CN102470614B - 用于制造部件的注塑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过将热塑性物质熔化物注入模具中来制造部件的注塑方法，其中，将扁平的下料(14)加热到热塑性物质的软化温度以上，该下料带有两个或多个在一侧或两侧与不规则纤维层连接并且用热塑性塑料浸润的玻璃纤维织物或网束，该下料这样地膨胀，使得多孔的下料贴靠在所述模具的两个内壁(16，18)之一上，为压缩下料而闭合所述模具，再将模具打开希望的宽度，并且将热塑性物质熔化物注入到多孔的核心中。本发明还涉及一种形式为平面的、拱曲的、弯曲的或弯折的板的部件(24)，该部件尤其可应用在汽车领域内。

Description

用于制造部件的注塑方法
技术领域
本发明涉及一种通过将热塑性物质熔化物注入到模具中来制造部件、尤其是汽车部件的注塑方法，以及可按该方法制造的部件。
背景技术
在此考虑的部件通常具有平面的、拱曲的、弯曲或弯折的板的形状，其棱边可以是直的或者倒圆的。所述部件也可以具有加强肋，缺口和固定点。也可能的是，两块板通过桥接件或横梁相互连接，使得所述板形成前壁和后壁。
汽车部件被反复通过注塑由热塑性的塑料制成。在许多情况下需要加强部件，以便提高其在碰撞负荷下的刚度和强度。因此已经尝试在模具中加入包含连续纤维的塑料下料(Zuschnitt)。但是，在此也表明，下料在注入的热塑性物质上的粘附力不够，并且难以将下料固定在模具的内壁上。为了产生没有变形的部件，在此必须将两个下料放入模具中，这在工艺技术上是困难的。
EP0378854A1描述了一种用于制造纤维复合材料的方法，其中，单个的纤维垫在闭合的模具中用塑料材料浸透。然后，模具半部相互分开，其中在纤维垫内部形成空腔。可以用相当复杂的方式将熔化的聚合材料注入到该空腔中。
发明内容
现在，本发明的目的是解决上述问题。这些技术问题通过用于通过将热塑性物质熔化物注入到模具中制造部件的、按本发明的注塑方法解决，该注塑方法具有以下步骤：
A.将扁平的下料加热到例如热塑性物质的软化温度以上，该下料带有两个或多个在一侧或两侧与不规则纤维层连接并且用热塑性塑料浸润的玻璃纤维织物或网束，
B.将下料布设在模具的两个内壁之一上，
C.闭合该模具，使得下料被压缩并且使下料的靠在两个内壁上的边缘区域固化并粘附在该处，
D.再次将模具打开希望的宽度，其中，下料的芯部再次膨胀，并且注入热塑性物质熔化物；
E.冷却在上述步骤中形成的部件并且在模具打开之后取出所述部件。
因此，加热到软化温度以上是必须的，因为下料在从熔炉到模具的运输过程中可能被冷却。
下料由与不规则纤维层缝合的两种或多种玻璃纤维织物或玻璃纤维网束构成。在此，织物或网束可以在一侧或两侧与不规则纤维垫连接，优选缝合，或者可以在织物或网束上在一侧或两侧铺设或缝上玻璃纤维-粗纱。也可以使用这样的下料，其中，在织物或网束上铺设有例如单位面积重量为20至200g/cm2的纤维垫或玻璃纤维无纺布。在后一种情况下，将下料这样地置入模具中，使得无纺布位于外部。这在制造好的部件上获得了光滑的表面。两个或多个网束也可以以90°或45°的角相叠地铺设。在用塑料浸润之前，与不规则的纤维层连接的织物或网束优选具有300至2000g/m2的单位面积重量。织物或网束以常见的方式，例如在双带挤压装置中用热塑性的塑料浸润并且在此压缩，尤其用聚丙烯浸润，此外也可以使用聚酰胺、聚酯或耐高温的热塑性物质。纤维优选是玻璃纤维，此外碳纤维和尼龙纤维，以及由玻璃纤维和热塑性纤维构成的混合纤维也是合适的。下料的厚度可以在1.2到8mm之间，优选在1.5至5mm之间。特别优选的下料包括两个或四个玻璃纤维织物或网束，所述玻璃纤维织物或网束在两侧与不规则玻璃纤维层缝合或者在一侧与不规则玻璃纤维层缝合并且优选在另一侧层压有薄的玻璃纤维无纺布。尤其恰当的是，下料由Fa.QuadrantPlasticCompositesAG股份公司的GMTex构成。
在此，下料被放入模具中，下料在将来的部件区域内负荷更高。下料可以基本上呈将来的部件的形状，并且然后被全面地置入模具中，或者根据在哪需要加强部件，将较小的单块或者一个、两个或多个条状的、宽度为5至20cm的下料布置在模具的内壁上。
可以使用常见的注塑或者压注成型模具作为模具，该模具可以各式各样地成型。两个模具半部例如可以是平的，然而，视部件的希望形状而定，也可以使用弯曲或弯折的模具。另外，模具的要用下料覆盖的区域可以作为活动的单元构造在模具中，其中，然后通过活动的芯部或滑块执行压缩行程，并且不用闭合整个模具然后再将其部分地打开。优选使用水平闭合的模具，但原则上也可以使用垂直闭合的注塑机或压注成型机，其中，下料被定位在下面的模具半部中，并且由于重力保持在该位置中。还可考虑的是，使用传统的压力机，该压力机提供注塑组件。
在第一个方法步骤A中，下料被加热到刚超过热塑性物质的软化范围的温度。在此，在优选的实施形式中，下料由于缝合的不规则纤维层的复位力垂直于下料平面扩张1.2至5倍，优选1.5至4倍。在此，在软的基体中形成气孔和通道。
在第二个方法步骤B中，下料贴靠在开口模具的两个内壁之一上。在此，下料优选应当这样放入，使得下料在至少背对模具内壁的侧面与不规则纤维层缝合。由此实现，使包含在该不规则纤维层中的热塑性物质与在步骤D中注入的热塑性物质熔化物混合，因此实现了下料在注入的塑料上的良好粘附。为了改善放入的下料在内壁上的固定，有利的是，在该内壁上设置朝内凸伸的、可再次抽出的针，销或心轴。同样可应用其它常见的装置来将扁平的***件固定在注塑模具中。然后借助于标准针夹(Nadelgreifern)将***的下料这样地***模具中，使得该下料固定在模具内壁上，优选由针、销或心轴刺穿并由此固定在内壁上。
在第三个方法步骤C中，将模具打开并且将在步骤B中***的针、销或心轴再次抽回。通过在打开模具时施加的压力再次压缩扩张的下料，并且在数秒钟之后，热塑性物质在下料靠在模具的两个冷的内壁上的边缘区域固化，使得其固定粘附在该处。在此，通过模具表面一定的最小粗糙度实现粘附，最小粗糙度必要时可以在事先的实验中确定。
在第四个方法步骤D中，将模具再次打开希望的宽度，其中，位于下料内部中的不规则纤维层(其塑料基体还略有弹性)再次扩张，从而在该处形成气孔和通道。模具优选被这样宽地被打开，使得下料的粘附在模具内壁上的两个半部相互拉开并分离，使得在所述半部之间形成了间隙。然后以常见的方式将热塑性物质熔化物注入到该间隙中，并且可以额外地分散到通道或气孔中。
也可以使用压注成型过程，其中，首先注入增大的间隙中，并且然后通过模具接下来的闭合行程实现熔化物分散。由此减小了作用在下料面上的剪切力。注入的热塑性物质与包含在下料中的物质优选是相同或相关类型的。热塑性材料通常可以包括添加物和/或矿物填料，所述添加物例如是增强作用的玻璃纤维、天然纤维、碳纤维或金属纤维，其分别具有优选0.5至25mm的长度，尤其是1至5mm的长度；所述矿物填料例如是滑石粉、石英粉、白垩粉、还有炭黑、石墨纳米管和/或化学膨胀剂，由此通过发泡在热塑性物质熔化时获得更轻的部件。也可考虑物理发泡。
在第五个方法步骤E中，冷却热塑性物质并且取出制成的部件，该部件在两个外侧作为加强件具有纤维织物或网束。
本发明的另一主题是一种形式为平面的、拱曲的、弯曲的或弯折的板的部件，其平均壁厚为3至20mm，包括含有不规则纤维层、由热塑性塑料构成的核心层和作为加强件缝合在两个外侧的纤维织物或网束，该纤维织物或网束分别与核心层的相邻不规则纤维层缝合，并且包含与核心层相同的热塑性塑料。按本发明的部件也可以称为“平面织物”，但是，在大多数情况下，它不是平面的组织或板。该部件尤其可以通过按本发明的方法制造。
板可以具有20至250cm的宽度，尤其是40至100cm的宽度，和5至100cm，尤其是10至50cm的高度，并且具有3至20mm，尤其是5至10mm的壁厚。因为部件也可以具有不规则的形状，宽度、长度和高度的大小是最大值，由于各部分可能有不同的厚度，厚度的尺寸是平均值。
按本发明制造的部件首先可以应用在汽车领域，例如作为车头、侧门框架、底部衬里，电池支架、仪表板支架或者用于座椅托架或靠背，但也可以作为保险杠支架、行人保护支架并且用于全部或部分的底部结构。最后，所述部件也可以应用在非汽车领域，例如应用在大型容器中。
附图说明
以下以时间为顺序根据附图详细说明本发明的实施例，所述附图分别在纵向截面图中示出：
图1是开口的模具，在其内壁上设有扁平的下料，
图2是图1所示的模具在闭合之后的状态；
图3是图2所示的模具在重新打开之后的状态；
图4是图3所示的模具在注入热塑性物质熔化物的状态；
图5是图4所示的模具在进行进一步的闭合行程之后的状态；
图6是图5所示的模具在取出完成的部件时的状态。
具体实施方式
在附图中示意示出的模具包括构造为凹模的左模具半部2，该左模具半部2带有垂直的壁4，该壁构造有注塑孔6以及可插出和抽出的心轴8。此外，模具包括构造为凸模的右模具半部10以及可连接在注塑孔6上的、用于热塑性物质熔化物的注入装置12。
如上所述地制造的平面下料14首先被加热到热塑性物质的软化温度或以上，并且接着被贴靠在左模具半部2的内壁16上。如图1所示，心轴8挤入到下料14中并将下料保持在希望的位置中。
接着使模具闭合，方式是右边的模具半部10如图2所示以内壁18移动到左边的模具半部2中。在此，下料14被压缩并且下料的靠在两个内壁16和18上的边缘区域固化，并且粘附在该处。在这时不再需要心轴8，并因此已经再次塞入。
在下一个方法步骤中，图3所示的模具被再次打开希望的宽度，其中，下料14的邻接内壁16和18的热塑性物质区域粘附在内壁上。因此在下料的芯部区域中形成间隙区域20。这样就按图4将预定量的热塑性物质熔化物22注入间隙区域20中。
在所示的例子中在进行进一步的闭合行程，其中，如图5所示，右边的模具半部10被继续移动到左边的模具半部2中。因此，聚合物熔化物22分散到模具的整个内腔中。
最后，冷却热塑性物质，再次使模具相互分离并且取出现在制好的部件24。

Claims (15)

1.一种通过将热塑性物质熔化物注入到模具中来制造部件的注塑方法，其特征在于以下步骤：
A.将扁平的下料(14)加热到热塑性物质的软化温度以上，该下料带有两个或多个在一侧或两侧与不规则纤维层连接并且用热塑性塑料浸润的玻璃纤维织物或网束，
B.将所述下料布设在所述模具的两个内壁(16,18)之一上，
C.使所述模具闭合，使得下料被压缩并且使下料的靠在两个内壁上的边缘区域固化并粘附在该处，
D.将模具打开希望的宽度，并且注入热塑性物质熔化物；
E.冷却热塑性物质，打开模具，并且取出所述部件(24)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，模具在步骤D和E之间被再次部分地闭合，以便通过该进一步的闭合行程使下料中的热塑性物质熔化物分散。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤A和D中，下料由于不规则纤维层的复位力而垂直于下料平面扩张1.2至5倍。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，扁平的下料包括两个或四个玻璃纤维织物或网束，所述玻璃纤维织物或网束在两侧与不规则纤维层缝合。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，扁平的下料包括两个或四个玻璃纤维织物或网束，所述玻璃纤维织物或网束在背对模具内壁的一侧与不规则纤维层缝合。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，扁平的下料包括两个或四个玻璃纤维织物或网束，所述玻璃纤维织物或网束在背对模具内壁的一侧与不规则纤维层缝合并且在另一侧层压有薄的玻璃纤维无纺布。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述下料基本上具有将来的部件的形状。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述下料由单块或条构成。
9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在模具内壁(16)上设置有朝内凸伸的针 、销或心轴(8)，所述针、销或心轴刺穿在步骤B中置入的下料并由此将下料固定在内壁上，并且，这些针、销或心轴在步骤C中被抽回。
10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤D中注入的热塑性物质包括短纤维和/或矿物填料和/或膨胀剂。
11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述下料和所述注入的熔化物中分别包含相同的热塑性的塑料。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述热塑性的塑料是聚丙烯。
13.一种形式为平面的、拱曲的、弯曲的或弯折的板(24)的汽车部件，其壁厚为3至20mm，包括含有不规则取向的玻璃纤维层、由聚丙烯构成的核心层和作为加强件缝合在两个外侧的玻璃纤维织物或网束，该纤维织物或网束分别与核心层的相邻不规则玻璃纤维层缝合，并且包含与核心层相同的热塑性塑料。
14.如权利要求13所述的汽车部件，其特征在于，所述核心层包括短纤维和/或矿物填料和/或是发泡的。
15.如权利要求13或14所述的汽车部件作为结构化的汽车部件的应用。
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