车用注塑接头一体的尼龙天窗排水管及制备方法
【专利摘要】本发明涉一种车用注塑接头一体的尼龙天窗排水管及制备方法；排水管为聚丙烯、粘结剂和尼龙12的三层材料，接头为聚氨酯类热塑性弹性体材料。聚丙烯、粘结剂和尼龙12的水管与TPU粘接尺寸优选范围在10mm～15mm。直接将聚氨酯类热塑性弹性体注塑至挤出成型聚丙烯、粘结剂和尼龙12的基体材料上成型。装车后聚氨酯弹性体类连接头与接头连接，具有的优异的耐候性、耐臭氧、耐紫外线及良好的高温性能、电性能、耐冲击性能。产品不需硫化即可加工成型，不需要加入粘合剂，具有加工简便、加工成本低、边角余料可已回收利用等优点。突出了轻量化以及低成本的优势。
【专利说明】车用注塑接头一体的尼龙天窗排水管及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车制造【技术领域】，特别涉及一种车用注塑接头一体的尼龙天窗排水 管及制备方法；注塑接头为TPU的尼龙天窗排水管。
【背景技术】
[0002] 随着我国交通事业的飞速发展，汽车逐渐进入了家庭，人们对汽车产业的舒适度、 轻量化、环保的呼声日益高涨。汽车天窗是现在很多车辆都配置的零部件，能够有效的使车 内空气流通，增加新鲜空气的进入，为车主带来健康、舒适的享受。目前，大多汽车用天窗排 水管使用PVC材料，日用聚氯乙烯塑料中的增塑剂，主要使用对苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲 酸二辛酯等，这些化学品都有毒性，聚氯乙烯的防老剂硬质酸铅盐也是有毒的。PVC随温度 影响较大，同样硬度的PVC在冬天和夏天装配时手感均不一致，且在夏天容易出现打褶现 象，目前市场上的天窗排水管存在打塞和排水不畅的现象，部分汽车更是出现渗透到汽车 内的现象，多是打褶堵塞造成。
【发明内容】
[0003] 目前很多汽车软管类都可以采用环保型树脂类替代PVC软管。本发明涉及到用环 保树脂类天窗排水管替代PVC天窗排水管。
[0004] 由于天窗排水管与大气连通，PVC天窗管通常直接与汽车对手件连接，但是受冷热 温度影响PVC会出现装配困难现象，且在生产过程中容易出现有毒气体，对人体有伤害，影 响其在天窗上的使用性能。考虑选用耐水性能好、耐温性能较佳的水管材料聚丙烯（PP)、粘 结剂（Tie)和尼龙12(PA12)三层材料（由内向外）以及具有有量高弹性、耐磨性、耐冲击 性能的聚氨酯弹性体类（TPU)注塑材料替代。PP/tie/PA12三层材料具有优异耐水性、耐温 稳定性、耐候性性能，但因产品模量大，需要与接头TPU注塑粘结才能与汽车对手件很好的 连接。TPU受温度影响小，装配手感不会随天气的变化引起太大的差异，能够很好解决PVC 管冬天装配困难。
[0005] 天窗排水管分为两部分组成：车身内部的直管结构以及连接在对手件上的排水接 头结构。车身内部的直管结构要求为优良的耐水性、耐候性、耐温稳定性；连接在对手件上 的接头材料要求为优良的弹性、耐磨性、耐冲击性、耐水性。
[0006] 为满足天窗排水管达到环保、耐水性、耐温稳定性，且成品率大于90%、拔脱力大 于150N的标准下，我们开发研制了一种新结构的天窗排水管并且在裸露在大气环境下可 以长期使用。车身内直管结构为PP/Tie/PA12材料，采用挤出工艺；连接对手件的排水接 头结构选用TPU类弹性体，采用注塑工艺。此产品突出了轻量化、耐温稳定性、耐候性、耐水 性、易于装配等优势。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] 一种汽车用注塑接头一体的尼龙天窗排水管，排水管为聚丙烯、粘结剂和尼龙12 的三层材料，接头为聚氨酯类热塑性弹性体材料。
[0009] 是聚丙烯、粘结剂和尼龙12的水管与TPU粘接尺寸优选范围在10mm?15mm。直 接将聚氨酯类热塑性弹性体注塑至挤出成型聚丙烯、粘结剂和尼龙12的基体材料上成型。
[0010] 选取PP/Tie/PA12三层尼龙管；将PP/Tie/PA12插入定位稍中，定位于注塑模具 上。
[0011] 将聚氨酯弹性体类弹性体在100-120°C的干燥箱里烘干2-3小时；用三段式立 式注塑机进行注塑，料筒温度从上至下设定为：165 °C?185 °C，180 °C?200 °C，170 °C? 190°C;保压时间为5?10s、保压压力15?20Mpa、背压1?3Mpa;进行80°CXlOmin热处 理。
[0012] 其中PP做内层较许多工程塑料类原材料有明显的耐水性，PA12做外层可以起到 很好的耐候性和耐化学性，注塑接头TPU具有极佳的弹性、耐磨性、耐冲击性能。两种材料 均具有良好的耐温稳定性和耐水性。此产品突出了轻量化、耐温稳定性、耐候性、耐水性、易 于装配等优势。
[0013] 此发明的难点在于PP/Tie/PA12(由内向外）与TPU的粘接问题，并且还需要达到 标准要求的附着力。通过选择合适的外层PA12和TPU类原材料及调整注塑机的工艺参数， 使产品性能达到标准。
[0014] 由于TPU弹性体类吸水性较高，料筒加热过程中，弹性体颗粒中的水分会导致弹 性体热裂解造成产品物理性能下降，从而严重影响粘接性。因此，TPU在使用过程中要保持 干燥状态。且过高的注塑压力虽然可提高制品表面的光亮度，但会造成尺寸收缩。则注塑 压力应设定为能够注满型腔的最小压力以获得最佳外观和尺寸的数值。
[0015] 本发明在不使用粘接剂直接将聚氨酯类热塑性弹性体（TPU)注塑至挤出成型PP/ Tie/PA12(由内向外）基体材料上成型。本发明提供的工艺参数，产品成品率达到95%以 上，部分收缩率仅为4.2%。PP/Tie/PA12(由内向外）与TPU之间的粘接强度用拔脱力来 表征，达到150N以上，实现了较好的粘接。
[0016] 本发明可以直接选择PP/Tie/PA12三层尼龙管与TPU接头注塑挤出成型；也可以 选用如下方法制备PP/Tie/PA12三层尼龙管，然后直接注塑。
[0017]PP/Tie/PA12三层尼龙管的制备方法为：
[0018] 内层PP设定的挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度190?210°C，机筒二区温 度200?220°C，机筒三区温度为210?230°C，机筒四区温度为220?240°C，机头一区温 度为230?250°C，机头二区温度为230?250°C，机头三区温度为230?250°C，口模温度 设定为230?250°C;
[0019] 中间层Tie设定挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度190?210°C，机筒二区温 度200?220°C，机筒三区温度为210?230°C，机筒四区温度为220?240°C，机头一区温 度为230?250°C，机头二区温度为230?250°C，机头三区温度为230?250°C，口模温度 设定为230?250°C;
[0020] 外层PA12设定挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度210?230°C，机筒二区温 度为220?240°C，机筒三区温度为230?250°C，机筒四区温度为230?250°C，机头一区 温度为230?250°C，机头二区温度为230?250°C，机头三区温度为230?250°C，口模温 度设定为230?250 °C。
[0021] 保证注射产品充分结晶、热定型，不发生尺寸收缩。停放12?24小时，进行性能 测试。
[0022] 本发明选用可以实现自粘性的两种材料，外层尼龙12(PA12)和聚氨酯热塑性弹 性体（TPU)进行挤出与注塑。装车后聚氨酯弹性体类连接头与接头连接，具有的优异的耐 候性、耐臭氧、耐紫外线及良好的高温性能、电性能、耐冲击性能。产品不需硫化即可加工 成型，具有加工简便、加工成本低、边角余料可已回收利用等优点。本发明的优点在于只需 将一种组分再注塑到另一基材内既可以实现两组分粘合，而不需要加入粘合剂。材料之间 的这种粘合是通过聚酰胺类在熔融状态下具有的粘合性实现。且两种材料均有良好的耐 油性、耐热性能，具有长期在油气水环境中使用性能，且所选材料为可回收再利用的轻质材 料，突出了轻量化以及低成本的优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1 :汽车用天窗排水管剖面图。
[0024] 图2 :定位销剖面图；
[0025] 1-TPU材料、2-PA12/粘结剂材料/TPU、3-注塑定位销。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明：
[0027] 实施例1 :
[0028] 1)选取PP/粘结剂/PA12三层尼龙管
[0029] 2)将PP/Tie/PA12管插入定位稍中，定位于注塑模具上；
[0030] 3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：165°C，180°C，170°C，保 压时间5s，保压压力15MPa，背压IMpa。
[0031] 4)停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
[0032] 得到如图1图2所示的聚氨酯类热塑性弹性体管和尼龙管外层连接，聚氨酯类热 塑性弹性体管和尼龙管粘接尺寸范围在l〇mm-15mm。
[0033] 实施例2 :
[0034] 1)选取PP/粘结剂/PA12三层尼龙管。
[0035]2)将PP/Tie/PA12管插入定位稍中，定位于注塑模具上；
[0036] 3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：175°C，190°C，180°C，保 压时间7s、保压压力17MPa、背压2Mpa。
[0037]4)停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
[0038] 实施例3:
[0039] 1)选取PP/粘结剂/PA12三层尼龙管。
[0040] 2)将PP/Tie/PA12管插入定位稍中，定位于注塑模具上；
[0041] 3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：185°C，200°C，190°C，保 压时间10s，保压压力20MPa，背压3Mpa。
[0042] 4)停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
[0043] 实施列4 :
[0044] 如若PP/粘结剂/PA12三层材料自己生产，可以按照以下工艺方式完成此车用注 塑接头一体的尼龙天窗排水管及制备方法
[0045] 1) PP/粘结剂/PA12三层尼龙管制备
[0046] 内层PP设定的挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度190°C，机筒二区温度 200°C，机筒三区温度为210°C，机筒四区温度为220°C，机头一区温度为230°C，机头二区温 度为230°C，机头三区温度为230°C，口模温度设定为230°C;
[0047] 中间层Tie设定挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度190°C，机筒二区温度 200°C，机筒三区温度为210°C，机筒四区温度为220°C，机头一区温度为230°C，机头二区温 度为230°C，机头三区温度为230°C，口模温度设定为230°C;
[0048] 外层PA12设定挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度210°C，机筒二区温度为 220°C，机筒三区温度为230°C，机筒四区温度为230°C，机头一区温度为230°C，机头二区温 度为230°C，机头三区温度为230°C，口模温度设定为230°C;
[0049] 2)将PP/Tie/PA12管插入定位稍中，定位于注塑模具上；
[0050] 3)将干燥后的TPU直接进行注塑。温度从上至下设定为：165°C，180°C，170°C，保 压时间5s，保压压力15MPa，背压IMpa。
[0051] 4)停放12小时后，观察其表观现象，停放24小时后，测试其拔脱力。
[0052] 表1.注塑性能对比
[0053]
【权利要求】
1. 一种车用注塑接头一体的尼龙天窗排水管，其特征是排水管为聚丙烯、粘结剂和尼 龙12的三层材料，接头为聚氨酯类热塑性弹性体材料。
2. 如权利要求1所述的排水管，其特征是聚丙烯、粘结剂和尼龙12的水管与TPU粘接 尺寸范围在1〇mm?15謹。
3. 权利要求1的排水管的制备方法，其特征是直接将聚氨酯类热塑性弹性体注塑至挤 出成型聚丙烯、粘结剂和尼龙12的基体材料上成型。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征是将聚氨酯弹性体类弹性体在100-120°C的干 燥箱里烘干2-3小时；用三段式立式注塑机进行注塑，料筒温度从上至下设定为：165°C? 185°C，180°C?200°C，170°C?190°C;保压时间为5?10s、保压压力15?20Mpa、背压1? 3Mpa ;进行 80°C X lOmin 热处理。
5. 如权利要求3所述的方法，其特征是PP/Tie/PA12三层尼龙管的制备方法为： 内层PP设定的挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度190?210°C，机筒二区温度 200?220°C，机筒三区温度为210?230°C，机筒四区温度为220?240°C，机头一区温度 为230?250°C，机头二区温度为230?250°C，机头三区温度为230?250°C，口模温度设 定为230?250°C ; 中间层Tie设定挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度190?210°C，机筒二区温度 200?220°C，机筒三区温度为210?230°C，机筒四区温度为220?240°C，机头一区温度 为230?250°C，机头二区温度为230?250°C，机头三区温度为230?250°C，口模温度设 定为230?250°C ; 外层PA12设定挤出机各阶段的温度为：机筒一区温度210?230°C，机筒二区温度为 220?240°C，机筒三区温度为230?250°C，机筒四区温度为230?250°C，机头一区温度 为230?250°C，机头二区温度为230?250°C，机头三区温度为230?250°C，口模温度设 定为230?250°C。
【文档编号】B60R13/07GK104494532SQ201410831518
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】张洪起, 薛俊芳, 王娟, 张洪亮 申请人:天津鹏翎胶管股份有限公司