一種長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法
【專利摘要】一種長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法，依次包括原料配制與混合、原料抽濕、注塑、冷卻成型及工件回火工序；其中，注塑工序具體是是指將經過步驟二抽濕處理的混合粒料置于注塑機融化，注塑機尾端至射咀分5段溫度梯級溫控于210-320℃之間以使所述混合粒料融化，而后通過注塑機以慢速一段式或者分段式射膠，將所述融化后的物料注塑入產品模具中，注塑所用模具恒溫保持在120℃。本發(fā)明的長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法，在成本沒有大幅改變下，增強產品耐疲勞力，延長產品使用壽命。同時，本發(fā)明方案中所采用的物料配方，能夠有效地增加產品韌性，表面效果良好。
【專利說明】一種長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及復合材料制造【技術領域】，尤其涉及一種長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法。
【背景技術】
[0002]目前，在玻璃纖維增強尼龍66復合材料以其低成本和良好的成型性能及較高的力學性能廣泛運用于運動休閑器材、電子器件、汽車零部件等領域。注塑成型工藝是此種復合材料主要生產方法之一，該方法所用粒料多為短玻纖粒料，但短玻纖粒料經注塑機螺桿塑化和注塑成型后，纖維進一步變短而起不到增強作用，產品力學性能不高。長玻纖增強尼龍66具有更好的增強效果和尺寸穩(wěn)定性，所制造的產品剛性、抗拉、抗彎、耐沖擊性及耐疲勞性能更好，使用壽命更長，可應用于結構部件。但在實際生產中，長玻纖增強尼龍66材料注塑成型工藝卻不如短玻纖工藝成熟。其主要原因是短玻纖增強尼龍66粒料熔體流動性較好，工藝參數(shù)范圍更寬，易于控制，制品外觀質量較好。長玻纖增強尼龍66粒料由于纖維長度較長，熔體流動性較差，注塑成型工藝難以控制。
[0003]采用 長玻纖增強尼龍66粒料代替短玻纖粒料進行注塑成型時，熔體流動性變差，長玻纖在型腔內容易折斷，注塑成型過程中容易出現(xiàn)浮纖、分層等現(xiàn)象，制得的產品表面質量差、產品容易變形。
[0004]針對以上缺陷，提供一種表面質量好、耐疲勞、尺寸穩(wěn)定性好的長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法，克服現(xiàn)有技術中存在的缺陷，是業(yè)界亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]基于以上現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供表面質量好、耐疲勞、尺寸穩(wěn)定性好的長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供實施例提供的一種長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法，依次包括:原料配制與混合、原料抽濕、注塑、冷卻成型及工件回火工序；
步驟一、原料配制與混合:將A、B粒料按1:1的重量比機械攪拌混合均勻；其中，A粒料由玻纖長度為10-25_的長玻纖與尼龍66基體組成,長玻纖和尼龍66基體的質量分數(shù)為50%，長玻纖平行于粒料軸分布；B粒料為玻纖長度為80-150 μ m的短玻纖與尼龍6基體組成，短玻纖在粒料呈雜亂無章分布；
步驟二、原料抽濕:將步驟一種混合均勻的粒料用抽濕機在90-100°C溫度條件下進行3-5h抽濕處理；
步驟三、注塑:將經過步驟二抽濕處理的混合粒料置于注塑機融化，注塑機尾端至射咀分5段溫度梯級溫控于210-320°C之間以使所述混合粒料融化，而后通過注塑機以慢速一段式或者分段式射膠，將所述融化后的物料注塑入產品模具中，注塑所用模具恒溫保持在120。。；
步驟四、冷卻成型:經步驟四注塑成型后的膠件產品脫模后立即浸入5~20°C凍水中冷卻100-150秒，使表面定型，以保持表面平整；
步驟五、工件回火:冷卻后的工件浸入9(T100°C的熱水60-120分鐘進行吸水回火，使膠件吸水飽和，使尼龍料恢復原有的韌性。
[0007]作為上述技術方案的改進,本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供的一種長玻纖增強尼龍6,6材料的注塑成型方法進一步包括下列技術特征的部分或者全部:
優(yōu)選地，所述B粒料包含如下質量百分比的原料:
玻纖含量50%，
尼龍6含量49%，
添加劑1%。
[0008]進一步地，所述添加劑包括偶聯(lián)劑0.3%、抗氧化劑0.3%、潤滑劑0.4%。
[0009]更優(yōu)地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550\ KH-560\ KH_570\ KH-792中的一種或者兩種，抗氧化劑為抗氧劑1010\1076\1098中的一種或兩種，潤滑劑為TAF\EBS\芥酸酰胺中的一種或兩種。
[0010]相應地，所述注塑機包括料筒和向所述料筒內進料并與所述料筒連通的料斗，所述料筒內設置有進料螺桿，所述射咀設置于所述料筒的前端，所述進料螺桿于料筒的尾端穿插入所述料筒內并推動料筒內裝盛的物料通過射咀進入模具內完成注塑工序。
[0011]優(yōu)選地，所述注塑機的料筒外圍設置有五個梯架加熱段，五個梯級加熱段分布于注塑機尾端至射咀之間，五個梯級加熱段按離射咀由遠到近的距離依次為:第四加熱段、第三加熱段、第二加熱段、第一加熱段、射咀加熱段。
[0012]更優(yōu)地，所述步驟三中，注塑機尾端至射咀分五個梯級加熱段加熱注塑機料筒內的混合料，分別為:第四加熱段210°C -230°c、第三加熱段240°C _250°C、第二加熱段2600C _280°C、第一加熱段 280°C -300°C、射咀加熱段 310°C -320°C。
[0013]優(yōu)選地，所述料筒內設置有防止注塑機料筒內物料回流的止逆環(huán)，所述止逆環(huán)位于料筒內第一加熱段與射咀加熱段之間的對應位置，所述止逆環(huán)與射咀之間形成一容料腔以容納通過料斗進料到料筒內的待注塑物料。
[0014]優(yōu)選地，所述進料螺桿為突變型螺桿，所述突變型螺桿的長徑比為18-20，注塑時突變型螺桿的螺桿壓縮比為3-3.5 ;所述突變型螺桿的頭部在注塑是插入所述容料腔內，突變型螺桿的尾部位于所述料筒的尾端并與為注塑提供動力的外界動力源相連，突變型螺桿的頭部至尾部之間設置有螺紋間距組件增大的突變型螺紋。
[0015]優(yōu)選地，所述模具上形成一注入物料的唧咀，唧咀軸截面呈扇形設置，唧咀的橫截面半徑由外到內逐漸增大，唧咀孔的孔徑比注塑射咀孔大0.5-1.0mm,唧咀孔的孔徑為5.0-6.5mm,射咀孔徑為4.5-5.5mm,經過唧咀的物料經模具內的主流通道和分流通道進入模具型腔中。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟三中，注塑機分三段射膠完成注塑，注塑參數(shù)為:第一注塑段注射速度45mm/s、注射壓力85kg/cm2,第二注塑段注射速度25mm/s、注射壓力65kg/cm2,第三注塑段注射速度10mm/s、注射壓力45kg/cm2，三個注塑段注射時間相同，注射總時間20-30s ;或者注塑機以慢速一段式或者分段式射膠，注塑參數(shù)為:注射速度25-45mm/s、注身寸壓力45_85kg/cm2。
[0017] 相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法，在成本沒有大幅改變下，增強產品耐疲勞力，延長產品使用壽命。同時，本發(fā)明方案中所采用的物料配方，能夠有效地增加產品韌性，表面效果良好。另外，本發(fā)明注塑過程采用的注塑方式和注塑條件使得到按此方法加工出的產品具有良好的剛、韌綜合性能。再則，通過對注塑設備和模具改良優(yōu)化，結合所用物料配方及注塑工藝使長玻纖材料流動時的剪切作用降低，長玻纖進入模具型腔時不易折斷，所生產的產品具備良好的抗疲勞性能(比市場同類型產品耐疲勞度增加一倍)、剛性及抗沖擊強度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法的流程圖。
[0019]圖2為本發(fā)明長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法中采用的注塑機的結構示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法中采用的注塑機的結構示
意圖一。
[0021]圖4為本發(fā)明長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法中采用的注塑機的結構示
意圖二。 【具體實施方式】
[0022]以下參考附圖及優(yōu)選實施例進一步詳細描述本發(fā)明的特點及優(yōu)點。以下實施方式僅是示例性的，本領域技術人員可在此基礎上作出顯而易見的修改，這些修改也被包括在本發(fā)明的范圍內。
[0023]如圖1所示，一種長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法，依次包括:原料配制與混合、原料抽濕、注塑、冷卻成型及工件回火工序。下面具體介紹本實施例長玻纖增強尼龍6，6材料的注塑成型方法的詳細步驟:
步驟一 S101、原料配制與混合:將A、B粒料按1:1的重量比機械攪拌混合均勻；其中，A粒料由玻纖長度為10-25mm的長玻纖與尼龍66基體組成，長玻纖和尼龍66基體的質量分數(shù)為50%，長玻纖平行于粒料軸分布；B粒料為玻纖長度為80-150 μ m的短玻纖與尼龍6基體組成，短玻纖在粒料呈雜亂無章分布。在本發(fā)明實施例中，B粒料包含如下質量百分比的原料:
玻纖含量50%，
尼龍6含量49%，
添加劑1%。具體實現(xiàn)時，添加劑包括偶聯(lián)劑0.3%、抗氧化劑0.3%、潤滑劑0.4%。本發(fā)明實施例中，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550，抗氧化劑為抗氧劑1010，潤滑劑為TAF。當然在本發(fā)明的其他實施例中所述偶聯(lián)劑還可以是硅烷偶聯(lián)劑KH-550\ KH-560\ KH_570\ KH-792中的一種或者兩種，抗氧化劑還可以是抗氧劑1010\1076\1098中的一種或兩種,潤滑劑還可以是TAF\EBS\芥酸酰胺中的一種或兩種。
[0024]步驟二 S102、原料抽濕:將步驟一種混合均勻的粒料用抽濕機在90_100°C溫度條件下進行3-5h抽濕處理。
[0025]步驟三S103、注塑:將經過步驟二抽濕處理的混合粒料置于注塑機融化，注塑機尾端至射咀分5段溫度梯級溫控于210-320°C之間以使混合粒料融化，而后通過注塑機以慢速一段式或者分段式射膠，將融化后的物料注塑入產品模具30中，注塑所用模具恒溫保持在120°C。
[0026]如圖2所示，在本發(fā)明實施例中，注塑機包括料筒10和向料筒10內進料并與料筒10連通的料斗20，料筒10內設置有進料螺桿11，射咀12設置于料筒10的前端，進料螺桿11于料筒10的尾端穿插入料筒10內并推動料筒10內裝盛的物料通過射咀12進入模具內
完成注塑工序。
[0027]具體實現(xiàn)時，注塑機的料筒外圍設置有五個梯架加熱段，五個梯級加熱段分布于注塑機尾端至射咀12之間，五個梯級加熱段按離射咀由遠到近的距離依次為:第四加熱段131、第三加熱段132、第二加熱段133、第一加熱段134、射咀加熱段135。步驟三中，注塑機尾端至射咀分五個梯級加熱段加熱注塑機料筒內的混合料，分別為:第四加熱段210°C -230°C、第三加熱段240°C _250°C、第二加熱段260°C _280°C、第一加熱段2800C _300°C、射咀加熱段310°C _320°C。由于注塑時物料溫度影響粒料的融化與流動，而梯級加熱式溫度控制可使粒料在料筒內傳輸時逐漸融化。距離射咀孔較遠處的加熱溫度較低，粒料難以完全融化，減少了粒料向射咀孔傳輸過程中剪切作用，降低了粒料中的長玻纖的折損情形。粒料傳輸至射咀孔附近時，該位置的加熱溫度較高，粒料已經完全融化，保證了粒料熔體的流動性，以利于射膠。
[0028]料筒10內設置有防止注塑機料筒內物料回流的止逆環(huán)14，止逆環(huán)位于料筒內第一加熱段134與射咀加熱段135之間的對應位置，止逆環(huán)14與射咀之間形成一容料腔15以容納通過料斗進料到料筒內的待注塑物料。
[0029]在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，進料螺桿11為突變型螺桿，突變型螺桿的長徑比為18-20，注塑時突變型螺桿的螺桿壓縮比為3-3.5 ;突變型螺桿的頭部在注塑是插入容料腔內，突變型螺桿的尾部位于料筒的尾端并與為注塑提供動力的外界動力源相連，突變型螺桿的頭部至尾部之間設置有螺紋間距組件增大的突變型螺紋。從結構上分析，在粒料逐漸融化并向射咀傳輸?shù)倪^程中，螺桿的螺距越密，熔體流動越慢，同時熔體中的長玻纖所受到的剪切作用越強，玻纖越易折損。而突變型螺桿尾端的螺距較大，螺圈較疏，粒料向前推進的速度較快，減少了熔體傳輸過程中對長玻纖的剪切。長玻纖所受到的剪切作用越小，越不易折損，越利于發(fā)揮長玻纖在復合材料中的增強功能。
[0030]在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，模具30上形成一注入物料的唧咀31，唧咀31軸截面呈扇形設置，唧咀31的橫截面半徑由外到內逐漸增大。具體實現(xiàn)時，本實施中所用模具的唧咀孔311的孔徑比注塑射咀孔大0.5-1.0mm,唧咀孔的孔徑為5.0-6.5mm,射咀孔徑為
4.5-5.5mm,經過唧咀的物料經模具內的主流通道32和分流通道33進入模具型腔中。本實施例中，主流通道的直徑在10-20mm之間，分流通道的直徑在10_15mm之間。從結構上分析，由于唧咀采用本發(fā)明的尺寸和設置方式能夠使長玻纖所受到的剪切作用變小，不易折損，有利于發(fā)揮長玻纖在復合材料中的增強功能，并且保證所生產的產品具備良好的抗疲勞性能、剛性及抗沖擊強度。
[0031] 步驟三中，注塑機分三段射膠完成注塑，注塑參數(shù)為:第一注塑段注射速度45mm/
5、注射壓力85kg/cm2,第二注塑段注射速度25mm/s、注射壓力65kg/cm2,第三注塑段注射速度10mm/s、注射壓力45kg/cm2，三個注塑段注射時間相同，注射時間(注射開始到充滿模具型腔的時間)20-30s ;或者注塑機以慢速一段式或者分段式射膠，注塑參數(shù)為:注射速度25-45mm/s、注射壓力45-85kg/cm2。需要說明的是，注塑參數(shù)視注塑件形狀結構、注塑設備規(guī)格而定，即使所用原料相同，但塑件結構、尺寸或者設備參數(shù)不同時，注塑參數(shù)亦會改變。調節(jié)注塑參數(shù)的目的是使長玻纖在注塑過程中減少玻纖的折損，保留玻纖長度，保障成型后的產品中玻纖長度。本發(fā)明實施例中通過優(yōu)選采用上述注塑參數(shù)，保證成型后產品中玻纖長度在2mm以上的比例達到65%以上，從而制得長波性能優(yōu)異的制件。
[0032]步驟四S104、冷卻成型:經步驟四注塑成型后的膠件產品脫模后立即浸入5~20°C凍水中冷卻100-150秒，使表面定型，以保持表面平整；
步驟五S105、工件回火:冷卻后的工件浸入9(T100°C的熱水60-120分鐘進行吸水回火，使膠件吸水飽和，使尼龍料恢復原有的韌性。
[0033]相比于現(xiàn)有技術，上述實施例揭示的長玻纖增強尼龍6，6材料的注塑成型方法，在成本沒有大幅改變下，增強產品耐疲勞力，延長產品使用壽命。同時，本發(fā)明方案中所采用的物料配方，能夠有效地增加產品韌性，表面效果良好。另外，本發(fā)明注塑過程采用的注塑方式和注塑條件使得到按此方法加工出的產品具有良好的剛、韌綜合性能。再則，通過對注塑設備和模具改良優(yōu)化，結合所用物料配方及注塑工藝使長玻纖材料流動時的剪切作用降低，長玻纖進入模具型腔時不易折斷，所生產的產品具備良好的抗疲勞性能(比市場同類型產品耐疲勞度增加一倍)、剛性及抗沖擊強度。
[0034]以上所述 是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種長玻纖增強尼龍66材料的注塑成型方法，其特征在于依次包括:原料配制與混合、原料抽濕、注塑、冷卻成型及工件回火工序； 步驟一、原料配制與混合:將A、B粒料按1:1的重量比機械攪拌混合均勻；其中，A粒料由玻纖長度為10-15_的長玻纖與尼龍66基體組成,長玻纖和尼龍66基體的質量分數(shù)為50%，長玻纖平行于粒料軸分布；B粒料為玻纖長度為80-150 μ m的短玻纖與尼龍6基體組成，短玻纖在粒料呈雜亂無章分布； 步驟二、原料抽濕:將步驟一種混合均勻的粒料用抽濕機在90-100°C溫度條件下進行3-5h抽濕處理； 步驟三、注塑:將經過步驟二抽濕處理的混合粒料置于注塑機融化，注塑機尾端至射咀分5段溫度梯級溫控于210-320°C之間以使所述混合粒料融化，而后通過注塑機以慢速一段式或者分段式射膠，將所述融化后的物料注塑入產品模具中，注塑所用模具恒溫保持在120。。； 步驟四、冷卻成型:經步驟四注塑成型后的膠件產品脫模后立即浸入5~20°C凍水中冷卻100-150秒，使表面定型，以保持表面平整； 步驟五、工件回火:冷卻后的工件浸入9(T100°C的熱水60-120分鐘進行吸水回火，使膠件吸水飽和， 使尼龍料恢復原有的韌性。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述B粒料包含如下質量百分比的原料: 玻纖含量50%， 尼龍6含量49%， 添加劑1%。
3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述添加劑包括偶聯(lián)劑0.3%、抗氧化劑0.3%、潤滑劑 0.4%。
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述注塑機包括料筒和向所述料筒內進料并與所述料筒連通的料斗，所述料筒內設置有進料螺桿，所述射咀設置于所述料筒的前端，所述進料螺桿于料筒的尾端穿插入所述料筒內并推動料筒內裝盛的物料通過射咀進入模具內完成注塑工序。
5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述注塑機的料筒外圍設置有五個梯架加熱段，五個梯級加熱段分布于注塑機尾端至射咀之間，五個梯級加熱段按離射咀由遠到近的距離依次為:第四加熱段、第三加熱段、第二加熱段、第一加熱段、射咀加熱段。
6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟三中，注塑機尾端至射咀分五個梯級加熱段加熱注塑機料筒內的混合料，分別為:第四加熱段210°C _230°C、第三加熱段240°C -250°C、第二加熱段260°C _280°C、第一加熱段280°C -300°C、射咀加熱段3100C -320O。
7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述料筒內設置有防止注塑機料筒內物料回流的止逆環(huán)，所述止逆環(huán)位于料筒內第一加熱段與射咀加熱段之間的對應位置，所述止逆環(huán)與射咀之間形成一容料腔以容納通過料斗進料到料筒內的待注塑物料。
8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于:所述進料螺桿為突變型螺桿，所述突變型螺桿的長徑比為18-20，注塑時突變型螺桿的螺桿壓縮比為3-3.5 ;所述突變型螺桿的頭部在注塑是插入所述容料腔內，突變型螺桿的尾部位于所述料筒的尾端并與為注塑提供動力的外界動力源相連，突變型螺桿的頭部至尾部之間設置有螺紋間距組件增大的突變型螺紋。
9.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述模具上形成一注入物料的唧咀，唧咀軸截面呈扇形設置，唧咀的橫截面半徑由外到內逐漸增大，唧咀孔的孔徑比注塑射咀孔大0.5-1.0mm,唧咀孔的孔徑為5.0-6.5mm，射咀孔徑為4.5-5.5mm，經過唧咀的物料經模具內的主流通道和分流通道進入模具型腔中。
10.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟三中，注塑機分三段射膠完成注塑，注塑參數(shù)為:第一注塑段注射速度45mm/s、注射壓力85kg/cm2，第二注塑段注射速度25mm/s、注射壓力65kg/cm2,第三注塑段注射速度10mm/s、注射壓力45kg/cm2,三個注塑段注射時間相同，注射總時間20-30S ;或者注塑機以慢速一段式或者分段式射膠，注塑參數(shù)為:注射速度25_45m /s、注射壓力45_85kg/cm2。
【文檔編號】B29C45/60GK104004354SQ201410269375
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權日:2014年6月17日
【發(fā)明者】黃展輔, 楊系科, 楊華 申請人:增城華昌塑料五金模具有限公司