注塑件及其形成方法、包边结构以及车窗与流程

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种注塑件及其形成方法、包边结构以及车窗。

背景技术：

为了改善车窗的密封性以使车窗更好地安装固定于车体之中，现有技术在车体与车窗之间设置有具有密封作用的包边结构。

现有的包边结构一般为通过注塑工艺形成的注塑件，也就是说，需要将注塑原料融化并灌入模具中成型、冷却，以形成注塑件。但是，高温的熔融状态的注塑原料需要在模具中冷却固化成型，而由于热量在注塑料中的传递速度不一致，表面的注塑料较先冷却变硬进而固化，注塑料的中心部分冷却较慢，在冷却的过程中逐渐收缩，并且收缩时产生的收缩力将注塑料向内拉扯，这很容易导致形成的注塑件表面发生变形和塌陷。这样不仅会导致所形成的包边结构生产良率和美观程度受到影响，还可能导致包边结构不能很好的安装于车体之中或者影响包边结构与其他部件之间的装配。

现有的包边结构一般为注塑件，采用注塑工艺所形成的注塑件需要在模具中冷却固化。但是请参考图1所示，为现有技术中形成的注塑件10的示意图，在注塑件10冷却的过程中，注塑件10会发生一定程度的收缩。具体的，由于注塑件10表面热传递较快，注塑件10较快冷却并固化成型；相比之下，注塑件10的中心部分(请参考图1中框12中的部分)由于热传递较慢而冷却较慢，在冷却过程中注塑件10的中心部分逐渐收缩而产生一个对注塑件10表面的拉扯力(请参考图1中的两排箭头)，这很容易导致所形成的注塑件10的表面发生一定程度的变形和塌陷11，进而影响形成的包边结构的生产良率和美观程度，还会导致包边结构不能很好地安装于车体当中，或者是影响其他部件装配于包边结构上。

一种解决包边缩水、塌陷的方法是在注塑料中混入气体，在注塑件冷却过程中，气体占据一部分空间，从整体上减少注塑件的收缩，从而一定程度 上解决包边缩水、塌陷的问题。但是该方法存在的缺点是气体容易逸出，这可能导致包边表面存在气孔或产生气痕。

另一种在注塑件内部引入气孔的技术是塑料发泡技术，例如巴斯福的专利CN1802408中公开的，在待发泡TPU原料中混入物理发泡剂，通过控制物理发泡剂加入的量以及TMA密度得到所需的发泡TPU，由于气体是包封在物理发泡剂壳体内的，因此可以避免表面气孔或者气痕的缺陷。然而该类技术主要关注的是所形成注塑件的密度，希望注塑件在保持强度的情况下具有尽可能低的密度、从而减轻重量，所形成的注塑件的主要应用包括鞋底、汽车仪表板等要求材料重量轻、强度高的场合，所得到的注塑件表面比较粗糙。该类技术目前无法满足包边制品对表面质量的高要求。

技术实现要素：

因此，需要一种注塑件及其形成方法、包边结构以及车窗。以尽量减小注塑形成的包边结构发生变形、塌陷的几率。

根据本发明的一个方面，提供了一种注塑件，包括体部和分散于所述体部中的多个中空球，其中，所述中空球包括热塑性聚合物外壳和包封在所述外壳内的发泡剂形成的气体；所述体部包括第一部、与所述第一部相对的第二部以及位于第一部和第二部之间的中间部；分布于所述中间部的至少一部分中空球与所述体部之间存在空隙。

一个基本思想是，分布于所述中间部的中空球与所述体部之间的空隙可以阻断注塑件中间部收缩过程中对注塑件表面的拉扯力，也就是说，所述空隙可以用于在一定程度上减小或者抵消形成的注塑件表面所发生的变形、塌陷，进而可以提升形成的注塑件的生产良率。同时，所述中空球的壳体对注塑件体部起到支撑作用。

根据本发明的一个方面，提供了一种形成注塑件的方法：提供注塑原料；在所述注塑原料中混入多个可膨胀热塑性微球，所述可膨胀热塑性微球包括热塑性聚合物外壳和包封在所述外壳内的发泡剂；将所述注塑原料熔融形成注塑料，使得所述多个可膨胀热塑性微球膨胀成为多个中空球；将混有所述 多个中空球的注塑料注入至模具中；在注塑料冷却收缩过程中，与模具侧壁不相接触的注塑料与至少一部分中空球分离产生空隙，以形成注塑件。

一个基本思想是，当注塑件冷却收缩时，注塑件的中间部与分布于其中的部分中空球之间脱附、分离以形成所述空隙，形成的空隙可以阻断注塑件中间部收缩过程中对注塑件表面的拉扯力，也就是说，所述空隙可以用于在一定程度上减小或者抵消形成的注塑件表面所发生的变形、塌陷，进而可以提升形成的注塑件的生产良率。同时，所述中空球的壳体对注塑件体部起到支撑作用。

附图说明

图1是现有技术中形成的注塑件的示意图；

图2为本发明形成注塑件的方法一实施例中熔融的注塑料处于模具的腔体中的示意图；

图3为本发明形成注塑件的方法一实施例中注塑料冷却产生孔隙时的示意图；

图4为图3中方框A处的局部放大图；

图5为一个注塑件的截面显微镜照片。

具体实施方式

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种注塑件及其形成方法、包边结构以及车窗，本发明基于发明人的发现，在位于注塑件中间部的发泡剂形成的中空球与注塑件的体部之间引入空隙，这种结构可以有效防止注塑件表面变形、塌陷，得到较高表面质量的注塑件。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细的说明。

在下文中，“可膨胀热塑性微球”也称物理发泡剂，通常具有热塑性聚合物材料的外壳，微球中被聚合物壳包封有发泡剂，发泡剂通常为压缩空气或者沸点温度不高于热塑性聚合物壳的软化温度的液体。该聚合物，例如，可以通过使各种烯属不饱和单体或单体的混合物聚合而得到。发泡剂，也称为 起泡剂或推进剂，可以采用压缩空气、氯代脂肪烃(例如：一氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烷)、醇、醚中的一种或多种。微球开始膨胀时的温度称为Tstart，而达到最大膨胀时的温度称为Tmax。

“保压时间”是指注塑成型时，物料充满型腔后在一定压力下保持的时间。

“第一部22”指从注塑件上表面101至注塑件厚度方向上的1/5厚度处的部分，“中间部23”指从注塑件厚度方向上的1/5厚度处至4/5厚度处的部分，“第二部24”指从注塑件厚度方向上的4/5厚度处至注塑件下表面102的部分。

请参考图2至图4，为形成注塑件的方法一实施例中各个步骤的结构示意图。在该例子中，注塑件为包覆玻璃周边的包边结构。

首先，提供注塑原料。在本实施例中，可以提供聚氯乙烯材料的注塑原料。但是本发明对提供何种材料的注塑原料不作限定，在本发明的其他实施例中，还可以提供热塑性聚酰胺或者聚氨基甲酸酯材料的注塑原料。

在这之后，在所述注塑原料中混入多个可膨胀热塑性微球，该可膨胀热塑性微球具有丙烯酸树脂材料的壳体，内部包封压缩氮气。所述可膨胀热塑性微球混入注塑原料中后将和注塑原料一同进入塑化装置(例如，螺杆式或者柱塞式塑化装置)，升温到180℃，使得注塑原料熔融并塑化均匀以形成注塑料，同时在此塑化过程中，可膨胀热塑性微球的丙烯酸树脂材料壳体软化，壳体内部包封的压缩氮气膨胀，导致热塑性微球发生膨胀形成中空球200。

需要说明的是，也可以选择其他壳体材料的热塑性微球，例如聚氯乙烯材料，使得塑化温度位于可膨胀热塑性微球的Tstart和Tmax之间；也可以选择其他的包封于壳体内的发泡剂材料，例如异辛烷和异戊烷的混合物。该可膨胀热塑性微球可以是市场上能够买到的物理发泡剂，例如AkzoNobel生产的发泡剂。

之后，将混合有中空球200的注塑料注入到模具型腔中。图2是注塑料刚进入模具型腔的示意图，如图所示，体部100包括上表面101和下表面102，上表面101贴合模具型腔内壁，也是最终包边产品可被观察到的表面，下表 面102贴合将被包边的玻璃板，下表面102将包边与玻璃连接到一起。体部100大致可以分成邻近型腔内壁的第一部22、与第一部22相对的第二部24、以及位于第一部22和第二部24之间的中间部23。如图2所示，在注塑料充满模具型腔的瞬间，体部100内分散有多个中空球200。

随后，适当延长保压时间，即物料充满型腔后在一定压力下保持的时间。通常的包边产品的保压时间为小于3秒，在该例子中使用5秒的保压时间。在该保压时间内，第一部22和第二部24由于分别靠近表面101和表面102，冷却速度较快，因此第一部22和第二部24中的中空球200较快固化。由于采用了适当延长的保压时间，注塑件在模具内保持的时间较长，使得中间部23的降温速度变慢，也即，中间部23的中空球200是缓慢冷却的(即高于中空球200壳体的软化温度的时间被延长)，这使得中间部23的中空球200在延长的保压时间内持续收缩，其效果是中空球200和体部100的界面处产生微缝隙，在随后的注塑料冷却收缩过程中，体部100产生的应力在微缝隙处释放，即使中间部分的注塑料持续冷却收缩，也只是将形成的微空隙继续扩大，对形成的注塑件表面的影响变得很小，进而可以减小注塑件表面发生变形、塌陷的几率，提升形成的注塑件的生产良率。

形成的包边终产品的示意图如图3，中间部23的中空球200与体部100之间存在空隙110，而靠近表面101和102的中空球200由于固化迅速、与体部100之间不存在空隙。局部放大示意图如图4所示，最靠近注塑件表面的中空球200与体部100之间不存在空隙，中间部23的中空球200与体部100之间存在扩大的空隙110，整体而言，肉眼观察或显微镜下观察产品截面可以发现，中间部23的中空球200与体部100之间的空隙110的平均尺寸大于第一部22和第二部24的中空球200与体部100之间的空隙110的平均尺寸。具体检测时，例如在扫描电子显微镜下观察，可以发现第一部22和第二部24的中空球200与体部100之间的空隙110较小或者无空隙；中间部23的中空球200与体部100之间的存在明显空隙110。

除了能够减小注塑件表面发生变形、塌陷的优点之外，该实施例的另一个优点是，由于第一部22和第二部24的中空球200与体部100之间的不存在空隙110或者空隙110较小，即中空球200与体部100的接触面积较大， 从而中空球200的壳体对注塑件的体部100起到机械支撑作用，使得包边不易变形。

此外，这些中空球200占有一定的体积，因而可以减少注塑原料的投入，这样有利于在实际生产过程中节省注塑原料。

需要说明的是，图3和图4仅为简洁、便于理解的示意图，在实际得到的产品中，并不必需每个位于中间部23的中空球200的周围均形成空隙110，该空隙110也并非均匀的形成在中空球200的周围。

图5示出了一个包边产品的截面在光学显微镜下的照片。如图5所示，中空球200在照片中呈现为表面光滑的一个个球体，体部100的截面在照片中呈现为反光、略粗糙的部分，空隙110在照片中呈现为黑色。从图5可以看出，并非每个中空球200的周围都形成有空隙110，空隙110也并非均匀形成在中空球200的周围。为了保证有足够的空隙使得注塑料收缩产生的应力得到释放，优选地，在显微镜下观察注塑件的截面，中间部的中空球的至少10％与体部之间存在空隙，优选地，中间部的中空球的至少20％与体部之间存在空隙，中间部的中空球的至少30％与体部之间存在空隙。具体检测时，例如在扫描电子显微镜下观察宽度1000μm或者500μm的体部截面(例如图5所示出的是宽度大约650μm的体部截面)，可以观察到，与体部之间存在空隙的中空球数量占所有中空球数量的至少10％。

还需要说明的是，膨胀之后的中空球200的尺寸不易过大，否则容易造成注塑件表面粗糙度增加，优选地，膨胀之后的中空球200的尺寸不大于100μm，通过选择适合尺寸的可膨胀热塑性微球可以实现中空球200的尺寸不大于100μm。例如，可膨胀热塑性微球通常膨胀至5倍大小，因此为了得到80μm的中空球200，可以选择初始尺寸在15μm左右的可膨胀热塑性微球。

还需要说明的是，延长的保压时间不易过长，推荐的保压时间为3-30S，超过30S的保压时间对于进一步增加中空球与体部之间的空隙的作用有限，而且会降低生产效率，优选地，保压时间为4-6S。

还需要说明的是，中空球占注塑件的百分比应当根据注塑料的收缩比率进行调节，通常中空球占注塑件的重量百分比不超过3％，否则可能会影响注 塑件表面质量，中空球所占重量比过低则起到的作用有限，优选地，中空球占注塑件的重量百分比为2％-3％。

还需要说明的是，可以通过其他辅助方法，使得邻近模具型腔的部分快速冷却，例如通过对模具水冷的方式，使得模具内壁快速降温，这样做的好处是可以确保距离注塑件表面一段距离内的中空球与体部之间无空隙，空隙仅存在于中间部的中空球与体部之间。

还需要说明的是，使得注塑料中间部的中空球与体部之间产生空隙的方法不限于前述实施例。在另一个例子中，采用热流道，即对从注塑模具浇口至产品型腔的进胶点之间的流道进行加热，这样注塑料里的热塑性微球在流道内就开始膨胀。相比于冷流道的情形，在保压时间相同的情况下，通过热流道注入的注塑料中的中空球200壳体的高于软化温度的时间被延长，因此注塑料中间部的中空球较易与体部脱附、产生空隙。

该实施例以注塑件为包边为例，需要说明的是，该注塑方法还可以用于制备除了包边之外的对表面质量有高要求的注塑件，例如一些高品质塑料家居用品。

在本发明的另一个实施例中，提供一种注塑件，参考图3，该注塑件包括体部100(体部的材料可以是聚氯乙烯、热塑性聚酰胺或者聚氨基甲酸酯材料等任何适合的材料)和分散于体部100中的多个中空球200，该中空球200包括热塑性聚合物(例如丙烯酸树脂、聚氯乙烯等)壳体以及包封在壳体内的发泡剂(例如压缩空气、压缩氮气、异辛烷和异戊烷等)形成的气体，该体部100包括第一部22、第二部24、以及位于第一部22和第二部24之间的中间部23，从局部放大图4可以看出，最靠近注塑件表面的中空球200与体部100之间不存在空隙，中间部23的中空球200与体部100之间存在扩大的空隙110，整体而言，中间部23的中空球200与体部100之间的空隙110的平均尺寸大于第一部22和第二部24的中空球200与体部100之间的空隙110的平均尺寸。

该注塑件的一个优点是，在体部100发生收缩的情况下，中空球200与体部100之间的空隙阻断了体部100收缩产生的应力传递到表面，从而防止 内部应力对表面的拉扯，进而可以减小注塑件表面发生变形、塌陷的几率。

除了能够减小注塑件表面发生变形、塌陷的优点之外，该实施例的另一个优点是，由于第一部22和第二部24的中空球200与体部100之间的不存在空隙110或者空隙110较小，中空球200与体部100的接触面积较大，从而固化的中空球200的壳体对注塑件的体部100起到机械支撑作用，使得注塑件不易变形。

此外，这些中空球200占有一定的体积，因而可以减少注塑原料的投入，这样有利于在实际生产过程中节省注塑原料。

需要说明的是，图3和图4仅为简洁、便于理解的示意图，在实际的产品中，并不必需每个位于中间部23的中空球200的周围均形成空隙110，该空隙110也并非均匀的形成在中空球200的周围。

图5示出了一个包边产品的截面在光学显微镜下的照片。如图5所示，中空球200在照片中呈现为表面光滑的一个个球体，体部100的截面在照片中呈现为反光、略粗糙的部分，空隙110在照片中呈现为黑色。从图5可以看出，并非每个中空球200的周围都形成有空隙110，空隙110也并非均匀形成在中空球200的周围。为了保证有足够的空隙使得注塑料收缩产生的应力得到释放，优选地，中间部的中空球的至少10％与体部之间存在空隙，优选地，中间部的中空球的至少20％与体部之间存在空隙，中间部的中空球的至少30％与体部之间存在空隙。

还需要说明的是，膨胀之后的中空球200的尺寸不易过大，否则容易造成注塑件表面粗糙度增加，优选地，膨胀之后的中空球200的尺寸不大于100μm，通过选择适合尺寸的可膨胀热塑性微球可以实现中空球200的尺寸不大于100μm。例如，可膨胀热塑性微球通常膨胀至5倍大小，因此为了得到80μm的中空球200，可以选择初始尺寸在15μm左右的可膨胀热塑性微球。

还需要说明的是，中空球占注塑件的百分比应当根据注塑料的收缩比率进行调节，通常中空球占注塑件的重量百分比不超过3％，否则可能会影响注塑件表面质量，中空球所占重量比过低则起到的作用有限，优选地，中空球占注塑件的重量百分比为2％-3％。

本实施例的注塑件可以应用于例如汽车玻璃包边，以及除了包边之外的对表面质量有高要求的注塑件，例如一些高品质塑料家居用品。

本实施例的注塑件可以通过前述方法实施例制备得到，也可以通过其他方法得到，例如，采用热流道，即对从注塑模具浇口至产品型腔的进胶点之间的流道进行加热，这样注塑料里的热塑性微球在流道内就开始膨胀。相比于冷流道的情形，在保压时间相同的情况下，通过热流道注入的注塑料中的中空球200壳体的高于软化温度的时间被延长，因此注塑料中间部的中空球较易与体部脱附、产生空隙。

还需要说明的是，可以通过其他辅助方法使得第一部22和第二部24内的中空球与体部之间无空隙，例如使得邻近模具型腔内壁的部分快速冷却，例如通过对模具水冷的方式，使得模具内壁快速降温。

此外，本发明还提供一种包边结构，所述包边结构包括上述注塑件。此外，在本实施例中，所述包边结构还包括卡槽，所述卡槽用于放置玻璃。但是这仅仅是一个实施例，本发明对此不作任何限定。

此外，本发明还提供一种车窗，所述车窗包括玻璃，以及上述的包边结构，其中，所述包边结构设于所述玻璃的边缘。但是这仅仅是一个实施例，本发明对此不作任何限定。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。