專利名稱：：具有最佳粘附樹脂和強(qiáng)化物的模制材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明大體上(但非特定來說)涉及模制系統(tǒng)和/或模制材料，且本發(fā)明特定來說尤其涉及一種具有最佳粘附樹脂和強(qiáng)化物的熔融模制材料和/或一種用于處理熔融模制材料的系統(tǒng)和/或一種處理熔融模制材料的方法。
背景技術(shù)：
：第WO95/11122A1號PCT專利申請案(發(fā)明者愛巴、讓-皮埃爾(Ibar，Jean-Pierre);公開日期1995-04-27)揭示一種注射模制設(shè)備，其包括蓄壓器，所述蓄壓器的柱塞可在模具填充和封裝期間往復(fù)運(yùn)動以對塑料熔融物施加改質(zhì)力。第WO00/76735A1號PCT專利申請案(發(fā)明者愛巴、讓-皮埃爾；公開日期2000-12-21)揭示一種通過剪切稀化和/或通過使熔融物穿過由肋狀和旋轉(zhuǎn)表面形成的腔解開糾結(jié)來控制聚合材料的粘度的方法。第5,605,707號美國專利(發(fā)明者愛巴、讓-皮埃爾；公開R期1997-02-25)揭示一種注射模制設(shè)備，其包括蓄壓器，所述蓄壓器的柱塞町在模具填充和封裝期間往復(fù)運(yùn)動以對塑料熔融物施加改質(zhì)力。第6,854,968號美國專利(發(fā)明者齊默特、賴納(Zimmet,Rainer)等人；公開日期2005-02-15)揭示一種混配機(jī)型注射模制機(jī)，其具有壓力傳感器，所述壓力傳感器確定擠壓機(jī)出口處的熔融壓力狀態(tài)且將信號輸出到控制單元以激活儲集器中的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和注射裝置。在使用模制材料模制物品的工藝中使用在線混配系統(tǒng)，所述模制材料具有包括強(qiáng)化物(例如玻璃纖維)的樹脂。這些系統(tǒng)可具有(例如)連接到噴射罐的雙螺桿擠壓機(jī)。據(jù)信與關(guān)于在線混配模制的模制技術(shù)相關(guān)聯(lián)的常規(guī)常識指導(dǎo)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員確保到達(dá)模腔的纖維具有最大可能長度(g卩，纖維經(jīng)歷最少量的纖維磨損一即，纖維未過切)。最少量的纖維磨損可通過以將纖維穿過系統(tǒng)時纖維的剪切(切割)降到最低程度的方式設(shè)計系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。舉例來說，優(yōu)選地使用具有較大直徑的通道(管道等)等。預(yù)期纖維在從擠壓機(jī)行進(jìn)穿過系統(tǒng)且進(jìn)入模腔中時會不經(jīng)意地經(jīng)剪切。但應(yīng)將纖維磨損保持在可能的最小程度。不幸的是，盡管凝固的模制材料中存在長纖維，但根據(jù)此常識制造的模制物品可能缺乏足夠的機(jī)械性質(zhì)(例如強(qiáng)度)，且此結(jié)果仍有許多待改進(jìn)之處。圖1A是曲線圖1的描繪，其指示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)具有樹脂和強(qiáng)化物的模制材料的機(jī)械性質(zhì)與纖維長度(來源復(fù)合物應(yīng)用科學(xué)和制造，J丄.托馬森(CompositesAppliedScienceandManufacturing,J.L.Thomason))。垂直軸2指示以百分比(0%IU100%)表示的機(jī)械性質(zhì)。水平軸3指示以毫米(mm)表示的針對給定纖維直徑的纖維長度?；蛘撸捷S3可表示為縱橫比(即纖維長度除以纖維直徑)。曲線4是硬度曲線。曲線5是拉伸強(qiáng)度曲線。曲線6是沖擊強(qiáng)度曲線。一般來說，如果纖維保持盡可能長那么機(jī)械性質(zhì)改進(jìn)。此常識啟發(fā)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員設(shè)計盡可能將模制材料穿過系統(tǒng)且進(jìn)入模具中時的纖維磨損降到最低程度的模制系統(tǒng)。圖IB描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熔融模制材料7的照片。熔融模制材料7具有包括強(qiáng)化物9的樹脂8。樹脂8與強(qiáng)化物9(描繪為纖維)之間的粘附量過低(如果存在的話)但纖維磨損量是可接受的(纖維未過切)。樹脂8包括聚丙烯。強(qiáng)化物9包括約40%(以重量計)的玻璃纖維。熔融模制材料7還包括約1%(以重量計)的偶聯(lián)劑(這些數(shù)字是典型數(shù)字)。所述數(shù)字將視模制材料的應(yīng)用類型而變化。圖1C描繪圖1B的模制材料的放大照片。纖維似乎從樹脂中拔出，因為纖維與樹脂之間缺乏粘附。以下技術(shù)論文描述此項技術(shù)的當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r，其旨在描述由具有樹脂和強(qiáng)化物(例如玻璃纖維)的模制材料制成的模制物品機(jī)械性質(zhì)之間的關(guān)系(i)在1996年，發(fā)表了一篇作者為J丄.托馬森和M.A.弗拉克(M.A.Vlug)的技術(shù)論文，且所述技術(shù)論文的標(biāo)題為纖維長度和濃度對玻璃纖維強(qiáng)化的聚丙烯的影響l.拉伸禾口撓曲模數(shù)(Influenceoffibrelengthandconcentrationonthepropertiesofglassfibre-reinforcedpolypropylene:1.Tensileandflexuralmodulus);(ii)在1996年，發(fā)表了一篇作者為J丄.托馬森和W.M.格羅恩尼伍德(W.M.Groenewoud)的技術(shù)論文，且所述論文的標(biāo)題為纖維長度和濃度對玻璃纖維強(qiáng)化的聚丙烯的影響2.熱性質(zhì)(Theinfluenceoffibrelengthandconcentrationonthepropertiesofglassfibrereinforcedpolypropylene:2,Thermalproperties);(iii)在1996年，發(fā)表了一篇作者為J丄.托馬森、M.A.瓦格(M.A.Wug)、G.施佩爾(G.Schipper)和H.G.L.T.克瑞科特(H.G.L.T.Krikort)的技術(shù)論文，且所述論文的標(biāo)題為纖維長度和濃度對玻璃纖維強(qiáng)化的聚丙烯的影響第3部分.故障強(qiáng)度和應(yīng)變(Influenceoffibrelengthandconcentrationonthepropertiesofglassfibre-reinforcedpolypropylene:Part3.Strengthandstrainatfailure);(iv)在1997年，發(fā)表了一篇作者為J丄.托馬森和M.A.弗拉克的技術(shù)論文，且所述論文的標(biāo)題為纖維長度和濃度對玻璃纖維強(qiáng)化的聚丙烯的影響4.沖擊性質(zhì)(Influenceoffibrelengthandconcentrationonthepropertiesofglassfibre-reinforcedpolypropylene:4.Impactproperties);■(v)在2002年，發(fā)表了一篇作者為J丄.托馬森的技術(shù)論文，且所述技術(shù)論文的標(biāo)題為纖維長度和濃度對玻璃纖維強(qiáng)化的聚丙烯的影響5.注射模制的長和短纖維PP(Theinfluenceoffibrelengthandconcentrationonthepropertiesofglassfibrereinforcedpolypropylene:5.InjectionmouldedlongandshortfibrePP);以及(vi)在2004年，發(fā)表了一篇作者為J丄.托馬森的技術(shù)論文，且所述技術(shù)論文的標(biāo)題為纖維長度和濃度對玻璃纖維強(qiáng)化的聚丙烯的影響6.注射模制的長纖維PP在高鄉(xiāng)千纟隹含量下的'性質(zhì)(Theinfluenceoffibrelengthandconcentrationonthepropertiesofglassfibrereinforcedpolypropylene.6.ThepropertiesofinjectionmouldedlongfibrePPathighfibrecontent)。似乎此項技術(shù)的問題在于模制零件(通過常規(guī)工藝模制)可能具有較低的(不合需要的)機(jī)械性質(zhì)(例如低沖擊強(qiáng)度)。將非常需要模制具有改進(jìn)的機(jī)械性質(zhì)尤其是改進(jìn)的沖擊強(qiáng)度的物品?？扇绾谓鉀Q所述問題并非直接顯而易見，因為似乎存在許多可能控制機(jī)械性質(zhì)的因素，例如(i)纖維性質(zhì)；(ii)纖維含量；(iii)纖維直徑和長度(即，避免纖維過切因此使到達(dá)模具的纖維長度盡可能長)；(W)孔隙的比例(即，凝固物品中的空氣孔隙)；(v)樹脂性質(zhì)；(vi)纖維定向；(vii)纖維與樹脂基質(zhì)的混合程度；(viii)纖維與樹脂基質(zhì)的濕潤程度；和/或(ix)強(qiáng)化物與樹脂之間的粘附的化學(xué)性質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)第一方面，本發(fā)明揭示一種熔融模制材料，其包括樹脂和包括于樹脂內(nèi)的強(qiáng)化物，強(qiáng)化物受到相對于樹脂的一定程度的運(yùn)動，所賦予的所述程度的運(yùn)動足以使得包括強(qiáng)化物的樹脂在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。根據(jù)第二方面，本發(fā)明揭示一種方法，其包括對具有樹脂的熔融模制材料的強(qiáng)化物賦予相對于樹脂的一定程度的運(yùn)動，所賦予的所述程度的運(yùn)動足以使得包括強(qiáng)化物的樹脂在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。根據(jù)第三方面，本發(fā)明揭示一種系統(tǒng)，其包括經(jīng)配置以使具有包括強(qiáng)化物的樹脂的熔融模制材料穿過的通道，且還包括運(yùn)動賦予組件，所述運(yùn)動賦予組件經(jīng)配置以對接近運(yùn)動賦予組件的強(qiáng)化物賦予相對于樹脂的一定程度的運(yùn)動，所賦予的所述程度的運(yùn)動足以使得包括強(qiáng)化物的樹脂在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。根據(jù)第四方面，本發(fā)明揭示一種系統(tǒng)，其包括運(yùn)動賦予組件，所述運(yùn)動賦予組件經(jīng)配置以對接近運(yùn)動賦予組件的強(qiáng)化物賦予相對于樹脂的一定程度的運(yùn)動，強(qiáng)化物和樹脂包括在可接收于通道中的熔融模制材料中，所賦予的所述程度的運(yùn)動足以使得包括強(qiáng)化物的樹脂在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。技術(shù)效果是，包括強(qiáng)化物的樹脂在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)?？蓞⒖际痉缎詫?shí)施例的具體實(shí)施方式以及以下圖式來獲得對本發(fā)明的示范性實(shí)施例(包含其替代物和/或變化)的更好理解，圖式中圖1A是指示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)具有樹脂和強(qiáng)化物的模制材料的機(jī)械性質(zhì)與纖維長度的曲線圖的描述；圖1B描繪根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的模制材料的照片；圖1C描繪圖1B的模制材料的放大照片；圖2描繪根據(jù)第一示范性實(shí)施例的熔融模制材料的照片；圖3A是根據(jù)第二示范性實(shí)施例用于處理圖2的熔融模制材料的系統(tǒng)的示意圖；圖3B是根據(jù)第三示范性實(shí)施例用于處理圖2的熔融模制材料的系統(tǒng)的示意圖；圖4是表示圖2的模制材料的強(qiáng)化物與樹脂之間所賦予的相對運(yùn)動量的曲線圖；以及圖5是表示圖2的模制材料的機(jī)械性質(zhì)的曲線圖，其中將機(jī)械性質(zhì)表示為強(qiáng)化物與樹脂之間所賦予的相對運(yùn)動的函數(shù)。圖式并不一定按比例繪制且有時由假想線、圖表表示和片斷圖來說明。在某些情形下，可省略對于理解實(shí)施例并非必需或致使其它細(xì)節(jié)難以領(lǐng)會的細(xì)節(jié)。具體實(shí)施方式一般來說，據(jù)信已知在熔融模制材料的樹脂與強(qiáng)化物之間賦予盡可能少量的相對運(yùn)動以便不過度促進(jìn)強(qiáng)化物的磨損(即，避免過切強(qiáng)化物或纖維)；然而，發(fā)明者認(rèn)為問題(且相信問題并非公眾所知)在于未在強(qiáng)化物與樹脂之間賦予足夠的相對運(yùn)動以促進(jìn)強(qiáng)化物與樹脂之間的適當(dāng)粘附。通過賦予更多的相對運(yùn)動，可實(shí)現(xiàn)模制材料的機(jī)械性質(zhì)的改進(jìn)。還據(jù)信問題的另一解決方法通過充分足夠地增加強(qiáng)化物與樹脂之間的相對運(yùn)動量使得所賦予的所述程度的運(yùn)動足以使得包括強(qiáng)化物的樹脂在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)來實(shí)現(xiàn)。而且，此問題的另一解決方法優(yōu)選通過充分足夠地增加強(qiáng)化物與樹脂之間的相對運(yùn)動量以使強(qiáng)化物與樹脂之間的粘附的促進(jìn)得到改進(jìn)但不賦予過多的相對運(yùn)動以致過度促進(jìn)纖維磨損(即，過切纖維，因此纖維磨損降低)到可產(chǎn)生過多短纖維(其可負(fù)面影響熔融模制材料在凝固后的機(jī)械性質(zhì))的點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。強(qiáng)化物還可稱為其它名稱，例如"填補(bǔ)劑"(填補(bǔ)劑在"強(qiáng)化物"含義的范圍內(nèi))。圖2描繪根據(jù)第一示范性實(shí)施例(其為優(yōu)選實(shí)施例)的熔融模制材料10(下文中稱為"材料10")的照片。材料10具有包括強(qiáng)化物14的樹脂12。強(qiáng)化物14受到相對于樹脂12的一定程度的運(yùn)動。對強(qiáng)化物14賦予的所述程度的"相對"運(yùn)動足以延緩強(qiáng)化物14的磨損。應(yīng)了解，足以延緩強(qiáng)化物14的磨損意味著預(yù)期一些強(qiáng)化物14將切割得過短，但并非過多而將在材料IO凝固后負(fù)面影響其機(jī)械質(zhì)量。對強(qiáng)化物14賦予的所述程度的相對運(yùn)動還足以促進(jìn)強(qiáng)化物14與樹脂12之間的粘附。技術(shù)效果是，包括強(qiáng)化物14的樹脂12在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。與在樹脂12與強(qiáng)化物14之間存在可接受程度的粘附(由箭頭16指示)的圖2的照片形成鮮明對比，從圖1B的照片顯然可見模制材料7中樹脂8與纖維9之間存在極少(如果存在的話)粘附。將了解，圖2與圖1B之間的視圖比例似乎不同，借此增強(qiáng)圖2中的視圖。圖1B的纖維上的表面為透明的且在所示的放大倍數(shù)下顯示缺乏與樹脂的粘附。為了展示纖維表面上的粘附的細(xì)節(jié)，在圖2中使用較高的放大倍數(shù)。將了解，即使增加圖1B的纖維表面上的放大率，纖維表面仍將看起來光滑和透明而與樹脂無顯著程度的粘附(如圖1C中所示纖維似乎從樹脂中拔出)。根據(jù)一變型，強(qiáng)化物14包括纖維材料，例如玻璃纖維、碳纖維和/或天然纖維等。強(qiáng)化物14可包括玻璃纖維、碳纖維、天然纖維(例如羊毛纖維、木纖維等)及其任何組合和排列中的任一者，此意味著強(qiáng)化物14可包括任何單一組份或組份的摻合物。根據(jù)另一變型，強(qiáng)化物14包括非纖維材料，例如滑石、云母和/或碳酸鈣等。強(qiáng)化物14可包括滑石、云母、碳酸鈣及其任何組合和排列中的任一者，此意味著強(qiáng)化物14可包括任何單一組份或組份的摻合物。樹脂12可包括尼龍(nylon)、聚碳酸酯、Polyfin、熱塑性塑料等。為了簡化具體實(shí)施方式，下文中將把強(qiáng)化物14稱為"纖維14"。應(yīng)理解，下文中對"纖維14"的描述同樣適用于非纖維材料和/或纖維材料，且同樣適用于樹脂12中所使用的任何強(qiáng)化物。表1(如下)指示通過改進(jìn)纖維14與樹脂12之間的粘附，材料IO在凝固后的機(jī)械性質(zhì)得到改進(jìn)。括號中的數(shù)量指示通過使用下文所述的系統(tǒng)和方法實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)量(以超過與圖1B相關(guān)聯(lián)的樣本的百分比表示)。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表1中的數(shù)字將視模制材料10中所使用的樹脂類型和強(qiáng)化物類型而變化。應(yīng)了解，[Mpa]是"兆帕"，且[KJ/m2]是每平方米千焦耳。通過模制系統(tǒng)根據(jù)模制方法處理材料10，所述模制系統(tǒng)和模制方法兩者在下文中參看圖3A和3B詳細(xì)描述。對纖維賦予相對于樹脂的所述程度的運(yùn)動通過運(yùn)動賦予組件或機(jī)構(gòu)來執(zhí)行，所述運(yùn)動賦予組件或機(jī)構(gòu)在下文中參看圖3A詳細(xì)描述。根據(jù)一變型，運(yùn)動賦予組件包括通道中的縮頸且通道用于使包括纖維的樹脂穿過。根據(jù)另一變型，運(yùn)動賦予組件包括振動源(例如耦合到通道的超聲波引發(fā)組件或耦合到通道的機(jī)械振動器)。使用機(jī)械測試機(jī)在材料IO凝固后測量材料IO的不同類型的機(jī)械性質(zhì)。機(jī)械測試標(biāo)準(zhǔn)由管理機(jī)構(gòu)來制定，例如由國際ASTM(美國材料實(shí)驗協(xié)會)期刊(美國賓夕法尼亞州，西康雪哈根(WestConshohocken))制定的ASTM標(biāo)準(zhǔn)或由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalOrganizationforStandardization)(ISO,瑞士，曰內(nèi)瓦)制定。根據(jù)第一示范性實(shí)施例，凝固材料IO的機(jī)械性質(zhì)為沖擊強(qiáng)度。圖3A是系統(tǒng)100的示意圖，使用系統(tǒng)100根據(jù)第二示范性實(shí)施例處理圖2的熔融模制材料10。系統(tǒng)100由加拿大的赫斯基注射模制系統(tǒng)有限公司(HuskyInjectionMoldingSystemsLimited)(下文中稱為赫斯基)制造。系統(tǒng)100可從赫斯基購得且稱為在線混配系統(tǒng)但其它制造商可對其命以其它名稱。根據(jù)第二示范性實(shí)施例，系統(tǒng)100提供通道102，其經(jīng)配置以使具有包括纖維14的樹脂12的材料10穿過。而且，系統(tǒng)100優(yōu)選地包括系統(tǒng)組件108、110、112、114、116、118、120、121、122、124、126、128和130。系統(tǒng)組件110是擠壓機(jī)單元(下文中稱為"擠壓機(jī)單元110"),其用于將材料10制備成熔融狀態(tài)。根據(jù)變型，擠壓機(jī)單元iio是雙螺桿擠壓機(jī)單元或單螺桿擠壓機(jī)單元。輸入單元108用于將纖維14饋入擠壓機(jī)單元110中(在與樹脂12相同的位置或在不同位置饋入纖維14)。還使用擠壓機(jī)單元110的螺桿來切斷纖維14且使其與樹脂12混合?；蛘?，可饋入預(yù)先切斷的纖維。輸入單元108作為系統(tǒng)100的一部分而包括于其中。系統(tǒng)組件112是傳遞單元(下文中稱為"第一傳遞單元112")，其用于將具有包括纖維14的樹脂12的材料10從系統(tǒng)組件110處傳遞離開而到達(dá)在下文中稱為"分配器單元118"的系統(tǒng)組件118。分配器單元118充當(dāng)將材料10從傳遞單元112引導(dǎo)到系統(tǒng)組件116的切換閥。系統(tǒng)組件116在下文中稱為"第二傳遞單元116"。第二傳遞單元116將材料10引導(dǎo)到系統(tǒng)組件114(下文中稱為"噴射罐114")。擠壓機(jī)單元IIO連續(xù)處理材料IO且連續(xù)抽吸材料IO穿過傳遞單元112、116和分配器單元118直到噴射罐114填充有所需體積(射出量)的材料10為止。一旦噴射罐114中截留所需體積，就不再需要擠壓機(jī)單元110來推動材料10。分配器單元118切換使得第二傳遞站116不再與第一傳遞單元112成流體連通而使傳遞站116與下文中稱為"機(jī)筒120"的系統(tǒng)組件120成流體連通。安置于機(jī)筒120中的是系統(tǒng)組件121，其在下文中稱為運(yùn)動賦予組件121。運(yùn)動賦予組件121經(jīng)配置以與通道102協(xié)作。運(yùn)動賦予組件121還經(jīng)配置以對纖維14賦予相對于樹脂12的一定程度的運(yùn)動。由運(yùn)動賦予組件121所賦予的所述程度的運(yùn)動足以延緩纖維14的磨損。而且，由運(yùn)動賦予組件121所賦予的所述程度的相對運(yùn)動足以促進(jìn)纖維與樹脂之間的粘附。結(jié)果是，包括纖維14的樹脂12在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。下文進(jìn)一步提供關(guān)于運(yùn)動賦予組件121的額外細(xì)節(jié)。機(jī)筒120附接到系統(tǒng)組件122(下文中稱為"機(jī)器噴嘴122")。一旦噴射罐114具有足量材料IO，分配器單元118就將噴射罐114切換到機(jī)筒120，且噴射罐114注射或推動來自噴射罐114的材料IO的射出量，穿過傳遞通道116，穿過分配器單元118且進(jìn)入機(jī)筒120中。噴嘴122接著將材料IO的射出量傳送到系統(tǒng)組件124(下文中稱為"澆口124")中。澆口124將材料IO的射出量傳送到系統(tǒng)組件126(下文中稱為"歧管126")中。接著材料10的射出量被運(yùn)送到系統(tǒng)組件128(下文中稱為"歧管噴嘴128")中。接著材料10的射出量被注射到由模具130界定的模腔中。材料10的射出量一旦處于模具內(nèi)就凝固。根據(jù)變型，系統(tǒng)組件121可放置于系統(tǒng)100的任何選定系統(tǒng)組件中(或與其協(xié)作)。根據(jù)一變型，運(yùn)動賦予組件121包括通道102中的縮頸。根據(jù)另一變型，運(yùn)動賦予組件121包括耦合到通道102的振動源。優(yōu)選地，由運(yùn)動賦予組件121對纖維14賦予的相對于樹脂12的所述程度的運(yùn)動是剪切應(yīng)變。剪切應(yīng)變與對纖維14賦予的剪切速率和纖維14經(jīng)歷所述剪切速率的滯留時間成比例。剪切速率和滯留時間將根據(jù)模制材料10中所用的樹脂和強(qiáng)化物的類型(且此外還根據(jù)強(qiáng)化物的量)而變化。根據(jù)一變型，噴射罐114經(jīng)配置以實(shí)施運(yùn)動賦予組件121的功能，且運(yùn)動賦予組件121被從系統(tǒng)IOO中移除。噴射罐114積聚材料IO的射出量，接著促使噴射罐114振蕩持續(xù)確定的時間周期使得此振蕩作用在纖維14與樹脂12之間賦予相對運(yùn)動。此配置稱為"熔融振蕩"或"熔融振動"。熔融振蕩可在射出量從噴射罐114中射出之前或在填充模具BO期間或在保持循環(huán)期間(即，當(dāng)一部分在模具130中凝固時)發(fā)生。超聲波引發(fā)組件也可同樣地工作。根據(jù)一變化，振動引發(fā)組件(未描繪)經(jīng)配置以實(shí)施運(yùn)動賦予組件121的功能，且運(yùn)動賦予組件121被從系統(tǒng)100中移除。振動引發(fā)組件耦合到系統(tǒng)組件112或認(rèn)為是便利的其它系統(tǒng)組件。根據(jù)一變型，擠壓機(jī)單元UO的螺桿經(jīng)配置以實(shí)施運(yùn)動賦予組件121的功能，且運(yùn)動賦予組件121被從系統(tǒng)100中移除。螺桿經(jīng)設(shè)計以在樹脂與纖維之間賦予所需量的相對運(yùn)動。根據(jù)其它變型，使用其它機(jī)構(gòu)來實(shí)施在纖維14與樹脂12之間賦予相對運(yùn)動的功能。這些機(jī)構(gòu)將活動混合，限制材料IO所使用的通道102(例如孔口)的直徑，在通道102中插入文氏管等。圖3B是根據(jù)第三示范性實(shí)施例用于處理圖2的熔融模制材料的系統(tǒng)180的示意圖。系統(tǒng)180類似于圖3A的系統(tǒng)100，但增添若干額外系統(tǒng)組件182、184和186。系統(tǒng)組件182(下文中稱為"第二分配器單元182")插在組件110與組件112之間。系統(tǒng)組件184(下文中稱為"第二噴射罐184"或"緩沖器184")連接到第二分配器單元182。系統(tǒng)組件186(下文中稱為"堆存處186")也連接到分配器182。緩沖器184用于在噴射罐114正將其射出量噴射到機(jī)筒120中時收集來自組件110的模制材料的射出量。如果需要，堆存處186堆積材料10。同樣可使緩沖器184振蕩以與組件121制備模制材料IO相同的方式制備材料IO的射出量。圖4是表示圖2的模制材料IO的強(qiáng)化物(纖維)14與樹脂12之間所賦予的相對運(yùn)動量的曲線圖200。垂直軸202表示相對運(yùn)動量。水平軸204表示對應(yīng)于系統(tǒng)100的系統(tǒng)組件的區(qū)段。區(qū)段210、212、214、216、218、220、221、222、224、226、228、230是分別對應(yīng)于系統(tǒng)組件110、112、114、U6、118、120、121、122、124、126、128、130的區(qū)段。區(qū)段240對應(yīng)于系統(tǒng)100。最佳范圍248是材料IO凝固后材料10的最佳或所需的機(jī)械性質(zhì)。機(jī)械性質(zhì)可通過測試得出。或者，粘附可通過在電子顯微鏡下的主觀觀測來檢查。優(yōu)選地，僅運(yùn)動賦予組件121在纖維14與樹脂12之間賦予所需相對運(yùn)動量，以便所賦予的所述程度的相對運(yùn)動足以延緩纖維14的磨損且還足以促進(jìn)纖維14與樹脂12的粘附，使得包括纖維14的樹脂12在凝固后的機(jī)械性質(zhì)為最佳。根據(jù)變型，系統(tǒng)100的兩個或兩個以上系統(tǒng)組件適于協(xié)作且產(chǎn)生與運(yùn)動賦予組件121相同的結(jié)果?？墒褂么俗冃投玫酵瑯恿己玫慕Y(jié)果。邊界線244表示最佳范圍248的上限，而邊界線242表示最佳范圍248的下限。最佳范圍以下246表示在纖維14與樹脂12之間所賦予的所述程度的相對運(yùn)動不足以不利或負(fù)面地增加纖維磨損(即，未過切纖維14)但不足以改進(jìn)纖維14與樹脂12之間的粘附。希望以在纖維14與樹脂12之間賦予盡可能少的相對運(yùn)動的方式來設(shè)計所有系統(tǒng)組件。舉例來說，每一系統(tǒng)組件的平均剪切和滯留時間使得所得的所賦予相對運(yùn)動低于邊界242。然而，至少一個系統(tǒng)組件(例如組件121)必須在纖維與樹脂之間賦予足夠的相對運(yùn)動，其促進(jìn)充分的纖維到樹脂的粘附而不過切纖維。最佳范圍以上250指示在纖維14與樹脂12之間所賦予的所述程度的相對運(yùn)動過大使得其不利或負(fù)面地增加纖維磨損(即，過多纖維14被切得過短)但在纖維14與樹脂12之間存在促進(jìn)的良好粘附。系統(tǒng)IOO的剪切應(yīng)變由以下等式中的SS表示SS=(組件的剪切速率x組件中的滯留時間)的總和因此，由系統(tǒng)IOO施加的剪切應(yīng)變是每一系統(tǒng)組件的剪切速率乘以所述組件的相應(yīng)滯留時間(即，材料10在系統(tǒng)組件中滯留的時間量)的總和。優(yōu)選地，運(yùn)動賦予組件121是賦予促進(jìn)纖維與樹脂之間的足量粘附而未不利影響纖維磨損(即，未切碎過多纖維)的所需剪切應(yīng)變(即，所述程度的相對運(yùn)動)的唯一組件。圖5是表示圖2的模制材料10的機(jī)械性質(zhì)的曲線圖300，其中機(jī)械性質(zhì)表示為圖2的模制材料IO的強(qiáng)化物(纖維)14與樹脂12之間所賦予的相對運(yùn)動量的函數(shù)。據(jù)信圖5在現(xiàn)有技術(shù)中為未知的。系統(tǒng)100的每一組件的剪切速率的建?？赏ㄟ^對圖2的系統(tǒng)100的每一系統(tǒng)組件建模用而數(shù)學(xué)方法產(chǎn)生。這可通過參考奧斯瓦德(Osswald)、特恩格(Turng)和格爾曼(Gramann)編寫的標(biāo)題為"流體力學(xué)注射模制手冊(FluidMechanics:InjectionMoldingHandbook)"的教程(ISBN:1-56990-318-2)來實(shí)現(xiàn)。參考章節(jié)3.2.2(第75頁上的注射模制中常見的簡化流程，以及參考第77頁的等式3.13)。雖然系統(tǒng)100可以數(shù)學(xué)方法建模，但可能難以對可影響機(jī)械性質(zhì)的所有可能變量建模。優(yōu)選地使用用于確定曲線圖300的測量驅(qū)動法，其可提供材料IO在凝固后的機(jī)械性質(zhì)的質(zhì)量的客觀指示。根據(jù)一變型，通過使用(例如)顯微鏡研究凝固材料10的樣本來使用主觀觀測。客觀測量法比主觀觀測法優(yōu)選。用于測量機(jī)械性質(zhì)的測量類型的實(shí)例為用于測量拉伸強(qiáng)度(一種機(jī)械性質(zhì))的ASTMD638或IS0527和用于測量沖擊強(qiáng)度(另一機(jī)械性質(zhì))的ASTM或ISO標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)客觀測量法，針對對材料IO賦予的相應(yīng)程度的相對運(yùn)動收集凝固材料10的樣本。為了賦予不同程度的相對運(yùn)動，對運(yùn)動賦予組件121進(jìn)行相應(yīng)修改。根據(jù)一替代方案，可通過調(diào)適各種系統(tǒng)組件來實(shí)現(xiàn)不同程度的相對運(yùn)動。然而，據(jù)信改變單一系統(tǒng)組件121為優(yōu)選的方法以便對系統(tǒng)100施加最少改變。使用機(jī)械測試儀器測試凝固材料10的樣本。材料10具有包括聚丙烯和纖維14的樹脂12，纖維14包括玻璃纖維。每次將通過系統(tǒng)100模制新的模制材料時(材料將具有不同類型的樹脂和/或不同類型的纖維和/或不同量的樹脂和/或纖維)，將需要與所述新材料相關(guān)聯(lián)的機(jī)械性質(zhì)的新的測量以便確定在所述新材料的樹脂與纖維之間賦予的相對運(yùn)動的最佳程度，使得由所述新材料制成的模制部件具有認(rèn)為是重要或相關(guān)的機(jī)械性質(zhì)類別。曲線圖300包括垂直軸302，其是材料IO在凝固后的機(jī)械性質(zhì)的質(zhì)量的指示。曲線圖300還包括水平軸304，其是對材料IO賦予的相對運(yùn)動程度的指示。優(yōu)選地，在纖維14與樹脂12之間賦予的所述程度的相對運(yùn)動由組件121作為剪切應(yīng)變而賦予。剪切應(yīng)變二SRxT，其中SI^剪切速率且T-滯留時間。然而，可使用其它機(jī)械屬性或條件表示纖維14與樹脂12之間的相對運(yùn)動，且出于方便而使用"剪切應(yīng)變"。在材料10凝固后，通過測量確定材料IO的機(jī)械性質(zhì)(優(yōu)選為沖擊強(qiáng)度或例如硬度或拉伸強(qiáng)度等其它性質(zhì))的質(zhì)量或可接受性。對于對應(yīng)于預(yù)定程度的剪切應(yīng)變的每一經(jīng)測量機(jī)械性質(zhì)，可將點(diǎn)集合繪制到曲線圖300上。一旦繪制了足夠的點(diǎn)，就用最佳擬合所繪制點(diǎn)的曲線擬合所述點(diǎn)。曲線擬合可通過目視進(jìn)行或可使用曲線擬合軟件進(jìn)行。接著通過所測量的點(diǎn)畫出最佳擬合曲線且此曲線由曲線306表示。點(diǎn)310表示賦予纖維的剪切應(yīng)變314，其中系統(tǒng)組件121已從系統(tǒng)100中移除，且此配置產(chǎn)生低質(zhì)量機(jī)械性質(zhì)312(如客觀測量)。點(diǎn)316表示由系統(tǒng)組件121賦予的剪切應(yīng)變318(其顯著高于剪切應(yīng)變314),其產(chǎn)生另一低質(zhì)量機(jī)械性質(zhì)320(如客觀測量)，因為在此重復(fù)中，組件121經(jīng)配置以在纖維與樹脂之間引起過多相對運(yùn)動。點(diǎn)340表示由系統(tǒng)組件121(其經(jīng)調(diào)整)賦予的剪切應(yīng)變342，其產(chǎn)生最佳質(zhì)量機(jī)械性質(zhì)344(如客觀測量)。剪切應(yīng)變342位于剪切應(yīng)變318與314之間某處。一旦已嘗試足夠的剪切應(yīng)變"取樣點(diǎn)"(基于對組件121進(jìn)行的修改以在纖維與樹脂之間賦予不同的相對運(yùn)動)且已測量其相應(yīng)的機(jī)械性質(zhì)，接著就可從曲線306中識別最佳點(diǎn)。最佳點(diǎn)是最高點(diǎn)。在數(shù)學(xué)中且尤其在微積分中最高點(diǎn)是函數(shù)曲線圖上曲線圖的切線平行于x軸之處或(等效地)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)等于零(稱為臨界值)之處的點(diǎn)。此方法是定位最佳點(diǎn)的反復(fù)試驗的方法，但并非是需要過度實(shí)驗的方法。最佳機(jī)械性質(zhì)是作為模制材料的纖維與樹脂之間的相對運(yùn)動的函數(shù)的機(jī)械性質(zhì)的曲線圖上曲線圖的切線平行于相對運(yùn)動軸之處或(等效地)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)等于零之處的點(diǎn)。其為現(xiàn)在確定可接受和不可接受的機(jī)械性質(zhì)的量的問題。舉例來說，點(diǎn)330、332表示最佳范圍的下限和上限。較低可接受和較高可接受的剪切應(yīng)變點(diǎn)334、336對應(yīng)于點(diǎn)330、332。較低可接受的機(jī)械性質(zhì)點(diǎn)338對應(yīng)于點(diǎn)330、332。較高可接受的機(jī)械性質(zhì)點(diǎn)為點(diǎn)344。最佳剪切應(yīng)變范圍由箭頭352指示(在點(diǎn)334、336之間)。最佳機(jī)械性質(zhì)范圍由箭頭354指示(位于點(diǎn)344、352之間)。示范性實(shí)施例的描述提供本發(fā)明的實(shí)例，且這些實(shí)例不限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)了解，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書限定。上文所描述的概念可適于特定條件和/或功能，且可進(jìn)一步擴(kuò)展到處于本發(fā)明范圍內(nèi)的多種其它應(yīng)用。在已如此描述示范性實(shí)施例的情況下，將了解，可能在不背離如所描述的概念的情況下進(jìn)行修改和增進(jìn)。因此，由專利證書保護(hù)的內(nèi)容僅受所附權(quán)利要求書的范圍限制。權(quán)利要求1.一種熔融模制材料(10)，其包含樹脂(12)；以及包括于所述樹脂(12)中的強(qiáng)化物(14)，所述強(qiáng)化物(14)曾經(jīng)歷相對于所述樹脂(12)的一定程度的運(yùn)動，所賦予的所述程度的運(yùn)動足以使得包括所述強(qiáng)化物(14)的所述樹脂(12)在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的熔融模制材料(10)，其中所賦予的所述程度的運(yùn)動足以延緩所述強(qiáng)化物(14)的磨損，且所賦予的所述程度的運(yùn)動足以促進(jìn)所述強(qiáng)化物(14)與所述樹脂(12)之間的粘附。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融模制材料(10)，其中所述強(qiáng)化物(14)包括非纖維材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融模制材料(10),其中所述強(qiáng)化物(14)包括滑石、云母、碳酸鈣及其任何組合和排列中的任一者。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的熔融模制材料(10),其中所述強(qiáng)化物(14)包括纖維材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融模制材料(10),其中所述強(qiáng)化物(14)包括玻璃纖維、碳纖維、天然纖維及其任何組合和排列中的任一者。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的熔融模制材料(10)，其中所述樹脂(12)包括聚丙烯、尼龍、聚碳酸酯、Polyfin、熱塑性塑料及其任何組合和排列。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融模制材料(10)，其中所述強(qiáng)化物(14)包括玻璃強(qiáng)化物(14)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融模制材料(10)，其中包括所述強(qiáng)化物(14)的所述樹脂(12)在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳狀態(tài)。10.—種方法，其包含對具有樹脂(12)的熔融模制材料(10)的強(qiáng)化物(14)賦予相對于所述樹脂(12)的一定程度的運(yùn)動，所賦予的所述程度的運(yùn)動足以使得包括所述強(qiáng)化物(14)的所述樹脂(12)在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包含賦予足以延緩所述強(qiáng)化物(14)的磨損的所述程度的運(yùn)動以及賦予足以促進(jìn)所述強(qiáng)化物(14)與所述樹脂(12)之間的粘附的所述程度的運(yùn)動。12.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包含使用運(yùn)動賦予組件來賦予所述程度的運(yùn)動。13.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包含使用通道(102)中的縮頸來賦予所述程度的運(yùn)動，所述通道(102)用于傳送所述熔融模制材料(10)。14.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包含使用振動源來賦予所述程度的運(yùn)動。15.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包含賦予所賦予的所述程度的運(yùn)動包括剪切應(yīng)變。16.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包含賦予所賦予的所述程度的運(yùn)動包括剪切應(yīng)變，其中所述剪切應(yīng)變與賦予所述強(qiáng)化物(14)的剪切速率和所述強(qiáng)化物(14)曾經(jīng)歷所述剪切速率的滯留時間成比例。17.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包含賦予所賦予的所述程度的運(yùn)動包括賦予剪切速率持續(xù)確定的時間周期。18.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包含賦予所賦予的所述程度的運(yùn)動包括混合。19.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包含使所述強(qiáng)化物(14)的磨損達(dá)到最佳；以及使所述強(qiáng)化物(14)與所述樹脂(12)之間的粘附的促進(jìn)達(dá)到最佳。20.—種系統(tǒng)(100)，其包含通道(102)，其經(jīng)配置以傳送具有包括強(qiáng)化物(14)的樹脂(12)的熔融模制材料(10);以及運(yùn)動賦予組件，其經(jīng)配置以對接近所述運(yùn)動賦予組件的所述強(qiáng)化物(14)賦予相對于所述樹脂(12)的一定程度的運(yùn)動，所賦予的所述程度的運(yùn)動足以使得包括所述強(qiáng)化物(14)的所述樹脂(12)在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)(100)，其中所述運(yùn)動賦予組件經(jīng)配置以賦予足以延緩所述強(qiáng)化物(14)的磨損的所述程度的運(yùn)動，且所述運(yùn)動賦予組件經(jīng)配置以賦予足以促進(jìn)所述強(qiáng)化物(14)與所述樹脂(12)之間的粘附的所述程度的運(yùn)動。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)(100)，其中所述運(yùn)動賦予組件包括所述通道(102)中的縮頸。23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)(100)，其中所述運(yùn)動賦予組件包括定位于所述通道(102)中的文氏管。24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)(100)，其中所述運(yùn)動賦予組件包括耦合到所述通道(102)的振動源。25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)(100)，其中所述運(yùn)動賦予組件包括噴射罐(114)。26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)(100)，其中所賦予的所述程度的運(yùn)動包括剪切應(yīng)變。27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)(100)，其中所賦予的所述程度的運(yùn)動包括剪切應(yīng)變，其中所述剪切應(yīng)變與賦予所述強(qiáng)化物(14)的剪切速率和所述強(qiáng)化物(14)曾經(jīng)歷所述剪切速率的滯留時間成比例。28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)(100)，其中所賦予的所述相對運(yùn)動包括賦予剪切速率持續(xù)確定的時間周期。29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)(100),其中所述最佳范圍包括所述強(qiáng)化物(14)的最佳磨損和所述強(qiáng)化物(14)與所述樹脂(12)之間的粘附的最佳促進(jìn)。30.—種系統(tǒng)，其包含運(yùn)動賦予組件，其經(jīng)配置以對接近所述運(yùn)動賦予組件的強(qiáng)化物(14)賦予相對于樹脂(12)的一定程度的運(yùn)動，所述強(qiáng)化物(14)和所述樹脂(12)包括在可接收于通道(102)中的熔融模制材料(10)中，所賦予的所述程度的運(yùn)動足以使得包括所述強(qiáng)化物(14)的所述樹脂(12)在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述運(yùn)動賦予組件經(jīng)配置以賦予足以延緩所述強(qiáng)化物(14)的磨損的所述程度的運(yùn)動，且運(yùn)動賦予組件經(jīng)配置以賦予足以促進(jìn)所述強(qiáng)化物(14)與所述樹脂(12)之間的粘附的所述程度的運(yùn)動。32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述運(yùn)動賦予組件包括所述通道(102)中的縮頸。33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述運(yùn)動賦予組件包括定位于所述通道(102)中的文氏管。34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述運(yùn)動賦予組件包括耦合到所述通道(102)的振動源。35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述運(yùn)動賦予組件包括噴射罐(114)。136.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所賦予的所述程度的運(yùn)動包括剪切應(yīng)變。37.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所賦予的所述程度的運(yùn)動包括剪切應(yīng)變，其中所述剪切應(yīng)變與賦予所述強(qiáng)化物(14)的剪切速率和所述強(qiáng)化物(14)曾經(jīng)歷所述剪切速率的滯留時間成比例。38.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所賦予的所述相對運(yùn)動包括賦予剪切速率持續(xù)確定的時間周期。全文摘要本發(fā)明揭示一種熔融模制材料。所述熔融模制材料具有樹脂且還具有包括于所述樹脂內(nèi)的強(qiáng)化物。所述強(qiáng)化物曾經(jīng)歷相對于所述樹脂的一定程度的運(yùn)動。所述程度的運(yùn)動足以使得包括所述強(qiáng)化物的所述樹脂在凝固后的機(jī)械性質(zhì)處于最佳范圍內(nèi)。文檔編號C08J5/04GK101400491SQ200780009112公開日2009年4月1日申請日期2007年1月29日優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日發(fā)明者朱塞佩·馬里孔達(dá),阿里禮薩·莫爾塔扎維申請人:赫斯基注射器成型系統(tǒng)有限公司