復(fù)合熱塑性樹脂模具材料及其制備方法和模具及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合熱塑性樹脂模具材料及其制備方法和模具及制造方法，該種模具材料由包含以下重量份的組分制成，連續(xù)玻璃纖維55-60份，熱塑性樹脂40-45份，較優(yōu)的，連續(xù)玻璃纖維可選用連續(xù)無堿玻璃纖維，熱塑性樹脂選自聚酰胺類樹脂或聚碳酸酯類樹脂。本發(fā)明的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料成本低廉，所制造的模具使用壽命長(zhǎng)，磨損修復(fù)快，本模具材料和模具的制造過程及方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單，周期短，工藝要求不高的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明是一項(xiàng)打破傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝的新技術(shù)、新材料和新工藝。
【專利說明】復(fù)合熱塑性樹脂模具材料及其制備方法和模具及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種復(fù)合熱塑性樹脂模具材料及其制備方法和模具及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]模具作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的工裝，在生產(chǎn)中起著決定性的作用，目前的模具大多采用金屬材質(zhì)，金屬模具的質(zhì)量和壽命都很高，但其制作成本昂貴，尤其是一些外形復(fù)雜、難成形的金屬模具，制作過程極為復(fù)雜，很多金屬材質(zhì)同時(shí)還存在加工困難，加工周期長(zhǎng)，而且模具磨損后修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)的缺陷。這使得選擇使用它的商家在競(jìng)爭(zhēng)中沒有取得時(shí)間上的有利時(shí)機(jī)，而且其成本較高使得利潤(rùn)下降。
[0003]隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，聚合物復(fù)合材料強(qiáng)度和精度等方面的不斷提高，使其制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，聚合物復(fù)合材料制品所占的比例正迅猛增加，由于一個(gè)設(shè)計(jì)合理的復(fù)合材料能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬材料，因而其用量也在不斷上升。相對(duì)于金屬材料而言，聚合物復(fù)合材料制作成本低廉，易成型，加工周期短，修復(fù)時(shí)間短，這些優(yōu)點(diǎn)使得它在模具領(lǐng)域具有巨大的潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的第一目的是提供一種復(fù)合熱塑性樹脂模具材料，該模具材料可用于制造模具，其具有成本低，加工易，加工周期短，可快速修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的第二目的是提供上述復(fù)合熱塑性樹脂模具材料的制備方法。
[0006]本發(fā)明的第三目 的是提供一種由上述復(fù)合熱塑性樹脂模具材料制備的模具。
[0007]本發(fā)明的第四目的是提供一種上述模具的制造方法。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種復(fù)合熱塑性樹脂模具材料，由包含以下重量份的組分制成:
連續(xù)玻璃纖維55-60份，
熱塑性樹脂40-45份。
[0009]較佳地，所述的連續(xù)玻璃纖維為連續(xù)無堿玻璃纖維。
[0010]較佳地，所述的熱塑性樹脂選自聚酰胺類樹脂或聚碳酸酯類樹脂。
[0011]較佳地，所述的聚酰胺類樹脂選自聚酰胺66、聚十二內(nèi)酰胺或聚酰胺1212中的一種或幾種；
所述的聚碳酸酯類樹脂選自2，2’-雙(4-羥基苯基)丙烷聚碳酸酯、聚碳酸三亞甲基酯中的一種。
[0012]本發(fā)明還提供一種上述的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料的制備方法，包含以下步驟:
(1)首先，對(duì)連續(xù)玻璃纖維進(jìn)行處理，包括對(duì)其進(jìn)行第一次張力調(diào)節(jié)和除靜電處理，之后進(jìn)行預(yù)加熱，預(yù)加熱后對(duì)其進(jìn)行第二次張力調(diào)節(jié)；
(2)通過交錯(cuò)可開合雙擠出模頭組，將步驟(1)處理過的55-60重量份的連續(xù)玻璃纖維浸潤(rùn)到40-45重量份的熔融熱塑性樹脂中，連續(xù)玻璃纖維浸潰后導(dǎo)入浸潰壓延輥組進(jìn)行輥壓成型使其完全浸潤(rùn)，之后導(dǎo)入冷卻輥壓裝置使其冷卻至30-50°C，再經(jīng)過卷取，得到帶狀連續(xù)纖維預(yù)浸料；
(3) 將步驟(2)中得到的帶狀連續(xù)纖維預(yù)浸料裁剪至工藝要求的尺寸，然后交叉鋪放到熱壓成型機(jī)中預(yù)熱，之后熱壓成型，再進(jìn)行冷壓處理冷卻至30-50°C取出，成為板狀材料，SP得到復(fù)合熱塑性樹脂模具材料。
[0013]較佳地，所述的步驟(1)中，預(yù)加熱的溫度為140_180°C，預(yù)加熱方式為電加熱或紅外輻射加熱；
所述的步驟(2)中，所述可開合雙擠出模頭組中的熔融熱塑性樹脂是由單一擠出機(jī)通過分流道對(duì)雙擠出模頭進(jìn)行供料，所述冷卻輥壓裝置的冷卻方式為自然冷卻或通水冷卻。
[0014]較佳地，所述的步驟(3)中，所述裁剪后的帶狀連續(xù)纖維預(yù)浸料按照纖維方向0° /±45°或0° /90°的方向交叉鋪放到熱壓成型機(jī)中；
所述熱壓機(jī)的預(yù)熱溫度為230-250°C，熱壓成型的溫度為250-270°C，熱壓壓力為l-3MPa，冷壓處理的壓力為2-4MPa ；
所述冷壓處理的冷卻方式為自然冷卻或通水冷卻。
[0015]本發(fā)明還提供一種由上述的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料制成的模具。
[0016]本發(fā)明還提供一種上述模具的制造方法，包括將復(fù)合熱塑性樹脂模具材料按照模具設(shè)計(jì)的圖紙放入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，制成模具，在其表面上噴涂一層樹脂砂后包裝。
[0017]較佳地，所述噴涂的樹脂砂為熱塑性PMMA或聚酰亞胺聚合熱固胺中的一種制成的顆粒。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
第一，本發(fā)明的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料的制備方法，包括預(yù)浸料中對(duì)連續(xù)纖維束的固定、牽引、除靜電、復(fù)合、冷卻，預(yù)浸料后進(jìn)行熱壓成型及冷卻，以及制造模具過程中的數(shù)控切割及噴涂處理，均具有設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工藝要求不高的優(yōu)點(diǎn)；
第二，制造本發(fā)明中復(fù)合熱塑性樹脂模具一般只要5-7天就可完成，其成本僅僅是鋼模的15-20%左右，而且樹脂模具使用壽命很長(zhǎng)，磨損了還可以很快修補(bǔ)好，繼續(xù)使用。
[0019]綜上，本發(fā)明的復(fù)合樹脂模具及其制造是一項(xiàng)打破傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝的新技術(shù)、新材料和新工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)際應(yīng)用中技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。以下實(shí)施例中熱塑性樹脂采用聚酰胺和聚碳酸酯，但本發(fā)明也可采用其他熱塑性樹脂，此處不做限定。本發(fā)明中連續(xù)玻璃纖維優(yōu)選連續(xù)無堿玻璃纖維，但并不限制其他種類玻璃纖維的使用。
[0021]實(shí)施例1
本實(shí)施例采用以下組分及重量份制備復(fù)合熱塑性樹脂模具材料:
連續(xù)無堿玻璃纖維55份
聚酰胺6645份本實(shí)施例的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料制備方法包括如下步驟:
(1)將連續(xù)無堿玻璃纖維卷置于紗架之上，使連續(xù)纖維束平行展開，并通過第一張力調(diào)節(jié)裝置對(duì)其進(jìn)行第一次張力調(diào)節(jié)，具體為通過調(diào)節(jié)第一張力調(diào)節(jié)裝置的張力輥的交錯(cuò)角度，來調(diào)節(jié)纖維的張力；由于在第一次張力調(diào)節(jié)過程中，纖維會(huì)不可避免的因摩擦而產(chǎn)生靜電，造成纖維束起毛，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的連續(xù)性，為此增加了靜電消除裝置對(duì)纖維進(jìn)行除靜電處理；為了使熔融聚酰胺66與連續(xù)無堿玻璃纖維浸潤(rùn)時(shí)不會(huì)由于樹脂表面結(jié)晶而影響浸潤(rùn)效果，采取預(yù)加熱裝置(紅外烘箱)對(duì)上述纖維進(jìn)行預(yù)加熱，預(yù)加熱的溫度設(shè)定在150°C ;經(jīng)過預(yù)加熱后的纖維通過第二張力調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行第二次張力調(diào)節(jié)，以確保產(chǎn)品最后的均勻性與不變性；
(2)通過交錯(cuò)可開合雙擠出模頭組，將步驟(1)處理過的55重量份的連續(xù)無堿玻璃纖維浸潤(rùn)到45重量份熔融聚酰胺66中，其中擠出模頭組中的聚酰胺66是由單一擠出機(jī)通過分流道對(duì)雙擠出模頭進(jìn)行供料；連續(xù)無堿玻璃纖維浸潰后導(dǎo)入浸潰壓延輥組進(jìn)行輥壓成型使其完全浸潤(rùn)，之后導(dǎo)入冷卻輥壓裝置使其自然冷卻至50°C，再經(jīng)過卷取，得到帶狀連續(xù)纖維預(yù)浸料，此時(shí)預(yù)浸料厚度為0.25-0.27mm ；
(3)將步驟(2)中得到的帶狀連續(xù)纖維預(yù)浸料裁剪至工藝要求的尺寸，按照纖維方向0° /90°的方向鋪放到熱壓成型機(jī)中預(yù)熱，預(yù)熱溫度為240°C。之后熱壓成型，熱壓溫度為270°C，壓力2MPa，然后進(jìn)行冷壓處理，冷壓壓力為3MPa，待自然冷卻至50°C后取出，成為板狀材料，即得到復(fù)合熱塑性樹脂模具材料。
[0022]復(fù)合熱塑性樹脂模具的制造例:將上述得到的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料按照模具設(shè)計(jì)的圖紙放入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，制成模具，在模具表面上噴涂一層熱塑性PMMA樹脂砂包裝，即可完成模具制作。
[0023]對(duì)本實(shí)施例所制得的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料及模具進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1:
表1
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合熱塑性樹脂模具材料，其特征在于，由包含以下重量份的組分制成: 連續(xù)玻璃纖維55-60份， 熱塑性樹脂40-45份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料，其特征在于，所述的連續(xù)玻璃纖維為連續(xù)無堿玻璃纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料，其特征在于，所述的熱塑性樹脂選自聚酰胺類樹脂或聚碳酸酯類樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料，其特征在于，所述的聚酰胺類樹脂選自聚酰胺66、聚十二內(nèi)酰胺或聚酰胺1212中的一種或幾種； 所述的聚碳酸酯類樹脂選自2，2’ -雙(4-羥基苯基)丙烷聚碳酸酯、聚碳酸三亞甲基酯中的一種。
5.—種如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料的制備方法，其特征在于，包含以下步驟: (1)首先，對(duì)連續(xù)玻璃纖維進(jìn)行處理，包括對(duì)其進(jìn)行第一次張力調(diào)節(jié)和除靜電處理，之后進(jìn)行預(yù)加熱，預(yù)加熱后對(duì)其進(jìn)行第二次張力調(diào)節(jié)； (2)通過交錯(cuò)可開合雙擠出模頭組，將步驟(1)處理過的55-60重量份的連續(xù)玻璃纖維浸潤(rùn)到40-45重量份的熔融熱塑性樹脂中，連續(xù)玻璃纖維浸潰后導(dǎo)入浸潰壓延輥組進(jìn)行輥壓成型使其完全浸潤(rùn)，之后導(dǎo)入冷卻輥壓裝置使其冷卻至30-50°C，再經(jīng)過卷取，得到帶狀連續(xù)纖維預(yù)浸料； (3)將步驟(2)中得到的帶狀連續(xù)纖維預(yù)浸料裁剪至工藝要求的尺寸，然后交叉鋪放到熱壓成型機(jī)中預(yù)熱，之后熱壓成型，再進(jìn)行冷壓處理冷卻至30-50°C取出，成為板狀材料，SP得到復(fù)合熱塑性樹脂模具材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(1)中，預(yù)加熱的溫度為140-180°C，預(yù)加熱方式為電加熱或紅外輻射加熱； 所述的步驟(2)中，所述可開合雙擠出模頭組中的熔融熱塑性樹脂是由單一擠出機(jī)通過分流道對(duì)雙擠出模頭進(jìn)行供料，所述冷卻輥壓裝置的冷卻方式為自然冷卻或通水冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(3)中， 所述裁剪后的帶狀連續(xù)纖維預(yù)浸料按照纖維方向0° /±45°或0° /90°的方向交叉鋪放到熱壓成型機(jī)中； 所述熱壓機(jī)的預(yù)熱溫度為230-250°C，熱壓成型的溫度為250-270°C，熱壓壓力為l-3MPa，冷壓處理的壓力為2-4MPa ； 所述冷壓處理的冷卻方式為自然冷卻或通水冷卻。
8.一種由權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合熱塑性樹脂模具材料制成的模具。
9.一種如權(quán)利要求8所述的模具的制造方法，其特征在于，將復(fù)合熱塑性樹脂模具材料按照模具設(shè)計(jì)的圖紙放入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，制成模具，在其表面上噴涂一層樹脂砂后包裝。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模具的制造方法，其特征在于，所述噴涂的樹脂砂為熱塑性PMMA或聚酰亞胺聚合熱固胺中的一種制成的顆粒。
【文檔編號(hào)】B29C70/50GK103483808SQ201210190114
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月11日
【發(fā)明者】康楠 申請(qǐng)人:遼寧遼杰科技有限公司