TWI689407B - 利用纖維增強複合材料的嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品,更詳細地,涉及將纖維增強複合材料作為嵌件來使用的注塑成型方法及注塑成型品,本發明提供包括如下步驟的注塑成型方法,即,包括:準備纖維增強複合材料的步驟,上述纖維增強複合材料將作為嵌件材料的高強度纖維浸漬於樹脂而成;嵌件形成步驟,使上述纖維增強複合材料成型為預期形狀來製造嵌件;以及注塑成型步驟,在注塑模具配置上述嵌件,並注入樹脂來製造注塑品。
Description
本發明涉及嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品,更詳細地,涉及將纖維增強複合材料作為嵌件使用的注塑成型方法及注塑成型品。
纖維增強複合材料為將玻璃纖維、碳纖維、芳香族聚醯胺(aramid)、凱夫拉(kevlar)等高強度纖維浸漬於塑膠或環氧等的高分子基質材料來提高強度的高性能材料。
雖然纖維增強複合材料在輕量化和高強度化方面具有很大的優點,但是由於可體現的形狀具有局限性,因此存在設計自由度低的缺點。
例如,若由普通的塑膠材質製造緩衝梁(bumper back beam),則設計自由度優秀,且與金屬材質相比,可實現輕量化、並可降低成本,但是因剛性不足而缺乏碰撞性能。
但是,若由纖維增強複合材料製造緩衝梁,則由於確保了剛性,因而提高碰撞性能,但是由於在設計自由度方面受到限制,因而難以製成單一品,從而應單獨形成一部分部件來以追加組裝這些部件的方式製造緩衝梁,因此存在成本提高、輕量化效果不足的缺點。
本發明通過將纖維增強複合材料作為嵌件來利用,從而用於提供設計自由度高,且具有高強度化和輕量化優點的利用纖維增強複合材料的嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品。
發明所欲解決之問題
本發明的目的在於,提供將纖維增強複合材料作為嵌件來利用的注塑成型方法及利用其的注塑成型品。
本發明的另一目的在於,提供設計自由度高、且有利於高強度化和輕量化的注塑成型品的製造方法。
解決問題之技術手段
用於實現上述目的的本發明提供包括如下步驟的注塑成型方法,即,包括:準備纖維增強複合材料的步驟,上述纖維增強複合材料將作為嵌件材料的高強度纖維浸漬於樹脂而成;嵌件形成步驟,使上述纖維增強複合材料成型為預期形狀來製造嵌件;以及注塑成型步驟,在注塑模具配置上述嵌件,並注入樹脂來製造注塑品。
優選地,在上述嵌件形成步驟中,在上述嵌件形成支撐槽,在上述注塑成型步驟中的上述注塑模具設置插入於上述支撐槽的支撐突起,從而在上述注塑成型步驟中,在使上述嵌件與上述支撐突起相結合的狀態下注入樹脂,來防止上述嵌件在注塑成型時發生變形。
優選地,形成於上述注塑模具的支撐突起設置於形成在上述嵌件的貫通孔的周圍或上述注塑模具的注塑壓力集中的部分。
上述支撐槽能夠以貫通孔的方式形成,上述支撐突起能夠以一部分插入於上述支撐槽的方式形成為多層。
另一方面,上述纖維增強複合材料的樹脂和注入上述注塑模具的樹脂可使用同種樹脂。
並且,本發明提供如下的注塑成型品,用作緩衝梁,其中,由纖維增強複合材料在要求高強度的區間作為嵌件埋入而成。
優選地,由形成有引導銷的金屬板材在上述注塑成型品與車體相結合的連接面作為嵌件埋入而成。
優選地,上述金屬板材具有貫通孔,在上述貫通孔填充有注塑樹脂。
對照先前技術之功效
本發明的嵌件注塑成型方法及利用其的注塑成型品將纖維增強複合材料用作嵌件材料,從而具有優秀的強度,且具有設計自由度高的優點。
通過本發明的嵌件注塑成型方法來製造的緩衝梁無需追加組裝部件,因此具有輕量化和降低成本的效果。
本說明書及申請專利範圍所使用的術語或單詞不應局限於常規或詞典上的含義來解釋,而是應立足於發明人可以為了以最佳的方法來說明自己的發明而對術語的概念進行適當的定義的原則,以符合本發明的技術思想的意義和概念來解釋。並且,記載於本說明書的實施例和附圖所示的結構僅為本發明的最優選的一實施例,而並不代表本發明的全部技術思想,因此,應當理解,在本申請時間點可能存在可代替這些的多種等同技術方案和變形例。
圖1為表示本發明的利用纖維增強複合材料的嵌件注塑成型方法的工序流程圖。
本發明的嵌件注塑成型方法將纖維增強複合材料用作嵌件,從而確保成型品強度,並且可使複雜的形狀通過注塑成型所體現,由此可用於提高設計自由度。
如圖所示,本發明的嵌件注塑成型方法包括準備纖維增強複合材料的步驟(步驟S110)、嵌件形成步驟(步驟S120)及注塑成型步驟(步驟S130)。
纖維增強複合材料的準備步驟(步驟S110)為待用作嵌件的纖維增強複合材料的製造步驟。纖維增強複合材料為向增強纖維浸漬作為基質材料的高分子樹脂而成。纖維增強複合材料通常製造成板狀或片狀,為了製造成特殊的形狀則消耗過多的費用及努力。
本發明將纖維增強複合材料用作嵌件材料,纖維增強複合材料的準備步驟(步驟S110)通過如下的方法來實現,即,準備板狀或片狀的纖維增強複合材料,並以所需的大小進行裁切。
然後,嵌件形成步驟(步驟S120)為將所準備的纖維增強複合材料成型為預期形狀的步驟。在注塑成型品為板狀形態的情況下,無需額外的預期形狀,但是,在上述注塑成型品具有規定的立體形狀的情況下,則需要對纖維增強複合材料進行成型,來使上述纖維增強複合材成型為預期形狀。
成型為預期形狀的步驟可通過對纖維增強複合材料進行加熱後用模具進行加壓的方法來實現。此時,也可準備額外的模具來對纖維增強複合材料進行成型,也可利用注塑成型用模具來對纖維增強複合材料的形狀進行成型。
然後,注塑成型步驟(步驟S130)為在模具的內部配置成型為預期形狀的纖維增強複合材料的嵌件,並注入注塑樹脂來完成注塑成型品的步驟。由於複雜的形狀設置於注塑模具中,因此可以由單一的部件體現複雜的形狀,從而與僅利用纖維增強複合材料來進行製造的情況相比,可提高設計的自由度,且具有還可降低成本的效果。
圖2為表示在本發明的嵌件注塑成型方法中利用注塑模具來形成纖維增強複合材料的工序的圖。
在將熱塑性樹脂作為纖維增強複合材料的樹脂來使用的情況下,能夠以對纖維增強複合材料進行加熱並加壓的方式來使形狀成型。
因此,在對纖維增強複合材料10進行加熱後配置於注塑成型用下部模具100,並借助上部模具200對纖維增強複合材料10進行加壓,來使形狀成型。
優選地,在下部模具100設置有用於彈性支撐的支架110,從而可使纖維增強複合材料10固定於上部模具200與上述支架110之間。
而且,在上部模具200和下部模具100被閉合的狀態下,可利用樹脂注入裝置150向上部模具200的澆口152注入注塑成型用樹脂並進行成型,來完成成型品的製造。
圖3為表示在本發明的嵌件注塑成型方法中作為嵌件的纖維增強複合材料的固定方法的圖。
在將纖維增強複合材料作為嵌件來配置於注塑成型用模具的內部的狀態下,注入注塑成型用樹脂來製造注塑成型品,此時,因樹脂的注入壓力,可能使纖維增強複合材料10在作為注入樹脂的部分的澆口(圖2的152)周圍發生向後積壓等的變形。
並且,在注塑成型品具有貫通孔的情況下,還可能因樹脂的注入壓力而使貫通孔周圍的纖維增強複合材料被積壓,從而發生成型不良。
為了解決如上所述的問題,優選地,本發明在嵌件成型步驟中,在纖維增強複合材料形成支撐槽12,在配置有作為嵌件的纖維增強複合材料10的下部模具100設置插入於上述支撐槽12的支撐突起120,使得形成於纖維增強複合材料的支撐槽12與形成於下部模具100的支撐突起120相結合,從而可使作為嵌件材料的纖維增強複合材料10不會因樹脂的壓力而發生變形,而維持規定的形狀。
優選地,這種支撐槽12和支撐突起120配置於用於注入樹脂的澆口部分或形成於成型品的貫通孔的周圍,從而可使可能發生成型不良的部分牢固地固定。
圖4為表示在本發明的嵌件注塑成型方法中作為嵌件的纖維增強複合材料的固定方法的圖。
如圖所示,以貫通孔的方式形成在纖維增強複合材料10的支撐槽14,並以多層的方式形成支撐突起130,從而使作為嵌件的纖維增強複合材料10與下部模具具有規定間隔。
當然,如前述實施例,也可使支撐槽14呈並非貫通孔的槽的形態。
支撐突起130包括小徑部134和大徑部132,上述小徑部134為以與支撐槽14的內徑相對應的方式插入於支撐槽14的部分,上述大徑部132以具有大於上述支撐槽14的截面積的方式形成,並以不插入於上述支撐槽14的狀態來支撐。
若在作為嵌件材料的纖維增強複合材料10與下部模具100之間形成遊隙,則所注入的樹脂會填充該遊隙,因此可製造纖維增強複合材料10的兩面被所注入的樹脂包圍而以防止嵌件向外部露出的狀態被埋入的形態的注塑成型品。
圖5為表示由本發明的嵌件注塑成型方法製成的緩衝梁的圖。
以往的緩衝梁由金屬材質製造而成,但為了降低成本和實現輕量化,正在對塑膠材質的緩衝梁進行開發。
在利用普通的塑膠材質以注塑成型的方式製造緩衝梁的情況下,由於設計自由度高,因而能夠以單一的部件的方式製造具有複雜的形狀的緩衝梁,從而具有優秀的降低成本的效果和輕量化的效果。但是,由於普通的塑膠材質在強度方面存在局限性,因此存在碰撞性能微弱的局限性。
並且,在利用纖維增強複合材料來製造緩衝梁的情況下,由於可具有高強度化,因此在確保碰撞性能方面具有優點,但是,由於在設計自由度方面存在局限性,因此在以單一部件的方式製造複雜的形狀方面存在局限性,從而需要額外地組裝追加部件,導致不利於降低成本或實現輕量化的方面。
然而,本發明的嵌件注塑成型方法將纖維增強複合材料作為嵌件來使用,並且通過注塑成型來體現複雜的形狀,從而可對複雜的形狀的部件實現單一化,還可以確保所需的碰撞性能。
如圖所示,在緩衝梁300以嵌件的方式埋入有纖維增強複合材料,從而可確保所需的強度,並且可通過注塑成型使外部的複雜的形狀實現一體化。
由附圖可以確認,在貫通孔310的周圍形成有支撐槽312。如上所述,這是用於防止貫通孔310周圍的纖維增強複合材料的形狀在注塑成型步驟中發生變形。
另一方面,可以在緩衝梁與車身相結合的部分追加設置金屬材質的嵌件。
在緩衝梁與車體相結合的部分需要引導銷410,使這種引導銷410與金屬板材形成為一體,並且將上述金屬板材作為嵌件來埋入並進行注塑成型,從而可製造與引導銷410成型為一體的緩衝梁。
圖6為表示用於由本發明的嵌件注塑成型方法製成的緩衝梁的金屬板材嵌件的圖。
如圖所示,鑲嵌於緩衝梁的金屬板材400與引導銷410形成為一體,並具有多個貫通孔420。
當進行注塑成型時,由於向貫通孔420的內部填充注塑成型樹脂,由此,使金屬板材400更加牢固地埋入於上述緩衝梁,從而可解決在發生碰撞時表面被分離的問題。
應當理解,前述的實施例在所有方面均是例示性的,而並不是限制性的,相對於前述的詳細的說明,本發明的範圍可以由後述的申請專利範圍表示。並且後述的申請專利範圍的含義、範圍及其等價概念中所匯出的所有變更或可變形形態均應解釋為包含在本發明的範圍內。
S110:纖維增強複合材料的準備步驟
S120:嵌件形成步驟
S130:注塑成型步驟
10:纖維增強複合材料
12、14:支撐槽
100:下部模具
110:支架
120、130:支撐突起
132:大徑部
134:小徑部
150:樹脂注入裝置
152:澆口
200:上部模具
300:緩衝梁
310:貫通孔
312:支撐槽
400:金屬板材
410:引導銷
420:貫通孔
圖1為表示本發明的利用纖維增強複合材料的嵌件注塑成型方法的工序流程圖。 圖2為表示在本發明的嵌件注塑成型方法中利用注塑模具來形成纖維增強複合材料的工序的圖。 圖3為表示在本發明的嵌件注塑成型方法中作為嵌件的纖維增強複合材料的固定方法的圖。 圖4為表示在本發明的嵌件注塑成型方法中作為嵌件的纖維增強複合材料的固定方法的圖。 圖5為表示由本發明的嵌件注塑成型方法製成的緩衝梁的圖。 圖6為表示用於由本發明的嵌件注塑成型方法製成的緩衝梁的金屬板材嵌件的圖。
10‧‧‧纖維增強複合材料
100‧‧‧下部模具
110‧‧‧支架
150‧‧‧樹脂注入裝置
152‧‧‧澆口
200‧‧‧上部模具
Claims (6)
- 一種注塑成型方法,其中,包括:準備纖維增強複合材料的步驟,該纖維增強複合材料通過將作為嵌件材料的高強度纖維浸漬於樹脂而成;嵌件形成步驟,使該纖維增強複合材料成型為預期形狀來製造該嵌件,在對該纖維增強複合材料進行加熱後配置於注塑成型用下部模具,並借助上部模具對該纖維增強複合材料進行加壓;以及注塑成型步驟,在該上部模具和該下部模具被閉合的狀態下,該上部模具注入注塑成型用樹脂並進行成型,在注塑模具配置該嵌件,並注入樹脂來製造注塑品。
- 如請求項1之注塑成型方法,其中,在該嵌件形成步驟中,在該嵌件形成支撐槽,在該注塑成型步驟中的該下部模具設置插入於該支撐槽的支撐突起,從而在該注塑成型步驟中,在使該嵌件與該支撐突起相結合的狀態下注入樹脂,來防止該嵌件在注塑成型時發生變形。
- 如請求項2之注塑成型方法,其中,形成於該下部模具的支撐突起設置於形成在該嵌件的貫通孔的周圍。
- 如請求項2之注塑成型方法,其中,形成於該下部模具的支撐突起設置於該注塑模具的注塑壓力集中的部分。
- 如請求項2之注塑成型方法,其中,該支撐突起以一部分插入於該支撐槽的方式形成為多層。
- 如請求項1之注塑成型方法,其中,該纖維增強複合材料的樹脂和注入於該上部模具與該下部模具的樹脂為同種樹脂。
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