纖維增強部件的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及結合地通過加壓模制方法和注射模制方法模制的纖維增強部件的制造方法，加壓模制方法和注射模制方法有利地用于模制汽車車身部件、電氣設備殼體部件等。
【背景技術】
[0002]纖維增強樹脂具有極佳的強度、可模制性等，并且其應用領域得到擴展。具體地，已經對纖維增強樹脂進行了研究，將其應用于通用汽車車身部件、電氣設備殼體部件等，其大規模生產是所期望的。
[0003]在將纖維增強樹脂應用于通用車身部件或電氣設備部件時，開發使用熱塑性樹脂作為基質并含有玻璃纖維或碳纖維的纖維增強樹脂已有所進展，并且在模制制品中包含的增強纖維的纖維長度的提高以及增強纖維含量的提高是所期望的。例如，專利文獻I提出一種汽車外部部件，其為纖維增強的熱塑性樹脂組合物的注射模制制品，其中模制制品中的增強纖維具有1.5至5.0mm的纖維長度和I至50%的重量平均分布。那么，據說模制制品中的增強纖維具有1.5至5.0mm的纖維長度和I至50%，優選為5至50%的重量平均分布，并且用于汽車外部部件的組合物由含量為40至99重量％的熱塑性樹脂和含量為60至I重量％的增強纖維獲得，優選的是:熱塑性樹脂的含量為50至75%，并且增強纖維的含量為50至25%。
[0004]由這樣的纖維增強樹脂組成的通用汽車部件或電氣設備部件具有這樣的形狀，其中在板狀部分中設置用于連接不同部件的凸起、肋等，并且通常來說，在許多情況中，形成主體部分的板狀部分為薄的并具有大的區域，并且形成附加部分例如凸起或肋的部件具有復雜的形狀。由于此，已經提出了一種制造方法，其能夠以高體積含量引入具有長纖維長度的增強纖維，并結合使用加壓模制方法和注射模制方法，所述的加壓模制方法特別適用于制造各向同性的并具有高強度的纖維增強樹脂部件，所述注射模制方法特別適用于具有復雜形狀的材料的大規模生產。
[0005]例如，專利文獻2提出一種用于一體模制的制品的制造方法，包括步驟(I)、步驟
(II)和步驟(III)，在步驟(I)中堆疊由不連續的增強纖維和樹脂組成的基材，由此形成預成形件，在步驟(II)中將具有大于100%裝填比例的預成形件放置在模具中并執行加壓模制，在步驟(III)中，在將于步驟(II)中獲得的片狀模制體插入至注射模制模具中之后，熱塑性樹脂被注射模制并與片狀模制體一體模制。據說根據這種制造方法，通過使用由不連續的增強纖維和樹脂形成的片狀模制體作為模制主體，并將所述模制主體與注射模制的熱塑性樹脂一體模制，就可以容易地獲得具有高動力學特性和復雜形狀的熱塑性樹脂模制體。
[0006]專利文獻3提出一種織物裝飾性樹脂制品的模制方法，在該模制方法中:通過在預成形模具中預加熱并加壓，分別使透射片和織物片預成形，該透射片由熱塑性樹脂組成，通過將熱塑性樹脂的細絲織造成增強纖維束而獲得該織物片;并使這些透射片和織物片在一體模制模具中相互堆疊，并對這些透射片和織物片進行熱加壓模制，以模制裝飾性預成形件(在該裝飾性預成形件中，使這些透射片相互成一體)；然后將裝飾性預成形件放置在注射模制模具中；并將與該熱塑性樹脂相同品質的熱塑性樹脂注射模制在后表面側，由此模制織物裝飾性樹脂制品。據說根據這種模制方法，可以通過消除例如附屬工具的修整操作和后組裝操作的所有步驟，同時保持織物片自身的強度和設計而低成本地模制織物裝飾性樹脂制品，所述織物裝飾性樹脂制品特別適用為輕質和高剛度車輛車身部件(例如外殼罩等)O
[0007]引用列表
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻l:JP-A-
[0010]專利文獻2:JP-A-
[0011]專利文獻3:JP-A-2009-51080

【發明內容】

[0012]技術問題
[0013]如在專利文獻2或3所提出的方法所采用的是，首先制造由增強纖維形成的片狀預浸料坯，然后加壓模制通過堆疊這種預浸料坯形成的材料或者通過堆疊這種預浸料坯和樹脂片形成的材料以模制主體部件，并將所模制的預成形件轉移至注射模制模具，并注射模制。由此，步驟數增加，并且能量效率低下，并且因此，所述方法具有的問題是:具有高產率的注射模制方法的優勢并未被利用。
[0014]鑒于這樣的傳統問題，本發明的目的是提供一種纖維增強部件的制造方法，其能夠通過結合使用加壓模制方法和注射模制方法而有效地模制平均纖維長度長而且增強纖維含量高的纖維增強部件，并高產率地制造汽車車身部件、電氣設備殼體部件等。
[0015]問題的解決方案
[0016]根據本發明的一種纖維增強部件的制造方法包括:步驟I，在所述步驟I中，在下模中形成熱塑性樹脂的熔體，將由增強纖維B形成的墊狀材料放置在所述熔體上，將用于加壓的上模閉合在所述下模上并加壓，并且執行浸漬處理，然后使被浸漬有熱塑性樹脂的所述墊狀材料冷卻并固化，由此模制由纖維增強樹脂獲得的主體部分；和步驟2，在所述步驟2中，打開用于加壓的所述上模，將用于注射模制的上模閉合在所述下模上，以形成注射模制模具，然后執行注射模制，以形成附加部分，由此模制纖維增強部件，所述纖維增強部件具有與所述主體部分結合的所述附加部分。
[0017]在以上發明中，熔體可以僅由熱塑性樹脂形成，或者由包含增強纖維A的熱塑性樹脂形成。所述增強纖維A可以具有0.1mm至25mm的平均纖維長度。此外，增強纖維B可以具有Imm至10mm的平均纖維長度。
[0018]此外，所述纖維增強部件的所述主體部分中的增強纖維的體積含量可以是10%至70%。
[0019]附加部分可以包含O至50%的體積含量的增強纖維M，所述增強纖維M具有0.1mm至25_的平均纖維長度。附加部分可以是在所述主體部分中形成的凸形部分、凸起、肋、鉸鏈、凸緣、調整片或側壁部分。
[0020]可以通過涂敷從塑化排出機供給的包含所述增強纖維A的所述熱塑性樹脂而形成所述熔體。
[0021]此外，根據本發明的一種纖維增強部件的制造方法可以包括:步驟I，在所述步驟I中，在下模中形成熱塑性樹脂的熔體，將由增強纖維形成的墊狀材料放置在所述熔體上，將上模閉合在所述下模上并加壓，并且執行浸漬處理，然后使被浸漬有熱塑性樹脂的所述墊狀材料冷卻并固化，由此模制由纖維增強樹脂獲得的主體部分;和步驟2，在所述步驟2中，在從所述下模和所述上模釋放所述主體部分之后，將所述主體部分設置在注射模制模具中，并執行注射模制，以形成附加部分，由此制造纖維增強部件，所述纖維增強部件具有與所述主體部分結合的所述附加部分。
[0022]發明的有益效果
[0023]根據本發明，可以有效地模制平均纖維長度長并且增強纖維含量高的纖維增強樹月旨，并且可以高產率地制造汽車車身部件、電氣設備殼體部件等。
【附圖說明】
[0024][圖1]圖1(a)和圖1(b)為示出根據本發明模制的纖維增強部件的視圖。圖1(a)為平面圖，并且圖1(b)為示意性剖視圖。
[0025][圖2]圖2(a)至圖2(c)為示出根據本發明的纖維增強部件的制造步驟的視圖。
[0026][圖3]圖3(a)和圖3(b)分別為示出附加部分例子的視圖。
【具體實施方式】
[0027]在下文，將參考附圖來描述執行本發明的實施例。圖1(a)和圖1(b)示出根據本發明模制的纖維增強部件。如在圖1(b)中所示，本發明涉及一種制備方法，其特別適用于模制包括板狀主體部分51和附加部分55的纖維增強部件50，所述板狀主體部分51為薄的并且具有大的面積，所述附加部分55以凸形形狀形成在主體部分51的表面上。
[0028]根據本發明的制造方法可以通過步驟I和步驟2來執行，在所述步驟I中，熱塑性樹脂的熔體形成在下模中，將由增強纖維B形成的墊狀材料放置在熔體上，用于加壓的上模閉合在下模上并加壓和執行浸漬處理，然后冷卻和固化浸漬有熱塑性樹脂的墊狀材料，由此模制由纖維增強樹脂獲得的主體部分，在所述步驟2中，打開用于加壓的上模，將用于注射模制的上模閉合在下模上以形成注射模制模具，然后執行注射模制以形成附加部分，由此模制具有附加部分以及主體部分的纖維增強部件。
[0029]也就是說，在這種制造方法中，首先如在圖2(a)中所示，熱塑性樹脂的熔體511形成在下模10中，將由增強纖維B形成的墊狀材料513放置在所述熔體511上，用于加壓的上模20閉合在下模10上并加壓，執行浸漬處理。然后，冷卻下模10和用于加壓的上模20。
[0030]在這種制造方法中，并未對熱塑性樹脂特別限制，并且能夠使用各種熱塑性樹脂，例如聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯。
[0031]作為增強纖維，可以使用碳纖維、玻璃纖維等，然而，從輕質和強度的角度出發，優選碳纖維。增強纖維B為根據本發明的纖維增強部件50的基材，并且使用如上所述的墊狀材料。“墊狀”是指可容易獲得的由捆成墊的纖維、織物或機織織物形成的材料以及由具有目標纖維長度和目標纖維密度的增強纖維形成的材料。將由這種墊狀增強纖維B形成的墊狀材料513放置在熔體511上，并通過對用于加壓的上模20進行加壓來使用熱塑性樹脂浸漬。在這種加壓和浸漬處理以及隨后的操作期間，用于形成墊狀材料513的增強纖維B難以流動或難以切割，并且因此，可以容易地制造具有目標平均纖維長度的纖維增強部件50。在纖維增強部件50中包含的增強纖維B的平均纖維長度優選為I至100mm，更優選為2至25mm，還更優選為3至15mm。當增強纖維B的平均纖維長度在如上的范圍內時，纖維增強部件50中的增強纖維的含量提高，并且可以模制具有高物理特性的纖維增強部件50。
[0032]作為增強纖維B，能夠使用僅由增強纖維獲得的材料，并且能夠使用通過用熱塑性樹脂涂布增強纖維的周邊獲得的材料、在纖維之間呈線、粉末或片的形式的包含熱塑性樹脂的材料等。如上所述的浸漬處理可以通過用這種熱塑性樹脂涂布等來促進或加速。此外，為了快速地加熱增強纖維B，通過涂布等的熱塑性樹脂的含量期望為增強纖維B的量的30vol%或更少。
[0033]熔體511可以僅由熱塑性樹脂形成，或者可以由包含增強纖維A的熱塑性樹脂形成。當使用包含增強纖維A的熱塑性樹脂時，這種增強纖維A可以與增強纖維B相混合，并且纖維增強部件50中的增強纖維的含量可以提高。在本發明中，在增強纖維部件50的主體部分51中包含的增強纖維的體積含量優選為10至70%，更優選為20至65%，還更優選為30至60%。當在主體部分51中包含的增強纖維的體積含量在上述范圍內時，就可以模制具有高物理特性的纖維增強部件50。
[0034]可以通