专利名称：复合材料管类结构接头的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料管类结构接头的制造方法，其借助预浸材料包覆于芯形后予以加温成形，再去除粗胚内的芯形，仅保留外部的复合材料，形成一复合材料的接头，以提供一高强度且造型美观的接头结构，并可提高相关产品的性能及降低制作的成本。
目前一般接头，其材料多半是塑料或合金材料，故强度有限，且其成品的各部份转接处并非一流线圆滑的造型，不但影响其外观的美感，更易造成应力的集中，受力时转角处易破裂。若要提高其强度，则必须增加其体积或厚度等结构尺寸，整体重量相对提高，常无法符合目前消费的形态及需求。尤其必须同时符合质轻、美观、高强度、避免应力集中等条件的产品，如自行车、轮椅、高级休闲运动用品等，该合金或塑料接头结构已渐无法满足市场的需求。
以自行车业为例，目前自行车车架的设计，均强调高结构强度、美观、质轻及避免应力集中等特性，因此自行车业对于其车架使用的接头也必须要求强度高、质量轻、造型美观及避免应力集中等四要件，如图5所示现有头管接头结构，其直立的头管30与水平的上管31及下斜的下管32等接合转角处，外形甚不圆顺，受力时极易造成该转角处因应力集中而破裂，而其整体外形转角处不够圆顺，已不符合目前讲求流线造型的消费形态。
而一般常见的复合材料自行车车架，虽大部分的管件是由复合材料制成，但其接头部份大多仍为一般合金材料，故仍然无法达到前述的要求。因此，有人提出一体成形复合材料车架的构想，其成型的方式是于一略大于车架的模具内以人工方式铺设复合材料，如此的制法有以下的缺陷1.模具费用极高由于模具尺寸大，其造价高昂，且操作不易、使用率低。
2.劳力密集必须以人工方式铺设复合材料于模具内，由于模穴形状复杂，铺设过程费时，且必须有熟练的技术方能确实将复合材料铺设于模穴内，制程费时费力，成本高昂。
为改善上述现有一体成型车架的缺点，本发明的主要目的在于提供一种复合材料管类接头的制造方法，以快速生产强度高、质量轻、造形美观，且无应力集中现象的接头，主要先成形芯形，再于芯形表面包覆一层预力层，然后再包覆一层预浸材，而后经由入模、加温成形后，去掉芯形制成成品。
本发明为一种复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于先成形芯形芯形的尺寸略小于成品的尺寸，包覆预力层于芯形表层包覆预力层，包覆预浸材于芯形及预力层的外部包覆复合材料的预浸材，至符合成品的尺寸，入模整体置入模具内并锁紧模具，加温成形加温至预浸材硬化成形，除去芯形制成成品。
所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于芯形的材料可为聚脲树脂(PU)、聚苯乙烯(PS)，去芯形时可以钻孔的方式除去芯形。
所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于芯形的材料可为低熔点金属，其熔点高于预浸材硬化的温度，去芯形时将温度提高至该金属的熔点，以将芯形熔去。
所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于芯形的材料可为盐类，去芯形时可以浸入水中溶化处理。
所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于预力层材料可为一般的发泡树脂(FOAMINGADHESIVE)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)等。
所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于若芯形是以二次发泡材料或热胀率较高的材料制成时，其预力层可省略。以下结合附图进一步说明本发明的制程特征及目的。
附图简要说明
图1为本发明的流程示意图，图2为本发明引以为例的自行车车架的示意图，图3为本发明图2实施例的头管接头示意图，图4为本发明头管接头芯形包覆预力层、预浸材示意图，图5为现有的头管接头剖面示意图。
如图1所示，本发明为一种复合材料管类结构接头的制造方法，请同时参看图2、3、4所示，本发明以自行车架的接头为实施例作说明，本发明亦可应用于其他管类结构的接头，其主要的流程如下1、先成形芯形10成形尺寸略小于接头20的芯形21，芯形21的材料可为聚脲树脂(PU)、聚苯乙烯(PS)、低熔点金属或盐类等，2、包覆预力层11于芯形21表面包覆一层预力层22，该预力层22可为一般的发泡树脂(FOAMINGADHESIVE)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)等，3、包覆预浸材12将复合材料的预浸材23包覆于预力层22外缘，至符合接头20的尺寸，4、入模13整体置入模具内，并锁紧模具，5、加温成形14一般预浸材23硬化成形的温度约为150℃左右，时间约90分钟，以使预浸材23成形，同时预力层22可产生压力向外压迫预浸材23，配合模具模穴的限制，将预浸材23内的空气压出，以提高预浸材23的密度，形成高强度及高品质外表的接头20，
6、去芯形15制成成品16除去芯形21部份，以减轻整体成品的重量。若芯形21为一般发泡材料制成，可以钻孔的方式将芯形21部份去除，若芯形21是以低熔点金属制成时，其熔点仍高于预浸材23硬化成形的温度，在预浸材23硬化成形后，再将温度提高至该金属的熔点，即可使芯形21熔去;若芯形21是以盐类制成时，则可以水洗方式去除芯形21。
本发明是以预力层22及预浸材23包覆在固定形状的芯形21上，由于芯形21的形状固定，在制作过程中，可轻易地将预力层22及预浸材23确实包覆于芯形21上，其包覆的过程快速而确实，故可提高产品的品质及制作速度。
另一方面，本发明的预力层22，亦可视成品的品质要求及芯形21的热胀率而斟酌使用，若芯形21为可二次发泡的材料或热胀率较高的材料时，该预力层22即可省略，于加温成形时，芯形21通过其二次发泡或热胀率，同样可对预浸材23形成压力，以提高其预浸材23成形后的品质。
权利要求
1.一种复合材料管类结构接头的制造方法，其特征在于先成形芯形芯形的尺寸略小于成品的尺寸，包覆预力层于芯形表层包覆预力层，包覆预浸材于芯形及预力层的外部包覆复合材料的预浸材，至符合成品的尺寸，入模整体置入模具内并锁紧模具，加温成形加温至预浸材硬化成形，除去芯形制成成品。
2.根据权利要求1所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特征在于芯形的材料可为聚脲树脂(PU)、聚苯乙烯(PS)，去芯形时可以钻孔的方式除去芯形。
3.根据权利要求1所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特征在于芯形的材料可为低熔点金属，其熔点高于预浸材硬化的温度，去芯形时将温度提高至该金属的熔点，以将芯形熔去。
4.根据权利要求1所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特征在于芯形的材料可为盐类，去芯形时可以浸入水中溶化处理。
5.根据权利要求1所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特征在于预力层材料可为一般的发泡树脂(FOAMINGADHESIVE)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)等。
6.根据权利要求1所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特征在于若芯形是以二次发泡材料或热胀率较高的材料制成时，其预力层可省略。
全文摘要
一种复合材料管类结构接头的制造方法，其过程是先成型芯形，再于芯形的外部包覆预力层，预力层的外表再包覆复合材料的预浸材，入模、加温成型，再将芯形去除，以制成复合材料的接头成品，此法可提高产品的生产速度，降低生产成本，美化产品的外观，减轻产品的重量，并可提高接头的强度，避免受力时产生应力集中的缺陷。
文档编号B29C41/08GK1101320SQ9311696
公开日1995年4月12日 申请日期1993年10月6日 优先权日1993年10月6日
发明者李锦章 申请人:李锦章