纤维编织管成型前预渍树脂的方法 以及适用于该方法的模具组 本发明涉及以纤维编织管为主要材料的管状物的制造方法,特别是一种于该管状物成型前预渍树脂的方法以及适用于该方法的模具组。
玻璃纤维或碳纤维等纤维材料由于具有良好的物理性质,因此,该类材料已广泛运用于各种物品上,尤其是以其为必要材料所制成的运动器材,例如:球拍、撞球杆、高尔夫球杆、棒球棒或脚踏车支架等,以及其他各种具有管状或杆部位的物品。
就制造一纤维管状物的技术而言,早期均先以具一定走向的许多纤维丝将其预先排列于一热固性树脂层上,而成具一定厚度的单片状(俗称的纤维织片),并将其卷绕成管状后再置于一成型用的模具中加压、加热成型。
由于该单片式以及单一走向的纤维纤片,在制造上其过程较为繁琐,且又由于将其卷绕成管状时,该纤维织片的一端缘将会位于该管状的内部,而另一端缘则会位于该管状物的外缘,造成该二端缘并无法衔接的所谓“断纱现象”,因此,其制成品将会于各端缘部位造成强度不均的现象。
因此,目前乃有预先编织成长筒形网的纤维材料问世,其是将几乎可以无限延伸的许多纤维丝编织成长筒形,以使其无需经由卷绕程序即可形成长筒形网,且由于其上并无断纱部位,因此于成型后将可使其整体获得相当平均地强度,且其纤维材料的用量亦较以纤维织片制成者要节省许多。
前述纤维编织管欲成型为一管状物之前,仍必须先将其浸渍于热固性树脂中使其各部位均含有适量树脂,然后才置于一成型用的模具中予以加压、加热成型。
目前,一般业者使该纤维编织管含有树脂的方式,只是将其置于一盛有树脂的容器,并经一段时间后取出,此时由于该纤维编织管中的树脂含量过高,因此并不适于直接用以成型,必须再经过一道将多余树脂除去的过程,该除去树脂的过程,目前业者仍以手工方式进行,其先令操作者以一手紧握已浸渍有树脂的该纤维编织管上端,另一手则由被握的该上端朝其下端一边挤压并一边推移,借以将大部分的树脂挤出。
该以手工方式挤出多余树脂的方式,由于操作者推挤该纤维编织管的速度与力并不一定每次相同,且经常发生同一批产品并非由同一操作人员推挤树脂的情况,因此该推挤树脂的方式,将造成每一纤维编织管经该过程后,其内部所含的树脂量各不相同的情形,从而使得各该纤维编织管成型后的强度亦随之各不相同。尤其是,在该推挤的过程中,该纤维编织管上的纤维丝会由于受到强力的推挤而产生位移现象,造成各个纤维丝之间难以维持其既定的纤维走向,从而又使其成型后的强度不符合预期者要求。
该手工挤压的方式操作至少会产生二项缺点:
一.由于以手工挤压时,操作者并无法准确拿捏其力道,造成每一个纤维编织管受挤压的压力各不相同,因此,被挤压过后,不但每一纤维编织管中的热固性树脂含量会随之不同,甚至同一纤维编织管中不同部位的热固性树脂含量亦会有所差异,从而使各个纤维编织管分别成型后强度各不相同,造成制成品品质无法统一的情形。
二.众所周知纤维编织管一般均系由二组走向不同的极长纤维丝,以夹特定角度并连续交叉缠绕的方式编织而成,因此,当操作者以手握住其一端再朝另一端挤压推移时,该推挤之力将会拉长该纤维编织管,并造成该二组纤维丝无法再维持其原来夹角的情形,而使其编织变得较为松散,如此一来,会减弱该纤维编织管成型后的预期强度。
本发明的主要目的即在于针对上述缺点,提供一种纤维编织管于成型前预渍树脂的方法,其可以有效控制每一个纤维编织中的树脂含量,使其可以维持一定的品质。
本发明的再一目的在于提供一种适用于纤维编织管预渍树脂过程中的模具组,其极便于反覆实施且具有较人工操作更佳的功效。
为达到前述之目的,本发明的纤维编织管预渍法的主要步骤包括:取用具预定长度的纤维编织管,将其浸渍于热固性树脂槽,并于持续适当的时间后将其取出,取用一模具组,其具有一模穴以及若干连通于该模穴与该模具外缘的通道,将已含有大量热固性树脂的该纤维编织管置于该模具组中,输入适量的压缩空气至该模穴中,并于预定压力下持续适当的时间,迫使受压缩空气均匀挤压的该纤维编织管内的液态热固性树脂沿各通道流出模具组外,借此,使经该过程处理过的每一纤维编织管,可于编织型态不受破坏或改变的情况下,使其中的热固性树脂含量维持在最佳的设定值。
兹举本发明的二种较佳实施例,并配合图式做进一步的详细说明如下,其中:
图一为本发明较佳实施例一的流程图。
图二为本发明较佳实施例一所运用的模具组一的立体示意图。
图三为本发明较佳实施例一所运用的模具组沿其横轴方向的断面图。
图四为本发明较佳实施例一所运用的模具组一沿其长轴的断面图。
图五为本发明较佳实施例一所运用的模具组二的断面图。
图六为本发明较佳实施例一所运用的模具组三的断面图。
图七为本发明较佳实施例一所运用的模具组四的断面图。
图八为本发明较佳实施例一所运用的模具组五的断面图。
图九为本发明较佳实施例一所运用的模具组六的立体示意图。
图十为本发明较佳实施例一所运用的模具组六的断面图。
图十一为本发明较佳实施例二的流程图。
图十二为本发明较佳实施例二中所运用的模具组七的立体示意图。
图十三为本发明较佳实施例二中所运用的模具组七及气囊与纤维编织管置于其中后,沿其横轴方向的断面图。
图十四为本发明较佳实施例二中所运用的模具组七及气囊与纤维编织置于其中后,沿其纵轴方向的断面图,显示压缩空气输入前的状态。
图十五为本发明较佳实施例二中所运用的模具组七及气囊与纤维编织管置于其中后,沿其纵轴方向的断面图,显示压缩空气输入后之状态。
图十六为本发明较佳实施例二中所运用的模具组八及气囊与纤维编织置于其中后,沿其纵轴方向之断面图。
请参阅图一至四,本发明的纤维编织管成型前的预渍方法包含如下的步骤:
A.取用具有适当长度的纤维编织管10;
B.取用长度大于该纤维编织管10且一端封闭而另端开放的袋状耐高热可挠气囊11,并将其穿套于该纤维编织10内部;
C.将该纤维编织管10置于盛有液态热固性树脂12的容器13中,使该热固性树脂12充分渗入其内部的各纤维丝之间;
D.取用位于一收集槽14上方的模具组15,并于该模具组15适当部位预设一长条形的模穴50,并连通模穴50与模具组15周缘外的若干通道52,且模穴50具有连通至模具组15外之一开放端,该开放端可供气囊11的开放端延伸出;
E.将含浸有热固性树脂12的纤维编织管10由容器13中取出,再置于模穴50内,并使气囊11的开放端经由模穴50的开放端延伸至模具组15外;
F.将具适当压力的压缩空气经由气囊11的开放端输入其内部,并持续一段时间,将部份含于纤维编织管10内的热固性树脂12挤出,并使其沿各通道52流出模具组15之外,并经由收集槽14再回流至容器13中;
G.停止输入压缩空气,打开模具组15,并取出纤维编织管10。
经过上述处理过程的纤维编织管10,即可再置入一成型用的模具(图中未示)中,予以加压加热成型。
由于操作者在重覆实施前述各步骤时,极易将输入模穴15中的压缩空气维持在一定的压力值及一定的加压时间,因此,可使每一经过该程序处理的纤维编织管10,至少具有较常规方法为佳的三项优点:
一.由于每一含浸过热固性树脂12的纤维编织管10置于模穴50的内后,均受到相同压力与相同时间的挤压,因此,其处理完成后的热固性树脂12含量将完全一致。
二.由于纤维编织管10置于模穴50之中,且该压缩空气仅会对纤维编织管10施予垂直于其周缘的挤压力,而不会施予平行于其轴向的拉伸力,因此,该纤维编织管10上各纤维丝的走向并不会该处理过程中发生被破坏或变形等情况。
三.由于纤维编织管10受压时,其中的热固性树脂12会四处扩散,因此,即使纤维编织管10原来浸渍的热固性树脂12并不十分均匀,但经由该挤压过程后,其将均匀地扩散至整个纤维编织管10的各部位。
请配合参阅图二至四,前述模具组15包含有分别具适当长度且可上、下封合上模具60与下模具70。
该上模具60其朝下的第一结合端面61上设有沿其长轴方向延伸且断面呈半圆形长条形第一凹槽62,该第一凹槽62两旁各设有沿其长轴方向延伸并与其相邻的一对第一凹陷部63,而其底部则设有相隔适当距离的若干半环槽64,且各半环槽64的两端又分别与第一凹陷部63相通。
下模具70具有一朝上并在与该第一结合端面61相对的第二结合端面71上,设有沿其长轴方向延伸的第二凹槽72,以及位于该第二凹槽72两旁的一对第二凹槽陷部73,各第二凹陷部73的外侧又分别形成一朝下凹陷的溢流槽74,而且,下模具70上另设有相隔适当距离的若干溢流孔75与溢流道76,各溢流孔75连通于各该第二凹槽72与溢流槽74的底部与该下模具70的下端面外,而各溢流道76则连通于各溢流槽74与该下模具70的两侧边外,且各该上、下模具60、70对合之后,各第一、第二凹槽62、72可以共同形成呈管状模穴50,该模穴50具有连通至模具组20外侧的一开放端。
使用时,系将已穿套有气囊11的纤维编织管10置于模具组15的模穴50中,并使气囊11呈开放状的一端延伸至模具组15之外,而操作者即可经由该端注入预先设定压力的压缩空气于其中,并维持适当的时间,使气囊11膨胀,并由内而外均匀地迫使纤维编织管10贴覆于模穴50的内壁上,同时,该压缩空气的压力又会将原含于纤维编织管10中的热固性树脂12挤出,使其沿各半环槽64与第一、第二凹陷部63、73而流至二溢流槽74中,并分别经由各溢流孔75或溢流道76而排出模具组15之外,再由位于孔75或溢流道76排出模具组15之外,并由位于其下方的收集槽14回收。
请再参阅图五,前述的模具组15中另可在其第一凹槽61中,设置以适当耐溶融材料制成并沿其轴向延伸扁平状充气管111,且该充气管111呈开放状的一端延伸于模具组15之外。
使用时,将纤维编织管10置于模穴50中的充气管111下方,且无论纤维编织管10内部是否穿置有气囊11。操作者均仅由充气管111延伸于模具组15外的一端,直接将压缩空气注入其中使其膨胀(但该压缩空气不再充入该气囊11中),并借以对纤维编织管10施予挤压力,以迫使其贴靠于第二凹槽71的内壁上,并将其中的热固性树脂12挤出。
当模具组15使用有该充气管111时,由于其是由膨胀后的充气管111对纤维编织管10进行挤压,因此,气囊11即可于进行挤压之前先行穿套于纤维织管10内部,或于挤压完成后才予以穿套;而且,纤维编织管10除在其中穿套气囊11之外,亦可在其中穿套质地较软的其他材料,如:以纤维织片卷绕而成的管状或杆状蕊部等。
请再配合参阅图六,当纤维编织管10内部穿套有材质不同的112,例如:在用以制造撞球杆时,于纤维编织管10内穿套一木杆以增进其缓冲能力,又或者于其中穿套一金属管以增进其强度等;模具组10的各第一、二凹槽62、72中分别设有充气管111,借此,使其分别充气膨胀而上、下相向逼近后,即可对内部穿套有硬质材料的纤维编织管10外缘进行均匀挤压,并使原饱含于其中的热固性树脂12由该模穴50的两侧溢出。
再者,模具组15中所示由各溢流槽74、溢流孔75与溢流道76共同组成的通道52,是使用上效果最佳但较为复杂的构造。为达到相同的效果,模具组15亦可将其设为仅具有多个溢流孔75或多个溢流道76;请参阅图七所示,各该溢流孔75可分别布设为连通于各第一、第二凹槽62、72与各上、下模具60、70的外缘上者;请参阅图八,各溢流道76则设为沿各第一、第二结合端面61、71直接连通于模穴50两侧与模具组15之外者。
请再参阅图九、十,模具组15亦仅于各第一、第二结合端面61、71上设置各第一、第二凹槽62、72,并于第二结合端面71上焊设具有适当高度的三对凸起77,借此,使上模具60架设于该下模具70之上时,各第一、第二结合端面61、71间即可形成与各凸起77等高的缝隙78,且缝隙78将造成使模穴50两侧与模具组15外界相通的情形,而形成如前所述可供热固性树脂12流出的通道52。
另外,在一般运动或休闲器材上经常使用有呈推拔状(锥状)的管状部位,例如:撞球杆、高尔夫球杆以及棒球棒等;而在制造该类物品时,固然将前述模具组中的模穴50形状改设为同样呈推拔状者并无困难,然而,如此一来,穿置于前述纤维编织管10内的气囊11,即必须亦随之而设为呈推拔状,否则,以从头到尾直径均相同的一般直管状塑胶袋做为气囊11,则在使用上将会发生二种情形:
一.当该气囊的直径与推拔状模穴内径较小的部位接近时,则其充气后将无法迫使穿套于其外侧的纤维编织管贴靠于该模穴大径端的内缘上。
二.当该气囊的直径与推拔状模穴内径较大的部位接近时,则其将难以挤入内径极小的纤维编织管(特别是就高尔夫球而言,其末端之内径约只有4m/m而已),造成该气囊充气后,仍无法将压缩空气的压力传达至该纤维编织管末端处的情形。
针对上述缺点,本发明仍可提供一种纤维编织管预渍树脂的方法及模具组,其特别适用于使该纤维编织管成型为推拔状管的情况。
请参阅图十一至十五,该特别适用于制造推拔状管的预渍树脂方法,是将前述纤维编织管预渍树脂的方法中的B步骤以及其模具组15略为修改,使其全部操作过程具有下述的步骤:
(a)取用具有适当长度的纤维编织管10;
(b)取用长度大于该纤维编织管10且呈推拔状的蕊杆80;
(c)将蕊杆80外径较小一端置于盛有液态橡胶81的槽82中,并经一段时间后予以取出,使其外缘沾附有厚度相当小的一层橡胶液(83);
(d)使蕊杆80上的橡胶液83干燥后,将其由该蕊杆80上取下,而成为一推拔状且略具弹性的的气囊84;
(e)取用长度大于纤维编织管10的轴杆85,并于该轴杆85上设置若干个气道86;
(f)将各气囊84与纤维编织管10依序穿套于轴杆85上;
(g)将轴杆85穿套有纤维编织管10的部位置于盛有液态热固性树脂12的容器13中,并经一段时间使该热固性树脂12渗入纤维编织管10中;
(h)取用位于收集槽14上方的模具组15,并于模具组15适当部位预设一长条形的模穴50,并连通模穴50与模具组15周缘外的若干通道52;
(i)将含浸有热固性树脂15的纤维编织管10连同各气囊84与轴杆85由容器13中取出,再置于模穴50内,并使轴杆85其气道86连通模穴50的内、外;
(j)由气道86上其连通至模穴50外的一端注入具适当压力的压缩空气于其中,并持续一段时间,以将部份含于纤维编织管10内的热固性树脂12挤出,并使其沿各通道52流出模具组15之外,并经由收集槽14再回流至容器13中;
(k)停止输入压缩空气,打开模具组15,并将轴杆85连同穿套于其上的各纤维编织管10与气囊84由模穴50中取出,再将轴杆85由气囊84之中抽出。
关于前述的槽82中所盛者,不仅可以为液态橡胶81,而且只要是可以附着于该蕊杆80表面,并于干燥后可以形成薄膜状并略具弹性物质,如塑胶类溶液,均可适用于形成前述的气囊84。
关于该模具组15,则是将各该上、下模具60、70上之各第一、第二凹槽62、72设为呈半圆锥形,并分别于其两端设置一内径较小的第一、第二支撑部67、77,以使该轴杆85置于由各第一、第二凹槽62、72所组成的模穴50中时,其两端可以分别跨置于各第一、第二支撑部67、77上,且使各支撑部67、77分别压迫住气囊84的外缘,并提供气囊84于模穴50中膨胀的空间。
关于轴杆85,其可设为外径较模穴50内径略小的推拔状,而其上的气道86则具有:三条沟槽861,以相隔一百二十度且直线延伸的方式设于轴杆85外缘,且其长度小于该模穴50的长度;一通孔862,由轴杆85的大径端沿其轴向延伸适当深度;三个导孔863,分别以其两端连通通孔862,可与该模具组15的外界相通,以供使用者由该处注入压缩空气,并使该压缩空气可以经由各导孔863和沟槽861而逸出,并内而外地推挤该气囊84膨胀。
请再参阅图十六所示,本发明中所使用的纤维编织管10,其在置入模穴50中之前,或穿套于轴杆85上时,均可预先裁断为具有不同长度的复数段,再一一穿套使其外缘形成阶状。