃板5的端面接触的方式设置。但是,树脂框体2也可以以仅与一个主面(车外面或车内面)和端面接触的方式设置。树脂框体2设置在玻璃板5的主面上的范围可以是与玻璃板5的端缘(或端面的位置)在车外面相距3~150mm,在车内表面则相距3~200mm。
用于形成树脂框体2的树脂只要是能够形成与玻璃板5一体化的产品的树脂即可,无特别限定,优选可以在注射成形中利用的树脂,即可以加热增塑或可以熔融并且可以通过之后的冷却而固化的树脂。用于树脂框体2的树脂可以是热塑性树脂,例如可以是聚氯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氨酯等。
进而,在玻璃板5的周缘部,可以至少沿车内面设置遮蔽层(也称为黑色陶瓷)。遮蔽层是具有保护用于将车辆用玻璃板粘接并保持在车身上的密封剂等的作用的层,可以通过涂布有色的陶瓷糊料(玻璃糊料)并烧结来形成。遮蔽层的颜色除了黑色以外,还可以是灰色、茶色等。遮蔽层的颜色可以通过选择陶瓷糊料中所含有的颜料的颜色来赋予。
另外,也可以在玻璃板5的至少设有树脂的面上涂布用于提高粘接性的底漆。
<汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造>
(制造装置的概要)
图2概略性地示出本实施方式的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法中所使用的制造装置100。汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造装置100具有:注射树脂的注射单元20、以及利用从注射单元20射出的树脂来使框体成形的成形单元30。注射单元20可以具备:能够贮留增塑或熔融后的树脂的机筒23、以及能够在机筒23内旋转且能够在机筒23的轴线方向上移动的螺杆24。本例中,上述轴线方向也是螺杆24的轴线方向。树脂材料可以从设于机筒23上游侧的料斗21投入机筒23内。另外,也可以在机筒23的外周面设置机筒加热器23h。通过使机筒加热器23h加热机筒23内的树脂R,可增塑或熔融到所期望的温度。通过螺杆24的旋转和/或驱动,介由喷嘴23n将增塑或熔融后的树脂射出到注射单元20外。
成形单元30具有成形模具。本实施方式中所使用的成形模具是由上模31和下模32构成的一对开闭式模具,也可以是上模31为可动模而下模32是固定模的方式。上模31安装在上压板38上,下模32安装在下压板39上,在上压板38和下压板39上配设驱动装置35(在图4中说明功能)。通过该驱动装置35可以进行合模和开模的操作、以及合模程度的调整。另外,成形模具31、32在合模的状态下,形成具有与欲得到的树脂框体2(图1)对应的形状的模腔CV。另外,在成形模具31、32被合模的状态下,玻璃板5可以在与模腔CV邻接的位置处被夹持部33所保持。夹持部33具有夹持部上部33a和下模夹持部下部33b,上下夹持玻璃板5。
在成形模具31、32中填充树脂时,如图2所示,注射单元20的机筒23的喷嘴23n与成形单元30的流入口36i连接。于是,树脂R可以经由流入口36i而通过歧管36、浇道37到达模腔CV内。在成形模具31、32上配设有加热器32h(图4中有图示,将在后文叙述),藉此,可以将成形模具31、32内的树脂R的温度保持在规定温度。另外,加热器32h也可以配设于歧管36附近,藉此,可以使成形模具31、32成为热流道式成形模具。
为了能够将加热器的热量迅速传导至树脂R,成形模具31、32优选为金属制模具(金属模具)。该情况下,所用的金属可以是热导率高的金属,例如10~500W/mK、优选70~500W/mK、更优选300~500W/mK的金属。具体而言,优选使用铜或银作为模具的材料。
另外,成形模具31、32上除了上述加热器之外还可以设有冷却管。藉由加热器和冷却管,能够更准确地控制成形模具31、32的温度。冷却管80优选配置成在俯视下包围模腔CV,更优选与模腔CV相距的距离大致恒定(图6)。冷却管80与模腔CV在俯视下相距的距离(水平方向上的距离)优选在20mm以下,更优选在10mm以下。围绕模腔CV形成的冷却管80例如可以通过3D金属打印机来成形。
另外,图2中还图示了成形单元30中的树脂压力传感器s1、玻璃板位移·压力传感器s2、模具温度传感器s3和s3’。各传感器将在后文叙述。
(汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法)
本发明的一个实施方式是使用如上所述的一对成形模具31、32(图2)进行的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法,包括以下步骤:在成形模具31、32内配置玻璃板5(ST10),向成形模具31、32内的模腔CV注射树脂R而使树脂框体2注射成形(ST20)。其中,注射成形工序(ST20)具体可以包括:在注射单元20中使树脂材料增塑或熔融,计量树脂材料(ST21),将增塑或熔融后的树脂注射到成形单元30的成形模具31、32内(ST22),保压(ST23),冷却(ST24)。图5A示出汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法的注射成形的流程图。
在成形模具31、32内配置玻璃板5的配置工序(ST10)中,首先使之处于开模状态、即上模31被抬起而离开下模32的状态,在下模32的规定位置处载置玻璃板5。然后,使上模31向下方移动,将成形模具31、32合模。另外,本说明书中,有时将附图中的上下方向称为装置的上下方向或铅垂方向,将与上下方向正交的方向称为水平方向。图2所示装置的例子中,装置的上下方向为成形模具的合模方向。
在图2所示的合模状态下,玻璃板5在未形成树脂框体2的面内由配置在成形模具32上的吸附垫34来保持。通过用吸附垫34吸附玻璃板5的未形成树脂框体2的面内的多个部位,可以防止注射成形工序中玻璃板5的位置偏移。用于吸附垫的树脂可以是腈系树脂,也可以是硅系树脂、氟系树脂等。
图2的示例中,玻璃板5向图2中的下方凸起弯曲,但玻璃板5也可以配置成向上方凸起,还可以使用不弯曲的平坦的玻璃板5。
另外,在玻璃板5的至少设有树脂的区域,可以预先涂布用于提高粘接性的底漆。
图3是将图2所示的模腔CV和夹持部33及其周边部分放大的图,是示出未填充树脂R的状态的图。如图3所示,玻璃板5在玻璃板5的面方向上在与模腔CV的内侧邻接的位置处被夹持部33上下夹持。
这里,仅从通过夹持部33夹持玻璃板5并尽可能切实固定的观点考虑,可以考虑以使夹持部33的与玻璃板5相对的面紧贴玻璃板5、或者以夹持部33对玻璃板5施加压力而从上下按压的方式施加力来夹持玻璃板5。但是,大多数情况下玻璃板5比成形模具的材料要脆弱,而且在树脂向模腔CV内注射时(ST22)或保压时(ST23),玻璃板5会受到来自树脂的压力。这样一来,在树脂框体的注射成形中,玻璃板5上会产生不必要的应力,应力变大则玻璃板5就有可能损伤,即存在玻璃板5开裂或玻璃板5产生裂纹、伤痕的可能性。
与此相对,本实施方式中,在成形模具31、32被合模的状态下,如图3所示,玻璃板5和夹持部33之间形成有间隙GP,这样的小间隙GP会成为可以容许玻璃板5自身变形或位移的游隙。因此,特别是在树脂被注射、填充到模腔CV内时(ST22)和/或保压时(ST23),可以避免玻璃板上产生不必要的应力,能够防止玻璃板损伤。
夹持部33和玻璃板5之间所形成的间隙GP只要形成为使夹持部33与玻璃板5至少局部分离即可。即,可以在树脂的注射成形(ST20)前配置玻璃板5(ST10)后的状态下使夹持部33整体与玻璃板5整体分离,夹持部33和玻璃板5也可以局部分离而局部形成间隙GP。在局部形成间隙GP的情况下,间隙GP可以在俯视(上方视角)下连续地形成为环状,也可以在沿铅垂方向剖开的剖视(图3)下连续地形成,还可以在上述俯视和上述剖视这两种视角下都连续地形成。如果间隙GP至少在俯视(上方视角)下连续地形成为环状,则可以容许玻璃板5在形成有树脂框体的整个周缘上变形、位移,因此优选。另外,间隙GP优选至少形成于与空腔CV的边界位置BD(图3)处。此外,在间隙GP局部形成且夹持部33和玻璃板5局部接触的情况从提高夹持部33保持玻璃板5的作用的观点考虑是优选的。
另外,图3的示例中,间隙GP形成于夹持部上部33a和玻璃板5之间、夹持部下部33b和玻璃板5之间双方。但是,根据在成形模具31、32内支承玻璃板5的结构,间隙GP也可以形成于夹持部上部33a和玻璃板5之间、以及夹持部下部33b和玻璃板5之间的任一方。进而,也可以与图3的示例不同而在夹持部下部33b和玻璃板5之间局部或整体地形成间隙GP,夹持部上部33a和玻璃板5则局部或整体地接触。另外,还可以在夹持部上部33a和玻璃板5之间局部或整体地形成间隙GP,夹持部下部33b和玻璃板5则局部或整体地接触。
间隙GP的间隙距离H(图3)可以在0.5mm以下,优选0.2mm以下。另外,在玻璃板5平坦的情况下,间隙距离H是合模方向上的间隔,而在玻璃板5弯曲的情况下,间隙距离H则可以是玻璃板5的形成有间隙GP的一侧面的法线方向上的间隔。间隙距离H在夹持部33与模腔CV的边界位置BD处可以在0.5mm以下,优选0.2mm以下。另外,间隙距离H可以在夹持部33与模腔CV的边界位置BD处最大。
另外,在注射成形(ST20)中,也可以利用气体辅助成形。通过一边注入惰性气体一边进行气体辅助成形,可以使树脂框体成为中空。藉此,可以抑制成形模具31、32内树脂的压力,因此能够抑制施加在玻璃板5上的负荷。另外,还可以减少所使用的材料量,降低成本。
作为用于抑制玻璃板5损伤的结构,可以在玻璃板5的中央区域配置挠曲抑制构件。挠曲抑制构件例如可以在自夹持部33向内侧相距一定距离的位置处以在玻璃板5弯曲的情况下与玻璃板5凸面最突出的部分相对的方式配置在成形模具31、32内。于是,挠曲抑制构件成为止挡件,可以抑制玻璃板5进一步凸起的变形(挠曲)。挠曲抑制构件的与玻璃板5相对的部分的材料可以由金属、树脂、橡胶、弹性体等形成,从能够吸收与玻璃板5接触时的冲击的观点考虑,优选橡胶或弹性体。
<汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造中的控制>
如上所述,本实施方式的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造中,在成形模具被合模的状态下,在玻璃板5和夹持部33之间至少局部形成有间隙GP,藉此,可以防止注射成形工序(ST20)、特别是树脂的注射(ST22)和/或保压(ST23)时的玻璃板5损伤。但是,由于间隙GP的存在,树脂也容易进入间隙GP内,因此树脂框体2产生毛刺的倾向变高。对此,本发明人发现,利用至少与上述玻璃板5和夹持部33之间的间隙GP相关的信息可以控制注射成形(ST20)。进而发现,根据包含与上述间隙GP相关的信息在内的信息,存在成为毛刺产生指标的特性值,可以根据该特性值来控制注射成形(ST20)。为了进行这种控制,本实施方式的汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法中所使用的制造装置100还可以具备控制装置40(图2)。
图4示出制造装置100的功能模块结构的一例。本例中,制造装置100可以具备注射单元20、成形单元30和控制装置40,成形单元30可以包括检测部sn。
注射单元20所包括的加热器可以是配设在机筒23外周面上的加热器23h。藉由加热器23h,可以调整机筒23内的树脂的温度、例如即将转移到成形模具31、32之前的树脂的温度。另外,加热器23h可以将设定一个温度的一个加热器配设在机筒23整体上,也可以构造成将多个加热器配置在机筒23的轴线方向上并将这些多个加热器各自调整为不同的温度(图2)。
另外,注射单元20所包括的驱动装置25只要是可以进行螺杆24的旋转和轴线方向上的移动的装置即可,可以是公知的驱动装置、例如伺服电动机。藉由驱动装置25,可以改变计量(ST21)时的计量位置、进而改变向成形模具31、32内注射的树脂量、注射(ST22)时树脂的射出速度或射出流量、保压(ST23)时的保压时间等来进行调整。
成形单元30也包括加热器32h和驱动装置35。加热器32h(图2中未示出)对成形模具31、32进行加热,从而能够将成形模具31、32、进而将成形模具31、32内的树脂R的温度调整为规定温度。在模具31、32为热流道式的情况下,歧管36和浇道37的部分可通过加热器32h被加热。
成形单元30所包括的驱动装置35(图2中未图示)例如只要是可以调整成形模具31、32的合模和开模操作以及合模程度的装置即可,可以是公知装置。驱动装置35可以是伺服电动机等。藉此,通过驱动装置35也可以调整成形模具31、32的夹持部33和玻璃板5之间的间隙GP(图3)。
检测部sn在图4的示例中可以是成形单元30所包括的结构,包括用于检测成形单元30内的状态的传感器。检测部sn所包括的传感器可以是至少一个。检测部sn至少包括可以获取与所述间隙GP相关的信息的传感器。
与间隙GP相关的信息可以是间隙GP的间隙距离H,也可以是能够用于计算或推定间隙距离H的信息。本例中,用于获取与间隙GP相关的信息的传感器可以是用于检测玻璃板的位移和/或压力的传感器(玻璃板位移·压力传感器)s2。即,可以根据由玻璃板位移·压力传感器s2获取的信息来计算或推定间隙距离H。在玻璃板位移·压力传感器s2是检测玻璃板5在成形模具31、32内的位移的传感器的情况下,可以使用光学式位移传感器、接触式位移传感器、超声波位移传感器等位移传感器。另外,在为检测玻璃板5在成形模具31、32内的压力的传感器的情况下,可以使用压电式传感器、量规式传感器、静电电容式传感器等压力传感器。玻璃板位移·压力传感器s2可以在成形模具31、32内例如配置成在玻璃板5的中央区域与玻璃板5的任一主面相对(图2)。
检测部sn除了玻璃板位移·压力传感器s2以外还可以具备树脂压力传感器s1和模具温度传感器s3。树脂压力传感器s1是可以测定模腔CV内树脂和/或浇道37内树脂的压力、优选测定模腔CV内树脂的压力的传感器。树脂压力传感器s1例如如图2所示,可以设置在成形模具31、32的模腔CV内或模腔附近。作为树脂压力传感器s1,可以使用压电式传感器、压电电阻式传感器、量规式传感器、静电电容式传感器等。
另外,模具温度传感器s3可以是测定成形模具31、32的温度、具体是测定模腔CV的壁部内表面的温度的传感器。模具温度传感器s3例如如图2所示,可以设置在成形模具31、32的模腔CV内或模腔附近。进而,也可以使用测定树脂R的流入口36i附近的温度的模具温度传感器s3’来代替模具温度传感器s3或者与模具温度传感器s3并用。例如,模具温度传感器s3’可设置在歧管36的入口内或其附近。作为模具温度传感器s3、s3’,可以使用热电偶、测温电阻体、辐射温度计等。
本实施方式中,优选同时具备树脂压力传感器s1、玻璃板位移·压力传感器s2和模具温度传感器s3或s3’。可以藉由树脂压力传感器s1得到成形模具31、32内的树脂压力的信息,并通过模具温度传感器s3或s3’得到成形模具31、32的温度的信息。另外,通过玻璃板位移·压力传感器s2可以得到玻璃板的位移和/或压力的信息,根据该信息可以推定间隙距离。
另外,图4所示的结构中,注射单元20不具备检测部,但也可以除了成形单元30内的检测部sn以外在注射单元20内设置检测部来代替检测部sn的一部分。例如,可以在注射单元20的机筒23的喷嘴23n处设置树脂压力传感器,将所得的测定值代替由设置在成形单元30内的树脂压力传感器s1测定的测定值。
由检测部sn获取的信息被发送到控制装置40。藉由控制装置40,可以根据由检测部sn获取的信息、更具体是至少与玻璃板5和夹持部33之间的间隙相关的信息来控制注射成形(ST20)以抑制毛刺产生。控制装置40可以包括运算部41、存储部42、显示部43、输入部44以及输出部45。
运算部41是通过运算来处理信息的部分。信息可以是由检测部sn获取的信息,也可以包含除了由检测部sn获取的信息以外的、例如预先获取并存储在存储部42中的信息。另外,在根据所获取的信息求出特性值(后详述)并根据成为毛刺产生指标的特性值来调整注射成形的条件的情况下,运算部41也可以进行特性值的计算、对计算出的特性值的判定、以及根据计算出的特性值而应调整的条件的判定。运算部41例如可以由CPU(中央处理单元,Central Processing Unit)等硬件构成。
存储部42可以存储运算部41的运算结果或由输入部44输入的信息。另外,也可以预先存储树脂的信息(规定树脂在规定温度下的密度、热容、热导率、树脂流动停止温度等)、所使用的注射成形机的信息(机筒直径、螺杆间距、螺纹宽度等)、以及用于得到所期望的毛刺长度的特性值的目标值范围。存储部42可以由半导体存储器、硬盘装置等构成。
显示部43只要是可以显示与控制装置40进行的控制相关的信息(包括运算的结果、所存储的信息、由装置的操作者输入的信息等)的部分即可,无特别限定,可以是显示器、平板电脑等。
输入部44是用于让操作者向控制装置40发送指示的部分。输入部44例如可以是键盘、鼠标或安装在显示部43的画面上的触摸屏等。
输出部45是可以从控制装置40向注射单元20和成形单元30的构成要素发送输出信号的部分,可以与注射单元20的加热器23h和驱动装置25、以及成型单元30内的加热器32h和驱动装置35连接。藉由输出部45,可以将运算部41的运算结果和判定结果反映给注射单元20和成形单元30的构成要素。
图5B示出本实施方式的制造方法中所进行的控制的流程的一例。如图5B所示,获取与玻璃板5和夹持部33之间的间隙相关的信息、树脂压力和模具温度(cST1),可以根据这些信息来计算出成为毛刺产生指标的特定的特性值(cST2),并根据计算出的特性值来调整注射成形(ST20)条件。即,可以将计算出的特性值与目标值范围进行比较(cST3),并根据该比较结果来维持(cST4a)或改变(cST4b)注射成形(ST20)条件。
这里,注射成形(ST20)条件是指对注射单元20设定的条件,可以是以下条件中的一个以上:计量位置等计量工序(ST21)中的计量条件,树脂的射出速度或射出流量、从注射机射出的树脂的温度等注射工序(ST22)中的注射条件,以及保压切换位置、保压时间等保压工序(ST23)中的保压条件。另外,在本实施方式中可以调整的注射成形(ST20)条件中,也可以包含对成形单元30设定的条件,例如成形模具31、32的温度条件等。
另外,图5(B)所示的控制可以在汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造(图5(A)中的注射成形工序(ST20)中的任意时间点进行,优选在注射工序(ST22)和保压工序(ST23)中的任意时间点进行。该情况下,可以在一次注射工序期间每次反馈比较(cST3)的结果。另外,也可以将一次注射(一次注射)所得的结果或多次注射所得的结果反馈到下一次注射中。
在求出成为毛刺产生指标的特性值并根据该特性值来调整注射成形(ST20)条件的情况下,特性值例如可以是无量纲数A(-)。
A=PR×ts/η(I)
上式(I)中,PR是树脂压力(MPa),ts是固化时间(sec),η是换算粘度(Pa·s)。
上述树脂压力PR可以是由树脂压力传感器s1(图2、图4)测定的模腔CV内或浇道37内的树脂压力。
固化时间ts(sec)是到树脂固化为止的时间,可以是玻璃板5和夹持部33之间的间隙GP的间隙距离H、以及成形模具31、32的模具温度Tw的依赖函数。其中,间隙距离H可以是实测值,但也可以利用上述的玻璃板位移·压力传感器s2(图2、图4)测定玻璃板5的位移和/或压力(应力)并由该测定值来推定。另外,模具温度Tw可以是由上述模具温度传感器s3或s3’(图2和图4)测定的值。
上述固化时间ts(sec)可以用“Effect of Processing Conditions on FlashGeneration”、Polymer Engineering and Science 2005,Vol.45,Issue 2,p.238-247中所示下式(II)来表示。
[数学式1]
式(II)中,H和Tw如上所述。T是树脂温度(℃),C是熔融树脂的热容量(J/(m3·K),Tc是树脂流动停止温度(℃),λ是熔融热导率(熔融状态下的热导率)(W/mK)。
树脂流动停止温度Tc(℃)可以是通过实测而得的树脂物性评价(例如,根据使用示差扫描量热计的比热测量结果)求出的值。另外,树脂温度T可以是成形模具31、32内树脂R的温度的实测值,也可以是机筒23内树脂R的温度的测定值,或是机筒加热器23h中喷嘴头上所设的加热器的设定温度。
上述换算粘度η(Pa·s)可以说是反映模腔CV中树脂R的剪切速度和温度变化影响的树脂的粘度,是上述间隙距离H的依赖函数。换算粘度η例如可以由Cross-WLF公式等近似式求出。在使用Cross-WLF公式的情况下,剪切速率y可以是利用y=6354.6e18622H近似而得的值(H是上述间隙距离(mm))。
本发明人发现,无量纲数A越大,沿玻璃板5的面方向的毛刺长度越趋于变长。因此,本实施方式中,根据所期望的毛刺长度预先设定无量纲数A的目标值或目标范围,在注射成形(ST20)时根据由检测部sn获取的信息计算出无量纲数A,并以使计算出的无量纲数A不超过上述目标值或目标范围的方式进行注射成形的操作,从而能够抑制毛刺。
将计算出的无量纲数A与目标值进行比较,在大于目标值的情况下,可以以减小树脂压力PR、减少固化时间ts、和/或增大换算粘度η的方式调整条件。例如,通过减小射出速度或减小保压,可以减小树脂压力PR。另外,通过调整设置在成形模具31、32上的加热器来降低模具温度Tw,可以减少固化时间ts。
另外,作为毛刺产生指标的特性值并不限于上述无量纲数A,只要是可以利用至少与上述间隙GP相关的信息求出的与毛刺长度具有相关性的值即可。因此,特性值也可以是该特性值越小则毛刺长度越变长。然后,将在注射成形(ST20)时所算出的特性值与预先设定的特性值的目标值范围进行比较,在所算出的特性值在目标值范围内的情况下维持注射成形(ST20)条件(cST4a)不变,而在超过目标值范围的情况下改变注射成形(ST20)条件(cST4b)。
这样,根据本实施方式的制造方法,可以通过成形模具31、32的夹持部33和玻璃板5之间的间隙GP来防止玻璃板5的损伤、并且即使有这种间隙GP也能够抑制树脂框体2产生毛刺。
另外,本实施方式中,利用上述那样的特性值与毛刺长度的相关性,可以由特性值来预测毛刺发生状态。藉此,例如,可以由检测部sn(传感器s1、s2、以及s3或s3’)获取与间隙相关的信息、树脂压力的信息和模具温度的信息,将由这些信息获取的特性值作为用于生产管理的指标。通过利用这种指标,可以减轻产品实际检查的负担。即,可以抽样检查而不用全部检查。
实施例
在模拟汽车窗用带树脂框体的玻璃板的制造的条件下,将尺寸大致为长250mm×宽21mm×厚3mm的平板状试验片注射成形。更具体而言,利用形成有与上述试验片的尺寸对应的槽的下模M1和与该下模相对的面平坦的上模M2的成对模具,在规定条件下向由下模和上模形成的模腔cv内注射树脂。其中,在本实验中所使用的金属模具中,使得在与上下模具合模时所形成的模腔cv邻接的部位(上述槽的宽度方向上的边缘部)能够形成间隙gp。图7示出将本实验中所用的合模状态的金属模具在形成有间隙gp的位置处沿宽度方向W剖开的剖视图。如图7所示,在与模腔cv的宽度方向W上的外侧邻接处,模腔中形成有与模腔cv连续的间隙gp。该实验中,为了研究间隙gp的间隙距离H的影响,将间隙距离H不同的多个间隙沿槽的长度方向L在长度方向L上间隔设置。间隙距离H为30μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm和300μm。另外,各间隙gp形成在与模腔CV的宽度方向W的端缘在宽度方向W上相距5mm和在长度方向L上相距10mm的范围内。
用于形成试验片的原料树脂R1~R3的主要成分如下,均为颗粒状材料。
·树脂R1:苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物、聚丙烯
·树脂R2:软质氯乙烯(硬度65)
·树脂R3:软质氯乙烯(硬度75)。
另外,在向模具内注射树脂时,用螺杆式注射机(株式会社日本制钢所制“JT100AD-110V”,螺杆直径:35mm),注射成形的条件对树脂R1~R3共通如下。
·计量位置:35mm
·树脂加热条件:将从料斗下(HP))配设到喷嘴根部(NH)和喷嘴前端(LNH的6个加热器分别加热至规定的温度条件(表1),
·模具温度:40℃
·射出速度:60mm/s
·保压切换位置:10mm
·保压时间:20秒
·保压:以20MPa、30MPa、40MPa和50MPa分别使试验片成形
·回吸(サックバック):3mm
·冷却时间:30mm
对于树脂R1~R3,分别像上述那样改变保压而注射成形,测定所得的平板状试验片的宽度方向上边缘部所形成的毛刺的宽度方向W上的长度f。另外,对于1种树脂的1个保压条件,在3种模式的最小缓冲位置处分别进行实验,毛刺长度f取其平均值。
另外,通过安装在模具的模腔附近的传感器(Kistler公司制的“Type 6183”)测定注射成形时的树脂压力PR(MPa)。用于计算下面描述的无量纲数A的树脂压力PR的值可以是在一个注射成形过程中测定的最大压力。
对于所得的每个试验片(每次成形试验),求出由下式表示的无量纲数A(-),考察了与毛刺长度f(mm)的关系。
A=PR×ts/η(I)
式(I)中,PR是上述树脂压力。另外,ts是固化时间,由下式(II)求出。
[数学式2]
式(II)中,H是所述上下模之间的间隙距离(mm)。T是树脂温度,本实验中,采用机筒喷嘴根部加热器(NH)温度(表1)。另外,C是树脂的树脂温度T下的热容量(J/(m3·K),Tc是树脂流动停止温度(℃)。Tw是所述金属模具温度(℃),λ是熔融热导率(W/mK)。
另外,式(II)中的η是换算粘度,由Cross-WLF公式求得。此时,剪切速度y(1/s)由y=6354.6e18622H求出,H是所述上下模之间的间隙距离(mm)。
作为例子,树脂R3的各试验中的成形条件、树脂物性、所测定的树脂压力PR、用于计算·推定无量纲数A的各项值、以及无量纲数A和所测定的毛刺长度f一起示于表2中。
表1
表2
进而,图8示出对树脂R1~R3的各试验片的毛刺长度f与无量纲数A关系进行绘图而得的图(但省略毛刺长度超过2.0mm的数据)。由图8可知,根据本实验例,无量纲数A越大,则毛刺长度f越趋于变长。另外,本实验例中,还可知例如在无量纲数A为2.6×105以下的情况下,毛刺长度f被抑制在1mm以下。因此,通过调整制造条件以使无量纲数A不超过规定值,能够将毛刺抑制在规定值以下。
以上,基于具体的实施方式对本发明进行了说明,但本发明并不限于所记载的实施方式。另外,上述实施方式在权利要求书记载的范围内可以进行各种改变、修改、置换、附加、删除以及组合等,它们也属于本发明的技术范围。
以下附记本发明的实施方式。
<附记1>
一种制造方法,其为车辆窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法,其使用具有与所述树脂框体对应的模腔的一对成形模具,包括以下步骤:
在所述成形模具内配置玻璃板,该玻璃板被与所述成形模具的所述模腔邻接的夹持部所夹持;
向所述模腔注射树脂而使所述树脂框体注射成形;
其中,在所述成形模具被合模的状态下,在所述玻璃板和所述夹持部之间至少局部形成有间隙。
<附记2>
如附记1所述的制造方法,其中,所述间隙具有0.5mm以下的间隙距离。
<附记3>
如附记2所述的制造方法,其中,在所述注射成形中,获取至少与所述玻璃板和所述夹持部之间的间隙相关的信息,利用与所述间隙相关的信息来控制该注射成形。
<附记4>
如附记3所述的制造方法,其中,与所述间隙相关的信息是所述间隙距离。
<附记5>
如附记3或4所述的制造方法,其中,根据所述玻璃板的压力和/或位移来推定与所述间隙相关的信息。
<附记6>
如附记3~5所述的制造方法,其中,在所述注射成形中,进一步获取树脂压力和模具温度,根据与所述间隙相关的信息、所述树脂压力和所述模具温度求出特性值,根据所述特性值来调整该注射成形的条件。
<附记7>
如附记6所述的制造方法,其中,所述特性值为无量纲数A,
A=PR×ts/η(I)
调整所述注射成形的条件以使所述无量纲数不超过目标值范围,
上式(I)中,
PR是所述树脂压力,
ts是固化时间,为所述间隙距离和所述模具温度的依赖函数,
η是换算粘度,为所述间隙距离的依赖函数。
<附记8>
如附记6或7所述的制造方法,其中,所述经调整的所述注射成形的条件是用于计量向所述成形模具内注射的树脂的计量条件、用于将所述树脂向所述成形模具内注射的注射条件、用于所述注射后保压的保压条件、以及所述成形模具的温度条件中的1个以上。
<附记9>
如附记1~8中任一项所述的制造方法,其中,所述玻璃板是弯曲的。
<附记10>
如附记1~9中任一项所述的制造方法,其中,至少构成所述夹持部的材料的热导率为10~500W/mK。
<附记11>
如附记1~10中任一项所述的制造方法,其中,所述成形模具具有热流道。
<附记12>
如附记1~11中任一项所述的制造方法,其中,在所述成形模具上设有冷却管,该冷却管与所述模腔相距的距离大致恒定。
<附记13>
如附记1~12中任一项所述的制造方法,其中,在所述注射成形中利用气体辅助。
<附记14>
如附记1~13中任一项所述的制造方法,其中,在所述玻璃板的中央区域配置有挠曲抑制构件。
本申请要求基于2021年12月22日提出申请的日本专利申请2021-208167号的优先权,其全部内容通过参照援用于此。
符号说明
1 汽车窗用带框体的玻璃板
2 树脂框体
5 玻璃板
20注射单元
21料斗
23机筒
23h机筒加热器
23n喷嘴
24螺杆
25驱动装置
30成形单元
31上模(成形模具)
32下模(成形模具)
32h加热器
33a(33)夹持部上部(夹持部)
33b(33)夹持部下部(夹持部)
34吸附垫
35驱动装置
36歧管
37浇道
38、39压板
100汽车窗用带框体的玻璃板的制造装置
R树脂
s1树脂压力传感器
s2玻璃板位移·压力传感器
s3模具温度传感器。
Claims (14)
1.一种制造方法,其为车辆窗用带树脂框体的玻璃板的制造方法,其使用具有与所述树脂框体对应的模腔的一对成形模具,包括以下步骤:
在所述成形模具内配置玻璃板,该玻璃板被与所述成形模具的所述模腔邻接的夹持部所夹持;
向所述模腔注射树脂而使所述树脂框体注射成形;
其中,在所述成形模具被合模的状态下,在所述玻璃板和所述夹持部之间至少局部形成有间隙。
2.如权利要求1所述的制造方法,其中,所述间隙具有0.5mm以下的间隙距离。
3.如权利要求2所述的制造方法,其中,在所述注射成形中,获取至少与所述玻璃板和所述夹持部之间的间隙相关的信息,利用与所述间隙相关的信息来控制该注射成形。
4.如权利要求3所述的制造方法,其中,与所述间隙相关的信息是所述间隙距离。
5.如权利要求3所述的制造方法,其中,根据所述玻璃板的压力和/或位移来推定与所述间隙相关的信息。
6.如权利要求3所述的制造方法,其中,在所述注射成形中,进一步获取树脂压力和模具温度,根据与所述间隙相关的信息、所述树脂压力和所述模具温度求出特性值,根据所述特性值来调整该注射成形的条件。
7.如权利要求6所述的制造方法,其中,所述特性值为无量纲数A,
A=PR×ts/η(I)
调整所述注射成形的条件以使所述无量纲数不超过目标值范围,
上式(I)中,
PR是所述树脂压力,
ts是固化时间,为所述间隙距离和所述模具温度的依赖函数,
η是换算粘度,为所述间隙距离的依赖函数。
8.如权利要求6所述的制造方法,其中,所述经调整的所述注射成形的条件是用于计量向所述成形模具内注射的树脂的计量条件、用于将所述树脂向所述成形模具内注射的注射条件、用于所述注射后保压的保压条件、以及所述成形模具的温度条件中的1个以上。
9.如权利要求1~8中任一项所述的制造方法,其中,所述玻璃板是弯曲的。
10.如权利要求1~8中任一项所述的制造方法,其中,至少构成所述夹持部的材料的热导率为10~500W/mK。
11.如权利要求1~8中任一项所述的制造方法,其中,所述成形模具具有热流道。
12.如权利要求1~8中任一项所述的制造方法,其中,所述成形模具上设有冷却管,该冷却管与所述模腔相距的距离大致恒定。
13.如权利要求1~8中任一项所述的制造方法,其中,在所述注射成形中利用气体辅助。
14.如权利要求1~8中任一项所述的制造方法,其中,在所述玻璃板的中央区域配置有挠曲抑制构件。
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