制造合成树脂结构的方法与流程

本发明涉及形成与二维钢织物成一整体的合成树脂结构的方法。合成树脂结构具有正面和反面，其中在每个面放置钢织物以帮助形成与钢织物成一整体的面板状树脂结构。

背景技术：

在将塑料复合树脂形成为面板状树脂结构的方法中，公开了其中树脂和金属网整体固化的技术(在下文将日本公开专利申请no.06-293098称为第二种现有技术)。

公开了复合树脂形成技术，其中外表面与树脂整体地固化(在下文将日本专利no.3587169称为第三现有技术)。公开了使树脂与金属层和增强纤维层以及网状片材成一整体的方法(在下文将日本公开专利申请no.313-146988称为第四现有技术)。而且，公开了提供用碳纤维织物增强的树脂或如何插入三维钢织物的方式的方法(在下文将日本公开专利申请no.2005-329567和no.2003-011233依次称为第五现有技术和第六现有技术)。

在以上提出的方法中，在如何用树脂模塑金属网的技术中(第二现有技术)，金属网被热处理并渗透到发泡树脂中。该方法可用于制作钢筋混凝土框架。然而，尤其是在形成诸如用于汽车的外镶板(boardpanel)的复杂的薄型结构时，难以使用该方法。

在第三现有技术中，示出了如何使增强物与面板状产品(仪表面板)成一整体的方式。也就是其中树脂与外表面材料和增强物整体地固化的复合材料。复合材料与不含外表面材料的结构非常不同。

第四种现有技术准备用于处理vartm(真空-辅助-树脂-传递-模塑)，其中金属叶片与增强树脂整体地模塑，以便确保阻燃性能。该方法意在增强待用树脂固化的、设置在前面和后面两处的金属叶片。该方法并非旨在形成在用于汽车的外镶板上观察到的薄型复杂的复合面板结构。该方法具有复杂的步骤，以制备浸渍有树脂的若干层增强材料并用增强物硬化树脂。该方法缺点在于，即使考虑到复杂的结构也不会增加面板的物理强度。

在使用cfrp(碳纤维增强塑料)的方法中，通过用树脂固化来制造平纹编织或斜纹编织碳毡。此后，借助于粘合剂将若干张(例如八张)碳毡彼此层压。在适当地形成层压层之后，如在日本公开专利申请no.07-76890和第二现有技术中所观察到的，将层压物放置到模塑模具中以与树脂成一整体。

该方法补偿碳纤维极其薄且具有缺乏刚性的缺点的趋势。除了碳毡为昂贵的之外，在模塑工序期间该方法伴随着多个步骤：切割、形成和层压碳毡。这在实施模塑工序中带来了许多困难，包括放置在模塑模具中的碳毡必须用作插入物并且用树脂完全浸渍。

即使如在日本公开专利申请no.09-506676、no.11-514928和美国专利no.5137058中所观察到的方式来完成编织三维织物的方式，在将三维织物真正在工业领域投入实际使用之前也将花费长时间。

在如何将增强物模塑到树脂中的方式中，已经使用粉末状填料或金属插入物。金属插入物是指使用钢板作为硬度改善材料，以便增加机械强度。然而，钢板具有增加其重量的不可避免的缺点。

在与上述类似的其它方法中，尚未开发出形成诸如用于各种类型的车辆的外镶板的复杂的薄型结构的方式。

通常，面板的弯曲强度主要取决于外表面的抗拉强度。以镶板为例，如果增强物完全扩展到上表面和下表面，则显著增加镶板的弯曲强度是可能的。当增强物完全固化成与基质(树脂)成一整体时更加真实。

技术实现要素：

因此，本发明考虑到上述缺陷，本发明的主要目的为提供一种形成与二维钢织物成一整体的合成树脂结构的方法，该方法能够确保增强物之间的足够空间并且仅通过使用二维钢织物以最小量的增强物获得高强度。

在本发明中，硬度改善钢板不用作插入物或增强物，而是钢丝被编织用于形成织物或织物组织作为钢垫。将钢垫放置在相应的上表面位置和下表面位置上，并且然后将合成树脂灌注到模塑模具中，使得增强物固化成与树脂成一整体。模塑产品具有由树脂和增强物组成的复合结构制成的表面，而增强物之间的内部空间仅用树脂填充。这使得赋予复合结构高强度是可能的，其强度基本上等于钢箱管(steelboxpipe)的强度。

在本发明中，将二维织物放置在正面和反面两者上以形成立方增强物结构。立方体增强物结构在帮助树脂穿透到增强物之间的内部空间中同时用由增强物和树脂组成的复合结构覆盖两个表面方面具有优点。

对于与复合结构的弯曲强度有关的弯折现象，由于增强物为二维钢织物，并且两个表面都与复合结构整体地制成，所以复合结构通过适当选择内部基质展现出对弯折现象的强抵抗。

一般来讲，当如由钢板和塑料板的组合表示的层压强度相当不同的板时，发生不规则的强度区域，在该不规则的强度区域中，在板之间的边界处强度不同。即使借助于粘合剂充分层压该板，不规则的强度区域也容易受外力(冲击)的影响并且使层压物变弱。

与以上层压物相反，因为增强物与树脂成一整体，所以本发明能够减轻不规则强度区域的发生，以便耐受由于其中二维钢织物在上表面和下表面固化的复合结构的外力。

根据本发明，提供了形成与二维钢织物成一整体的合成树脂结构体的方法，经线和纬线由包括钢琴丝的钢制金属制成，使得经线和纬线被编织用于形成呈平面构造的二维钢织物。二维钢织物被切断预定量以制造织物片，并借助于包括压制工序的成形仪器将织物片形成为扁平结构。制备多个扁平结构，并且将扁平结构中的一个设置在上模处，并且将扁平结构中的其它扁平结构设置在金属模塑模具的下模处。扁平结构以在扁平结构中的相邻扁平结构之间相隔最小距离的平行关系互相并置。

然后，将合成树脂注射到金属模塑模具中，以便形成与扁平结构成一整体的合成树脂体，使得扁平结构被嵌入到合成树脂体中作为增强物。

利用上述结构，扁平结构由包括钢琴丝的高强度钢丝制成。这使得使扁平结构既坚韧又足够耐受以抵抗高压和高温是可能的。这意味着本方法涵盖了可用的所有类型的树脂形成方法，包括常规注射模塑和树脂模塑方法。在树脂注射过程中，树脂容易地穿透到由扁平结构之间的最小距离形成的小空间中。

这使得树脂紧紧地附接到具有高密度的扁平结构是可能的，从而形成三维结构体，其强度被连续地拼合因而提供坚韧和耐受的树脂结构体。

根据本发明的另外的方面，因为经线和纬线形成多个被扭绞以用作绞合线的金属丝，所以使扁平结构更有弹性和柔韧性是可能的。

根据本发明的另外的方面，合成树脂包括热塑性材料和热固性塑料两种，并且形成选自由abs树脂、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氨酯组成的组的可模塑树脂。当可模塑树脂由廉价的聚丙烯或abs树脂表示时，以节省成本的工序形成扁平结构是可能的。

根据本发明的另外的方面，金属模塑模具具有嵌入在上模中的第一磁体片，并且具有嵌入在下模中的第二磁体。在将扁平结构设置在金属模塑模具上时，扁平结构中的一个通过第一磁体片的磁引力附接到上模。其它扁平结构通过第二磁体片的磁引力附接到下模。

利用提供在金属模塑模具上的第一磁体片和第二磁体片，通过与由扁平结构感生的磁性的相互作用，在树脂形成工序期间在不使用粘合剂的情况下将扁平结构放置在适当位置是可能的。

根据本发明的另外的方面，金属模塑模具具有嵌入在上模中的第一电磁体，并且具有嵌入在下模中的第二电磁体。当将扁平结构设置在金属模塑模具上时，使第一电磁体和第二电磁体通电。扁平结构中的一个通过第一电磁体的磁引力附接到上模。其它扁平结构通过第二电磁体的磁引力附接到下模。当打开金属模塑模具时，将第一和第二电磁体断电，以便将扁平结构从金属模塑模具中释放。

在树脂形成工序期间第一电磁体和第二电磁体各自附接到上模和下模的情况下，通过磁引力将扁平结构放置在朝向上模和下模的位置并且在打开金属模塑模具时将扁平结构从金属模塑模具中释放是可能的。

根据本发明的另外的方面，合成树脂体在尺寸上厚度最大为50mm，其中最小距离测量为0.5mm至10mm。这些尺寸布置使得将合成树脂体应用到各种工业领域中的多种类型的产品是可能的。

根据本发明的另外的方面，二维钢织物具有包括正表面侧和反表面侧的外表面。二维钢织物部分地被压下以从正表面侧朝向反表面侧使凹形凹部成形，以便在由经线和纬线形成二维钢织物时使凹形凹部用作加强突出部。

通过凹形凹部用作加强突出部，以最小的成本显著地增强合成树脂体是可能的。

附图说明

在附图中示出了本发明的优选形式，其中：

图1为描述如何形成根据本发明第一实施例的二维钢织物的顺序的框图；

图2为二维钢织物的纵向横截面视图和平面图；

图3为通过切断预定量的二维钢织物生产的织物片的平面图；

图4至图6为按顺序描述以示出如何形成扁平结构的过程的金属冲压模具的纵向截面图；

图7至图9为按顺序描述以示出如何形成合成树脂体的过程的金属模塑模具纵向截面图；

图10至图12为构成经线和纬线的改进的金属丝元件的透视图；

图13至图15为按顺序描述以示出如何形成根据本发明第二实施例的合成树脂体的过程的金属模塑模具的纵向截面图。

图16为根据本发明第三实施例的金属冲压模具的分解透视图；

图17为其中提供有加强突出部(jet)的扁平结构的平面图；

图18为其中提供有加强突出部的扁平结构的侧面正视图；

图19为根据本发明第四实施例的其中扁平结构具有加强突出部的合成树脂体的平面图；

图20为沿图19的g-g线截取的扁平结构的纵向横截面图；

图21为各自布置在上部位置和下部位置的扁平结构的分解透视图；

图22为根据本发明第五实施例的其中扁平结构具有加强突出部的合成树脂体的纵向横截面图；

图23至图27为被描述成列举加强突出物的各种修改形式的平面图；以及

图28至图30为各自被描述成示出不同于平纹编织的改进的二维钢织物的平面图。

具体实施方式

在所描述的实施例的以下描述中，相同的附图标记用于相同类型的特征。

参考图1至图8，示出了形成与根据本发明第一实施例的二维钢织物成一整体的合成树脂结构的方法。如图1所示，该方法具有编织步骤(a)、切断步骤(b)、成形步骤(c)和树脂形成步骤(d)。

在编织步骤(a)中，制备经线1和纬线2，经线1和纬线2中的每一个都由包括钢琴丝的钢制金属制成，并且经线1和纬线2被编织或针织为钢垫以提供图2所示的呈平面构造的二维钢织物4。

经线1和纬线2构成二维钢织物4。这些经线1和纬线2由作为高强度钢丝的钢琴丝制成，以提供如下文详细所述的扁平结构6。

经线1和纬线2各自由作为高强度钢丝的钢琴丝制备，并且经线1和纬线2被编织或针织在一起作为平纹编织。在切断步骤(b)中，二维钢织物4被适当地切断预定量以具有预定长度(l)，因而使如图3所示的织物片成形。

在成形步骤(c)中，将切断的钢织物4(织物片)放置在用作如图4所示的成形仪器的金属冲压模具7上。金属冲压模具7具有上冲压模具7a和下冲压模具7b，驱动上冲压模具7a朝向下冲压模具7b移动，从而赋予切断的钢织物4预定的形状，以便提供如图5所示的扁平结构6。

在通过金属冲压模具7压制切断的钢织物4之后，抬升上冲压模具7a以远离下冲压模具7b移动，使得金属冲压模具7被打开以便如图6所示从金属冲压模具7中取出压制的钢织物4。

作为示例，在本发明的第一实施例中制备了两个扁平结构6。

应当注意，可使用液压仪(机)或弯曲机代替金属冲压模具7。

在这种情况下，金属冲压模具7具有被上冲压模具7a和下冲压模具7b围绕的压制腔7。压制腔7对应于树脂形成步骤(d)中构成金属模塑模具8的模塑腔8c。

在树脂形成步骤(d)中，通过说明的方式制备了两个扁平结构6。这些扁平结构6如图7所示各自被设置为金属模塑模具8的模塑腔8c内的插入装置。金属模塑模具8具有上模塑模具8a和下模塑模具8b。两个扁平结构6中的一个附接到上模具8a，并且两个扁平结构6中的另一个附接到下模塑模具8b。

上模塑模具8a具有围绕一个扁平结构6的环形突起9，并且下模塑模具8b具有对应于突起9并且围绕另一扁平结构6的环形凹槽10。第一磁体片9a(9b)在右侧和左侧中的每一侧处嵌入到突起9中，并且第二磁体片10a(10b)在凹槽10附近的右侧和左侧处嵌入到下模塑模具8b中。

扁平结构6被设置在模塑腔8内，并且以相邻扁平结构6之间相隔最小距离(h)作为最小空间的平行关系互相并置。当扁平结构6的数量超过2时，扁平结构6可以以扁平结构6中相邻扁平结构之间相隔最小距离(h)的平行关系互相并置。

此后，驱动金属模塑模具8以移动上模塑磨具8a和下模塑模具8b，从而如图8所示密封地闭合两个模塑模具8a、8b。

在使用注射模塑工序或树脂灌注工序闭合模塑模具8a、8b之后，供应合成树脂以用合成树脂填充模塑腔8c。

在被提供作为增强装置的模塑腔8c内为用作合成树脂产品12的合成树脂体11，合成树脂产品12与扁平结构6整体地成形，同时保持上部扁平结构6和下扁平结构6之间的最小距离(h)。

本文所采用的合成树脂包括热塑性材料和热固性塑料两者，并且形成选自由abs树脂(共聚的丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的缩写)、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氨酯组成的组的可模塑树脂(包括工程塑料)。当可模塑树脂由廉价的聚丙烯或abs树脂表示时，以节省成本的工序形成扁平结构6是可能的。

在闭合金属模塑模具8一段时间之后，如图9所示打开金属模塑模具8。从打开的模塑模具8中取出的是与扁平结构6整体地成形的合成树脂体11。

在合成树脂体11内，作为增强物的扁平结构6位于上部位置和下部位置处。合成树脂体11在尺寸上厚度(t)最大为最高至50mm，其中最小距离(h)测量为0.5mm至10mm(参见图9)。

利用迄今为止所述的结构，将经线1和纬线2编织或针织在一起以形成二维钢织物4。将二维钢织物4切断预定量并成形为两个扁平结构6。扁平结构6以平行关系布置在合成树脂体11内，并且通过注塑模塑工序或树脂灌注工序在空腔内适当地成形。

利用由包括钢琴丝的高强度钢丝制成的扁平结构6，不仅应用树脂灌注工序而且应用注射模塑工序是可能的，两个工序中的后者需要抵抗高压。合成树脂体11具有由扁平结构6增强的外表面，并且保证了扁平结构6之间足够的空间。这使得以最小量的增强物实现高强度结构是可能的。

利用各自提供在金属模塑模具8上的第一磁体片和第二磁体片(9a，9b，10a，10b)，在树脂形成工序期间在不使用粘合剂的情况下将扁平结构6牢固地放置就位是可能的。这是由于与由钢制金属制成的扁平结构6的磁相互作用。

在扁平结构6之间呈现为小空间(h)的情况下，扁平结构6在被灌注到金属模塑模具8内的合成树脂内单独移动是可能的。这使得防止扁平结构6在借助于设置收缩或聚合收缩而变硬时部分暴露在合成树脂体11之外是可能的。

图10至图12示出了经线1和纬线2展现出增加扁平结构6与合成树脂体11之间的接触面积以使与合成树脂体11成一整体的扁平结构6牢固地结合的修改形式。

如图10所示，经线1和纬线2具有十字形横截面。如在图11中所观察到的，经线1和纬线2中的每一个都被扭绞以构成绞合金属丝结构。如在图12所看到的，经线1和纬线2中的每一个都被螺旋卷绕以构成螺旋结构。

图13至图15示出了本发明的第二实施例，其中提供了第一电磁体(m1)和第二电磁体(m2)，而不是本发明的第一实施例的磁体片(9a，9b，10a，10b)。如图13所示，第一电磁体和第二电磁体(m1，m2)连接到其中提供了中央处理单元(cpu)的通信电路15。

在实施设置步骤和树脂形成步骤时，第一电磁体和第二电磁体(m1，m2)用作电磁线圈，以便在将扁平结构6放置在金属模塑模具8时，在经由中央处理单元(cpu)通电时将扁平结构6放置在适当的位置。第一电磁体和第二电磁体(m1，m2)适应于在打开金属模塑模具8时被断电。

也就是说，在实施设置步骤和树脂形成步骤时，两个步骤中的后者作为定位步骤工作，如图13和图14所示，在将扁平结构6放置在金属模塑模具8内时，通过电磁引力，扁平结构体6中的一个附接到上模塑模具8a，并且扁平结构6的另一个附接到下模塑模具8b。

在实施如图15所示的打开金属模塑模具8的工序时，第一电磁体和第二电磁体(m1，m2)经由中央处理单元(cpu)断电，从而设置扁平结构6不受电磁引力的影响。这使得从金属模塑模具8的模塑腔8c中容易地取出扁平结构6是可能的。

图16至图18示出了本发明的第三实施例，其中二维钢织物4具有外表面，该外表面具有正表面侧4b和反表面侧4a。二维钢织物4被部分地压下以从正表面侧4b朝向反表面侧4a使凹形凹部7a成形，从而使凹形凹部7a在用经线1和纬线2一起形成二维钢织物4时用作加强突出部j。

为了制造凹形凹部7a的目的，金属冲压模具7被改进成如图16所示。金属冲压模具7具有上冲压模具7a和下冲压模具7b。上冲压模具7a的下表面具有矩形框架7k和压力框架7d，矩形框架7k和压力框架7d各自同心地位于基本上同一水平面上。下冲压模具7b的上表面7s具有对应于矩形框架7k的矩形凹槽7e，并且具有对应于压力框架7d的压力凹槽7f。

在实施压制工序时，扁平结构6具有与由矩形框架7k围绕的内部区域相同的尺寸，并且放置在如图4所示的本发明的第一实施例中实现的上冲压模具7a与下冲压模具7b之间。然后，在上冲压模具7a朝向下冲压模具7b移动的工序期间，矩形框架7k被迫穿透到矩形凹槽7e中，并且同时，将压力框架7d压靠扁平结构6以使扁平结构6穿透到压力凹槽7f中。

在完成压制工序之后，抬升上冲压模具7a以从矩形凹部7e中退出矩形框架7k。该工序赋予了扁平结构6的上表面侧7b的装饰表面k，并且同时，如图17和图18所示，用扁平结构6的下表面侧7a添加了加强突出部j。

作为本发明的第四实施例，如图19至图21所示，制备了两个扁平结构6以便经受注射以模塑合成树脂体11。

利用提供在扁平结构6上的作为强化突起部j的凹形凹部，以最小的成本显著地增强合成树脂体11是可能的。

作为本发明的第五实施例，如图22所示，多个加强突出部j可以以交错的方式提供有扁平结构6。

扁平结构6中的一个具有上部加强突出部j，并且扁平结构6中的另一个具有对应于上部位置中相邻突出部j之间的内部空间的下部加强突出部j。

图23至图27列举了加强突出部j的各种修改形式。如图23所示，通过压下扁平结构6，加强突出部j具有十字形构造。图24和图25各自示出了由椭圆形结构和菱形结构表示的加强突出部j。

在图26中，一对加强突出部j以在水平和竖直方向上对称的关系沿水立方抛物线形成轮廓。图27描述了呈柱状构造中的多个加强突出部j。

在如以上列举的加强突出部j(图26)中，沿立方体抛物线形成轮廓的加强突出部j轴形成拱形结构。这种结构使得能够将水平力(hv)和垂直力(lv)两者转换成在加强突出部j的轴向上施加的压缩力。这使得有效地将外力分散在广泛面积的合成树脂体11上是可能的。

修改型式

应当理解，如分别在图28至图30中观察到的，二维钢织物4不仅可由平纹编织金属丝网制成，而且可由斜纹编织金属丝网、荷兰平纹编织金属丝网或绞合金属丝网制成。

或者，二维钢织物4可由荷兰编织金属网制成。经线1和纬线2的横截面可为圆形的、矩形的、椭圆形的、五边形的或六边形的，其构造将在给定情况下根据需要选择。在二维钢织物4中，经线1和纬线2可具有从几微米到同一毫米的直径。通过在直径、针织方式、编织方式和编织密度(粗糙度或细度)方面改变经线1和纬线2，适当地调整其最终产品的重量和强度(弯曲强度和抗拉强度)特性是可能的。当合成树脂体11的任何部分都需要高水平的增强时，可提供附加数量的扁平结构6。