KR20080114781A - 섬유 강화 재료를 사출 성형 재료에 결합하는 방법, 성분, 및 방법의 수행을 위한 장치 - Google Patents

섬유 강화 재료를 사출 성형 재료에 결합하는 방법, 성분, 및 방법의 수행을 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080114781A
KR20080114781A KR1020087024066A KR20087024066A KR20080114781A KR 20080114781 A KR20080114781 A KR 20080114781A KR 1020087024066 A KR1020087024066 A KR 1020087024066A KR 20087024066 A KR20087024066 A KR 20087024066A KR 20080114781 A KR20080114781 A KR 20080114781A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plastic material
fiber reinforced
fiber
injection
sheet
Prior art date
Application number
KR1020087024066A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101363786B1 (ko
Inventor
프랑크 크라우제
Original Assignee
란세스 도이치란트 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 란세스 도이치란트 게엠베하 filed Critical 란세스 도이치란트 게엠베하
Publication of KR20080114781A publication Critical patent/KR20080114781A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101363786B1 publication Critical patent/KR101363786B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/74Moulding material on a relatively small portion of the preformed part, e.g. outsert moulding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14311Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles using means for bonding the coating to the articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1418Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14778Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the article consisting of a material with particular properties, e.g. porous, brittle
    • B29C45/14786Fibrous material or fibre containing material, e.g. fibre mats or fibre reinforced material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1418Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
    • B29C2045/14286Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure means for heating the insert
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C2045/1486Details, accessories and auxiliary operations
    • B29C2045/14868Pretreatment of the insert, e.g. etching, cleaning
    • B29C2045/14877Pretreatment of the insert, e.g. etching, cleaning preheating or precooling the insert for non-deforming purposes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24826Spot bonds connect components
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2929Bicomponent, conjugate, composite or collateral fibers or filaments [i.e., coextruded sheath-core or side-by-side type]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 섬유 강화 재료를 사출 성형 재료에 결합시키기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 상기 방법에 따라 생성된 물품에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 섬유 강화 출발 재료와 사출에 의해 적용된 재료 사이의 결합을 향상시키는 것이다. 목적을 달성하기 위해서, 섬유 강화 플라스틱 재료를 국부적으로 가열하고, 추가의 플라스틱 재료를 사출에 의해 적용한다. 이는 특히 추가의 플라스틱 재료와 섬유 강화 플라스틱 재료 사이의 우수한 응집 결합을 생성한다. 취급 용이성도 또한 제공된다. 본 발명은 상기 방법에 따라 생성된 성분 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
섬유 강화 재료, 사출 성형 재료, 국부적 가열, 레이저 가열

Description

섬유 강화 재료를 사출 성형 재료에 결합하는 방법, 성분, 및 방법의 수행을 위한 장치 {BONDING OF FIBRE-REINFORCED MATERIAL WITH AN INJECTION-MOULDING MATERIAL, COMPONENT AND APPARATUS FOR CONDUCT OF THE PROCESS}
본 발명은 섬유 강화 플라스틱 재료를 추가의 플라스틱 재료에 결합하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 상기 방법에 따라 제조된 성형품 및 방법의 수행을 위한 장치에 관한 것이다.
종래 기술로부터, 플라스틱 성형물은 용접을 통해 서로 결합시킬 수 있다고 공지되었다. 열가소성 재료를 적당한 고온으로 국부적으로 가열하여, 가열된 부위에서 결합한다. 가열은 초음파 접합, 진동 용접 또는 예를 들어 레이저 용접에 의해 실시한다. 예로써 독일 디첸바흐의 브란손 울트라샬사(Branson Ultraschall)가 이러한 유형의 기술을 사용한다.
종래 기술로부터 공지된 방법은 필요하다면 섬유 강화 시트형 출발 물질을 성형 가공함으로써 시작한다. 문헌 [Sonja Pongratz and Hans Laich "Es muss nicht immer Stahl sein" [It does not always have to be steel], in Kunststoffe 7/2004]에서 예로서 발견될 수 있는 바와 같이, 플라스틱 재료는 사출 몰드(mold)에서 성형 가공을 가한 후의 출발 재료 상으로 사출에 의해 적용된다. 본 발명의 목적을 위한 섬유 강화 시트형 출발 재료는 예를 들어, 독일 브릴론의 본드-라미네이츠 게엠바하사(Bond - Laminates GmbH)로부터 상업적으로 시판 중이다.
섬유는 예로서 유리, 탄소 또는 아라미드로 구성된다. 또한, 재료는 열가소성 재료 또는 열경화성 재료를 포함한다. 사용된 열가소성 재료는 인터넷 웹페이지 www.bond-laminates.com에 2005년 11월에 공개된 바와 같이 PA, PBT, TPU, PC 또는 PPS를 포함한다. 또한, 이 인터넷 웹페이지는 출발 재료를 성형 공정을 통한 성형물의 제조 및/또는 용접 또는 사출 성형을 통한 결합 요소 및 강화 요소의 부착에 사용할 수 있음을 개시한다.
플라스틱 재료를 사출에 의해 시트형 출발 재료에 적용할 경우, 시트형 출발 재료와 사출에 의해 적용된 플라스틱 재료 사이에 생성된 결합은 기계적 안정성이 비교적 낮다.
본 발명의 목적은 사출 성형 방법에서 섬유 강화 출발 재료와 그에 적용되는 재료 사이의 결합을 향상시키는 것이다.
상기 목적은 제1항의 특징을 갖는 방법, 첫번째 보조 청구항에 따른, 상기 방법으로 제조된 성형물, 및 두번째 보조 청구항에 따른 장치를 통해 달성된다. 종속항들은 유리한 실시양태를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 섬유 강화 시트형 플라스틱 재료를 출발 물질로서 사용하며, 이것은 열가소성 재료를 포함한다. 섬유 강화 시트형 출발 재료 또는 섬유 강화 시트형 플라스틱 재료의 영역을 국부적으로 가열하고, 이 영역은 추가의 플라스틱 재료를 사출에 의해 적용하고자 의도되는 영역이다. 가열은 사출 에 의해 적용된 플라스틱 재료와 섬유 강화 시트형 출발 재료 사이의 후속 결합의 기계적 성질을 현저히 향상시킨다. 섬유 강화 시트형 출발 재료는 특히 그 전체를 섬유 강화 시트형 출발 물질 중의 열가소성 재료의 용융점을 초과하는 온도로 가열하지 않는다. 따라서, 통상적이고 단순한 방법을 이용하여 섬유 강화 시트형 출발 재료를 취급하고 사출 몰드에 넣을 수 있다. 만일 섬유 강화 시트형 출발 재료 전체를 용융점에 도달하게 한다면, 이는 취급상 큰 문제점을 수반할 것이다.
용융점은 사출 성형 방법에서 플라스틱의 사출을 가능하게 하는데 필요한 최소 온도이다.
따라서, 상기 목적을 달성하기 위해서, 시트형 출발 재료를 언급된 부위에서 국부적으로, 구체적으로는 특히 열가소성 재료의 용융점을 현저하게 초과하는 온도로 가열한다. 섬유 강화 시트형 출발 재료는 미리 목적하는 방식으로 성형 가공될 수 있다. 시트형 출발 재료의 위치는 이상적으로는 국부 가열이 종료되는 시간까지 성형 몰드에 있을 수 있는데, 이는 공급된 열의 이상적인 활용을 제공할 수 있기 때문이다. 이어서, 성형 몰드를 폐쇄하고 추가의 플라스틱 재료를 사출에 의해 적용한다. 마지막으로, 사출 몰드를 다시 개방하고, 생성된 성분을 꺼낸다. 섬유 강화 시트형 출발 재료와 사출에 의해 적용된 추가 플라스틱 사이의 결합은 기계적 안정성을 갖는다.
국부 가열은 바람직하게는 적외선 조사 또는 레이저 조사를 가하는 방식으로 실시한다. 이러한 유형의 조사는 구체적으로 광학 도파관에 의해 출발 재료 중의 가열하고자 하는 열가소성 재료에 공급할 수 있다. 상기 방식의 공급을 이용함으 로써, 섬유 강화 시트형 출발 재료를 사출 몰드에 도입하는 로봇팔에 의해 열가소성 재료에 적외선 광 또는 레이저 광을 공급하는 것도 가능하다. 로봇이 섬유 강화 시트형 출발 재료 또는 섬유 강화 시트형 플라스틱 재료를 사출 몰드로 가져오는 동안, 이 재료는 동시에 국부적으로 가열된다. 그러므로, 국부 가열 방법은 시간 지연을 허용할 필요없이 성공적이다. 이러한 방법은 또한 섬유 강화 시트형 출발 재료 또는 섬유 강화 시트형 플라스틱 재료에 최대 시간 동안 국부적으로 에너지를 공급하게 한다. 또한, 이 방법은 섬유 강화 시트형 출발 재료로의 매우 빠른, 구체적으로 특히 수 초 이내, 구체적으로 특히 5초 미만 이내의 열 도입을 가능케 한다.
하나의 유리한 실시양태에서, 섬유 강화 시트형 출발 재료를 40℃ 초과, 특히 바람직하게는 60℃ 초과까지 열가소성 재료의 용융점을 초과하는 온도로 국부적으로 가열한다. 국부 가열 방법이 아니면, 섬유 강화 시트형 출발 재료를 취급상 임의의 문제가 발생할 위험 없이 상기 고온으로 가열하는 것은 가능하지 않을 것이다. 이러한 현저히 높은 온도의 선택은 사출에 의해 적용된 추가의 플라스틱 재료와 섬유 강화 시트형 출발 재료 사이의 특히 안정한 결합을 제공하는데 성공적이다.
또 다른 실시양태에서는, 섬유 강화 시트형 출발 재료 전체에, 사출에 의한 추가의 플라스틱 재료의 적용 전에, 바람직하게는 섬유 강화 시트형 출발 재료의 열가소성 재료의 용융점 미만인 온도로의 보충적인 가온을 제공한다. 이 방식에 의해 특히 신뢰할만하게 달성되는 결과는 사출에 의한 적용 방법 동안 국부적으로 가열된 영역이 높은 수준의 가열을 지속적으로 받는다는 것이다. 따라서, 얻어지는 결합은 추가로 개선된다.
일 실시양태에서, 사출에 의한 적용 방법은 추가의 플라스틱 재료를 압력하에서 일정 정도로 섬유 강화 플라스틱 재료, 즉 섬유 강화 시트형 출발 재료 내에 삽입한다. 이는 추가의 플라스틱 재료와 섬유 강화 플라스틱 재료의 섬유 사이의 응집 결합 뿐만 아니라 맞물림(interlock) 결합을 생성한다. 이러한 유형의 결합은 종래 기술에 공지된 결합보다 상당히 안정적이다.
사출에 의해 적용되지만 압력하에서 삽입되지 않은 추가의 플라스틱 재료의 일부는 예를 들어 기능성 요소 또는 강화 요소를 형성하며, 이것은 개선된 방식으로 섬유 강화 플라스틱 재료에 부착된다.
하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 추가의 플라스틱 재료를 섬유 강화 시트형 출발 재료의 한 면에, 추가의 플라스틱 재료의 일부가 반대면에서 바깥쪽으로 압축되는 방식으로, 사출에 의해 적용한다. 따라서, 사출에 의해 적용된 플라스틱 재료는 섬유 강화 시트형 출발 재료의 섬유 사이를 이동한다. 그러므로 결과는 사출에 의해 적용된 추가의 플라스틱 재료와 섬유 강화 시트형 출발 재료 사이의 접착성 결합 또는 용접 결합 뿐만 아니라 맞물림 결합이다.
본 발명의 일 실시양태에서, 사출에 의해 적용된 추가의 플라스틱 재료와 섬유 강화 출발 재료 또는 섬유 강화 플라스틱 재료 사이에서 달성된 맞물림 결합은 단순히 점의 형태를 갖는다. 점 형태의 결합은 기술적으로 단순한 방식으로 달성될 수 있다.
도 1은 섬유 강화 플라스틱 재료가 도입된 사출 몰드를 나타낸다.
도 2는 폐쇄된 사출 몰드를 나타낸다.
도 3은 생성된 성형물을 나타낸다.
사출 성형을 통해 결합점을 달성하기 위해서, 섬유 강화 시트형 출발 재료의 전체를 가온하고, 가온된 조건에서 성형 가공한다. 출발 재료는 섬유 뿐만 아니라 열가소성 재료를 포함한다. 섬유는 바람직하게 연속 필라멘트 섬유이어서, 특히 안정한 결합이 성공적으로 얻어질 수 있다. 이러한 목적을 위해 의도된 팔을 사용하여, 로봇은 성형 가공을 거친 섬유 강화 시트형 출발 재료를 들어올린다. 다수의 광학 도파관은 팔을 따라 이어진다. 다이오드 레이저는 광학 도파관의 한 말단으로 공급한다. 다른쪽 말단에서, 렌즈가 열가소성 재료로의 레이저 광의 적절한 전달을 제공한다. 예로써, 렌즈는 선형 형태가 바람직한 경우 선형 형태로 레이저 광이 열가소성 재료 재료에 충돌하는 것을 보장한다.
별법으로서, 광학 도파관 대신에 다이오드 레이저 장치(다이오드 스택으로 공지됨)를 로봇 상에 직접적으로 사용할 수 있다.
따라서, 파장이 바람직하게는 810 내지 1064 nm, 특히 바람직하게는 980 nm 이하인 레이저 광을 광학 도파관에 의해 섬유 강화 시트형 출발 재료에 공급한다. 언급된 파장 범위는, 우선 플라스틱을 단지 표면에서만 가열하는 것 뿐만 아니라 보다 깊이 위치하는 영역을 가열하기 때문에 유리하다. 두번째로, 적절한 다이오드 레이저는 비교적 값싸고, 이는 특히 890 nm 이하의 파장에 대해서 그러하다.
따라서, 섬유 강화 시트형 출발 재료는 특히 20℃ 내지 바람직하게는 60℃까지 열가소성 재료의 용융점을 초과하는 온도로 국부적으로 가열된다. 성형 가공된 섬유 강화 시트형 출발 물질(2)를 국부 가열 가공 동안 사출 몰드(1)에 넣는다.
사출 몰드(1)은 함몰부(3)을 갖는다. 함몰부(3)의 위치는, 사출 몰드(1)과 도입된 섬유 강화 플라스틱 재료(2)를 통한 단면을 나타내는 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 도입된 섬유 강화 플라스틱 재료(2) 뒤에 있다.
이어서, 사출 몰드(1)을 상대 몰드(4)에 의해 밀봉한다. 추가의 플라스틱 재료를 도 2에서 볼 수 있듯이 압력하에서, 예를 들어 600 내지 1000 bar의 압력을 사용하여 밀봉된 사출 몰드에 삽입한다. 이 때, 사출 플라스틱 재료(5)는, 뒷면에 함몰부(3)가 있고 미리 국부적으로 가열된 부위에서 섬유 강화 출발 재료(2) 내로 관통한다. 결과는 섬유 강화 플라스틱 재료와 사출된 플라스틱 사이의 맞물림 결합을 제공한다는 점에서 종래 기술을 넘어선다.
여기서 섬유 강화 플라스틱 재료(2)의 섬유는 일반적으로 도 2에 도식적으로 나타낸 바와 같이 함몰부(3) 쪽으로 이동된다.
도 3은 생성 성형물의 일부 통상적인 특징을 도시한다. 섬유 강화 플라스틱 재료(2)는 그의 면 중 하나 상에 사출에 의해 적용된 필렛(fillet)(5)을 갖고, 반대면 상에는 함몰부(3)에 의해서 생성되는 덩어리 형상의 돌출부(6)를 갖는다. 이 영역에서, 섬유 강화 재료(2)의 섬유는 돌출부(6) 쪽으로 이동된다.
사출에 의한 적용 방법 전에 국부적으로 가열되는 구역은 구체적으로 필렛이 섬유 강화 시트형 출발 재료에 인접하는 영역이다. 결과는 특히 섬유 강화 시트형 출발 물질의 열가소성 재료와 각각 사출 성형에 의해서 적용된 필렛 또는 리브(rib) 사이의 안정한 응집 결합이다. 또한, 리브 구조는 굴곡점 또는 교점에서 섬유 강화 플라스틱 재료(2)에 맞물림 결합되는 추가 지점을 갖는다.
사출 몰드(1)은 점 형태로 분배된 함몰부(3) 대신에 홈 형태의 함몰부(3)를 가질 수 있다. 이 때의 결과는 홈(3)을 따른 특히 우수한 응집 결합 뿐만 아니라 추가적인 맞물림 결합이다. 예로써, 응집 결합과 맞물림 결합을 통해 전체적으로 리브를 섬유 강화 플라스틱 재료에 결합시키는 것이 가능하다. 이 때에는 선형적으로 이어지는 돌출부(6)가 반대면 상에 생성된다.
돌출부(6)가 바람직하지 않을 경우, 이는 밀링 또는 분쇄를 통해 최종적으로 제거될 수 있다. 나머지 특징적인 특성은 도 4에서 볼 수 있는 방식의 섬유 재료의 섬유(7)의 이동이다.
로봇과 함께, 통상적인 사출 성형 기술 및 사출 성형 장비를, 이들이 통상적으로 1000 bar의 압력을 버티는 한, 방법을 수행하는데 사용할 수 있고, 로봇은 국부 열 공급을 가능케 하기 위해 광학 도파관 및 다이오드 레이저로 용이하게 개조할 수 있다.
본 발명을 수행하는데 특히 양호하게 적합한 열가소성 재료 재료는 PA 66, PA 6, PBT, PP, PET, PA 12, PPS, TPU 또는 PA46이다. 따라서, 내부 응력에 쉽게 영향을 받지 않은 저 점도 반결정성 플라스틱이 바람직하다. 그러나 일부 무정형 재료가 또한 적합하고, 구체적으로 특히 PS, ABS 및/또는 PC가 적합하다. 언급된 플라스틱을 또한 서로 혼합할 수도 있다.
섬유 강화 플라스틱 재료의 형성을 위한 하나의 바람직한 방법은 사출 몰드(1)에서 반대 몰드(4)에 의한 밀봉을 통해 수행하며, 이에 따라 특히 낮은 비용의 제조가 가능하게 된다.
특히 안정한 맞물림 결합을 달성하기 위해서, 섬유 강화 재료는 바람직하게는 서로 땋은(braided) 연속 필라멘트 섬유를 갖는다. 이어서, 섬유 강화 플라스틱 재료는 예를 들어 직물(textile) 형태의 섬유를 갖는다.
특히 우수한 적합성을 갖는 섬유 강화 플라스틱 재료는 벽 두께가 0.2 내지 8 mm인 시트형 출발 재료의 형태를 취한다. 출발 재료가 너무 두꺼우면, 플라스틱 재료를 섬유 내로 밀어넣기가 어렵다. 과도하게 얇은 출발 재료는 충분한 안정성을 갖지 않는다.
본 발명의 방법은 단일 재료로부터 성분을 생성하게 한다. 따라서, 이 때 본 발명에 따라 생성된 물품은 오직 하나의 플라스틱으로 구성된다. 이는 재활용을 단순화시킨다.
생성된 물품의 전체 안정성에서 추가로 향상시키기 위해서, 본 발명의 한 실시양태에서, 섬유와 혼합된 플라스틱을 섬유 강화 플라스틱 재료와 결합시킨다. 이 때, 추가의 플라스틱 재료는 평균 초기 섬유 길이가 바람직하게 2 내지 15 mm인 절단된(chopped) 섬유를 사용한다. 특히 우수한 결과를 얻기 위해서, 평균 초기 섬유 길이는 특히 바람직하게는 2 내지 3 mm이다. 사용된 섬유의 길이는 추가 가공에 의해 구체적으로 및 일반적으로는 특히 10배 정도 보다 짧아지게 된다. 그러므로, 생성된 제품의 평균 섬유 길이는 일반적으로 수십 ㎛ 내지 2 mm이다. 바람직하게는 평균 길이 뿐 아니라 모든 또는 대부분의 개별 섬유의 길이도 기술된 범위이다.
본 발명은 예를 들어 자동차를 위한 외장 리브 구조를 갖는 오일 팬을 제조하는데 사용된다. 리브는 특히 용기에 대해 맞물림 결합을 갖는다. 리브는 용기에 대한 손상을 방지하기 위해서, 스톤(stone) 충격 및 사고 발생시 에너지 흡수의 역할을 한다. 따라서, 이들은 특히 이동시 오일 팬에 스톤 충격이 가해질 경우 단순히 파괴되는 것이 아니라, 신뢰할 수 있는 용기 보호를 제공한다. 이어서, 본 발명에 따르면, 오일 팬에 대한 잠금 이음고리(fastening collar)를 부착하는 것도 동일하게 가능하다. 부식 문제는 없으며, 이는 플라스틱으로부터의 오일 팬 제조를 선호하는 또 다른 요소이다.
본 발명에 따라 생성된 결합은 신뢰할 수 있게 액체 및 기체에 대해 불투과성이고 그 상태를 유지한다. 또 다른 바람직한 적용 분야는 신뢰할 수 있게 액체 및/또는 기체에 불투과성인 결합이 중요한 물품에 의해 제공된다. 따라서, 하나의 바람직한 적용 분야의 예는 물 투과로부터의 차량의 내장을 보호하는 차단벽(bulkhead)이다.
방법을 수행하기 위한 몰드 비용은 비교적 낮다. 따라서, 본 발명에 따르면, 비교적 적은 수의 단위로 생성되는 물품을 생성하는 것이 바람직하다. 이들의 전체 생산은 다른 생산 방법과 비교할 경우 보다 낮은 비용에서 달성될 수 있다. 따라서, 하나의 바람직한 적용 분야는 지금까지 전량 또는 상당 정도로 금속으로부터 생성된 부품을 대체하기 위해서 트럭의 부품, 및 틈새 시장 차량, 예컨대 쿠페형 자동차(cabriolet)의 부품이다. 본 발명의 목적을 위해, 이러한 차량의 생산된 단위의 수는 적다.
결합은 온도 변화에 의해 손상되지 않는다. 따라서, 또 다른 바람직한 적용 분야는 온도 변화에 노출되며 결합이 이에 저항해야 하는 성형물 또는 물품이다. 따라서, 본 발명은 항공기용 성형물에 사용될 수 있다.
본 발명에 대한 또 다른 통상적인 적용 분야는 잠금 요소 또는 리브 구조를 갖는 보호 헬멧이다. 잠금 요소는 본 발명에 따라 부착된다. 예로써, 잠금 요소는 헬멧의 면갑 또는 헬멧 내에 스티로폴(Styropor)®을 잠그는 역할을 한다.
본 발명의 실시예는 본드-라미네이츠 게엠바하사로부터 상업적으로 시판 중인 섬유 강화 시트형 열가소성 재료 재료로부터 출발하였다. 시트의 두께는 2 mm이었다. 시트는 길이가 380 mm이고 폭이 128 mm인 직사각형이었다. 이들은 사출 몰드에 위치시키기 위한 3개의 구멍을 가졌다. 사용된 플라스틱 재료는 특히 PA 6을 포함하였다. 섬유는 유리, 탄소 또는 아라미드로 구성되었다.
시트를 오븐에서 300℃로 3 분 동안 예열하고, 성형 가공하고, 이들을 얼마간 냉각시킨 후, 사출 몰드에 위치시키고, 이 공정 동안 320℃의 온도로 국부적으로 가열하였다. 몰드의 온도 설정은 95℃이었다. 성형 몰드의 형상은 리브(8)로 보강된 기판의 생산을 허용하도록 하는 것이었다. 도 1 및 2에서 볼 수 있듯이, 삽입된 섬유 강화 출발 물질 뒤로, 사출 몰드 안에, 5.5 cm의 거리로 직경 9 mm 및 깊이 1 mm를 갖는 원형 함몰부(3)가 있었다. 사출 몰드를 닫은 후, 사출 속도 120 mm/s를 사용하여 추가의 유리섬유 강화 PA 6 플라스틱 재료를 사출하였다. 사출 압력은 초기에 1초 동안 900 bar이었다. 후-사출 압력은 추가의 8 초 동안 600 bar이었다. 30초의 냉각 시간 후, 사출 몰드를 열고, 리브로 강화된 생성된 기판을 꺼냈다. 또한, 리브(8)는 도 3에 보이는 방식으로 맞물림 결합을 통해 섬유 강화 재료에 점의 형태로, 및 또한 응집 결합을 통해 결합되었다. 필렛(5)은 2개의 교차하는 리브(8)의 교차점을 나타낸다. 도 4는 밑에서 본, 생성된 기판의 일부를 나타낸다. 또한, 리브(8)는 필렛(5)에 의해 섬유 강화 출발 재료(2)에 점의 형태로 맞물림 결합을 가진다. 따라서, 결과는 도입부에서 언급된 종래 기술과 비교시, 섬유 강화 출발 재료(2)와 다른 플라스틱 재료 사이의 실질적으로 보다 강한 결합이었다.

Claims (14)

  1. 섬유 강화 플라스틱 재료를 국부적으로 가열하여 시트형 플라스틱 재료(2)의 영역이 시트형 플라스틱 재료의 인접 영역보다 더 큰 정도로 가열되게 하고, 추가의 플라스틱 재료를 국부적으로 가열된 영역에 사출에 의해 적용함으로써, 섬유 강화 시트형 열가소성 재료(2)를 추가의 플라스틱 재료에 결합하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 섬유 강화 시트형 플라스틱 재료를 열가소성 재료의 용융점 초과이고 구체적으로 바람직하게는 20℃ 초과, 특히 바람직하게는 60℃ 초과까지 열가소성 재료의 용융점을 초과하는 온도로 국부적으로 가열하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 섬유 강화 시트형 플라스틱 재료(2)를 전체적으로 가열하거나 가온하고, 또한 추가의 플라스틱 재료를 사출에 의해 적용하기 전에 추가로 국부적으로 가열하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 재료를 레이저 조사 또는 적외선 조사를 통해 국부적으로 가열하고, 이 때 섬유 강화 시트형 플라스틱 재료에 조사를 공급하는 방법이 바람직하게는 광파를 사용하거나 로봇에 직접 부착된 다이오드 레이저 장치를 사용하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 강화 시트형 플라스틱 재료를 로봇에 의해 사출 몰드(1)에 넣으면서 국부적으로 가열하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 플라스틱 재료(5)를 섬유 강화 플라스틱 재료(2) 내로 압력하에서 일정 정도 삽입하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 플라스틱을 섬유 강화 플라스틱 재료 내로 점 또는 선의 형태로 압력하에서 삽입하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 강화 플라스틱 재료를, 압력하에서 삽입하는 공정 전에, 전체적으로 가열하거나 가온하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 강화 플라스틱 재료(2)를 도입되는 섬유 강화 플라스틱 재료 뒤에 하나 이상의 함몰부(3)를 갖는 사출 몰드(1)에 넣고, 반대면으로부터 추가의 플라스틱 재료(5)를 섬유 강화 플라스틱 재료 내로 압력하에 삽입하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 플라스틱 재료의 압력에 의해서, 플라스틱 재료가 함몰부(3)로 이동하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, PA 66, PA 6, PBT, PP, PET, PA 12, PPS, TRJU, PA 46, PS, ABS 및/또는 PC 또는 이들의 혼합물을 플라스틱으로서 사용하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법에 따라 생성될 수 있는 성형물.
  13. 섬유 강화 플라스틱 재료의 섬유(7)가 바깥쪽을 향해 이동되는 결합 부위에서 추가의 플라스틱 재료(5)에 결합된 섬유 강화 플라스틱 재료(2)로 구성된 성형물.
  14. 사출 몰드, 레이저 및 로봇을 포함하며, 상기 로봇의 설계는 로봇이 섬유 강화 출발 재료를 사출 몰드 내에 삽입할 수 있도록 하는 것이고, 로봇이 레이저로부터 유래한 광이 섬유 강화 출발 재료 상에 국부적으로 도달할 수 있도록 광학 도파관 및/또는 다이오드 레이저 장치를 갖는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 장치.
KR1020087024066A 2006-03-02 2007-02-19 섬유 강화 재료를 사출 성형 재료에 결합하는 방법, 성분, 및 방법의 수행을 위한 장치 KR101363786B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006010271.1 2006-03-02
DE102006010271A DE102006010271A1 (de) 2006-03-02 2006-03-02 Verbinden von faserverstärktem Material mit einem Spritzgussmaterial, Bauteil nebst Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
PCT/EP2007/001398 WO2007098869A1 (de) 2006-03-02 2007-02-19 Verbinden von faserverstärktem material mit einem spritzgussmaterial; bauteil nebst vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080114781A true KR20080114781A (ko) 2008-12-31
KR101363786B1 KR101363786B1 (ko) 2014-02-14

Family

ID=38007291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087024066A KR101363786B1 (ko) 2006-03-02 2007-02-19 섬유 강화 재료를 사출 성형 재료에 결합하는 방법, 성분, 및 방법의 수행을 위한 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8771574B2 (ko)
KR (1) KR101363786B1 (ko)
DE (1) DE102006010271A1 (ko)
WO (1) WO2007098869A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004006643U1 (de) * 2004-03-12 2005-07-21 Stabila-Meßgeräte Gustav Ullrich GmbH Wasserwaage
US8047603B2 (en) * 2008-06-13 2011-11-01 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Plastic crush countermeasure for vehicles
DE102011013131A1 (de) * 2011-03-04 2012-09-06 Elringklinger Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils
DE102013217811A1 (de) * 2013-09-06 2015-03-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Einlegers für ein Spritzgussbauteil, Einleger für ein Spritzgussbauteil sowie Spritzgussbauteil
DE102013016858A1 (de) * 2013-10-10 2015-04-16 Lisa Dräxlmaier GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils mit faserverstärktem Träger und beidseitig angespritzten Funktionselementen
DE102014019724A1 (de) 2014-03-17 2015-09-17 Technische Universität Dresden Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen aus Funktionselement und Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil und Strukturelemente
DE102014004158A1 (de) 2014-03-17 2015-09-17 Technische Universität Dresden Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen aus Lasteinleitungselement und Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil und Strukturelemente
DE102016014519A1 (de) * 2016-12-05 2018-06-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mit einer Tragstruktur versehenen Polymer-Formteilen
EP3705257B1 (en) * 2017-10-30 2023-07-12 Kuraray Co., Ltd. Waterproof component and electronic equipment provided with the same, method for waterproofing an insert molded body, and method for waterproofing electronic equipment

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4418033A (en) * 1979-06-20 1983-11-29 Yoshiharu Hatakeyama Method of manufacturing a decorated forming article
JPS5729418A (en) * 1980-07-31 1982-02-17 Nissan Motor Co Ltd Molded resin item covered with cloth and method of molding the same
JPS63295309A (ja) 1987-05-28 1988-12-01 Hakamada Beruto Kogyo Kk 搬送ベルトにおける被搬送物支持片の形成方法
JP2751768B2 (ja) * 1991-12-18 1998-05-18 住友化学工業株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂成形品およびその成形方法
JPH05269785A (ja) * 1992-03-24 1993-10-19 Sekisui Chem Co Ltd 複合成形品の製造方法
JP2954535B2 (ja) * 1996-07-31 1999-09-27 大日本印刷株式会社 射出成形同時絵付方法及び装置
DE10029822A1 (de) 2000-06-16 2001-12-20 Heyco Werk Heynen Gmbh & Co Kg Folienverformung
JP2002172702A (ja) * 2000-12-06 2002-06-18 Kurabe Ind Co Ltd 押出成形品の融着一体化方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007098869A1 (de) 2007-09-07
US8771574B2 (en) 2014-07-08
KR101363786B1 (ko) 2014-02-14
DE102006010271A1 (de) 2007-09-06
US20090029122A1 (en) 2009-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101363786B1 (ko) 섬유 강화 재료를 사출 성형 재료에 결합하는 방법, 성분, 및 방법의 수행을 위한 장치
US8617442B2 (en) Connecting fiber-reinforced material to an injection-moulded material
CN107107486B (zh) 生产机动车辆的混合结构部件的方法及相应混合结构部件
JP5586708B2 (ja) サンドイッチコンポーネントの製造方法
JP2022106972A (ja) プラスチック‐金属ハイブリッド構成部品を形成するための、金属及びプラスチックからなる材料複合体を製造するための方法
CN105722661B (zh) 由有机板制造部件的方法
KR101874957B1 (ko) 부품끼리의 결합 구조 및 부품끼리의 결합 방법
CN105984119B (zh) 树脂接合体、树脂接合体的制造方法和车用结构体
JP6107787B2 (ja) 繊維強化樹脂成形部材の製造方法と部材の接続方法
KR20160103155A (ko) 복합 성형품 및 그 제조방법
CN105479784A (zh) 包括光固化型粘合剂的结构及组装并固化结构的相关方法
US9914248B2 (en) Method for producing a hybrid composite component from organo sheets and a metallic reinforcing element
US20160114526A1 (en) Method of connecting members
Roesner et al. Innovative approach of joining hybrid components
US20200094489A1 (en) Method For Producing A Component From a Fiber-Composite Material
US20170305047A1 (en) Production of multishell composite-material components with reinforcement structure bonded thereto
US20050000618A1 (en) Method for joining plastic structural component parts by means of laser radiation
JP3674479B2 (ja) 樹脂成形品
US20100285261A1 (en) Resistive Implant Welding of Thermoplastic Materials with Butt Joints
JP3596456B2 (ja) 樹脂成形品の製造方法
JP2013035232A (ja) 繊維強化樹脂材の製造方法
US10981337B2 (en) Bonding of thermoplastic components to a thermoset component
JP2005067208A (ja) 樹脂成形品
DE102016014519A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mit einer Tragstruktur versehenen Polymer-Formteilen
GB2606574A (en) Joining process and system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170119

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180118

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190116

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200115

Year of fee payment: 7