[发明专利]泡沫芯“A”级制品的制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年3月26日提交的美国临时申请第61/039,489号的权益。

发明背景

发明领域

本发明涉及一种具有A级可见表面和在不可见的背面具有整体的结构加强的泡沫芯制品的制造方法，所述方法超越了现有的制造水平。

背景技术

设计者通常利用塑料部件代替金属部件以利用模塑部件能提供的较大的设计自由度并降低制品的重量和成本。注射模塑工艺被用于制造这类塑料制品。但是当注射模塑较大的制品，例如重型卡车仪表板时，密封模具且注射充满模腔所需的塑料材料的量所需要的合模力需要巨大的压力以制造出可用的部件。能够制造这些部件的注射模具和模塑机器是非常大且重的，并且其获得和运转是非常昂贵的。资本设备的这些部件必须常规地通过许多其中生产出的部件来分期偿还。直到今天，由于他们的短期、低容量计划，成本已经高于重型卡车制造商愿意承担的范围。结果，制造商限制注射模塑的部件的尺寸，或者他们选择其他花费较低的工艺来生产大的部件。

在致力于注射模塑大的部件而没有正常的注射模具和机器所需的太高花费的过程中，制造商通过在模腔内注射塑料和发泡剂的熔融混合物来生产大的功能性的塑料部件。通过在注射模塑过程中在塑料树脂中加入发泡剂，发泡行为产生局部的内部充填压力，该局部的内部充填压力促使熔体充满部件腔。发泡剂在熔融树脂中的添加扩大了注射熔体的体积，从而降低了通过注射所使用材料的量。通过降低熔体的密度，模塑的制品的重量也降低了。在熔体中加入发泡剂连同在腔内所产生的发泡行为的进一步的好处是，最外部的注射压力和用以保持模具闭合的相关合模压力的需求也极大地降低了。最终结果是，高压模塑工艺现在转化为了低压模塑工艺。尽管存在这些好处，但是还有阻碍了泡沫塑料工艺被广泛地应用于制造A级结构部件的一些缺点。这些缺点是：

泡沫塑料工艺的内部充填压力不总是生产出没有表面孔隙度和局部收缩变形的表面，以及由于模塑部件表面上的泡沫旋涡，泡沫塑料工艺不能够生产出需要用于可见部件的合意的A级表面。

发明概述

本发明涉及一种具有A级可见表面和在不可见的背面具有整体的结构加强的泡沫芯制品的制造方法，该方法超越了现有的制造水平。

用于制造具有表面、表皮和芯的制品的方法包括将第一模具部分闭合在可压缩密封体上。密封体设置于第一模具部分和第二模具部分之间。第一模具部分和第二模具部分各自具有界定可加压的模腔的壁。模腔具有模腔壁、注入孔及通气孔。注入孔和通气孔相互分隔。

该方法还包括使用大于大气压强的第一压强的加压气体对模腔施压。通过注入孔，注射熔融塑料和发泡剂的混合物。产生发泡剂气体以在混合物中形成气室(gas cell)。气室具有超过第一压强的内部压强。该方法包括第一等待时间段。在第一时间段之后的第二时间段，通过通气孔以足以打破气室的一部分以便产生破裂的室的比率排放加压气体。使用破裂的室形成邻近模腔壁的表皮。表皮界定用混合物充满的芯腔。然后固化混合物。将第一模具部分与第二模具部分分离以便取出制品。

在另一个实施方案中，方法包括将第一模具部分闭合在第二模具部分上。第一模具部分和第二模具部分界定具有模腔壁的可加压的模腔、注入孔及通气孔。注入孔和通气孔相互分隔。至少一个模具部分还包括具有一宽度的肋。将模腔加压到第一压强。通过注入孔将塑料组合物注入到模腔内。将发泡剂提供到塑料组合物中以形成混合物。发泡剂引起塑料组合物发泡。泡沫具有内部压强超过第一压强的气室。方法包括等待第一时间段。对模腔排气以达到小于气室的内部压强的第二压强。以预定比率减小第二压强而形成与模腔壁相接触的表皮。表皮具有一厚度。模腔的肋宽度与表皮厚度的比值为从50％到300％的范围。表皮界定芯腔，其用塑料组合物和发泡剂气体混合物充满。固化混合物。将第一模具部分与第二模具部分分离以便取出制品。

在本发明的另一个实施方案中，方法包括使用具有第一压强的第一气体在具有界定模腔的壁的模具内进行反压。第一气体在注射包括可分解的发泡剂的塑料组合物以前提供给模腔。发泡剂分解产生具有第二压强的第二气体。第一压强超过第二压强。通过将第一压强减小到第三压强来使塑料组合物在模腔内膨胀。第三压强在从大气压强到小于第一压强的范围。

优选实施方案详述