纤维增强塑料成型制品及其生产方法

专利名称：纤维增强塑料成型制品及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维增强塑料(FRP)成型制品及其生产方法。
本发明的FRP成型制品包括一种作为母体树脂的热塑性树脂和分散在该母体树脂内的平均纤维长度为0.1至7mm的增强纤维。该FRP成型制品是薄壁的并且机械性能杰出、体积电阻率低。它能最佳地用作电子终端机械或装置、移动蜂窝电话等等的外壳。
本发明成型制品可用一种热流道注射成型法生产。
背景技术：
用合成树脂制造的注塑制品被广泛地用作例如功能零件和机械零件之类的结构零件以及办公机械和装置、电子终端机构和装置、移动蜂窝电话等等的外壳。尤其是用碳纤维增强树脂制成的注射成型制品因其具有优良的机械性能和高的电磁波屏蔽能力被广泛地用作计算机终端机械和设备、移动蜂窝电话等等的外壳。
成型热塑性树脂制品大多用注射成型法生产。在用一种注射成型法生产由热塑性树脂制成的符合需要的注射成型制品时，除了预定成为产品的部分之外还形成被称作注口流道的成型后抛弃部分。通常，注口流道与成型制品的重量比率较小，并且注口流道的形状不会造成任何大的问题。
然而，在用一种注射成型法生产用碳纤维或其他增强纤维增强的成型制品情况下，特别是在用一种注射成型法生产如同个人电脑终端机械或装置外壳之类的复杂形状大尺寸成型制品的情况下，由热塑性树脂和增强纤维组成的熔融树脂流动性不良。所以，用许多浇口来注射熔融树脂的多浇口成型法被采用。在这种情况下，一个成型制品中的注口流道部分重量比率变大，其结果是被抛弃材料增加。
用增强纤维增强的热塑性树脂与普通工程塑料相比，材料的单位成本较高。所以，在要被抛弃的注口流道数量大的传统成型方法中，成型制品的成本必然较高。
如果存在注口流道，流动阻力就作用于在此处流动的熔融树脂上，从而使熔融树脂内的增强纤维断裂和变细。其结果是，所得成型制品的物理性能恶化。
使用热流道的注射成型法已实际应用于成型不合增强纤维的热塑性工程塑料。
另一方面，已经知道一些借助于使用热流道的注射成型法来成型含有增强纤维的热塑性树脂的情况。然而，还不知道有借助于使用热流道的注射成型法来成型含有作为增强纤维的碳纤维的热塑性树脂的尝试。
一个理由是，在用热流道注射成型法来模塑由增强纤维增强的热塑性树脂的情况下，担心产品变得外观粗劣和翘曲。另一个理由是，由于从技术上克服所担心缺陷的方法还没有得到验证，成型制品制造商考虑在采用该技术来生产可卖出的成型制品方面还存在风险。
本发明的一个目标是显著地减少注口流道，该注口流道提高了用一种高功能材料即一种用增强纤维增强的热塑性树脂制造的注射成型制品的成本，而另一个目标是提供一种用增强纤维增强的热塑性树脂制造的注射成型制品，该制品基本上没有外观粗劣和翘曲之类的缺陷。

发明内容
达到上文提及目标的本发明FRP成型制品如下所述用热流道注射成型法生产的一种FRP成型制品，它包括一种热塑性树脂和分散在所述热塑性树脂内的平均纤维长度为0.1至7mm的树脂增强纤维。
在本发明FRP成型制品中，最好所述纤维是从一个由碳纤维、玻璃纤维和聚芳基酰胺纤维的组中选择的至少一种纤维。
在本发明FRP成型制品中，最好是在该热流道注射成型中使用的一个热流道注口的长度为10至600mm。
在本发明FRP成型制品中，最好是在成型制品表面上存在由浇口销末端形成的凹陷，所述浇口销末端用来开启和关闭在热流道注口末端处提供的浇口。
在本发明FRP成型制品中，最好是该凹陷具有0.1至10mm的直径和2mm或更少的深度。
在本发明FRP成型制品中，最好是该热流道注射成型具有多个热流道注口，所述热流道注口在其末端分别具有能开启和关闭的浇口并且每个开启和关闭浇口被相互独立地控制。
在本发明FRP成型制品中，最好是所述热流道注口包括多个热流道注口，而且一种经过一个注射成型机的一个第一注口并通往多个热流道注口的树脂通过各自的树脂通道并基本上在同一时限从相应热流道注口末端处提供的各个浇口被注射。
在本发明FRP成型制品中，最好是各自树脂通道的几何长度彼此相等。
在本发明FRP成型制品中，最好是各个浇口的开启和闭合时限具有时间差。
在本发明FRP成型制品中，最好是所述成型制品是一个设备本体。
用来达到上文提及目标的本发明FRP成型制品生产方法如下一种用来生产FRP成型制品的方法，它包括(a)第一步骤一种树脂粒料具有混合在一种用作母体树脂的热塑性树脂中的0.1至7mm平均纤维长度的树脂增强纤维，将该树脂粒料在一个注射成型机的树脂熔化圆筒内在220至350℃条件下加热和熔化，以便制备一种具有分散在其中的所述纤维的熔融树脂，以及(b)第二步骤将第一步骤中获得的熔融树脂经过该注射成型机的一个第一注口并进一步经过一台热流道注射成型设备的树脂通道喂入热流道注口；开启和闭合该热流道注口的浇口以便控制将熔融树脂注射到用来成型一个制品的模具型腔的开始和结束；喂入型腔的熔融树脂在模具中凝固；开启模具；并取出成型制品。
在本发明FRP成型制品的生产方法中，最好是热流道注口的长度为10至600mm。
在本发明FRP成型制品的生产方法中，最好是浇口用一个进入和离开该浇口的浇口销来开启和关闭，并由浇口销的末端在成型制品的表面上形成一个凹陷。
在本发明FRP成型制品的生产方法中，最好是该凹陷具有0.1至10mm的直径和2mm或更小的深度。
在本发明FRP成型制品的生产方法中，最好是所述热流道注口包含多个热流道注口，而且在多个热流道注口的末端处提供的相应浇口能各自独立地进行控制。
在本发明FRP成型制品的生产方法中，最好是所述热流道注口包括多个热流道注口，而且一种通过一个注射成型机的一个第一注口并通往多个热流道注口的树脂通过各自的树脂通道并在同一时限从相应热流道注口末端处提供的各个浇口被注射。
在本发明FRP成型制品的生产方法中，最好是各个树脂通道的几何长度彼此相等。
在本发明FRP成型制品的生产方法中，最好是各个浇口的开启和闭合时限具有时间差。


图1是一台装有用来生产本发明成型制品的热流道的注射成型设备的示意侧视图。
图2是图1所示设备模具部分的示意垂直剖视图。
图3是安装在图2所示模具部分内的一个热流道注口的示意侧视图。
图4是图3所示热流道注口的示意垂直剖视图。
图5A和5B是示意垂直剖视图，它用来说明一个热流道注口的阀门浇口的开启和关闭。
图6A是一种不具有热流道注口的传统注射模具设备模具部分的示意垂直剖视图。
图6B是用来生产本发明成型制品的具有热流道的注射成型设备模具部分另一个实例的示意垂直剖视图。
图7是图6B所示模具部分内的热流道的示意垂直剖视细节图。
图8是与图7所示热流道不同的另一个热流道实例的示意垂直剖视细节图。
图9是与图7所示热流道不同的又一个热流道实例的示意垂直剖视细节图。
图10是在用来生产本发明成型制品的带热流道注射成型设备模具部分内的一种热流道注口浇口设计实例的示意透视图。
图11是与图10所示浇口设计不同的另一种热流道注口浇口设计实例的示意透视图。
图12是与图10所示浇口设计不同的又一种热流道注口浇口设计实例的示意透视图。
图13A是作为一个本发明成型制品实例的外壳的平面图。
图13B是图13A所示外壳的侧视图。
图14是用来说明一种本发明成型制品翘曲测量方法的说明图。其中上图为该成型制品的平面图而下图为其前视图。
图15是显示实例1所用浇口设计的说明图。其中上图是该浇口设计的平面图，而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图16是实例1至10所用热流道注射成型设备模具部分的示意垂直剖视图。
图17是一个图16所示热流道注口之一的末端部垂直剖视详图。
图18是实例2所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图19是实例3所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图20是实例4所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图21是实例5所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图22是实例6所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图23是实例7所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图24是实例8所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图25是实例9所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图26是用来说明实例9所用热流道歧管内多个树脂通道的示意平面图。
图27是实例10所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图28是对比实例1所用传统冷流道注射成型设备浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图所示A-A位置的垂直剖视图。
图29是显示对比实例1所用冷流道注射成型设备模具部分的示意垂直剖视图。
图30A是由一个热流道浇口部分在本发明成型制品表面上形成的一个凹陷部分实例的透视图。
图30B是30A所示凹陷部分的垂直剖视图。
图31是实例12所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图32A、32B和32C是用来说明生产本发明成型制品用的各个热流道浇口的开启和关闭时限的平面图。
图33A是一个用来防止本发明成型制品侧面向内倾斜的成型制品形状(模具设计)实例的平面图。
图33B是图33A所示成型制品形状(模具设计)的前视图。
图33C是图33B所示成型制品形状(模具设计)一个端部的前视详图。
图34是实例11所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图35是实例13所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图36是实例14所用浇口设计的说明图。其中上图为该浇口设计的平面图而下图为在该平面图A-A位置的垂直剖视图。
图37是生产本发明成型制品所用热流道之一内的一个阀销、导杆和浇口衬套实例的垂直剖视图。
具体实施例方式
用来生产本发明FRP成型制品的热塑性树脂不受特殊限制，只要它能被注射成型即可。但最好使用一种聚酰胺树脂或一种聚碳酸酯树脂。
该聚酰胺树脂指的是一种在分子中具有酰胺键(-CONH-)的化合物。该聚酰胺树脂的实例包括从ε-己内酰胺、6-氨基己酸、ω-enantholactam、7-氨基庚酸、11-氨基烷酸、9-氨基壬酸、α-吡咯烷酮、α-pyrelidone等等所得的均聚物和共聚物，用缩聚一种二胺例如环六亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二甲胺或间苯二甲胺以及一种二羧酸例如对苯二酸、异酞酸、己二酸或癸二酸和它们的混合物方法所得的均聚物和共聚物。
考虑到成型制品的机械性能和表面性能，最好能使用尼龙6和尼龙66，尤其是尼龙6。
该聚酰胺树脂还能与其他树脂混合。能被混合的树脂实例包括聚丙烯、ABS树脂、聚苯撑氧、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及液体水晶聚酯等等。
在与一个具有例如易与聚酰胺反应的酯的聚合物混合时，可事先使该聚酰胺与例如一种酸酐起反应，从而封锁聚酰胺的末端，以便根据需要抑制该反应。
聚酰胺树脂具有很高的韧性和杰出的机械强度。
聚碳酸酯树脂是一种用下述式表示的聚酯，并从碳酸和一种乙二醇或二羟基苯酚获得。式-(-O-R-O-CO-)n-(R一个二价脂肪族或芬香族基团)由于能获得高的熔点以及杰出的耐热性、耐光性、耐酸性等，R最好是一种具有用下述式所示结构的二苯基烷烃。
式-Ar-CR′R″-Ar-(Ar苯环；R′、R″H，CH3，C2H5)尤其是，最好是一种用下述式表示的具有2，2-双(4-羟苯基)丙烷的一种聚碳酸酯。式-(-O-Ar-CMe2-Ar-O-CO-)n-(Me一个甲基基团)该聚碳酸酯的氢原子等还能由卤素、碳化氢基团等取代该聚碳酸酯能按照原状，或者也能作为一种适当的合金提供。
一种聚碳酸酯/ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)(较好的重量混合比为20/80至80/20，而更加适宜的比率为40/60至60/40)、一种聚碳酸酯/ASA(丙烯腈苯乙烯丙烯橡胶)(较好的重量混合比为20/80至80/20，而更加适宜的比率为40/60至60/40)、与其他树脂的合金以及与其他树脂的混合物等也能被优先使用。
聚碳酸酯具有较小的收缩和杰出的抗翘曲性。
除了聚酰胺树脂和聚碳酸酯树脂以外的热塑性树脂包括聚烯烃树脂例如苯乙烯树脂、聚乙烯和聚丙烯之类，以及聚酯树脂例如聚苯撑醚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对二甲酸丁二醇酯(PBT)之类等。
可使用这些热塑性树脂中的任何一种，或者也可将它们中的一些作为一种混合物或共聚物使用。在作为混合物的情况下，还能一起使用一种相容试剂。
还能添加例如溴火焰阻滞剂、硅火焰阻滞剂或者红磷之类的火焰阻滞剂。还能添加磷脂或碳黑。
在使用一种含有多种树脂的混合物作为热塑性树脂的情况下，最好是主要成分为一种聚酰胺树脂或聚碳酸酯树脂，而且该主要成分的含量为60％重量百分比或者更多。
该混合物还能含有0.1-10％重量百分比的火焰阻滞剂或者0.1-30％重量百分比的碳黑等等。
取决于成型制品的应用情况，可添加例如染料、颜色、成型性促进剂和起泡剂。
成型制品优选含有30-95％重量百分比的热塑性树脂。更加优选的范围是40-90％重量百分比。如果热塑性树脂量小于该范围，在成型期间的流动性会因树脂量太少而变低。而如果该量大于此范围，增强纤维的效果会因该树脂太多而变小。
用于本发明FRP成型制品的增强纤维可以为玻璃纤维、碳纤维、聚芳基酰胺纤维等等。
考虑到成型制品的抗弯性能和强度，增强纤维自身的拉伸弹性系数优选为10,000至50,000kgf/mm2。可更加适宜的范围是20,000至30,000kgf/mm2。同样，增强纤维自身的抗拉强度优选为200至600kgf/mm2。更加适宜的范围是300至550kgf/mm2。
考虑到可模塑性，性能显示程度等，成型制品优选包括5-30％重量百分比的增强纤维。更加适宜的范围为15-30％重量百分比。
为了满足电磁波屏蔽能力，减少成型制品的体积电阻率是十分重要和最为有效的。为此用途，成型制品的体积电阻率最好为0.0001至0.01Ω.m。
为了改善例如成型制品的导热率和线性热膨胀系数之类的机械性能并且减小成型制品的体积电阻率，最好是用碳纤维作为增强纤维。
该碳纤维的密度优选为1.70至1.95。更加适宜的范围是1.76至1.85。单根碳纤维的直径优选为5至8μm，而更加适宜的范围是6.5至7.5μm。
在本发明成型制品的生产中可使用填料。该填料的实例包括矽灰石、海泡石、钛酸钾、硬硅钙石、磷酸盐纤维、片钠铝石、石膏纤维、硫化钼(MOS)、硼酸铝、针状碳酸钙、四脚锥体型氧化锌、碳化硅、氮化硅、汽相外延碳纤维、氢氧化镁、氢氧化铝、碱性硫酸镁以及它们的混合物。
矽灰石、海泡石、钛酸钾、硬硅钙石、磷酸盐纤维、片钠铝石、石膏纤维、MOS、硼酸铝、针状碳酸钙、四脚锥体型氧化锌、碳化硅、氮化硅、汽相外延碳纤维、氢氧化镁、氢氧化铝和碱性硫酸镁还能用碳覆盖或者用一种硅烷类偶联剂等作表面处理，这些覆盖或处理填料也可在混合状态使用。
考虑到使成型制品具有可模塑性以及成型制品的外观，矽灰石、海泡石和钛酸钾比较适合，而考虑到显示成型制品的各种性能例如抗翘曲性、刚性和强度，钛酸钾(K2O·nTi2)(n＝1，2，6，8；n＝8尤其适合)更加适宜。
除了所述的钛酸钾以外，可使用钛元素呈任何不同形式的一种针状填料。也可使用作为金属的钛，但最好是使用由它与其他元素结合而获得的钛化合物。作为该钛化合物，一种氧化钛或者一种与其相关的化合物是适宜的。最佳的钛化合物是NaTi6O13和Rb2Ti6O13，尽管不是特别局限于它们。
作为氧化钛，球状或块形氧化钛颗粒通常被用作颜料。在本发明中，该氧化钛的减少翘曲效果被用来减少成型制品的翘曲。
作为包含在成型制品内的颗粒状填料，可使用针状物、块状物或薄片状物。在它们中间，针状物为最佳，而且纤维长度优选是1至500μm。具有5至100μm纤维长度的填料较为适宜，而更加适合的范围是10至20μm。
包含在成型制品内的针状填料能预混合在树脂中，或者薄片状填料也能被掺合在颗粒中。
成型制品内的填料含量优选为0-40％重量百分比。考虑到对成型性等的影响，在针状填料情况下，含量为1-25％重量百分比比较适合，而5-20％重量百分比的范围更加适宜。
针状填料的纵横尺寸比(纤维长度/纤维直径)优选为3至500，较好的范围是5至400。更加适宜的范围是10至200。
针状填料能用任何不同的处理方法在针状物表面上作处理。例如，能使用一种借助于化学蒸汽沉淀法(CVD)覆盖碳或氧化锡的针状填料。为了赋予导电性，可使用一种借助于CVD或电镀法在该针状物表面上覆盖任何不同金属例如银、镍和铜的针状填料。
为了改善聚酰胺树脂的粘性，能使用一种在颗粒表面上进行处理的填料例如一种硅烷类偶联剂。覆盖和偶联剂处理两者也可一起使用。
根据本发明FRP成型制品的性能和FRP成型制品生产方法的特点，能按照需要使用这些具有不同特性的材料。
已成为成型制品的成型材料也可使用，或者说该成型材料能重新磨细并再次成型为一个要使用的成型制品。该重新磨细的材料还能反复地重复使用。还能添加使用一定数量的所述磨细材料到根本未经磨细的材料(未经使用的材料)中。
在这种情况下，考虑到不至于严重地降低成型制品机械性能，进入未经使用材料的重新磨细材料的混合比为0至50％重量百分比。考虑到不至于严重地降低抗冲击性，该范围为0至40％重量百分比特别适宜，而为了保持阻燃性0至25％重量百分比的范围最为合适。
迄今为止，人们一直担心，在形状如同一个多面体盒的成型制品具有一个开口的情况下，由于没有形成用来保持刚度的表面，如果该成型制品的材料是聚酰胺树脂或聚碳酸脂树脂之类的工程塑料或者是一种在塑料中添加增强纤维的材料，成型制品就可能翘曲。
然而，在本发明FRP成型制品中，由于使用细小填料尤其是针状填料，能抑制局部的成型收缩和不规则的刚性，其结果是，即使作为成型制品获得的壳体具有开口，该壳体的翘曲也能保持较小值。
如果含有热塑性树脂、增强纤维和填料的注射成型粒料被注射成型，在热流道注射成型设备中的模具结构、树脂成型温度、注射压力、保持压力和模具冷却时间这样一些的条件被适当选定的情况下，能生产出最佳的本发明FRP成型制品。
在这种情况下，最好是增强纤维的平均纤维长度是0.1至7mm，而成型制品的典型壁厚在0.2至5mm范围内。在这些条件下，能显示出薄壁成型制品的杰出的成型性。
如果成型制品内的平均纤维长度小于0.1mm，成型制品的机械性能(例如弯曲回弹性系数和抗拉强度)会减弱。如果成型制品需要具有高刚性，具有较长平均纤维长度的纤维更为有利。在这种情况下平均纤维长度优选是0.2mm或更多。0.3mm或更多更加适宜。
反之，如果成型制品内的平均纤维长度大于7mm，就担心尽管能期望强大的增强纤维效果，但该纤维不规则地散布存在于成型制品中。纤维不规则散布会导致成型制品的外观和机械强度不规则，使难于达到连续的生产和稳定的产量。
所以，鉴于上述情况，考虑到维持持续的生产和稳定的产量，成型制品内的纤维适当长度优选为0.1至7mm。考虑到维持高的刚性和抗冲击性，该长度为0.2mm至7mm较为适宜，而更加适宜的范围是0.3mm至7mm。
成型制品的合适外部尺寸为长约10至约5,000mm、宽约10至约5,000mm和高约0.2至约1,000mm。
优选的是一种注射成型树脂制品，它具有长约10至约500mm、宽约100至约1,000mm和高约0.2至约100mm的外部尺寸，并具有至少一根高约1至100mm、宽约0.1至约5mm和长约1至约1,000mm的肋，或者具有至少一个高约1至约100mm和外直径约1至约50mm的凸起。
更加适宜的是一种注射成型树脂制品，它具有长约50至300mm(更适宜的是约100至约300mm长)、宽约100至约400mm和高约0.2至约50mm的外部尺寸，并具有至少一根高约1至约50mm、宽约0.1至约5mm和长约1至400mm的肋，或者具有至少一个高约1至约50mm和外直径约1至约50mm的凸起。
在增强纤维长时安排增强纤维到具有肋或凸起的薄壁成型制品的小空间中有困难的情况下，可使用一种细小填料，尤其适合的是针状填料来充填该小空间并抑制局部的成型收缩和不规则的刚性，其结果是，所生产的成型制品翘曲小并具有高机械强度。
最好是成型制品的弯曲回弹系数是500至4,000kgf/mm2，而成型制品的体积电阻率是0.001至0.01Ω·m。
如果热塑性树脂粒料含有5至50％重量百分比的增强纤维，而且该纤维具有0.1mm或更长的平均纤维长度和0.01至30％重量百分比的从矽灰石、海泡石、钛酸钾、硬硅钙石、磷酸盐纤维、片钠铝石、石膏纤维、MOS、硼酸铝、针状碳酸钙、四脚锥体型氧化锌、碳化硅、氮化硅、汽相外延碳纤维、氢氧化镁、氢氧化铝、碱性硫酸镁和它们的混合物中选定的针状填料，将该热塑性树脂粒料供应到热流道注射成型设备中就能生产该成型制品。
在这种情况下，最好是该针状填料的纵横尺寸比为3至500。
该成型制品还能在表面上覆盖碳或者用一种硅烷类偶联剂在表面上作处理。
在本发明中，一个外壳指的是用来容纳一个制品的容器，或者是覆盖一个制品的功能元件的薄壳结构部分，或者是包括内部的一个整体制品。该制品的实例包括精密电子设备和装置例如个人电脑、台式计算机、控制器、电子测量仪器、通讯装置、打印机和图象扫描器、移动电子装置、移动蜂窝电话以及大型等离子体显示面板(PDP)和底架。使用最佳的外壳呈矩形。它能最适合地用作个人电脑，尤其是笔记本型个人电脑的外壳。
最好是作为本发明FRP成型制品的外壳就视觉形状而论是一个多面体盒。该多面体通常为矩形，但不受此限制。该多面体也可以是一个例如具有一个非直角部分作为在侧面之间形成角度的非矩形，或者是一个梯形或平行四边形。所有表面不必是平的，至少一个表面可以是弯曲的(凸起或凹下)。
在外壳中开口的形状或者开口比率可根据所需外壳形状不同地选定，但为了将内部物件装入外壳，最好是至少在该多面体的一个面上做出开口。通常最好是一个面作为整体基本上整个地敞开。除了该开口以外，在另一个面或者另一些面上可存在比它小的一个或多个开口。
本发明FRP成型制品可具有导电性，或者能具有装饰效果，或者可具有在表面上形成的保护层。在这种情况下，成型制品用一种电镀材料或喷涂材料覆盖。
可电镀在表面上的材料包括Au、Ag、Cu、Cr、Pt、Ni、Ti、Ge、Sn、Mo、Ta、W、Al、Nb、Pd、ITM、镍铬铁合金、Ni-Cr、426金、坡莫合金、SiO、SiO2.Cr2O3、Al2O3、SnO、SnO2、ZrO2、TiO2、Ta2O5、BaTiO3、Fe2O3、Y2O3、CaF2、LiF、MgF2.NbF3.Si3N4、7059、TiN、Sn-Sb、Si、AL+Si和SUS 304等等。
在表面上的喷涂根据产品所需的颜色、外观和爱好来选定。成型制品可简单地喷涂以便具有装饰效果，也可喷涂上一种导电涂料以便改善导电性。
下面描述用来生产本发明FRP成型制品的热流道注射成型设备。
在图1中，一种热流道注射成型设备1由一个安装在机座1c上的熔融树脂挤压装置3、一个附加在熔融树脂挤压装置3末端的固定体1b、一个安装在机座1c上与固定体1b相对以便可以接近和离开固定体1b的活动体1a、一块安装在固定体1b上的固定侧板4、一块安装在活动体1a上的活动侧板5以及一个由固定侧板4和活动侧板5支承并定位在它们之间的模具2组成，用来运动活动体1a的机构没有画出。
图2显示图1所示热流道注射成型设备1的固定侧板4、模具2和活动侧板5的细部。在图2中，模具2的型腔6安装在固定侧板4上，而模具2的心板7安装在活动侧板5上。当型腔6和模芯7的相对表面相互接触时形成一个模具中空部分11。
在固定侧板4和型腔6内部提供一个用来接纳从熔融树脂挤压装置3喂入的熔融树脂流的第一注入口10、一个用来接纳从第一注口10喂入的熔融树脂流的热流道总管9以及多个用来接纳从热流道总管9喂入和分枝的各个熔融树脂流的热流道注口8。
在各个热流道注口8的下游端部提供浇口部分(未画出)，并且当浇口部分被打开时各个热流道注口8将熔融树脂从浇口部分注射到模具中空部分11之中。
与冷流道注射成型情况不同，第一注口10、热流道总管9以及多个热流道注口8使树脂总是保持高温熔融状态。为此用途，第一注口10、热流道总管9和多个热流道注口8分别装有电加热器。而且在热流道注口8的末端部也分别提供一个电加热器。这些装置使树脂始终保持熔融状态。
图37显示一个热流道注口8实例。在图37中，热流道注口8具有一个用来允许树脂在其中流动的中空部分80，以及一个通往热流道总管9的熔融树脂通道和中空部分80的熔融树脂通道37。中空部分80的末端在热流道注口8末端处敞开。为了覆盖该末端的开口，将一个注口衬套22安装在热流道注口8的末端处，从而形成一个浇口部分14。注口衬套22形成一个浇口孔14a。热流道注口8具有一个浇口销15，它从外侧插入中空部分80并到达浇口孔14a。浇口销15用一个导向件36支承并可沿轴线方向运动。在浇口销15的末端部相反侧的端部提供一个浇口销驱动装置15b。浇口销15末端部和浇口孔14a构成一个浇口。当浇口销15末端开启和关闭浇口孔14a时熔融树脂被注射和停止注射。
图3显示热流道注口8和热流道总管9。如图3所示，热流道注口8的长度被定义为从热流道总管9下游端到热流道注口8的浇口部分14下游端的长度L。
热流道注口8的长度L根据被成型制品的形状和成型用模具的尺寸来选定。在生产本发明FRP成型制品时，热流道注口8的长度L优选为10至600mm。更加适宜的范围为100至450mm。
如果热流道注口8的长度L太短，在总管9和热流道注口8末端部之间的距离就变得太小，于是布置热流道8外部热源的空间变小，使充分地加热热流道注口8发生困难。
如果热流道注口8的长度L太长，用来开启和关闭热流道注口8的浇口的阀门浇口控制用浇口销15长度变得太长，于是使控制浇口销15的运动发生困难。此外，在浇口孔14a和浇口部分14末端部分处的浇口销15之间的摩擦变大，于是浇口销15或浇口孔14a可能磨损。
图4是热流道注口8的垂直剖视图。热流道注口8具有一个由中空部分80在内部形成的树脂通道12，并具有一个位于末端部的浇口部分14。对于生产本发明成型制品而言，浇口部分14的浇口孔14a的直径优选为0.1至10mm。更加适宜的范围是1至5mm。
如果浇口孔14a的直径太大，增强纤维不充分地分散到树脂中，造成所得的成型制品外观粗劣。如果浇口孔14a的直径太小，树脂不能足够地保持流动，于是发生例如射不足之类的流动缺陷。
热流道注口8能采用图4所示的外部加热或者内部加热。这两种加热法各有优缺点。在生产本发明FRP成型制品情况下，由于增强纤维与热塑性树脂一起使用，最好采用热流道注口8外部加热。
当热流道注口8被内部加热时，一个加热源被安装在该热流道注口内部。因而不能确保在该热流道注口内的所有树脂保持熔融状态，于是使始终保持流道通道直径(树脂流量)大致恒定变得困难。尤其是在使用碳纤维作为增强纤维的情况下，由于碳纤维的热传导很好，与热流道注口侧面接触的树脂凝固，使得确保符合需要的流道通道直径(树脂流量)发生困难。而如果确保符合需要的流道通道直径(树脂流量)发生困难，保持树脂流动平衡也就变得困难，于是所得的成型制品可能翘曲或者具有粗劣的外观。
采用外部加热的热流道注口8具有一个在其外侧的电细管加热器13a(图4)作为热源。在热流道注口8的树脂通道12内的树脂完全保持熔融状态。
最好是在热流道注口8的浇口部分14处布置一个用于局部加热的加热器(未画出)。由于热流道注口8的浇口部分14始终保持与外侧空气和模具2接触，位于浇口部分14处的树脂温度可能下降，因此可能发生情况是树脂在浇口部分14处凝固，不再允许进行注射成型。如果在浇口部分14处布置用于局部加热的加热器，这个问题就能避免。
下面参照图5A和5B，描述热流道注口8的浇口部分14的开启和关闭动作。最好是，用来生产本发明FRP成型制品的热流道注射成型设备中的热流道注口8的浇口部分14用一个阀门进行控制。
用一个阀门控制一个浇口的方法被称作阀门浇口法。在这种方法中，当树脂被注射时，浇口销15如同箭头15a所示从浇口部分14内部退缩，以便开启浇口部分14。其结果是，在浇口部分14处的树脂通道被打开，从而允许树脂注射到模具中空部分11中。在树脂已完全充满模具中空部分11之后，浇口销15如同箭头15b所示那样前行，以便关闭浇口部分14。其结果是，在浇口部分14处的树脂通道被关闭，从而停止将树脂注射到模具中空部分11之中。
也就是说，浇口销15控制树脂的注射和停止注射。在只有一个热流道注口8的情况下，只需要一个浇口销15控制系统。
另一方面，在本发明成型制品的生产中，取决于成型制品的尺寸，会出现需要若干热流道注口8的情况。例如，在用热流道注射成型设备来生产一种办公机械或装置尤其是A4尺寸(宽210mm，长297mm)笔记本型个人电脑的外壳时，能使用1至26个浇口。然而，该浇口数量最好是4至17。
如果浇口数量太少，树脂就不能充分地保持流动，于是发生射不足，不允许获得符合需要的成型制品。如果浇口数量太多，布置和浇口一样多的热流道注口就发生困难。
在用许多浇口来生产一个成型制品的情况下，最好是用各自的热流道注口独立地控制浇口的开启和关闭。这种控制方法允许从各个浇口流入模具的树脂量彼此相等。如果从各个浇口流入模具的树脂量保持彼此相等，从一种含有增强纤维的热塑性树脂获得的成型制品所特有的翘曲能保持较小。
最好是，浇口销15的运动由流体压力，更具体地说是油压、气压或水压来控制。在它们中间，油压和气压更为适宜。
阀门控制法由于其特性，在浇口开启、关闭时间和树脂流率的精细调整方面是优秀的，而且能方便地控制注射流率的平衡。其结果是能获得基本免除翘曲而且外观杰出的成型制品。
在利用冷流道注射成型法来注射成型一种长纤维增强树脂的情况下，增强纤维与树脂在树脂从注口流入模具型腔的浇口处分离，于是在该浇口处纤维密度变高。因而，在模具被敞开时可能产生一种现象，即位于浇口处的成型制品部分被撕去。
这种现象与浇口形状(尤其是浇口孔的直径)有关，而且在含有长纤维的树脂情况下，如果浇口孔直径越大，该现象产生频率越高。为了避免在浇口处撕去，模具形状被设计成避免浇口直接布置在成型制品表面上，于是所得的成型制品必需在相应于多个浇口的多个部分进行额外处理。这使成本提高。
如果使用一种阀门浇口法热流道系统来生产本发明成型制品，浇口能用布置在热流道注口内的阀门销可靠地关闭，而且即使浇口直接布置在成型制品表面上，在浇口处撕下的现象也基本上不会发生。
在这种情况下，在成型制品上形成多个销痕迹，它们是在相应于浇口的位置处的多个凹陷。在图30A和30B中显示一个凹陷实例。该凹下的销痕迹31具有0.05至0.3mm的深度(DP)和与所用浇口孔径相等的直径(GD)。
和热流道注口8一样，热流道总管9也用一个外部加热器(未画出)加热，以便保持树脂的熔融状态。
在图2中热流道总管9的外形被描述成一个盒，然而该歧管具有一个用来加热树脂的内部加热器，并具有在内部形成树脂通道(流道)。
热流道总管9的外部形状取决于所用模具2的尺寸和热流道注口8的数量。例如，在用一种热流道注射成型设备来成型办公机械和装置尤其是A4尺寸笔记本型个人电脑的外壳的情况下，该外壳的外部形状优选是一个具有大约100至大约600mm长度、大约100至大约600mm宽度和大约10至大约600mm高度的盒。该盒具有大约200至大约500mm长度，大约100至大约500mm宽度和大约10至大约500mm高度较为适宜。而该盒具有大约200至400mm长度、大约100至大约300mm宽度和大约10至大约400mm高度更加适宜。
在热流道总管9内的树脂通道优选具有1至30mm的内直径。较合适的范围是2至20mm，而更为适宜的范围是2至15mm。
热流道歧管9通常具有水平方向可分开的结构或者整体结构。在水平方向可分开结构情况下，分别具有一半流道的顶部和底部构件用例如焊接、粘结、螺栓连接、销连接、配合或振动熔合方法连结在一起。而在整体结构情况下流道可用从侧面上钻孔的方法形成。
在用来生产本发明FRP成型制品的热流道注射成型设备中，从树脂由熔融树脂挤压成型装置3进入热流道总管9的入口(第一注口10)到朝模具2的模具中空部分11敞开的多个热流道注口8的浇口部分14的树脂通道距离如同下文所述。
在本发明FRP成型制品用多个热流道浇口进行生产的情况下，最好是到达各个浇口的距离彼此基本相等。到达每个浇口的距离不是直线距离，而是树脂在其中流过的距离。
该距离彼此基本相等意味着SL/SS的值优选为3或更少，在此处SL是到达一个浇口的最长距离而SS是到达一个浇口的最短距离。较合适的是2或更少，而且更加适宜的是1.5或更少。
另一方面，在该距离由于模具结构不能如同上述那样做得彼此基本相等的情况下，如果将各个热流道浇口的开启和关闭时限做成不相同，也能达到同样的效果。使开启和关闭时限不同意味着各个热流道浇口在不同时间开启和关闭。
用这种方法达到的到各个浇口的距离彼此基本相等的状态，对于减少所得成型制品的翘曲是非常有效的。
不管构成大部分材料的树脂是晶状树脂还是无定型树脂，由于取向的增强纤维，用注射成型纤维增强树脂方法获得的制品在作为整体的成型制品中具有非均质性。用注射成型法获得的成型制品在它从模具(高温)中取出状态冷却到室温的同时收缩。该收缩取决于所用的增强纤维及其取向。在使用含有增强纤维的热塑性树脂情况下，如果纤维在成型制品中好象是取向一致的，该成型制品的翘曲就能明显减轻。
在使用含有增强纤维的热塑性树脂情况下，如果从第一注口到各个浇口的树脂通道距离彼此相等，就会产生所得成型制品能保持较小翘曲的效果。
在使用纤维增强树脂的情况下，增强纤维从有关浇口起按辐射状取向。在使用多个浇口情况下，增强纤维从各个浇口起按辐射状取向。该辐射状取向增强纤维的状态决定在所得成型制品内的翘曲。如果从各个浇口部分流入的树脂数量彼此不相等，在相应于各个浇口的成型制品各部分处的树脂流入数量之间的平衡就会消失从而增加翘曲。
在使用多个浇口的情况下，如果到达各个浇口的距离彼此相等，树脂流入相应于各个浇口的成型制品各部分的数量变成基本上彼此相等。因此，能减轻所得成型制品的翘曲，此外，在注射成型期间产生的树脂压力分配变得均匀。
例如，如图26所示，由于一些浇口部分14按直线距离相对地接近第一注口10，树脂通道25被形成为多个绕行道以便确保到达各个浇口部分14的距离变成彼此基本相等。
在本发明FRP成型制品具有约为A4尺寸的矩形平坦表面的情况下，热流道注口8能安排成在从第一注口10一侧观察时(当从第一注口10一侧伸出时)垂直和水平对称的，或者也能是垂直(沿着短边方向)不对称的或非辐射状的。如果它们被安排成水平(沿着长边方向)不对称的，在成型期间树脂流率之间的平衡受到不利影响，从而成型制品会明显翘曲。
在一个侧面上具有垂直壁的薄壁成型制品中，即使到达各个浇口的距离彼此基本相等，或者说即使到达各个浇口的距离从几何图形上彼此相等，成型制品也能产生明显翘曲。其原因为，如果顶壁较薄，成型制品受垂直壁影响越大。换句话说，顶壁的刚性变成低于垂直壁的刚性，而且成型制品好像受增强纤维取向的影响。这个在熔接痕位置移动时也会发生的问题在下文参照一个实例进行描述。
在使用多个浇口成型的情况下，沿着各自不同的方向流入型腔的树脂物质在成型制品表面上相互撞击，于是形成多条熔接痕。该熔接痕会变成成型制品的一种外观缺陷，这取决于所采用的涂覆方法。
在本发明FRP成型制品的生产中，改变热流道注口8的排列以便移动熔接痕的位置，或者用一个浇口来成型以便避免形成任何熔接痕。在这种情况下，由于可能产生成型制品明显翘曲，进行浇口排列必需十分小心。在只用一个浇口成为不可能和移动熔接痕位置困难的情况下，或者在即使能移动熔接痕位置仍在该处出现涂覆问题的情况下，必需故意将浇口安排成距离不相等或者设置阀门开启和关闭的时限确保到达各个浇口的距离故意不变为彼此相等。
在A4尺寸笔记本型个人电脑用外壳的液晶显示器(LCD)盖情况下，如同图32A、32B和32C所示，在图31所示浇口设计中，如果在树脂已经从位于周边部分的浇口32(在这些附图中显示为四个浇口)流入之后约0.1至2秒钟开启位于中间部分的浇口33(在这些附图中显示为两个浇口)以便让树脂从浇口33流入中间部分，就能获得基本上不翘曲的成型制品。
根据需要，开启较晚的中间部分浇口33还能比位于周边位置的浇口32较早关闭。选择哪些浇口在延迟的时限开启以及设置延迟开启多少时间能不同地决定，这取决于成型制品的形状、模具结构以及热流道总管的结构。在A4尺寸笔记本型个人电脑用外壳的LCD盖情况下，如果位于周边部分的浇口较早开启并且如果位于中间部分的浇口在一个预定时间之后开启和关闭，就能获得符合要求的成型制品。
如果浇口被故意安排成距离彼此不相等，或者如果阀门开启和关闭时限被设置成确保到达各个浇口的距离不变成彼此相等，熔接痕的高度就能降低。降低熔接痕高度意味着熔接痕高度的实际下降，以致于不能观察到熔接痕存在。
一个LCD盖，例如A4尺寸笔记本型个人电脑外壳的LCD盖，包含一个内部LCD面板。因此它是一个多面体并且通常它的两个面具有开口。在这种情况下，为了将LCD面板固定在外壳的侧面上，在该侧面上提供多个垂直壁。在侧面上具有垂直壁的成型制品垂直壁从模具中取出后，由于材料收缩有向内斜的倾向。将LCD面板安装在具有向内倾斜垂直壁的外壳上是非常困难的。
这个问题能用一种方法解决在矫正涂覆后成型制品形状的步骤中矫正侧面的向内倾斜。该问题还可用下法解决根据预测的LCD盖侧面向内倾斜量设计一个具有向外倾斜侧面的模具。
这种方法被显示在图33A、33B和33C中。图33A是成型制品20后表面的平面图。图33B是图33A的A-A垂直剖视图。图33C是显示一个成型制品20侧部的放大垂直剖视图。在这些附图中，成型制品20具有一个外表面TS和两个侧面20SS。
在设计一个具有向外倾斜(以角度Sθ)侧面20SS的模具的情况下，用于A4尺寸LCD盖(侧面高度5至20mm)的向外倾斜(EL)优选为EL＝0.05至0.5mm(Sθ＝0.1至2.0°)。更加适宜的范围为EL＝0.1至0.3mm(Sθ＝0.3至1.2°)在这种方法中，假定该侧面的壁厚不变。
在生产本发明FRP成型制品中，用于热流道注射成型设备的模具2在结构上与通常用于树脂注射成型的模具不同，后者的结构如图6A所示。
通常用于树脂注射成型的模具用加工一块钢材的方法制成，而且如图6A所示，它由一个流道27、一个型腔6a、一个模芯7a等这样一些零件组成。这些零件具有在内部形成的冷却水通道13b，它们呈一种用冷却水来冷却相应零件的结构形式。一个模具2a具有能在同一成型时间成型一个至多个成型制品20a的结构。
为了生产本发明FRP成型制品，在用于热流道注射成型设备的模具2中，热流道总管9、热流道注口8以及第一注口10必需保持树脂处于熔融状态。因此，型腔6、模芯7以及注口衬套具有高温部分和低温部分。低温部分具有如同在通常树脂注射成型所用模具中形成的冷却水通道13b，它作为一种冷却模具2的结构。另一方面，高温部分具有用来加热相应零件的电细管加热器13a(图7)，它作为一种使树脂始终保持熔融状态的结构。
作为冷却部分的模具温度是大约20至90℃，但作为高温部分的热流道总管9、热流道注口8和第一注口10的温度是大约200至350℃。
在相应于成型制品表面的型腔6和模芯7表面上的冷却部分模具温度是大约20至90℃。较适合的范围是大约30至85℃，而更加适宜的范围是大约30至80℃。
必需防止高温部分的热传送到低温部分，也就是说，在这些部分之间必需热绝缘。对于热流道总管9来说，如图7所示，在一个低温部分和一个高温部分之间的空隙内形成一个空气热绝缘层17。
对于热流道注口8部分和第一注口10来说，则采用一种结构，该结构与通常用于树脂注射成型的模具相比具有更多的冷却水通道或者具有较大的通道直径。
为了保持与成型制品表面相应的型腔6和心板7表面的温度为20至90℃，分别在所述表面上或者最好也在浇口衬套22中提供一个冷却流体循环装置，或者每当实施成型时总是有冷却剂与所述表面接触。作为又一种其他方法，在这些表面内部可分别提供一种中空热绝缘结构，然而，最好能使用这样一种方法，在其中，在接近与成型制品表面对应的型腔6和模芯7表面的浇口部分14周围提供一块用热绝缘材料制成的热绝缘板16。
作为热绝缘板16的材料，可使用一种具有大热容量即小热传导率的材料。具有小热传导率的热绝缘板16用适宜材料包括陶瓷、锑、铱、碳钢、Ni-Cr合金、硅钢、不锈钢、镍铬耐热合金、铋和钛。考虑到作为模具钢的强度和刚性，它们中碳钢、镍铬合金、不锈钢和钛较为适宜。而碳钢、不锈钢和钛更加合适。可根据需要使用这些材料中的任何的一种，或者联合使用多种材料。还能将这些金属的任何一种与所用模具材料结合。
热绝缘板16的形状没有特殊限制。一块具有多角形或圆形侧面形状的板是适宜的，而且考虑到易加工性，一块圆板更加合适。热绝缘板16能如图8所示为每个浇口安装，或者如图7所示为模具整个表面安装。
热绝缘板16的尺寸能有多种决定，这取决于模具2的尺寸和热流道注口8的尺寸。例如，在为每个浇口安装的情况下，热绝缘板的截面积优选为4至8,000mm2。较适宜的范围为1 5至5,100mm2，而更加适合的范围为50至3,000mm2。
如果热绝缘板太大，考虑到模具构造，安装该热绝缘板就有困难，而如果它太小，就可能达不到预期的热绝缘效果。
热绝缘板16的厚度根据熔融树脂的温度和在成型制品上的热效果来确定。在为每个浇口安装热绝缘板的情况下，厚度优选为0.1至20mm。较适宜的范围为1至15mm，而更加适合的范围为1.5至10mm。
如果该厚度太大，销15的长度必需再长一个相应于热绝缘板16厚度的长度，于是浇口14的直部长度变得较大，造成销15和浇口14之间的磨损。如果该厚度太小，则可能达不到预期的热绝缘效果，而且强度变得不够。当热绝缘板16的厚度不一致时，用平均值作为厚度。
热绝缘板16能仅由一块金属板构成，或者如图9所示，它还可以是一块由金属板16a和另一种材料例如树脂制成的板16b组成的叠层板。
浇口部分14可直接安排在成型制品表面上，但一种热绝缘材料16能附加在每个浇口的末端部上。
在一块热绝缘板16由于模具构造不能安排在每个浇口末端的情况下，如果浇口部分14直接安排在成型制品表面上，由于浇口末端部具有高温，会引起成型制品因烧斑等而变为有缺陷。在这种情况下，还能在浇口部分14和成型制品表面之间形成一个一定的间隙。在这种情况下，成型制品具有浇口部分残留物，但是如果它们用机加工法除去，就能获得与浇口部分14直接安排在成型制品表面所得外观同样的外观。
可根据需要确定在模具空隙表面和每个浇口之间的距离，但该距离优选为0至50mm。较适宜的范围是0至30mm，而更加适合的范围是6至10mm。如果这个距离太长，浇口部分断裂的可能性增加，而如果它断裂，成型之后断裂部分残留在模具中，迫使停止下一次成型。此外，如果这个距离太长，由于这个部分是一个不包括在成型制品中的部分(要抛弃部分)，浪费增大，导致成型制品成本提高。
能用来构成模具的材料包括用于机械结构的碳钢、铬钼钢、碳素工具钢、合金工具钢、高碳轴承钢、铝铬钼钢等等。
下面描述浇口设计。为了获得翘曲少外观优秀的成型制品，热流道注口8的排列十分重要。
在一个以笔记本型个人电脑外壳为典型的办公机械或装置用外壳情况下，由于尺寸相对较大，保持树脂呈可流动状态较困难，因而最好在该成型制品表面上安排多个浇口。
如图10所示，所有热流道注口8能安排在成型制品18的表面上，而且如图11所示，一些热流道注口8能安排在成型制品18表面上，在此同时其他热流道注口8安排在成型制品18表面外侧的多个位置上。在如图12所示的一个具有大切除部分的多角形成型制品情况下，所有热流道注口8能安排在成型制品18表面外侧的多个位置上。
下面描述模具结构。一个普通的树脂注射成型模具由正面浇口方式或反向浇口方式制成，在正面浇口方式中浇口主要安排在成型制品(成型制品表面)的装饰面上，而在反向浇口方式中浇口不安排在成型制品的装饰面上。
用来生产本发明FRP成型制品的方法或者采用正面浇口方式或者采用反向浇口方式。两种方式可根据需要随成型制品所需外观和成型制品形状来选定。
例如，在生产一种像用来接纳笔记本型个人电脑LCD面板用外壳那样的装饰面外观标准严格的成型制品情况下，使用一种不允许在成型制品装饰面上出现浇口形状的模具。也就是说，在这种情况下，使用由浇口不对着成型制品装饰面的反向浇口方式制成的模具。
对于一个用来接纳例如笔记本型个人电脑用硬磁盘驱动器(HDD)的外壳来说，或者对于生产一种用作汽车或办公机械等内部零件的不需涂覆的成型制品来说，由于成型制品外观标准不像所述LCD面板用外壳的外观标准那样严格，可采用浇口对着成型制品表面的正面浇口方式。
如上所述，由于本发明FRP成型制品用热流道注射成型法生产，从预定为产品的部分除去和抛弃的注口流道19(图11和12)的量减少。此外，能缩短成型周期。
在冷流道注射成型中，必需充分地冷却预定为成型制品的部分以及在模具中要被抛弃的注口流道部分两者。如果注口流道部分未充分冷却，在模具开启时会发生相对较薄的注口流道残留在模具中的现象(注口堵塞现象)，因此情况可能是，连续的成型无法进行。这种现象显著地发生在使用长纤维增强树脂材料的成型中，该材料与不含增强纤维的普通工程塑料相比成型收缩较小。因此，模具必需设计成适合于使用长纤维增强树脂材料的成型。
由于用热流道注射成型法生产本发明FRP成型制品，在传统冷流道注射成型中存在的注口流道不会再出现在模具中，因此不会发生注口堵塞现象。
在本发明FRP成型制品内的平均纤维长度是一种权重平均纤维长度。量测方法如下(i)从一个成型制品上切出一个10mm长×10mm宽(厚度不限)尺寸的试验块。
(ii)将试验块浸入一种溶剂中达24小时以便溶解树脂组分。适当地选择一种能溶解该成型制品基础树脂的溶剂作为该溶剂。例如，如果树脂是尼龙，能选择蚁酸。如果树脂是聚碳酸酯，能选择二氯甲烷或正氯酚。在试验块的树脂部分溶解之后，留下包含增强纤维的无机物质。
(iii)用显微镜以10至100倍放大倍率观察该增强纤维，并从视野范围内的增强纤维中任选400根纤维用来量测它们的长度。
(iv)以每根纤维的长度作为Li，从下列公式得到权重平均纤维长度Lw。
公式L＝(óLi2/óLi)本发明FRP成型制品能用成型一种树脂的方法进行生产，该树脂含有一种具有0.1至7mm平均纤维长度的长纤维。因此，为了确保成型制品的尺寸精度符合要求，需要所用模具以及与它结合并与树脂流接触的零件是坚固和允许稳定地生产成型制品的。
考虑到耐磨性，阀门销15和导向件36(图37)的表面硬度优选为HRC45至68。更加适宜的范围为FRC58至68。如果增强纤维是碳纤维，HRC60至68的范围最佳。
考虑到耐磨性，浇口衬套22(图37)的表面硬度优选为HRC45至68。适宜的范围为HRC55至68。
下面更加详细地描述本发明FRP成型制品的生产方法。
用来生产本发明FRP成型制品的方法包括(a)第一步骤一种树脂粒料具有混合在一种用作母体树脂的热塑性树脂中的0.1至7mm平均纤维长度的树脂增强纤维，将该树脂料粒在一个注射成型机的树脂熔化圆筒内以220至350℃加热和熔化，以便制备一种具有分散存在于其中的纤维的熔融树脂，以及(b)第二步骤将第一步骤中获得的熔融树脂经过该注射成型机的一个第一注口并进一步通过一台热流道注射成型设备的树脂通道喂入热流道注口；该热流道注口的浇口开启和闭合以便控制将熔融树脂注射到用来成型一个制品的模具型腔的开始和结束；喂入型腔的熔融树脂在模具中凝固；开启模具；并取出成型制品。
根据需要，添加一个第三步骤修整已从模具取出的成型制品的与浇口部分相应部分的表面。根据需要，添加一个第四步骤将金属小片嵌入已从模具取出的成型制品或者从第三步骤获得的成型制品。
根据需要，添加一个第五步骤在第二步骤、第三步骤或第四步骤之后处理(砂磨)成型制品表面以便使该表面平滑。
根据需要，添加一个第六步骤在第二步骤、第三步骤、第四步骤或第五步骤之后清洗成型制品表面，并且涂覆和干燥该表面。
根据需要，添加一个第七步骤在第二步骤、第三步骤、第四步骤、第五步骤或第六步骤之后矫正成型制品内形成的翘曲。
根据需要，添加一个第八步骤在第二步骤、第三步骤、第四步骤、第五步骤、第六步骤或第七步骤之后抛光成型制品表面(包括表面涂覆)。
根据需要，添加一个第九步骤在第二步骤、第三步骤、第四步骤、第五步骤、第六步骤、第七步骤或第八步骤之后检查外观并包装成型制品。
用于第一步骤的热流道注射成型机的能力范围从几十吨至几千吨。该成型装置能力与要被生产的成型制品表面积成正比地增加。例如，在生产具有A4尺寸表面面积的成型制品情况下，最好使用一种具有350吨或更大能力的热流道注射成型机。
安装在该热流道注射成型机的圆筒内的加热器设置的加热温度优选是220至350℃。考虑到长纤维增强树脂的可搓捏性和注射成型必需的足够流动性，更适合的范围是240至330℃。在热塑性树脂主要由聚酰胺树脂构成的情况下，该温度最好为240至320℃。
在第二步骤中，于第一步骤中熔融的长纤维增强热塑性树脂流入该热流道注射成型设备的型腔。含增强纤维树脂流入型腔的数量和时限用开启和关闭在热流道注口内的多个阀门销的方法控制。
为了保持树脂始终熔融，热流道总管和热流道注口保持在高温状态。该温度优选设置为220至350℃。考虑到长纤维增强树脂的可搓捏性和注射成型必需的足够流动性，更适合的范围是240至330℃。在热塑性树脂主要由聚酰胺树脂构成的情况下，该温度最好为240至320℃。
在第三步骤中，从模具中取出已凝固的成型制品，并且修整在相应于浇口部分的多个部分处的表面。与多个浇口相应的热流道注射成型制品部分具有多个作为阀门销痕迹的凹陷。判定该凹陷的形状是否符合该成型制品的外观标准，并根据结果决定该成型制品是否在第三步骤中进行处理。
在该第三步骤中，用一个具有旋转小刀的机械工具来除去凹陷的形状，或者用热塑性树脂、热固性树脂、橡胶或油灰等等来充满该凹陷。
在第四步骤中，将金属小片嵌入成型制品。通常，作为成型制品的外壳把各种功能零件容纳在内部。所以，必需让该外壳具有螺纹连接机构。由于该外壳由热塑性树脂制成，该连接机构能用加热到大约280至320℃的热嵌入金属小片安装到一个突起中。
该连接机构还能在不用第四步骤的情况下安装。在模塑成型制品的同时形成一个具有多个孔的凸台，所述孔小于螺钉直径，而且在完成模塑之后，将多个自攻螺钉拧入这些孔以便对它们攻丝。
在第五步骤中，将成型制品表面处理(砂磨)成平滑状。为了获得良好的涂覆外观，要在涂覆之前将该成型制品处理成平滑状。例如，使用砂纸的湿或干处理法或者使用喷砂器的处理法均可采用。
在第六步骤中，成型制品表面被清洗，并按事前规定涂覆和干燥。为了给从长纤维增强热塑性树脂获得的成型制品涂覆，能使用各种颜色和触感的涂料。
在第七步骤中，矫正成型制品的翘曲。长纤维增强热塑性树脂能被做成各种形状的成型制品，而且取决于成型制品的形状，翘曲和扭转的容许误差狭小。对翘曲和扭转公差狭小的成型制品进行翘曲和扭转矫正。
该矫正通常用下法实施将成型制品固定在一个被设计获得所需形状的夹具中，在此状态将成型制品加热到规定的时间，然后冷却。最好是加热温度高于玻璃转化温度(Tg)和低于成型制品主树脂的热变形温度。该温度优选为40至200℃，而且更加适宜的范围为50至180℃。在树脂的主成分为聚酰胺的情况下，该温度最好为70至140℃。
实例在实例1-15和对比实例1中曾经使用下述条件。
在每个实例中生产的成型产品是图13A和13B所示的笔记本型个人电脑用LCD面板外壳20。该面板外壳20具有310mm的长度(PL)，240mm的宽度(PW)和15mm的厚度(PT)。在沿着长度方向的两个侧面之一中形成两个凹陷201和202，它们各自具有40mm的长度(PLa)和10mm的宽度(PWa)。
喂入生产成型制品20用熔融树脂挤压装置3的颗粒材料由一种聚酰胺树脂[由托莱(Toray)工业公司生产的“Amilan”CM1004]、针状钛酸钾盐填料[由奥苏卡(Otsuka)化学有限公司生产的Tismo D]以及碳纤维[由托莱(Toray)工业公司生产的“Torayca”T70 0S-12K-60E]组成。该材料含有1％重量的针状填料和20％重量的增强纤维。粒料的生产方法为熔化成型该材料成一种线状成型制品然后切成7mm长度。包含在粒料内的增强纤维长度大致为7mm。
JSW350-E2-SP被用作熔融树脂挤压装置3。在圆筒内的树脂温度沿着从喷嘴到料斗侧的方向为260℃(喷嘴部分)、270℃(喷嘴部分)、280℃(计量部分)、280℃(压缩部分)、270℃(喂料部分)和260℃(喂料部分)。
在热流道总管9(图2)内的树脂温度是280℃，而热流道注口8的设定温度是270℃。热流道注口8的每个浇口孔14a(图37)的孔径为1.5mm。浇口衬套22的材料为HPM31。
模具2的型腔6和模芯7的材料为NAK60，并且它们的表面被氮化。在型腔6和模芯7处的模具设定温度为50℃。
测量在相应实例和对比实例中获得的每个成型制品20上的翘曲量。测量方法用图14表示，就是，测量在成型制品20的短轴线SA方向(成型制品20的厚度方向)的直线(BL)沿着在成型制品20的中心长轴(LA)方向的直线的偏差，获得值被用作翘曲值(WA)。
实例1作为热流道注射成型设备，由塞奇(Seiki)公司生产的SVP注射成型设备为基础，而热流道注口8的长度为125mm，浇口孔14a的孔径为1.5mm。
热流道总管9呈矩形，它具有150mm高度、340mm长度和340mm宽度，并且内部树脂通道具有直径8mm的圆形横截面形状。热流道总管9和热流道注口8的材料为SK3。在图16中显示出模具2的固定侧板4、活动侧板5、型腔6和模芯7的近似垂直剖面。
在型腔6的一个端面上，安装着第一注口10，而且第一注口10与热流道总管9连通。在热流道总管9的末端提供多个热流道注口8。热流道注口8的末端通过浇口销15朝模具中空部分21敞开。模具中空部分在型腔6和与其相对的模芯7之间形成。在模芯7中安装多个顶出销24。在型腔6中还提供从其侧表面开始并朝向模具中空部分21的多个侧芯23。热流道注口8末端部的顶角(β)为80°。
在热流道总管9内的树脂通道中间，最长树脂通道(SL)与最短树脂通道(SS)之比为SL/SS＝1.12。
图17显示在一个接近浇口部分14的热流道注口8末端处的垂直剖面图。在与模具2的模具中空部分21相对的浇口部分14表面上提供绝热材料16。该绝热材料16用不锈合金PSL[由日立(Hitachi)金属有限公司生产]制成而且是一块厚3mm、直径30mm并在中心形成1.5mm直径通孔的板。
在图17中，热流道注口8具有沿着轴线方向而且直径(SD)为12mm的中空部分12。该中空部分12形成一个树脂通道，浇口销15插入中空部分12。中空部分12末端部处的顶角(α1)为65°。热流道注口8外侧表面末端部分处的顶角(α2)为80°。在该末端部提供注口衬套22，在注口衬套中心处提供的树脂通道的一端通往中空部分12，而另一端通往浇口部分14。在热流道注口8周围形成一个内含空气的热绝热层17。
该模具2为正面浇口方式。在图15中以顶视平面图形式显示出成型制品20用的六个热流道注口181至186的排列情况。由于热流道注口181、184、185和186的相应浇口位于成型制品20表面的外侧，此处存在要抛弃的注口流道19。这个模具2用来生产成型制品20。
实例2模具2为正面浇口方式。在图18中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的十二个热流道注口281至292的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。
实例3模具2为正面浇口方式。在图19中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的十四个热流道注口381至394的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。
实例4模具2为正面浇口方式。在图20中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的十七个热流道注口481至497的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。
实例5模具2为正面浇口方式。在图21中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的十三个热流道注口581至593的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。
实例6模具2为反向浇口方式。在图22中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的十二个热流道注口681至692的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。然而，热流道注口的长度被设置为320mm。
实例7模具2为反向浇口方式。在图23中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的十四个热流道注口781至794的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。然而，热流道注口的长度被设置为320mm。
实例8模具2为反向浇口方式。在图24中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的十七个热流道注口881至897的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。然而，热流道注口的长度被设置为320mm。
实例9模具2为反向浇口方式。在图25中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的六个热流道注口981至986的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。然而，热流道注口的长度被设置为320mm。如同在实例1中那样，由于热流道注口981、982、985和986的相应浇口位于成型制品20表面的外侧，存在要抛弃的注口流道19。
图26显示在这种成型中使用的多个树脂通道25，它们从第一注口10通往热流道总管9内的相应热流道注口981至986。
实例10模具2为反向浇口方式。在图27中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的十三个热流道注口1081至1093的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。然而，热流道注口的长度被设置为220mm。
实例11模具2为反向浇口方式。在图34中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的五个热流道注口1181至1185的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。然而，热流道注口的长度被设置为320mm。
实例12模具2为反向浇口方式。在图31中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的六个热流道注口1281至1286的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。然而，热流道注口的长度被设置为320mm。
实例13模具2为反向浇口方式。在图35中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的五个热流道注口1381至1385的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。然而，热流道注口的长度被设置为125mm。
实例14模具2为反向浇口方式。在图36中以顶视平面图方式显示出成型制品20用的六个热流道注口1481至1486的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2和制造成型制品20。然而，热流道注口的长度被设置为125mm。
对比实例1图28和29显示通常使用的传统冷流道注射成型机的模具部分。
在图29中，模具2a包括型腔6a和与其相对的心板7a，而且在心板7a中提供侧芯23和顶出销24。在型腔6a中提供多个衬套30a，在其中分别形成注口26。各个注口26通往在型腔6a外侧提供的一个流道27的树脂通道。该树脂通道连通到在衬套30b内提供的第一注口28，所述衬套30b在一块固定侧板4a内提供。第一注口28又连通到一个树脂熔化挤压装置(未画出)。衬套30a的长度(TA)为220mm，流道27的厚度(TB)为7mm，而衬套30b的长度(TC)为50mm。注口26末端部的顶角(θ)为12°。
模具2a为反向浇口方式。在图28中以顶视平面图方式显示出成型制品21用的八个热流道注口261至268的排列情况。以与实例1中描述的相同方法来使用模具2a和制造成型制品21。在这种类型方法中，于每次成型之后抛弃掉在注口261至268、流道27和第一注口28内的树脂。
表1显示在实例1至14和对比实例1中生产的成型制品的翘曲量(mm)，以及成型用材料的数量(g)。
表1

从表1清楚地看出，由于在实例1至14中的每种成型方法均为使用热流道注口的热流道注射成型法，生产成型制品所用材料数量(重量)与在对比实例1中所示使用冷流道注口的传统成型法所用材料数量比较明显减少。
在实例1和9中，四个浇口(热流道注口)被安排在成型制品外侧，树脂的流动相对失衡。所以，所得成型制品的翘曲相对较大。反之，在其他实例中，由于所有浇口(热流道注口)布置在成型制品凸出面内，所得成型制品的翘曲进一步减小。在其中，在实例5和10中，由于所有浇口(热流道注口)布置在成型制品凸出面内而且垂直和水平对称，所得成型制品的翘曲又一进一步减小。
在对比实例1中，在成型完成后抛弃的注口重量大到300g。在实例1和9中，被抛弃注口重量仅为50g。而在各个实例和对比实例1中，每个成型制品的重量均为150g。
在对比实例1中，由于各个注口的浇口因属冷流道注射成型法而不受控制，在成型期间树脂的流动似乎失衡，于是所得成型制品的翘曲十分显著。
工业应用根据本发明FRP成型制品及其生产方法，作为生产成本上升的一个因素的注口流道数量能显著减小，并能得到具有优良外观的产品。此外，所得产品在预定表面上的翘曲较小。
权利要求
1.一种纤维增强塑料成型制品，它包括一热塑性树脂和分散在所述热塑性树脂内的平均纤维长度为0.1至7mm的树脂增强纤维并由热流道注射成型制造。
2.如权利要求1所述的纤维增强塑料成型制品，其特征在于，所述纤维是从一由碳纤维、玻璃纤维和聚芳基酰胺纤维组成的组中选择的至少一种纤维。
3.如权利要求2所述的纤维增强塑料成型制品，其特征在于，在所述热流道注射成型中使用的一热流道注口的长度为10至600mm。
4.如权利要求3所述的纤维增强塑料成型制品，其特征在于，在成型制品表面上存在由一浇口销末端形成的凹陷，所述浇口销用来开启和关闭设置在所述热流道注口末端处的浇口。
5.如权利要求4所述的纤维增强塑料成型制品，其特征在于，所述凹陷具有0.1至10mm的直径和2mm或更少的深度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的纤维增强塑料成型制品，其特征在于，所述热流道注射成型具有多个热流道注口，所述热流道注口在其末端各自具有能开启和关闭的浇口，并且每个所述开启和关闭浇口被相互独立地控制。
7.如权利要求6所述的纤维增强塑料成型制品，其特征在于，所述热流道注口包括多个热流道注口，而且经过一注射成型机的一第一注口并通往所述多个热流道注口的所述树脂通过各自的树脂通道并基本上在同一时限从在相应热流道注口末端处设置的各自浇口被注射。
8.如权利要求7所述的纤维增强塑料成型制品，其特征在于，所述各自树脂通道的几何长度彼此相等。
9.如权利要求7所述的纤维增强塑料成型制品，其特征在于，所述各个浇口的开启和闭合时限具有时间差。
10.如权利要求1至5和7至9中任一项所述的纤维增强塑料成型制品，其特征在于，所述成型制品是一设备本体。
11.如权利要求6所述的成型制品，其特征在于，所述成型制品是一设备本体。
12.一种用来生产纤维增强塑料成型制品的方法，它包括(a)第一步骤，其中一种树脂粒料具有混合在一用作母体树脂的热塑性树脂中的0.1至7mm平均纤维长度的树脂增强纤维，将该树脂粒料在一注射成型机的树脂熔化圆筒内在220至350℃条件下加热和熔化，以便制备一具有分散在其中的所述纤维的熔融树脂，以及(b)第二步骤，其中将第一步骤中获得的熔融树脂经过所述注射成型机的一第一注口并进一步经过一热流道注射成型设备的树脂通道喂入热流道注口；开启和闭合所述热流道注口的浇口以便控制将熔融树脂注射到用来成型一个制品的模具型腔的开始和结束；喂入型腔的所述熔融树脂在所述模具中凝固；开启所述模具；并取出成型制品。
13.如权利要求12所述的纤维增强塑料成型制品生产方法，其特征在于，所述热流道注口的长度为10至600mm。
14.如权利要求13所述的纤维增强塑料成型制品生产方法，其特征在于，所述浇口用一进入和离开所述浇口的浇口销来开启和关闭，并由所述浇口销的末端在所述成型制品的表面上形成一个凹陷。
15.如权利要求14所述的纤维增强塑料成型制品生产方法，其特征在于，所述凹陷具有0.1至10mm的直径和2mm或更小的深度。
16.如权利要求12至15任一项所述的纤维增强塑料成型制品生产方法，其特征在于，所述热流道注口包含多个热流道注口，而且在所述多个热流道注口的末端处设置的相应浇口能各自独立地进行控制。
17.如权利要求16所述的纤维增强塑料成型制品生产方法，其特征在于，所述热流道注口包括多个热流道注口，而且经过一个注射成型机的一第一注口并通往所述多个热流道注口的所述树脂通过各自的树脂通道并基本上在同一时限从相应热流道注口末端处设置的各个浇口被注射。
18.如权利要求17所述的纤维增强塑料成型制品生产方法，其特征在于，所述各个树脂通道的几何长度彼此相等。
19.如权利要求17所述的纤维增强塑料成型制品生产方法，其特征在于，所述各个浇口的开启和闭合时限具有时间差。
全文摘要
一种通过热流道注射成型法对具有热塑性树脂和分散在该热塑性树脂内并且平均长度为0.1－7mm的增强纤维的混合物模塑进行成型的纤维增强塑料成型制品；以及一种相关的热流道注射成型方法。该成型制品最好用于电子终端设备、蜂窝电话等等的外壳。
文档编号B29C45/28GK1426347SQ01808492
公开日2003年6月25日 申请日期2001年2月21日 优先权日2000年2月24日
发明者长山和树, 橳岛英树, 石川修司, 谷杉英昭 申请人:东丽株式会社