專利名稱：制備用于汽車的用合成樹脂制的保險杠的方法
技術領域：
本發明涉及用于汽車的用合成樹脂制的保險杠的制備方法，具體說涉及用于汽車的用合成樹脂制的、并具有由包含芯層和遮蓋該芯層的外層組成的疊層結構和保險杠制備方法的改進，該方法包括第一步驟是通過模具的澆口將外層形成材料注于保險杠形成空腔，第二步驟是注入芯層成形材料，以使該芯形成材料流到存在于澆口和空腔中的外層形成材料中，并使外層和芯層形成材料在空腔中流動。
在現有技術中，這種保險杠包括由汽車中心部位作橫向延伸的保險杠主體部分，和一對保險杠側壁，保險杠側壁連接于保險杠主體的相反端，而且，整體上具有基本上均勻的厚度。
因此，在模具中的空腔包括用于形成保險杠主部分的主區域和用于形成一對保險杠側壁的一對側區域，并且具有取決于保險杠厚度的在其整體上的均勻距離。例如該澆口通至用于在主區域中形成保險杠主部分的上部分的一段。
在這種制備方法中，當外層形成材料流入空腔時，讓芯層形成材料流到外層成型材料中。然而，外層形成材料填充到空腔中后則停止了它的流動，因而使芯層形成材料流進外層形成型材料中是困難的。
如果如現有技術那樣把空腔的距離設置成基本上恒定，則會遇到下列問題在第一步驟被注入到空腔中的外層形成材料被填充到主要區域(在其中澆口敞開)所需的時間，與把這種外層形成材料填充到與澆口隔開的每個側區域所需要的時間之間，產生極大區別。由于這一點，制備在其整體上具有疊層結構的保險杠是困難的。
因此，本發明的目的是提供一種制備上述典型的方法，它能夠制備在其整體上具有疊層結構的由合成樹脂制的保險杠。
為了達到上述目的，根據本發明，提供了一種用于制造汽車的、由合成樹脂制的并具有疊層結構的保險杠的方法，而該疊層結構包括芯層和遮蓋該芯層的外層，該方法包括第一步驟為通過金屬模具的澆口，將外層形成材料注入到保險杠形成空腔中，該保險杠形成空腔包括由汽車體中心部位作橫向延伸的保險杠的主體部分，和用于形成保險杠一對側面的一對側區，該保險杠一對側面連續形成在保險杠主要部分的相反端，該主要區由用于形成保險杠主體上部的第一段和用于形成保險杠主體部分底部的第二段組成，金屬模具有如下關系式d3＞d1和d3＞d1，距離d，決定第一段的保險杠厚度，距離d2決定第二段的保險杠厚度，距離d3決定每個側區的保險杠厚度，該澆口通至第一段；第二步驟為注入芯層形成材料，以使芯層形成材料流到存在于澆口和空腔內的外層形成材料中，并使外層和芯層形成材料流至空腔中。
如果設定空腔的距離并將澆口按上述方式配置，則在第一步注入至空腔的外層形成材料由主體區域的第一段流入第二段，并且還會主動地流入較小流動阻力的對面端中。
因此，完全將外層形成材料填充于主體區域和端區域所需的時間彼此基本上相等，在每一端區域中該時間甚至被加快了。在外層形成材料填充完全之前，可以使芯層形成材料流動至流著的外層形成材料中，從而產生整體上具有疊層結構的保險杠。
由此，通過使用上述方式說明的模具可以制備出用于汽車的、合成樹脂制的并具有疊層結構和良好質量的保險杠。
由下列結合附圖而說明的優選實施例，本發明的上述及其它目的、特點及優越性會變得更加清楚。
圖1是保險杠透視圖；圖2是沿圖1中2-2線的剖面圖；圖3是沿圖1中3-3線的剖面圖；圖4是注塑設備的垂直剖面圖；圖5是表示模型中空腔側區域的垂直剖面圖；圖6是說明第一步驟的圖；圖7是說明第二步驟的圖；圖8是說明第三步驟的圖；圖9是說明本發明的實施例中注塑時間和注塑速度之間關系的圖。
本發明將以優選實施例參照附圖的方式進行說明。
參照圖1，具有疊層結構的合成樹脂制的保險杠1被安裝到汽車A的車體B的前部。該疊層結構包括的芯層2和遮蓋芯層2的外層，如圖2和圖3所示。
該保險杠包括從車體的中心部位a作橫向延伸的主保險杠部份4，和保險杠側部份42，后者連續形成至主保險杠主部份41的相反端。
按照圖1和圖2最好顯示的，該保險杠主部分4，包括上部分4a和下部分46。為了形成的理由，上部分4a的厚度t1大于下部分4b的厚度t2(t1＞t2)。同樣，為了形成的緣故，每個保險杠側部分42的厚度t3大于上部份4a的厚度t1(t3＞t1)。
另外，保險杠主部份41的鑲合系數用Z1表示，保險杠側部份42的鑲合系數用Z2表示，在二個鑲合系數Z1和Z2之間建立的關系式為Z1＞Z2。
如果該保險杠按照上述方式構成，即使如果主保險杠部份41包括具有較小厚度的下部份4b，也可以確保該保險杠主部份的剛度，因為它具有用于安裝到車體B的上部和下部的安裝部份51和52。另一方面，不具有安裝到車體B上的安裝部份的每個保險杠側部份42的剛度以厚度上加大的結果來確保。
該芯層2由主材料而形成，后者由回收的保險杠經磨碎而生成，該被回收的保險杠是用經乙烯-丙烯橡膠(EPR)改性的聚丙烯(PP)制成的，并在其表面涂敷有熱塑性樹脂。該外層3由主材料所形成，后者是用乙烯-丙烯橡膠改性的聚丙烯。
參照附圖4和5，用于制備保險杠1的注塑設備包括具有螺桿7的以注塑外層形成材料的第一注塑單元8，具有螺桿9的以注塑芯層形成材料的第二注塑單元10，把二個注塑單元8和10連在一起的注嘴11，連接到注嘴11的熱流道拼塊12，及可卸地安裝在熱流道拼塊12中的分瓣型金屬模13。
在注嘴11中的供料通道14通過熱流道15與在在金屬模具13中的流道161連通，由流道161延伸的膜澆口(澆口)162與形成保險杠的空腔17連通。在圖中，H1是帶狀加熱器，H2是筒式加熱器。
金屬模具13包括在熱流道拼塊12上的定模頭131，和多個向定模頭131移去和由定模頭131移開的模頭132至134。在金屬模具13中的空腔17包括用于形成主保險杠部份41的主區域171，和一對用于形成一對保險杠側部分42的區域172。
主區域172包括用于形成主保險杠41的上部分4a的第一段17a，和用于形成主保險杠部分41中的下部份4b的第二段17b。
如果決定保險杠厚度t1的第一段17a的距離用d1表示，決定保險杠厚度t2的第二段17b的距離用d2表示，則建立d1＞d2的關系式。如果決定側區域172的保險杠厚度t3的距離用d3表示，則在距離d3和第一段17d的距離d1之間建立了關系式d3＞d1。因此，d3＞d，及d3＞d2。
該膜澆口16a通至主區域171的第一段17a的末端。在這種情況下，如圖1所示，該流道161橫向延伸至主保險杠部份41的幾乎整個長度，該膜澆口162基本具有和流道161相同的長度。
空心外針18和實心的內針19被同心配置在注嘴11內，在外針18中，在針18的尖梢端的閥部份20處于供料通道14的對面，在針18的底端有一活塞21，并可滑動地被容納在料筒22中。活塞21和料筒22組成了供料通道的張開/閉合裝置23。在內針19中，在針19的尖梢端的閥部份24與閥孔25相對，后者在外針18的閥部份20中形成，在底端提供一活塞26，并可滑動地被容納在料筒27中，后者在外針18的底端形成。該活塞26和料筒27構成了閥孔的張開/閉合裝置28。
外針18具有與閥部份20連接的錐形外圓面，外部通道29在該錐形外圓表面和注嘴11的內圓表面之間形成。外部通道29適于在其末端與供料通道14連通，并適于在其另一末端通過在注嘴11中的通孔30而與注入單元8連通。外針18在其底端具有平直的外圓表面，因而通孔30能被外圓表面閉合。
內針19具有與其閥部份24連接的錐形外圓面，內部通道31在這個錐形外圓表面和外針19的內圓表面之間形成。內部通道31適于在其一末端與閥孔25相連通，并適于在其另一末端通過通孔32和33與第二注入單元10連通，而通孔32和33在外針18和注嘴11之間。內針19在其底端具有平直外圓表面，因而能利用外圓表面而閉合通孔32。
使用注塑設備6制備保險杠3的特殊實例將敘述如下參照附圖1至3，保險杠1部份的尺寸如下在車體B的底部，保險杠主部份41的橫向長度b＝1700mm；保險杠側部份42的縱向長度C＝550mm，上部份4a的高度e＝320mm；下部份4b的高度f＝320mm；每個保險杠側部份42的高度g＝300mm；上部份4a的厚度t1＝4mm；下部份4b的厚度t2＝3mm；每個保險杠側部份42的厚度t3＝5mm。在保險杠3中，保險杠主部份41的鑲合系數Z1＝289.0，每個保險杠側部份42的鑲合系數Z2＝90.4(因此Z1＞Z2)。
空腔17部份的尺寸根據保險杠1的形狀而確定。在此情況下，澆口162的橫向長度h＝1200mm，而縱向長度k＝2mm。A.制備芯層形成材料選擇用由乙烯-丙烯橡膠改性的聚丙烯模制的，在其表面有雙組分聚氨酯涂層的回收保險杠。回收的保險杠的組成如下聚丙烯 64％重量乙烯-丙烯橡膠28％重量滑石 7％重量涂層 1％重量將回收的保險杠放入粉碎機中并在其中進行粉碎。然后，將此已被粉碎的材料在造粒機中熔化和捏合。將所得的已熔化/捏合材料通過80至100目的濾篩，從而除去大的顆粒。之后，該已熔化/捏合材料通過具有內徑為1mm的毛細管通道而形成線狀材料，線狀材料被切成1至數mm的長度，以提供粒狀的芯層形成材料。B制備外層形成材料一種混合物，包括聚丙烯 63％重量乙烯-丙烯橡膠30％重量滑石 7％重量為了提供與回收的保險杠(不過，涂料除外)相同的組成，將它放入造粒機中，并接著按照與上述A相同的方法制備粒狀的外層形成材料。C制備保險杠(i)在圖4中，將外層形成材料放入第一注入單元8中并保持210℃熔化狀態，將芯層形成材料放入到第二注入單元10中，并保持在200℃的熔化狀態，定模頭131和可移動模頭132至134的預熱溫度分別是40℃和50℃。
(ii)在第一步驟，在外通道29處于連通狀態和內通道31處在不連通狀態的條件下，操作第一注入單元8，通過供料通道14、熱流道15、流道161和膜澆口162，而將外部形成材料M1注入在金屬模具13中的保險杠形成空腔17之中，如圖6所示。
(iii)在第二步驟，如圖7所示的，在操作第一注入單元8的條件下，與供料通道14相鄰的外部通道29的部份用閥部份20進行節流。在內部通道31處于連通狀態的條件下，操作第二注入單元10，注入芯層形成材料M2，從而使芯層成型材料M2流到在供料通道14、熱流道15、流道161、膜澆口162和空腔17中的外層形成材料M1中，而且使外層和芯層形成材料M1和M2流動到空腔17中。然后，停止該第二注入單元10的操作。
(iv)在第三步驟，如圖8所示的，在外部通道29處于接通狀態和內部通道31處于不接通狀態的條件下，存在于供料通道14、熱流道15、流道161及膜澆口162的雙層結構的外層和芯層形成材料M1和M2，在第一注入單元8進行操作的條件下，從外層形成材料M1一側，被壓入到空腔17中，從而形成芯層4和外層5。然后，停止第一注塑單元8的操作。
(v)將金屬模具13移動離開熱流道拼塊12，然后打開制備模具以得到保險杠1。
在上述制備方法之后，在熱流道15中的外層形成型材料M1仍保持熔化狀態，從而使保險杠3的模塑可以連續進行。
表1示出了在保險杠1的制備中與第一步驟、第二步驟和第三步驟有關的外形形成材料M1和芯層形成材料M2的注塑時間和注塑速度。
圖9是基于表1并表示注塑時間和注塑速度之間的關系，在此情況下，在第一步驟中的外層形成材料M1的注塑速度在兩個階段受到控制；在第二步驟中用于芯層形成材料M2在一個階段受到控制，而用于形成外層形成材料M1在三個階段受到控制；及在第三步驟中用于形成外層的材料M1在一個階段受到控制。
在金屬模具13中，如果在空腔17中的距離d1、d2和d3及膜澆口162按上述方式配置，則在第一步驟中注入到空腔17中的外層形成材料M1在早的階段到達主區域171的第一段17a，由于第一段17a的距離d1相當寬，并靠近膜澆口162，但是，由于在第二段17b中的外層形成材料M1的注入距離d2被相應地阻滯。這就促進了外層形成材料M1流進流動阻力小的二個側區域172。
另一方面，在每個側區域172中，由于側區域172的距離d3相當寬，因此外層形成材料M1以加速流動方式流到并進入側區域172中的流動被加快了，而由于膜澆口162的末端定位在靠近側區域172的附近，因此外層形成材料注入到側區域172的每一個則被加速了。
由此，用于將外層形成材料完全注入到主區域171所需的時間與填入側區域172的時間基本上彼此完全相同，此外，在側區域172中的時間被加速了。因此，在完成外層形成材料的注入之前，可以使芯層形成材料充分地流到在主區域171和側區域172中的正在流動的外層形成材料M1中。
如果在第二步驟中芯層形成材料M2的注塑速度Ve高于在第一步驟中外層形成材料M1的注塑速度Va和Vb，如圖9所示，則在流動方向的外層形成材料M1前部到達靠近第二段17b的末端時，能允許在流動方向的芯層形成材料的前部在同一時刻可以存在于在流動方向中的外層形成材料M1的前部，如圖7所示。在此情況下，如果外層形成材料M1的注塑速度Vb，Vc和Vd設置成低于第一步驟中的最高注塑速度Va，則即使芯層形成材料的注塑速度Ve不高，材料M1和M2的注塑速度之間的差別也能增大。
如果在第三步驟中的外層形成材料M1的注塑速度Vd被設置為等于或低于在第二步驟中的外層形成材料M1的最終注塑速度Vc，即被設置為在制備保險杠1中的速度Vd，則外層形成材料M1不流進在第三步驟中的芯層形成材料M2之中，因而，保險杠1的膜澆口連通部分可以只是由外層形成材料M1來形成。
在上述方式中，可以生產在其整體上具有疊層結構的保險杠，在此保險杠1中，用回收的保險杠所制備的芯層形成材料M2的注入速度是高的，這對于降低保險杠1的生產成本和節省資源是有效的。
作為比較，試圖制備多個部分的厚度定為4mm的保險杠1，結果清楚地表明，芯層形成材料M2不流動到保險杠主部份41的低部份46，而只流入保險杠側部份42的末端。
表2表示外層形成材料M1的前部份在流動方向流到空腔17的部份的末端壁所需時間表2
如從表2所能看到的，在本發明實施中，外層形成材料M1流到第二段的每一側區域末端壁和到達每一側區域所需的時間周期彼此是接近的，但在比較實施例中所需的時間則彼此有很大的差別。
除了上述說明的以外，可以用于制備保險杠1的外層形成材料M1包括如下實例[組合物實例1]聚丙烯 63％重量乙烯-丙烯橡膠30％重量滑石 7％重量耐候穩定劑 1phr紫外光吸收劑 1phr炭黑(顏料) 1phr增強涂敷性改性劑 3phr[組合物實例2]
聚丙烯 60％重量乙烯-丙烯橡膠30％重量滑石 10％重量耐候穩定劑 1phr紫外光吸收劑 1phr炭黑(顏料) 3phr增強涂敷性改性劑 3phr除了上述的那些以外，可以用于制備保險杠1的芯層形成材料M2包括如下實例(1)由93％重量的聚丙烯和7％重量的滑石混合而組成的形成材料。在此情況下，聚丙烯含有在聚丙烯的聚合反應步驟中同時合成30％重量乙烯-丙烯基橡膠。滑石是在合成聚丙烯的最終步驟中加入到聚丙烯中去的。該形成材料比分別制備和摻混的含聚丙烯和乙烯-丙烯橡膠的形成材料更加廉價。
(2)含有如下組分的形成材料聚丙烯 60％重量乙烯-丙烯橡膠30％重量滑石 10％重量
權利要求
1.一種制備用于汽車的、由合成樹脂制的并具有由芯層和覆蓋該芯層的外層的疊層結構的保險杠的方法，該方法包括第一步驟，通過在金屬模中的澆口，將外層形成材料注入到保險杠形成空腔中，該保險杠形成空腔包括主區域和一對側區域，該主區域用于形成從車體的中心部份作橫向延伸的保險杠主部份，而該一對側區域用于形成一對保險杠側面，后者連續形成在該保險杠主區域的相反端，該主區域由用于形成該保險杠主部份的上部份的第一段和用于形成該保險杠主部份的下部份的第二段組成，該金屬模具有建立在距離d1、距離d2、距離d3之間的關系式，d3＞d1和d3＞d2，距離d1決定該第一段的保險杠厚度，距離d2決定該第二段的保險杠厚度，距離d3決定每個側區域的厚度，并且該澆口通到第一段；以及第二步驟，注入芯層形成材料，使芯層形成材料流進存在于該澆口和該空腔中的外層形成材料中，并使該外層形成材料和芯層形成型材料流到該空腔中。
2.按照權利要求1所述的制備用于汽車的由合成樹脂制的保險杠的方法，其中，該關系式d1＞d2是建立在該第一段的距離d1和第二段的距離d2之間的。
3.按照權利要求1所述的制備用于汽車的由合成樹脂制的保險杠的方法，共中，關系式Z1＞Z2是建立在該保險杠主部份的鑲合系數Z1和該保險杠每一側面的鑲合系數Z2之間。
全文摘要
將外層形成材料注入到模具中的空腔內，然后，注入芯層形成材料，由此，使得芯層形成材料流到存在于空腔中的外層形成材料中，并使得二種材料流進空腔內。空腔具有用于形成保險杠主部分的主區域，和用于形成保險杠側部分的側區域。關系式d
文檔編號B29L31/30GK1157208SQ9612330
公開日1997年8月20日 申請日期1996年11月8日 優先權日1995年11月9日
發明者竹內淳, 幕田實, 大金仁 申請人:本田技研工業株式會社