CN107848168A - 复合构件和用于制造复合构件的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于由塑料材料和导电的填充材料制造复合构件(1)的方法(S1‑S3)，其中所述方法至少具有下述步骤：由塑料材料形成成型体(2)，所述成型体(2)具有至少一个凹陷部(3)，与所述凹陷部相邻地设置有至少一个突出部(6)(S1)；挤压至少一个突出部(6)，使得由此将成型体(2)的塑料材料(7)挤出到相邻的凹陷部(3)的开口侧的区域中(S2)，并且将可流动的填充材料(9)引入到至少一个凹陷部(3)中，并且将填充材料(9)固化(S3)。一种由塑料材料(2)和导电的填充材料(9)构成的复合构件(1)，所述复合构件根据方法(S1‑S3)制造。本发明尤其可应用于照明设备，所述照明设备尤其具有至少一个塑料‑金属复合构件(1)。

Description

复合构件和用于制造复合构件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于由塑料材料和导电的填充材料制造复合构件的方法，其中所述方法至少具有下述步骤：由塑料材料形成成型体，所述成型体具有至少一个凹陷部；并且将能流动的填充材料引入到至少一个凹陷部中并且将填充材料固化。本发明也涉及一种由塑料和导电的填充材料构成的复合构件，所述复合构件根据该方法制成。本发明尤其可用于照明设备，所述照明设备尤其具有至少一个塑料-金属复合构件。

背景技术

从亚琛工业大学的工业和手工业塑料加工研究所的信息手册“集成的金属-塑料注塑成型”中已知将塑料注塑成型和金属压铸成型组合成多材料工艺。为了能够在注塑机上将印制导线结构注射到塑料载体上，借助金属的热室压铸研发一种辅助设备，所述辅助设备能够实现加工基于锡、银和铜的低熔点的金属合金。为此将金属以液态输送给注入单元。此外，能够可复现地和无浇口地加工少量的易流动或低粘度的金属合金。

然而，在此不利的是，由于印制导线的大的横截面，对于长的通道需要高的材料使用。此外，可行的印制导线长度至今为止限制为大约500mm，因为在将熔化的金属合金引入到塑料注塑成型体中的相应的凹陷部或留空部中时，经由覆盖凹陷部或(多个)留空部的工具出现明显的热量损耗。此外，在制成的复合构件的机械负荷较高时(例如振动)，出现金属从留空部脱落，这例如能够通过复合构件的耗费的附加的压力注塑包封来防止。此外，用于在金属压铸成型期间密封低粘度的金属合金的制造耗费是高的。

发明内容

本发明的目的是，至少部分地克服现有技术的缺点。

该目的根据独立权利要求的特征来实现。优选的实施方式尤其可在从属权利要求中得出。

该目的通过一种用于由塑料材料和导电的填充材料制造复合构件的方法来实现，其中所述方法至少具有下述步骤：由塑料材料形成成型体，所述成型体具有至少一个凹陷部，与所述凹陷部相邻地设置有至少一个突出部；挤压至少一个突出部，使得由此将塑料材料挤出到相邻的凹陷部的开口侧的区域中；并且将可流动的填充材料引入到至少一个凹陷部中，并且将填充材料固化。

该方法具有的优点是，挤出到凹陷部中的塑料材料为处于凹陷部中的填充材料和位于外部的工具之间的屏障。由此，减少从填充材料至工具的放热，使得在更长的时间段中存在填充材料的可流动性，由此又能够以简单的方式产生更长的印制导线，尤其大于500mm的印制导线。此外，通过挤出到凹陷部中的塑料材料，减小凹陷部的横截面，使得能够制造具有减小的横截面的印制导线，这减少材料使用。此外，用于密封填充材料的制造耗费更小或甚至是可忽略的。挤出到凹陷部中的塑料材料还引起，填充材料与凹陷部彼此接合进而(“形状配合地”)保持在凹陷部中。因此，能够放弃附加的压力注塑包封。另一优点是，挤出到凹陷部中的塑料材料能够用作为保护，例如抵御机械的和/或化学的负荷和/或用作为接触保护。

导电的填充材料例如能够是(例如掺有CNT纤维的)塑料或金属。

凹陷部也能够称作为留空部，并且用于容纳填充材料。

将塑料材料挤出到相邻的凹陷部的开口侧的区域中尤其包括：由此减小凹陷部在其开口或通口的区域中的横截面。而在其底部处或在其底部附近的横截面尤其不改变或仅轻微改变。挤出的塑料材料因此用作为用于凹陷部、进而也用于位于其中的填充材料的完全的或部分的封闭件。

填充材料是可流动的能够包括：所述填充材料在填充时具有尚未硬化或尚未强烈硬化的基本材料，例如可硬化的弹性体混合物。那么固化对应于硬化。

替选地，填充材料在填入时能够处于熔化状态。固化那么对应于凝固。

至少一个凹陷部尤其能够是长形的凹陷部，例如呈长形槽或沟槽的形式。这能够实现在凹陷部中形成印制导线。

一个设计方案是，至少一个凹陷部直接过渡成至少一个突出部。这得到下述优点：将塑料非常强地挤出到凹陷部中，尤其对应于突出部的体积挤出。

但是。相邻地设置突出部也能够包括：突出部距凹陷部(例如距其通口边缘)一定间距。这得到下述可行性：塑料关于凹陷部的深度之上更均匀地挤出到其中。

一个改进方案是，将突出部挤压至，使得与突出部相关联的、沿挤压方向投影的面以面齐平的方式连接到周围的表面上。因此尤其能够挤压突出部，直至所述突出部不再突出。

又一个设计方案是，至少一个凹陷部至少分部段地在两个相对置的边缘上分别具有突出部。由此，能够实现将塑料尤其均匀地、在两侧挤出到凹陷部中。

一个改进方案是，在至少一个凹陷部的至少一个部段上设置有或存在仅一个突出部。

另一设计方案是，挤出到凹陷部中的塑料材料封闭凹陷部。所述封闭引起，凹陷部关于其横截面具有空腔，所述空腔可由填充材料填充。这得出下述优点，不再需要进一步密封凹陷部，例如以防止仍为液态的填充材料流出。因此，在工具和填充材料之间存在尤其有效的热屏障。

再一个设计方案是，突出部在至少一个凹陷部的整个长度之上延伸。由此，能够实现凹陷部的无中断的封闭或部分封闭。

还有一个设计方案是，多个突出部彼此间隔开地沿着凹陷部分布。由此，能够节约塑料材料。也因此改进填充材料的可触及性。突出部例如能够设置成短的突出部的排(例如，球冠状的突出部)。

此外，一个设计方案是，挤压借助于加热的工具执行。由此，挤压和挤出突出部能够以非常小的力并且在成型体中的应力小的情况下执行。

一个对于特别简单的制造而言有利的设计方案是，所形成的成型体移置到另外的工具上以用于挤压。

一个改进方案是，塑料材料是可注塑成型的塑料，例如热塑性的、热固性的或弹性体的塑料。因此，作为热塑性的塑料例如可使用：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(PA)、聚乳酸(PLA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸二乙酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚氯乙烯(PVC)等或它们的混合物。

一个尤其有利的设计方案是，塑料材料具有聚碳酸酯(PC)或是聚碳酸酯，因为聚碳酸酯还是低成本的并且具有高的强度、冲击韧性、刚性和硬度。此外，聚碳酸酯相对于电流良好绝缘。

塑料材料通常能够是唯一的塑料(例如聚碳酸酯)或由多种塑料构成的混合物(例如PC/ABS)。塑料材料通常也能够称作为“塑料”。

一个可尤其简单加工的设计方案是，填充材料是低熔点的金属合金，例如基于锡、银和/或铜。然而，填充材料也能够是其他金属、金属混合物或合金。金属通常具有的优点是，金属具有高的电导率。

因此引入填充材料尤其能够通过金属压铸成型执行。

该目的也通过一种由塑料和导电的填充材料构成的复合构件来实现，其中复合构件如在上文中描述的那样制造。复合构件具有与方法相同的优点并且能够类似地构成。

一个设计方案是，复合构件是照明设备或是其一部分。照明设备例如能够是模块、灯、发光器、照明***等。

附图说明

本发明的在上文中描述的特性、特征和优点以及如何实现其的方式和方法结合下面对实施例的示意描述变得可更清晰且更清楚地理解，所述实施例结合附图详细阐述。在此，为了概览，相同的或起相同作用的元件设有相同的附图标记。

图1至3示出根据本发明的制造方法的步骤的横截面图。

具体实施方式

图1示出用于制造复合构件1的方法的第一步骤S1的横截面图(参见图3)，其中仅局部地示出所属的部件。

在步骤S1中，成型体2由塑料——例如在此为聚碳酸酯——形成，有利地通过借助于作为浇注模具的第一(“浇注”)工具的注塑成型进行。所述模具是非常简单的，因为成型体2能够是第一工具W1的简单的仿制。

这样制造的成型体2在此具有至少一个凹陷部3，所述凹陷部示例性地具有矩形的横截面形状。凹陷部3沿其纵向方向(垂直于绘图平面)例如长形地构成，进而能够称作为或视作为沟槽或长形槽。凹陷部3在图1中和图2中示出为具有指向下的通口开口4a，而底部或基部4b位于其上方。

凹陷部3从通口开口4a或从其两个侧向边缘5直接过渡成相应的突出部6。两个(在此指向下的)突出部6向前伸出通口开口4a。但是替选地，突出部6也能够与侧向边缘5间隔开或错开设置(未示出)。

突出部6能够在凹陷部3的整个长度之上(垂直于绘图平面)延伸。替选地，多个沿纵向方向局部限界的突出部6也能够彼此间隔开地沿着凹陷部3分布。突出部6在此纯示例性地具有球冠状的横截面形状。

图2作为横截面图示出用于制造复合构件1的方法的第二步骤S2，其中仅局部地示出所属的部件。

更确切地说，现在执行从浇注工具W1到第二(“挤压”)工具W2的工具更换。工具更换能够在进行的制造工序的范围中执行。替选地，能够预制成型体2并且将其作为半成品输送给继续加工工序。

挤压工具W2设为用于，挤压成型体2的突出部6，如通过两个箭头P表明的那样，并且由此使突出部6变得平整。为了不使成型体2置于高的应力下，挤出工具W2可加热，使得突出部6通过热传递能够局部地塑化(尤其在塑料是热塑性塑料的情况下)。

通过步骤S2，将成型体2的材料挤出到凹陷部3的开口侧的子区域3a中，即挤出到凹陷部3的从初始的通口开口4a开始的前部区域3a中。这在图3中示出，图3在下文中更详细地描述。

在图3中示出，通过步骤S2中的挤压，将成型体2的至少大致对应于突出部6体积的体积挤出到初始的突出部3的开口侧的子区域3a中。在此，能够将突出部6的材料的至少一部分挤出到开口侧的子区域3a中。挤出的材料在此形成密封唇7，所述密封唇从两侧伸入到凹陷部3中。在示出的实施例中，两个密封唇7彼此抵接，使得所述密封唇在开口侧的子区域3a中封闭凹陷部3。由此，在凹陷部3中提供空腔8，在第三步骤S3中将呈熔化的基于锡、银和/或铜的金属合金9的形式的可流动的填充材料引入所述空腔中。这例如能够通过金属压铸成型进行。因为金属合金9通过两个密封唇7与第二工具W2分开，金属合金9的放热仅是少的，使得所述金属合金在其凝固之前能够流动特别长的长度。通过封闭的密封唇7，也能够防止熔化的金属合金离开空腔8，这明显简化操作。

在金属合金9在空腔8中凝固之后，能够取出和/或继续加工这样产生的复合构件1。金属合金9例如能够用作为印制导线。密封唇7在此提供其他优点，即所述密封唇保护金属合金9并且此外能够实现接触安全性。

复合构件1例如能够用作为照明设备或其一部分。

虽然本发明的细节通过所示出的实施例详细说明和描述，但是本发明不局限于此，并且其他的变型形式能够由本领域技术人员从中推导出，而不会脱离本发明的保护范围。

因此，凹陷部的横截面形状也能够具有其他形状，例如三角形形状。

此外，替代两个密封唇，也能够存在仅一个密封唇。

此外，凹陷部不必通过(多个)密封唇封闭。

通常，能够将“一”、“一个”等理解成单数或复数，尤其在“至少一个”或“一个或多个”等的意义上，只要这没有明确排除，例如通过表述“刚好一个”等明确排除。

只要没有明确排除，数字参数还可包括恰好所给出的数字以及通常的容差范围。

附图标记列表：

1 复合构件

2 成型体

3 凹陷部

4 通口开口

5 侧向边缘

6 突出部

7 密封唇

8 空腔

9 金属合金

P 箭头

S1 第一方法步骤

S2 第二方法步骤

S3 第三方法步骤

W1 第一工具

W2 第二工具

Claims (12)

1.一种用于由塑料材料和导电的填充材料制造复合构件(1)的方法(S1-S3)，其中所述方法至少具有下述步骤：

-由所述塑料材料形成成型体(2)，所述成型体(2)具有至少一个凹陷部(3)，与所述凹陷部相邻地设置有至少一个突出部(6)(S1)；

-挤压至少一个所述突出部(6)，使得由此将所述成型体(2)的塑料材料(7)挤出到相邻的所述凹陷部(3)的开口侧的区域中(S2)，并且

-将可流动的填充材料(9)引入到至少一个所述凹陷部(3)中，并且将所述填充材料(9)固化(S3)。

2.根据权利要求1所述的方法(S1-S3)，

其中至少一个所述凹陷部(3)直接过渡成至少一个所述突出部(6)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S3)，

其中至少一个所述凹陷部(3)在两个相对置的边缘(5)上分别具有突出部(6)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S3)，

其中挤出到所述凹陷部(3)的开口侧的区域中的所述塑料材料(7)封闭所述凹陷部(3)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S3)，

其中所述突出部(6)在至少一个所述凹陷部(3)的整个长度之上延伸。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(S1-S3)，

其中多个突出部(6)彼此间隔开地沿着至少一个凹陷部(3)分布。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S3)，

其中借助于加热的工具(W2)执行挤出(S2)。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S3)，

其中将形成的所述成型体(2)移置到另一工具(W2)上，以进行挤压(S2)。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S3)，

其中所述成型体(2)的所述塑料材料具有聚碳酸酯。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S3)，

其中所述填充材料是低熔点的金属合金(9)。

11.一种由塑料材料(2)和导电的填充材料(9)构成的复合构件(1)，

其中所述复合构件(1)根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S3)制造。

12.根据权利要求11所述的复合构件(1)，

其中所述复合构件(1)是照明设备或者是照明设备的一部分。