用于由擠出的聚合物片材形成制品的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開總體涉及使用片材和片材技術(shù)形成制品，并且更特別地涉及用于由擠出的 聚合物片材形成制品的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由熱塑性擠出片材制造的透明部件典型地可以通過各種成型方法制造。然而，這 些方法通常緩慢、勞動密集，并且在設計選擇上受限。例如，當待生產(chǎn)的部件復雜(包括各種 復雜細節(jié))時，只有少數(shù)的成型技術(shù)是適合用于使用的。
[0003] -種適用于生產(chǎn)復雜部件的成型技術(shù)類型是真空成型。在真空成型方法中，將聚 合物材料加熱直至其變?nèi)彳洠⑶胰缓髮⑵渲糜谀＞呱戏讲⑼ㄟ^真空吸入，直至其呈現(xiàn)期 望的形狀。然而，在使用此技術(shù)中，材料與模具表面的不均勻接觸經(jīng)常導致完成的部件具有 表面缺陷。
[0004] -種類型的真空成型技術(shù)是能夠生產(chǎn)中等復雜的部件的真空輔助塞-圈成型 (plug and ring forming)。在塞-圈成型中，將片材形狀的聚合物材料在環(huán)模上拉伸，并且 將模塞（陽模）壓入聚合物材料以將其拉扯成型。此技術(shù)的一個缺點是發(fā)生過多的劃痕 (mark-off)，尤其是在成型部件的內(nèi)棱角上。劃痕是在成品部件上由模具表面形成的痕跡。
[0005] 另一種真空成型技術(shù)是包模真空成型（drape vacuum forming)，其適用于生產(chǎn)簡 單或僅最小復雜度的部件。如用于車輛的擋風玻璃的部件可以由具有約3毫米(mm)厚度的 聚碳酸酯材料在約30分鐘內(nèi)或更久包模成型。使用包模真空成型技術(shù)的成型包括在材料冷 卻至其不再流動的點之前，將片材形狀的材料在陽模上拉伸。
[0006] 為生產(chǎn)高度復雜的部件，使用如注射模制的技術(shù)。由于與注射模制設備相關(guān)的費 用，并且由于用于每種產(chǎn)品的形狀/型號的制造的模具，特別地，注射模制技術(shù)一般具有很 高的成本。在利用注射模制技術(shù)的方法中，通常期望的是生產(chǎn)的大體積部件以使得該方法 是有成本效益的。
[0007] 在本領(lǐng)域中存在對于改進的模制技術(shù)和產(chǎn)品的持續(xù)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本文公開了用于制造透明制品的方法及由其制造的制品。
[0009] 在一種實施方式中，用于形成透明部件的方法包括將片材夾持在模具的輪廓表面 上，加熱該片材，將片材拉伸越過該輪廓表面，將拉伸的片材吹至輪廓表面上以形成成形的 制品，并且從模具上移除成形的制品。
[0010] 在另一實施方式中，用于形成透明制品的方法包括:加熱聚合物片材以形成加熱 的片材;產(chǎn)生跨該加熱的片材的壓力差;將加熱的片材推至輪廓表面上以形成成形的制品； 并且從模具上釋放成形的制品。
[0011]通過以下附圖和【具體實施方式】舉例說明上述和其他特征。
【附圖說明】
[0012] 現(xiàn)在參照作為實施方式的附圖，并且其中，相似元件編號相同。專利或申請文件包 含至少一個以彩色展示的附圖。在請求并支付必要的費用時，將由官方提供具有彩色附圖 的該專利或?qū)＠暾埑霭嫖锏母北尽?br>[0013] 圖1是使用本文公開的方法用于形成部件的模具的一種示例性實施方式的示意性 剖視圖；
[0014]圖2是用于包模真空成型方法的模具的照片；
[0015]圖3是形成于圖2的模具上的剖面部件的照片；
[0016] 圖4是在由聚碳酸酯片材形成的部件上進行的輪廓測量的示意圖；
[0017] 圖5A是在成型部件的肋區(qū)域(rib area)中，兩個成90°角的真空成型的聚碳酸酯 偏振器(交叉偏振光)之間的圖像；
[0018] 圖5B是由壓力成型技術(shù)形成的聚碳酸酯部件的肋區(qū)域的交叉偏振光之間的圖像；
[0019] 圖6A是在成型部件的點區(qū)域中，真空成型的聚碳酸酯的交叉偏振光之間的圖像；
[0020] 圖6B是通過壓力成型技術(shù)形成的聚碳酸酯部件的點區(qū)域的交叉偏振光之間的圖 像；
[0021] 圖7A是在成型部件的肋區(qū)域中，真空成型的聚對苯二甲酸乙二酯的交叉偏振光之 間的圖像；
[0022]圖7B是由壓力成型技術(shù)形成的聚對苯二甲酸乙二酯部件的肋區(qū)域的交叉偏振光 之間的圖像；
[0023]圖8A是在成型部件的點區(qū)域中，真空成型的聚對苯二甲酸乙二酯的交叉偏振光之 間的圖像；以及
[0024]圖8B是由壓力成型技術(shù)形成的聚對苯二甲酸乙二酯部件的點區(qū)域的交叉偏振光 之間的圖像。
【具體實施方式】
[0025] -種用于形成復雜透明部件的技術(shù)采用壓力成型技術(shù)，如在Niebling，Jr.等人的 美國專利第5，10，530號中公開的。壓力成型技術(shù)利用高達300巴的高壓（例如，50至300巴、 或70至300巴）并且非接觸加熱成型的部件。由于加熱元件和成型的部件之間沒有接觸(通 常通過輻射加熱），可以獨立地控制壓力和溫度以使得產(chǎn)生部件特定的溫度分布。已經(jīng)出乎 意料地發(fā)現(xiàn)期望的高光學質(zhì)量的部件可以通過使用較低的溫度和較低的成型周期時間，而 不需要預干燥(與其他技術(shù)相比），并且通過使用拋光的模具，使用壓力成型技術(shù)進行生產(chǎn)。 特別地，迄今采用的成型方法均沒有形成利用壓力成型可獲得的光學質(zhì)量水平(例如，厚度 均勻性、較低的應力、和模具幾何形狀的復制）的透明部件。例如，其均未表現(xiàn)出如下所述的 方法的設計自由度、速度和光學質(zhì)量的組合。該技術(shù)使得可以形成具有大于2毫米(mm)、特 別地大于2.5mm、更特別地大于或等于3.0mm，例如2mm至18mm、3mm至18mm)厚度的光學質(zhì)量 片材。
[0026]部件是通過將非接觸加熱和壓力施加至擠出的原材料的片材形成的?？梢允褂玫?原料通常在結(jié)構(gòu)上是半晶體或無定形的。當將這種片材形狀的原料加熱至特定的已知溫度 (例如，軟化溫度)時，該原料軟化并流動。在此溫度或高于此溫度處理該材料使得該材料形 成為制品。供此技術(shù)使用的原料包括，但不限于聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯等。這種材 料可以涂覆或上釉用于防止紫外光和/或磨損。利用本文描述的技術(shù)使用的聚碳酸酯可以 是獲得自 SABIC Innovative Polymers IP B.V.的LEXAN?、獲得自Bayer Materials Science的MakroIon?、獲得自 Tei jin Chemicals Ltd的Panlite?、獲得自Mitsubishi Engineering Polymers的Iupilon?，及其他。關(guān)于耐磨涂層，可能的涂層包括可成型涂層， 如可成型硅硬質(zhì)涂層、可成型三聚氰胺涂層、可成型聚氨酯涂層和可成型丙烯酸涂層。例如 FMR5XT是具有可成型三聚氰胺涂層的聚碳酸酯片材。
[0027] -種利用壓力成型的方法是基于原料的擠出片材的受控加熱，并通過將軟化的片 材使用壓縮氣體(例如，空氣)按壓在模具上，以將片材形成為制品。在將原料加熱至其中材 料在負載下變形的溫度的過程中（如通過IS075-2確定的，例如高于HDT的溫度，如高于HDT 至HDT+40°C的溫度），材料的軟化溫度，溫度相比其他成型技術(shù)較低。例如，可以加熱原料， 使得整個膜區(qū)域或膜區(qū)域的主要部分的至少一側(cè)具有高于維卡軟化溫度B/5010至65°C、特 別地15至65°C、更特別地20至65°C、并且更特別地25至60°C的膜表面溫度，其中，熱塑性塑 料的維卡軟化溫度B/50根據(jù)ISO 306(50N;50°C/h)。
[0028] 使用壓力成型以形成本文所描述的片材，可以將原料的片材成型為制品或具有復 雜形狀的部件。該片材(也稱作基板)可以具有，例如0.75毫米(mm)至18毫米、特別地1mm至 15mm、更特別地2mm至15mm、并且更加特別地、2 · 5mm至12