專利名稱：有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品的制造方法。
背景技術(shù)：
由包含聚烯烴樹脂和纖維的纖維增強聚烯烴樹脂制得的模塑制品由于其優(yōu)異的剛性，已經(jīng)被應(yīng)用于各種領(lǐng)域。最近，不僅以常規(guī)玻璃纖維為代表的無機纖維的使用，而且有機纖維的使用也被推進。在使用包含聚烯烴樹脂和有機纖維的纖維增強聚烯烴樹脂制造模塑制品時，隨著所使用的有機纖維變得越長，所得的模塑制品的機械強度也越增大，但是，在模塑所述纖維增強的聚烯烴樹脂的過程中，有機纖維會變得容易纏結(jié)而形成球形纖維團。纖維團的產(chǎn)生可能引起所得模塑制品強度的變化或者引起所得模塑制品外觀的劣化。作為阻止纖維團產(chǎn)生的方法，JP 2007-245348A公開了一種方法，該方法包括拉伸樹脂組合物，所述樹脂組合物包含樹脂、有機纖維和任選的增強被拉伸纖維的能力的材料。盡管JP 2007-245348A公開的方法中，在使用約Imm長的較短纖維時，通過拉伸纖維可以有效阻止纖維團的產(chǎn)生，但在使用長纖維時，該方法無法取得足夠效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供用于制造有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品的方法，通過該方法，甚至在使用由較長有機纖維和聚烯烴樹脂構(gòu)成的有機纖維增強聚烯烴樹脂來制造模塑制品時，也可以阻止纖維團的產(chǎn)生，所以可以得到具有良好外觀的模塑制品。本發(fā)明涉及<1>用于制造有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品的方法，所述有機纖維增強聚烯烴樹脂包含聚烯烴樹脂和具有4mm或更長重均長度的有機纖維，該方法包含以下步驟 ⑴至⑷(1)制備步驟，制備有機纖維增強聚烯烴樹脂，所述有機纖維增強聚烯烴樹脂包含聚烯烴樹脂和具有4mm或更長重均長度的有機纖維，(2)熔融步驟，熔融所述有機纖維增強聚烯烴樹脂以獲得熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂，(3)填充步驟，將所述熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂填充至模具型腔，該模具型腔通過一對彼此能夠相對接近或遠(yuǎn)離的模具形成，且這一對模具在它們之間界定出可變的模穴間隙，和(4)移出步驟，將填充的熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂冷卻以形成有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品，并且將所述有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品從模具型腔中移出，其中所述填充步驟中滿足下式(I)
0. 20 ≤ C/L ≤ 1. O(I)其中C代表在所述填充步驟中所取的所述模穴間隙(mm)的最大值，并且L代表由所述制備步驟得到的有機纖維增強聚烯烴樹脂中的重均長度(mm)。所述“有機纖維增強聚烯烴樹脂”意指包含有機纖維和聚烯烴樹脂的有機纖維增強聚烯烴樹脂組合物。本發(fā)明成功地提供了用于制造有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品的方法，通過該方法，甚至在使用包含較長有機纖維和聚烯烴樹脂的有機纖維增強聚烯烴樹脂制備模塑制品時，阻止纖維團的產(chǎn)生也是可能的，這樣就可以得到具有良好外觀的模塑制品。


在附圖中，圖1為本發(fā)明方法中使用的模具沿與該模具的塑模表面垂直的方向所取的橫截面圖。圖2為沿與模具的塑模表面垂直的方向所取的橫截面圖，該圖表示了本發(fā)明制造方法的一個步驟。圖3為沿與模具的塑模表面垂直的方向所取的橫截面圖，該圖表示了本發(fā)明制造方法的另一個步驟。圖4為沿與模具的塑模表面垂直的方向所取的橫截面圖，該圖表示了本發(fā)明制造方法的又另一個步驟。附圖中的符號具有如下含義1 可移動的模具；2 固定的模具；3 型腔；4 澆口部分；5 熔融樹脂供給導(dǎo)管； 6:閥銷；7:熔融樹脂；M 模具。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施方式。相同的部分將以相同的符號標(biāo)記，并且省略重復(fù)說明。如附圖所示，X軸和Y軸在與模具的塑模表面垂直的水平面上相互成90度，根據(jù)需要，將參照X軸和Y軸進行說明。[模具]本發(fā)明中所使用的一對模具可以彼此相對接近或遠(yuǎn)離。兩個模具均可為可移動的。圖1至4中所示的模具M為一對用于注射成型的模具，其包含固定的模具2和可移動的模具1。參照以下數(shù)字對本發(fā)明所使用的模具進行說明?？梢苿拥哪＞?和固定的模具2被配置為在X軸方向上彼此相對。從可移動的模具1與固定的模具2相互不接觸的狀態(tài)，通過向固定的模具2移動可移動的模具1，從而使可移動的模具1與固定的模具2接觸，通過上述模具而形成模具型腔3。可移動的模具1通過未表示的模具開/關(guān)裝置的作用，而在X軸方向上進行往復(fù)運動。通過可移動的模具1 向固定的模具2的移動，模具型腔3從圖2所示的固定的模具2與可移動的模具1開始彼此接觸的狀態(tài)起被收縮。模穴間隙為固定的模具2的塑模表面與面對該模具2的塑模表面的可移動的模具1的塑模表面之間的距離。模穴間隙可通過移動所述可移動的模具來進行改變。在圖1中，固定的模具2和可移動的模具1被夾緊。當(dāng)所述模具被夾緊時，通過固定的模具2和可移動的模具1所形成的模具型腔3的形狀與所期望的模塑制品的形狀對應(yīng)。固定的模具2設(shè)置有澆口部分4，以向模具型腔3供給熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂(之后稱為“熔融樹脂”)，并且澆口部分4與熔融樹脂供給導(dǎo)管5相連。熔融樹脂供給導(dǎo)管5的尖端部分設(shè)置有開/關(guān)裝置，比如閥銷6，其能夠關(guān)閉所述導(dǎo)管。所述閥銷6 可以在X軸方向進行往復(fù)運動。當(dāng)供給熔融樹脂7時，所述閥銷6后退，以使熔融樹脂7流動的通道可以開放，并且，在熔融樹脂7供給完成后，所述閥銷6向前移動，以使熔融樹脂7 的通道可以關(guān)閉。所述閥銷6通過比如油壓、氣壓或電驅(qū)動器的驅(qū)動源(未顯示)來驅(qū)動。 當(dāng)使用具有兩個或更多澆口部分4且每個澆口部分4均具有閥銷6的模具時，通過控制每個閥銷的運動，可以自由控制經(jīng)由每個澆口部分4向模具型腔3供給熔融樹脂的時間。澆口部分4的出口面積優(yōu)選為7mm2至50mm2。如果該面積在上述范圍內(nèi)，則可以在熔融樹脂被供給至模塑型腔時防止該熔融樹脂中所含的有機纖維被切割，并且可在從模具中取出模塑制品之后容易地將澆口部分從模塑制品的產(chǎn)品部分切掉。澆口部分4的位置和個數(shù)可以根據(jù)所要制造的模塑制品的形狀和尺寸而適當(dāng)?shù)貨Q定。盡管在本實施例中，模具被配置為使其可在X軸方向移動，但模具也可以被配置為使其可在Y軸方向移動。[模塑制品的制造方法]對使用該模具來制造有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品的方法進行說明。本發(fā)明的方法為用于制造有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品的方法，所述有機纖維增強聚烯烴樹脂包含聚烯烴樹脂和具有4mm或更長重均長度的有機纖維，其中所述方法包含以下步驟⑴至⑷(1)制備步驟，制備有機纖維增強聚烯烴樹脂，所述有機纖維增強聚烯烴樹脂包含聚烯烴樹脂和具有4mm或更長重均長度的有機纖維，(2)熔融步驟，熔融所述有機纖維增強聚烯烴樹脂以獲得熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂，(3)填充步驟，將所述熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂填充至模具型腔，該模具型腔通過一對彼此能夠相對接近或遠(yuǎn)離的模具形成，且這一對模具在它們之間界定出可變的模穴間隙，(4)移出步驟，將填充的熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂冷卻以形成有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品，并且將所述有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品從模具型腔中移出，其中所述填充步驟中滿足下式(I)0. 20 彡 C/L 彡 1. O(I)其中C代表在所述填充步驟中所取的所述模穴間隙(mm)的最大值，并且L代表由所述制備步驟得到的有機纖維增強聚烯烴樹脂中的重均長度(mm)。制備步驟為下述步驟，即，制備有機纖維增強聚烯烴樹脂，所述有機纖維增強聚烯烴樹脂包含聚烯烴樹脂和具有4mm或更長重均長度的有機纖維。制備步驟將在以下進行說明。對熔融步驟進行說明。熔融步驟為熔融所述有機纖維增強聚烯烴樹脂以獲得熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂的步驟。在熔融步驟中使用了安裝有螺桿的熔融設(shè)備。所述的熔融設(shè)備中的螺桿優(yōu)選為具有小壓縮比的深溝槽螺桿以阻止熔融步驟中有機纖維的破損。為了阻止熔融步驟中有機纖維的破損，優(yōu)選將螺桿旋轉(zhuǎn)速度或背壓調(diào)低或?qū)⒂袡C纖維增強聚烯烴樹脂熔融的溫度調(diào)低。這里，“熔融”與“塑化”為同義詞，并且意指通過加熱和機械操作來軟化有機纖維增強聚烯烴樹脂至樹脂可以被模塑的狀態(tài)。具體地，有機纖維增強聚烯烴樹脂熔融的溫度優(yōu)選為不低于有機纖維增強聚烯烴樹脂中的聚烯烴樹脂的熔點，并且不高于(Tm-30)°C，其中，Tm(°C)表示所述有機纖維的熔點。其更優(yōu)選為170°C至220°C，并且尤其優(yōu)選為180°C至200°C。通過使有機纖維增強聚烯烴樹脂在熔融步驟中具有不高于如上所述的(Tm-30) °C的溫度，則在熔融設(shè)備中塑化有機纖維增強聚烯烴樹脂時，或在將熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂進料至模具型腔中時， 可以防止有機纖維被切割。因此，可以獲得有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品，所述有機纖維增強聚烯烴樹脂包含聚烯烴樹脂和具有4mm或更長重均長度的有機纖維。該模塑制品在強度方面優(yōu)異。接著，對填充步驟進行說明。填充步驟為將熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂填充至模具型腔中的步驟，該模具型腔由一對彼此能夠相對接近或遠(yuǎn)離的模具形成，且這一對模具在它們之間界定出可變的模穴間隙。當(dāng)熔融樹脂被供給至模具型腔時，所施加的模塑溫度優(yōu)選為10°C至100°C，更優(yōu)選為30°C至80°C，并且尤其優(yōu)選為50°C至70°C。填充步驟通過兩個實施方式來代表。一個實施方式中的填充步驟稱為填充步驟(A)。填充步驟(A)為下述步驟在所述模穴間隙為C時開始將熔融樹脂進料到模具型腔，并且在將熔融樹脂進料的同時或之后夾緊模具。這里，C代表所述填充步驟中模穴間隙的最大值，并且滿足式(I)，式(I)稍后說明?？梢栽谶M料熔融樹脂的同時通過向固定的模具移動可移動的模具來夾緊模具，或者可選地，也可以在完成熔融樹脂進料之后通過向固定的模具移動可移動的模具來夾緊模具。 圖2表示已經(jīng)開始將熔融樹脂7進料到模具型腔3的狀態(tài)，此時模穴間隙為C。另一個實施方式中的填充步驟被稱為填充步驟(B)。填充步驟(B)為下述步驟 在所述模穴間隙小于C時開始將熔融樹脂進料到模具型腔，在將熔融樹脂進料的同時使模具彼此相對遠(yuǎn)離移動直到模穴間隙變?yōu)镃，且在將熔融樹脂進料的同時或之后夾緊模具?？梢栽谶M料熔融樹脂的同時通過向固定的模具移動可移動的模具來夾緊模具，或者可選地， 也可以在完成熔融樹脂進料之后通過向固定的模具移動可移動的模具來夾緊模具。圖4表示在模穴間隙小于C時已經(jīng)開始將熔融樹脂7進料到模具型腔3中的狀態(tài)。在填充步驟⑶中，當(dāng)開始進料上述的熔融樹脂7時，對于模穴間隙并沒有特別限制，并且優(yōu)選比在向型腔進料熔融樹脂之前夾緊模具時所采用的模穴間隙大，優(yōu)選為Imm 或更大。當(dāng)模穴間隙為Imm或更大，由于施加至熔融樹脂上的剪切力不會變得很大，故纖維團幾乎不產(chǎn)生。開始進料熔融樹脂時所采用的模穴間隙應(yīng)調(diào)整為小于該模穴間隙的最大值 (mm)C。
通過在模穴間隙小于上述C時開始進料熔融樹脂，則可以獲得在澆口附近的外觀更好的模塑制品。在填充步驟(B)中，在開始進料熔融樹脂后，在進料熔融樹脂的同時模穴間隙被擴展至C(圖2、。擴展模穴間隙的方法的例子包含通過使用注射成型機的模具夾緊裝置機械地移動可移動的模具以使該可移動的模具可遠(yuǎn)離固定的模具，并由此擴展模穴間隙的方法；和在將模塑夾緊裝置的夾緊力設(shè)定為低的同時通過利用熔融樹脂的進料壓力來擴展模穴間隙、以使可移動的模具可因為熔融樹脂的進料壓力而遠(yuǎn)離固定的模具的方法。通過機械地移動可移動的模具來擴展模穴間隙時，可移動的模具的速度優(yōu)選為 0.5mm/s至20mm/s。如果其在該范圍內(nèi)，則模塑周期不會變得很長。此外，因為進料至型腔中的熔融樹脂會隨著模穴間隙的擴展而擴展，故所得模塑制品的表面幾乎不產(chǎn)生外觀上的缺陷，比如不均勻的光澤。在擴展過程中，擴展模穴間隙的速度可增加或降低。盡管停止擴展模穴間隙的時機可以在欲進料的熔融樹脂的全部量已被進料之后， 或在欲進料的熔融樹脂的進料過程中，但優(yōu)選在進料熔融樹脂的同時擴展模穴間隙直到模穴間隙變?yōu)镃，然后在進一步進料熔融樹脂的同時或在完成進料之后夾緊模具。要求填充步驟㈧和填充步驟⑶中均滿足式(I)0. 20 彡 C/L 彡 1. O(I)其中C代表在所述填充步驟中所取的所述模穴間隙(mm)的最大值，并且L代表由所述制備步驟得到的有機纖維增強聚烯烴樹脂中的重均長度(mm)。如果C/L小于0. 20，則熔融樹脂在型腔中流動時，施加于熔融樹脂上的剪切力會變得過大，使得纖維團更常產(chǎn)生。當(dāng)C/L超過1. 0，則纖維團可能消失，但是在模塑制品表面會出現(xiàn)進料熔融樹脂的標(biāo)記，使得可獲得具有不良外觀的模塑制品。C/L 優(yōu)選為 0. 30 至 0. 70。C 優(yōu)選為 2mm 至 30mm。圖3表示已通過向固定的模具2移動可移動的模具1而夾緊模具的狀態(tài)。型腔已經(jīng)被熔融樹脂充滿。在填充步驟(A)和填充步驟(B)中，在完成熔融樹脂的進料后夾緊模具時，優(yōu)選在完成進料后立即夾緊模具。模具夾緊產(chǎn)生的壓縮限值(c)取決于進料至型腔中的熔融樹脂的體積，完成熔融樹脂進料時的模穴間隙、以及完成模具夾緊時的模穴間隙。壓縮限值(C) 優(yōu)選為0.5mm或更大，更優(yōu)選為1.0mm或更大。當(dāng)夾緊模具時，向固定的模具移動的可移動的模具的速度優(yōu)選為lmm/s至30mm/s。如果所述速度的值在上述范圍內(nèi)，則可在熔融樹脂冷卻之前將熔融樹脂填充至模具型腔中，因而，施加于熔融樹脂的剪切力不會變大。因此， 幾乎不形成纖維團。在填充步驟(A)和填充步驟(B)，當(dāng)完成夾緊模具時，通過一對模具形成的模具型腔具有與所要生產(chǎn)的模塑制品的形狀對應(yīng)的形狀。接著說明移出步驟。移出步驟為將填充的熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂冷卻以形成有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品，并且將所述有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品從模具型腔中移出的步驟。在將填充到型腔的熔融樹脂的冷卻完成后，將可移動的模具1從固定的模具2移開，并將有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品移出。通過本發(fā)明的方法獲得的模塑制品由聚烯烴樹脂和具有4mm或更長重均長度的有機纖維構(gòu)成。包含具有4mm或更長重均長度的有機纖維的模塑制品比包含具有小于4mm 重均長度的有機纖維的模塑制品在剛性、耐熱性、沖擊強度和減震性能方面更優(yōu)異。本發(fā)明的方法適用于制造具有3mm或更小厚度的模塑制品。如果具有3mm或更小厚度的模塑制品通過常規(guī)方法來制造，則在將熔融樹脂填充于型腔時，高的剪切力會負(fù)荷于熔融樹脂上，將導(dǎo)致形成纖維團。當(dāng)所要制造的模塑制品的厚度不均勻時，本發(fā)明中提及的厚度指的是模塑制品的平均厚度。在制造具有3mm或更小厚度的模塑制品時，在填充步驟中進行模具夾緊，以使要獲得的模塑制品可變?yōu)?mm或更小厚度。[有機纖維增強的聚烯烴樹脂]本發(fā)明使用的“有機纖維增強聚烯烴樹脂”意指包含具有4mm或更長重均長度的有機纖維和聚烯烴樹脂的有機纖維增強聚烯烴樹脂組合物。首先，對制備步驟中要制備的有機纖維進行說明。<有機纖維>本發(fā)明所要使用的有機纖維具有4mm或更長的重均長度。本發(fā)明的有機纖維的例子包括聚乙烯纖維，聚丙烯纖維，芳綸纖維，聚酯纖維，維尼綸纖維，棉，麻，絲和竹。通過在有機纖維表面設(shè)置金屬層來賦予有機纖維導(dǎo)電性而所得到的纖維也可以使用。在纖維表面設(shè)置金屬層的方法可以根據(jù)所要使用的纖維適當(dāng)選擇，其例子包含氣相沉積、鍍覆、濺射和離子鍍。構(gòu)成金屬層的金屬并沒有特別限定，但優(yōu)選銅。兩種或更多種此類有機纖維可以組合使用。特別地，優(yōu)選聚酯纖維和維尼綸纖維，更優(yōu)選由聚對苯二甲酸亞烷基酯和/或聚萘二甲酸亞烷基酯構(gòu)成的纖維。由聚對苯二甲酸亞烷基酯和/或聚萘二甲酸亞烷基酯構(gòu)成的有機纖維優(yōu)選由聚萘二甲酸亞烷基酯構(gòu)成。(聚萘二甲酸亞烷基酯)聚萘二甲酸亞烷基酯為亞烷基二醇與萘二甲酸的縮聚產(chǎn)物，并且優(yōu)選為下述聚酯，其中，下式(P)或式(Q)表示的萘二甲酸亞烷基酯單元占全部重復(fù)單元的量的80mol% 或更多。萘二甲酸亞烷基酯單元的含量優(yōu)選為全部重復(fù)單元的量的90mol %或更多，更優(yōu)選為95mol%或更多，且更進一步優(yōu)選為96mol%至IOOmol %。
權(quán)利要求
1.用于制造有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品的方法，所述有機纖維增強聚烯烴樹脂包含聚烯烴樹脂和具有4mm或更長重均長度的有機纖維，其中所述方法包含以下步驟 ⑴至⑷(1)制備步驟，制備有機纖維增強聚烯烴樹脂，所述有機纖維增強聚烯烴樹脂包含聚烯烴樹脂和具有4mm或更長重均長度的有機纖維，(2)熔融步驟，熔融所述有機纖維增強聚烯烴樹脂以獲得熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂，(3)填充步驟，將所述熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂填充至模具型腔，該模具型腔通過一對彼此能夠相對接近或遠(yuǎn)離地移動的模具形成，且這一對模具在它們之間界定出可變的模穴間隙，和(4)移出步驟，將填充的熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂冷卻以形成有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品，并且將所述有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品從模具型腔中移出，其中所述填充步驟中滿足下式(I)0. 20 彡 C/L 彡 1. O(I)其中C代表在所述填充步驟中所取的所述模穴間隙(mm)的最大值，并且L代表由所述制備步驟得到的有機纖維增強聚烯烴樹脂中的重均長度(mm)。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述填充步驟為下述步驟當(dāng)所述模穴間隙為C時，開始將所述熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂進料至所述模具型腔中，且在進料所述熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂的同時或之后夾緊所述模具。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述填充步驟為下述步驟當(dāng)所述模穴間隙小于C時， 開始將所述熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂進料至所述模具型腔中，在進料所述熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂的同時移動所述模具、使其彼此相對遠(yuǎn)離直到所述模穴間隙變?yōu)镃， 且在進料所述熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂的同時或之后夾緊所述模具。
4.權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中所述有機纖維包含聚對苯二甲酸亞烷基酯和/或聚萘二甲酸亞烷基酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品的方法，該方法包含(1)制備步驟，制備有機纖維增強聚烯烴樹脂，所述有機纖維增強聚烯烴樹脂包含聚烯烴樹脂和具有4mm或更長重均長度的有機纖維，(2)熔融步驟，熔融所述有機纖維增強聚烯烴樹脂以獲得熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂，(3)填充步驟，將所述熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂填充至模具型腔，該模具型腔通過一對彼此能夠相對接近或遠(yuǎn)離的模具形成，且這一對模具在它們之間界定出可變的模穴間隙，和(4)移出步驟，將填充的熔融的有機纖維增強聚烯烴樹脂冷卻以形成有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品，并且將所述有機纖維增強聚烯烴樹脂的模塑制品從模具型腔中移出。
文檔編號B29C45/00GK102350767SQ20111020946
公開日2012年2月15日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者小林由卓, 山本裕也, 臼井信裕 申請人:住友化學(xué)株式會社