专利名称：一种承载容器、其组分纤维增强聚合物的加工方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型常压承载容器、其组分纤维增强热塑性聚合物的加工方法及设备。
背景技术：
用热固性树脂和/或热塑性树脂与纤维通过层压、包裹、长丝卷缠来制造纤维增强复合材料的方法已是众所周知的。
在专利号为ZL00803968.2，名称为“玻璃纤维增强塑料筒及其制造方法”的中国专利中描述了用纤维的单向材料、织物、垫子、编绳等组成增强纤维基材配制于芯体内外。公开号为CN1427036A的发明专利介绍了以聚酯树脂涂于纤维布两面的电子配电设备箱体的制作方法。ZL97107010.5的发明专利中纤维箱体是采用模压工艺方法制造。在发明专利ZL99805275.2中描述了采用多层由非织造、机织、长丝或综合纤维编织布组成保护壳内外表皮的制造方法。
在发明专利ZL91102677.0中采用纤维与树脂缠绕的方法制造可燃火箭壳体和喷管。在专利号为ZL00804436.8的发明专利中用于圆柱形支柱的模壳使用了由按螺旋形卷起的玻璃网的外包层。公开号CN1082983A的发明专利申请中采用将预定数目呈平伸状热塑性塑料薄及长纤维薄板依序交叉叠置成具有预定厚度的层压板并经过模压的方式制备箱体。
上述专利所述的承载容器普遍存在制造成本高、生产工序多、工艺复杂、生产效率低等缺点。
在公开号CN1330024A的发明专利申请中虽然设有1-2％玻璃纤维并采用注塑成型的工艺方法制造阻隔型涂料桶，但其常温和低温的抗冲击强度较低，在负载搬运过程中，存在跌落泄漏的隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产方法简便、重量轻、承受能力强、耐侵蚀，特别是抗冲击性能好的常压承载容器。
本发明的另一目的在于提供组成上述常压承载容器的纤维增强热塑性聚合物的加工成型方法。
本发明的另一目的在于提供生产组成上述常压承载容器的纤维增强热塑性聚合物的设备。
本发明常压常压承载容器，部分或全部由纤维的平均长度为1～30mm、重量百分含量为5％～55％的纤维增强热塑性聚合物组成。其中，纤维的平均长度优选为1～16mm，纤维的重量百分含量优选为10～30％。
本发明常压承载容器中，纤维是均匀的分布于热塑性聚合物中，而不是用包裹或牵拉缠绕的方法被覆于热塑性聚合物表面，也不是将纤维布和/或纤维网与热塑性聚合物模压制成。
纤维为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、晶须、硅灰石、聚合物纤维、植物纤维中的一种或几种。
本发明常压承载容器中，热塑性聚合物包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲醛(POM)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚砜(PSO)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、苯乙烯/丙烯腈共聚物(SAN)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、、马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯、液晶热塑性聚合物、苯并环丁烯树脂、聚苯并咪唑中的一种或几种。
本发明常压承载容器，可在纤维增强热塑性聚合物内外表面涂装和/或复合其它材料作为功能层。
本发明常压承载容器，纤维增强热塑性聚合物可以用于承载容器的一个或多个结构单元或部件，也可以构成常压常压承载容器的整体。常压承载容器中的一个或多个纤维增强热塑性聚合物结构单元或部件可通过超声波焊和/或粘合和/或通过螺纹、法兰配合方式与其它部件相连。
本发明常压承载容器中，纤维增强热塑性聚合物的加工成型方法，为采用注塑、吹塑、吸塑、挤出加工方法成型。
本发明常压承载容器中纤维增强热塑性聚合物的成型的设备，为螺杆挤出和/或注塑设备，其特征在于所用设备的螺杆直径不小于20mm，射嘴内径不小于4mm，机头模口间隙不小于3mm，注塑成型模具的流道直径不小于6mm，浇口区域面积不小于12mm2。并使用深螺槽螺杆和/或降低螺杆转速，使螺杆背压降至0～4千克/厘米2。
上述纤维增强热塑性聚合物具有以下特点纤维在塑料中的平均长度在30mm以下范围内，较好的是在1～16mm，并呈卷曲交错形貌。材料的拉伸强度、弯曲强度、抗冲击韧性，特别是低温冲击性能(-30℃)的保持率，比纤维长度在0.2～1mm的短纤维增强热塑性聚合物均有大幅度提高。此特点特别适用有抗跌落要求的常压承载容器，如(但不限于下述)电器外壳、内桶，装载和/或运输物品的箱体、筒体。另外由于纤维在热塑性聚合物中呈卷曲交错状态，不仅减少了塑料制品的各向异性，同时表现出卓越的抗疲劳和很低的蠕变、热膨胀性能。上述性能足以使该材料替代金属用于环境苛刻、承载能力要求高、尺寸要求精确、特别是抗冲击性能好的常压承载容器中。
对普通加工设备作适当的改进就可满足本发明的纤维增强热塑性聚合物的成型要求。普通的加工设备由于成型过程中热塑性聚合物中的长纤维会将出料口堵塞，且超过16mm时，并不能进一步改善前述长纤维增强成形品的优点，相反，其表面外观变差，故不优选。
而平均长度小于1mm的纤维其增强效果会大幅度降低，不能充分发挥高强度、高抗冲性、优良的蠕变特性及振动疲劳特性等长纤维增强成形品的特性。后者只能通过增加壁厚和/或加强筋的办法予以弥补，但这势必会增加重量及提高成本。
针对此种情况，本发明的解决方法是选用螺杆直径不小于35mm，射嘴(喷嘴)内径和/或模口间隙不小于4mm，模具流道直径不小于5mm，浇口区域面积不少于10mm2的加工设备。即使如此，如采用挤出、注塑、吹塑或吸塑的加工成型方法，当纤维长度大于30mm时，仍有堵塞的可能。故纤维的长度的范围应在30mm以下。为保持平均纤维长度为1～16mm，本发明的熔融成形用混合物必须在较缓和熔融成形条件，即混炼力弱，使得施加到熔融树脂上的剪切力变小的条件下形成。有必要使用深沟螺杆和/或使螺杆的转速降低等方法，尽可能使螺杆背压降至0～4kg/mm2，本发明的熔融成形用混合物中的玻璃纤维即使在这样降低了混炼力的情况下也能充分分散。
本发明的常压承载容器具有重量轻、承压能力强、耐侵蚀，特别是抗冲击性好等优点，而且制造方法简便，对设备的要求低。
具体实施例方式
实施例1(以25寸电视机后壳为例)选用螺杆直径90mm，射嘴(喷嘴)内径6mm的注塑机，模具流道直径10mm，浇口区域面积20mm2的加工设备。并将螺杆背压调至2千克/mm2选用玻纤重量含量为15％的聚丙烯塑料，玻纤平均长度为12mm。采用注塑成型工艺制造电视机后壳，其壁厚为3mm。
跌落测试通过GB8898国家标准中整机跌落测试实施例2采用与实施例1完全相同的设备及加工工艺条件，仍使用玻纤重量含量15％，但平均长度0.6mm短玻纤增强聚丙烯(PP)。则完全不能通过上述跌落测试。
实施例3选用玻纤重量含量20％的聚丙烯塑料，其玻纤的平均长度为55mm，加工设备及工艺与实施例1完全相同。但注塑成型过程中射嘴(喷嘴)被堵塞，完全得不到制品。
实施例4选用碳纤重量含量50％的高密度聚乙烯塑料，其纤维的平均长度为25mm，采用挤出吹塑的方法，挤出机螺杆直径为90mm，长径比为15∶1，压缩比为1.8∶1，储料式型坯机头模口直径为190mm，发散角为30度，机头模口间隙为6mm。型坯吹胀比小于3/1，得到平均壁厚为3mm的常压承载箱体。装载25kg物品，可通过140cm整箱跌落测试。
实施例5选用玻纤重量含量20％的聚丙烯塑料，其玻纤的平均长度为55mm，使用与实施例4相同的设备，但将机头模口间隙增至8mm，得到的常压承载容器，其表面粗糙，抗划伤性能严重下降。且不能通过50cm跌落测试。不适宜作为承载容器使用。
权利要求
1.一种新型常压承载容器，部分或全部由纤维的平均长度为1～30mm、重量百分含量为5％～55％的纤维增强热塑性聚合物组成。
2.根据权利要求1所述的常压承载容器，其特征在于纤维的平均长度为1～16mm。
3.根据权利要求1所述的常压承载容器，其特征在于纤维的重量百分含量为10～30％。
4.根据权利要求1所述的常压承载容器，其特征在于纤维是均匀的分布于热塑性聚合物中，而不是用包裹或牵拉缠绕的方法被覆于热塑性聚合物表面，也不是将纤维布和/或纤维网与热塑性聚合物模压制成。
5.根据权利要求1所述的常压承载容器，其特征在于纤维为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、晶须、硅灰石、热塑性聚合物纤维、植物纤维中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的常压承载容器，其特征在于聚合物为热塑性树脂。
7.根据权利要求1所述的常压承载容器，其特征在于热塑性聚合物为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲醛(POM)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚砜(PSO)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、苯乙烯/丙烯腈共聚物(SAN)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯、液晶热塑性聚合物、苯并环丁烯树脂、聚苯并咪唑中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的常压承载容器，其特征在于可在纤维增强热塑性聚合物内外表面涂装和/或复合其它材料作为功能层。
9.根据权利要求1所述的常压承载容器，其特征在于纤维增强热塑性聚合物可以用于常压承载容器体的一个或多个结构单元或部件，也可以构成常压承载容器体的整体。
10.一种加工常压承载容器体中纤维增强热塑性聚合物的成型方法，为采用注塑、吹塑、吸塑、挤出加工方法成型。
11.一种加工常压承载容器中纤维增强热塑性聚合物的成型的设备，为螺杆挤出和/或注塑设备，其特征在于所用设备的螺杆直径不小于35mm，射嘴内径不小于4mm，机头模口间隙不小于4mm，注塑成型模具的流道直径不小于5mm，浇口区域面积不小于10mm2。并使用深螺槽螺杆和/或降低螺杆转速，使螺杆背压降至0～4千克/厘米2。
12.常压承载容器包括有一定容积的(但不限于下述)电器外壳、内桶，装载和/或运输物品的箱体、筒体。
全文摘要
本发明公开了一种新型常压承载容器，部分或全部由纤维的平均长度为1～30mm范围内、重量百分含量为5％～55％的纤维增强聚合物组成。本发明的常压承载容器具有重量轻、承压能力强、耐侵蚀、特别是抗冲击性能好等优点，而且制造方法简便，对设备的要求低。本发明还公开了组成上述常压承载容器的纤维增强聚合物的加工成型方法及生产组成上述常压承载容器的纤维增强聚合物的设备。
文档编号F16J12/00GK1746080SQ20041005132
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月6日 优先权日2004年9月6日
发明者张昆 申请人:张昆