专利名称：制备用于汽车的用合成树脂制的保险杠的方法
技术领域：
本发明涉及用于汽车的用合成树脂制的保险杠的制备方法，具体说涉及用于汽车的用合成树脂制的、并具有由包含芯层和遮盖该芯层的外层组成的叠层结构和保险杠制备方法的改进，该方法包括第一步骤是通过模具的浇口将外层形成材料注于保险杠形成空腔，第二步骤是注入芯层成形材料，以使该芯形成材料流到存在于浇口和空腔中的外层形成材料中，并使外层和芯层形成材料在空腔中流动。
在现有技术中，这种保险杠包括由汽车中心部位作横向延伸的保险杠主体部分，和一对保险杠侧壁，保险杠侧壁连接于保险杠主体的相反端，而且，整体上具有基本上均匀的厚度。
因此，在模具中的空腔包括用于形成保险杠主部分的主区域和用于形成一对保险杠侧壁的一对侧区域，并且具有取决于保险杠厚度的在其整体上的均匀距离。例如该浇口通至用于在主区域中形成保险杠主部分的上部分的一段。
在这种制备方法中，当外层形成材料流入空腔时，让芯层形成材料流到外层成型材料中。然而，外层形成材料填充到空腔中后则停止了它的流动，因而使芯层形成材料流进外层形成型材料中是困难的。
如果如现有技术那样把空腔的距离设置成基本上恒定，则会遇到下列问题在第一步骤被注入到空腔中的外层形成材料被填充到主要区域(在其中浇口敞开)所需的时间，与把这种外层形成材料填充到与浇口隔开的每个侧区域所需要的时间之间，产生极大区别。由于这一点，制备在其整体上具有叠层结构的保险杠是困难的。
因此，本发明的目的是提供一种制备上述典型的方法，它能够制备在其整体上具有叠层结构的由合成树脂制的保险杠。
为了达到上述目的，根据本发明，提供了一种用于制造汽车的、由合成树脂制的并具有叠层结构的保险杠的方法，而该叠层结构包括芯层和遮盖该芯层的外层，该方法包括第一步骤为通过金属模具的浇口，将外层形成材料注入到保险杠形成空腔中，该保险杠形成空腔包括由汽车体中心部位作横向延伸的保险杠的主体部分，和用于形成保险杠一对侧面的一对侧区，该保险杠一对侧面连续形成在保险杠主要部分的相反端，该主要区由用于形成保险杠主体上部的第一段和用于形成保险杠主体部分底部的第二段组成，金属模具有如下关系式d3＞d1和d3＞d1，距离d，决定第一段的保险杠厚度，距离d2决定第二段的保险杠厚度，距离d3决定每个侧区的保险杠厚度，该浇口通至第一段；第二步骤为注入芯层形成材料，以使芯层形成材料流到存在于浇口和空腔内的外层形成材料中，并使外层和芯层形成材料流至空腔中。
如果设定空腔的距离并将浇口按上述方式配置，则在第一步注入至空腔的外层形成材料由主体区域的第一段流入第二段，并且还会主动地流入较小流动阻力的对面端中。
因此，完全将外层形成材料填充于主体区域和端区域所需的时间彼此基本上相等，在每一端区域中该时间甚至被加快了。在外层形成材料填充完全之前，可以使芯层形成材料流动至流着的外层形成材料中，从而产生整体上具有叠层结构的保险杠。
由此，通过使用上述方式说明的模具可以制备出用于汽车的、合成树脂制的并具有叠层结构和良好质量的保险杠。
由下列结合附图而说明的优选实施例，本发明的上述及其它目的、特点及优越性会变得更加清楚。
图1是保险杠透视图；图2是沿图1中2-2线的剖面图；图3是沿图1中3-3线的剖面图；图4是注塑设备的垂直剖面图；图5是表示模型中空腔侧区域的垂直剖面图；图6是说明第一步骤的图；图7是说明第二步骤的图；图8是说明第三步骤的图；图9是说明本发明的实施例中注塑时间和注塑速度之间关系的图。
本发明将以优选实施例参照附图的方式进行说明。
参照图1，具有叠层结构的合成树脂制的保险杠1被安装到汽车A的车体B的前部。该叠层结构包括的芯层2和遮盖芯层2的外层，如图2和图3所示。
该保险杠包括从车体的中心部位a作横向延伸的主保险杠部份4，和保险杠侧部份42，后者连续形成至主保险杠主部份41的相反端。
按照图1和图2最好显示的，该保险杠主部分4，包括上部分4a和下部分46。为了形成的理由，上部分4a的厚度t1大于下部分4b的厚度t2(t1＞t2)。同样，为了形成的缘故，每个保险杠侧部分42的厚度t3大于上部份4a的厚度t1(t3＞t1)。
另外，保险杠主部份41的镶合系数用Z1表示，保险杠侧部份42的镶合系数用Z2表示，在二个镶合系数Z1和Z2之间建立的关系式为Z1＞Z2。
如果该保险杠按照上述方式构成，即使如果主保险杠部份41包括具有较小厚度的下部份4b，也可以确保该保险杠主部份的刚度，因为它具有用于安装到车体B的上部和下部的安装部份51和52。另一方面，不具有安装到车体B上的安装部份的每个保险杠侧部份42的刚度以厚度上加大的结果来确保。
该芯层2由主材料而形成，后者由回收的保险杠经磨碎而生成，该被回收的保险杠是用经乙烯-丙烯橡胶(EPR)改性的聚丙烯(PP)制成的，并在其表面涂敷有热塑性树脂。该外层3由主材料所形成，后者是用乙烯-丙烯橡胶改性的聚丙烯。
参照附图4和5，用于制备保险杠1的注塑设备包括具有螺杆7的以注塑外层形成材料的第一注塑单元8，具有螺杆9的以注塑芯层形成材料的第二注塑单元10，把二个注塑单元8和10连在一起的注嘴11，连接到注嘴11的热流道拼块12，及可卸地安装在热流道拼块12中的分瓣型金属模13。
在注嘴11中的供料通道14通过热流道15与在在金属模具13中的流道161连通，由流道161延伸的膜浇口(浇口)162与形成保险杠的空腔17连通。在图中，H1是带状加热器，H2是筒式加热器。
金属模具13包括在热流道拼块12上的定模头131，和多个向定模头131移去和由定模头131移开的模头132至134。在金属模具13中的空腔17包括用于形成主保险杠部份41的主区域171，和一对用于形成一对保险杠侧部分42的区域172。
主区域172包括用于形成主保险杠41的上部分4a的第一段17a，和用于形成主保险杠部分41中的下部份4b的第二段17b。
如果决定保险杠厚度t1的第一段17a的距离用d1表示，决定保险杠厚度t2的第二段17b的距离用d2表示，则建立d1＞d2的关系式。如果决定侧区域172的保险杠厚度t3的距离用d3表示，则在距离d3和第一段17d的距离d1之间建立了关系式d3＞d1。因此，d3＞d，及d3＞d2。
该膜浇口16a通至主区域171的第一段17a的末端。在这种情况下，如图1所示，该流道161横向延伸至主保险杠部份41的几乎整个长度，该膜浇口162基本具有和流道161相同的长度。
空心外针18和实心的内针19被同心配置在注嘴11内，在外针18中，在针18的尖梢端的阀部份20处于供料通道14的对面，在针18的底端有一活塞21，并可滑动地被容纳在料筒22中。活塞21和料筒22组成了供料通道的张开/闭合装置23。在内针19中，在针19的尖梢端的阀部份24与阀孔25相对，后者在外针18的阀部份20中形成，在底端提供一活塞26，并可滑动地被容纳在料筒27中，后者在外针18的底端形成。该活塞26和料筒27构成了阀孔的张开/闭合装置28。
外针18具有与阀部份20连接的锥形外圆面，外部通道29在该锥形外圆表面和注嘴11的内圆表面之间形成。外部通道29适于在其末端与供料通道14连通，并适于在其另一末端通过在注嘴11中的通孔30而与注入单元8连通。外针18在其底端具有平直的外圆表面，因而通孔30能被外圆表面闭合。
内针19具有与其阀部份24连接的锥形外圆面，内部通道31在这个锥形外圆表面和外针19的内圆表面之间形成。内部通道31适于在其一末端与阀孔25相连通，并适于在其另一末端通过通孔32和33与第二注入单元10连通，而通孔32和33在外针18和注嘴11之间。内针19在其底端具有平直外圆表面，因而能利用外圆表面而闭合通孔32。
使用注塑设备6制备保险杠3的特殊实例将叙述如下参照附图1至3，保险杠1部份的尺寸如下在车体B的底部，保险杠主部份41的横向长度b＝1700mm；保险杠侧部份42的纵向长度C＝550mm，上部份4a的高度e＝320mm；下部份4b的高度f＝320mm；每个保险杠侧部份42的高度g＝300mm；上部份4a的厚度t1＝4mm；下部份4b的厚度t2＝3mm；每个保险杠侧部份42的厚度t3＝5mm。在保险杠3中，保险杠主部份41的镶合系数Z1＝289.0，每个保险杠侧部份42的镶合系数Z2＝90.4(因此Z1＞Z2)。
空腔17部份的尺寸根据保险杠1的形状而确定。在此情况下，浇口162的横向长度h＝1200mm，而纵向长度k＝2mm。A.制备芯层形成材料选择用由乙烯-丙烯橡胶改性的聚丙烯模制的，在其表面有双组分聚氨酯涂层的回收保险杠。回收的保险杠的组成如下聚丙烯 64％重量乙烯-丙烯橡胶28％重量滑石 7％重量涂层 1％重量将回收的保险杠放入粉碎机中并在其中进行粉碎。然后，将此已被粉碎的材料在造粒机中熔化和捏合。将所得的已熔化/捏合材料通过80至100目的滤筛，从而除去大的颗粒。之后，该已熔化/捏合材料通过具有内径为1mm的毛细管通道而形成线状材料，线状材料被切成1至数mm的长度，以提供粒状的芯层形成材料。B制备外层形成材料一种混合物，包括聚丙烯 63％重量乙烯-丙烯橡胶30％重量滑石 7％重量为了提供与回收的保险杠(不过，涂料除外)相同的组成，将它放入造粒机中，并接着按照与上述A相同的方法制备粒状的外层形成材料。C制备保险杠(i)在图4中，将外层形成材料放入第一注入单元8中并保持210℃熔化状态，将芯层形成材料放入到第二注入单元10中，并保持在200℃的熔化状态，定模头131和可移动模头132至134的预热温度分别是40℃和50℃。
(ii)在第一步骤，在外通道29处于连通状态和内通道31处在不连通状态的条件下，操作第一注入单元8，通过供料通道14、热流道15、流道161和膜浇口162，而将外部形成材料M1注入在金属模具13中的保险杠形成空腔17之中，如图6所示。
(iii)在第二步骤，如图7所示的，在操作第一注入单元8的条件下，与供料通道14相邻的外部通道29的部份用阀部份20进行节流。在内部通道31处于连通状态的条件下，操作第二注入单元10，注入芯层形成材料M2，从而使芯层成型材料M2流到在供料通道14、热流道15、流道161、膜浇口162和空腔17中的外层形成材料M1中，而且使外层和芯层形成材料M1和M2流动到空腔17中。然后，停止该第二注入单元10的操作。
(iv)在第三步骤，如图8所示的，在外部通道29处于接通状态和内部通道31处于不接通状态的条件下，存在于供料通道14、热流道15、流道161及膜浇口162的双层结构的外层和芯层形成材料M1和M2，在第一注入单元8进行操作的条件下，从外层形成材料M1一侧，被压入到空腔17中，从而形成芯层4和外层5。然后，停止第一注塑单元8的操作。
(v)将金属模具13移动离开热流道拼块12，然后打开制备模具以得到保险杠1。
在上述制备方法之后，在热流道15中的外层形成型材料M1仍保持熔化状态，从而使保险杠3的模塑可以连续进行。
表1示出了在保险杠1的制备中与第一步骤、第二步骤和第三步骤有关的外形形成材料M1和芯层形成材料M2的注塑时间和注塑速度。
图9是基于表1并表示注塑时间和注塑速度之间的关系，在此情况下，在第一步骤中的外层形成材料M1的注塑速度在两个阶段受到控制；在第二步骤中用于芯层形成材料M2在一个阶段受到控制，而用于形成外层形成材料M1在三个阶段受到控制；及在第三步骤中用于形成外层的材料M1在一个阶段受到控制。
在金属模具13中，如果在空腔17中的距离d1、d2和d3及膜浇口162按上述方式配置，则在第一步骤中注入到空腔17中的外层形成材料M1在早的阶段到达主区域171的第一段17a，由于第一段17a的距离d1相当宽，并靠近膜浇口162，但是，由于在第二段17b中的外层形成材料M1的注入距离d2被相应地阻滞。这就促进了外层形成材料M1流进流动阻力小的二个侧区域172。
另一方面，在每个侧区域172中，由于侧区域172的距离d3相当宽，因此外层形成材料M1以加速流动方式流到并进入侧区域172中的流动被加快了，而由于膜浇口162的末端定位在靠近侧区域172的附近，因此外层形成材料注入到侧区域172的每一个则被加速了。
由此，用于将外层形成材料完全注入到主区域171所需的时间与填入侧区域172的时间基本上彼此完全相同，此外，在侧区域172中的时间被加速了。因此，在完成外层形成材料的注入之前，可以使芯层形成材料充分地流到在主区域171和侧区域172中的正在流动的外层形成材料M1中。
如果在第二步骤中芯层形成材料M2的注塑速度Ve高于在第一步骤中外层形成材料M1的注塑速度Va和Vb，如图9所示，则在流动方向的外层形成材料M1前部到达靠近第二段17b的末端时，能允许在流动方向的芯层形成材料的前部在同一时刻可以存在于在流动方向中的外层形成材料M1的前部，如图7所示。在此情况下，如果外层形成材料M1的注塑速度Vb，Vc和Vd设置成低于第一步骤中的最高注塑速度Va，则即使芯层形成材料的注塑速度Ve不高，材料M1和M2的注塑速度之间的差别也能增大。
如果在第三步骤中的外层形成材料M1的注塑速度Vd被设置为等于或低于在第二步骤中的外层形成材料M1的最终注塑速度Vc，即被设置为在制备保险杠1中的速度Vd，则外层形成材料M1不流进在第三步骤中的芯层形成材料M2之中，因而，保险杠1的膜浇口连通部分可以只是由外层形成材料M1来形成。
在上述方式中，可以生产在其整体上具有叠层结构的保险杠，在此保险杠1中，用回收的保险杠所制备的芯层形成材料M2的注入速度是高的，这对于降低保险杠1的生产成本和节省资源是有效的。
作为比较，试图制备多个部分的厚度定为4mm的保险杠1，结果清楚地表明，芯层形成材料M2不流动到保险杠主部份41的低部份46，而只流入保险杠侧部份42的末端。
表2表示外层形成材料M1的前部份在流动方向流到空腔17的部份的末端壁所需时间表2
如从表2所能看到的，在本发明实施中，外层形成材料M1流到第二段的每一侧区域末端壁和到达每一侧区域所需的时间周期彼此是接近的，但在比较实施例中所需的时间则彼此有很大的差别。
除了上述说明的以外，可以用于制备保险杠1的外层形成材料M1包括如下实例[组合物实例1]聚丙烯 63％重量乙烯-丙烯橡胶30％重量滑石 7％重量耐候稳定剂 1phr紫外光吸收剂 1phr炭黑(颜料) 1phr增强涂敷性改性剂 3phr[组合物实例2]
聚丙烯 60％重量乙烯-丙烯橡胶30％重量滑石 10％重量耐候稳定剂 1phr紫外光吸收剂 1phr炭黑(颜料) 3phr增强涂敷性改性剂 3phr除了上述的那些以外，可以用于制备保险杠1的芯层形成材料M2包括如下实例(1)由93％重量的聚丙烯和7％重量的滑石混合而组成的形成材料。在此情况下，聚丙烯含有在聚丙烯的聚合反应步骤中同时合成30％重量乙烯-丙烯基橡胶。滑石是在合成聚丙烯的最终步骤中加入到聚丙烯中去的。该形成材料比分别制备和掺混的含聚丙烯和乙烯-丙烯橡胶的形成材料更加廉价。
(2)含有如下组分的形成材料聚丙烯 60％重量乙烯-丙烯橡胶30％重量滑石 10％重量
权利要求
1.一种制备用于汽车的、由合成树脂制的并具有由芯层和覆盖该芯层的外层的叠层结构的保险杠的方法，该方法包括第一步骤，通过在金属模中的浇口，将外层形成材料注入到保险杠形成空腔中，该保险杠形成空腔包括主区域和一对侧区域，该主区域用于形成从车体的中心部份作横向延伸的保险杠主部份，而该一对侧区域用于形成一对保险杠侧面，后者连续形成在该保险杠主区域的相反端，该主区域由用于形成该保险杠主部份的上部份的第一段和用于形成该保险杠主部份的下部份的第二段组成，该金属模具有建立在距离d1、距离d2、距离d3之间的关系式，d3＞d1和d3＞d2，距离d1决定该第一段的保险杠厚度，距离d2决定该第二段的保险杠厚度，距离d3决定每个侧区域的厚度，并且该浇口通到第一段；以及第二步骤，注入芯层形成材料，使芯层形成材料流进存在于该浇口和该空腔中的外层形成材料中，并使该外层形成材料和芯层形成型材料流到该空腔中。
2.按照权利要求1所述的制备用于汽车的由合成树脂制的保险杠的方法，其中，该关系式d1＞d2是建立在该第一段的距离d1和第二段的距离d2之间的。
3.按照权利要求1所述的制备用于汽车的由合成树脂制的保险杠的方法，共中，关系式Z1＞Z2是建立在该保险杠主部份的镶合系数Z1和该保险杠每一侧面的镶合系数Z2之间。
全文摘要
将外层形成材料注入到模具中的空腔内，然后，注入芯层形成材料，由此，使得芯层形成材料流到存在于空腔中的外层形成材料中，并使得二种材料流进空腔内。空腔具有用于形成保险杠主部分的主区域，和用于形成保险杠侧部分的侧区域。关系式d
文档编号B29L31/30GK1157208SQ9612330
公开日1997年8月20日 申请日期1996年11月8日 优先权日1995年11月9日
发明者竹内淳, 幕田实, 大金仁 申请人:本田技研工业株式会社