專利名稱：用于制造部件的注塑方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過將熱塑性物質(zhì)熔化物注入到模具中來制造部件、尤其是汽車部件的注塑方法，以及可按該方法制造的部件。
背景技術(shù)：
在此考慮的部件通常具有平面的、拱曲的、彎曲或彎折的板的形狀，其棱邊可以是直的或者倒圓的。所述部件也可以具有加強肋，缺口和固定點。也可能的是，兩塊板通過橋接件或橫梁相互連接，使得所述板形成前壁和后壁。汽車部件被反復(fù)通過注塑由熱塑性的塑料制成。在許多情況下需要加強部件，以便提高其在碰撞負荷下的剛度和強度。因此已經(jīng)嘗試在模具中加入包含連續(xù)纖維的塑料下料(Zuschnitt)。但是，在此也表明，下料在注入的熱塑性物質(zhì)上的粘附力不夠，并且難以將下料固定在模具的內(nèi)壁上。為了產(chǎn)生沒有變形的部件，在此必須將兩個下料放入模具中，這在工藝技術(shù)上是困難的。EP 0 378 854A1描述了一種用于制造纖維復(fù)合材料的方法，其中，單個的纖維墊在閉合的模具中用塑料材料浸透。然后，模具半部相互分開，其中在纖維墊內(nèi)部形成空腔。 可以用相當復(fù)雜的方式將熔化的聚合材料注入到該空腔中。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在，本發(fā)明的目的是解決上述問題。這些技術(shù)問題通過用于通過將熱塑性物質(zhì)熔化物注入到模具中制造部件的、按本發(fā)明的注塑方法解決，該注塑方法具有以下步驟A.將扁平的下料加熱到例如熱塑性物質(zhì)的軟化溫度以上，該下料帶有兩個或多個在一側(cè)或兩側(cè)與不規(guī)則纖維層連接并且用熱塑性塑料浸潤的玻璃纖維織物或網(wǎng)束，B.將下料布設(shè)在模具的兩個內(nèi)壁之一上，C.閉合該模具，使得下料被壓縮并且使下料的靠在兩個內(nèi)壁上的邊緣區(qū)域固化并粘附在該處，D.再次將模具打開希望的寬度，其中，下料的芯部再次膨脹，并且注入熱塑性物質(zhì)熔化物；E.冷卻在上述步驟中形成的部件并且在模具打開之后取出所述部件。因此，加熱到軟化溫度以上是必須的，因為下料在從熔爐到模具的運輸過程中可能被冷卻。下料由與不規(guī)則纖維層縫合的兩種或多種玻璃纖維織物或玻璃纖維網(wǎng)束構(gòu)成。在此，織物或網(wǎng)束可以在一側(cè)或兩側(cè)與不規(guī)則纖維墊連接，優(yōu)選縫合，或者可以在織物或網(wǎng)束上在一側(cè)或兩側(cè)鋪設(shè)或縫上玻璃纖維-粗紗。也可以使用這樣的下料，其中，在織物或網(wǎng)束上鋪設(shè)有例如單位面積重量為20至200g/cm2的纖維墊或玻璃纖維無紡布。在后一種情況下，將下料這樣地置入模具中，使得無紡布位于外部。這在制造好的部件上獲得了光滑的表面。兩個或多個網(wǎng)束也可以以90°或45°的角相疊地鋪設(shè)。在用塑料浸潤之前，與不規(guī)則的纖維層連接的織物或網(wǎng)束優(yōu)選具有300至2000g/m2的單位面積重量?？椢锘蚓W(wǎng)束以常見的方式，例如在雙帶擠壓裝置中用熱塑性的塑料浸潤并且在此壓縮，尤其用聚丙烯浸潤，此外也可以使用聚酰胺、聚酯或耐高溫的熱塑性物質(zhì)。纖維優(yōu)選是玻璃纖維，此外碳纖維和尼龍纖維，以及由玻璃纖維和熱塑性纖維構(gòu)成的混合纖維也是合適的。下料的厚度可以在1. 2到8mm之間，優(yōu)選在1. 5至5mm之間。特別優(yōu)選的下料包括兩個或四個玻璃纖維織物或網(wǎng)束，所述玻璃纖維織物或網(wǎng)束在兩側(cè)與不規(guī)則玻璃纖維層縫合或者在一側(cè)與不規(guī)則玻璃纖維層縫合并且優(yōu)選在另一側(cè)層壓有薄的玻璃纖維無紡布。尤其恰當?shù)氖?，下料?Fa. Quadrant Plastic Composites AG白勺 GMTex 豐勾@。在此，下料被放入模具中，下料在將來的部件區(qū)域內(nèi)負荷更高。下料可以基本上呈將來的部件的形狀，并且然后被全面地置入模具中，或者根據(jù)在哪需要加強部件，將較小的單塊或者一個、兩個或多個條狀的、寬度為5至20cm的下料布置在模具的內(nèi)壁上?？梢允褂贸Ｒ姷淖⑺芑蛘邏鹤⒊尚湍＞咦鳛槟＞撸撃＞呖梢愿魇礁鳂拥爻尚?。 兩個模具半部例如可以是平的，然而，視部件的希望形狀而定，也可以使用彎曲或彎折的模具。另外，模具的要用下料覆蓋的區(qū)域可以作為活動的單元構(gòu)造在模具中，其中，然后通過活動的芯部或滑塊執(zhí)行壓縮行程，并且不用閉合整個模具然后再將其部分地打開。優(yōu)選使用水平閉合的模具，但原則上也可以使用垂直閉合的注塑機或壓注成型機，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該位置中。還可考慮的是，使用傳統(tǒng)的壓力機，該壓力機提供注塑組件。在第一個方法步驟A中，下料被加熱到剛超過熱塑性物質(zhì)的軟化范圍的溫度。在此，在優(yōu)選的實施形式中，下料由于縫合的不規(guī)則纖維層的復(fù)位力垂直于下料平面擴張1. 2 至5倍，優(yōu)選1. 5至4倍。在此，在軟的基體中形成氣孔和通道。在第二個方法步驟B中，下料貼靠在開口模具的兩個內(nèi)壁之一上。在此，下料優(yōu)選應(yīng)當這樣放入，使得下料在至少背對模具內(nèi)壁的側(cè)面與不規(guī)則纖維層縫合。由此實現(xiàn)，使包含在該不規(guī)則纖維層中的熱塑性物質(zhì)與在步驟D中注入的熱塑性物質(zhì)熔化物混合，因此實現(xiàn)了下料在注入的塑料上的良好粘附。為了改善放入的下料在內(nèi)壁上的固定，有利的是，在該內(nèi)壁上設(shè)置朝內(nèi)凸伸的、可再次抽出的針，銷或心軸。同樣可應(yīng)用其它常見的裝置來將扁平的插入件固定在注塑模具中。然后借助于標準針夾(Nadelgreifern)將變軟的下料這樣地插入模具中，使得該下料固定在模具內(nèi)壁上，優(yōu)選由針、銷或心軸刺穿并由此固定在內(nèi)壁上。在第三個方法步驟C中，將模具打開并且將在步驟B中插入的針、銷或心軸再次抽回。通過在打開模具時施加的壓力再次壓縮擴張的下料，并且在數(shù)秒鐘之后，熱塑性物質(zhì)在下料靠在模具的兩個冷的內(nèi)壁上的邊緣區(qū)域固化，使得其固定粘附在該處。在此，通過模具表面一定的最小粗糙度實現(xiàn)粘附，最小粗糙度必要時可以在事先的實驗中確定。在第四個方法步驟D中，將模具再次打開希望的寬度，其中，位于下料內(nèi)部中的不規(guī)則纖維層(其塑料基體還略有彈性)再次擴張，從而在該處形成氣孔和通道。模具優(yōu)選被這樣寬地被打開，使得下料的粘附在模具內(nèi)壁上的兩個半部相互拉開并分離，使得在所述半部之間形成了間隙。然后以常見的方式將熱塑性物質(zhì)熔化物注入到該間隙中，并且可以額外地分散到通道或氣孔中。也可以使用壓注成型過程，其中，首先注入增大的間隙中，并且然后通過模具接下來的閉合行程實現(xiàn)熔化物分散。由此減小了作用在下料面上的剪切力。注入的熱塑性物質(zhì)與包含在下料中的物質(zhì)優(yōu)選是相同或相關(guān)類型的。熱塑性材料通?？梢园ㄌ砑游锖?或礦物填料，所述添加物例如是增強作用的玻璃纖維、天然纖維、碳纖維或金屬纖維，其分別具有優(yōu)選0. 5至25mm的長度，尤其是1至5mm的長度；所述礦物填料例如是滑石粉、石英粉、 白堊粉、還有炭黑、石墨納米管和/或化學(xué)膨脹劑，由此通過發(fā)泡在熱塑性物質(zhì)熔化時獲得更輕的部件。也可考慮物理發(fā)泡。在第五個方法步驟E中，冷卻熱塑性物質(zhì)并且取出制成的部件，該部件在兩個外側(cè)作為加強件具有纖維織物或網(wǎng)束。本發(fā)明的另一主題是一種形式為平面的、拱曲的、彎曲的或彎折的板的部件，其平均壁厚為3至20mm，包括含有不規(guī)則纖維層、由熱塑性塑料構(gòu)成的核心層和作為加強件縫合在兩個外側(cè)的纖維織物或網(wǎng)束，該纖維織物或網(wǎng)束分別與核心層的相鄰不規(guī)則纖維層縫合，并且包含與核心層相同的熱塑性塑料。按本發(fā)明的部件也可以稱為“平面織物”，但是， 在大多數(shù)情況下，它不是平面的組織或板。該部件尤其可以通過按本發(fā)明的方法制造。板可以具有20至250cm的寬度，尤其是40至IOOcm的寬度，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IOmm的壁厚。因為部件也可以具有不規(guī)則的形狀，寬度、長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。按本發(fā)明制造的部件首先可以應(yīng)用在汽車領(lǐng)域，例如作為車頭、側(cè)門框架、底部襯里，電池支架、儀表板支架或者用于座椅托架或靠背，但也可以作為保險杠支架、行人保護支架并且用于全部或部分的底部結(jié)構(gòu)。最后，所述部件也可以應(yīng)用在非汽車領(lǐng)域，例如應(yīng)用在大型容器中。


以下以時間為順序根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的實施例，所述附圖分別在縱向截面圖中示出圖1是開口的模具，在其內(nèi)壁上設(shè)有扁平的下料，圖2是圖1所示的模具在閉合之后的狀態(tài)；圖3是圖2所示的模具在重新打開之后的狀態(tài)；圖4是圖3所示的模具在注入熱塑性物質(zhì)熔化物的狀態(tài)；圖5是圖4所示的模具在進行進一步的閉合行程之后的狀態(tài)；圖6是圖5所示的模具在取出完成的部件時的狀態(tài)。
具體實施例方式在附圖中示意示出的模具包括構(gòu)造為凹模的左模具半部2，該左模具半部2帶有垂直的壁4，該壁構(gòu)造有注塑孔6以及可插出和抽出的心軸8。此外，模具包括構(gòu)造為凸模的右模具半部10以及可連接在注塑孔6上的、用于熱塑性物質(zhì)熔化物的注入裝置12。如上所述地制造的平面下料14首先被加熱到熱塑性物質(zhì)的軟化溫度或以上，并且接著被貼靠在左模具半部2的內(nèi)壁16上。如圖1所示，心軸8擠入到下料14中并將下料保持在希望的位置中。
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接著使模具閉合，方式是右邊的模具半部10如圖2所示以內(nèi)壁18移動到左邊的模具半部2中。在此，下料14被壓縮并且下料的靠在兩個內(nèi)壁16和18上的邊緣區(qū)域固化， 并且粘附在該處。在這時不再需要心軸8，并因此已經(jīng)再次塞入。在下一個方法步驟中，圖3所示的模具被再次打開希望的寬度，其中，下料14的鄰接內(nèi)壁16和18的熱塑性物質(zhì)區(qū)域粘附在內(nèi)壁上。因此在下料的芯部區(qū)域中形成間隙區(qū)域 20。這樣就按圖4將預(yù)定量的熱塑性物質(zhì)熔化物22注入間隙區(qū)域20中。在所示的例子中在進行進一步的閉合行程，其中，如圖5所示，右邊的模具半部10 被繼續(xù)移動到左邊的模具半部2中。因此，聚合物熔化物22分散到模具的整個內(nèi)腔中。最后，冷卻熱塑性物質(zhì)，再次使模具相互分離并且取出現(xiàn)在制好的部件M。
權(quán)利要求
1.一種通過將熱塑性物質(zhì)熔化物注入到模具中來制造部件的注塑方法，其特征在于以下步驟A.將扁平的下料(14)加熱到熱塑性物質(zhì)的軟化溫度以上，該下料帶有兩個或多個在一側(cè)或兩側(cè)與不規(guī)則纖維層連接并且用熱塑性塑料浸潤的玻璃纖維織物或網(wǎng)束，B.將所述下料布設(shè)在所述模具的兩個內(nèi)壁(16，18)之一上，C.使所述模具閉合，使得下料被壓縮并且使下料的靠在兩個內(nèi)壁上的邊緣區(qū)域固化并粘附在該處，D.再次將模具打開希望的寬度，并且注入熱塑性物質(zhì)熔化物；E.冷卻熱塑性物質(zhì)，打開模具，并且取出所述部件04)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，模具在步驟D和E之間被再次部分地閉合， 以便通過該進一步的閉合行程使下料中的熱塑性物質(zhì)熔化物分散。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟A和D中，下料由于不規(guī)則纖維層的復(fù)位力而垂直于下料平面擴張1. 2至5倍。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，扁平的下料包括兩個或四個玻璃纖維織物或網(wǎng)束，所述玻璃纖維織物或網(wǎng)束在兩側(cè)與不規(guī)則纖維層縫合或者在背對模具內(nèi)壁的一側(cè)與不規(guī)則纖維層縫合并且優(yōu)選在另一側(cè)層壓有薄的玻璃纖維無紡布。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述下料基本上具有將來的部件的形狀。
6.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述下料由單塊或條構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，在模具內(nèi)壁(16)上設(shè)置有朝內(nèi)凸伸的針，銷或心軸(8)，所述針、銷或心軸刺穿在步驟B中置入的下料并由此將下料固定在內(nèi)壁上，并且，這些針、銷或心軸在步驟C中再次被抽回。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，在步驟D中注入的熱塑性物質(zhì)包括短纖維和/或礦物填料和/或膨脹劑。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在所述下料和所述注入的熔化物中分別包含相同的熱塑性的塑料。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述熱塑性的塑料是聚丙烯。
11.一種形式為平面的、拱曲的、彎曲的或彎折的板04)的部件，其壁厚為3至20mm， 包括含有不規(guī)則纖維層、由熱塑性塑料構(gòu)成的核心層和作為加強件縫合在兩個外側(cè)的玻璃纖維織物或網(wǎng)束，該纖維織物或網(wǎng)束分別與核心層的相鄰不規(guī)則玻璃纖維層縫合，并且包含與核心層相同的熱塑性塑料。
12.如權(quán)利要求11所述的部件，其特征在于，所述核心層包括短纖維和/或礦物填料和 /或是發(fā)泡的。
13.如權(quán)利要求11或12所述的部件作為結(jié)構(gòu)化的汽車部件的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過將熱塑性物質(zhì)熔化物注入模具中來制造部件的注塑方法，其中，將扁平的下料(14)加熱到熱塑性物質(zhì)的軟化溫度以上，該下料帶有兩個或多個在一側(cè)或兩側(cè)與不規(guī)則纖維層連接并且用熱塑性塑料浸潤的玻璃纖維織物或網(wǎng)束，該下料這樣地膨脹，使得多孔的下料貼靠在所述模具的兩個內(nèi)壁(16，18)之一上，為壓縮下料而閉合所述模具，再將模具打開希望的寬度，并且將熱塑性物質(zhì)熔化物注入到多孔的核心中。本發(fā)明還涉及一種形式為平面的、拱曲的、彎曲的或彎折的板的部件(24)，該部件尤其可應(yīng)用在汽車領(lǐng)域內(nèi)。
文檔編號B29C70/48GK102470614SQ201080035976
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者H.迪特馬 申請人:奎德蘭特塑料合成股份公司