CN112060495A - 注塑成型体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可用作汽车的悬架部件的注塑成型体。本发明涉及的由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体(1)具有第一支撑板部(10)、第二支撑板部(20)、板状的桥接部(30),该注塑成型体(1)的平面形状为大致H字形或大致U字形,第一支撑板部(10)、桥接部(30)、第二支撑板部(20)含有纤维状填充材料,桥接部(30)中所含的纤维状填充材料在桥接部(30)的沿着长度方向的方向上、或者在相对于桥接部(30)的长度方向倾斜的方向上分散地存在,在桥接部(30)残留有注塑成型时的浇口连接痕。
Description
技术领域
本发明在若干实施方式中,涉及可用作汽车的悬架部件的注塑成型体及其制造方法。
背景技术
根据日本特开平11-255172号公报、日本特开2002-264877号公报、日本特表2002-523289号公报、日本特表2007-506618号公报、及日本特表2007-530345号公报等,已知有具备用于吸收在道路上行驶时的冲击的悬架的汽车。
另外,为了汽车本身的轻质化,也已知有使用纤维增强树脂(FRP)来代替金属。在使用FRP的情况下,耐久性变得重要,特别是在使用FRP作为悬架部件的情况下,要求对于行驶时连续施加的振动的高耐久性。
发明内容
本发明在若干实施方式中,以提供在受到冲击的情况下具有高耐久性的注塑成型体为课题。另外,本发明在其它的一些实施方式中,以提供这样的注塑成型体的制造方法为课题。
根据本发明的一个例子,提供一种由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体,其具有:第一支撑板部、与上述第一支撑板部隔开间隔配置的第二支撑板部、以及将上述第一支撑板部与上述第二支撑板部的对置的面彼此连结的板状的桥接部,该注塑成形体的平面形状为大致H字形、或者平面形状为大致U字形,其中,
上述第一支撑板部、上述板状的桥接部及上述第二支撑板部含有纤维状填充材料,
上述板状的桥接部的内部含有的纤维状填充材料在上述板状的桥接部的沿着长度方向的方向上、或者在上述板状的桥接部的相对于长度方向倾斜的方向上分散地存在,
在上述板状的桥接部的四面中的至少一面残留有注塑成型时的浇口的连接痕。
另外,根据本发明的其它例子,提供由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体的制造方法,该注塑成型体含有纤维状填充剂,该方法包括:将树脂从浇口经过包含注塑成型机、主流道(sprue)及根据需要的分流道(runner)的树脂供给路径注射至模具内,其中,
上述浇口具有上述主流道侧的第一开口部和上述成型体侧的第二开口部,上述第二开口部与相当于上述注塑成型体的板状的桥接部的四面中的至少一面的位置连接,
在上述第一开口部与上述第二开口部分别为正方形或长方形时,上述第一开口部的短边长度a1与上述第二开口部的短边长度b1为a1=b1、上述第一开口部的长边长度a2与上述第二开口部的长边长度b2为b2/a2=1.5~20;或者,上述第一开口部的短边长度a1与上述第二开口部的短边长度b1为a1<b1、上述第一开口部的长边长度a2与上述第二开口部的长边长度b2为a2<b2、上述第一开口部的截面积s1与上述第二开口部的截面积s2为s2/s1=2~600,
在上述第一开口部与上述第二开口部分别为圆形、椭圆形或长圆形时,上述第一开口部的短轴长度a3与上述第二开口部的短轴长度b3为a3=b3、上述第一开口部的长轴长度a4与上述第二开口部的长轴长度b4がb4/a4=1.5~20;或者,上述第一开口部的短轴长度a3与上述第二开口部的短轴长度b3为a3<b3、上述第一开口部的长轴长度a4与上述第二开口部的长轴长度b4为a4<b4、上述第一开口部的截面积s3与上述第二开口部的截面积为s4/s3=2~600,
在上述第一开口部与上述第二开口部为上述以外的形状时,上述第一开口部的截面积s5与上述第二开口部的截面积s6为s6/s5=2~600。
根据本发明例示的注塑成型体,即使在例如对第一支撑板部与第二支撑板部施加持续的振动(冲击)时,连接第一支撑板部与第二支撑板部的桥接部也不易发生破损,耐久性提高。
附图说明
图1(a)是基于本发明的一例的注塑成型体的立体图,图1(b)是基于与(a)不同的例子的实施方式的注塑成型体的立体图。
图2(a)是图1的注塑成型体的俯视图,图2(b)是从图2(a)的一个方向观察的主视图。
图3是基于与图1、图2的注塑成型体不同的例子的实施方式的注塑成型体的俯视图。
图4是用于对图1、图2的注塑成型体的桥接部中的纤维状填充材料的取向方法进行说明的俯视图。
图5是基于与图1不同的其它例子的实施方式的注塑成型体的俯视图。
图6是用于对图5的注塑成型体的桥接部中的纤维状填充材料的取向方法进行说明的俯视图。
图7是基于与图1~图6的注塑成型体不同的例子的实施方式的注塑成型体的立体图。
图8是图7的注塑成型体的俯视图。
图9是基于与图8的注塑成型体不同的例子的实施方式的注塑成型体的俯视图。
图10(a)是基于本发明的一例的浇口的俯视图,图10(b)是图10(a)的浇口的第一开口部的主视图,图10(c)是图10(a)的浇口的第二开口部的主视图。
图11(a)是基于与图10不同的本发明的其它例子的浇口的第一开口部的主视图,图11(b)是图11(a)的浇口的第二开口部的主视图。
图12是试验例1的测定方法的说明图。
符号说明
1、1A、1B、1C 注塑成型体
10 第一支撑板部
20 第二支撑板部
30、130 桥接部
40~42 贯穿孔
具体实施方式
<第一注塑成型体>
结合图1~图5,对平面形状为大致H字形的第一注塑成型体的一些例子进行说明。
图1、图2中示出的注塑成型体1具有:第一支撑板部10、与第一支撑板部10隔开间隔配置的第二支撑板部20、以及将第一支撑板部10与第二支撑板部20的对置的面彼此连结的板状的桥接部30,该注塑成型体1的平面形状为大致H字形。此处,大致H字形是指与H的字形相同、或者与其近似的形状,图1、图2中示出的注塑成型体1具有与H字近似的形状。
图1(a)中示出的第一支撑板部10的平面形状为长方形,但在其它例子中,也可以是椭圆形、长圆形、三角形与它们近似的形状。
第一支撑板部10具有第一面11、与第一面11在厚度方向上为相反侧的第二面12、以及第一面11与第二面12之间的4个侧面。4个侧面包含位于长度方向的两端侧的第一短边侧面13及第二短边侧面14、以及第一长边侧面15及第二长边侧面16。
第一支撑板部10的4个侧面通过相互连接、或者与第一面11、第二面12连接而形成的角部,可以有部分或全部带有圆度,也可以通过将角部的部分或全部切断而使角部的角度成为钝角,上述钝角的角部的部分或全部也可以带有圆度。
第一支撑板部10的4个侧面分别可以在局部具有凸状或凹状的曲面部。
第一支撑板部10可以具有用于与其它构件连接的1个或多个贯穿孔40~42,也可以具有突起(包括开孔的突起)、钩(hook)等来代替贯穿孔40~42。
在图示的例子中,第一支撑板部10的第一短边侧面13与第二短边侧面14的长度大于第一长边侧面15、第二长边侧面16的宽度(厚度),适用于对于从第一短边侧面13与第二短边侧面14的长度方向施加的力的阻力变大这样的用途。
第一支撑板部10还可以根据安装对象(例如汽车等)的结构及形状而如图1(b)所示地,制成使第一长边侧面15与第二长边侧面16在第一弯折部45与第二弯折部46弯折的形状(也可以根据情况而制成在2个位置以上弯折的形状)。需要说明的是,在图1(b)中,注塑成型体1是以端部带有圆度的形状示出的,但也可以是使与图1(a)为相同形状者经弯折而成的形状。
在图1(a)中示出的例子中,第二支撑板部20与第一支撑板部10同样,平面形状为长方形,但在其它例子中,也可以是椭圆形、长圆形、三角形或与它们近似的形状等。
第二支撑板部20具有第一面21、与第一面21在厚度方向上为相反侧的第二面22、以及第一面21与第二面22之间的4个侧面。4个侧面包含位于长度方向的两端侧的第一短边侧面23及第二短边侧面24、以及第一长边侧面25及第二长边侧面26。
第二支撑板部20的4个侧面通过相互连接、或者与第一面21、第二面22连接而形成的角部,可以有部分或全部带有圆度,也可以通过将角部的部分或全部切断而使角部的角度成为钝角,上述钝角的角部的部分或全部也可以带有圆度。
第二支撑板部20的4个侧面分别可以在局部具有凸状或凹状的曲面部。
第二支撑板部20可以具有用于与其它构件连接的1个或多个贯穿孔40~42,也可以具有突起(包括开孔的突起)、钩(hook)等来代替贯穿孔40~42。
在图示的例子中,第二支撑板部20的第一短边侧面23与第二短边侧面24的长度大于第一长边侧面25、第二长边侧面26的宽度(厚度),适用于对于从第一短边侧面23与第二短边侧面24的长度方向施加的力的阻力变大这样的用途。
第二支撑板部20还可以根据安装对象(例如汽车等)的结构及形状而如图1(b)所示地,制成使第二长边侧面25与第二长边侧面26在第一弯折部45与第二弯折部46弯折的形状(也可以根据情况而制成在2个位置以上弯折的形状)。需要说明的是,在图1(b)中,注塑成型体是以端部带有圆度的形状示出的,但也可以是使与图1(a)为相同形状者经弯折而成的形状。
在图1(a)、图2中示出的例子中,第一支撑板部10与第二支撑板部20为相同厚度、相同形状且相同大小,但也可以根据用途而使厚度、形状、大小中的任意者不同。另外,在图示的例子中,第一支撑板部10与第二支撑板部20是平行地配置的,但并不必须平行,例如,也可以以两者的延长线在远的位置交叉的方式配置成稍呈V字形。
在图示的例子中,第一支撑板部10与第二支撑板部20是以第二面12和第一面21在与各自的长度方向正交的方向上隔开间隔地对置的方式配置的。在一个例子中,第一支撑板部10与第二支撑板部20以使第一支撑板部10的第一短边侧面13与第二支撑板部20的第一短边侧面23在与各自的长度方向正交的方向上隔开间隔地对置的方式配置,以使第一支撑板部10的第二短边侧面14与第二支撑板部20的第一短边侧面24以在与各自的长度方向正交的方向上隔开间隔地对置的方式配置。
根据本发明的一些例子,第一支撑板部10的第二面12与第二支撑板部20的第一面21之间的间隔可以配置成在整体上为等间隔,另外,也可以根据用途而在局部以不同的间隔配置。即,第一支撑板部10与第二支撑板部20的对置的面彼此的间隔可以均等、或者也可以在局部不同。例如,如图3所示,可以使第一支撑板部10的第一短边侧面13侧的部分与第二支撑板部20的第二短边侧面23侧的部分之间的间隔变窄,也可以相反地,使第二短边侧面14侧的部分与第二短边侧面24侧的部分之间的一部分的间隔变窄。
根据本发明的一些例子,板状的桥接部30具有第一面(与图1(a)的第一长边侧面15朝向相同侧的面)31、与第一面31在厚度(t1)方向上为相反侧的第二面(与图1(a)的第二长边侧面16朝向相同侧的面)32、第一侧面33、以及与第一侧面33在宽度(w1)方向上为相反侧的第二侧面34。
在图示的例子中,第一侧面33的位置与第一支撑板部10的第一短边侧面13朝向相同的方向,第二侧面34的位置与第一支撑板部10的第二短边侧面14朝向相同的方向。第一侧面33与第二侧面34分别在第一面31及第二面32之间延伸。
板状的桥接部30的长度(L1)方向的两侧面侧连接第一支撑板部10的第二面12和第二支撑板部20的第一面21。桥接部30在比第二面12(第一支撑板部10)和第一面21(第二支撑板部20)各自的长度方向的中间位置更靠近第一短边侧面13、23侧、即比中间位置更靠近第一短边侧面13、23的位置与第一支撑板部10的第二面12和第二支撑板部20的第一面21连接,但也可以在上述中间位置连接,还可以在第二短边侧面14、24侧、即比中间位置更靠近第二短边侧面14、24的位置连接。
在本发明的一些例子中,板状的桥接部30在第二面12及第一面21各自的长度方向的中间位置连接时,注塑成型体1的平面形状成为H字形。需要说明的是,如后所述,“板状”也包括弯曲的桥接部。
在本发明的一些例子中,桥接部30与第一支撑板部10的第二面12的连接位置(第一连接位置)、和桥接部30与第二支撑板部20的第一面21的连接位置(第二连接位置)可以为相同位置。
在图1(a)、图2中示出的例子中,第一支撑板部10与第二支撑板部20为相同厚度、相同形状且相同大小的支撑板部,从第一连接位置处的第一支撑板部10的第一短边侧面13、第二短边侧面14、第一长边侧面15、第二长边侧面16至桥接部30的距离、和从第二连接位置处的第二支撑板部20的第一短边侧面23、第二短边侧面24、第一长边侧面25、第二长边侧面26至桥接部30的距离是相同的。
在本发明的一些例子中,桥接部30的厚度(t1)优选为5mm以上、更优选为5~30mm。在本发明的一些例子中,桥接部30的宽度(w1)优选为5mm以上、更优选为5~80mm。在本发明的一些例子中,桥接部30的长度(L1)优选为10mm以上、更优选为20~120mm。
在一个例子中,优选厚度(t1)、宽度(w1)、长度(L1)满足t1≤w1<L1的关系。另外,在本发明的一些例子中,桥接部30的厚度(t1)与宽度(w1)之比(w1/t1)可以为1~30的范围、优选为1~16的范围、进一步优选为1~5的范围。
根据本发明的例子,第一支撑板部10、第二支撑板部20及桥接部30中含有纤维状填充材料。
如图4所示,桥接部30的内部所含的纤维状填充材料包含纤维状填充材料51、和/或纤维状填充材料52,该纤维状填充材料51在桥接部30的沿着长度(L1)方向的方向(沿着第一侧面33和第二侧面34的方向)上取向且分散地存在,该纤维状填充材料52在板状的桥接部30的相对于长度(L1)方向倾斜的方向上取向且分散地存在。
根据本发明的一些例子,桥接部30中的纤维状填充剂的取向比例或取向度可以根据在注塑成型时在相对于与桥接部30连接的浇口的长度方向为相同方向上存在的纤维状填充剂的量来进行评价。作为相对于浇口的延长方向而言的纤维取向,在纤维完全与该方向平行地取向的情况下为1,在完全垂直地取向的情况下为0,在无规地取向的情况下为1/3(0.33)。在一个例子中,在XYZ极坐标系中,在将从Z轴开始的偏角(极角)设为θ、将在XY平面中从X轴开始的偏角(方位角)设为φ时,1根纤维i(纤维的起点位于坐标系的原点)相对于X方向的取向度可以由(sinθ·cosφ)2表示,对于分散的n根纤维,可以通过下式计算。
1/n×Σ[i=1..n](sinθi·cosφi)2
根据以上的例子,取向度可以用0至1之间的数值表示,数值越接近于1,表示在桥接部30的与长度(L1)方向正交的方向上存在的纤维状填充剂的量越多,数值越接近0,表示在桥接部30的沿着长度(L1)方向的方向、和/或桥接部30的相对于长度(L1)方向倾斜的方向上取向的纤维状填充剂的量越多。
根据本发明的例子,在桥接部30中,可以使相对于浇口的延长方向而言的纤维取向低于1。根据一个例子,纤维状填充剂的取向度的平均值优选为0.60以下,另外,根据另一例子,纤维状填充剂的取向度的平均值优选为0.55以下,此外,根据另一其它例子,纤维状填充剂的取向度的平均值优选为0.50以下。根据一个例子,取向度可以通过软件方式的模拟来进行评价。
根据本发明的例子,桥接部30在第一面31、第二面32、第一侧面33、第二侧面34这四面中的至少一面残留有注塑成型时的浇口的连接痕。浇口的连接痕可以位于第一面31、第二面32、第一侧面33、第二侧面34各自的长度方向的中间位置,优选位于面积中心位置,但也可以偏离面积中心位置。
在四面中的任意面是否残留有连接痕可以根据注塑成型体1的用途来选择。例如,在将注塑成型体1安装于安装对象(汽车等)时,通过使上述连接痕成为其它部件的影子以使其不被观察到从而提高产品外观时,可以考虑到与上述其它部件的位置关系来选择是否在四面中的任意面残留连接痕。
图5中示出的注塑成型体1A的例子除了桥接部的形状与图1(a)、图2中示出的例子的注塑成型体1不同以外,其它均相同。桥接部130向着第一支撑板部10的第一短边侧面13侧、及第二支撑板部20的第一短边侧面23侧弯曲成凸状。对于这样地弯曲的桥接部130的情况而言,桥接部的长度方向可以是与第一支撑板部10及第二支撑板部20正交的、图5的L1所示的方向。在第一支撑板部10及第二支撑板部20如上所述地配置成稍呈V字形的情况下,桥接部的长度方向相对于第一支撑板部10及第二支撑板部20可以以相同角度相交。
在一个例子中,桥接部130的宽度(w1)在弯曲成凸状的整体上可以是一致的,并且优选厚度(t1)、宽度(w1)、长度(L1)满足t1≤w1<L1的关系。另外,在本发明的一些例子中,桥接部130的厚度(t1)与宽度(w1)之比(w1/t1)可以为1~30的范围、优选为1~16的范围、更优选为1~5的范围。
图5中示出的注塑成型体1A可以与图3的例子中示出的注塑成型体1同样地,为第一支撑板部10的第一短边侧面13侧的部分与第二支撑板部20的第一短边侧面23侧的的部分之间的间隔变窄的成型体,也可以为第一支撑板部10的第二短边侧面14侧的部分与第二支撑板部20的第二短边侧面24侧的部分之间的间隔变窄的成型体。
图5的桥接部130的内部含有的纤维状填充材料如图6所示,包含纤维状填充材料51和纤维状填充材料52,该纤维状填充材料51在桥接部130的沿着凸状的弯曲面(第一侧面133、第二侧面134)的方向上取向且分散地存在,该纤维状填充材料52在相对于沿着凸状的弯曲面的方向倾斜的方向上取向且分散地存在。这些纤维状填充剂51、52在桥接部130的沿着长度L1方向的方向上、或者在桥接部130的相对于长度L1方向倾斜的方向上分散地存在。
根据本发明的一些例子,桥接部130中的纤维状填充剂的取向比例或取向度可以与桥接部30中的纤维状填充剂的取向比例或取向度同样地评价。根据一个例子,桥接部130中的纤维状填充剂的取向度的平均值优选为0.60以下,另外,根据另一例子,纤维状填充剂的取向度的平均值优选为0.55以下,此外,根据另一其它例子,纤维状填充剂的取向度的平均值优选为0.50以下。
根据本发明的例子,图1~图5中示出的注塑成型体1、1A通过对热塑性树脂组合物进行注塑成型而得到。热塑性树脂组合物可以含有热塑性树脂、纤维状填充材料及根据需要使用的公知的树脂添加剂。
根据一些例子,热塑性树脂可以根据注塑成型体的用途从适宜的热塑性树脂中选择使用,可列举例如:聚酰胺类树脂(PA6、PA66等脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺)、聚苯乙烯、ABS树脂、AS树脂等含有苯乙烯单元的共聚物、聚乙烯、含有乙烯单元的共聚物、聚丙烯、含有丙烯单元的共聚物、其它聚烯烃、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯类树脂、丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚酯类树脂、聚缩醛类树脂、聚苯硫醚类树脂。
根据一些例子,作为纤维状填充材料,可以使用碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、纤维素纤维等有机纤维、无机纤维(玻璃纤维除外)、金属纤维等,但从轻质化和强度的观点考虑,优选碳纤维。热塑性树脂组合物中的纤维状填充材料的含量可以根据用途来选择,但优选为5~50质量%的范围。
根据一些例子,作为热塑性树脂组合物,优选在捆扎的纤维状填充材料(纤维束)附着有热塑性树脂的长度为3~30mm左右的圆柱形状的纤维束(附着有树脂的纤维束)。作为这样的附着有树脂的纤维束,可以使用日本专利第5959183号公报、日本专利第6087052号中记载的附着有树脂的纤维束。
在附着有树脂的纤维束中,包含:树脂浸透(浸渗)至纤维束的中心部、树脂进入构成纤维束的中心部的纤维间的状态的纤维束(树脂浸渗纤维束);仅纤维束的表面被树脂覆盖的状态的纤维束(树脂表面包覆纤维束);处于上述纤维束之间的纤维束(纤维束的表面被树脂覆盖、树脂仅浸渗至表面附近、且树脂未进入中心部的纤维束)(树脂部分浸渗纤维束)等。作为树脂浸渗纤维束,也可以使用例如由大赛璐塑料株式会社发售的Plastron(商品名)等,
<第二注塑成型体>
结合图7、图8,对平面形状为大致U字形的第二注塑成型体的一些例子进行说明。此处,大致U字形是指与U的字形相同、或者与其近似的形状,图7、图8中示出的注塑成型体1B的平面形状为与U字形近似的形状。
图7、图8中示出的注塑成型体1B由于桥接部30相对于第一支撑板部10和第二支撑板部20的连接位置不同,因此平面形状为大致U字形,除此以外,可以与图1、图2中示出的注塑成型体1(平面形状为大致H字形)具有相同的材料、构成。
在图示的例子中,板状的桥接部30连接着第一支撑板部10的第一短边侧面13侧和第二支撑板部20的第一短边侧面23侧,第一短边侧面13、桥接部的第一侧面33、第一短边侧面23成为无错落面。没有桥接部30的部分的第一支撑板部10与第二支撑板部20的间隔可以为等间隔,但也可以使间隔在局部不同。
在图9中示出的例子中,注塑成型体1C除了桥接部的形状与图7、图8中示出的例子的注塑成型体1B不同以外,其它相同,但平面形状为U字形。该例子中,桥接部130的形状可以与图5中示出的注塑成型体1A的桥接部130的形状相同。
桥接部130向着第一支撑板部10的第一短边侧面13侧、及第二支撑板部20的第一短边侧面23侧弯曲成凸状。该板状的桥接部130连接着第一支撑板部10的第一短边侧面13侧和第二支撑板部20的第一短边侧面23侧,第一短边侧面13、桥接部的第一侧面133、第一短边侧面23可以成为无错落的弯曲面。
根据一些例子,图1~图8中示出的注塑成型体1、1A~1C可以用作汽车的悬架部件。例如,可以通过将图1、图2中示出的注塑成型体1安装于与汽车的后轮连接的轴,从而用作用于缓和行驶时的冲击的汽车的悬架部件。
像上述的例子那样使用时,在汽车行驶时,会对第一支撑板部10和第二支撑板部20施加上下方向上的连续振动。此时,会对将第一支撑板部10与第二支撑板部20连接的桥接部30的中央部施加特别大的应力,但纤维状填充材料51、52在桥接部30的沿着长度方向的方向上、或者相对于长度方向倾斜的方向上存在,对上述应力的抵抗力大,因此,可防止桥接部30的破损,能够作为悬架部件而持续发挥出冲击吸收作用。
另外,注塑成型体1由于是由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体,因此,与使用了铝等金属的情况相比,能够容易地对应多种多样的形状的成型体,此外,还可以实现轻质化。
<注塑成型体的制造方法>
根据本发明的一些例子,注塑成型体1、1A~1C可以将热塑性树脂组合物从浇口经过包含注塑成型机、主流道及根据需要的分流道的树脂供给路径注射至模具内而制造。在基于本发明的一些例子的制造方法中,所使用的浇口的形状和浇口相对于模具的连接位置具有特征。根据注射方式,可以将主流道与浇口连接使用,另外,也可以将主流道、分流道、浇口连接使用。
在图10(a)中示出的一个例子中,浇口60具有主流道侧(具有分流道时为分流道侧)的第一开口部61和成型体侧的第二开口部62。第一开口部61和第二开口部62的形状优选为相同形状,例如可以设为长方形、椭圆形、长圆形、除长方形以外的四边形、圆形、其它多边形。可以根据第一开口部61的大小与第二开口部62的大小的关系,使用以下示出的各种实施方式的浇口60。
在一个例子中,在第一开口部61与第二开口部62分别为正方形或长方形时,例如为图10所示的,第一开口部61的短边长度a1与第二开口部62的短边长度b1为a1=b1、第一开口部61的长边长度a2与第二开口部62的长边长度b2为b2/a2=1.5~20的实施方式。在本发明的一些例子中,b2/a2优选为2~20、更优选为3~10。需要说明的是,在正方形的情况下,短边长度与长边长度相等。
在另一例子中,在第一开口部61与第二开口部62分别为正方形或长方形时,例如为图11所示的,第一开口部61的短边长度a1与第二开口部62的短边长度b1为a1<b1、第一开口部61的长边长度a2与第二开口部62的长边长度b2为a2<b2、第一开口部61的截面积s1与第二开口部62的截面积s2为s2/s1=2~600的实施方式。在本发明的一些例子中,s2/s1优选为2~100、更优选为3~60。需要说明的是,在为正方形的情况下,短边长度与长边长度相等。
此外,在另一未图示的例子中,在第一开口部与第二开口部分别为圆形、椭圆形或长圆形时,是第一开口部的直径或短轴长度a3与上述第二开口部的直径或短轴长度b3为a3=b3、上述第一开口部的直径或长轴长度a4与上述第二开口部的直径或长轴长度b4为b4/a4=1.5~20的实施方式。在本发明的一些例子中,b4/a4优选为2~20、更优选为3~10。需要说明的是,在为圆的情况下,短轴长度与长轴长度相等。
此外,在另外的一个也未图示的例子中,在第一开口部与第二开口部分别为圆形、椭圆形或长圆形时,是上述第一开口部的短轴长度a3与上述第二开口部的短轴长度b3为a3<b3、上述第一开口部的长轴长度a4与上述第二开口部的长轴长度b4为a4<b4、上述第一开口部的截面积s3与上述第二开口部的截面积为s4/s3=2~600的实施方式。在本发明的一些例子中,s4/s3优选为2~100、更优选为3~60。需要说明的是,在为圆的情况下,短轴长度与长轴长度相等。
此外,在另外的一个也未图示的例子中,在第一开口部与第二开口部为上述以外的形状时,是第一开口部的截面积s5与第二开口部的截面积s6为s6/s5=2~600的实施方式。在本发明的一些例子中,s6/s5优选为2~100、更优选为3~60。
在本发明的一些例子中,浇口长度(L)优选L/a2为0.5~10、更优选为1~5。
在基于本发明的例子的制造方法中,为了如图4、图6所示地控制桥接部30、130中的纤维状填充材料的取向,优选将桥接部30、130的尺寸与浇口60的第一开口部61、第二开口部62的尺寸相关联。
在第一开口部61与第二开口部62分别为正方形或长方形时,在本发明的一些例子中,优选桥接部30(桥接部130)的厚度(t1)、宽度(w1)、与浇口60的第二开口部62的短边长度b1及长边长度b2满足t1/b1=1~6、w1/b2=0.2~8的关系。
在第一开口部与第二开口部分别为圆形、椭圆形或长圆形时,在本发明的一些例子中,优选桥接部30(桥接部130)的厚度(t1)、宽度(w1)、与浇口的第二开口部的短轴长度b3及长轴长度b4满足t1/b3=1~6、w1/b4=0.2~8的关系。
在第一开口部与第二开口部为上述以外的形状时,例如为正方形、长方形以外的四边形、或圆形、椭圆形或长圆形以外的圆形形状时,在本发明的一些例子中,优选桥接部30(桥接部130)的厚度(t1)、宽度(w1)、与上述四边形的最大长度Lmax或上述圆形形状的直径D满足t1/Lmax或D=1~5、w1/Lmax或D=0.2~8的关系。
在本发明的一些例子中,对于浇口60,可以将第二开口部62连接于与注塑成型体1、1A~1C的板状的桥接部30(桥接部130)的第一面31(第一面131)、第二面32(第二面132)、第一侧面33(第一侧面133)、第二侧面34(第二侧面134)的四面中的至少一面相当的模具的位置并进行注塑成型。
在本发明的一些例子中,对于浇口60,可以将第二开口部62连接于上述四面中的2个部位以上并进行注塑成型。此时,可以在2个部位以上同时进行注塑成型。
在本发明的一些例子中,浇口60的连接位置可以是第一面31(第一面131)、第二面32(第二面132)、第一侧面33(第一侧面133)、第二侧面34(第二侧面134)各自的长度方向的中间位置,优选为面积中心位置,但并不限定于此。
在本发明的一些例子中,将浇口60的第二开口部62连接于与上述四面中的哪个面相当的模具的位置,可以根据形成于注塑成型体1、1A~1C的浇口60的连接痕和注塑成型体1、1A~1C的用途而进行选择。例如,将注塑成型体1安装于安装对象(汽车等)时,通过使上述浇口的连接痕成为其它部件的影子以使其不被观察到从而提高产品外观时,可以考虑到与上述其它部件的位置关系来选择是否连接于四面中的任意面。
通过采用基于本发明的例子的制造方法,可以如图4或图6所示地控制桥接部30(桥接部130)中的纤维状填充材料的取向,因此,即使由于对第一支撑板部10和第二支撑板部20施加的振动(冲击)而导致在桥接部30(桥接部130)发生应力集中,桥接部30(桥接部130)也不易破损。
实施例
实施例1~5、比较例1~3
制造了具有图1(a)、图2中示出的构成的注塑成型体1。作为热塑性树脂组合物,使用了Plastron(树脂浸渗纤维束;含有碳纤维40质量%的聚酰胺,PAX-CF40-02(L9)F01L,长度9mm)(大赛璐塑料株式会社制)。
以使得表1所示尺寸的浇口的第二开口部的长度方向与桥接部30的第一面31及第二面32平行的方式,将第二开口部连接于与桥接部30的第一侧面33的长度方向的中间位置相当的模具部分,进行了注塑成型。
浇口60例如为图10(a)~图10(c)、图11(a)、(b)中所示那样的形状的浇口,a1、a2、b1、b2的各尺寸(mm)、浇口长度L(mm)如表1所示。需要说明的是,在比较例1的浇口(图12(b)的70)应用于图10时,为a1=a2=b1=b2的棒状浇口。比较例2的浇口的第一开口部大于第二开口部,是使浇口60反转而成的形状,比较例3的浇口是截面为长方形的棒状浇口。对于桥接部而言,图2中示出的尺寸t1、w1、L1具有表1中示出的值。
(注塑成型条件)
注塑成型机:日本制钢所的J150EII
气缸温度:280℃
模具温度:130℃
[表1]
碳纤维的取向状态通过对将桥接部30在厚度约1/2的位置沿长度方向一分为二而得到的截面进行显微镜观察(10倍)而进行了评价。
在实施例1~5中,在桥接部30的沿着长度方向的方向上、或是相对于上述长度方向倾斜的方向上存在的碳纤维量超过了一半,在与上述长度方向正交的方向上存在的碳纤维的量少于一半(○评价)。
在比较例1~3中,与实施例1~5的结果相反,在桥接部30的沿着长度方向的方向上、或是相对于上述长度方向倾斜的方向上存在的碳纤维为少于一半的程度,超过其余的一半量的量的碳纤维在与上述长度方向正交的方向上存在(×评价)。
试验例1
与实施例1~5和比较例1~3同样地实施,对此时的碳纤维的取向状态(取向度)进行了模拟。将结果示于表2。表2中的取向度以在与浇口的长度方向的延长方向(注塑成型时的树脂及碳纤维的流向)相同方向上取向的碳纤维的存在概率来表示。
在表2中,数值越接近于1,意味着在与浇口的长度方向的延长方向相同的方向上存在的碳纤维(图4的纤维状填充材料53)量越多,数值越接近于0,表示在与浇口的长度方向的延长方向相同的方向上存在的碳纤维(图4的纤维状填充材料53)量越少,在沿着与浇口的长度方向的延长方向正交或倾斜的方向、即桥接部的沿着长度方向的方向上或与之倾斜的方向上取向的碳纤维(图4的纤维状填充材料51、52)量越多。
表2中的桥接部整体的平均值是测定图12(a)、(b)中的被四个角包围的区域A(5mm×5mm)内的30个部位以上时、从数值大者起排前五的部位(桥接部的部分1~桥接部的部分5)的平均值。
模拟条件如下所述。
模拟软件:Autodesk Moldflow Insight 2019
根据模拟的结果也可以明确,在实施例1~5中,与图4的纤维状填充材料51、52相当的材料的比例高,在比较例1~3中,与图4的纤维状填充材料53相当的材料的比例高。
试验例2
针对在与实施例1~5及比较例1~3同样地制造的情况下的具有图1(b)中示出的构成的注塑成型体,实施了桥接部的最大产生应力的模拟。
在图1(b)中,在将第一支撑板部10与第二支撑板部20各自的贯穿孔41、42固定的状态下,引出通过贯穿孔40和贯穿孔42的中心的线(基准线X),从与上述基准线X以角度140度相交的方向(图1(b)的箭头Y方向)以19.6MPa(200kgf)顶起第一短边14和第二短边24,计算此时的桥接部30的上侧表面的最大产生应力。
计算时,对如上所述地通过模拟软件:AutodeskMoldflow Insight 2019求出的纤维取向数据进行耦合(coupled),用结构解析软件进行了模拟。作为结构解析用的模拟软件,使用了ADVENTURECluster。将结果示于表3。与比较例1~3的最大产生应力相比,实施例1~5的最大产生应力显示出较小的值。
[表3]
取向度 | 实施例1 | 比较例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 比较例2 | 比较例3 |
最大产生应力/MPa | 120 | 150 | 120 | 115 | 120 | 110 | 150 | 140 |
实施例1的注塑成型体(使用浇口60)的最大产生应力为120MPa、比较例1的注塑成型体的应力(使用浇口70)的最大产生应力为150MPa。该结果表明,就以19.6MPa(200kgf)顶起第一短边14和第二短边24时的桥接部30的上侧表面的最大产生应力而言,实施例1是更小的,桥接部不易弯折。对于其它实施例及比较例,也可以同样地理解。
这些结果可认为是由桥接部中的碳纤维的取向状态的不同而导致的,实施例1、比较例1中的碳纤维的取向状态的肉眼观察与试验例1的模拟试验的结果也是对应的。
基于本发明的例子的注塑成型体可以适用于连续施加振动那样的用途,可以用作例如汽车的悬架部件。
Claims (8)
1.由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体,其具有:
第一支撑板部、
与所述第一支撑板部隔开间隔配置的第二支撑板部、以及
将所述第一支撑板部与所述第二支撑板部的对置的面彼此连结的板状的桥接部,
该注塑成型体的平面形状为大致H字形、或者其平面形状为大致U字形,
其中,所述第一支撑板部、所述板状的桥接部及所述第二支撑板部含有纤维状填充材料,
所述板状的桥接部的内部含有的纤维状填充材料在所述板状的桥接部的沿着长度方向的方向上、或者在所述板状的桥接部的相对于长度方向倾斜的方向上分散地存在,
在所述板状的桥接部的四面中的至少一面残留有注塑成型时的浇口的连接痕。
2.根据权利要求1所述的由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体,其中,
所述第一支撑板部具有位于长度方向的两端侧的第一短边侧面和第二短边侧面,
所述第二支撑板部具有位于长度方向的两端侧的第一短边侧面和第二短边侧面,
所述第一支撑板部与所述第二支撑板部以使所述第一支撑板部的第一短边侧面和所述第二支撑板部的第一短边侧面在与各自的长度方向正交的方向上隔开间隔地对置的方式配置,
所述第一支撑板部与所述第二支撑板部以使所述第一支撑板部的第二短边侧面和所述第二支撑板部的第二短边侧面在与各自的长度方向正交的方向上隔开间隔地对置的方式配置,
所述平面形状为大致H字形时,所述板状的桥接部的位置比所述第一支撑板部和所述第二支撑板部各自的长度方向的中间位置更靠近第一短边侧面及第一短边侧面侧,
所述平面形状为大致U字形时,所述板状的桥接部连接着所述第一支撑板部的第一短边侧面侧与所述第二支撑板部的第一短边侧面侧。
3.根据权利要求1或2所述的由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体,其中,
所述板状的桥接部向所述第一支撑板部的第一短边侧面侧、及所述第二支撑板部的第一短边侧面侧弯曲成凸状,
所述板状的桥接部的内部含有的纤维状填充材料在所述板状的桥接部的沿着凸状的弯曲面的方向上、或者在相对于所述沿着凸状的弯曲面的方向倾斜的方向上分散地存在。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体,其中,
所述板状的桥接部的厚度t1为5mm以上,厚度t1与宽度w1之比w1/t1为1~30的范围。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体,其中,
所述第一支撑板部与所述第二支撑板部的对置的面彼此的间隔均等、或者所述间隔在局部不同。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体,其中,
所述第一支撑板部与所述第二支撑板部中的一者或两者具有用于与其它构件连接的1个或多个贯穿孔,该注塑成型体用作汽车的悬架部件。
7.由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体的制造方法,其是制造权利要求1~6中任一项所述的由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体的方法,所述注塑成型体含有纤维状填充剂,
该方法包括:将树脂从浇口经过包含注塑成型机、主流道及根据需要的分流道的树脂供给路径注射至模具内,
其中,所述浇口具有所述主流道侧的第一开口部和所述成型体侧的第二开口部,所述第二开口部与相当于所述注塑成型体的板状的桥接部的四面中的至少一面的位置连接,
在所述第一开口部与所述第二开口部分别为正方形或长方形时,所述浇口的所述第一开口部的短边长度a1与所述第二开口部的短边长度b1为a1=b1、所述第一开口部的长边长度a2与所述第二开口部的长边长度b2为b2/a2=1.5~20;或者,所述第一开口部的短边长度a1与所述第二开口部的短边长度b1为a1<b1、所述第一开口部的长边长度a2与所述第二开口部的长边长度b2为a2<b2、所述第一开口部的截面积s1与所述第二开口部的截面积s2为s2/s1=2~600,
在所述第一开口部与所述第二开口部分别为圆形、椭圆形或长圆形时,所述浇口的所述第一开口部的短轴长度a3与所述第二开口部的短轴长度b3为a3=b3、所述第一开口部的长轴长度a4与所述第二开口部的长轴长度b4为b4/a4=1.5~20;或者,所述第一开口部的短轴长度a3与所述第二开口部的短轴长度b3为a3<b3、所述第一开口部的长轴长度a4与所述第二开口部的长轴长度b4为a4<b4、所述第一开口部的截面积s3与所述第二开口部的截面积为s4/s3=2~600,
在所述第一开口部与所述第二开口部为上述以外的形状时,所述浇口的所述第一开口部的截面积s5与所述第二开口部的截面积s6为s6/s5=2~600。
8.根据权利要求7所述的由热塑性树脂组合物形成的注塑成型体的制造方法,其中,
在所述第一开口部与所述第二开口部分别为正方形或长方形时,所述桥接部的厚度t1、宽度w1、与所述浇口的第二开口部的短边长度b1及长边长度b2满足t1/a2=1~6、w1/b2=0.2~8的关系,
在所述第一开口部与所述第二开口部分别为圆形、椭圆形或长圆形时,所述桥接部的厚度t1、宽度w1、与所述浇口的第二开口部的短轴长度b3及长轴长度b4满足t1/b3=1~6、w1/b4=0.2~8的关系,
在所述第一开口部与所述第二开口部为上述以外的形状时,所述桥接部的厚度t1、宽度w1、与所述形状的最大长度Lmax或直径D满足t1/Lmax或D=1~5、w1/Lmax或D=0.2~8的关系。
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