树脂复合结构以及用于制造树脂复合结构的方法技术

本发明专利技术涉及树脂复合结构以及用于制造树脂复合结构的方法。在第一树脂复合构件（12）的一端上以及第二树脂复合构件（14）的一端上形成连结部以将端部结合在一起。例如，连结部可以是包含凹部（24）和凸部（26）的波状部（28a，28b）。在这种情况下，波状部最初被加热和软化。然后，在成型单元中，相应的面对的凸部（26，26）对彼此重叠，并且利用相应的面对的凹部（24，24）对形成非重叠空间（60）。重叠的凸部（26，26）被挤压和压碎，使得其中所含的基础热塑性树脂和纤维朝着非重叠空间（60）流动。此后，热塑性树脂被冷却和硬化，由此第一树脂复合构件和第二树脂复合构件被一体地结合以获得树脂复合结构（10）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过一体地结合包含不连续纤维的纤维增强的热塑性树脂复合构件来获得的树脂复合结构。本专利技术还涉及一种制造这样的树脂复合结构的方法。
技术介绍
纤维增强的热塑性树脂复合物(在下文简称为树脂复合物)是包含用热塑性树脂浸溃的纤维(诸如玻璃纤维或碳纤维)的材料。近年来，这样的树脂复合物已经作为用于车体的部件(诸如地板或硬壳式结构部件)的材料被研究。 通常，车体部件具有大尺寸。因此，为了在一次成型过程中制造整个部件，而需要大型成型设备来在成型过程期间施加大负荷。这样的大型成型设备是昂贵的并且在成型过程期间消耗大量电力。因此，该类型的成型设备对于大规模制造在其高设备成本和高运行成本方面是不利的。 通过连接已单独制备的多个构件能获得大部件。然而，在这样的单独构件利用螺母和螺栓或铆钉(即，所谓的金属紧固件)以机械的方式连接的情况下，需要钻孔操作和紧固操作，从而导致高操作成本。此外，部件的重量也由于金属紧固件而增加。另外，在这种情况下，在增强纤维和金属紧固件之间的接触部处发生电解腐蚀。此外，可能必须响应于材料的不同的热膨胀系数而采取对策。 这些构件可以通过其他已知的过程(诸如热焊接、振动焊接、超声波焊接或激光焊接)来连接。然而，这样的过程不会产生足够的焊接强度。 在日本特开专利公报N0.11-090986中提出的方法中，这些构件首先被加热并且被熔融，使得增强纤维部分地暴露在连接的表面上，并且此后，熔融的构件被挤压成型和焊接。日本特开专利公报N0.11-090986描述了通过该焊接方法获得的连接具有优秀的外观并且显示出高焊接强度。
技术实现思路
如从日本特开专利公报N0.11-090986的图1、图4和图5清楚的，必须在根据上述焊接方法连接的每个构件上形成台阶结构。因此，所形成的部件不能具有平坦形状。即使不需要部件具有平坦形状，但构件之间的连接也不可避免地具有大厚度并且因此重量增加。 此外，通过上述焊接方法获得的连接部的焊接强度不足够。 本专利技术的一般目的在于提供一种重量轻并且具有足够的结合强度和足够的刚度的树脂复合结构。 本专利技术的主要目的在于提供一种能在必要时具有平坦连接部的大的一体式树脂复合结构。 本专利技术的另一目的在于提供一种用于制造树脂复合结构的方法。 根据本专利技术的一方面，提供一种树脂复合结构，该树脂复合结构包括第一树脂复合构件和第二树脂复合构件，所述第一树脂复合构件和是第二树脂复合构件都包含不连续纤维。所述第一树脂复合构件和所述第二树脂复合构件彼此结合成一体，并且所述不连续纤维在形成于所述第一树脂复合构件和所述第二树脂复合构件之间的连接部中随机地取向。 由于深入的研究，本专利技术人已发现，在常规的树脂复合结构中，不连续纤维在树脂复合构件之间的连接部中随机地缠结。因此，只由树脂焊接获得的连接力作用于连接部上。 相反，在本专利技术的树脂复合结构中，不连续纤维在形成于第一树脂复合构件和第二树脂复合构件之间的连接部中随机地取向和缠结。因此，复合构件中的基础热塑性树脂被焊接和结合，并且不连续纤维被缠结，由此所形成的连接部显示出优秀的强度和刚度。 包含不连续纤维的附加的第三树脂复合构件可以一体地结合至第二树脂复合构件。将理解的是，不连续纤维在第二树脂复合构件和第三树脂复合构件之间的连接部中也随机地取向和缠结。因此，第二树脂复合构件和第三树脂复合构件之间的连接部也显示出优秀的强度和刚度。 连接部可以具有平坦的表面形状。将在下文描述使得能够形成平坦的表面连接部并且使得不连续纤维能够在连接部中随机地缠结的原因。 根据本专利技术的另一方面，提供一种用于通过结合两者都包含不连续纤维的第一树脂复合构件和第二树脂复合构件来制造树脂复合结构的方法。 所述方法包括: 重叠步骤，在该重叠步骤中，在所述第一树脂复合构件的端部和所述第二树脂复合构件的端部之间形成连结部和非重叠空间，所述非重叠空间是除了所述连结部以外的部分，所述第一树脂复合构件和所述第二树脂复合构件的这些端部借助所述连结部连结； 结合步骤，在该结合步骤中，向所述连结部和所述第一树脂复合构件与所述第二树脂复合构件的这些端部施加负荷，从而填充所述非重叠空间并且将所述连结部与这些端部一体地结合，从而制造具有连接部的所述树脂复合结构，其中所述不连续纤维在所述连接部中随机地取向，以及 在所述重叠步骤之前、在所述重叠步骤之后或者在所述结合步骤期间热软化至少所述连结部的加热步骤。 在本专利技术中，所述连结部与所述树脂复合构件重叠从而变得一体结合(形成相对材料)，而除了所述连结部以外的部分不与所述相对材料重叠并且与该相对材料分开从而形成所述非重叠空间，之后，所述连结部和所述相对材料被挤压(经受负荷)。因为连结部在挤压过程之前或挤压过程期间被加热和软化，因此连结部中的热塑性树脂和不连续纤维在挤压过程期间流入非重叠空间中。之后，连结部和相对材料被冷却和硬化，由此连结部和相对材料被结合并且成一体。 不连续纤维由于在连接部中的上述流动而随机地取向，从而不连续纤维彼此随机地缠结。因此，构件中的基础热塑性树脂被焊接和结合并且不连续纤维变得缠结，由此树脂复合结构形成具有优秀强度和刚度的连接部。 连结部可以形成在第一树脂复合构件和第二树脂复合构件中的至少一者上。当然，连结部也可以形成在第一树脂复合构件和第二树脂复合构件两者上。在这种情况下，连结部可以彼此重叠。 可以将包含不连续纤维的至少一个附加的树脂复合构件用作连结部。在这种情况下，第一树脂复合构件和第二树脂复合构件可以彼此分离，并且附加的树脂复合构件(连结部)可以与第一树脂复合构件和第二树脂复合构件两者重叠，从而第一树脂复合构件和第二树脂复合构件由附加的树脂复合构件连结。 优选地，连结部中的重叠部分的面积与非重叠空间的面积之比为0.75至2。 当上述面积比至少为0.75但是小于I时，连结部能够显示出足够的强度和刚度，但比第一树脂复合构件和第二树脂复合构件薄。因此，连接部能够形成为凹陷部。另一方面，当上述面积比大于I但是至多为2时，连接部的强度和刚度能被进一步提高，并且连接部能形成为关起。 在如上所述连接部形成为凹陷部或突起的情况下，凹陷部或突起可以在设计形状中被利用。因此，连接部的凹陷部或突起可以被利用以获得具有包括凹陷部或突起的优秀外观的树脂复合产品。 当上述面积比(B卩，连结部中的重叠部分的面积与非重叠空间的面积之比)为I时，连结部中的重叠部分中的热塑性树脂和不连续纤维总体上被转移到非重叠空间中，从而连接部形成平坦表面。因此，连接部能形成为平坦表面部。 如上所述，通过适当地控制上述面积比，连接部能形成为凹陷部、平坦表面部或突起。 在树脂复合结构中，包含不连续纤维的附加的第三树脂复合构件可以一体地结合至第二树脂复合构件。 在这种情况下，所述方法还包括: 第二重叠步骤，在该第二重叠步骤中，在所述第二树脂复合构件的端部和包含不连续纤维的第三树脂复合构件的端部之间形成第二连结部和第二非重叠空间，所述第二非重叠空间是除了所述第二连结部以外的部分，所述第二树脂复合构件和第三树脂复合构件的这些端部由所述第二连结部连结； 第二结合步骤，在该第二结合步骤中，向所述第二连结部以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过结合都包含不连续纤维的第一树脂复合构件（12）和第二树脂复合构件（14）来制造树脂复合结构（10）的方法，该方法包括：重叠步骤，在该重叠步骤中，在所述第一树脂复合构件（12）的端部和所述第二树脂复合构件（14）的端部之间形成连结部（28a，28b）和非重叠空间（60），所述非重叠空间是除了所述连结部（28a，28b）以外的部分，所述第一树脂复合构件与所述第二树脂复合构件的这些端部由所述连结部（28a，28b）连结；结合步骤，在该结合步骤中，向所述连结部（28a，28b）和所述第一树脂复合构件与所述第二树脂复合构件的这些端部施加负荷，从而填充所述非重叠空间（60）并且将所述连结部（28a，28b）与所述第一树脂复合构件和所述第二树脂复合构件的这些端部一体地结合，从而制造具有连接部的所述树脂复合结构（10），其中所述不连续纤维在所述连接部中随机地取向；以及在所述重叠步骤之前、在所述重叠步骤之后或者在所述结合步骤期间热软化至少所述连结部（28a，28b）的加热步骤。

【技术特征摘要】
2013.03.12 JP 2013-0485991.一种用于通过结合都包含不连续纤维的第一树脂复合构件(12)和第二树脂复合构件(14)来制造树脂复合结构(10)的方法，该方法包括: 重叠步骤，在该重叠步骤中，在所述第一树脂复合构件(12)的端部和所述第二树脂复合构件(14)的端部之间形成连结部(28a，28b)和非重叠空间(60)，所述非重叠空间是除了所述连结部(28a，28b)以外的部分，所述第一树脂复合构件与所述第二树脂复合构件的这些端部由所述连结部(28a，28b)连结； 结合步骤，在该结合步骤中，向所述连结部(28a，28b)和所述第一树脂复合构件与所述第二树脂复合构件的这些端部施加负荷，从而填充所述非重叠空间(60)并且将所述连结部(28a，28b)与所述第一树脂复合构件和所述第二树脂复合构件的这些端部一体地结合，从而制造具有连接部的所述树脂复合结构(10)，其中所述不连续纤维在所述连接部中随机地取向；以及 在所述重叠步骤之前、在所述重叠步骤之后或者在所述结合步骤期间热软化至少所述连结部(28a，28b)的加热步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述连结部(28a，28b)形成在所述第一树脂复合构件(12)和所述第二树脂复合构件(14)中的至少一者上。3.根据权利要求1所述的方法，其中，将包含不连续纤维的至少一个附加的树脂复合构件(100)用作所述连结部，并且所述连结部与彼此分离的所述第一树脂复合构件(12)和所述第二树脂复合构件(14)两者都重叠，从而所述第一树脂复合构件(12)和所述第二树脂复合构件(14)由所述连结部连结。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述连结部(28a，28b)中的重叠部分的面积与所述非重叠空间(60)的面积之比为0.75至2。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述连结部(28a，28b)中的所述重叠部分的面...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤惠一，山下大也，加藤洋，藤井俊彰，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP