CN1374182A - 合成树脂成型物的制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的方法,可以将热膨胀性微胶囊与基础树脂大致均匀地混合,同时在模具内进行树脂成型时可以获得热膨胀性微胶囊原有的膨胀率。即,在将热膨胀性微胶囊与基础树脂混合后在模具内进行树脂成型的、使用热膨胀性胶囊的合成树脂成型物的制造方法中,在不使热膨胀性微胶囊发生热膨胀的温度条件下,用规定的粘合剂树脂将其颗粒化,然后与基础树脂混合并进行树脂成型。

Description

合成树脂成型物的制造方法
                         发明领域
本发明涉及合成树脂成型物的制造方法，更详细地说，涉及使用热膨胀性微胶囊的厚壁塑料成型品的制造技术。
                         现有技术
塑料成型品可应用于所有领域的商品中，原本是作为工业制品，后来作为一般消费生活制品也被大量且廉价地提供给市场，并为提高生活水准做出了贡献。
这些塑料成型品的熔点比金属材料的低，性状等的控制也很容易，因此，可以采用各种成型方法将其成型。尤其是其半数以上是采用注射成型或挤出成型制造的，从小型、轻量化以及材料成本等方面考虑，一般将壁厚设计为必要厚度的最小限度。
与此相反，也有一部分制品从功能、性能或设计等观点考虑而不得不设计为厚壁制品。举一个例子，在用于空调室外机的螺旋桨式风扇中，为了在提高送风量或低噪音化等送风性能方面进行优化，正在谋求增加壁厚。
但是，如果单纯通过增加树脂量来增加壁厚，不仅使重量增加、材料成本提高，而且也会使成型时的冷却时间延长，因此，多数场合采用发泡成型技术。以下列出以往已知的发泡成型方法。
(1)化学发泡法：作为化学发泡材料，将偶氮二羧酰胺等掺混乃至混炼到树脂中进行成型。
(2)氮气混合注射成型法：在成型机的熔融工序(螺筒)的过程中通入氮气，将经过混炼的树脂材料高速注射入模具内。
(3)气体辅助法：在注射填充的过程中，从注射成型机的注嘴或模具的模腔型芯注入氮气，在成型品的厚壁部分形成中空部。
(4)抽芯法(core back process)：在注射时，使模具的模腔中预先设置的活动型芯前进，在填充树脂材料之后，一边注入气体一边使型芯后退，由此成型中空结构的厚壁部分。
(5)热膨胀性微胶囊法：将热膨胀性微胶囊混合到树脂(基础树脂)中，使其在模具内发泡。在该场合下，热膨胀性微胶囊为微粉末(粒径在0.2～0.3mm左右)，即使与树脂颗粒一起投料到注射成型机中也容易与树脂颗粒分离，因此预先制成一种高浓度混入热膨胀性微胶囊的母料后，将其与基础树脂混合(母料法)。
但是，上述(1)～(5)的成型方法中，存在着以下一些问题。即，采用(1)或(2)的成型方法制成的发泡成型制品，容易在其表面上形成称作旋涡印(swirl mark)的旋涡状图案，在制品的外观性方面产生许多问题。
另外，上述(3)和(4)的成型方法在薄壁部分没有发泡效果，而倾向于在厚壁结构的部分大量集中地发生作为空隙的中空部，因此难以控制发泡条件，并要求熟练的模具设计。不仅如此，而且在螺旋桨式风扇等旋转体中，很难使各桨叶达到均匀的重量平衡。
与此相反，如果采用上述(5)的热膨胀性微胶囊法，几乎不会产生旋涡印，而且厚壁结构的部分也不会集中出现空隙，进一步地，只要在基础树脂中混入母料即可简单地进行发泡成型，虽然该方法具有上述的优点，但仍旧存在着应解决的课题。
即，由于在将热膨胀性微胶囊制成母料时增加了热历程，因此在成型前引起预膨胀，结果使制品成型时的膨胀率比本来应获得的膨胀率低。
                         发明内容
本发明可以使热膨胀性微胶囊在模具内进行树脂成型时充分发挥其本来所具有的膨胀率。
因此，本发明是一种将热膨胀性微胶囊与基础树脂混合后在模具内进行树脂成型的、使用热膨胀性胶囊的合成树脂成型物的制造方法，其特征在于，在不使上述热膨胀性微胶囊发生热膨胀的温度条件下，用规定的粘合剂树脂将其颗粒化后，再与上述基础树脂混合并进行树脂成型。
根据本发明，由于热膨胀性微胶囊在不经受其膨胀温度以上的热历程(即，不会发生预膨胀)的条件下被颗粒化，因此在模具内进行树脂成型时，就会获得原有的膨胀率。
热膨胀性微胶囊中，例如含有低沸点液体烃等有机溶剂，但考虑到不使其膨胀以及粘合剂树脂的粘合作用等，颗粒化工序优选在80～120℃的温度范围内进行。
为了使与基础树脂(直径2～3mm，长3～5mm左右)的混合性良好，热膨胀性微胶囊在颗粒化状态下的平均粒径优选为7目(粒径约2870μm)～100目(粒径约140μm)。应予说明，上述颗粒化工序中，可以根据需要混入耐气候老化剂或颜料。
另外，为了使基础树脂可以低温成型，且为了不使热膨胀性微胶囊在成型时被破坏，优选应用熔融流动速率(MFR)为30～90g/10分钟的烯烃类树脂。
在树脂成型时，可以将基础树脂与颗粒化的热膨胀性微胶囊的混合物投入到注射成型机的料斗中，但为了尽可能防止热膨胀性微胶囊发生预膨胀，优选将颗粒化的热膨胀性微胶囊从注射成型机料筒中间设置的排气口投入。
另外，在2种材质成型中，芯层材料优选使用混合有颗粒化的热膨胀性微胶囊的再生树脂，由此可以以更廉价的材料获得品质优良的制品。
                         发明详述
本发明中，将热膨胀性微胶囊的颗粒物混入基础树脂中后，在模具内进行树脂成型。该实施方案中，成型对象物为空调室外机用的厚壁螺旋桨式风扇。
基础树脂使用热塑性树脂，但为了不使热膨胀性微胶囊受到破坏，应认真考虑熔融流动速率(MFR)。优选采用MFR为30～90g/10分钟、可低温成型的烯烃类树脂。
根据本发明，由于高的流动性和粘度，可以不破坏热膨胀性微胶囊的外壳而确实可靠地使其与基础树脂混炼。作为优选的基础树脂的一个例子，可以举出出光石油化学公司生产的聚丙烯J-6083HP(MFR：60g/10分钟)。
另外，在进行2种材质成型(夹芯注塑)的场合下，芯层材料使用再生的聚丙烯等，由此可以获得既能保证必要的性状、成本又低、而且还保护环境的成型品。
热膨胀性微胶囊例如是用丙烯酸类树脂包覆低沸点液体烃而构成的。优选采用平均粒径为20～35μm、膨胀率按外径比计为3～5倍、按体积膨胀比计为30～60倍左右、膨胀温度在180℃左右的微胶囊，本实施方案中，采用松本油脂制药公司生产的热膨胀性微胶囊F-100D和F-110D。
例如用涛和化学公司生产的MC着色加工用自动装置将该热膨胀性微胶囊与粘合剂树脂混合，由此可以调整至平均粒径为7目(约2870μm)～100目(约140μm)左右的颗粒状。
用于该颗粒化过程的粘合剂树脂优选聚丙烯粉末(例如旭化成公司生产的M-1500)等。由所使用的粘合剂树脂可以在常温下进行颗粒化，但在颗粒化时需要加热的场合下，温度范围优选处于热膨胀性微胶囊开始膨胀的温度以下的80～120℃。
其次，将该热膨胀性微胶囊的颗粒与基础树脂混合后，投入注射成型机中，进行厚壁螺旋桨式风扇的成型，下面对此进行说明。注射成型机使用通常的注射成型机。料筒温度比通常的树脂熔融温度稍微低一些，设定在热膨胀胶囊出现最大膨胀的温度180℃附近。
模具使用壁厚范围在5mm～30mm左右的厚壁成型品用的模具，注射时的模具温度设定为20～30℃左右的比较低的温度。注射以尽可能高的速度一气呵成地将树脂填充到模具内，将保压时间调整至几乎不使胶囊破坏的压力，并且要使其不妨碍膨胀。
在材料的熔融增塑化计量时，应将料筒的旋转设定至与通常同等的程度或者稍低，进一步适当地抑制背压，在料筒内尽可能抑制膨胀。
应予说明，为了进一步抑制热膨胀性微胶囊的预膨胀(事前膨胀)，优选将热膨胀性微胶囊的颗粒从注射成型机料筒中间设置的排气口投入。由此，可以使热膨胀性微胶囊在注射成型之前几乎不会受到热历程地进行混合。
象这样制作厚壁螺旋桨式风扇时，可以获得如下的效果。即，热膨胀性微胶囊在基础树脂内均匀地膨胀，由此可以达到低密度、轻量化的目的，从而减轻电机的负荷。其结果，可以降低所需要的马力，也可以减少电机轴和轴承的负荷。
另外，在通常的发泡成型中，表面上出现或多或少的旋涡印而使外观被破坏，但采用本发明的膨胀成型，则可以获得皮层具有光滑性、具有与实心成型品同等光泽的良好的外表面，从而可以提高商品的价值。
进一步地，由于容易控制膨胀率，不会随着树脂的冷却收缩而出现凹痕，可以正确地表现出螺旋桨式风扇的三维曲面形状。
由于所使用树脂的重量减少，因此在模具内需要冷却的热容量就减少了，另外，由于膨胀的材料被强力地挤压到模具的模腔面上，因此向模具的传热良好，冷却更块。由此可以缩短冷却时间，并缩短周期时间。
与将热膨胀性微胶囊制成母料的方法相比，本发明的方法中热膨胀性微胶囊没有经受热历程而发生预膨胀，所以可以减少添加到基础树脂中的量。
顺便说一下，在母料制法中，为了利用软质弹性体将热膨胀性微胶囊颗粒化，必须加热到至少120℃以上，这样势必会引起事前膨胀。而且由于含有弹性体，还可能会破坏基础树脂的物性，但如果采用本发明，就不会发生这种问题。
应予说明，本发明不仅能够适用于上述厚壁的螺旋桨式风扇，而且也可以适用于例如椅子等的扶手、汽车的门把手、冰箱等的把手和厚靴底等的制造。
上文用具体的方案详细地说明了本发明，但权利要求中记载的本发明的范围中，理所当然也包括那些理解了上述内容的本行业技术人员能够容易进行的变更、改变以及等同的技术。
如以上说明，按照本发明，在将热膨胀性微胶囊与基础树脂混合后在模具内进行树脂成型的、使用热膨胀性胶囊的合成树脂成型物的制造方法中，通过在不使热膨胀性微胶囊发生热膨胀的温度条件下，用规定的粘合剂树脂将其颗粒化，然后与基础树脂混合并进行树脂成型，由此可以几乎均匀地将热膨胀性微胶囊与基础树脂混合，而且，由于不使热膨胀性微胶囊经受热历程地将其颗粒化，因此在模具内进行树脂成型时，可以获得原有的膨胀率。

Claims (8)

1.一种合成树脂成型物的制造方法，该方法是将热膨胀性微胶囊与基础树脂混合并在模具内进行树脂成型的、使用热膨胀性胶囊的合成树脂成型物的制造方法，其特征在于，在不使上述热膨胀性微胶囊发生热膨胀的温度条件下，用规定的粘合剂树脂将其颗粒化，然后与上述基础树脂混合并进行树脂成型。
2.权利要求1中所述的合成树脂成型物的制造方法，其中，上述温度条件为80～120℃的温度范围。
3.权利要求1或2中所述的合成树脂成型物的制造方法，其中，上述热膨胀性微胶囊在颗粒化状态下的平均粒径为7～100目。
4.权利要求1～3任一项中所述的合成树脂成型物的制造方法，其中，上述热膨胀性微胶囊与规定的耐气候老化剂一起颗粒化。
5.权利要求1～4任一项中所述的合成树脂成型物的制造方法，其中，上述热膨胀性微胶囊与规定的颜料一起颗粒化。
6.权利要求1～5任一项中所述的合成树脂成型物的制造方法，其中，作为上述基础树脂，使用熔融流动速率(MFR)为30～90g/10分钟的烯烃类树脂。
7.权利要求1～6任一项中所述的合成树脂成型物的制造方法，其中，在用注射成型机将上述基础树脂注射到模具内时，将上述颗粒化的热膨胀性微胶囊从上述注射成型机料筒中间设置的排气口投入。
8.权利要求1～6任一项中所述的合成树脂成型物的制造方法，其中，在2种材质成型过程中，芯层材料使用混合有上述颗粒化的热膨胀性微胶囊的再生树脂。
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