專利名稱：制造熱塑性樹脂制品用的模的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制造熱塑性樹脂制品用的模，具體地涉及噴射成型法或吹塑成型法用的模，模的型樣被傳遞給制品，而不會使型樣模糊并保持其光澤和復雜形狀。
制造熱塑性樹脂制品用的公知的模是用金屬制造的，例如普通鋼、不銹鋼、鎳、鋁合金以及銅合金。為了制造具有一定型樣的制品，所希望的型樣被印在一模中，即，模腔的內表面能使所印的型樣傳遞到模塑制品的表面。
然而，金屬模的缺點在于模中的型樣傳遞到制品上，不損壞它原有的光度和復雜形狀是非常困難的。如果這種損壞出現在被傳遞到制品上的型樣中，那么制品的外觀將會被破壞，它的商業價值也會受到損失。另外，焊痕和/或流痕也會留在制品上。這些不希望有的結果起因于金屬模的良好的熱傳導性能。特別是，當熔融樹脂被引入冷模并和模腔的內表面相接觸時，在熔融樹脂的表層會產生固化作用。另外，在噴射過程中，由于模腔中的內部壓力較低，這種固化作用在熔融樹脂完全注滿之前逐漸擴展，從而，妨礙熔融樹脂同模腔中的型樣的各復雜部位完全接觸。另一方面，熔融樹脂圍繞澆口的流動也會受到干擾。從而，妨礙熔融樹脂平穩連貫的流動。在這種方法中，熔融樹脂的固化作用繼續下去，以至于即使對限制在模腔中的熔融樹脂施加較高的壓力，也不能使模的型樣傳遞給制品時不損壞它的原有的復雜形狀和光澤。這種制品外表面模糊，并且焊痕和/或流痕被留在制品上。
為了解決傳遞型樣到制品上的模糊問題，至少有兩種方法單獨的或一起被采用。第一種方法是提供高壓到熔融樹脂表面以保證熔融樹脂的型樣清晰。為了實現這種方法，熔融樹脂必須在相當高的壓力下噴入模腔中，這種方法要求大型號的具有復雜結構的噴射機以及能承受高壓的厚模。其結果制造費用升高，并且由于高的裝填壓力而存在有內應力使制品的質量下降。
第二種方法是保持模在80℃，最好在90℃或更高，以延緩熔融樹脂表層的固化作用。非固化的樹脂是軟的和可塑的，因而可很容易與模腔內表面的型樣的各復雜部位接觸。然而，一旦將模加熱到如此高的溫度，將使在模腔中冷卻到熔融樹脂固化的低溫需要很長的時間，其結果使模塑過程大大延長。
吹塑模制熱塑性樹脂也會出現同樣問題。在吹塑工藝中，熔融熱塑性樹脂的型坯被置于兩半模之間并被咬合于其間。然后將壓縮空氣引入型坯中以使之充氣。充了氣的型坯在冷卻過程中與模腔的內表面保持接觸。在吹塑模制工藝中用的模同樣是由熱傳導性能好的金屬制造的。同樣也會產生如同在噴射模制工藝中用的模那樣的問題。具體說，在模中，熔融樹脂型坯會迅速冷卻，并且熔融樹脂在引入型坯時的壓力較低，從而引起在它與模腔的內表面接觸之前在其表層出現固化。從而使熔融樹脂仿效在模中的型樣出現困難，導致將一模糊的型樣傳遞給模塑制品。
日本公開專利說明書56-115236公開了一種由鋁合金制的模，它有一個模腔，其內表面被陽極氧化形成大約200μm厚的薄層。所公開的膜改進了鋁合金模的表面硬度，但不能解決由模傳遞到制品的型樣模糊問題。就象一般公知的那樣，陽極氧化的鋁層在它的表面是多孔的，從而不能使模的表面象鏡面一樣光滑。其結果，破壞了制品的外觀，也使制品損失了它們的商業價值。
在現有技術中，覆蓋有鈦氮化物(TiN)的模是公知的，這種模也會出現同樣的問題。也就是，TiN膜具有相當好的熱導率(即0.07)和較小的摩擦系數，從而會降低絕熱效果。其結果，熔融樹脂在模腔內表面的流動使模中型樣不能精確地傳遞給制品。
本發明的模，克服了現有技術中上述討論的以及許多其它方面的缺陷和不足，這種模包括一至少部份覆蓋有一層厚度為0.1μm-50μm、熱導率不大于0.05Cal/cm·sec·℃薄膜的模腔。在下文中，這層薄膜被稱為膜。
在一優選的實施例中，膜是由選自金屬氧化物，氧化硅或硅基組合氧化物的材料制得。
在一優選的實施例中，膜是由塑料制得。
在一優選的實施例中，膜是在模腔的側表面形成的。
在一優選的實施例中，膜是在側表面和芯部形成。
優選地，膜可由金屬氧化物，如氧化鈦、氧化釔、氧化鋯，硅基組合氧化物，如氧化硅和玻璃，以及等離子體聚合的或電沉積的塑料制得。膜可在模的模腔中制得，最好在模的模腔中和模芯中制得。
膜薄至0.1μm-50μm，以便它不易損壞模的型樣。另外，膜可迅速地釋放出熱量，以便不需要很長時間來冷卻熔融樹脂。當用氧化的膜時，膜與熔融樹脂有良好的可濕性，如果同水的接觸角不大于30°，膜和熔融樹脂之間的接觸會增加，使得在較低的壓力下模中的型樣可以傳遞給制品而不喪失它固有的象鏡面一樣的平滑度和光澤。
在本文中描述的發明可實現下述的目的(1)提供一種模，它能保證在模腔的內表面和熔融樹脂之間有效的濕潤度和接觸，從而實現在較低的壓力下模的型樣傳遞給制品而不喪失它原有的復雜形狀和光澤。(2)提供一種模，它可避免在制品上形成焊痕或流痕。(3)提供一種模，它可使制得的制品有清晰和光澤的型樣。(4)提供一種模，它可迅速冷卻，從而為噴射模制工藝縮短了時間。
通過下面給出的實例，本領域的專業人員將能夠更好地了解本發明的多種目的和優點。
實施例1制備一種具有平面模腔的鋁模，模腔的整個內表面帶有光澤。整個模腔的內表面的一半覆蓋上0.3μm厚的二氧化硅，其熱導率為0.02Cal/cm·sec·℃(被覆蓋的區域)，另外一半(無覆蓋區)沒有覆蓋層。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂(ABS樹脂)被加熱到220℃而成為熔融狀態并噴射到加熱至60℃的模腔中。用該方法制得ABS樹脂板。將熱電偶放置在覆蓋區域和無覆蓋區域，以便當熔融的ABS樹脂注入模腔中時，測量它們所達到的表面溫度。在熔融ABS樹脂注入時，覆蓋區域的表面溫度立即達到133℃，而無覆蓋區域僅達到85℃。結果發現與覆蓋區域相接觸的制品部分比與無覆蓋區域相接觸的制品部分更有光澤并能更好地傳遞型樣。
實施例2用普通鋼模，按與實施例1相同的步驟制得ABS樹脂板。同樣，當熔融ABS樹脂注入時，熱電偶指示覆蓋區域的表面溫度立即達到137℃，而無覆蓋區域僅達到86℃。發現制得的制品和實施例1的結果相同。
實施例3制備一帶有平面模腔的鋁模，模腔的整個內表面帶有如實施例1相同程度的光澤。模腔整個內表面的一半覆蓋上熱導率為0.02/Cal/cm·sec·℃的0.3μm厚的二氧化鈦(TiO2)(覆蓋區域)，另一半(無覆蓋區域)沒有覆蓋。按該方法制得ABS樹脂板，當熔融ABS樹脂注入時，熱電偶指示覆蓋區域表面溫度立即達到145℃，而無覆蓋區域僅為84℃。發現制得的產品，與覆蓋區域保持接觸的部分比與無覆蓋區域保持接觸的部分更有光澤和能更好地傳遞型樣。
實施例4用普通鋼模，按與實施例3相同步驟制得ABS樹脂板，當熔融ABS樹脂注入時，熱電偶指示覆蓋區域的表面溫度立即達到94℃，而在無覆蓋區域僅達到72℃。發現制得的制品，與覆蓋區域保持接觸的部分比與無覆蓋區域保持接觸的部分更有光澤并可更好地傳遞型樣。
實施例5制備一具有平面模腔的鋁模，模腔的整個內表面帶有如實施例1的相同程度的光澤，模腔整個內表面的一半覆蓋上0.3μm厚的氧化釔(Y2O3)(覆蓋區域)，另一半(無覆蓋區域)沒有覆蓋層。用該方法制得ABS樹脂板。當熔融ABS樹脂注入時，熱電偶指示，覆蓋區域的表面溫度立即達到147℃，而無覆蓋區域僅達到96℃。發現制得的制品，與覆蓋區域保持接觸的部分比與無覆蓋區域保持接觸的部分更有光澤并可更好地傳遞型樣。
實施例6用普通鋼模，按與實施例5相同步驟制得ABS樹脂板，當熔融ABS樹脂注入時，熱電偶指示，覆蓋區域的表面溫度立即達到152℃，而無覆蓋區域僅達到134℃。發現制得的制品，與覆蓋區域保持接觸的部分比與無覆蓋區域保持接觸的部分更有光澤并可更好地傳遞型樣。
實施例7制備一具有平面模腔的鋁模，模腔的整個內表面帶有如實施例1的相同程度的光澤。模腔整個內表面的一半覆蓋上0.2μm厚的二氧化鋯(ZrO2)，其熱導率為0.0064Cal/cm·sec·℃(覆蓋區域)，另一半(無覆蓋區域)沒有被覆蓋。用該方法制得ABS樹脂板。當熔融ABS樹脂注入時，熱電偶指示，覆蓋區域的表面溫度立即達到157℃，而無覆蓋區域僅達到102℃。發現制得的制品，與覆蓋區域保持接觸的部分比與無覆蓋區域保持接觸的部分更有光澤并能更好地傳遞型樣。
實施例8用普通鋼模，按與實施例7相同步驟制得ABS樹脂板，當熔融ABS樹脂注入時，熱電偶指示，覆蓋區域的表面溫度立即達到162℃，而無覆蓋區域的表面溫度僅達到85℃。發現制得的制品，與覆蓋區域保持接觸的部分比與無覆蓋區域保持接觸的部分更有光澤并且能更好地傳遞型樣。
實施例9用銅合金模，按照與實施例7相同的步驟制得ABS樹脂板，當熔融ABS樹脂注入時，熱電偶指示在覆蓋區域的表面溫度立即達到126℃，而無覆蓋區域的表面溫度僅達到79℃，發現制得的制品，與覆蓋區域保持接觸的部分比與無覆蓋區域保持接觸的部分更有光澤和能更好地傳遞型樣。
根據本發明，模腔至少部分覆蓋上一層膜，該膜具有較低熱導率，以便膜可立即被加熱到這樣的溫度，在該溫度下能防止熔融樹脂表面溫度下降到不適宜進行模塑的溫度。這可保證在模腔內表面和熔融樹脂之間的有效的濕潤和接觸，從而在較低的壓力下使模的型樣傳遞到制品上而不會損失它原有的復雜形狀和光澤。因為膜能迅速被加熱，熔融樹脂能夠立即流動而不會冷卻，從而避免在制品上形成焊痕或流痕。膜薄到0.1μm-100μm，使型樣傳遞給制品而沒有模糊問題。另外，膜能迅速釋放出熱，從而為冷卻熔融樹脂不需要很長時間。
如果進行低泡沫模塑工藝，在低噴射壓力條件下，可制得帶有中心起泡部分和光滑表面的薄模塑件。
應當理解，可以被本領域的專業人員容易地做出的各種其它的修改都不脫離本發明的范圍和精神。因此，在此所附帶的權利要求的范圍不應受在此陳述的說明書的限制。更確切地，將權利要求理解成包括存在于本發明中的可得到專利的全部特征，包括本領域的技術人員會認為是等同物的所有特征。
權利要求
1.一種制造熱塑性樹脂制品用的模，包括至少部分覆蓋有一層膜的模腔，該膜厚度從0.1μm到50μm，熱導率不大于0.05cal/cm·sec·℃。
2.按照權利要求1所述的模，其特征在于膜由選自金屬氧化物，氧化硅或硅基組合氧化物的材料制得。
3.按照權利要求1所述的模，其特征在于膜是由塑料制得。
4.按照權利要求1所述的膜，其特征在于膜在模腔的側表面形成。
5.按照權利要求1所述的膜，其特征在于膜在模腔的側表面和芯部形成。
全文摘要
一種制造熱塑性樹脂制品用的模，包括至少部分覆蓋有一層膜的模腔，該膜厚度從0.1μm到50μm，熱導率不大于0.05cal/cm·sec·℃。
文檔編號B29C45/00GK1054028SQ9110089
公開日1991年8月28日 申請日期1991年1月10日 優先權日1990年1月10日
發明者石見浩之, 關本達也, 吉本幸文, 福岡正義 申請人:株式會社太洋工作所