专利名称：热塑料树脂的注塑方法
技术领域：
本发明涉及促进热塑性树脂注塑中树脂填充入模腔由此将模具表面状态准确转移至模制品表面上的方法。
背景技术：
在热塑性树脂注塑中，通常将树脂加热并在一定温度下熔化，由此使树脂获得足够的流动性以使其填充入模腔中。熔融树脂的流动性不仅影响其填充入模腔中的难易性，而且影响传入模腔内填充的树脂中的压力大小。因此，树脂的流动性还影响模制品的尺寸精确度和外观，以及若需要转移至模制品(如光盘)上的模具表面的细微信息。因此熔融树脂的流动性是树脂可模塑性的重要因素。熔融树脂的流动指数为树脂的熔体粘度。
热塑性树脂具有高熔体粘度，因此作为模塑材料其流动性差。这趋于不利地造成模制品不良外观如不规则光泽和熔合线、模具表面(如光盘凹陷)的微细图案的不良转移，树脂不完全填充入模具中的薄制品部分内。
通常存在如下三种对树脂改性以提高流动性的方法，第一种方法是(例如)通过降低树脂的平均分子量，或通过使分子量分布变宽降低树脂的分子量，由此增加低分子量组分的含量。该方法的缺点是，尽管改进了流动性，但损害了冲击强度和耐化学性。第二种方法是将共聚单体引入分子中。该方法的缺点是损害了模制品在高温时的刚性。第三种方法是加入增塑剂，如低分子量油状物(例如矿物油和高级脂肪酸酯)。该方法的缺点是，受热时增塑剂损害刚性，或增塑剂在模塑操作期间粘附在模具上弄脏模具。
对于增加流动性的模塑条件，升高树脂温度或模温是有效的。然而较高的树脂温度造成树脂本身或添加剂热分解，由此趋于损害模制品的强度、或造成不需要的异物生成、弄脏模具、和因树脂降解造成的树脂褪色。此外，较高的模具温度使树脂在模具中的冷却时间变长，导致模塑周期不利地变长。
另一方面，已经知道，当二氧化碳被树脂吸收时，它起到增塑剂的作用使树脂玻璃化温度降低，如很多文献(例如应用聚合物科学期刊，Vol.30,p.2633(1985))中公开的。这种现象在树脂模塑中不再广泛采用。它的很少的几个应用例子之一是JP-A-5-318541中公开的方法(这里使用的术语“JP-A”是指“未审的日本专利申请公开”)，其中将气体如二氧化碳和氮气溶于热塑性树脂中，并将该树脂填充入模腔中，同时除去模腔中的气体，由此改进树脂的流动性，并生产不破坏强度和外观的模塑产品。然而，在该方法中，若二氧化碳用作气体，则溶于树脂中的气体量在最大时仅为0.18wt％。如此少量的二氧化碳不足以实现所需的流动性改进。由于该方法中模腔保持于环境压力或低压下，因此模制品表面的外观被在树脂填充步骤中在流峰处出现的发泡损害。
反压模塑方法又称为用含发泡剂的树脂生产具有满意外观而无表面凹陷或翘曲的发泡厚制品的工艺，如JP-B-62-16166中公开的(这里使用的术语“JP-B”是指“已审查的日本专利公开”)。在该反压模塑方法中，将含发泡气体的熔融树脂注入填充有压缩空气的模腔内，然后将模腔中的压缩空气从模具中释放出来，使树脂在模腔压力保持低压下冷却。在该方法中，树脂充填期间抑制了流峰处出现的发泡，这样生产的模制品仅内部发泡，在模制品表面上不形成泡沫图样。在反压模塑中，模腔几乎被处于未发泡状态的熔融树脂充满，这样熔融树脂在树脂充填期间形成的固化表面内冷却并收缩，由此以相当于冷却伴随的体积收缩程度形成泡沫。因此，基本上可认为溶于树脂中的使树脂具有发泡性能的气体量为补偿因发泡造成的体积收缩的最小量。通常树脂中的气体量对氮气而言低于0.1wt％，对二氧化碳而言低于0.15wt％。在JP-B-62-16166的实施例中，估计氮气的含量为0.01至0.15wt％，此含量不能提高树脂的流动性。
本发明目的在于提供一种通过降低熔融树脂粘度促进注塑热塑性树脂的一种经济方法，该方法不会损害树脂的物理性能、模制品的表面外观和生产效率。
为实现上述目的，本发明人通过广泛研究发现，当一定量的二氧化碳溶于熔融树脂中时，它仅在模塑期间起到增塑剂的作用，在模塑后扩散入空气中。因此，可在不改变树脂性能的条件下降低熔融树脂的粘度，由此促进模塑。由于该发现实现了本发明。
本发明公开本发明内容如下1．一种热塑性树脂注塑方法，包括将熔融树脂注入模腔中，其中所述熔融树脂中溶解不低于0.2wt％的二氧化碳以降低树脂的熔融粘度，所述模腔已预先用气体加压至至少不在熔融树脂流峰中出现发泡的压力。
2．根据上述1项的注塑方法，其中用于加压模腔的气体为二氧化碳。
3．根据上述1或2的注塑方法，还包括在树脂注射入模腔中后对树脂加压。
4．根据上述1或2的注塑方法，其中溶于熔融树脂中的二氧化碳的量不低于0.2wt％，但不高于3wt％。
5．根据上述1项的注塑方法，其中对模腔加压的气体压力高于大气压力，但不高于15Mpa。
附图的简要描述
图1为实施本发明的正方形扁平模具和用于反压模塑的气体加料体系。
实施本发明的最佳方式本发明将在下面更详细地解释。
用于本发明模塑方法中的树脂包括热塑性树脂材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、丙烯酸系树脂、苯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯酸酯、聚苯醚、改性聚苯醚、所有芳族聚酯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚酰胺、聚砜、聚醚醚酮和聚醚酮，其一种或多种的共混物；和其含填料的组合物。
这里使用的苯乙烯树脂包括均聚物和含苯乙烯作为基本组分的共聚物，和由这些聚合物与其它树脂获得的聚合物共混物，优选为聚苯乙烯和ABS树脂。聚苯乙烯包括苯乙烯均聚物和含分布于树脂相中的橡胶增强聚苯乙烯。
热塑性树脂优选为具有与二氧化碳的高亲合性及高溶解性的一种树脂，其特别优选的例子包括聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯树脂、聚缩醛、聚碳酸酯、聚苯醚和改性聚苯醚。聚碳酸酯树脂因如下原因特别适合本发明。换言之，它们的优点在于，它们不仅对二氧化碳具有高溶解性，而且它们分解时生成二氧化碳，当熔融树脂中含二氧化碳时，分解反应的平衡性转移至降低热分解速率。
根据本发明，可合适地使用各种不容易模塑的树脂例如具有对于注塑过高的分子量的热塑性树脂、具有容易导致热分解的低热稳定性树脂、具有高软化温度因此需要相当高的模塑温度的树脂、和含添加剂如容易进行热分解的阻燃剂的树脂。
本发明方法适合可通过常规挤塑但对于注塑具有不良流动性的热塑性树脂，和对于注塑具有过高分子量的热塑性树脂。下面给出树脂的例子。
(1)熔体流动速率为1.0或更低，优选0.5或更低的丙烯酸系树脂；(2)熔体流动速率1.5或更低，优选1.0或更低的聚苯乙烯树脂；(3)熔体流动速率2.0或更低，优选1.5或更低的橡胶增强聚苯乙烯树脂；(4)熔体流动速率3.0或更低，优选2.5或更低的ABS树脂；(5)熔体流动速率6.0或更低，优选5.0或更低的聚碳酸酯树脂；(6)聚苯醚树脂，或含60wt％或更高，优选70wt％或更高的聚苯醚树脂的改性聚苯醚树脂；(7)熔体流动速率5.0或更低，优选3.0或更低的聚缩醛树脂；(8)熔体流动速率5.0或更低，优选3.0或更低的聚乙烯树脂；(9)熔体流动速率5.0或更低，优选3.0或更低的聚丙烯树脂；
(10)含容易热分解的阻燃剂的热塑性树脂。
这里使用的熔体流动速率是按照JIS K7210在上述JIS对于相应树脂描述的一般测定条件下测量的值，所述条件的例子为丙烯酸系树脂为条件15，聚苯乙烯树脂和橡胶增强聚苯乙烯树脂为条件8,ABS树脂为条件11，聚碳酸酯树脂为条件20，聚缩醛树脂和聚乙烯树脂为条件4，聚丙烯树脂为条件14。熔体流动速率的单位为g/10min。
通常，更高的分子量改进模制品的耐化学性、抗冲击性等，但模塑时提供降低的流动性，这样难以进行注塑。由于挤塑不要求与注塑一样高的流动性，因此通常在挤塑中使用更高分子量的聚合物。在本发明中，可满意地使用可通过挤出模塑但不用于注塑方法中的高分子量聚合物。
对于注塑软化温度过高的热塑性树脂的例子包括聚苯醚树脂、由聚苯醚和聚苯乙烯或橡胶增强的聚苯乙烯按混合比100∶0至60∶40的混合物组成的改性聚苯醚树脂。可模塑性差的聚苯醚树脂通常以通过加入大于40wt％聚苯乙烯或橡胶增强聚苯乙烯制备的共混物形式使用。然而，本发明的模塑方法还适于其中橡胶增强聚苯乙烯的比例不超过40wt％的混合比。
本发明方法还适合高软化温度或低分解温度的树脂，该树脂在加热时分解或降低物理性能如此获得熔融树脂的足够流动性，并在低温时提供高流动性。通常，当热塑性树脂为无定形树脂时，模塑可在熔体温度不高于无二氧化碳的树脂玻璃转化温度加上150℃下进行，对于结晶热塑性树脂，模塑可在熔体温度不高于无二氧化碳的树脂熔点加上100℃下进行。
二氧化碳在本发明中用作掺混入热塑性树脂中降低熔体粘度的增塑剂。然而，可使用任何类型的增塑剂，条件是它在熔融树脂中具有高溶解性，不破坏树脂、模具或模塑机械-结构材料，不损害模塑环境，不昂贵，并在模塑后从模制品中快速蒸发。若合适，增塑剂可与液体如具有1至5个碳原子的饱和烃，衍生自氢被氟部分取代的烃的氟代烃、水、醇和其两种或多种的混合物结合使用。
二氧化碳在要注塑入模腔中的熔融树脂中的量难以直接测定。因此，在本发明中，二氧化碳在要注塑入模腔中的熔融树脂中的量用如下差值定义在注塑含二氧化碳的树脂后立即测量模制品的重量；在热空气干燥器中在比玻璃化转变温度(对于无定形树脂)或比熔点(对于结晶树脂)低约30℃的温度下静置24小时后(以便将模制品中的二氧化碳扩散入空气中，由此获得恒定重量)的模制品重量。在该测量方法中，无论是否使用反压模塑，衍生的二氧化碳量几乎相同，两者之间的差值可以忽略。
本发明热塑性树脂的玻璃化转变温度通过温度-流速曲线中的开始温度定义，温度-流速曲线由差示扫描量热法(DSC)在温升速率20℃/min下测量。若检测到多个开始温度，将其中最高的温度定义为树脂的开始温度。熔点定义为在由上述测量方法获得的温度-热流图中因树脂熔化导致的吸热峰温度。
这里使用的反压模塑包括其中将树脂注射入用气体加压至至少在树脂填充期间在熔融树脂流峰中不出现发泡的压力的模腔中的任何模塑方法。通常结合使用其中树脂在高压下冷却和固化的压力保持方法。该压力保持方法包括将熔融树脂补充加入模腔中的树脂加压方法、将加压气体或类似流体注射入树脂中或树脂与模具之间介面的注塑方法，和减少模腔体积的注射压塑方法。
二氧化碳容易溶于热塑性树脂中成为有效的增塑剂，由此改进热塑性树脂的流动性。
在本发明中，溶于熔融热塑性树脂中的二氧化碳的量不低于0.2wt％。为显著改进流动性，二氧化碳的量应不低于0.2wt％，优选不低于0.3wt％。溶解的二氧化碳的上限为约3wt％。溶解的二氧化碳的量过多对于改进流动性并不如此有效，反而趋于因二氧化碳蒸发导致树脂发泡，并且即使通过反压方法防止在模制品表面上形成泡沫图形，也大大增加了模具中必须的气体压力(反压)。二氧化碳的量优选不超过3wt％，更优选不超过2wt％。
在拟通过使用二氧化碳作为发泡气体形成泡沫的反压模塑方法中，存在这样一种情况，即化学发泡剂如碳酸氢钠和柠檬酸被树脂塑化，同时化学发泡剂热分解生成的二氧化碳溶于树脂中。然而，用化学发泡剂降低熔体粘度并不实际。这是因为化学发泡剂的增塑效果比二氧化碳低，使用化学发泡剂伴随生成不容易从树脂中扩散出去的水，发泡剂的粉末状分解产品保持于树脂中会损害树脂性能和模制品的表面光滑度，同时化学发泡剂对于生成气体的量昂贵。
二氧化碳优选通过下面的两种方法之一溶于热塑性树脂中，在第一种方法中，首先将颗粒状或粒料树脂贮存于二氧化碳气氛中以使树脂在加入模塑机之前吸收二氧化碳。吸收的气体量取决于二氧化碳的压力、大气温度和吸收时间。在该方法中，当在增塑时加热树脂，树脂中的一部分二氧化碳挥发，这样树脂中的二氧化碳量由初始吸收量降低。因此，优选将树脂加料路线如模塑机的料斗保持于二氧化碳气氛下。在第二种方法中，在模塑机的机筒中塑化期间或之后将二氧化碳溶于树脂中。在该方法中，模塑机料斗附近区域被二氧化碳气氛覆盖，或将二氧化碳自螺杆中间部分或末端，或自机筒加入。为从螺杆或机筒中间部分加入二氧化碳，优选将气体加入部分周围的螺纹深度做得较大以降低树脂压力。此外，为在加入二氧化碳后均匀溶解并分散入树脂中，优选在螺杆中设置混合机构如杜尔麦基式螺杆或掺混杆，或在树脂流路中设置静态混合机。注塑机可为在线螺杆型或螺杆前射料杆式注塑机。螺杆前射料杆式注塑机是特别优选的，因为可容易改变树脂增塑的挤出部分或加入二氧化碳部分的螺杆设计。
热塑性树脂中的二氧化碳在热塑性树脂固化后在敞开空气中贮存期间逐渐释放入空气中。然而，释放气体不会在模制品中生成泡沫，气体释放后模制品的性能与热塑性树脂的固有性能相同。
在本发明中，模腔被气体预加压至至少在树脂填充期间在熔融树脂流峰中不出现发泡的压力，然后进行注塑。气体加入模腔中的压力可为最小压力以消除模制品表面上的泡沫图形。为将气体量降至最低(对于一个模塑步骤)并简化模腔的密封结构和气体加料系统，较低的气体压力是优选的。在气体压力高于15MPa时，趋于导致使模具打开的内压不能忽略，模腔密封变得困难等等。因此，对模腔加压的气体压力优选不高于15Mpa。
通入模腔中对模腔加压的气体包括对树脂惰性的各种单一气体和其混合物，如空气和氮气。然而，二氧化碳、烃和部分氟取代的烃是优选的，这些气体在热塑性树脂中具有更高溶解性。二氧化碳是特别合适的，因为它有效改进模表面状态转移至模制品上的转移能力。当使用无定形树脂且模腔用二氧化碳加压时，模腔中的较高气体压力会导致极好的转移性能，如日本专利申请9-236763和10-46903中公开的。因此，当要求特别精确地转移时，优选将气体压力按照模塑机械的夹持力和模的密封性能尽可能升至最大压力。模腔中的气体优选含较高量，特别是不低于80％(体积)的二氧化碳。对气体的温度并无限制。气体可处于环境温度下，同时可满意地使用加热的气体。当加热气体时，可满意地使用二氧化碳和其中容易溶解二氧化碳的液体蒸汽的加热气体混合物。
在本发明中，还可满意地使用其中将含0.2至3wt％的二氧化碳的第一种热塑性树脂和第二种热塑性树脂顺序或同时加入模腔中的模塑方法。特别合适的是其中首先将含0.2至3wt％的二氧化碳的第一种热塑性树脂注入模腔中，然后将不含二氧化碳的第二种热塑性树脂注入模腔中。第二种热塑性树脂可为与含不同量的二氧化碳或具有不同分子量的第一种热塑性树脂相同类型的树脂，含不同量的二氧化碳的另一种热塑性树脂；或其混合物。通过将二氧化碳加入第一种热塑性树脂中降低熔体粘度，可获得具有第一种热塑性树脂的均匀表面层和第二种热塑性树脂内核的复合注塑制品。模制品的性能可通过使用具有所需性能如耐热性、耐化学性和物理性能的第一种热塑性树脂改进，由此形成第一种热塑性树脂的表面层。
聚合物链在模制品中的取向可通过使用含不低于0.2wt％的二氧化碳(以增加第一种热塑性树脂的流动性)的第一种热塑性树脂而降低。更具体地，在注塑中，热塑性树脂以称为喷流的运动图样方式流入模具模腔中。注射的热塑性树脂固化在与其接触的冷却模具壁上形成一层，然后注射的树脂流入固体层内。剪切速率在固化层与流动内层之间的界面处最高。聚合物链在其中剪切速率较高的界面区域中以最高的程度取向。所含的二氧化碳增加第一种热塑性树脂的流动性，由此降低这种界面区域中的取向，基本上导致降低模制品的聚合物链的取向，降低双折射、增加冲击强度和其它改进。
本发明模塑方法适合模塑热塑性树脂制品，包括光学设备部件；光电仪表、电子设备和商用机器的外壳；汽车部件；和日用制品。本发明的模塑方法特别适合模塑电子设备、电仪表和商用机械的外壳，该外壳由无定形树脂经多浇口注塑(由此趋于导致不希望形成的多个熔合线)生产。本发明方法还适合模塑蛋壳结构的装饰制品或图形装饰制品。本发明方法还特别适合模塑手提计算机的薄机箱，原因在于本发明方法容易操作、改进模制品和产品设计的更大自由度。此外，本发明方法适合由透明热塑性树脂模塑光学部件(包括透镜如柱镜透镜和Fresnel透镜)；记录盘如光盘；光学导向板如液晶显示部件；和光学散射板。按本发明方法模塑的这些制品具有与转移的模具表面一致的高再现性表面，该表面具有改进的光泽、不太明显的熔合线、模具表面的锐边和模具的微细突出和凹陷处的高再现性。
此外，本发明方法有助于模塑尽管具有满意的性能但不容易模塑的树脂，如超高分子量聚乙烯和聚苯醚，和含阻燃剂的因其不良热稳定性难以在高温下模塑的树脂。
实施例本发明的效果参考如下实施例和比较例进行更详细的描述树脂注塑中所用的树脂在下面给出。所有树脂注塑之前为颗粒状。
聚碳酸酯树脂(Panlite L1225，由Teijin Kasei K.K.生产)橡胶增强聚苯乙烯树脂(Styron492,Asahi Chemical Industry Co.生产)丙烯酸系树脂(Delpet80NH，由Asahi Chemical Industry Co.生产)改性聚苯醚树脂(80wt％聚苯醚和20wt％聚苯乙烯的共混物)气体将纯度不低于99％的二氧化碳用作气体。模塑机使用Sumitomo Heavy Industries公司生产的注塑机SG50，和SG125M-HP。从料斗延伸至螺杆的树脂塑化部分处于环境气体中。模具使用的模具为提供正方形模制品和为提供矩形模制品的模具。正方形平板模具具有长宽各100mm和厚2mm的产品部分。将该模具装在注塑机SG50上。矩形平板的模具具有120mm长、60mm宽和2mm厚的产品部分。
图1给出正方形平板的模具结构。模腔表面为镜面抛光的，直径8mm的直接浇口1设置于模塑板中心，注道2的长度为58mm，注嘴接触部分的直径3.5mm。在模具模腔的周边，设置深度0.05mm的排气缝口3、排气口4和以其外缘与排气口4相连的孔5用于气体加料和气体释放。孔5与气体加料装置5相连。O形环6与排气口缝口的周边相配，密封模腔的孔为气密性的。
在矩形平板模具中，浇口宽3mm、厚2mm；合模面长3mm；流道具有平均宽4mm和深4mm的近似方形截面；流道长度为140mm；注道平均直径为4mm，长度55mm；注嘴接触部分直径3.5mm。
模腔的周边具有与正方形板模具相同的结构(浇口部分除外)。将模腔的周边、流道和注道用O型环密封以使模腔为气密性的。反压模塑的气体进料系统图1给出反压模塑的气体进料体系结构。气体源为填充液态二氧化碳并保持于30℃下的气体钢瓶7。将气体自气体钢瓶经加热器8和降压阀9(用于将压力控制至规定水平)加入贮存体积1000cm3的保持于约40℃的气柜10中。打开气柜下游处的进料磁阀11并同时关闭卸压磁阀12将气体加入模腔中，并使气柜与模腔在树脂充填阶段保持连接。当完成树脂充填后，立即关闭进料磁阀11并同时打开卸压磁阀12以将气体从模具中释放出来。机筒温度注塑时机筒的温度对于聚碳酸酯树脂设定为250℃，橡胶增强聚苯乙烯树脂设定为220℃，丙烯酸树脂为240℃，和改性聚苯醚树脂设定为320℃。在熔融树脂中的二氧化碳含量模塑后立即测量模制品的重量。然后将模制品在空气干燥器中在120℃下(对于聚碳酸酯和改性聚苯醚树脂)，和在80℃下(对于橡胶增强聚苯乙烯树脂和丙烯酸系树脂)保持24小时或更长时间。当模制品经扩散二氧化碳达到恒重后，测量该模制品的重量。测量的重量差定义为增塑熔融树脂中的二氧化碳含量。实施例1将聚碳酸酯树脂(PC)在热空气干燥器中在120℃下干燥5小时。然后将树脂转移入保持15℃的密闭容器中。将该容器抽真空至不高于1hPa，并用0.09MPa的二氧化碳填充。将该聚碳酸酯树脂在保持恒定压力的容器中静置24小时。树脂吸收的二氧化碳量为0.8wt％，由干燥后的树脂重量与在二氧化碳气氛中贮存后的重量之差获得。将具有吸收的二氧化碳的该聚碳酸酯树脂用正方形板模具在模表面温度80℃下通过用二氧化碳的反压模塑方法模塑。测量在模塑机机筒中树脂充填所需的树脂压力。所需的压力对于树脂充填时间0.63秒为204MPa，反压压力为1MPa。树脂充填后，将机筒的内部压力在190MPa下保持5秒。冷却20秒后，取出模制品。获得的模制品为透明的，在其表面上无泡沫图形。塑化熔融树脂的二氧化碳含量为0.4wt％，由注塑后模制品的重量下降测定。比较例1将聚碳酸酯树脂(PC)在热空气干燥器中在120℃下干燥5小时。然后将树脂转移入保持15℃的密闭容器中。将该容器抽真空至不高于1hPa，并保持24小时。将该不含二氧化碳的聚碳酸酯树脂用与实施例1相同的方式试验在模塑机机筒中充填树脂所需的树脂压力。在不施加反压且甚至施加225MPa压力(模塑机的最大压力)下，模具不能在与实施例1相同的充填时间内完成填充。甚至在充填操作2至3秒时，仅获得具有未填充模具的板末端的欠注射模制品。表1实施例和对比例中所需的树脂充填压力模具正方形平板充填时间0.63秒树脂模温CO2熔融树脂树脂充填(℃)吸收压力中的CO2所需压力MPa)含量(wt％) (MPa)实施例1PC80 0.090.40 204比较例1PC80 0 0≥225＊＊欠注射，模具在0.63秒内在225MPa下未完全填充。实施例2将橡胶增强聚苯乙烯树脂(HIPS)在热空气干燥器中在80℃下干燥5小时。然后将树脂转移入保持25℃的密闭容器中。将该容器抽真空至不高于1hPa，并用2.0MPa的二氧化碳填充。将该树脂在保持恒定压力的容器中静置24小时。树脂吸收的二氧化碳量为3.5wt％，由干燥后的树脂重量与在二氧化碳气氛中贮存后的重量之差获得。将具有吸收的二氧化碳的该橡胶增强聚苯乙烯树脂用矩形板模具在模表面温度40℃下通过用二氧化碳的反压模塑方法模塑。测量在模塑机机筒中树脂充填所需的树脂压力和所需反压。所需的树脂压力对于树脂充填时间0.52秒为118MPa，反压压力为5.0MPa。树脂充填后，将机筒的内部压力在110MPa下保持5秒。冷却20秒后，取出模制品。获得的模制品具有极好的外观，在其表面上无泡沫图形。塑化熔融树脂的二氧化碳含量为1.8wt％，由注塑后模制品的重量下降测定。实施例3将丙烯酸系树脂(PMMA)在热空气干燥器中在80℃下干燥5小时。然后将树脂转移入保持25℃的密闭容器中。将该容器抽真空至不高于1hPa，并用压力2.0MPa的二氧化碳填充。将该树脂在保持恒定压力的容器中静置24小时。树脂吸收的二氧化碳量为1.7wt％，由干燥后的树脂重量与在二氧化碳气氛中贮存后的重量之差获得。将具有吸收的二氧化碳的该丙烯酸系树脂用矩形板模具在模表面温度90℃下通过用二氧化碳的反压模塑方法模塑。测量在模塑机机筒中树脂充填所需的树脂压力和所需反压。所需的树脂压力在树脂充填时间0.52秒为146MPa，反压压力1.0MPa。树脂充填后，将机筒的内部压力在130MPa下保持5秒。冷却20秒后，取出模制品。获得的模制品为透明的，在其表面上无泡沫图形。塑化熔融树脂的二氧化碳含量为0.25wt％，由注塑后模制品的重量下降测定。实施例4将改性聚苯醚树脂(mPPE)在热空气干燥器中在100℃下干燥5小时。然后将树脂转移入保持25℃的密闭容器中。将该容器抽真空至不高于1hPa，并用2.0MPa的二氧化碳填充。将该树脂在保持恒定压力的容器中静置24小时。树脂吸收的二氧化碳量为6.7wt％，由干燥后的树脂重量与在二氧化碳气氛中贮存后的重量之差获得。将具有吸收的二氧化碳的该改性聚苯醚树脂用矩形板模具在模表面温度90℃下通过用二氧化碳的反压模塑方法模塑。测量在模塑机机筒中树脂充填所需的树脂压力和所需反压。所需的树脂压力对于树脂充填时间0.52秒为240MPa，反压压力为8.0MPa。树脂充填后，将机筒的内部压力在220MPa下保持5秒。冷却20秒后，取出模制品。获得的模制品具有极好的外观，在其表面上无泡沫图形。塑化熔融树脂的二氧化碳含量为2.1wt％，由注塑后模制品的重量下降测定。比较例2将橡胶增强聚苯乙烯树脂(HIPS)在热空气干燥器中在80℃下干燥5小时。然后将树脂转移入保持25℃的密闭容器中。将该容器抽真空至不高于1hPa，并使其静置24小时。将该不含二氧化碳的橡胶增强聚苯乙烯树脂用与实施例2相同的方式试验在模塑机机筒中充填树脂所需的树脂压力。在不施加反压下，对于0.52秒充填时间所需的树脂充填压力为179MPa。比较例3将丙烯酸系树脂(PMMA)在热空气干燥器中在80℃下干燥5小时。然后将树脂转移入保持25℃的密闭容器中。将该容器抽真空至不高于1hPa，并使其静置24小时。将该不含二氧化碳的丙烯酸系树脂用与实施例3相同的方式试验在模塑机机筒中充填树脂所需的树脂压力。在不施加反压下，对于0.52秒充填时间所需的树脂充填压力为172MPa。比较例4将改性聚苯醚树脂(mPPE)在热空气干燥器中在100℃下干燥5小时。然后将树脂转移入保持25℃的密闭容器中。将该容器抽真空至不高于1hPa，并使其静置24小时。将该不含二氧化碳的改性聚苯醚树脂用与实施例4相同的方式试验在模塑机机筒中充填树脂所需的树脂压力。在不施加反压下而施加模塑机的最大压力280MPa下，仅在浇口位置获得中心呈半径2cm的扇形的欠注射模制品。比较例5将实施例4中所用的树脂在矩形平板模具中在表面温度90℃、不施加反压、树脂充填时间0.52秒下进行注塑。结果，获得的模制品在其表面上具有明显的泡沫图形。表2实施例和对比例中所需的树脂充填压力模具矩形平板充填时间0.52秒树脂模温 CO2熔融树脂树脂充填(℃) 吸收压力 中的CO2所需压力(MPa) 含量(wt％) (MPa)实施例2HIPS402.0 1.8 1183PMMA902.0 0.251464mPPE902.0 2.1 240比较例2HIPS400 0 1793PMMA900 0 1724mPPE900 0 ≥280＊＊欠注射(半径2cm的扇形)，在280MPa下模具未完全填充。
工业实用性本发明有助于模塑诸如尽管性能极好但不容易模塑的那些树脂(例如高分子量树脂)及因其不良热稳定性难以在高温下模塑的含阻燃剂的树脂等。因此，本发明扩大了树脂部件设计中对树脂的选择自由度，和树脂开发中对材料的选择自由度。此外，本发明甚至适合模塑诸如用于其中需要高流动性的常规树脂，例如模塑光盘、用于液晶显示后照灯中的光学导向板、手提计算机的薄机箱等，最终改进模制品的质量或拓展产品设计的自由度。
权利要求
1．一种热塑性树脂注塑方法，包括将熔融树脂注入模腔中，其中所述熔融树脂中溶解不低于0.2wt％的二氧化碳以降低其熔体粘度，所述模腔已预先用气体加压至至少不在熔融树脂流峰中出现发泡的压力。
2．根据权利要求1的注塑方法，其中用于加压模腔的气体为二氧化碳。
3．根据权利要求1或2的注塑方法，还包括在树脂注射入模腔中后对树脂加压。
4．根据权利要求1或2的注塑方法，其中溶于熔融树脂中的二氧化碳的量不低于0.2wt％，但不高于3wt％。
5．根据权利要求1的注塑方法，其中对模腔加压的气体压力高于大气压力，但不高于15Mpa。
全文摘要
公开了一种在不损害树脂物理性能、模制品外观和生产效率的条件下通过降低熔融树脂粘度促进注塑热塑性树脂的经济方法。在该热塑性树脂注塑方法中,将热塑性树脂注入模腔中,其中所述树脂中溶解不低于0.2wt%的二氧化碳,所述模腔已预先用气体加压至至少不在熔融树脂流峰中出现发泡的压力。
文档编号B29C45/00GK1230915SQ98800890
公开日1999年10月6日 申请日期1998年5月20日 优先权日1997年5月21日
发明者山木宏, 松浦良畅, 片冈紘 申请人:旭化成工业株式会社