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CN107567375A - 利用纤维增强复合材料的嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品 - Google Patents

利用纤维增强复合材料的嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及将纤维增强复合材料作为嵌件来使用的注塑成型方法及注塑成型品，本发明提供注塑成型方法，包括：准备纤维增强复合材料的步骤，上述纤维增强复合材料将作为嵌件材料的高强度纤维浸渍于树脂而成；嵌件形成步骤，使上述纤维增强复合材料成型为预期形状来制造嵌件；以及注塑成型步骤，在注塑模具配置上述嵌件，并注入树脂来制造注塑品。

Description

利用纤维增强复合材料的嵌件注塑成型方法及利用其的注塑 成型品
技术领域
本发明涉及嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品，更详细地，涉及将纤维增强复合材料作为嵌件使用的注塑成型方法及注塑成型品。
背景技术
纤维增强复合材料为将玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺(aramid)、凯夫拉(kevlar)等高强度纤维浸渍于塑胶或环氧等的高分子基质材料来提高强度的高性能材料。
虽然纤维增强复合材料在轻量化和高强度化方面具有很大的优点，但是由于可体现的形状具有局限性，因此存在设计自由度低的缺点。
例如，若由普通的塑胶材质制造缓冲梁(bumper back beam)，则设计自由度优秀，且与金属材质相比，可实现轻量化、并可降低成本，但是因刚性不足而缺乏碰撞性能。
但是，若由纤维增强复合材料制造缓冲梁，则由于确保了刚性，因而提高碰撞性能，但是由于在设计自由度方面受到限制，因而难以制成单一品，从而应单独形成一部分部件来以追加组装这些部件的方式制造缓冲梁，因此存在成本提高、轻量化效果不足的缺点。
本发明通过将纤维增强复合材料作为嵌件来利用，从而用于提供设计自由度高，且具有高强度化和轻量化优点的利用纤维增强复合材料的嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供将纤维增强复合材料作为嵌件来利用的注塑成型方法及利用其的注塑成型品。
本发明的另一目的在于，提供设计自由度高、且有利于高强度化和轻量化的注塑成型品的制造方法。
技术方案
用于实现上述目的的本发明提供包括如下步骤的注塑成型方法，即，包括：准备纤维增强复合材料的步骤，上述纤维增强复合材料将作为嵌件材料的高强度纤维浸渍于树脂而成；嵌件形成步骤，使上述纤维增强复合材料成型为预期形状来制造嵌件；以及注塑成型步骤，在注塑模具配置上述嵌件，并注入树脂来制造注塑品。
优选地，在上述嵌件形成步骤中，在上述嵌件形成支撑槽，在上述注塑成型步骤中的上述注塑模具设置插入于上述支撑槽的支撑突起，在上述注塑成型步骤中，在使上述嵌件与上述支撑突起相结合的状态下注入树脂，来防止上述嵌件在注塑成型时发生变形。
优选地，形成于上述注塑模具的支撑突起设置于形成在上述嵌件的贯通孔的周围或上述注塑模具的注塑压力集中的部分。
上述支撑槽能够以贯通孔的方式形成，上述支撑突起能够以一部分插入于上述支撑槽的方式形成为多层。
另一方面，上述纤维增强复合材料的树脂和注入上述注塑模具的树脂可使用同种树脂。
并且，本发明提供如下的注塑成型品，用作缓冲梁，其特征在于，由纤维增强复合材料在要求高强度的区间作为嵌件埋入而成。
优选地，由形成有引导销的金属板材在上述注塑成型品与车体相结合的连接面作为嵌件埋入而成。
优选地，上述金属板材具有贯通孔，在上述贯通孔填充有注塑树脂。
有益效果
本发明的嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品将纤维增强复合材料用作嵌件材料，从而具有优秀的强度，且具有设计自由度高的优点。
通过本发明的嵌件注塑成型方法来制造的缓冲梁无需追加组装部件，因此具有轻量化和降低成本的效果。
附图说明
图1为示出本发明的利用纤维增强复合材料的嵌件注塑成型方法的工序流程图。
图2为示出在本发明的嵌件注塑成型方法中利用注塑模具来形成纤维增强复合材料的工序的图。
图3为示出在本发明的嵌件注塑成型方法中作为嵌件的纤维增强复合材料的固定方法的图。
图4为示出在本发明的嵌件注塑成型方法中作为嵌件的纤维增强复合材料的固定方法的图。
图5为示出由本发明的嵌件注塑成型方法制成的缓冲梁的图。
图6为示出用于由本发明的嵌件注塑成型方法制成的缓冲梁的金属板材嵌件的图。
附图标记的说明
S110：纤维增强复合材料的准备步骤 S120：嵌件形成步骤
S130：注塑成型步骤 10：纤维增强复合材料
12、14：支撑槽 100：下部模具
110：支架 120、130：支撑突起
132：大径部 134：小径部
200：上部模具 300：缓冲梁
310：贯通孔 312：支撑槽
400：金属板材嵌件 410：引导销
420：贯通孔
具体实施方式
本说明书及申请专利范围所使用的术语或单词不应局限于常规或词典上的含义来解释，而是应立足于发明人可以为了以最佳的方法来说明自己的发明而对术语的概念进行适当的定义的原则，以符合本发明的技术思想的意义和概念来解释。并且，记载于本说明书的实施例和附图所示的结构仅为本发明的最优选的一实施例，而并不代表本发明的全部技术思想，因此，应当理解，在本申请时间点可能存在可代替这些的多种等同技术方案和变形例。
图1为表示本发明的利用纤维增强复合材料的嵌件注塑成型方法的工序流程图。
本发明的嵌件注塑成型方法将纤维增强复合材料用作嵌件，从而确保成型品强度，并且可使复杂的形状通过注塑成型所体现，由此可用于提高设计自由度。
如图所示，本发明的嵌件注塑成型方法包括准备纤维增强复合材料的步骤S110、嵌件形成步骤S120及注塑成型步骤S130。
纤维增强复合材料的准备步骤S110为待用作嵌件的纤维增强复合材料的制造步骤。纤维增强复合材料为向增强纤维浸渍作为基质材料的高分子树脂而成。纤维增强复合材料通常制造成板状或片状，为了制造成特殊的形状则消耗过多的费用及努力。
本发明将纤维增强复合材料用作嵌件材料，纤维增强复合材料的准备步骤S110通过如下的方法来实现，即，准备板状或片状的纤维增强复合材料，并以所需的大小进行裁切。
然后，嵌件形成步骤S120为将所准备的纤维增强复合材料成型为预期形状的步骤。在注塑成型品为板状形态的情况下，无需额外的预期形状，但是，在上述注塑成型品具有规定的立体形状的情况下，则需要对纤维增强复合材料进行成型，来使上述纤维增强复合材成型为预期形状。
成型为预期形状的步骤可通过对纤维增强复合材料进行加热后用模具进行加压的方法来实现。此时，也可准备额外的模具来对纤维增强复合材料进行成型，也可利用注塑成型用模具来对纤维增强复合材料的形状进行成型。
然后，注塑成型步骤S130为在模具的内部配置成型为预期形状的纤维增强复合材料的嵌件，并注入注塑树脂来完成注塑成型品的步骤。由于复杂的形状设置于注塑模具中，因此可以由单一的部件体现复杂的形状，从而与仅利用纤维增强复合材料来进行制造的情况相比，可提高设计的自由度，且具有还可降低成本的效果。
图2为表示在本发明的嵌件注塑成型方法中利用注塑模具来形成纤维增强复合材料的工序的图。
在将热塑性树脂作为纤维增强复合材料的树脂来使用的情况下，能够以对纤维增强复合材料进行加热并加压的方式来使形状成型。
因此，在对纤维增强复合材料10进行加热后配置于注塑成型用下部模具100，并借助上部模具200对纤维增强复合材料10进行加压，来使形状成型。
优选地，在下部模具100设置有用于弹性支撑的支架110，从而可使纤维增强复合材料10固定于上部模具200与上述支架110之间。
而且，在上部模具200和下部模具100被闭合的状态下，可利用树脂注入装置150向上部模具200的浇口152注入注塑成型用树脂并进行成型，来完成成型品的制造。
图3为表示在本发明的嵌件注塑成型方法中作为嵌件的纤维增强复合材料的固定方法的图。
在将纤维增强复合材料作为嵌件来配置于注塑成型用模具的内部的状态下，注入注塑成型用树脂来制造注塑成型品，此时，因树脂的注入压力，可能使纤维增强复合材料10在作为注入树脂的部分的浇口(图2的152)周围发生向后积压等的变形。
并且，在注塑成型品具有贯通孔的情况下，还可能因树脂的注入压力而使贯通孔周围的纤维增强复合材料被积压，从而发生成型不良。
为了解决如上所述的问题，优选地，本发明在嵌件成型步骤中，在纤维增强复合材料形成支撑槽12，在配置有作为嵌件的纤维增强复合材料10的下部模具100设置插入于上述支撑槽12的支撑突起120，使得形成于纤维增强复合材料的支撑槽12与形成于下部模具100的支撑突起120相结合，从而可使作为嵌件材料的纤维增强复合材料10不会因树脂的压力而发生变形，而维持规定的形状。
优选地，这种支撑槽12和支撑突起120配置于用于注入树脂的浇口部分或形成于成型品的贯通孔的周围，从而可使可能发生成型不良的部分牢固地固定。
图4为表示在本发明的嵌件注塑成型方法中作为嵌件的纤维增强复合材料的固定方法的图。
如图所示，以贯通孔的方式形成在纤维增强复合材料10的支撑槽14，并以多层的方式形成支撑突起130，从而使作为嵌件的纤维增强复合材料10与下部模具具有规定间隔。
当然，如前述实施例，也可使支撑槽14呈并非贯通孔而是槽的形态形成。
支撑突起130包括小径部134和大径部132，上述小径部134为以与支撑槽14的内径相对应的方式插入于支撑槽14的部分，上述大径部132以具有大于上述支撑槽14的截面积的方式形成，并以不插入于上述支撑槽14的状态来支撑。
若在作为嵌件材料的纤维增强复合材料10与下部模具100之间形成游隙，则所注入的树脂会填充该游隙，因此可制造纤维增强复合材料10的两面被所注入的树脂包围而以防止嵌件向外部露出的状态被埋入的形态的注塑成型品。
图5为表示由本发明的嵌件注塑成型方法制成的缓冲梁的图。
以往的缓冲梁由金属材质制造而成，但为了降低成本和实现轻量化，正在对塑胶材质的缓冲梁进行开发。
在利用普通的塑胶材质以注塑成型的方式制造缓冲梁的情况下，由于设计自由度高，因而能够以单一的部件的方式制造具有复杂的形状的缓冲梁，从而具有优秀的降低成本的效果和轻量化的效果。但是，由于普通的塑胶材质在强度方面存在局限性，因此存在碰撞性能微弱的局限性。
并且，在利用纤维增强复合材料来制造缓冲梁的情况下，由于可具有高强度化，因此在确保碰撞性能方面具有优点，但是，由于在设计自由度方面存在局限性，因此在以单一部件的方式制造复杂的形状方面存在局限性，从而需要额外地组装追加部件，导致不利于降低成本或实现轻量化的方面。
然而，本发明的嵌件注塑成型方法将纤维增强复合材料作为嵌件来使用，并且通过注塑成型来体现复杂的形状，从而可对复杂的形状的部件实现单一化，还可以确保所需的碰撞性能。
如图所示，在缓冲梁300以嵌件的方式埋入有纤维增强复合材料，从而可确保所需的强度，并且可通过注塑成型使外部的复杂的形状实现一体化。
由附图可以确认，在贯通孔310的周围形成有支撑槽312。如上所述，这是用于防止贯通孔310周围的纤维增强复合材料的形状在注塑成型步骤中发生变形。
另一方面，可以在缓冲梁与车身相结合的部分追加设置金属材质的嵌件。
在缓冲梁与车体相结合的部分需要引导销410，使这种引导销410与金属板材形成为一体，并且将上述金属板材作为嵌件来埋入并进行注塑成型，从而可制造与引导销410成型为一体的缓冲梁。
图6为表示用于由本发明的嵌件注塑成型方法制成的缓冲梁的金属板材嵌件的图。
如图所示，嵌件于缓冲梁的金属板材400与引导销410形成为一体，并具有多个贯通孔420。
当进行注塑成型时，由于向贯通孔420的内部填充注塑成型树脂，由此，使金属板材400更加牢固地埋入，从而可解决在发生碰撞时表面被分离的问题。
应当理解，前述的实施例在所有方面均是例示性的，而并不是限制性的，相对于前述的详细的说明，本发明的范围可以由后述的申请专利范围表示。并且后述的申请专利范围的含义、范围及其等价概念中所导出的所有变更或可变形形态均应解释为包含在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种注塑成型方法，其特征在于，包括：
准备纤维增强复合材料的步骤，上述纤维增强复合材料通过将作为嵌件材料的高强度纤维浸渍于树脂而成；
嵌件形成步骤，使上述纤维增强复合材料成型为预期形状来制造嵌件；以及
注塑成型步骤，在注塑模具配置上述嵌件，并注入树脂来制造注塑品。
2.根据权利要求1所述的注塑成型方法，其特征在于，
在上述嵌件形成步骤中，在上述嵌件形成支撑槽，在上述注塑成型步骤中的上述注塑模具设置插入于上述支撑槽的支撑突起，在上述注塑成型步骤中，在使上述嵌件与上述支撑突起相结合的状态下注入树脂，来防止上述嵌件在注塑成型时发生变形。
3.根据权利要求2所述的注塑成型方法，其特征在于，形成于上述模具的支撑突起设置于形成在上述嵌件的贯通孔的周围。
4.根据权利要求2所述的注塑成型方法，其特征在于，形成于上述模具的支撑突起设置于上述注塑模具的注塑压力集中的部分。
5.根据权利要求2所述的注塑成型方法，其特征在于，上述支撑突起以一部分插入于上述支撑槽的方式形成为多层。
6.根据权利要求1所述的注塑成型方法，其特征在于，上述纤维增强复合材料的树脂和注入于上述注塑模具的树脂为同种树脂。
7.一种注塑成型品，用作缓冲梁，其特征在于，纤维增强复合材料在要求高强度的区间作为嵌件埋入而成。
8.根据权利要求7所述的注塑成型品，其特征在于，形成有引导销的金属板材在上述注塑成型品与车体相结合的连接面作为嵌件埋入而成。
9.根据权利要求8所述的注塑成型品，其特征在于，上述金属板材具有贯通孔，在上述贯通孔填充有注塑树脂。
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