專利名稱：纖維增強塑料成型制品及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維增強塑料(FRP)成型制品及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的FRP成型制品包括一種作為母體樹脂的熱塑性樹脂和分散在該母體樹脂內(nèi)的平均纖維長度為0.1至7mm的增強纖維。該FRP成型制品是薄壁的并且機械性能杰出、體積電阻率低。它能最佳地用作電子終端機械或裝置、移動蜂窩電話等等的外殼。
本發(fā)明成型制品可用一種熱流道注射成型法生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
用合成樹脂制造的注塑制品被廣泛地用作例如功能零件和機械零件之類的結(jié)構(gòu)零件以及辦公機械和裝置、電子終端機構(gòu)和裝置、移動蜂窩電話等等的外殼。尤其是用碳纖維增強樹脂制成的注射成型制品因其具有優(yōu)良的機械性能和高的電磁波屏蔽能力被廣泛地用作計算機終端機械和設(shè)備、移動蜂窩電話等等的外殼。
成型熱塑性樹脂制品大多用注射成型法生產(chǎn)。在用一種注射成型法生產(chǎn)由熱塑性樹脂制成的符合需要的注射成型制品時，除了預(yù)定成為產(chǎn)品的部分之外還形成被稱作注口流道的成型后拋棄部分。通常，注口流道與成型制品的重量比率較小，并且注口流道的形狀不會造成任何大的問題。
然而，在用一種注射成型法生產(chǎn)用碳纖維或其他增強纖維增強的成型制品情況下，特別是在用一種注射成型法生產(chǎn)如同個人電腦終端機械或裝置外殼之類的復(fù)雜形狀大尺寸成型制品的情況下，由熱塑性樹脂和增強纖維組成的熔融樹脂流動性不良。所以，用許多澆口來注射熔融樹脂的多澆口成型法被采用。在這種情況下，一個成型制品中的注口流道部分重量比率變大，其結(jié)果是被拋棄材料增加。
用增強纖維增強的熱塑性樹脂與普通工程塑料相比，材料的單位成本較高。所以，在要被拋棄的注口流道數(shù)量大的傳統(tǒng)成型方法中，成型制品的成本必然較高。
如果存在注口流道，流動阻力就作用于在此處流動的熔融樹脂上，從而使熔融樹脂內(nèi)的增強纖維斷裂和變細。其結(jié)果是，所得成型制品的物理性能惡化。
使用熱流道的注射成型法已實際應(yīng)用于成型不合增強纖維的熱塑性工程塑料。
另一方面，已經(jīng)知道一些借助于使用熱流道的注射成型法來成型含有增強纖維的熱塑性樹脂的情況。然而，還不知道有借助于使用熱流道的注射成型法來成型含有作為增強纖維的碳纖維的熱塑性樹脂的嘗試。
一個理由是，在用熱流道注射成型法來模塑由增強纖維增強的熱塑性樹脂的情況下，擔(dān)心產(chǎn)品變得外觀粗劣和翹曲。另一個理由是，由于從技術(shù)上克服所擔(dān)心缺陷的方法還沒有得到驗證，成型制品制造商考慮在采用該技術(shù)來生產(chǎn)可賣出的成型制品方面還存在風(fēng)險。
本發(fā)明的一個目標是顯著地減少注口流道，該注口流道提高了用一種高功能材料即一種用增強纖維增強的熱塑性樹脂制造的注射成型制品的成本，而另一個目標是提供一種用增強纖維增強的熱塑性樹脂制造的注射成型制品，該制品基本上沒有外觀粗劣和翹曲之類的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
達到上文提及目標的本發(fā)明FRP成型制品如下所述用熱流道注射成型法生產(chǎn)的一種FRP成型制品，它包括一種熱塑性樹脂和分散在所述熱塑性樹脂內(nèi)的平均纖維長度為0.1至7mm的樹脂增強纖維。
在本發(fā)明FRP成型制品中，最好所述纖維是從一個由碳纖維、玻璃纖維和聚芳基酰胺纖維的組中選擇的至少一種纖維。
在本發(fā)明FRP成型制品中，最好是在該熱流道注射成型中使用的一個熱流道注口的長度為10至600mm。
在本發(fā)明FRP成型制品中，最好是在成型制品表面上存在由澆口銷末端形成的凹陷，所述澆口銷末端用來開啟和關(guān)閉在熱流道注口末端處提供的澆口。
在本發(fā)明FRP成型制品中，最好是該凹陷具有0.1至10mm的直徑和2mm或更少的深度。
在本發(fā)明FRP成型制品中，最好是該熱流道注射成型具有多個熱流道注口，所述熱流道注口在其末端分別具有能開啟和關(guān)閉的澆口并且每個開啟和關(guān)閉澆口被相互獨立地控制。
在本發(fā)明FRP成型制品中，最好是所述熱流道注口包括多個熱流道注口，而且一種經(jīng)過一個注射成型機的一個第一注口并通往多個熱流道注口的樹脂通過各自的樹脂通道并基本上在同一時限從相應(yīng)熱流道注口末端處提供的各個澆口被注射。
在本發(fā)明FRP成型制品中，最好是各自樹脂通道的幾何長度彼此相等。
在本發(fā)明FRP成型制品中，最好是各個澆口的開啟和閉合時限具有時間差。
在本發(fā)明FRP成型制品中，最好是所述成型制品是一個設(shè)備本體。
用來達到上文提及目標的本發(fā)明FRP成型制品生產(chǎn)方法如下一種用來生產(chǎn)FRP成型制品的方法，它包括(a)第一步驟一種樹脂粒料具有混合在一種用作母體樹脂的熱塑性樹脂中的0.1至7mm平均纖維長度的樹脂增強纖維，將該樹脂粒料在一個注射成型機的樹脂熔化圓筒內(nèi)在220至350℃條件下加熱和熔化，以便制備一種具有分散在其中的所述纖維的熔融樹脂，以及(b)第二步驟將第一步驟中獲得的熔融樹脂經(jīng)過該注射成型機的一個第一注口并進一步經(jīng)過一臺熱流道注射成型設(shè)備的樹脂通道喂入熱流道注口；開啟和閉合該熱流道注口的澆口以便控制將熔融樹脂注射到用來成型一個制品的模具型腔的開始和結(jié)束；喂入型腔的熔融樹脂在模具中凝固；開啟模具；并取出成型制品。
在本發(fā)明FRP成型制品的生產(chǎn)方法中，最好是熱流道注口的長度為10至600mm。
在本發(fā)明FRP成型制品的生產(chǎn)方法中，最好是澆口用一個進入和離開該澆口的澆口銷來開啟和關(guān)閉，并由澆口銷的末端在成型制品的表面上形成一個凹陷。
在本發(fā)明FRP成型制品的生產(chǎn)方法中，最好是該凹陷具有0.1至10mm的直徑和2mm或更小的深度。
在本發(fā)明FRP成型制品的生產(chǎn)方法中，最好是所述熱流道注口包含多個熱流道注口，而且在多個熱流道注口的末端處提供的相應(yīng)澆口能各自獨立地進行控制。
在本發(fā)明FRP成型制品的生產(chǎn)方法中，最好是所述熱流道注口包括多個熱流道注口，而且一種通過一個注射成型機的一個第一注口并通往多個熱流道注口的樹脂通過各自的樹脂通道并在同一時限從相應(yīng)熱流道注口末端處提供的各個澆口被注射。
在本發(fā)明FRP成型制品的生產(chǎn)方法中，最好是各個樹脂通道的幾何長度彼此相等。
在本發(fā)明FRP成型制品的生產(chǎn)方法中，最好是各個澆口的開啟和閉合時限具有時間差。


圖1是一臺裝有用來生產(chǎn)本發(fā)明成型制品的熱流道的注射成型設(shè)備的示意側(cè)視圖。
圖2是圖1所示設(shè)備模具部分的示意垂直剖視圖。
圖3是安裝在圖2所示模具部分內(nèi)的一個熱流道注口的示意側(cè)視圖。
圖4是圖3所示熱流道注口的示意垂直剖視圖。
圖5A和5B是示意垂直剖視圖，它用來說明一個熱流道注口的閥門澆口的開啟和關(guān)閉。
圖6A是一種不具有熱流道注口的傳統(tǒng)注射模具設(shè)備模具部分的示意垂直剖視圖。
圖6B是用來生產(chǎn)本發(fā)明成型制品的具有熱流道的注射成型設(shè)備模具部分另一個實例的示意垂直剖視圖。
圖7是圖6B所示模具部分內(nèi)的熱流道的示意垂直剖視細節(jié)圖。
圖8是與圖7所示熱流道不同的另一個熱流道實例的示意垂直剖視細節(jié)圖。
圖9是與圖7所示熱流道不同的又一個熱流道實例的示意垂直剖視細節(jié)圖。
圖10是在用來生產(chǎn)本發(fā)明成型制品的帶熱流道注射成型設(shè)備模具部分內(nèi)的一種熱流道注口澆口設(shè)計實例的示意透視圖。
圖11是與圖10所示澆口設(shè)計不同的另一種熱流道注口澆口設(shè)計實例的示意透視圖。
圖12是與圖10所示澆口設(shè)計不同的又一種熱流道注口澆口設(shè)計實例的示意透視圖。
圖13A是作為一個本發(fā)明成型制品實例的外殼的平面圖。
圖13B是圖13A所示外殼的側(cè)視圖。
圖14是用來說明一種本發(fā)明成型制品翹曲測量方法的說明圖。其中上圖為該成型制品的平面圖而下圖為其前視圖。
圖15是顯示實例1所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖是該澆口設(shè)計的平面圖，而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖16是實例1至10所用熱流道注射成型設(shè)備模具部分的示意垂直剖視圖。
圖17是一個圖16所示熱流道注口之一的末端部垂直剖視詳圖。
圖18是實例2所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖19是實例3所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖20是實例4所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖21是實例5所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖22是實例6所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖23是實例7所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖24是實例8所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖25是實例9所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖26是用來說明實例9所用熱流道歧管內(nèi)多個樹脂通道的示意平面圖。
圖27是實例10所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖28是對比實例1所用傳統(tǒng)冷流道注射成型設(shè)備澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖所示A-A位置的垂直剖視圖。
圖29是顯示對比實例1所用冷流道注射成型設(shè)備模具部分的示意垂直剖視圖。
圖30A是由一個熱流道澆口部分在本發(fā)明成型制品表面上形成的一個凹陷部分實例的透視圖。
圖30B是30A所示凹陷部分的垂直剖視圖。
圖31是實例12所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖32A、32B和32C是用來說明生產(chǎn)本發(fā)明成型制品用的各個熱流道澆口的開啟和關(guān)閉時限的平面圖。
圖33A是一個用來防止本發(fā)明成型制品側(cè)面向內(nèi)傾斜的成型制品形狀(模具設(shè)計)實例的平面圖。
圖33B是圖33A所示成型制品形狀(模具設(shè)計)的前視圖。
圖33C是圖33B所示成型制品形狀(模具設(shè)計)一個端部的前視詳圖。
圖34是實例11所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖35是實例13所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖36是實例14所用澆口設(shè)計的說明圖。其中上圖為該澆口設(shè)計的平面圖而下圖為在該平面圖A-A位置的垂直剖視圖。
圖37是生產(chǎn)本發(fā)明成型制品所用熱流道之一內(nèi)的一個閥銷、導(dǎo)桿和澆口襯套實例的垂直剖視圖。
具體實施例方式
用來生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品的熱塑性樹脂不受特殊限制，只要它能被注射成型即可。但最好使用一種聚酰胺樹脂或一種聚碳酸酯樹脂。
該聚酰胺樹脂指的是一種在分子中具有酰胺鍵(-CONH-)的化合物。該聚酰胺樹脂的實例包括從ε-己內(nèi)酰胺、6-氨基己酸、ω-enantholactam、7-氨基庚酸、11-氨基烷酸、9-氨基壬酸、α-吡咯烷酮、α-pyrelidone等等所得的均聚物和共聚物，用縮聚一種二胺例如環(huán)六亞甲基二胺、九亞甲基二胺、十一亞甲基二胺、十二亞甲基二甲胺或間苯二甲胺以及一種二羧酸例如對苯二酸、異酞酸、己二酸或癸二酸和它們的混合物方法所得的均聚物和共聚物。
考慮到成型制品的機械性能和表面性能，最好能使用尼龍6和尼龍66，尤其是尼龍6。
該聚酰胺樹脂還能與其他樹脂混合。能被混合的樹脂實例包括聚丙烯、ABS樹脂、聚苯撐氧、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯以及液體水晶聚酯等等。
在與一個具有例如易與聚酰胺反應(yīng)的酯的聚合物混合時，可事先使該聚酰胺與例如一種酸酐起反應(yīng)，從而封鎖聚酰胺的末端，以便根據(jù)需要抑制該反應(yīng)。
聚酰胺樹脂具有很高的韌性和杰出的機械強度。
聚碳酸酯樹脂是一種用下述式表示的聚酯，并從碳酸和一種乙二醇或二羥基苯酚獲得。式-(-O-R-O-CO-)n-(R一個二價脂肪族或芬香族基團)由于能獲得高的熔點以及杰出的耐熱性、耐光性、耐酸性等，R最好是一種具有用下述式所示結(jié)構(gòu)的二苯基烷烴。
式-Ar-CR′R″-Ar-(Ar苯環(huán)；R′、R″H，CH3，C2H5)尤其是，最好是一種用下述式表示的具有2，2-雙(4-羥苯基)丙烷的一種聚碳酸酯。式-(-O-Ar-CMe2-Ar-O-CO-)n-(Me一個甲基基團)該聚碳酸酯的氫原子等還能由鹵素、碳化氫基團等取代該聚碳酸酯能按照原狀，或者也能作為一種適當?shù)暮辖鹛峁?br> 一種聚碳酸酯/ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)(較好的重量混合比為20/80至80/20，而更加適宜的比率為40/60至60/40)、一種聚碳酸酯/ASA(丙烯腈苯乙烯丙烯橡膠)(較好的重量混合比為20/80至80/20，而更加適宜的比率為40/60至60/40)、與其他樹脂的合金以及與其他樹脂的混合物等也能被優(yōu)先使用。
聚碳酸酯具有較小的收縮和杰出的抗翹曲性。
除了聚酰胺樹脂和聚碳酸酯樹脂以外的熱塑性樹脂包括聚烯烴樹脂例如苯乙烯樹脂、聚乙烯和聚丙烯之類，以及聚酯樹脂例如聚苯撐醚樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚對二甲酸丁二醇酯(PBT)之類等。
可使用這些熱塑性樹脂中的任何一種，或者也可將它們中的一些作為一種混合物或共聚物使用。在作為混合物的情況下，還能一起使用一種相容試劑。
還能添加例如溴火焰阻滯劑、硅火焰阻滯劑或者紅磷之類的火焰阻滯劑。還能添加磷脂或碳黑。
在使用一種含有多種樹脂的混合物作為熱塑性樹脂的情況下，最好是主要成分為一種聚酰胺樹脂或聚碳酸酯樹脂，而且該主要成分的含量為60％重量百分比或者更多。
該混合物還能含有0.1-10％重量百分比的火焰阻滯劑或者0.1-30％重量百分比的碳黑等等。
取決于成型制品的應(yīng)用情況，可添加例如染料、顏色、成型性促進劑和起泡劑。
成型制品優(yōu)選含有30-95％重量百分比的熱塑性樹脂。更加優(yōu)選的范圍是40-90％重量百分比。如果熱塑性樹脂量小于該范圍，在成型期間的流動性會因樹脂量太少而變低。而如果該量大于此范圍，增強纖維的效果會因該樹脂太多而變小。
用于本發(fā)明FRP成型制品的增強纖維可以為玻璃纖維、碳纖維、聚芳基酰胺纖維等等。
考慮到成型制品的抗彎性能和強度，增強纖維自身的拉伸彈性系數(shù)優(yōu)選為10,000至50,000kgf/mm2。可更加適宜的范圍是20,000至30,000kgf/mm2。同樣，增強纖維自身的抗拉強度優(yōu)選為200至600kgf/mm2。更加適宜的范圍是300至550kgf/mm2。
考慮到可模塑性，性能顯示程度等，成型制品優(yōu)選包括5-30％重量百分比的增強纖維。更加適宜的范圍為15-30％重量百分比。
為了滿足電磁波屏蔽能力，減少成型制品的體積電阻率是十分重要和最為有效的。為此用途，成型制品的體積電阻率最好為0.0001至0.01Ω.m。
為了改善例如成型制品的導(dǎo)熱率和線性熱膨脹系數(shù)之類的機械性能并且減小成型制品的體積電阻率，最好是用碳纖維作為增強纖維。
該碳纖維的密度優(yōu)選為1.70至1.95。更加適宜的范圍是1.76至1.85。單根碳纖維的直徑優(yōu)選為5至8μm，而更加適宜的范圍是6.5至7.5μm。
在本發(fā)明成型制品的生產(chǎn)中可使用填料。該填料的實例包括矽灰石、海泡石、鈦酸鉀、硬硅鈣石、磷酸鹽纖維、片鈉鋁石、石膏纖維、硫化鉬(MOS)、硼酸鋁、針狀碳酸鈣、四腳錐體型氧化鋅、碳化硅、氮化硅、汽相外延碳纖維、氫氧化鎂、氫氧化鋁、堿性硫酸鎂以及它們的混合物。
矽灰石、海泡石、鈦酸鉀、硬硅鈣石、磷酸鹽纖維、片鈉鋁石、石膏纖維、MOS、硼酸鋁、針狀碳酸鈣、四腳錐體型氧化鋅、碳化硅、氮化硅、汽相外延碳纖維、氫氧化鎂、氫氧化鋁和堿性硫酸鎂還能用碳覆蓋或者用一種硅烷類偶聯(lián)劑等作表面處理，這些覆蓋或處理填料也可在混合狀態(tài)使用。
考慮到使成型制品具有可模塑性以及成型制品的外觀，矽灰石、海泡石和鈦酸鉀比較適合，而考慮到顯示成型制品的各種性能例如抗翹曲性、剛性和強度，鈦酸鉀(K2O·nTi2)(n＝1，2，6，8；n＝8尤其適合)更加適宜。
除了所述的鈦酸鉀以外，可使用鈦元素呈任何不同形式的一種針狀填料。也可使用作為金屬的鈦，但最好是使用由它與其他元素結(jié)合而獲得的鈦化合物。作為該鈦化合物，一種氧化鈦或者一種與其相關(guān)的化合物是適宜的。最佳的鈦化合物是NaTi6O13和Rb2Ti6O13，盡管不是特別局限于它們。
作為氧化鈦，球狀或塊形氧化鈦顆粒通常被用作顏料。在本發(fā)明中，該氧化鈦的減少翹曲效果被用來減少成型制品的翹曲。
作為包含在成型制品內(nèi)的顆粒狀填料，可使用針狀物、塊狀物或薄片狀物。在它們中間，針狀物為最佳，而且纖維長度優(yōu)選是1至500μm。具有5至100μm纖維長度的填料較為適宜，而更加適合的范圍是10至20μm。
包含在成型制品內(nèi)的針狀填料能預(yù)混合在樹脂中，或者薄片狀填料也能被摻合在顆粒中。
成型制品內(nèi)的填料含量優(yōu)選為0-40％重量百分比?？紤]到對成型性等的影響，在針狀填料情況下，含量為1-25％重量百分比比較適合，而5-20％重量百分比的范圍更加適宜。
針狀填料的縱橫尺寸比(纖維長度/纖維直徑)優(yōu)選為3至500，較好的范圍是5至400。更加適宜的范圍是10至200。
針狀填料能用任何不同的處理方法在針狀物表面上作處理。例如，能使用一種借助于化學(xué)蒸汽沉淀法(CVD)覆蓋碳或氧化錫的針狀填料。為了賦予導(dǎo)電性，可使用一種借助于CVD或電鍍法在該針狀物表面上覆蓋任何不同金屬例如銀、鎳和銅的針狀填料。
為了改善聚酰胺樹脂的粘性，能使用一種在顆粒表面上進行處理的填料例如一種硅烷類偶聯(lián)劑。覆蓋和偶聯(lián)劑處理兩者也可一起使用。
根據(jù)本發(fā)明FRP成型制品的性能和FRP成型制品生產(chǎn)方法的特點，能按照需要使用這些具有不同特性的材料。
已成為成型制品的成型材料也可使用，或者說該成型材料能重新磨細并再次成型為一個要使用的成型制品。該重新磨細的材料還能反復(fù)地重復(fù)使用。還能添加使用一定數(shù)量的所述磨細材料到根本未經(jīng)磨細的材料(未經(jīng)使用的材料)中。
在這種情況下，考慮到不至于嚴重地降低成型制品機械性能，進入未經(jīng)使用材料的重新磨細材料的混合比為0至50％重量百分比。考慮到不至于嚴重地降低抗沖擊性，該范圍為0至40％重量百分比特別適宜，而為了保持阻燃性0至25％重量百分比的范圍最為合適。
迄今為止，人們一直擔(dān)心，在形狀如同一個多面體盒的成型制品具有一個開口的情況下，由于沒有形成用來保持剛度的表面，如果該成型制品的材料是聚酰胺樹脂或聚碳酸脂樹脂之類的工程塑料或者是一種在塑料中添加增強纖維的材料，成型制品就可能翹曲。
然而，在本發(fā)明FRP成型制品中，由于使用細小填料尤其是針狀填料，能抑制局部的成型收縮和不規(guī)則的剛性，其結(jié)果是，即使作為成型制品獲得的殼體具有開口，該殼體的翹曲也能保持較小值。
如果含有熱塑性樹脂、增強纖維和填料的注射成型粒料被注射成型，在熱流道注射成型設(shè)備中的模具結(jié)構(gòu)、樹脂成型溫度、注射壓力、保持壓力和模具冷卻時間這樣一些的條件被適當選定的情況下，能生產(chǎn)出最佳的本發(fā)明FRP成型制品。
在這種情況下，最好是增強纖維的平均纖維長度是0.1至7mm，而成型制品的典型壁厚在0.2至5mm范圍內(nèi)。在這些條件下，能顯示出薄壁成型制品的杰出的成型性。
如果成型制品內(nèi)的平均纖維長度小于0.1mm，成型制品的機械性能(例如彎曲回彈性系數(shù)和抗拉強度)會減弱。如果成型制品需要具有高剛性，具有較長平均纖維長度的纖維更為有利。在這種情況下平均纖維長度優(yōu)選是0.2mm或更多。0.3mm或更多更加適宜。
反之，如果成型制品內(nèi)的平均纖維長度大于7mm，就擔(dān)心盡管能期望強大的增強纖維效果，但該纖維不規(guī)則地散布存在于成型制品中。纖維不規(guī)則散布會導(dǎo)致成型制品的外觀和機械強度不規(guī)則，使難于達到連續(xù)的生產(chǎn)和穩(wěn)定的產(chǎn)量。
所以，鑒于上述情況，考慮到維持持續(xù)的生產(chǎn)和穩(wěn)定的產(chǎn)量，成型制品內(nèi)的纖維適當長度優(yōu)選為0.1至7mm?？紤]到維持高的剛性和抗沖擊性，該長度為0.2mm至7mm較為適宜，而更加適宜的范圍是0.3mm至7mm。
成型制品的合適外部尺寸為長約10至約5,000mm、寬約10至約5,000mm和高約0.2至約1,000mm。
優(yōu)選的是一種注射成型樹脂制品，它具有長約10至約500mm、寬約100至約1,000mm和高約0.2至約100mm的外部尺寸，并具有至少一根高約1至100mm、寬約0.1至約5mm和長約1至約1,000mm的肋，或者具有至少一個高約1至約100mm和外直徑約1至約50mm的凸起。
更加適宜的是一種注射成型樹脂制品，它具有長約50至300mm(更適宜的是約100至約300mm長)、寬約100至約400mm和高約0.2至約50mm的外部尺寸，并具有至少一根高約1至約50mm、寬約0.1至約5mm和長約1至400mm的肋，或者具有至少一個高約1至約50mm和外直徑約1至約50mm的凸起。
在增強纖維長時安排增強纖維到具有肋或凸起的薄壁成型制品的小空間中有困難的情況下，可使用一種細小填料，尤其適合的是針狀填料來充填該小空間并抑制局部的成型收縮和不規(guī)則的剛性，其結(jié)果是，所生產(chǎn)的成型制品翹曲小并具有高機械強度。
最好是成型制品的彎曲回彈系數(shù)是500至4,000kgf/mm2，而成型制品的體積電阻率是0.001至0.01Ω·m。
如果熱塑性樹脂粒料含有5至50％重量百分比的增強纖維，而且該纖維具有0.1mm或更長的平均纖維長度和0.01至30％重量百分比的從矽灰石、海泡石、鈦酸鉀、硬硅鈣石、磷酸鹽纖維、片鈉鋁石、石膏纖維、MOS、硼酸鋁、針狀碳酸鈣、四腳錐體型氧化鋅、碳化硅、氮化硅、汽相外延碳纖維、氫氧化鎂、氫氧化鋁、堿性硫酸鎂和它們的混合物中選定的針狀填料，將該熱塑性樹脂粒料供應(yīng)到熱流道注射成型設(shè)備中就能生產(chǎn)該成型制品。
在這種情況下，最好是該針狀填料的縱橫尺寸比為3至500。
該成型制品還能在表面上覆蓋碳或者用一種硅烷類偶聯(lián)劑在表面上作處理。
在本發(fā)明中，一個外殼指的是用來容納一個制品的容器，或者是覆蓋一個制品的功能元件的薄殼結(jié)構(gòu)部分，或者是包括內(nèi)部的一個整體制品。該制品的實例包括精密電子設(shè)備和裝置例如個人電腦、臺式計算機、控制器、電子測量儀器、通訊裝置、打印機和圖象掃描器、移動電子裝置、移動蜂窩電話以及大型等離子體顯示面板(PDP)和底架。使用最佳的外殼呈矩形。它能最適合地用作個人電腦，尤其是筆記本型個人電腦的外殼。
最好是作為本發(fā)明FRP成型制品的外殼就視覺形狀而論是一個多面體盒。該多面體通常為矩形，但不受此限制。該多面體也可以是一個例如具有一個非直角部分作為在側(cè)面之間形成角度的非矩形，或者是一個梯形或平行四邊形。所有表面不必是平的，至少一個表面可以是彎曲的(凸起或凹下)。
在外殼中開口的形狀或者開口比率可根據(jù)所需外殼形狀不同地選定，但為了將內(nèi)部物件裝入外殼，最好是至少在該多面體的一個面上做出開口。通常最好是一個面作為整體基本上整個地敞開。除了該開口以外，在另一個面或者另一些面上可存在比它小的一個或多個開口。
本發(fā)明FRP成型制品可具有導(dǎo)電性，或者能具有裝飾效果，或者可具有在表面上形成的保護層。在這種情況下，成型制品用一種電鍍材料或噴涂材料覆蓋。
可電鍍在表面上的材料包括Au、Ag、Cu、Cr、Pt、Ni、Ti、Ge、Sn、Mo、Ta、W、Al、Nb、Pd、ITM、鎳鉻鐵合金、Ni-Cr、426金、坡莫合金、SiO、SiO2.Cr2O3、Al2O3、SnO、SnO2、ZrO2、TiO2、Ta2O5、BaTiO3、Fe2O3、Y2O3、CaF2、LiF、MgF2.NbF3.Si3N4、7059、TiN、Sn-Sb、Si、AL+Si和SUS 304等等。
在表面上的噴涂根據(jù)產(chǎn)品所需的顏色、外觀和愛好來選定。成型制品可簡單地噴涂以便具有裝飾效果，也可噴涂上一種導(dǎo)電涂料以便改善導(dǎo)電性。
下面描述用來生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品的熱流道注射成型設(shè)備。
在圖1中，一種熱流道注射成型設(shè)備1由一個安裝在機座1c上的熔融樹脂擠壓裝置3、一個附加在熔融樹脂擠壓裝置3末端的固定體1b、一個安裝在機座1c上與固定體1b相對以便可以接近和離開固定體1b的活動體1a、一塊安裝在固定體1b上的固定側(cè)板4、一塊安裝在活動體1a上的活動側(cè)板5以及一個由固定側(cè)板4和活動側(cè)板5支承并定位在它們之間的模具2組成，用來運動活動體1a的機構(gòu)沒有畫出。
圖2顯示圖1所示熱流道注射成型設(shè)備1的固定側(cè)板4、模具2和活動側(cè)板5的細部。在圖2中，模具2的型腔6安裝在固定側(cè)板4上，而模具2的心板7安裝在活動側(cè)板5上。當型腔6和模芯7的相對表面相互接觸時形成一個模具中空部分11。
在固定側(cè)板4和型腔6內(nèi)部提供一個用來接納從熔融樹脂擠壓裝置3喂入的熔融樹脂流的第一注入口10、一個用來接納從第一注口10喂入的熔融樹脂流的熱流道總管9以及多個用來接納從熱流道總管9喂入和分枝的各個熔融樹脂流的熱流道注口8。
在各個熱流道注口8的下游端部提供澆口部分(未畫出)，并且當澆口部分被打開時各個熱流道注口8將熔融樹脂從澆口部分注射到模具中空部分11之中。
與冷流道注射成型情況不同，第一注口10、熱流道總管9以及多個熱流道注口8使樹脂總是保持高溫熔融狀態(tài)。為此用途，第一注口10、熱流道總管9和多個熱流道注口8分別裝有電加熱器。而且在熱流道注口8的末端部也分別提供一個電加熱器。這些裝置使樹脂始終保持熔融狀態(tài)。
圖37顯示一個熱流道注口8實例。在圖37中，熱流道注口8具有一個用來允許樹脂在其中流動的中空部分80，以及一個通往熱流道總管9的熔融樹脂通道和中空部分80的熔融樹脂通道37。中空部分80的末端在熱流道注口8末端處敞開。為了覆蓋該末端的開口，將一個注口襯套22安裝在熱流道注口8的末端處，從而形成一個澆口部分14。注口襯套22形成一個澆口孔14a。熱流道注口8具有一個澆口銷15，它從外側(cè)插入中空部分80并到達澆口孔14a。澆口銷15用一個導(dǎo)向件36支承并可沿軸線方向運動。在澆口銷15的末端部相反側(cè)的端部提供一個澆口銷驅(qū)動裝置15b。澆口銷15末端部和澆口孔14a構(gòu)成一個澆口。當澆口銷15末端開啟和關(guān)閉澆口孔14a時熔融樹脂被注射和停止注射。
圖3顯示熱流道注口8和熱流道總管9。如圖3所示，熱流道注口8的長度被定義為從熱流道總管9下游端到熱流道注口8的澆口部分14下游端的長度L。
熱流道注口8的長度L根據(jù)被成型制品的形狀和成型用模具的尺寸來選定。在生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品時，熱流道注口8的長度L優(yōu)選為10至600mm。更加適宜的范圍為100至450mm。
如果熱流道注口8的長度L太短，在總管9和熱流道注口8末端部之間的距離就變得太小，于是布置熱流道8外部熱源的空間變小，使充分地加熱熱流道注口8發(fā)生困難。
如果熱流道注口8的長度L太長，用來開啟和關(guān)閉熱流道注口8的澆口的閥門澆口控制用澆口銷15長度變得太長，于是使控制澆口銷15的運動發(fā)生困難。此外，在澆口孔14a和澆口部分14末端部分處的澆口銷15之間的摩擦變大，于是澆口銷15或澆口孔14a可能磨損。
圖4是熱流道注口8的垂直剖視圖。熱流道注口8具有一個由中空部分80在內(nèi)部形成的樹脂通道12，并具有一個位于末端部的澆口部分14。對于生產(chǎn)本發(fā)明成型制品而言，澆口部分14的澆口孔14a的直徑優(yōu)選為0.1至10mm。更加適宜的范圍是1至5mm。
如果澆口孔14a的直徑太大，增強纖維不充分地分散到樹脂中，造成所得的成型制品外觀粗劣。如果澆口孔14a的直徑太小，樹脂不能足夠地保持流動，于是發(fā)生例如射不足之類的流動缺陷。
熱流道注口8能采用圖4所示的外部加熱或者內(nèi)部加熱。這兩種加熱法各有優(yōu)缺點。在生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品情況下，由于增強纖維與熱塑性樹脂一起使用，最好采用熱流道注口8外部加熱。
當熱流道注口8被內(nèi)部加熱時，一個加熱源被安裝在該熱流道注口內(nèi)部。因而不能確保在該熱流道注口內(nèi)的所有樹脂保持熔融狀態(tài)，于是使始終保持流道通道直徑(樹脂流量)大致恒定變得困難。尤其是在使用碳纖維作為增強纖維的情況下，由于碳纖維的熱傳導(dǎo)很好，與熱流道注口側(cè)面接觸的樹脂凝固，使得確保符合需要的流道通道直徑(樹脂流量)發(fā)生困難。而如果確保符合需要的流道通道直徑(樹脂流量)發(fā)生困難，保持樹脂流動平衡也就變得困難，于是所得的成型制品可能翹曲或者具有粗劣的外觀。
采用外部加熱的熱流道注口8具有一個在其外側(cè)的電細管加熱器13a(圖4)作為熱源。在熱流道注口8的樹脂通道12內(nèi)的樹脂完全保持熔融狀態(tài)。
最好是在熱流道注口8的澆口部分14處布置一個用于局部加熱的加熱器(未畫出)。由于熱流道注口8的澆口部分14始終保持與外側(cè)空氣和模具2接觸，位于澆口部分14處的樹脂溫度可能下降，因此可能發(fā)生情況是樹脂在澆口部分14處凝固，不再允許進行注射成型。如果在澆口部分14處布置用于局部加熱的加熱器，這個問題就能避免。
下面參照圖5A和5B，描述熱流道注口8的澆口部分14的開啟和關(guān)閉動作。最好是，用來生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品的熱流道注射成型設(shè)備中的熱流道注口8的澆口部分14用一個閥門進行控制。
用一個閥門控制一個澆口的方法被稱作閥門澆口法。在這種方法中，當樹脂被注射時，澆口銷15如同箭頭15a所示從澆口部分14內(nèi)部退縮，以便開啟澆口部分14。其結(jié)果是，在澆口部分14處的樹脂通道被打開，從而允許樹脂注射到模具中空部分11中。在樹脂已完全充滿模具中空部分11之后，澆口銷15如同箭頭15b所示那樣前行，以便關(guān)閉澆口部分14。其結(jié)果是，在澆口部分14處的樹脂通道被關(guān)閉，從而停止將樹脂注射到模具中空部分11之中。
也就是說，澆口銷15控制樹脂的注射和停止注射。在只有一個熱流道注口8的情況下，只需要一個澆口銷15控制系統(tǒng)。
另一方面，在本發(fā)明成型制品的生產(chǎn)中，取決于成型制品的尺寸，會出現(xiàn)需要若干熱流道注口8的情況。例如，在用熱流道注射成型設(shè)備來生產(chǎn)一種辦公機械或裝置尤其是A4尺寸(寬210mm，長297mm)筆記本型個人電腦的外殼時，能使用1至26個澆口。然而，該澆口數(shù)量最好是4至17。
如果澆口數(shù)量太少，樹脂就不能充分地保持流動，于是發(fā)生射不足，不允許獲得符合需要的成型制品。如果澆口數(shù)量太多，布置和澆口一樣多的熱流道注口就發(fā)生困難。
在用許多澆口來生產(chǎn)一個成型制品的情況下，最好是用各自的熱流道注口獨立地控制澆口的開啟和關(guān)閉。這種控制方法允許從各個澆口流入模具的樹脂量彼此相等。如果從各個澆口流入模具的樹脂量保持彼此相等，從一種含有增強纖維的熱塑性樹脂獲得的成型制品所特有的翹曲能保持較小。
最好是，澆口銷15的運動由流體壓力，更具體地說是油壓、氣壓或水壓來控制。在它們中間，油壓和氣壓更為適宜。
閥門控制法由于其特性，在澆口開啟、關(guān)閉時間和樹脂流率的精細調(diào)整方面是優(yōu)秀的，而且能方便地控制注射流率的平衡。其結(jié)果是能獲得基本免除翹曲而且外觀杰出的成型制品。
在利用冷流道注射成型法來注射成型一種長纖維增強樹脂的情況下，增強纖維與樹脂在樹脂從注口流入模具型腔的澆口處分離，于是在該澆口處纖維密度變高。因而，在模具被敞開時可能產(chǎn)生一種現(xiàn)象，即位于澆口處的成型制品部分被撕去。
這種現(xiàn)象與澆口形狀(尤其是澆口孔的直徑)有關(guān)，而且在含有長纖維的樹脂情況下，如果澆口孔直徑越大，該現(xiàn)象產(chǎn)生頻率越高。為了避免在澆口處撕去，模具形狀被設(shè)計成避免澆口直接布置在成型制品表面上，于是所得的成型制品必需在相應(yīng)于多個澆口的多個部分進行額外處理。這使成本提高。
如果使用一種閥門澆口法熱流道系統(tǒng)來生產(chǎn)本發(fā)明成型制品，澆口能用布置在熱流道注口內(nèi)的閥門銷可靠地關(guān)閉，而且即使?jié)部谥苯硬贾迷诔尚椭破繁砻嫔?，在澆口處撕下的現(xiàn)象也基本上不會發(fā)生。
在這種情況下，在成型制品上形成多個銷痕跡，它們是在相應(yīng)于澆口的位置處的多個凹陷。在圖30A和30B中顯示一個凹陷實例。該凹下的銷痕跡31具有0.05至0.3mm的深度(DP)和與所用澆口孔徑相等的直徑(GD)。
和熱流道注口8一樣，熱流道總管9也用一個外部加熱器(未畫出)加熱，以便保持樹脂的熔融狀態(tài)。
在圖2中熱流道總管9的外形被描述成一個盒，然而該歧管具有一個用來加熱樹脂的內(nèi)部加熱器，并具有在內(nèi)部形成樹脂通道(流道)。
熱流道總管9的外部形狀取決于所用模具2的尺寸和熱流道注口8的數(shù)量。例如，在用一種熱流道注射成型設(shè)備來成型辦公機械和裝置尤其是A4尺寸筆記本型個人電腦的外殼的情況下，該外殼的外部形狀優(yōu)選是一個具有大約100至大約600mm長度、大約100至大約600mm寬度和大約10至大約600mm高度的盒。該盒具有大約200至大約500mm長度，大約100至大約500mm寬度和大約10至大約500mm高度較為適宜。而該盒具有大約200至400mm長度、大約100至大約300mm寬度和大約10至大約400mm高度更加適宜。
在熱流道總管9內(nèi)的樹脂通道優(yōu)選具有1至30mm的內(nèi)直徑。較合適的范圍是2至20mm，而更為適宜的范圍是2至15mm。
熱流道歧管9通常具有水平方向可分開的結(jié)構(gòu)或者整體結(jié)構(gòu)。在水平方向可分開結(jié)構(gòu)情況下，分別具有一半流道的頂部和底部構(gòu)件用例如焊接、粘結(jié)、螺栓連接、銷連接、配合或振動熔合方法連結(jié)在一起。而在整體結(jié)構(gòu)情況下流道可用從側(cè)面上鉆孔的方法形成。
在用來生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品的熱流道注射成型設(shè)備中，從樹脂由熔融樹脂擠壓成型裝置3進入熱流道總管9的入口(第一注口10)到朝模具2的模具中空部分11敞開的多個熱流道注口8的澆口部分14的樹脂通道距離如同下文所述。
在本發(fā)明FRP成型制品用多個熱流道澆口進行生產(chǎn)的情況下，最好是到達各個澆口的距離彼此基本相等。到達每個澆口的距離不是直線距離，而是樹脂在其中流過的距離。
該距離彼此基本相等意味著SL/SS的值優(yōu)選為3或更少，在此處SL是到達一個澆口的最長距離而SS是到達一個澆口的最短距離。較合適的是2或更少，而且更加適宜的是1.5或更少。
另一方面，在該距離由于模具結(jié)構(gòu)不能如同上述那樣做得彼此基本相等的情況下，如果將各個熱流道澆口的開啟和關(guān)閉時限做成不相同，也能達到同樣的效果。使開啟和關(guān)閉時限不同意味著各個熱流道澆口在不同時間開啟和關(guān)閉。
用這種方法達到的到各個澆口的距離彼此基本相等的狀態(tài)，對于減少所得成型制品的翹曲是非常有效的。
不管構(gòu)成大部分材料的樹脂是晶狀樹脂還是無定型樹脂，由于取向的增強纖維，用注射成型纖維增強樹脂方法獲得的制品在作為整體的成型制品中具有非均質(zhì)性。用注射成型法獲得的成型制品在它從模具(高溫)中取出狀態(tài)冷卻到室溫的同時收縮。該收縮取決于所用的增強纖維及其取向。在使用含有增強纖維的熱塑性樹脂情況下，如果纖維在成型制品中好象是取向一致的，該成型制品的翹曲就能明顯減輕。
在使用含有增強纖維的熱塑性樹脂情況下，如果從第一注口到各個澆口的樹脂通道距離彼此相等，就會產(chǎn)生所得成型制品能保持較小翹曲的效果。
在使用纖維增強樹脂的情況下，增強纖維從有關(guān)澆口起按輻射狀取向。在使用多個澆口情況下，增強纖維從各個澆口起按輻射狀取向。該輻射狀取向增強纖維的狀態(tài)決定在所得成型制品內(nèi)的翹曲。如果從各個澆口部分流入的樹脂數(shù)量彼此不相等，在相應(yīng)于各個澆口的成型制品各部分處的樹脂流入數(shù)量之間的平衡就會消失從而增加翹曲。
在使用多個澆口的情況下，如果到達各個澆口的距離彼此相等，樹脂流入相應(yīng)于各個澆口的成型制品各部分的數(shù)量變成基本上彼此相等。因此，能減輕所得成型制品的翹曲，此外，在注射成型期間產(chǎn)生的樹脂壓力分配變得均勻。
例如，如圖26所示，由于一些澆口部分14按直線距離相對地接近第一注口10，樹脂通道25被形成為多個繞行道以便確保到達各個澆口部分14的距離變成彼此基本相等。
在本發(fā)明FRP成型制品具有約為A4尺寸的矩形平坦表面的情況下，熱流道注口8能安排成在從第一注口10一側(cè)觀察時(當從第一注口10一側(cè)伸出時)垂直和水平對稱的，或者也能是垂直(沿著短邊方向)不對稱的或非輻射狀的。如果它們被安排成水平(沿著長邊方向)不對稱的，在成型期間樹脂流率之間的平衡受到不利影響，從而成型制品會明顯翹曲。
在一個側(cè)面上具有垂直壁的薄壁成型制品中，即使到達各個澆口的距離彼此基本相等，或者說即使到達各個澆口的距離從幾何圖形上彼此相等，成型制品也能產(chǎn)生明顯翹曲。其原因為，如果頂壁較薄，成型制品受垂直壁影響越大。換句話說，頂壁的剛性變成低于垂直壁的剛性，而且成型制品好像受增強纖維取向的影響。這個在熔接痕位置移動時也會發(fā)生的問題在下文參照一個實例進行描述。
在使用多個澆口成型的情況下，沿著各自不同的方向流入型腔的樹脂物質(zhì)在成型制品表面上相互撞擊，于是形成多條熔接痕。該熔接痕會變成成型制品的一種外觀缺陷，這取決于所采用的涂覆方法。
在本發(fā)明FRP成型制品的生產(chǎn)中，改變熱流道注口8的排列以便移動熔接痕的位置，或者用一個澆口來成型以便避免形成任何熔接痕。在這種情況下，由于可能產(chǎn)生成型制品明顯翹曲，進行澆口排列必需十分小心。在只用一個澆口成為不可能和移動熔接痕位置困難的情況下，或者在即使能移動熔接痕位置仍在該處出現(xiàn)涂覆問題的情況下，必需故意將澆口安排成距離不相等或者設(shè)置閥門開啟和關(guān)閉的時限確保到達各個澆口的距離故意不變?yōu)楸舜讼嗟取?br> 在A4尺寸筆記本型個人電腦用外殼的液晶顯示器(LCD)蓋情況下，如同圖32A、32B和32C所示，在圖31所示澆口設(shè)計中，如果在樹脂已經(jīng)從位于周邊部分的澆口32(在這些附圖中顯示為四個澆口)流入之后約0.1至2秒鐘開啟位于中間部分的澆口33(在這些附圖中顯示為兩個澆口)以便讓樹脂從澆口33流入中間部分，就能獲得基本上不翹曲的成型制品。
根據(jù)需要，開啟較晚的中間部分澆口33還能比位于周邊位置的澆口32較早關(guān)閉。選擇哪些澆口在延遲的時限開啟以及設(shè)置延遲開啟多少時間能不同地決定，這取決于成型制品的形狀、模具結(jié)構(gòu)以及熱流道總管的結(jié)構(gòu)。在A4尺寸筆記本型個人電腦用外殼的LCD蓋情況下，如果位于周邊部分的澆口較早開啟并且如果位于中間部分的澆口在一個預(yù)定時間之后開啟和關(guān)閉，就能獲得符合要求的成型制品。
如果澆口被故意安排成距離彼此不相等，或者如果閥門開啟和關(guān)閉時限被設(shè)置成確保到達各個澆口的距離不變成彼此相等，熔接痕的高度就能降低。降低熔接痕高度意味著熔接痕高度的實際下降，以致于不能觀察到熔接痕存在。
一個LCD蓋，例如A4尺寸筆記本型個人電腦外殼的LCD蓋，包含一個內(nèi)部LCD面板。因此它是一個多面體并且通常它的兩個面具有開口。在這種情況下，為了將LCD面板固定在外殼的側(cè)面上，在該側(cè)面上提供多個垂直壁。在側(cè)面上具有垂直壁的成型制品垂直壁從模具中取出后，由于材料收縮有向內(nèi)斜的傾向。將LCD面板安裝在具有向內(nèi)傾斜垂直壁的外殼上是非常困難的。
這個問題能用一種方法解決在矯正涂覆后成型制品形狀的步驟中矯正側(cè)面的向內(nèi)傾斜。該問題還可用下法解決根據(jù)預(yù)測的LCD蓋側(cè)面向內(nèi)傾斜量設(shè)計一個具有向外傾斜側(cè)面的模具。
這種方法被顯示在圖33A、33B和33C中。圖33A是成型制品20后表面的平面圖。圖33B是圖33A的A-A垂直剖視圖。圖33C是顯示一個成型制品20側(cè)部的放大垂直剖視圖。在這些附圖中，成型制品20具有一個外表面TS和兩個側(cè)面20SS。
在設(shè)計一個具有向外傾斜(以角度Sθ)側(cè)面20SS的模具的情況下，用于A4尺寸LCD蓋(側(cè)面高度5至20mm)的向外傾斜(EL)優(yōu)選為EL＝0.05至0.5mm(Sθ＝0.1至2.0°)。更加適宜的范圍為EL＝0.1至0.3mm(Sθ＝0.3至1.2°)在這種方法中，假定該側(cè)面的壁厚不變。
在生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品中，用于熱流道注射成型設(shè)備的模具2在結(jié)構(gòu)上與通常用于樹脂注射成型的模具不同，后者的結(jié)構(gòu)如圖6A所示。
通常用于樹脂注射成型的模具用加工一塊鋼材的方法制成，而且如圖6A所示，它由一個流道27、一個型腔6a、一個模芯7a等這樣一些零件組成。這些零件具有在內(nèi)部形成的冷卻水通道13b，它們呈一種用冷卻水來冷卻相應(yīng)零件的結(jié)構(gòu)形式。一個模具2a具有能在同一成型時間成型一個至多個成型制品20a的結(jié)構(gòu)。
為了生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品，在用于熱流道注射成型設(shè)備的模具2中，熱流道總管9、熱流道注口8以及第一注口10必需保持樹脂處于熔融狀態(tài)。因此，型腔6、模芯7以及注口襯套具有高溫部分和低溫部分。低溫部分具有如同在通常樹脂注射成型所用模具中形成的冷卻水通道13b，它作為一種冷卻模具2的結(jié)構(gòu)。另一方面，高溫部分具有用來加熱相應(yīng)零件的電細管加熱器13a(圖7)，它作為一種使樹脂始終保持熔融狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
作為冷卻部分的模具溫度是大約20至90℃，但作為高溫部分的熱流道總管9、熱流道注口8和第一注口10的溫度是大約200至350℃。
在相應(yīng)于成型制品表面的型腔6和模芯7表面上的冷卻部分模具溫度是大約20至90℃。較適合的范圍是大約30至85℃，而更加適宜的范圍是大約30至80℃。
必需防止高溫部分的熱傳送到低溫部分，也就是說，在這些部分之間必需熱絕緣。對于熱流道總管9來說，如圖7所示，在一個低溫部分和一個高溫部分之間的空隙內(nèi)形成一個空氣熱絕緣層17。
對于熱流道注口8部分和第一注口10來說，則采用一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與通常用于樹脂注射成型的模具相比具有更多的冷卻水通道或者具有較大的通道直徑。
為了保持與成型制品表面相應(yīng)的型腔6和心板7表面的溫度為20至90℃，分別在所述表面上或者最好也在澆口襯套22中提供一個冷卻流體循環(huán)裝置，或者每當實施成型時總是有冷卻劑與所述表面接觸。作為又一種其他方法，在這些表面內(nèi)部可分別提供一種中空熱絕緣結(jié)構(gòu)，然而，最好能使用這樣一種方法，在其中，在接近與成型制品表面對應(yīng)的型腔6和模芯7表面的澆口部分14周圍提供一塊用熱絕緣材料制成的熱絕緣板16。
作為熱絕緣板16的材料，可使用一種具有大熱容量即小熱傳導(dǎo)率的材料。具有小熱傳導(dǎo)率的熱絕緣板16用適宜材料包括陶瓷、銻、銥、碳鋼、Ni-Cr合金、硅鋼、不銹鋼、鎳鉻耐熱合金、鉍和鈦?？紤]到作為模具鋼的強度和剛性，它們中碳鋼、鎳鉻合金、不銹鋼和鈦較為適宜。而碳鋼、不銹鋼和鈦更加合適?？筛鶕?jù)需要使用這些材料中的任何的一種，或者聯(lián)合使用多種材料。還能將這些金屬的任何一種與所用模具材料結(jié)合。
熱絕緣板16的形狀沒有特殊限制。一塊具有多角形或圓形側(cè)面形狀的板是適宜的，而且考慮到易加工性，一塊圓板更加合適。熱絕緣板16能如圖8所示為每個澆口安裝，或者如圖7所示為模具整個表面安裝。
熱絕緣板16的尺寸能有多種決定，這取決于模具2的尺寸和熱流道注口8的尺寸。例如，在為每個澆口安裝的情況下，熱絕緣板的截面積優(yōu)選為4至8,000mm2。較適宜的范圍為1 5至5,100mm2，而更加適合的范圍為50至3,000mm2。
如果熱絕緣板太大，考慮到模具構(gòu)造，安裝該熱絕緣板就有困難，而如果它太小，就可能達不到預(yù)期的熱絕緣效果。
熱絕緣板16的厚度根據(jù)熔融樹脂的溫度和在成型制品上的熱效果來確定。在為每個澆口安裝熱絕緣板的情況下，厚度優(yōu)選為0.1至20mm。較適宜的范圍為1至15mm，而更加適合的范圍為1.5至10mm。
如果該厚度太大，銷15的長度必需再長一個相應(yīng)于熱絕緣板16厚度的長度，于是澆口14的直部長度變得較大，造成銷15和澆口14之間的磨損。如果該厚度太小，則可能達不到預(yù)期的熱絕緣效果，而且強度變得不夠。當熱絕緣板16的厚度不一致時，用平均值作為厚度。
熱絕緣板16能僅由一塊金屬板構(gòu)成，或者如圖9所示，它還可以是一塊由金屬板16a和另一種材料例如樹脂制成的板16b組成的疊層板。
澆口部分14可直接安排在成型制品表面上，但一種熱絕緣材料16能附加在每個澆口的末端部上。
在一塊熱絕緣板16由于模具構(gòu)造不能安排在每個澆口末端的情況下，如果澆口部分14直接安排在成型制品表面上，由于澆口末端部具有高溫，會引起成型制品因燒斑等而變?yōu)橛腥毕?。在這種情況下，還能在澆口部分14和成型制品表面之間形成一個一定的間隙。在這種情況下，成型制品具有澆口部分殘留物，但是如果它們用機加工法除去，就能獲得與澆口部分14直接安排在成型制品表面所得外觀同樣的外觀。
可根據(jù)需要確定在模具空隙表面和每個澆口之間的距離，但該距離優(yōu)選為0至50mm。較適宜的范圍是0至30mm，而更加適合的范圍是6至10mm。如果這個距離太長，澆口部分斷裂的可能性增加，而如果它斷裂，成型之后斷裂部分殘留在模具中，迫使停止下一次成型。此外，如果這個距離太長，由于這個部分是一個不包括在成型制品中的部分(要拋棄部分)，浪費增大，導(dǎo)致成型制品成本提高。
能用來構(gòu)成模具的材料包括用于機械結(jié)構(gòu)的碳鋼、鉻鉬鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高碳軸承鋼、鋁鉻鉬鋼等等。
下面描述澆口設(shè)計。為了獲得翹曲少外觀優(yōu)秀的成型制品，熱流道注口8的排列十分重要。
在一個以筆記本型個人電腦外殼為典型的辦公機械或裝置用外殼情況下，由于尺寸相對較大，保持樹脂呈可流動狀態(tài)較困難，因而最好在該成型制品表面上安排多個澆口。
如圖10所示，所有熱流道注口8能安排在成型制品18的表面上，而且如圖11所示，一些熱流道注口8能安排在成型制品18表面上，在此同時其他熱流道注口8安排在成型制品18表面外側(cè)的多個位置上。在如圖12所示的一個具有大切除部分的多角形成型制品情況下，所有熱流道注口8能安排在成型制品18表面外側(cè)的多個位置上。
下面描述模具結(jié)構(gòu)。一個普通的樹脂注射成型模具由正面澆口方式或反向澆口方式制成，在正面澆口方式中澆口主要安排在成型制品(成型制品表面)的裝飾面上，而在反向澆口方式中澆口不安排在成型制品的裝飾面上。
用來生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品的方法或者采用正面澆口方式或者采用反向澆口方式。兩種方式可根據(jù)需要隨成型制品所需外觀和成型制品形狀來選定。
例如，在生產(chǎn)一種像用來接納筆記本型個人電腦LCD面板用外殼那樣的裝飾面外觀標準嚴格的成型制品情況下，使用一種不允許在成型制品裝飾面上出現(xiàn)澆口形狀的模具。也就是說，在這種情況下，使用由澆口不對著成型制品裝飾面的反向澆口方式制成的模具。
對于一個用來接納例如筆記本型個人電腦用硬磁盤驅(qū)動器(HDD)的外殼來說，或者對于生產(chǎn)一種用作汽車或辦公機械等內(nèi)部零件的不需涂覆的成型制品來說，由于成型制品外觀標準不像所述LCD面板用外殼的外觀標準那樣嚴格，可采用澆口對著成型制品表面的正面澆口方式。
如上所述，由于本發(fā)明FRP成型制品用熱流道注射成型法生產(chǎn)，從預(yù)定為產(chǎn)品的部分除去和拋棄的注口流道19(圖11和12)的量減少。此外，能縮短成型周期。
在冷流道注射成型中，必需充分地冷卻預(yù)定為成型制品的部分以及在模具中要被拋棄的注口流道部分兩者。如果注口流道部分未充分冷卻，在模具開啟時會發(fā)生相對較薄的注口流道殘留在模具中的現(xiàn)象(注口堵塞現(xiàn)象)，因此情況可能是，連續(xù)的成型無法進行。這種現(xiàn)象顯著地發(fā)生在使用長纖維增強樹脂材料的成型中，該材料與不含增強纖維的普通工程塑料相比成型收縮較小。因此，模具必需設(shè)計成適合于使用長纖維增強樹脂材料的成型。
由于用熱流道注射成型法生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品，在傳統(tǒng)冷流道注射成型中存在的注口流道不會再出現(xiàn)在模具中，因此不會發(fā)生注口堵塞現(xiàn)象。
在本發(fā)明FRP成型制品內(nèi)的平均纖維長度是一種權(quán)重平均纖維長度。量測方法如下(i)從一個成型制品上切出一個10mm長×10mm寬(厚度不限)尺寸的試驗塊。
(ii)將試驗塊浸入一種溶劑中達24小時以便溶解樹脂組分。適當?shù)剡x擇一種能溶解該成型制品基礎(chǔ)樹脂的溶劑作為該溶劑。例如，如果樹脂是尼龍，能選擇蟻酸。如果樹脂是聚碳酸酯，能選擇二氯甲烷或正氯酚。在試驗塊的樹脂部分溶解之后，留下包含增強纖維的無機物質(zhì)。
(iii)用顯微鏡以10至100倍放大倍率觀察該增強纖維，并從視野范圍內(nèi)的增強纖維中任選400根纖維用來量測它們的長度。
(iv)以每根纖維的長度作為Li，從下列公式得到權(quán)重平均纖維長度Lw。
公式L＝(óLi2/óLi)本發(fā)明FRP成型制品能用成型一種樹脂的方法進行生產(chǎn)，該樹脂含有一種具有0.1至7mm平均纖維長度的長纖維。因此，為了確保成型制品的尺寸精度符合要求，需要所用模具以及與它結(jié)合并與樹脂流接觸的零件是堅固和允許穩(wěn)定地生產(chǎn)成型制品的。
考慮到耐磨性，閥門銷15和導(dǎo)向件36(圖37)的表面硬度優(yōu)選為HRC45至68。更加適宜的范圍為FRC58至68。如果增強纖維是碳纖維，HRC60至68的范圍最佳。
考慮到耐磨性，澆口襯套22(圖37)的表面硬度優(yōu)選為HRC45至68。適宜的范圍為HRC55至68。
下面更加詳細地描述本發(fā)明FRP成型制品的生產(chǎn)方法。
用來生產(chǎn)本發(fā)明FRP成型制品的方法包括(a)第一步驟一種樹脂粒料具有混合在一種用作母體樹脂的熱塑性樹脂中的0.1至7mm平均纖維長度的樹脂增強纖維，將該樹脂料粒在一個注射成型機的樹脂熔化圓筒內(nèi)以220至350℃加熱和熔化，以便制備一種具有分散存在于其中的纖維的熔融樹脂，以及(b)第二步驟將第一步驟中獲得的熔融樹脂經(jīng)過該注射成型機的一個第一注口并進一步通過一臺熱流道注射成型設(shè)備的樹脂通道喂入熱流道注口；該熱流道注口的澆口開啟和閉合以便控制將熔融樹脂注射到用來成型一個制品的模具型腔的開始和結(jié)束；喂入型腔的熔融樹脂在模具中凝固；開啟模具；并取出成型制品。
根據(jù)需要，添加一個第三步驟修整已從模具取出的成型制品的與澆口部分相應(yīng)部分的表面。根據(jù)需要，添加一個第四步驟將金屬小片嵌入已從模具取出的成型制品或者從第三步驟獲得的成型制品。
根據(jù)需要，添加一個第五步驟在第二步驟、第三步驟或第四步驟之后處理(砂磨)成型制品表面以便使該表面平滑。
根據(jù)需要，添加一個第六步驟在第二步驟、第三步驟、第四步驟或第五步驟之后清洗成型制品表面，并且涂覆和干燥該表面。
根據(jù)需要，添加一個第七步驟在第二步驟、第三步驟、第四步驟、第五步驟或第六步驟之后矯正成型制品內(nèi)形成的翹曲。
根據(jù)需要，添加一個第八步驟在第二步驟、第三步驟、第四步驟、第五步驟、第六步驟或第七步驟之后拋光成型制品表面(包括表面涂覆)。
根據(jù)需要，添加一個第九步驟在第二步驟、第三步驟、第四步驟、第五步驟、第六步驟、第七步驟或第八步驟之后檢查外觀并包裝成型制品。
用于第一步驟的熱流道注射成型機的能力范圍從幾十噸至幾千噸。該成型裝置能力與要被生產(chǎn)的成型制品表面積成正比地增加。例如，在生產(chǎn)具有A4尺寸表面面積的成型制品情況下，最好使用一種具有350噸或更大能力的熱流道注射成型機。
安裝在該熱流道注射成型機的圓筒內(nèi)的加熱器設(shè)置的加熱溫度優(yōu)選是220至350℃?？紤]到長纖維增強樹脂的可搓捏性和注射成型必需的足夠流動性，更適合的范圍是240至330℃。在熱塑性樹脂主要由聚酰胺樹脂構(gòu)成的情況下，該溫度最好為240至320℃。
在第二步驟中，于第一步驟中熔融的長纖維增強熱塑性樹脂流入該熱流道注射成型設(shè)備的型腔。含增強纖維樹脂流入型腔的數(shù)量和時限用開啟和關(guān)閉在熱流道注口內(nèi)的多個閥門銷的方法控制。
為了保持樹脂始終熔融，熱流道總管和熱流道注口保持在高溫狀態(tài)。該溫度優(yōu)選設(shè)置為220至350℃?？紤]到長纖維增強樹脂的可搓捏性和注射成型必需的足夠流動性，更適合的范圍是240至330℃。在熱塑性樹脂主要由聚酰胺樹脂構(gòu)成的情況下，該溫度最好為240至320℃。
在第三步驟中，從模具中取出已凝固的成型制品，并且修整在相應(yīng)于澆口部分的多個部分處的表面。與多個澆口相應(yīng)的熱流道注射成型制品部分具有多個作為閥門銷痕跡的凹陷。判定該凹陷的形狀是否符合該成型制品的外觀標準，并根據(jù)結(jié)果決定該成型制品是否在第三步驟中進行處理。
在該第三步驟中，用一個具有旋轉(zhuǎn)小刀的機械工具來除去凹陷的形狀，或者用熱塑性樹脂、熱固性樹脂、橡膠或油灰等等來充滿該凹陷。
在第四步驟中，將金屬小片嵌入成型制品。通常，作為成型制品的外殼把各種功能零件容納在內(nèi)部。所以，必需讓該外殼具有螺紋連接機構(gòu)。由于該外殼由熱塑性樹脂制成，該連接機構(gòu)能用加熱到大約280至320℃的熱嵌入金屬小片安裝到一個突起中。
該連接機構(gòu)還能在不用第四步驟的情況下安裝。在模塑成型制品的同時形成一個具有多個孔的凸臺，所述孔小于螺釘直徑，而且在完成模塑之后，將多個自攻螺釘擰入這些孔以便對它們攻絲。
在第五步驟中，將成型制品表面處理(砂磨)成平滑狀。為了獲得良好的涂覆外觀，要在涂覆之前將該成型制品處理成平滑狀。例如，使用砂紙的濕或干處理法或者使用噴砂器的處理法均可采用。
在第六步驟中，成型制品表面被清洗，并按事前規(guī)定涂覆和干燥。為了給從長纖維增強熱塑性樹脂獲得的成型制品涂覆，能使用各種顏色和觸感的涂料。
在第七步驟中，矯正成型制品的翹曲。長纖維增強熱塑性樹脂能被做成各種形狀的成型制品，而且取決于成型制品的形狀，翹曲和扭轉(zhuǎn)的容許誤差狹小。對翹曲和扭轉(zhuǎn)公差狹小的成型制品進行翹曲和扭轉(zhuǎn)矯正。
該矯正通常用下法實施將成型制品固定在一個被設(shè)計獲得所需形狀的夾具中，在此狀態(tài)將成型制品加熱到規(guī)定的時間，然后冷卻。最好是加熱溫度高于玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)和低于成型制品主樹脂的熱變形溫度。該溫度優(yōu)選為40至200℃，而且更加適宜的范圍為50至180℃。在樹脂的主成分為聚酰胺的情況下，該溫度最好為70至140℃。
實例在實例1-15和對比實例1中曾經(jīng)使用下述條件。
在每個實例中生產(chǎn)的成型產(chǎn)品是圖13A和13B所示的筆記本型個人電腦用LCD面板外殼20。該面板外殼20具有310mm的長度(PL)，240mm的寬度(PW)和15mm的厚度(PT)。在沿著長度方向的兩個側(cè)面之一中形成兩個凹陷201和202，它們各自具有40mm的長度(PLa)和10mm的寬度(PWa)。
喂入生產(chǎn)成型制品20用熔融樹脂擠壓裝置3的顆粒材料由一種聚酰胺樹脂[由托萊(Toray)工業(yè)公司生產(chǎn)的“Amilan”CM1004]、針狀鈦酸鉀鹽填料[由奧蘇卡(Otsuka)化學(xué)有限公司生產(chǎn)的Tismo D]以及碳纖維[由托萊(Toray)工業(yè)公司生產(chǎn)的“Torayca”T70 0S-12K-60E]組成。該材料含有1％重量的針狀填料和20％重量的增強纖維。粒料的生產(chǎn)方法為熔化成型該材料成一種線狀成型制品然后切成7mm長度。包含在粒料內(nèi)的增強纖維長度大致為7mm。
JSW350-E2-SP被用作熔融樹脂擠壓裝置3。在圓筒內(nèi)的樹脂溫度沿著從噴嘴到料斗側(cè)的方向為260℃(噴嘴部分)、270℃(噴嘴部分)、280℃(計量部分)、280℃(壓縮部分)、270℃(喂料部分)和260℃(喂料部分)。
在熱流道總管9(圖2)內(nèi)的樹脂溫度是280℃，而熱流道注口8的設(shè)定溫度是270℃。熱流道注口8的每個澆口孔14a(圖37)的孔徑為1.5mm。澆口襯套22的材料為HPM31。
模具2的型腔6和模芯7的材料為NAK60，并且它們的表面被氮化。在型腔6和模芯7處的模具設(shè)定溫度為50℃。
測量在相應(yīng)實例和對比實例中獲得的每個成型制品20上的翹曲量。測量方法用圖14表示，就是，測量在成型制品20的短軸線SA方向(成型制品20的厚度方向)的直線(BL)沿著在成型制品20的中心長軸(LA)方向的直線的偏差，獲得值被用作翹曲值(WA)。
實例1作為熱流道注射成型設(shè)備，由塞奇(Seiki)公司生產(chǎn)的SVP注射成型設(shè)備為基礎(chǔ)，而熱流道注口8的長度為125mm，澆口孔14a的孔徑為1.5mm。
熱流道總管9呈矩形，它具有150mm高度、340mm長度和340mm寬度，并且內(nèi)部樹脂通道具有直徑8mm的圓形橫截面形狀。熱流道總管9和熱流道注口8的材料為SK3。在圖16中顯示出模具2的固定側(cè)板4、活動側(cè)板5、型腔6和模芯7的近似垂直剖面。
在型腔6的一個端面上，安裝著第一注口10，而且第一注口10與熱流道總管9連通。在熱流道總管9的末端提供多個熱流道注口8。熱流道注口8的末端通過澆口銷15朝模具中空部分21敞開。模具中空部分在型腔6和與其相對的模芯7之間形成。在模芯7中安裝多個頂出銷24。在型腔6中還提供從其側(cè)表面開始并朝向模具中空部分21的多個側(cè)芯23。熱流道注口8末端部的頂角(β)為80°。
在熱流道總管9內(nèi)的樹脂通道中間，最長樹脂通道(SL)與最短樹脂通道(SS)之比為SL/SS＝1.12。
圖17顯示在一個接近澆口部分14的熱流道注口8末端處的垂直剖面圖。在與模具2的模具中空部分21相對的澆口部分14表面上提供絕熱材料16。該絕熱材料16用不銹合金PSL[由日立(Hitachi)金屬有限公司生產(chǎn)]制成而且是一塊厚3mm、直徑30mm并在中心形成1.5mm直徑通孔的板。
在圖17中，熱流道注口8具有沿著軸線方向而且直徑(SD)為12mm的中空部分12。該中空部分12形成一個樹脂通道，澆口銷15插入中空部分12。中空部分12末端部處的頂角(α1)為65°。熱流道注口8外側(cè)表面末端部分處的頂角(α2)為80°。在該末端部提供注口襯套22，在注口襯套中心處提供的樹脂通道的一端通往中空部分12，而另一端通往澆口部分14。在熱流道注口8周圍形成一個內(nèi)含空氣的熱絕熱層17。
該模具2為正面澆口方式。在圖15中以頂視平面圖形式顯示出成型制品20用的六個熱流道注口181至186的排列情況。由于熱流道注口181、184、185和186的相應(yīng)澆口位于成型制品20表面的外側(cè)，此處存在要拋棄的注口流道19。這個模具2用來生產(chǎn)成型制品20。
實例2模具2為正面澆口方式。在圖18中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的十二個熱流道注口281至292的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。
實例3模具2為正面澆口方式。在圖19中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的十四個熱流道注口381至394的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。
實例4模具2為正面澆口方式。在圖20中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的十七個熱流道注口481至497的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。
實例5模具2為正面澆口方式。在圖21中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的十三個熱流道注口581至593的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。
實例6模具2為反向澆口方式。在圖22中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的十二個熱流道注口681至692的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。然而，熱流道注口的長度被設(shè)置為320mm。
實例7模具2為反向澆口方式。在圖23中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的十四個熱流道注口781至794的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。然而，熱流道注口的長度被設(shè)置為320mm。
實例8模具2為反向澆口方式。在圖24中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的十七個熱流道注口881至897的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。然而，熱流道注口的長度被設(shè)置為320mm。
實例9模具2為反向澆口方式。在圖25中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的六個熱流道注口981至986的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。然而，熱流道注口的長度被設(shè)置為320mm。如同在實例1中那樣，由于熱流道注口981、982、985和986的相應(yīng)澆口位于成型制品20表面的外側(cè)，存在要拋棄的注口流道19。
圖26顯示在這種成型中使用的多個樹脂通道25，它們從第一注口10通往熱流道總管9內(nèi)的相應(yīng)熱流道注口981至986。
實例10模具2為反向澆口方式。在圖27中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的十三個熱流道注口1081至1093的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。然而，熱流道注口的長度被設(shè)置為220mm。
實例11模具2為反向澆口方式。在圖34中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的五個熱流道注口1181至1185的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。然而，熱流道注口的長度被設(shè)置為320mm。
實例12模具2為反向澆口方式。在圖31中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的六個熱流道注口1281至1286的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。然而，熱流道注口的長度被設(shè)置為320mm。
實例13模具2為反向澆口方式。在圖35中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的五個熱流道注口1381至1385的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。然而，熱流道注口的長度被設(shè)置為125mm。
實例14模具2為反向澆口方式。在圖36中以頂視平面圖方式顯示出成型制品20用的六個熱流道注口1481至1486的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2和制造成型制品20。然而，熱流道注口的長度被設(shè)置為125mm。
對比實例1圖28和29顯示通常使用的傳統(tǒng)冷流道注射成型機的模具部分。
在圖29中，模具2a包括型腔6a和與其相對的心板7a，而且在心板7a中提供側(cè)芯23和頂出銷24。在型腔6a中提供多個襯套30a，在其中分別形成注口26。各個注口26通往在型腔6a外側(cè)提供的一個流道27的樹脂通道。該樹脂通道連通到在襯套30b內(nèi)提供的第一注口28，所述襯套30b在一塊固定側(cè)板4a內(nèi)提供。第一注口28又連通到一個樹脂熔化擠壓裝置(未畫出)。襯套30a的長度(TA)為220mm，流道27的厚度(TB)為7mm，而襯套30b的長度(TC)為50mm。注口26末端部的頂角(θ)為12°。
模具2a為反向澆口方式。在圖28中以頂視平面圖方式顯示出成型制品21用的八個熱流道注口261至268的排列情況。以與實例1中描述的相同方法來使用模具2a和制造成型制品21。在這種類型方法中，于每次成型之后拋棄掉在注口261至268、流道27和第一注口28內(nèi)的樹脂。
表1顯示在實例1至14和對比實例1中生產(chǎn)的成型制品的翹曲量(mm)，以及成型用材料的數(shù)量(g)。
表1

從表1清楚地看出，由于在實例1至14中的每種成型方法均為使用熱流道注口的熱流道注射成型法，生產(chǎn)成型制品所用材料數(shù)量(重量)與在對比實例1中所示使用冷流道注口的傳統(tǒng)成型法所用材料數(shù)量比較明顯減少。
在實例1和9中，四個澆口(熱流道注口)被安排在成型制品外側(cè)，樹脂的流動相對失衡。所以，所得成型制品的翹曲相對較大。反之，在其他實例中，由于所有澆口(熱流道注口)布置在成型制品凸出面內(nèi)，所得成型制品的翹曲進一步減小。在其中，在實例5和10中，由于所有澆口(熱流道注口)布置在成型制品凸出面內(nèi)而且垂直和水平對稱，所得成型制品的翹曲又一進一步減小。
在對比實例1中，在成型完成后拋棄的注口重量大到300g。在實例1和9中，被拋棄注口重量僅為50g。而在各個實例和對比實例1中，每個成型制品的重量均為150g。
在對比實例1中，由于各個注口的澆口因?qū)倮淞鞯雷⑸涑尚头ǘ皇芸刂疲诔尚推陂g樹脂的流動似乎失衡，于是所得成型制品的翹曲十分顯著。
工業(yè)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明FRP成型制品及其生產(chǎn)方法，作為生產(chǎn)成本上升的一個因素的注口流道數(shù)量能顯著減小，并能得到具有優(yōu)良外觀的產(chǎn)品。此外，所得產(chǎn)品在預(yù)定表面上的翹曲較小。
權(quán)利要求
1.一種纖維增強塑料成型制品，它包括一熱塑性樹脂和分散在所述熱塑性樹脂內(nèi)的平均纖維長度為0.1至7mm的樹脂增強纖維并由熱流道注射成型制造。
2.如權(quán)利要求1所述的纖維增強塑料成型制品，其特征在于，所述纖維是從一由碳纖維、玻璃纖維和聚芳基酰胺纖維組成的組中選擇的至少一種纖維。
3.如權(quán)利要求2所述的纖維增強塑料成型制品，其特征在于，在所述熱流道注射成型中使用的一熱流道注口的長度為10至600mm。
4.如權(quán)利要求3所述的纖維增強塑料成型制品，其特征在于，在成型制品表面上存在由一澆口銷末端形成的凹陷，所述澆口銷用來開啟和關(guān)閉設(shè)置在所述熱流道注口末端處的澆口。
5.如權(quán)利要求4所述的纖維增強塑料成型制品，其特征在于，所述凹陷具有0.1至10mm的直徑和2mm或更少的深度。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的纖維增強塑料成型制品，其特征在于，所述熱流道注射成型具有多個熱流道注口，所述熱流道注口在其末端各自具有能開啟和關(guān)閉的澆口，并且每個所述開啟和關(guān)閉澆口被相互獨立地控制。
7.如權(quán)利要求6所述的纖維增強塑料成型制品，其特征在于，所述熱流道注口包括多個熱流道注口，而且經(jīng)過一注射成型機的一第一注口并通往所述多個熱流道注口的所述樹脂通過各自的樹脂通道并基本上在同一時限從在相應(yīng)熱流道注口末端處設(shè)置的各自澆口被注射。
8.如權(quán)利要求7所述的纖維增強塑料成型制品，其特征在于，所述各自樹脂通道的幾何長度彼此相等。
9.如權(quán)利要求7所述的纖維增強塑料成型制品，其特征在于，所述各個澆口的開啟和閉合時限具有時間差。
10.如權(quán)利要求1至5和7至9中任一項所述的纖維增強塑料成型制品，其特征在于，所述成型制品是一設(shè)備本體。
11.如權(quán)利要求6所述的成型制品，其特征在于，所述成型制品是一設(shè)備本體。
12.一種用來生產(chǎn)纖維增強塑料成型制品的方法，它包括(a)第一步驟，其中一種樹脂粒料具有混合在一用作母體樹脂的熱塑性樹脂中的0.1至7mm平均纖維長度的樹脂增強纖維，將該樹脂粒料在一注射成型機的樹脂熔化圓筒內(nèi)在220至350℃條件下加熱和熔化，以便制備一具有分散在其中的所述纖維的熔融樹脂，以及(b)第二步驟，其中將第一步驟中獲得的熔融樹脂經(jīng)過所述注射成型機的一第一注口并進一步經(jīng)過一熱流道注射成型設(shè)備的樹脂通道喂入熱流道注口；開啟和閉合所述熱流道注口的澆口以便控制將熔融樹脂注射到用來成型一個制品的模具型腔的開始和結(jié)束；喂入型腔的所述熔融樹脂在所述模具中凝固；開啟所述模具；并取出成型制品。
13.如權(quán)利要求12所述的纖維增強塑料成型制品生產(chǎn)方法，其特征在于，所述熱流道注口的長度為10至600mm。
14.如權(quán)利要求13所述的纖維增強塑料成型制品生產(chǎn)方法，其特征在于，所述澆口用一進入和離開所述澆口的澆口銷來開啟和關(guān)閉，并由所述澆口銷的末端在所述成型制品的表面上形成一個凹陷。
15.如權(quán)利要求14所述的纖維增強塑料成型制品生產(chǎn)方法，其特征在于，所述凹陷具有0.1至10mm的直徑和2mm或更小的深度。
16.如權(quán)利要求12至15任一項所述的纖維增強塑料成型制品生產(chǎn)方法，其特征在于，所述熱流道注口包含多個熱流道注口，而且在所述多個熱流道注口的末端處設(shè)置的相應(yīng)澆口能各自獨立地進行控制。
17.如權(quán)利要求16所述的纖維增強塑料成型制品生產(chǎn)方法，其特征在于，所述熱流道注口包括多個熱流道注口，而且經(jīng)過一個注射成型機的一第一注口并通往所述多個熱流道注口的所述樹脂通過各自的樹脂通道并基本上在同一時限從相應(yīng)熱流道注口末端處設(shè)置的各個澆口被注射。
18.如權(quán)利要求17所述的纖維增強塑料成型制品生產(chǎn)方法，其特征在于，所述各個樹脂通道的幾何長度彼此相等。
19.如權(quán)利要求17所述的纖維增強塑料成型制品生產(chǎn)方法，其特征在于，所述各個澆口的開啟和閉合時限具有時間差。
全文摘要
一種通過熱流道注射成型法對具有熱塑性樹脂和分散在該熱塑性樹脂內(nèi)并且平均長度為0.1－7mm的增強纖維的混合物模塑進行成型的纖維增強塑料成型制品；以及一種相關(guān)的熱流道注射成型方法。該成型制品最好用于電子終端設(shè)備、蜂窩電話等等的外殼。
文檔編號B29C45/28GK1426347SQ01808492
公開日2003年6月25日 申請日期2001年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月24日
發(fā)明者長山和樹, 橳島英樹, 石川修司, 谷杉英昭 申請人:東麗株式會社